- Wat is ATP?
- Waar is ATP voor?
- Hoe wordt ATP gemaakt?
- glycolyse
- citroenzuurcyclus
- Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylering
- Belang van ATP
We leggen uit wat ATP is, waar het voor dient en hoe dit molecuul wordt geproduceerd. Ook glycolyse, Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering.
Wat is ATP?
In debiochemie, het acroniem ATP duidt adenosinetrifosfaat of adenosinetrifosfaat aan, een organisch molecuul dat behoort tot de groep van nucleotiden, fundamenteel voor het energiemetabolisme van de cel. ATP is de belangrijkste energiebron die wordt gebruikt in de meeste cellulaire processen en functies, zowel in het menselijk lichaam als in het lichaam van anderen.levende wezens.
De naam ATP komt van de moleculaire samenstelling van dit molecuul, gevormd door een stikstofbase (adenine) gekoppeld aan deatoom koolstof eenmolecuul van pentosesuiker (ook wel ribose genoemd), en op zijn beurt met drieionen fosfaten gebonden aan een ander koolstofatoom. Dit alles is samengevat in de molecuulformule van ATP: C10H16N5O13P3.
Het ATP-molecuul werd voor het eerst ontdekt in 1929 in menselijke spieren in de Verenigde Staten door Cyrus H. Fiske en Yellapragada SubbaRow, en onafhankelijk in Duitsland door de biochemicus Karl Lohmann.
Hoewel het ATP-molecuul in 1929 werd ontdekt, was er geen verslag van het functioneren en het belang ervan in de verschillendeprocessen van energieoverdracht van de cel tot 1941, dankzij de studies van de Duits-Amerikaanse biochemicus Fritz Albert Lipmann (winnaar van de Nobelprijs in 1953, samen met Krebs).
Zie ook:Metabolisme
Waar is ATP voor?
De belangrijkste functie van ATP is om als energievoorziening te dienen bij de biochemische reacties die in de cel plaatsvinden. Daarom wordt dit molecuul ook wel de "energievaluta" van het organisme genoemd.
ATP is een nuttig molecuul om tijdelijk de chemische energie vrijkomt tijdens de metabole processen van afbraak vanvoedsel, en laat het weer los wanneer dat nodig is om de verschillende biologische processen van het lichaam aan te drijven, zoals celtransport, om reacties te bevorderen die consumerenEnergie of zelfs om mechanische handelingen van het lichaam uit te voeren, zoals lopen.
Hoe wordt ATP gemaakt?
In cellen wordt ATP gesynthetiseerd door cellulaire ademhaling, een proces dat in cellen plaatsvindt.mitochondriën van de cel. Tijdens dit fenomeen komt de chemische energie die is opgeslagen in glucose vrij, door een proces vanoxidatie dat bevrijdtCO2, H2O en energie in de vorm van ATP. Hoewel glucose het substraat bij uitstek is van deze reactie, moet worden verduidelijkt dat:eiwit en de vetten ze kunnen ook worden geoxideerd tot ATP. Elk van deze voedingsstoffen uit de voeden van het individu hebben verschillende metabole routes, maar ze komen samen op een gemeenschappelijke metaboliet: acetyl-CoA, dat de Krebs-cyclus start en het proces van het verkrijgen van chemische energie laat convergeren, aangezien alle cellen hun energie verbruiken in de vorm van ATP .
Het cellulaire ademhalingsproces kan worden onderverdeeld in drie fasen of fasen: glycolyse (een eerdere route die alleen nodig is wanneer de cel glucose als brandstof gebruikt), de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen. Tijdens de eerste twee fasen worden acetyl-CoA, CO2 en slechts een kleine hoeveelheid ATP geproduceerd, terwijl het tijdens de derde fase van de ademhaling wordt geproduceerd H2O en het grootste deel van het ATP via een reeks eiwitten die "complex ATP-synthase" worden genoemd.
glycolyse
Zoals vermeld, is glycolyse een route voorafgaand aan cellulaire ademhaling, waarbij voor elke glucose (die 6 koolstofatomen heeft) twee pyruvaten worden gevormd (een verbinding gevormd door 3 koolstofatomen).
In tegenstelling tot de andere twee stadia van cellulaire ademhaling, vindt glycolyse plaats in de cytoplasma van de cel. Het pyruvaat dat uit deze eerste route voortkomt, moet de mitochondriën binnenkomen om de transformatie in Acetyl-CoA voort te zetten en kan dus worden gebruikt in de Krebs-cyclus.
citroenzuurcyclus
De Krebs-cyclus (ook citroenzuurcyclus of tricarbonzuurcyclus) is een fundamenteel proces dat plaatsvindt in de matrix van cellulaire mitochondriën, en dat bestaat uit een opeenvolging van chemische reacties wat is leuk?objectief het vrijkomen van de chemische energie in het Acetyl-CoA verkregen uit de verwerking van de verschillende voedingsstoffen van het levend wezen, evenals het verkrijgen van voorlopers van andere aminozuren die nodig zijn voor biochemische reacties van een andere aard.
Deze cyclus maakt deel uit van een veel groter proces dat de oxidatie van koolhydraten, lipiden en eiwitten is, met als tussenfase: na de vorming van Acetyl-CoA met de koolstoffen van genoemde organische verbindingen, en voorafgaand aan oxidatieve fosforylering, waarbij ATP is " geassembleerd" in een reactie gekatalyseerd door aenzym genaamd ATP-synthetase of ATP-synthase.
De Krebs-cyclus werkt dankzij verschillende enzymen die Acetyl-CoA volledig oxideren en twee verschillende vrijgeven van elk geoxideerd molecuul: CO2 (kooldioxide) en H2O (water). Bovendien wordt tijdens de Krebs-cyclus een minimale hoeveelheid GTP (vergelijkbaar met ATP) gegenereerd en verminderend vermogen in de vorm van NADH en FADH2 dat zal worden gebruikt voor de synthese van ATP in de volgende fase van cellulaire ademhaling.
De cyclus begint met de fusie van een acetyl-CoA-molecuul met een oxaalacetaatmolecuul. Deze unie geeft aanleiding tot een zes-koolstofmolecuul: citraat. Zo komt co-enzym A vrij en wordt het zelfs vele malen hergebruikt. Als er teveel ATP in de cel zit, wordt deze stap geremd.
Vervolgens ondergaat het citraat of citroenzuur een reeks opeenvolgende transformaties die achtereenvolgens weer isocitraat, ketoglutaraat, succinyl-CoA, succinaat, fumaraat, malaat en oxaalacetaat zullen doen ontstaan. Samen met deze producten wordt voor elke volledige Krebs-cyclus een minimale hoeveelheid GTP geproduceerd, waardoor het vermogen in de vorm van NADH en FADH2 en CO2 wordt verminderd.
Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylering
De laatste fase van het nutriëntenoogstcircuit maakt gebruik van zuurstof en verbindingen die tijdens de Krebs-cyclus worden geproduceerd om ATP te produceren in een proces dat oxidatieve fosforylering wordt genoemd. Tijdens dit proces, dat plaatsvindt in het binnenste mitochondriale membraan, doneren NADH en FADH2 elektronen drijft ze naar een energetisch lager niveau. Deze elektronen worden uiteindelijk opgenomen door zuurstof (wat bij samenvoeging met protonen aanleiding geeft tot de vorming van watermoleculen).
De koppeling tussen de elektronische keten en oxidatieve fosforylering werkt op basis van twee tegengestelde reacties: een waarbij energie vrijkomt en de andere die die vrijgekomen energie gebruikt om ATP-moleculen te produceren, dankzij de tussenkomst van ATP-synthetase. Terwijl de elektronen door de keten "bewegen" in een reeks van redoxreacties, wordt de vrijgekomen energie gebruikt om protonen door het membraan te pompen. Wanneer deze protonen terug diffunderen door ATP-synthetase, wordt hun energie gebruikt om een extra fosfaatgroep te binden aan een ADP-molecuul (adenosinedifosfaat), wat leidt tot de vorming van ATP.
Belang van ATP
ATP is een fundamenteel molecuul voor de vitale processen van levende organismen, als zender van chemische energie voor verschillende reacties die in de cel plaatsvinden, bijvoorbeeld de synthese van macromoleculen complex en fundamenteel, zoals die van deDNA, RNA of voor eiwitsynthese die in de cel plaatsvindt. ATP levert dus de energie die nodig is om de meeste reacties in het lichaam mogelijk te maken.
Het nut van ATP als een "energiedonor" -molecuul wordt verklaard door de aanwezigheid van fosfaatbindingen, rijk aan energie. Deze zelfde bindingen kunnen een grote hoeveelheid energie vrijgeven door te "breken" wanneer ATP wordt gehydrolyseerd tot ADP, dat wil zeggen wanneer het een fosfaatgroep verliest door de werking van water. Reactie van hydrolyse ATP is als volgt:
ATP is bijvoorbeeld essentieel voor spiercontractie.ATP is de sleutel voor het transport van macromoleculen door deplasma membraan (exocytose en cellulaire endocytose) en ook voor synaptische communicatie tussenneuronen, dus de continue synthese ervan is essentieel, van glucose verkregen uit voedsel. Dat is het belang ervan voor de leven, dat de inname van sommige giftige elementen die ATP-processen remmen, zoals arseen of cyanide, dodelijk is en de dood van het organisme op een fulminante manier veroorzaakt.