- Какво е АТФ?
- За какво е ATP?
- Как се прави АТФ?
- гликолиза
- Цикъл на Кребс
- Електронна транспортна верига и окислително фосфорилиране
- Значението на АТФ
Обясняваме какво е АТФ, за какво е и как се произвежда тази молекула. Също така, гликолиза, цикъл на Кребс и окислително фосфорилиране.
Какво е АТФ?
Вбиохимия, акронимът ATP обозначава аденозин трифосфат или аденозин трифосфат, органична молекула, принадлежаща към групата на нуклеотидите, основна за енергийния метаболизъм на клетка. АТФ е основният източник на енергия, използван в повечето клетъчни процеси и функции, както в човешкото тяло, така и в тялото на другите.живи същества.
Името на АТФ идва от молекулярния състав на тази молекула, образуван от азотна основа (аденин), свързана сатом въглероден единмолекула на пентозна захар (наричана още рибоза), а на свой ред с трийони фосфати, прикрепени към друг въглероден атом. Всичко това е обобщено в молекулната формула на АТФ: C10H16N5O13P3.
Молекулата АТФ е открита за първи път през 1929 г. в човешки мускул в Съединените щати от Сайръс Х. Фиске и Йелапрагада СуббаРоу и независимо в Германия от биохимика Карл Ломан.
Въпреки че молекулата на АТФ е открита през 1929 г., няма данни за нейното функциониране и значение в различнитепроцеси на преноса на енергия на клетката до 1941 г., благодарение на изследванията на немско-американския биохимик Фриц Алберт Липман (носител на Нобелова награда през 1953 г., заедно с Кребс).
Вижте също:Метаболизъм
За какво е ATP?
Основната функция на АТФ е да служи като енергийно снабдяване в биохимичните реакции, които протичат вътре в клетката, поради което тази молекула е известна още като „енергийната валута“ на организма.
АТФ е полезна молекула, която моментално съдържа химична енергия освободен по време на метаболитните процеси на разлагане нахрана, и го освобождава отново, когато е необходимо за задвижване на различните биологични процеси в тялото, като клетъчен транспорт, насърчаване на реакции, които консумиратЕнергия или дори за извършване на механични действия на тялото, като ходене.
Как се прави АТФ?
В клетките АТФ се синтезира чрез клетъчно дишане, процес, който протича в клетките.митохондрии на клетката. По време на това явление химическата енергия, съхранявана в глюкозата, се освобождава чрез процес наокисляване което освобождаваCO2, H2O и енергия под формата на АТФ. Въпреки че глюкозата е субстратът par excellence на тази реакция, трябва да се изясни, чепротеин и на мазнини те също могат да бъдат окислени до АТФ. Всяко от тези хранителни вещества от хранене на индивида имат различни метаболитни пътища, но те се сближават с общ метаболит: ацетил-КоА, който стартира цикъла на Кребс и позволява на процеса на получаване на химическа енергия да се сближи, тъй като всички клетки консумират енергията си под формата на АТФ.
Процесът на клетъчно дишане може да бъде разделен на три фази или етапи: гликолиза (предишен път, който е необходим само когато клетката използва глюкоза като гориво), цикъл на Кребс и верига за транспорт на електрони. През първите два етапа се произвеждат ацетил-КоА, CO2 и само малко количество АТФ, докато по време на третата фаза на дишане се произвежда H2O и по-голямата част от АТФ чрез набор от протеини, наречени "комплексна АТФ синтаза".
гликолиза
Както бе споменато, гликолизата е път преди клетъчното дишане, по време на който за всяка глюкоза (която има 6 въглеродни атома) се образуват два пирувата (а съединение образуван от 3 въглерода).
За разлика от другите два етапа на клетъчното дишане, гликолизата се извършва в цитоплазма на клетката. Пируватът, получен от този първи път, трябва да влезе в митохондриите, за да продължи трансформацията си в ацетил-КоА и по този начин да може да се използва в цикъла на Кребс.
Цикъл на Кребс
Цикълът на Кребс (също цикъл на лимонена киселина или цикъл на трикарбоксилна киселина) е основен процес, който протича в матрицата на клетъчните митохондрии и се състои от последователност от химична реакция какво има катообективен освобождаването на химичната енергия, съдържаща се в ацетил-КоА, получена от преработката на различните хранителни хранителни вещества на живото същество, както и получаването на предшественици на други аминокиселини, необходими за биохимични реакции от друго естество.
Този цикъл е част от много по-голям процес, който представлява окисляване на въглехидрати, липиди и протеини, като междинният му етап е: след образуването на ацетил-КоА с въглеродните атоми на споменатите органични съединения и преди окислително фосфорилиране. където АТФ е " сглобени" в реакция, катализирана от aензим наречена АТФ синтетаза или АТФ синтаза.
Цикълът на Кребс работи благодарение на няколко различни ензима, които напълно окисляват ацетил-КоА и освобождават два различни от всяка окислена молекула: CO2 (въглероден диоксид) и H2O (вода). В допълнение, по време на цикъла на Кребс се генерира минимално количество GTP (подобно на ATP) и намаляваща мощност под формата на NADH и FADH2, които ще бъдат използвани за синтеза на ATP в следващия етап на клетъчното дишане.
Цикълът започва със сливането на молекула ацетил-КоА с оксалоацетатна молекула. Този съюз води до молекула с шест въглерода: цитрат. Така се освобождава коензим А. Всъщност той се използва многократно. Ако има твърде много АТФ в клетката, тази стъпка се инхибира.
Впоследствие цитратът или лимонената киселина претърпяват серия от последователни трансформации, които последователно ще произведат отново изоцитрат, кетоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат и оксалоацетат. Заедно с тези продукти се произвежда минимално количество GTP за всеки пълен цикъл на Кребс, намалявайки мощността под формата на NADH и FADH2 и CO2.
Електронна транспортна верига и окислително фосфорилиране
Последният етап от веригата за събиране на хранителни вещества използва кислород и съединения, произведени по време на цикъла на Кребс, за да произведе АТФ в процес, наречен окислително фосфорилиране. По време на този процес, който се извършва във вътрешната митохондриална мембрана, NADH и FADH2 даряват електрони довеждайки ги до енергийно по-ниско ниво. Тези електрони накрая се приемат от кислорода (който при свързване с протони води до образуването на водни молекули).
Свързването между електронната верига и окислителното фосфорилиране работи на базата на две противоположни реакции: едната, която освобождава енергия, а другата, която използва тази освободена енергия за производство на АТФ молекули, благодарение на намесата на АТФ синтетаза. Докато електроните "пътуват" надолу по веригата в серия от редокс реакции, освободената енергия се използва за изпомпване на протони през мембраната. Когато тези протони дифундират обратно през ATP синтетазата, тяхната енергия се използва за свързване на допълнителна фосфатна група към молекула ADP (аденозин дифосфат), което води до образуването на ATP.
Значението на АТФ
АТФ е основна молекула за жизнените процеси на живите организми, като предавател на химическа енергия за различни реакции, протичащи в клетката, например синтеза на макромолекули сложни и фундаментални, като тези наДНК, РНК или за протеиновия синтез, който се случва в клетката. По този начин АТФ осигурява необходимата енергия, за да позволи повечето от реакциите, които протичат в тялото.
Полезността на АТФ като молекула „донор на енергия“ се обяснява с наличието на фосфатни връзки, богати на енергия. Същите тези връзки могат да освободят голямо количество енергия чрез „счупване“, когато АТФ се хидролизира до ADP, тоест когато губи фосфатна група поради действието на водата. Реакция на хидролиза ATP е както следва:
АТФ е от съществено значение, например, за мускулната контракция.АТФ е ключов за транспортирането на макромолекули презплазмената мембрана (екзоцитоза и клетъчна ендоцитоза), а също и за синаптична комуникация междуневрони, така че непрекъснатият му синтез е от съществено значение, от глюкоза, получена от храната. Такова е значението му за живот, че поглъщането на някои токсични елементи, които инхибират процесите на АТФ, като арсен или цианид, е смъртоносно и причинява смърт на организма по бърз начин.