Conţinut
- Prezentare generală a nucleotidelor
- Nucleotide: Nomenclatură
- Caracteristici ATP
- Surse metabolice de ATP în celule
- Ciclul ATP
- Utilizări clinice ale ATP
Adenozina trifosfat (ATP) este probabil cea mai importantă moleculă în studiul biochimiei, deoarece toată viața ar înceta imediat dacă această substanță relativ simplu ar dispărea din existență. ATP este considerat „moneda energetică” a celulelor, deoarece indiferent de ceea ce intră într-un organism ca sursă de combustibil (de exemplu, alimente la animale, molecule de dioxid de carbon din plante), este utilizat în final pentru a genera ATP, care este apoi disponibil pentru energie toate nevoile celulei și, prin urmare, organismul în ansamblu.
ATP este un nucleotid, ceea ce îi conferă versatilitate în reacțiile chimice. Moleculele (din care să sintetizeze ATP) sunt disponibile pe scară largă în celule. Până în anii 1990, ATP și derivații săi erau folosiți în medii clinice pentru a trata diverse afecțiuni, iar alte aplicații continuă să fie explorate.
Având în vedere rolul crucial și universal al acestei molecule, învățarea despre producția de ATP și semnificația biologică a acesteia merită cu siguranță energia pe care o veți cheltui în acest proces.
Prezentare generală a nucleotidelor
În măsura în care nucleotide au orice fel de reputație în rândul pasionaților de știință care nu sunt biochimiști instruiți, ei sunt probabil mai cunoscuți ca fiind monomerisau mici unități care se repetă, din care acizi nucleici - ADN-ul și ARN-ul polimerilor lungi - sunt realizate.
Nucleotidele constau din trei grupe chimice distincte: un zahăr cu cinci carbon, sau riboză, care în ADN este dezoxiriboză și în ARN este riboză; o bază azotată sau bogată în atomi de azot; și una până la trei grupe de fosfați.
Primul (sau singurul) grup de fosfați este atașat la unul dintre carbonii de pe porțiunea de zahăr, în timp ce orice grupări suplimentare de fosfați se extind spre exterior de la cele existente pentru a forma un mini-lanț. Un nucleotid fără fosfați - adică dezoxiriboza sau riboza conectată la o bază azotată - se numește nucleozidic.
Bazele azotate vin în cinci tipuri și acestea determină atât numele, cât și comportamentul nucleotidelor individuale. Aceste baze sunt adenina, citozina, guanina, timina și uracilul. Timina apare doar în ADN, în timp ce în ARN, uracilul apare acolo unde timina ar apărea în ADN.
Nucleotide: Nomenclatură
Nucleotidele au toate prescurtările de trei litere. Primul semnifică baza prezentă, în timp ce ultimele două indică numărul de fosfați din moleculă. Astfel, ATP conține adenină ca bază și are trei grupe de fosfați.
În loc să includă numele bazei în forma sa nativă, totuși, sufixul „-ine” este înlocuit cu „-osina” în cazul nucleotidelor purtătoare de adenină; deviații mici similare apar pentru celelalte nucleozide și nuclotide.
Prin urmare, AMP este adenozina monofosfat și ADP este adenozina difosfat. Ambele molecule sunt importante în metabolismul celular la propriu, precum și precursori sau produse de descompunere a ATP.
Caracteristici ATP
ATP a fost identificat pentru prima dată în 1929. Se găsește în fiecare celulă din fiecare organism și este vorba despre lucruri vii, mijloace chimice de stocare a energiei. Este generată în principal de respirația celulară și fotosinteza, aceasta din urmă apare doar la plante și anumite organisme procariote (forme de viață unicelulare în domeniile Archaea și Bacterii).
ATP este de obicei discutat în conținutul reacțiilor care implică fie anabolism (procese metabolice care sintetizează molecule mai mari și mai complexe de la cele mai mici), fie catabolism (procese metabolice care fac opusul și descompun molecule mai mari și mai complexe în altele mai mici).
Totuși, ATP, de asemenea, acordă o mână celulei pe alte căi care nu sunt direct legate de energia sa contribuie la reacții; de exemplu, ATP este util ca o moleculă de mesagerie în diferite tipuri de semnalizare celulară și poate dona grupări de fosfați moleculelor în afara tărâmului anabolismului și catabolismului.
Surse metabolice de ATP în celule
glicoliză: După cum sa menționat, procariotele sunt organisme unicelulare, iar celulele lor sunt mult mai puțin complexe decât cele ale celeilalte ramuri superioare din arborele organizațional al vieții, eucariotelor (animale, plante, protisti si ciuperci). Ca atare, nevoile lor energetice sunt destul de modeste în comparație cu cele ale procariotelor. Practic, toate derivă ATP-ul lor în totalitate din glicoliză, descompunerea în citoplasma celulară a zahărului cu șase carbon glucoză în două molecule cu trei molecule de carbon piruvat și două ATP.
Important de important, glicoliza include o fază de „investiție” care necesită introducerea a două ATP per moleculă de glucoză și o fază de „rambursare” în care sunt generate patru ATP (două pe moleculă de piruvat).
La fel cum ATP este energia valută din toate celulele - adică molecula în care energia poate fi stocată pe termen scurt pentru o utilizare ulterioară - glucoza este sursa de energie finală pentru toate celulele. În procariote, însă, finalizarea glicolizei reprezintă sfârșitul liniei de generare a energiei.
Respirație celulară: În celulele eucariote, partidul ATP începe doar la sfârșitul glicolizei, deoarece aceste celule au mitocondriile, organele în formă de fotbal care utilizează oxigenul pentru a genera mult mai mult ATP decât poate numai glicoliza.
Respiratia celulara, numita si respiratie aeroba ("cu oxigen"), incepe cu Ciclul Krebs. Această serie de reacții care apar în mitocondrii combină molecula cu doi carbon acetil CoA, descendent direct al piruvatului, cu oxaloacetat a crea citrat, care este redus treptat de la o structură de șase carbon înapoi la oxaloacetat, creând o cantitate mică de ATP, dar o mulțime de purtători de electroni.
Acești transportatori (NADH și FADH2) participă la următoarea etapă a respirației celulare, care este lanțul de transport de electroni sau ECT. ECT are loc pe membrana internă a mitocondriilor și printr-un act sistematic de jonglare a electronilor rezultă producerea de 32 până la 34 de ATP pe moleculă de glucoză „în amonte”.
Fotosinteză: Acest proces, care se desfășoară în pigmentul verde care conține cloroplaste de celule vegetale, necesită lumină pentru a putea funcționa. Folosește CO2 extras din mediul extern pentru a produce glucoză (plantele, până la urmă, nu pot „mânca”). Celulele vegetale au, de asemenea, mitocondrii, astfel încât după ce plantele, de fapt, își fac propriul aliment în fotosinteză, urmează respirația celulară.
Ciclul ATP
La orice moment dat, corpul uman conține aproximativ 0,1 moli de ATP. A cârtiță este de aproximativ 6,02 × 1023 particule individuale; masa molară a unei substanțe este cantitatea în care cântărește o molă din această substanță în grame, iar valoarea pentru ATP este puțin peste 500 g / mol (puțin peste un kilogram). Cele mai multe dintre acestea provin direct din fosforilare de ADP.
Celulele obișnuite celulele coboară aproximativ 100 până la 150 de moli pe zi de ATP, sau aproximativ 50 - 75 kilograme - peste 100 până la 150 de kilograme! Aceasta înseamnă că volumul cifrei de afaceri ATP într-o zi la o anumită persoană este de aproximativ 100 / 0,1 până la 150 / 0,1 mol, sau 1.000 până la 1.500 mol.
Utilizări clinice ale ATP
Deoarece ATP este literalmente pretutindeni în natură și participă la o gamă largă de procese fiziologice - inclusiv transmiterea nervilor, contracția musculară, funcția inimii, coagularea sângelui, dilatarea vaselor de sânge și metabolismul carbohidraților - a fost explorată utilizarea sa ca „medicament”.
De exemplu, adenozina, nucleosidul corespunzător ATP, este utilizat ca medicament cardiac pentru a îmbunătăți fluxul de sânge al vaselor inimii în situații de urgență, iar până la sfârșitul secolului XX a fost examinat ca un posibil analgezic (adică controlul durerii agent).