Τι είναι το ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη);

Το ATP είναι μια οργανική ένωση που αποτελείται από τρία κύρια μέρη:αδενίνη, ένα τριφωσφορικό και ένα σάκχαρο. Το ATP παράγεται στα ζώα μέσω της κυτταρικής αναπνοής και στα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης. Το ATP χρησιμοποιείται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης μακρομορίων, της μεταφοράς υλικών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών και της κίνησης πρωτεϊνών κατά μήκος ενός κυτταροσκελετού.

Όταν προετοιμάζεστε για ένα καλοκαιρινό οδικό ταξίδι, μερικά από τα πιο σημαντικά πράγματα που πρέπει να θυμάστε είναι να φέρετε νόστιμο φαγητό για το ταξίδι και να βεβαιωθείτε ότι δεν θα ξεμείνετε από βενζίνη! Ένα αυτοκίνητο δεν θα λειτουργεί εάν δεν έχει αέριο, επειδή απαιτείται καύσιμο για την εκτέλεση της εργασίας. Ομοίως, τα ανθρώπινα όντα δεν μπορούν να «τρέξουν» εάν δεν έχουν καύσιμα, τα οποία ξεκινούν με τη μορφή τροφής.

Ωστόσο, όταν αυτό το φαγητό καταναλώνεται και λαμβάνεται στο σώμα, η ενέργεια αυτών των μορίων τροφής δεν είναι άμεσα προσβάσιμη. Η τροφή που τρώμε πρέπει να ταξιδεύει μέσω διαφόρων οδών, συμπεριλαμβανομένης της διάσπασης στην πεπτική οδό, και στη συνέχεια πρέπει να απορροφηθεί από τα κύτταρα. Σε εκείνο το σημείο, τα κύτταρα μετατρέπουν την τροφή σε χρησιμοποιήσιμες μορφές ενέργειας για τον οργανισμό, ευρύτερα γνωστή ως ATP - τριφωσφορική αδενοσίνη. Αυτό δεν είναι μοναδικό για τα ζώα. Όλη η ζωή στον πλανήτη μας εξαρτάται από το ATP για να τροφοδοτεί την κυτταρική και μεταβολική δραστηριότητα.

Ορισμός ATP

Πολύ απλά, η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) είναι το ενεργειακό νόμισμα ενός κυττάρου και απαιτείται για το κύτταρο να εκτελεί εργασίες οποιουδήποτε είδους, που κυμαίνονται από τη σύνθεση του DNA έως την αποστολή χημικών σημάτων και νευρικών ερεθισμάτων στον εγκέφαλο. Μέσω μεταβολικών οδών στο σώμα, κυρίως της κυτταρικής αναπνοής, το ATP καταναλώνεται και αναγεννάται συνεχώς, διασφαλίζοντας ότι ένας οργανισμός μπορεί να λειτουργήσει και να επιβιώσει.

Αυτή η κρίσιμη οργανική ένωση αποτελείται από τρία κύρια μέρη - αδενίνη (μια αζωτούχα βάση), ένα τριφωσφορικό (τρεις φωσφορικές ομάδες) και ένα σάκχαρο (ριβόζη). Δομικά μιλώντας, η αδενίνη και το σάκχαρο συνδέονται και μπορούν στη συνέχεια να λάβουν πρόσθετες φωσφορικές ομάδες. Με συνδεδεμένη μόνο μία φωσφορική ομάδα, αυτή η ένωση ονομάζεται μονοφωσφορική αδενοσίνη (AMP). όταν προσαρτάται μια δεύτερη ομάδα, ονομάζεται διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και όταν προστίθεται μια τρίτη, δημιουργείται τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).

(Φωτογραφία:Wikimedia Commons)

Όταν το σώμα έχει αρκετό ATP, είναι σε θέση να επικοινωνεί αποτελεσματικά μεταξύ των συστημάτων οργάνων, να συνθέτει DNA και RNA, να μεταφέρει χημικές ουσίες μέσα και έξω από τα κύτταρα, να παράγει βασικές πρωτεΐνες, μαζί με πολλές άλλες κρίσιμες διαδικασίες που απαιτούνται για την επιβίωση των κυττάρων και του οργανισμού.

Πώς παράγεται η τριφωσφορική αδενοσίνη;

Η κύρια πηγή ATP στα ζώα είναι η κυτταρική αναπνοή, η οποία συμβαίνει στο κυτοσόλιο και στα μιτοχόνδρια του κυττάρου, ξεκινώντας με τη γλυκόλυση, ακολουθούμενη από αερόβια αναπνοή (ο κύκλος του Krebs και η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων). Αυτά τα τρία βήματα θα δημιουργήσουν συνολικά 36 ATP. 2 ATP παράγονται στη γλυκόλυση και άλλα 2 προέρχονται από τον κύκλο του Krebs, ενώ 32 ATP παράγονται μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, υπάρχουν μεγάλα πρωτεϊνικά σύμπλοκα που ονομάζονται συνθάση ATP. Λόγω της κλίσης πρωτονίων που διατηρείται μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού των μιτοχονδρίων, καθώς τα πρωτόνια ρέουν στα μιτοχόνδρια, το ATP μπορεί να παραχθεί από το ADP (προσαρτώντας μια άλλη φωσφορική ομάδα). Όταν το ATP μετατρέπεται σε ADP, συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως υδρόλυσης.

Στα φυτά, το ATP παράγεται μέσω της φωτοσύνθεσης. Όταν ένα φυτό έχει έτοιμη πρόσβαση σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια από το ηλιακό φως, μπορεί να υποστεί τις φωτεινές και σκοτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης. Στις αντιδράσεις φωτός, η ενέργεια από τον ήλιο μετατρέπεται σε χημική ενέργεια (ATP) μέσω της φωσφορυλίωσης της ADP, η οποία αποκτά μια φωσφορική ομάδα και γίνεται ATP. Στις σκοτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης (ο Κύκλος Calvin), το ίδιο ATP μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση γλυκόζης, της τροφής που χρειάζονται τα φυτά για να επιβιώσουν.

Πώς χρησιμοποιείται η τριφωσφορική αδενοσίνη;

Ως το ενεργειακό νόμισμα των ζωντανών οργανισμών, το ATP χρησιμοποιείται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους και για χιλιάδες διαφορετικούς σκοπούς. Μόλις δημιουργηθεί ένα μόριο ATP μέσω της συνθάσης ATP, θα μετακινηθεί εκεί όπου χρειάζεται μέσω διάχυσης από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε χαμηλή συγκέντρωση. Όταν η τριφωσφορική αδενοσίνη φτάσει στην περιοχή όπου χρειάζεται, μπορεί να απελευθερωθεί ενέργεια σπάζοντας τον δεσμό μεταξύ της δεύτερης και της τρίτης φωσφορικής ομάδας. Όταν αυτή η τελική φωσφορική ομάδα μεταφέρεται σε άλλο μόριο, συχνά μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται υδρόλυση, η ενέργεια αυτού του δεσμού απελευθερώνεται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία άλλων βασικών διεργασιών στο κύτταρο. Αυτό αφήνει πίσω του ένα μόριο διφωσφορικής αδενοσίνης, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να επιστρέψει προς ένα σύμπλεγμα συνθάσης ATP και να ξεκινήσει τη διαδικασία από την αρχή.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, υπάρχουν πολλές διαφορετικές λειτουργίες του ATP, επειδή υπάρχουν πολλές διαφορετικές διαδικασίες και μονοπάτια που απαιτούν ενέργεια για να εκτελεστεί η εργασία. Οι τρεις κύριοι τύποι εργασίας που περιλαμβάνουν ATP είναι η χημική, η μηχανική και η μεταφορά.

Μια κοινή μορφή χημικής εργασίας που εκτελείται από το ATP είναι η σύνθεση μακρομορίων. Φανταστείτε ότι υπάρχει ένα υπόστρωμα και ένα ένζυμο. η ενζυματική αντίδραση μπορεί να καταλυθεί μόνο μέσω εισροής ενέργειας, η οποία μπορεί να αποκτηθεί όταν ένα μόριο ATP μετατρέπεται σε μόριο ADP. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα, με αποτέλεσμα ένα προϊόν από το υπόστρωμα, εκτός από το μόριο ADP.

Όσον αφορά το έργο μεταφοράς, το ATP βασίζεται σε μεγάλο βαθμό για να βοηθήσει τα υλικά να μετακινηθούν μέσω των κυτταρικών μεμβρανών. Για παράδειγμα, το ATP χρειάζεται για να τροφοδοτήσει τις αντλίες πρωτονίων που ωθούν τα μόρια υδρογόνου κατά μήκος της πλασματικής μεμβράνης.

(Φωτογραφία:Mariana Ruiz/Wikimedia Commons)

Τέλος, όταν πρόκειται για μηχανική εργασία, πράγματα όπως η μυϊκή σύσπαση και η κίνηση βασικών πρωτεϊνών κατά μήκος ενός κυτταροσκελετού είναι δυνατά μόνο με την παρουσία ATP, το οποίο μπορεί να διασπαστεί για να απελευθερώσει ενέργεια, αφήνοντας πίσω το ADP και ένα ανόργανο μόριο φωσφορικού άλατος. /P>

Μια τελευταία λέξη

Ενώ αυτές είναι οι κύριες και πιο βασικές λειτουργίες του ATP, αυτό το ενεργειακό νόμισμα είναι κρίσιμο για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και για εκατομμύρια διαφορετικές χημικές αντιδράσεις. Κάθε δευτερόλεπτο, εκατοντάδες εκατομμύρια μετατροπές ATP σε ADP, και αντίστροφα, συμβαίνουν μέσα στο σώμα μας, τροφοδοτώντας την επιβίωσή μας στο πιο βασικό επίπεδο ύπαρξης!