Sadržaj
- Pregled nukleotida
- Nukleotidi: Nomenklatura
- ATP karakteristike
- Metabolički izvori ATP u stanicama
- ATP ciklus
- Klinička primjena ATP-a
Adenozin trifosfat (ATP) je vjerojatno najvažnija molekula u proučavanju biokemije, jer bi sav život odmah prestao kada bi ta relativno jednostavna tvar nestala iz postojanja. ATP se smatra "energetskom valutom" stanica jer bez obzira na to što ide u organizam kao izvor goriva (npr. Hrana u životinja, molekule ugljičnog dioksida u biljkama), u konačnici se koristi za stvaranje ATP-a koji je tada dostupan za napajanje sve potrebe stanice i samim tim i organizma u cjelini.
ATP je nukleotid, što mu daje svestranost u kemijskim reakcijama. Molekule (iz kojih sintetizirati ATP) su široko dostupne u stanicama. Do 1990-ih, ATP i njegovi derivati koristili su se u kliničkim okruženjima za liječenje različitih stanja, a ostale se aplikacije i dalje istražuju.
S obzirom na presudnu i univerzalnu ulogu ove molekule, učenje o proizvodnji ATP-a i njegovom biološkom značaju sigurno je vrijedno energije koju ćete potrošiti u tom procesu.
Pregled nukleotida
Do te mjere nukleotidi imati bilo kakvu reputaciju među zaljubljenicima u znanost koji nisu obučeni biokemičari, vjerojatno su najpoznatiji kao monomeriili male jedinice koje se ponavljaju nukleinske kiseline - napravljeni su dugi polimeri DNA i RNA.
Nukleotidi se sastoje od tri različite kemijske skupine: šećer s pet ugljika ili riboza, koji je u DNK deoksiriboza, a u RNK je riboza; dušična, ili dušikova baza bogata dušikom; i jednu do tri fosfatne skupine.
Prva (ili jedina) fosfatna skupina spojena je s jednim ugljikom na dijelu šećera, dok se sve dodatne fosfatne skupine šire od postojećih kako bi tvorile mini lanac. Nukleotid bez fosfata - to jest deoksiriboza ili riboza spojena na dušičnu bazu - naziva se a nukleozidni.
Dušične baze dolaze u pet vrsta i one određuju i naziv i ponašanje pojedinih nukleotida. Te baze su adenin, citozin, gvanin, timin i uracil. Timin se pojavljuje samo u DNK, dok se u RNA, uracil pojavljuje tamo gdje bi se timin pojavio u DNK.
Nukleotidi: Nomenklatura
Svi nukleotidi imaju kratice od tri slova. Prva označava prisutnu bazu, dok posljednja dva označavaju broj fosfata u molekuli. Tako ATP sadrži adenin kao svoju bazu i ima tri fosfatne skupine.
Umjesto da se baza sadrži u izvornom obliku, međutim, sufiks "-ine" zamjenjuje se s "-osin" u slučaju nukleotida koji nose adenin; slična mala odstupanja javljaju se i za ostale nukleozide i nuklotide.
Stoga, AMP je adenozin monofosfat i ADP je adenozin-difosfat, Obje molekule važne su u staničnom metabolizmu same po sebi, kao i prekursori ATP produkata ili raspada.
ATP karakteristike
ATP je prvi put identificiran 1929. Nalazi se u svakoj stanici u svakom organizmu i živi je kemijskim sredstvima za skladištenje energije. Nastaje uglavnom staničnim disanjem i fotosintezom, od kojih se posljednja pojavljuje samo u biljkama i određenim prokariotskim organizmima (jednostanični životni oblici u domenama Archaea i bakterija).
O ATP-u se obično govori u reakcijama koje uključuju ili anabolizam (metabolički procesi koji sintetiziraju veće i složenije molekule iz manjih) ili katabolizam (metabolički procesi koji rade suprotno i razgrađuju veće i složenije molekule na manje).
ATP, međutim, pruža ruku na stanicu i na druge načine koji nisu izravno povezani s njegovom energijom koja doprinosi reakcijama; na primjer, ATP je koristan kao glasnik molekula u raznim vrstama stanična signalizacija i mogu donirati fosfatne skupine molekulama izvan područja anabolizma i katabolizma.
Metabolički izvori ATP u stanicama
glikoliza: Prokarioti su, kao što je napomenuto, jednocelični organizmi, a njihove stanice su daleko manje složene od onih drugih najviših grana na organizacijskom stablu života, eukariota (životinje, biljke, protetičari i gljivice). Kao takve, njihove su energetske potrebe prilično skromne u usporedbi s potrebama prokariota. Gotovo svi oni dobivaju svoj ATP u potpunosti iz glikolize, razgradnje u staničnoj citoplazmi šećera-ugljika glukoza u dvije molekule molekule tri ugljika piruvat i dva ATP-a.
Važno je da glikoliza uključuje "investicijsku" fazu koja zahtijeva unos dva ATP-a po molekuli glukoze i fazu "isplate" u kojoj se stvaraju četiri ATP-a (dva po molekuli piruvata).
Baš kao što je i ATP energija valuta svih stanica - to jest molekula u kojoj se kratkotrajno može pohraniti energija za kasniju upotrebu - glukoza je krajnji izvor energije za sve stanice. U prokariotu, međutim, završetak glikolize predstavlja kraj linije za proizvodnju energije.
Respiracija stanica: U eukariotskim stanicama ATP stranka započinje tek na kraju glikolize jer te stanice imaju mitohondriji, organele u obliku nogometa, koji koriste kisik da bi stvorili puno više ATP-a nego što može samo glikoliza.
Ćelijsko disanje, koje se naziva i aerobno ("s kisikom"), započinje s Krebsov ciklus, Ova serija reakcija koje se događaju unutar mitohondrija kombinira molekulu s dva ugljika acetil CoA, izravni potomak piruvata, sa oksalacetat stvoriti citrat, koja se postupno smanjuje od šestero-ugljične strukture do oksaloacetata, stvarajući malu količinu ATP-a, ali puno nosači elektrona.
Ovi nosači (NADH i FADH)2) sudjeluje u sljedećem koraku staničnog disanja, a to je lanac transporta elektrona ili ECT. ECT se odvija na unutarnjoj membrani mitohondrija, a kroz sustavni akt drogiranja elektrona rezultira proizvodnjom 32 do 34 ATP po "uzvodnoj" molekuli glukoze.
Fotosinteza: Taj se postupak odvija u zelenom-pigmentu kloroplasta biljnih stanica, potrebna je svjetlost da bi djelovala. Koristi CO2 izvađen iz vanjskog okruženja za stvaranje glukoze (biljke, na kraju krajeva, ne mogu "jesti"). Biljne stanice imaju i mitohondrije, pa nakon što biljke u stvari naprave vlastitu hranu u fotosintezi, slijedi stanično disanje.
ATP ciklus
U bilo koje vrijeme, ljudsko tijelo sadrži oko 0,1 mola ATP-a, madež iznosi oko 6,02 × 1023 pojedinačne čestice; molarna masa neke tvari je koliko mol te tvari teži u gramima, a vrijednost za ATP je nešto više od 500 g / mol (nešto više od kilograma). Većina toga dolazi izravno iz fosforilacija od ADP-a.
Stanice tipičnih osoba dnevno gube oko 100 do 150 molova ATP-a, odnosno oko 50 do 75 kilograma - preko 100 do 150 kilograma! To znači da je količina ATP prometa u danu kod određene osobe otprilike 100 / 0,1 do 150 / 0,1 mol, odnosno od 1000 do 1500 mola.
Klinička primjena ATP-a
Budući da je ATP doslovno svugdje u prirodi i sudjeluje u širokom rasponu fizioloških procesa - uključujući prijenos živaca, kontrakciju mišića, rad srca, zgrušavanje krvi, širenje krvnih žila i metabolizam ugljikohidrata - istražena je njegova upotreba kao "lijekova".
Primjerice, adenozin, nukleozid koji odgovara ATP-u, koristi se kao srčani lijek za poboljšanje protoka krvi u krvnim žilama u hitnim situacijama, a do kraja 20. stoljeća ispitan je kao mogući analgetik (tj. Kontrola boli) agent).