Obsah
- Prehľad nukleotidov
- Nukleotidy: nomenklatúra
- Charakteristika ATP
- Metabolické zdroje ATP v bunkách
- Cyklus ATP
- Klinické využitie ATP
Adenozíntrifosfát (ATP) je pravdepodobne najdôležitejšou molekulou v štúdii biochémie, pretože všetok život by okamžite zanikol, ak by táto relatívne jednoduchá látka zmizla z existencie. ATP sa považuje za „energetickú menu“ buniek, pretože bez ohľadu na to, čo sa do organizmu dostáva ako zdroj paliva (napr. Jedlo u zvierat, molekuly oxidu uhličitého v rastlinách), nakoniec sa používa na výrobu ATP, ktorý je potom k dispozícii pre energiu všetky potreby bunky, a teda aj organizmu ako celku.
ATP je nukleotid, ktorý mu poskytuje všestrannosť v chemických reakciách. Molekuly (z ktorých sa syntetizuje ATP) sú v bunkách široko dostupné. V 90. rokoch sa ATP a jeho deriváty používali v klinickom prostredí na liečbu rôznych stavov a naďalej sa skúmajú ďalšie aplikácie.
Vzhľadom na kľúčovú a univerzálnu úlohu tejto molekuly, učenie sa o produkcii ATP a jeho biologickom význame určite stojí za energiu, ktorú v tomto procese vynaložíte.
Prehľad nukleotidov
Do tej miery nukleotidy majú akúkoľvek povesť medzi vedeckými nadšencami, ktorí nie sú vyškolenými biochemikmi, pravdepodobne sú najznámejší ako monoméryalebo malé opakujúce sa jednotky, z ktorých nukleové kyseliny - sú vyrobené dlhé polyméry DNA a RNA.
Nukleotidy pozostávajú z troch rôznych chemických skupín: päť uhlík alebo ribóza, cukor, ktorý je v DNA deoxyribóza a v RNA ribóza; báza bohatá na dusík alebo atóm dusíka; a jedna až tri fosfátové skupiny.
Prvá (alebo iba) fosfátová skupina je pripojená k jednému z atómov uhlíka v sacharidovej časti, zatiaľ čo akékoľvek ďalšie fosfátové skupiny siahajú smerom von od existujúcich k vytvoreniu mini-reťazca. Nukleotid bez akýchkoľvek fosfátov - to znamená deoxyribóza alebo ribóza spojená s dusíkatou bázou - sa nazýva nukleozid.
Dusíkaté bázy sa vyskytujú v piatich typoch, ktoré určujú názov a správanie jednotlivých nukleotidov. Týmito bázami sú adenín, cytozín, guanín, tymín a uracil. Tymín sa vyskytuje iba v DNA, zatiaľ čo v RNA sa uracil objavuje tam, kde by sa mal objaviť v DNA.
Nukleotidy: nomenklatúra
Všetky nukleotidy majú trojpísmenové skratky. Prvý znamená prítomnú bázu, zatiaľ čo posledné dva označujú počet fosfátov v molekule. Preto ATP obsahuje adenín ako svoju bázu a má tri fosfátové skupiny.
Namiesto zahrnutia názvu bázy do svojej natívnej formy sa však v prípade nukleotidov obsahujúcich adenín nahradí prípona „-in“ za „-osín“; podobné malé odchýlky sa vyskytujú aj pre iné nukleozidy a nuklotidy.
Z tohto dôvodu AMP je adenozínmonofosfát a ADP je adenozín difosfát, Obe molekuly sú dôležité v bunkovom metabolizme samy o sebe a sú tiež prekurzormi alebo produktmi rozkladu ATP.
Charakteristika ATP
ATP bol prvýkrát identifikovaný v roku 1929. Nachádza sa v každej bunke v každom organizme a jedná sa o živé prostriedky, ktoré uchovávajú energiu. Vytvára sa hlavne bunkovou respiráciou a fotosyntézou, ktorá sa vyskytuje iba v rastlinách a určitých prokaryotických organizmoch (jednobunkové formy života v doménach Archaea a Baktérie).
O ATP sa zvyčajne diskutuje v súvislosti s reakciami, ktoré zahŕňajú buď anabolizmus (metabolické procesy, ktoré syntetizujú väčšie a komplexnejšie molekuly z menších), alebo katabolizmus (metabolické procesy, ktoré pôsobia opačne a rozkladajú väčšie a komplexnejšie molekuly na menšie).
ATP však dáva bunke ruku aj inými spôsobmi, ktoré priamo nesúvisia s jej prispievajúcou energiou na reakcie; napríklad ATP je užitočný ako molekula prenášača v rôznych typoch bunková signalizácia a môžu darovať fosfátové skupiny molekulám mimo sféry anabolizmu a katabolizmu.
Metabolické zdroje ATP v bunkách
glykolýza: Ako už bolo uvedené, prokaryoty sú jednobunkové organizmy a ich bunky sú oveľa menej komplexné ako bunky ostatných najvyšších vetiev organizačného stromu života, eukaryota (zvieratá, rastliny, protisti a huby). Ich energetické potreby sú preto v porovnaní s prokaryotmi dosť skromné. Prakticky všetky z nich odvodzujú svoj ATP výlučne z glykolýzy, čo je rozklad bunkovej cytoplazmy šiestich uhlíkových cukrov glukóza na dve molekuly molekuly s tromi atómami uhlíka pyruvát a dve ATP.
Dôležité je, že glykolýza zahrnuje „investičnú“ fázu, ktorá vyžaduje vstup dvoch ATP na molekulu glukózy, a fázu „návratnosti“, v ktorej sa generujú štyri ATP (dve na molekulu pyruvátu).
Rovnako ako ATP je energia mena všetkých buniek - to je molekula, v ktorej je možné energiu krátkodobo uložiť na neskoršie použitie - glukóza je konečným zdrojom energie pre všetky bunky. V prokaryotoch však dokončenie glykolýzy predstavuje koniec línie tvorby energie.
Bunkové dýchanie: V eukaryotických bunkách sa strana ATP začína iba na konci glykolýzy, pretože tieto bunky majú mitochondrie, organely v tvare futbalu, ktoré používajú kyslík na tvorbu omnoho väčšieho množstva ATP ako samotná glykolýza.
Bunkové dýchanie, tiež nazývané aeróbne (s kyslíkom) dýchanie, začína na Krebsov cyklus, Táto séria reakcií, ktoré sa vyskytujú vo vnútri mitochondrií, kombinuje molekulu dvoch atómov uhlíka acetyl CoA, priamy potomok pyruvátu, s oxalacetát vytvoriť citrát, ktorý sa postupne redukuje zo šesťuhlíkovej štruktúry späť na oxaloacetát, čo vytvára malé množstvo ATP, ale veľa elektrónové nosiče.
Tieto nosiče (NADH a FADH2) zúčastniť sa na ďalšom kroku bunkového dýchania, ktorým je reťazec prenosu elektrónov alebo ECT. ECT sa uskutočňuje na vnútornej membráne mitochondrií a vďaka systematickému juggingu elektrónov vedie k produkcii 32 až 34 ATP na "upstream" glukózovú molekulu.
fotosyntéza: Tento proces, ktorý sa rozvíja v zelenom pigmente obsahujúcom chloroplasty rastlinných buniek vyžaduje na fungovanie svetlo. Používa CO2 extrahované z vonkajšieho prostredia na tvorbu glukózy (rastliny nakoniec nemôžu „jesť“). Rastlinné bunky majú tiež mitochondrie, takže po rastlinách si vlastne pri fotosyntéze vytvoria vlastné jedlo, nasleduje bunkové dýchanie.
Cyklus ATP
Kedykoľvek, ľudské telo obsahuje asi 0,1 mólu ATP, Krtko je asi 6,02 x 1023 jednotlivé častice; molárna hmotnosť látky je to, koľko mól tejto látky váži v gramoch, a hodnota pre ATP je niečo vyše 500 g / mol (niečo málo cez libru). Väčšina z toho pochádza priamo z internetu fosforylácie ADP.
Typické bunky zhlukujú asi 100 až 150 molov ATP za deň alebo asi 50 až 75 kilogramov - vyše 100 až 150 libier! To znamená, že objem obratu ATP za deň u danej osoby je približne 100 / 0,1 až 150 / 0,1 mol alebo 1 000 až 1 500 mol.
Klinické využitie ATP
Pretože ATP je doslova všade v prírode a zúčastňuje sa širokého spektra fyziologických procesov - vrátane prenosu nervov, kontrakcie svalov, funkcie srdca, zrážanlivosti krvi, dilatácie krvných ciev a metabolizmu uhľohydrátov - bolo preskúmané jeho použitie ako „liekov“.
Napríklad adenozín, nukleozid zodpovedajúci ATP, sa používa ako liek na srdce na zlepšenie prietoku krvi v cievach v núdzových situáciách a do konca 20. storočia sa skúmal ako možné analgetikum (tj. Na kontrolu bolesti). činidlo).