Az adenozin-trifoszfát papír szerepe a Biology-ból
Az élő szervezetek állandó kölcsönhatásban vannak a környezettel. Ennek az interakciónak az egyik megnyilvánulása az anyagok felvétele a környezetből és a bennük lévő energia. A kapott anyagokat a feldolgozás után a sejtek felhasználják saját struktúrájuk felépítésére. A feldolgozás során felszabaduló energiára a sejtfunkciók ellátásához van szükség.
Annak ellenére, hogy a fajok szerkezete és funkciója között hatalmas különbségek vannak, az élőlények csak két fő formában kapnak energiát a környezetből. Néhány - autotróf/fotoszintetikus/organizmus - fény formájában kap energiát. Mások - heterotróf organizmusok, felhasználják a kész szerves vegyületek/szénhidrátok, lipidek, fehérjék/kémiai kötéseinek energiáját, amelyeket a környezetből táplálékként vesznek fel.
Szokás az energiamennyiséget kalóriában/cal/vagy joule/J/ben mérni. Egy kalória/4,18 J/megegyezik a hőmérséklet 1 cm3/1 g/víz 1 fokkal történő emeléséhez szükséges energiával.
A cellába belépő energiát csak átalakítás és ideiglenes, kényelmes formában történő tárolás után használják fel. Számos sejtszintű folyamat zajlik le az energia elnyelésével, azaz. energiafüggőek. Fel tudják használni a tápanyagokból közvetlenül felszabaduló energiát, mivel típusa nem megfelelő, és mennyiségileg nincs adagolva. Az energia felhasználásához szükséges, hogy azt előzetesen átalakítsák és ideiglenesen egyetlen formában tárolják, kényelmes minden sejtes folyamat számára. Az összes sejttípusban (néhány kivételtől eltekintve) az energia átalakul és beépül egy speciális vegyület - energia - adenozin-trifoszfát/ATP/molekuláiba, ahol ideiglenesen tárolódik.
Az ATP az univerzális energiahordozó minden cellában, a cella csereprogramja.
Az ATP-nek kis molekulája van, és a nukleotidok csoportjába tartozik. A nitrogénbázis szerepét benne az adenin látja el. Az adenin az 5 szénatomos ribóz-monoszacharid molekulával együtt adenozin nevű vegyületet képez. Az adenozin foszforilezhető, azaz foszforsavmaradékhoz kötődve nukleotid-adenozin-monofoszfát (AMP) képződik.
Az AMP foszforilezhető egy második foszforsavmolekulával, amely átalakul adenozin-difoszfáttá (ADP). Egy harmadik foszfátmaradék hozzáadása adenozin-trifoszfát - ATP termeléséhez vezet (1. ábra). A második és a harmadik foszfátmaradék kötésével kialakuló kémiai kötések többszörösen több energiát képesek elnyelni, mint a közönséges kovalens kötések. Ezért makroergikusnak, azaz. energiában gazdag kapcsolatok. A közönséges kémiai kötések megkülönböztetéséhez a tilde szimbólummal/˜/írják őket.
Az élő sejtek csak olyan energiát használnak, amelyet előre átalakítottak az ATP makroerg kötéseivé. Ezeknek a kötelékeknek a megszakadása olyan energia felszabadulást eredményez, amely felhasználható energiától függő reakciók végrehajtására a sejtben. A második és a harmadik foszforsavmaradék közötti kötés leggyakrabban megszakad, ADP-t és foszfátot termel és energiát szabadít fel.
ATP ↔ ADP + Fn + energia
Adenozin-F˜F˜F ↔Adenozin-F˜F + Fn + energia
/ alapvető egyenlet a sejtek bioenergetikájában /
Az ATP szerves molekulájától elválasztott foszforsavmaradék szervetlen vegyület, és Fn-vel (szervetlen foszfát) van jelölve.
Minden energiától függő sejtes folyamat (az anyagok transzportja a membránon keresztül aktív transzport, izomösszehúzódás, szekréció, molekulasintézis stb.) Felhasználja az ATP ADP-re bomlása során felszabaduló energiát.
Az ATP nem egy tartalék energiaforma, hanem egy energiaforma, amelyet a test használ. A katabolikus folyamatok során felszabaduló összes energia nem alakul át ATP energiává. Egyes anyagcsere-szakaszokban a bomlási folyamatok során felszabaduló energia hő formájában elvész a test számára. Az élő szervezetek nem tudják felhasználni a hőenergiát.
Az ATP fordított úton szintetizálódik - az ADP foszforilálódik/szervetlen foszfáthoz kötődik/energiát használ.
Adenozin-F˜F + Fn + energia ↔ Adenozin-F˜F˜F
ADP + Fn + energia ↔ ATP
A foszforilezéshez szükséges energia a kívülről érkező tápanyagok lebontása során kerül a sejtbe. A sejtben az ATP fő mennyisége a mitokondriumokban szintetizálódik oxigén részvételével, az anyagok szén-dioxiddá és vízzé történő teljes lebontásának eredményeként. Az anyagok oxigénmentes lebontása során kis mennyiségű ATP képződik a citoszolban. Növényi sejtekben az ATP kloroplasztokban is szintetizálódik, felhasználva a napfény energiáját.