Sisu
- Nukleotiidide ülevaade
- Nukleotiidid: nomenklatuur
- ATP omadused
- ATP metaboolsed allikad rakkudes
- ATP tsükkel
- ATP kliiniline kasutamine
Adenosiintrifosfaat (ATP) on vaieldamatult kõige olulisem molekul biokeemia uurimisel, kuna selle suhteliselt lihtsa aine kadumisel eksisteeriks kogu elu kohe. ATP-d peetakse rakkude "energiavääringuks", sest ükskõik, mis organismile kütuseallikana läheb (nt loomade toit, taimede süsinikdioksiidi molekulid), kasutatakse seda lõpuks ATP genereerimiseks, mis on seejärel energia saamiseks kättesaadav kõik raku ja seega ka kogu organismi vajadused.
ATP on nukleotiid, mis annab sellele keemiliste reaktsioonide mitmekesisuse. Molekulid (millest ATP sünteesida) on rakkudes laialdaselt saadaval. 1990. aastateks kasutati ATP-d ja selle derivaate kliinilises keskkonnas mitmesuguste haigusseisundite raviks ning muid rakendusi uuritakse jätkuvalt.
Arvestades selle molekuli üliolulist ja universaalset rolli, on ATP tekke ja selle bioloogilise tähtsuse tundmaõppimine protsessi kulutamiseks kindlasti väärt.
Nukleotiidide ülevaade
Sel määral, et nukleotiidid kellel on teadusehuviliste seas mis tahes maine, kes pole koolitatud biokeemikud, on nad ilmselt kõige paremini tuntud kui monomeeridvõi väikesed korduvad üksused, millest nukleiinhapped - valmistatakse pikad polümeerid DNA ja RNA.
Nukleotiidid koosnevad kolmest eraldiseisvast keemilisest rühmast: viiesüsinikuline ehk riboosne suhkur, mis DNA-s on desoksüboos ja RNA-s riboos; lämmastiku- või lämmastikuaatomirikas alus; ja üks kuni kolm fosfaatrühma.
Esimene (või ainus) fosfaatrühm kinnitatakse ühe suhkruosas oleva süsiniku külge, samal ajal kui kõik täiendavad fosfaatrühmad ulatuvad olemasolevatest väljapoole, moodustades miniahela. Ilma fosfaatideta nukleotiidi - see tähendab lämmastiku alusega ühendatud desoksüribosi või riboosi - nimetatakse nukleosiid.
Lämmastiku aluseid on viit tüüpi ja need määravad nii üksikute nukleotiidide nime kui ka käitumise. Need alused on adeniin, tsütosiin, guaniin, tümiin ja uratsiil. Tüümiin ilmub ainult DNA-s, RNA-s aga uratsiil, kus tümiin ilmub DNA-s.
Nukleotiidid: nomenklatuur
Kõigil nukleotiididel on kolmetähelised lühendid. Esimene tähistab olemasolevat alust, kaks viimast aga fosfaatide arvu molekulis. Seega sisaldab ATP alusena adeniini ja sellel on kolm fosfaatrühma.
Aluse nime natiivsel kujul lisamise asemel asendatakse adeniini kandvate nukleotiidide korral järelliide "-iin" sõnaga "-osiin"; sarnased väikesed kõrvalekalded esinevad ka teiste nukleosiidide ja nuklotiidide puhul.
Seetõttu AMP on adenosiinmonofosfaat ja ADP on adenosiindifosfaat. Mõlemad molekulid on olulised raku metabolismis iseseisvalt, samuti on nad ATP eellased või lagunemissaadused.
ATP omadused
Esmakordselt tuvastati ATP 1929. aastal. Seda leidub igas organismis igas rakus ja see on elusate asjade keemiline vahend energia salvestamiseks. See tekib peamiselt rakulise hingamise ja fotosünteesi teel, viimane neist toimub ainult taimedes ja teatavates prokarüootsetes organismides (üherakulised eluvormid domeenides Archaea ja bakterid).
ATP-d arutatakse tavaliselt selliste reaktsioonide käigus, mis hõlmavad kas anabolismi (ainevahetusprotsessid, mis sünteesivad väiksematest suuremaid ja keerulisemaid molekule) või katabolismi (ainevahetusprotsessid, mis toimivad vastupidiselt ja lagundavad suuremaid ja keerukamaid molekule väiksemateks).
ATP annab aga rakule kätt ka muudel viisidel, mis pole otseselt seotud selle reaktsioonienergiaga; näiteks on ATP kasulik sõnumitooja molekulina erinevat tüüpi raku signalisatsioon ja see võib annetada fosfaatrühmi molekulidele, mis asuvad väljaspool anabolismi ja katabolismi piire.
ATP metaboolsed allikad rakkudes
Glükolüüs: Prokarüootid, nagu märgitud, on üherakulised organismid ja nende rakud on palju vähem keerulised kui elukorraldusliku puu teise kõrgeima haru rakud, eukarüootid (loomad, taimed, protistid ja seened). Sellisena on nende energiavajadus võrreldes prokarüootidega üsna tagasihoidlik. Praktiliselt kõigi nende ATP tuleneb täielikult glükolüüsist, kuue süsiniku suhkru raku tsütoplasmas lagunemisest. glükoos kolme süsiniku molekuli kaheks molekuliks püruvaat ja kaks ATP-d.
Oluline on see, et glükolüüs hõlmab "investeerimisfaasi", mis nõuab kahe ATP sisestamist glükoosimolekuli kohta, ja "väljamakse" faasi, milles tekitatakse neli ATP-d (kaks püruvaadi molekuli kohta kaks).
Nii nagu ATP on energia valuuta kõigist rakkudest - see tähendab molekulist, milles energiat saab lühiajaliselt säilitada hilisemaks kasutamiseks - glükoos on kõigi rakkude ülim energiaallikas. Prokarüootides tähistab glükolüüsi lõppemine aga energiatootmise liini lõppu.
Rakuhingamine: Eukarüootsetes rakkudes alustab ATP pool alles glükolüüsi lõpus, kuna neil rakkudel on mitokondrid, jalgpallikujulised organellid, mis kasutavad hapniku tootmiseks palju rohkem ATP-d kui ainult glükolüüs.
Rakuline hingamine, mida nimetatakse ka aeroobseks ("hapnikuga") hingamiseks, algab Krebsi tsükkel. See mitokondrites toimuv reaktsioonide sari ühendab kahe süsiniku molekuli atsetüül CoA, püruvaadi otsene järeltulija, koos oksaloatsetaat looma tsitraat, mis redutseeritakse järk-järgult kuue süsiniku struktuurist tagasi oksaloatsetaadiks, luues väikese koguse ATP, kuid palju elektronkandjad.
Need kandjad (NADH ja FADH2) osaleda järgmises rakuhingamise etapis, milleks on elektronide transpordiahel ehk ECT. ECT toimub mitokondrite sisemisel membraanil ja elektronide süstemaatilise kangutamise kaudu saadakse 32 kuni 34 ATP "ülesvoolu" glükoosimolekuli kohta.
Fotosüntees: See protsess, mis valgub rohelisi pigmente sisaldavaks kloroplastid taimerakkude, vajab toimimiseks valgust. See kasutab CO-d2 väliskeskkonnast ekstraheeritud glükoosi tekitamiseks (taimed ju ei saa ju "süüa"). Taimerakkudel on ka mitokondrid, nii et pärast seda, kui taimed tegelikult fotosünteesis oma toitu valmistavad, järgneb rakkude hingamine.
ATP tsükkel
Igal ajal, inimese keha sisaldab umbes 0,1 mooli ATP-d. A sünnimärk on umbes 6,02 × 1023 üksikud osakesed; aine molaarmass on see, kui palju selle aine mool kaalub grammides, ja ATP väärtus on pisut üle 500 g / mol (veidi üle kilo). Enamik sellest tuleb otse fosforüülimine ADP-st.
Tavaline inimene raputab ATP päevas umbes 100–150 mooli ehk umbes 50–75 kilogrammi - üle 100–150 naela! See tähendab, et ATP käibe summa päevas on inimesel umbes 100 / 0,1 kuni 150 / 0,1 mooli ehk 1000 kuni 1500 mooli.
ATP kliiniline kasutamine
Kuna ATP on looduses sõna otseses mõttes kõikjal ja osaleb paljudes füsioloogilistes protsessides - sealhulgas närviülekanne, lihaste kokkutõmbumine, südamefunktsioon, vere hüübimine, veresoonte laienemine ja süsivesikute metabolism -, on uuritud selle kasutamist "ravimina".
Näiteks kasutatakse adenosiini, ATP-le vastavat nukleosiidi, südameravimina südame-veresoonkonna verevarustuse parandamiseks hädaolukordades ning 20. sajandi lõpuks uuriti seda võimaliku valuvaigistina (st valu kontrolli all hoidmiseks). agent).