Характеристики на ATP

Съдържание

• Преглед на нуклеотидите
• Нуклеотиди: Номенклатура
• Характеристики на ATP
• Метаболитни източници на АТФ в клетките
• Цикълът ATP
• Клинична употреба на АТФ

Аденозин трифосфатът (АТФ) е несъмнено най-важната молекула в изследването на биохимията, тъй като целият живот веднага би престанал, ако това сравнително просто вещество изчезне от съществуването си. АТФ се счита за "енергийна валута" на клетките, тъй като без значение какво отива в организма като източник на гориво (напр. Храна при животни, молекули на въглероден диоксид в растенията), в крайна сметка се използва за генериране на АТФ, който след това е достъпен за захранване всички нужди на клетката, а оттам и на организма като цяло.

АТФ е нуклеотид, което му придава многостранност при химични реакции. Молекулите (от които да се синтезира АТФ) са широко достъпни в клетките. До 90-те години АТФ и неговите производни се използват в клинични условия за лечение на различни състояния, а други приложения продължават да се изследват.

Като се има предвид решаващата и универсална роля на тази молекула, изучаването на производството на АТФ и нейното биологично значение със сигурност си струва разходите, които ще отделите в процеса.

Преглед на нуклеотидите

Доколкото това нуклеотиди имат някаква репутация сред ентусиастите на науката, които не са обучени биохимици, вероятно са най-известни като мономериили малки повтарящи се единици, от които нуклеинова киселина - ДНК и РНК на дългите полимери са направени.

Нуклеотидите се състоят от три отделни химични групи: пет въглеродна или рибоза, захар, която в ДНК е дезоксирибоза, а в РНК е рибоза; азотна или богата на азот атоми основа; и една до три фосфатни групи.

Първата (или само) фосфатна група е прикрепена към един от въглеродите на захарната част, докато всички допълнителни фосфатни групи се простират навън от съществуващите, за да образуват мини-верига. Нуклеотид без фосфати - тоест дезоксирибоза или рибоза, свързани с азотна основа - се нарича a нуклеозидни.

Азотните основи се предлагат в пет вида и те определят както името, така и поведението на отделните нуклеотиди. Тези основи са аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил. Тиминът се появява само в ДНК, докато в РНК, урацил се появява там, където тиминът ще се появи в ДНК.

Нуклеотиди: Номенклатура

Всички нуклеотиди имат трибуквени съкращения. Първата означава наличната основа, докато последните две означават броя на фосфатите в молекулата. Така ATP съдържа аденин като своя основа и има три фосфатни групи.

Вместо да се включи името на основата в естествената й форма, обаче суфиксът "-ine" се заменя с "-озин" в случай на нуклеотиди, носещи аденин; подобни малки отклонения се срещат и при останалите нуклеозиди и нуклотиди.

Следователно, AMP е аденозин монофосфат и ADP е аденозин дифосфат, И двете молекули са важни за клетъчния метаболизъм сами по себе си, както и са предшественици или продукти на разпадане на АТФ.

Характеристики на ATP

АТФ е идентифициран за първи път през 1929 г. Той се намира във всяка клетка във всеки организъм и представлява живи същества, химически средства за съхраняване на енергия. Той се генерира главно чрез клетъчно дишане и фотосинтеза, последният от които се среща само в растенията и някои прокариотни организми (едноклетъчни форми на живот в домейните Archaea и бактерии).

АТФ обикновено се обсъжда в реакции, които включват или анаболизъм (метаболитни процеси, които синтезират по-големи и сложни молекули от по-малки), или катаболизъм (метаболитни процеси, които правят обратното и разграждат по-големи и по-сложни молекули на по-малки).

АТФ обаче също подава ръка на клетката по други начини, които не са пряко свързани с нейната принос на енергия към реакциите; например, ATP е полезен като пратеник молекула в различни видове клетъчна сигнализация и могат да даряват фосфатни групи на молекули извън сферата на анаболизма и катаболизма.

Метаболитни източници на АТФ в клетките

гликолиза: Прокариотите, както беше отбелязано, са едноклетъчни организми и клетките им са далеч по-малко сложни от тези на другия най-висок клон на организационното дърво на живота, т.е. еукариоти (животни, растения, протестисти и гъби). Като такива техните енергийни нужди са доста скромни в сравнение с тези на прокариотите. На практика всички те получават АТФ изцяло от гликолиза, разграждането в клетъчната цитоплазма на шест въглеродна захар гликоза в две молекули от три-въглеродна молекула пируват и две ATP.

Важното е, че гликолизата включва "инвестиционна" фаза, която изисква въвеждането на два АТФ на глюкозна молекула, и фаза на изплащане, в която се генерират четири АТФ (две на молекула пируват).

Точно както ATP е енергията валута от всички клетки - тоест молекулата, в която енергията може да се съхранява краткосрочно за по-късна употреба - глюкозата е крайният енергиен източник за всички клетки. При прокариотите обаче завършването на гликолизата представлява края на линията за генериране на енергия.

Клетъчно дишане: В еукариотните клетки АТФ партията започва само в края на гликолизата, защото тези клетки имат митохондриите, органели с форма на футбол, които използват кислород, за да генерират много повече АТФ, отколкото гликолизата сама може.

Клетъчното дишане, наричано още аеробно ("с кислород") дишане, започва с Цикъл на Кребс, Тази поредица от реакции, които се проявяват вътре в митохондриите, комбинира молекулата с два въглерода ацетил CoA, пряк потомък на пируват, с оксалацетат да създам цитрат, която постепенно се намалява от шест въглеродна структура обратно към оксалоацетат, създавайки малко количество АТФ, но много носители на електрон.

Тези носители (NADH и FADH)₂) участват в следващия етап на клетъчното дишане, което е електроннотранспортната верига или ECT. ECT се осъществява върху вътрешната мембрана на митохондриите и чрез систематичен скачащ акт на електрони води до производството на 32 до 34 АТФ на "възходяща" молекула глюкоза.

Фотосинтезата: Този процес, който се развива в съдържащия зелен пигмент хлоропласти на растителни клетки, изисква светлина, за да работи. Той използва СО₂ извлечена от външната среда за изграждане на глюкоза (в крайна сметка растенията не могат да „ядат“). Растителните клетки също имат митохондрии, така че след като растенията, в действителност, правят собствена храна при фотосинтеза, следва клетъчно дишане.

Цикълът ATP

Във всеки даден момент, човешкото тяло съдържа около 0,1 мола АТФ, А къртица е около 6,02 × 10²³ отделни частици; моларната маса на веществото е колко мол от това вещество тежи в грамове, а стойността за АТФ е малко над 500 g / mol (малко над килограм). По-голямата част от това идва директно от фосфорилиране на АДП.

Клетките на типични хора натрупват около 100 до 150 бен на ден от ATP, или около 50 до 75 килограма - над 100 до 150 килограма! Това означава, че количеството оборот на АТФ за ден в даден човек е приблизително 100 / 0,1 до 150 / 0,1 mol, или от 1000 до 1500 mol.

Клинична употреба на АТФ

Тъй като АТФ е буквално навсякъде в природата и участва в широк спектър от физиологични процеси - включително предаване на нерв, свиване на мускулите, сърдечна функция, съсирване на кръвта, разширяване на кръвоносните съдове и въглехидратния метаболизъм - използването му като "лекарство" е проучено.

Например аденозинът, нуклеозидът, съответстващ на АТФ, се използва като сърдечно лекарство за подобряване на притока на кръв към сърдечните съдове при извънредни ситуации и до края на 20 век е изследван като възможен аналгетик (т.е. контрол на болката агент).