Περιεχόμενο
- Δομή μορίων ATP
- Ενεργοποίηση του ATP σε ενέργεια
- Πώς λειτουργεί η αναπνοή
- ATP κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης
- ATP Κατά τη διάρκεια του κύκλου του Krebs
- ATP κατά τη διάρκεια του συστήματος Cytochrome
Το μικρό μόριο ΑΤΡ, το οποίο αντιπροσωπεύει την τριφωσφορική αδενοσίνη, είναι ο κύριος φορέας ενέργειας για όλα τα ζωντανά πράγματα. Στον άνθρωπο, το ATP είναι ένας βιοχημικός τρόπος αποθήκευσης και χρήσης ενέργειας για κάθε κύτταρο του σώματος. Η ενέργεια ΑΤΡ είναι επίσης η κύρια πηγή ενέργειας για άλλα ζώα και φυτά.
Δομή μορίων ATP
Το ΑΤΡ αποτελείται από την αδενίνη αζωτούχου βάσης, τη ριβόζη σακχάρου πέντε ατόμων άνθρακα και τρεις φωσφορικές ομάδες: άλφα, βήτα και γ. Οι δεσμοί μεταξύ των βήτα και των φωσφορικών γάμμα είναι ιδιαίτερα υψηλής ενέργειας. Όταν οι δεσμοί αυτοί σπάσουν, απελευθερώνουν αρκετή ενέργεια για να ενεργοποιήσουν μια σειρά κυτταρικών αποκρίσεων και μηχανισμών.
Ενεργοποίηση του ATP σε ενέργεια
Κάθε φορά που ένα κύτταρο χρειάζεται ενέργεια, διασπά το δεσμό φωσφορικού βήτα-γάμμα για τη δημιουργία διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) και ενός ελεύθερου φωσφορικού μορίου. Ένα κύτταρο αποθηκεύει την πλεονάζουσα ενέργεια συνδυάζοντας ADP και φωσφορικό για να κάνει ATP. Τα κύτταρα αποκτούν ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αναπνοή, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που οξειδώνουν έξι-άνθρακα γλυκόζης για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα.
Πώς λειτουργεί η αναπνοή
Υπάρχουν δύο τύποι αναπνοής: αερόβια αναπνοή και αναερόβια αναπνοή. Η αερόβια αναπνοή λαμβάνει χώρα με οξυγόνο και παράγει μεγάλες ποσότητες ενέργειας, ενώ η αναερόβια αναπνοή δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο και παράγει μικρές ποσότητες ενέργειας.
Η οξείδωση της γλυκόζης κατά τη διάρκεια της αερόβιας αναπνοής απελευθερώνει ενέργεια, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση ΑΤΡ από ADP και ανόργανο φωσφορικό (Pi). Τα λίπη και οι πρωτεΐνες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν αντί της γλυκόζης έξι-άνθρακα κατά την αναπνοή.
Η αερόβια αναπνοή λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια ενός κυττάρου και εμφανίζεται σε τρία στάδια: τη γλυκόλυση, τον κύκλο του Krebs και το σύστημα του κυτοχρώματος.
ATP κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης
Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, η οποία συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα, η γλυκόζη έξι-άνθρακα διασπάται σε δύο μονάδες πυροσταφυλικού οξέος τριών ατόμων άνθρακα. Τα υδρογόνα που απομακρύνονται ενώνουν με τον φορέα υδρογόνου NAD για να κάνουν NADH2. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα καθαρό κέρδος 2 ATP. Το πυρουβικό οξύ εισέρχεται στη μήτρα του μιτοχονδρίου και διέρχεται από την οξείδωση, χάνοντας ένα διοξείδιο του άνθρακα και δημιουργώντας ένα μόριο δύο ατόμων άνθρακα που ονομάζεται ακετυλ CoA. Τα υδρογόνα που έχουν αφαιρεθεί συνδέονται με NAD για να κάνουν NADH2.
ATP Κατά τη διάρκεια του κύκλου του Krebs
Ο κύκλος Krebs, γνωστός επίσης ως κύκλος κιτρικού οξέος, παράγει μόρια υψηλής ενέργειας από NADH και δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης (FADH2), συν κάποια ATP. Όταν το ακετυλ CoA εισέρχεται στον κύκλο του Krebs, συνδυάζεται με ένα οξύ τεσσάρων ατόμων άνθρακα που ονομάζεται οξαλοξικό οξύ για να φτιάξει το εξα-ανθρακικό οξύ που ονομάζεται κιτρικό οξύ. Τα ένζυμα προκαλούν μια σειρά χημικών αντιδράσεων, μετατρέποντας το κιτρικό οξύ και απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας στο NAD. Σε μία από τις αντιδράσεις, απελευθερώνεται αρκετή ενέργεια για τη σύνθεση ενός μορίου ΑΤΡ. Για κάθε μόριο γλυκόζης, δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος εισέρχονται στο σύστημα, δηλαδή δύο μόρια ΑΤΡ.
ATP κατά τη διάρκεια του συστήματος Cytochrome
Το σύστημα κυτοχρώματος, επίσης γνωστό ως σύστημα φορέα υδρογόνου ή αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, είναι το μέρος της διαδικασίας αερόβιας αναπνοής που παράγει το μεγαλύτερο μέρος του ΑΤΡ. Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων αποτελείται από πρωτεΐνες στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Ιόντα υδρογόνου NADH και ηλεκτρόνια στην αλυσίδα. Τα ηλεκτρόνια δίνουν ενέργεια στις πρωτεΐνες της μεμβράνης, οι οποίες στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την άντληση ιόντων υδρογόνου διαμέσου της μεμβράνης. Αυτή η ροή ιόντων συνθέτει το ΑΤΡ.
Συνολικά δημιουργούνται 38 μόρια ΑΤΡ από ένα μόριο γλυκόζης.