Innhold
- Oversikt over nukleotider
- Nukleotider: Nomenklatur
- ATP-kjennetegn
- Metabolske kilder til ATP i celler
- ATP-syklusen
- Kliniske anvendelser av ATP
Adenosintrifosfat (ATP) er uten tvil det viktigste molekylet i studiet av biokjemi, ettersom alt liv umiddelbart ville opphøre hvis dette relativt enkle stoffet skulle forsvinne fra eksistensen. ATP regnes som cellens "energivaluta" fordi uansett hva som går inn i en organisme som drivstoffkilde (f.eks. Mat til dyr, karbondioksydmolekyler i planter), brukes den til slutt til å generere ATP, som deretter er tilgjengelig for kraft alle cellens behov og derav organismen som helhet.
ATP er et nukleotid, som gir det allsidighet i kjemiske reaksjoner. Molekyler (som ATP skal syntetiseres) er allment tilgjengelige i celler. På 1990-tallet ble ATP og dets derivater brukt i kliniske omgivelser for å behandle forskjellige tilstander, og andre applikasjoner fortsetter å bli utforsket.
Gitt den viktige og universelle rollen til dette molekylet, er læring om produksjonen av ATP og dens biologiske betydning absolutt verdt energien du vil bruke i prosessen.
Oversikt over nukleotider
Til den grad at nukleotider har noen form for rykte blant naturvitere som ikke er trente biokjemikere, de er sannsynligvis mest kjent som monomerer, eller små repeterende enheter, hvorfra nukleinsyrer - de lange polymerene DNA og RNA - er laget.
Nukleotider består av tre forskjellige kjemiske grupper: en fem-karbon, eller ribose, sukker, som i DNA er deoksyribose og i RNA er ribose; en nitrogenholdig eller nitrogenatomrik base; og en til tre fosfatgrupper.
Den første (eller eneste) fosfatgruppen er festet til en av kullene på sukkerpartiet, mens eventuelle ytterligere fosfatgrupper strekker seg utover fra eksisterende for å danne en minikjede. Et nukleotid uten fosfater - det vil si deoksyribose eller ribose koblet til en nitrogenholdig base - kalles en nukleosid.
Nitrogenholdige baser kommer i fem typer, og disse bestemmer både navnet og oppførselen til individuelle nukleotider. Disse basene er adenin, cytosin, guanin, timin og uracil. Tymin vises bare i DNA, mens i RNA vises uracil der tymin vil vises i DNA.
Nukleotider: Nomenklatur
Nukleotider har alle forkortelser med tre bokstaver. Den første betegner basen som er til stede, mens de to siste indikerer antall fosfater i molekylet. ATP inneholder således adenin som base og har tre fosfatgrupper.
I stedet for å inkludere navnet på basen i sin naturlige form, erstattes imidlertid suffikset "-ine" med "-osin" i tilfelle av adeninbærende nukleotider; lignende små avvik forekommer for de andre nukleosidene og nuklotidene.
Derfor, AMP er adenosinmonofosfat og ADP er adenosindifosfat. Begge molekylene er viktige i cellulær metabolisme i seg selv, i tillegg til å være forløpere til eller nedbrytningsprodukter av ATP.
ATP-kjennetegn
ATP ble først identifisert i 1929. Det finnes i hver celle i hver organisme, og det er levende ting kjemiske midler for lagring av energi. Den genereres hovedsakelig av cellulær respirasjon og fotosyntesen, hvorav den sistnevnte bare forekommer i planter og visse prokaryote organismer (encellede livsformer i domene Archaea og Bacteria).
ATP diskuteres vanligvis i forhold til reaksjoner som involverer enten anabolisme (metabolske prosesser som syntetiserer større og mer komplekse molekyler fra mindre) eller katabolisme (metabolske prosesser som gjør det motsatte og bryter ned større og mer komplekse molekyler til mindre).
ATP gir imidlertid også en hånd til cellen på andre måter som ikke er direkte relatert til dens bidragende energi til reaksjoner; ATP er for eksempel nyttig som messenger-molekyl i forskjellige typer celle signalering og kan donere fosfatgrupper til molekyler utenfor anabolisme og katabolisme.
Metabolske kilder til ATP i celler
glykolyse: Prokaryoter er, som nevnt, encellede organismer, og cellene deres er langt mindre kompliserte enn de fra den andre øverste grenen på livets organisasjonstre, eukaryoter (dyr, planter, protister og sopp). Som sådan er deres energibehov ganske beskjedne sammenlignet med prokaryoter. Praktisk talt alle avledet deres ATP helt fra glykolyse, nedbrytningen i cellecytoplasma til seks-karbon sukker glukose i to molekyler av det tre-karbon molekylet pyruvat og to ATP.
Det er viktig at glykolyse inkluderer en "investering" -fase som krever tilførsel av to ATP per glukosemolekyl, og en "payoff" -fase der fire ATP blir generert (to per molekyl pyruvat).
Akkurat som ATP er energien valuta av alle celler - det vil si molekylet som energi kan lagres i på kort sikt for senere bruk - glukose er den ultimate energikilden for alle celler. I prokaryoter representerer imidlertid fullføringen av glykolyse slutten på energiproduksjonslinjen.
Cellular Respiration: I eukaryote celler er ATP-partiet bare i gang på slutten av glykolysen fordi disse cellene har mitokondrier, fotballformede organeller som bruker oksygen for å generere mye mer ATP enn glykolyse alene.
Cellulær respirasjon, også kalt aerob respirasjon ("med oksygen"), starter med Krebs sykler. Denne serien av reaksjoner som oppstår inne i mitokondrier, kombinerer to-karbon molekylet acetyl CoA, en direkte etterkommer av pyruvat, med oxaloacetate å lage citrat, som gradvis reduseres fra en seks-karbonstruktur tilbake til oksaloacetat, og skaper en liten mengde ATP, men mye elektronbærere.
Disse transportørene (NADH og FADH2) delta i neste trinn av cellulær respirasjon, som er elektrontransportkjeden eller ECT. ECT foregår på den indre membranen i mitokondriene, og gjennom en systematisk jugging av elektroner resulterer det i produksjon av 32 til 34 ATP per "oppstrøms" glukosemolekyl.
Fotosyntese: Denne prosessen, som utspiller seg i det grønnpigmentholdige kloroplaster av planteceller, krever lys for å fungere. Den bruker CO2 hentet ut fra det ytre miljø for å bygge glukose (planter kan tross alt ikke "spise"). Plantecellene har også mitokondrier, så etter at planter, faktisk, lager sin egen mat i fotosyntesen, følger cellulær respirasjon.
ATP-syklusen
Til enhver tid, menneskekroppen inneholder omtrent 0,1 mol ATP. EN muldvarp er omtrent 6,02 × 1023 individuelle partikler; molmassen til et stoff er hvor mye en mol av det stoffet veier i gram, og verdien for ATP er litt over 500 g / mol (litt over et halvt kilo). Det meste av dette kommer direkte fra fosforylering av ADP.
En typisk personcelle gabbler opp rundt 100 til 150 mol en dag med ATP, eller omtrent 50 til 75 kilo - over 100 til 150 pund! Dette betyr at mengden ATP-omsetning på en dag hos en gitt person er omtrent 100 / 0,1 til 150 / 0,1 mol, eller 1000 til 1500 mol.
Kliniske anvendelser av ATP
Fordi ATP bokstavelig talt er overalt i naturen og deltar i en lang rekke fysiologiske prosesser - inkludert nervetransmisjon, muskelsammentrekning, hjertefunksjon, blodpropp, utvidelse av blodkar og karbohydratmetabolisme - har bruken som "medisinering" blitt undersøkt.
For eksempel brukes adenosin, nukleosidet som tilsvarer ATP, som et hjertemedisin for å forbedre blodkarets blodstrøm i nødsituasjoner, og på slutten av 1900-tallet ble det undersøkt som et mulig smertestillende middel (dvs. smertestyring) middel).