- Was ist ATP?
- Wofür ist ATP?
- Wie wird ATP hergestellt?
- Glykolyse
- Krebs Zyklus
- Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung
- Bedeutung von ATP
Wir erklären, was ATP ist, wofür es ist und wie dieses Molekül hergestellt wird. Auch Glykolyse, Krebs-Zyklus und oxidative Phosphorylierung.
Was ist ATP?
ImBiochemie, die Abkürzung ATP bezeichnet Adenosine Triphosphate oder Adenosine Triphosphate, ein organisches Molekül aus der Gruppe der Nukleotide, das für den Energiestoffwechsel der Zelle. ATP ist die Hauptenergiequelle, die bei den meisten zellulären Prozessen und Funktionen verwendet wird, sowohl im menschlichen Körper als auch im Körper anderer.Lebewesen.
Der Name ATP leitet sich von der molekularen Zusammensetzung dieses Moleküls ab, das von einer stickstoffhaltigen Base (Adenin) gebildet wird, die mit demAtom Kohlenstoff einsMolekül Pentosezucker (auch Ribose genannt) und wiederum mit dreiIonen Phosphate, die an ein anderes Kohlenstoffatom gebunden sind. All dies ist in der Summenformel von ATP zusammengefasst: C10H16N5O13P3.
Das ATP-Molekül wurde erstmals 1929 in den USA von Cyrus H. Fiske und Yellapragada SubbaRow im menschlichen Muskel entdeckt, unabhängig davon in Deutschland vom Biochemiker Karl Lohmann.
Obwohl das ATP-Molekül 1929 entdeckt wurde, gab es keine Aufzeichnungen über seine Funktion und Bedeutung in den verschiedenenProzesse der Energieübertragung der Zelle bis 1941, dank der Studien des deutsch-amerikanischen Biochemikers Fritz Albert Lipmann (Nobelpreisträger 1953 zusammen mit Krebs).
Siehe auch:Stoffwechsel
Wofür ist ATP?
Die Hauptfunktion von ATP besteht darin, bei den biochemischen Reaktionen, die im Zellinneren ablaufen, als Energielieferant zu dienen, weshalb dieses Molekül auch als „Energiewährung“ des Organismus bezeichnet wird.
ATP ist ein nützliches Molekül, um die chemische Energie freigesetzt bei den Stoffwechselprozessen der Zersetzung vonLebensmittel, und geben es bei Bedarf wieder frei, um die verschiedenen biologischen Prozesse des Körpers wie den Zelltransport anzutreiben, Reaktionen zu fördern, die verbrauchenEnergie oder sogar um mechanische Aktionen des Körpers auszuführen, wie zum Beispiel Gehen.
Wie wird ATP hergestellt?
In Zellen wird ATP durch die Zellatmung synthetisiert, ein Prozess, der in Zellen stattfindet.Mitochondrien der Zelle. Während dieses Phänomens wird die in Glukose gespeicherte chemische Energie durch einen Prozess vonOxidation das gibt freiCO2, H2O und Energie in Form von ATP. Obwohl Glucose das Substrat par excellence dieser Reaktion ist, sollte klargestellt werden, dassProtein und das Fette sie können auch zu ATP oxidiert werden. Jeder dieser Nährstoffe aus dem Fütterung des Individuums haben unterschiedliche Stoffwechselwege, aber sie konvergieren zu einem gemeinsamen Metaboliten: Acetyl-CoA, das den Krebs-Zyklus startet und es ermöglicht, den Prozess der Gewinnung chemischer Energie zu konvergieren, da alle Zellen ihre Energie in Form von ATP verbrauchen .
Der Zellatmungsprozess kann in drei Phasen oder Stadien unterteilt werden: Glykolyse (ein vorheriger Weg, der nur erforderlich ist, wenn die Zelle Glukose als Brennstoff verwendet), den Krebs-Zyklus und die Elektronentransportkette. Während der ersten beiden Phasen werden Acetyl-CoA, CO2 und nur eine geringe Menge ATP produziert, während es in der dritten Atmungsphase produziert wird H2O und der größte Teil des ATP durch eine Reihe von Proteinen, die als "komplexe ATP-Synthase" bezeichnet werden.
Glykolyse
Wie bereits erwähnt, ist die Glykolyse ein Stoffwechselweg vor der Zellatmung, bei dem für jede Glukose (die aus 6 Kohlenstoffatomen besteht) zwei Pyruvate gebildet werden (a Verbindung aus 3 Kohlenstoffen gebildet).
Im Gegensatz zu den anderen beiden Stadien der Zellatmung findet die Glykolyse im Zytoplasma der Zelle. Das aus diesem ersten Weg resultierende Pyruvat muss in die Mitochondrien gelangen, um seine Umwandlung in Acetyl-CoA fortzusetzen und damit im Krebs-Zyklus verwendet werden zu können.
Krebs Zyklus
Der Krebs-Zyklus (auch Zitronensäure-Zyklus oder Tricarbonsäure-Zyklus) ist ein grundlegender Prozess, der in der Matrix der zellulären Mitochondrien abläuft und aus einer Abfolge von chemische Reaktionen was hat gefallenZielsetzung die Freisetzung der chemischen Energie, die im Acetyl-CoA enthalten ist, das aus der Verarbeitung der verschiedenen Nahrungsnährstoffe des Lebewesens gewonnen wird, sowie die Gewinnung von Vorläufern anderer Aminosäuren, die für biochemische Reaktionen anderer Art erforderlich sind.
Dieser Zyklus ist Teil eines viel größeren Prozesses, der die Oxidation von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen ist, wobei seine Zwischenstufe: nach der Bildung von Acetyl-CoA mit den Kohlenstoffen dieser organischen Verbindungen und vor der oxidativen Phosphorylierung ist. zusammengesetzt" in einer durch a . katalysierten ReaktionEnzym ATP-Synthetase oder ATP-Synthase genannt.
Der Krebs-Zyklus funktioniert dank mehrerer verschiedener Enzyme, die Acetyl-CoA vollständig oxidieren und aus jedem oxidierten Molekül zwei verschiedene freisetzen: CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser). Darüber hinaus wird während des Krebs-Zyklus eine minimale Menge an GTP (ähnlich ATP) erzeugt und reduziert Energie in Form von NADH und FADH2, die für die Synthese von ATP in der nächsten Stufe der Zellatmung verwendet wird.
Der Zyklus beginnt mit der Fusion eines Acetyl-CoA-Moleküls mit einem Oxalacetat-Molekül. Aus dieser Verbindung entsteht ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen: Citrat. Dadurch wird Coenzym A freigesetzt, das tatsächlich viele Male wiederverwendet wird. Befindet sich zu viel ATP in der Zelle, wird dieser Schritt gehemmt.
Anschließend durchläuft das Citrat oder die Citronensäure eine Reihe von aufeinanderfolgenden Umwandlungen, die nacheinander Isocitrat, Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Succinat, Fumarat, Malat und wieder Oxalacetat erzeugen. Zusammen mit diesen Produkten wird für jeden vollständigen Krebszyklus eine Mindestmenge an GTP produziert, wodurch die Leistung in Form von NADH und FADH2 und CO2 reduziert wird.
Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung
Die letzte Stufe des Nährstoffgewinnungskreislaufs verwendet Sauerstoff und Verbindungen, die während des Krebs-Zyklus produziert werden, um ATP in einem Prozess namens oxidative Phosphorylierung zu produzieren. Während dieses Prozesses, der in der inneren Mitochondrienmembran stattfindet, spenden NADH und FADH2 Elektronen sie auf ein energetisch niedrigeres Niveau zu treiben. Diese Elektronen werden schließlich von Sauerstoff aufgenommen (der bei Verbindung mit Protonen zur Bildung von Wassermolekülen führt).
Die Kopplung zwischen der elektronischen Kette und der oxidativen Phosphorylierung basiert auf zwei gegensätzlichen Reaktionen: Eine, die Energie freisetzt, und die andere, die diese freigesetzte Energie nutzt, um dank der Intervention der ATP-Synthetase ATP-Moleküle zu produzieren. Während die Elektronen die Kette in einer Reihe von Redoxreaktionen, wird die freigesetzte Energie verwendet, um Protonen durch die Membran zu pumpen. Wenn diese Protonen durch die ATP-Synthetase zurückdiffundieren, wird ihre Energie verwendet, um eine zusätzliche Phosphatgruppe an ein ADP-Molekül (Adenosindiphosphat) zu binden, was zur Bildung von ATP führt.
Bedeutung von ATP
ATP ist ein grundlegendes Molekül für die lebenswichtigen Prozesse lebender Organismen, als Überträger chemischer Energie für verschiedene Reaktionen, die in der Zelle ablaufen, zum Beispiel die Synthese von Makromoleküle komplex und grundlegend, wie die derDNA, RNA oder für die Proteinsynthese, die innerhalb der Zelle stattfindet. Somit liefert ATP die notwendige Energie, um die meisten Reaktionen, die im Körper stattfinden, zu ermöglichen.
Die Nützlichkeit von ATP als „Energiespender“-Molekül wird durch das Vorhandensein von energiereichen Phosphatbindungen erklärt. Dieselben Bindungen können eine große Menge Energie freisetzen, indem sie „aufbrechen“, wenn ATP zu ADP hydrolysiert wird, dh wenn es durch die Einwirkung von Wasser eine Phosphatgruppe verliert. Reaktion von Hydrolyse ATP ist wie folgt:
ATP ist beispielsweise für die Muskelkontraktion essentiell.ATP ist der Schlüssel zum Transport von Makromolekülen durch diePlasma Membran (Exozytose und zelluläre Endozytose) und auch für die synaptische Kommunikation zwischenNeuronen, daher ist seine kontinuierliche Synthese aus Glucose aus der Nahrung unerlässlich. Das ist seine Bedeutung für die Leben, dass die Aufnahme einiger toxischer Elemente, die ATP-Prozesse hemmen, wie Arsen oder Cyanid, tödlich ist und den Organismus fulminant absterben lässt.