Tartalom
- Az ATP felépítése
- Hogyan fejti ki az ATP a celluláris légzést?
- glikolízis
- A Krebsi ciklus
- Az elektronszállító lánc
- Mennyi ATP termelődik a sejtek légzésének minden fázisában?
- Miért van szükség a sejtekre ATP-re?
- Milyen folyamatok használják az ATP-t?
ATP (adenozin-trifoszfát) egy szerves molekula, amely az élő sejtekben található meg. A szervezeteknek képesnek kell lenniük mozgatni, szaporodni és táplálkozást találni.
Ezek a tevékenységek energiát vesznek igénybe, és azokra épülnek kémiai reakciók a szervezetet alkotó sejtek belsejében. Ezen celluláris reakciók energiája az ATP-molekulából származik.
Ez a legtöbb élőlény preferált tüzelőanyag-forrása, és gyakran "molekuláris valutaegységnek" nevezik.
Az ATP felépítése
Az ATP molekula három részből áll:
Az energiát a foszfátcsoportok közötti kapcsolatokban tárolják. Az enzimek leválaszthatják a foszfátcsoportok közül egyet vagy kettőt, felszabadítva a tárolt energiát és fokozzák az aktivitást, például az izmok összehúzódását. Amikor az ATP elveszít egy foszfátcsoportot, akkor az lesz ADP vagy adenozin-difoszfát. Amikor az ATP elveszít két foszfátcsoportot, akkor az megváltozik AMP vagy adenozin-monofoszfát.
Hogyan fejti ki az ATP a celluláris légzést?
A légzési folyamat sejt szinten három fázisból áll.
Az első két fázisban a glükózmolekulák lebontásra kerülnek, és CO2 képződik. Ezen a ponton kis számú ATP-molekulát szintetizálnak. Az ATP nagy része a légzés harmadik fázisában jön létre, az úgynevezett protein komplex révén ATP szintáz.
Ebben a fázisban a végső reakció egyesíti az oxigén egy részét hidrogénnel hidrogénnel víz előállítása céljából. Az egyes fázisok részletes reakciói a következők:
glikolízis
Egy hat széntartalmú glükóz molekula két foszfátcsoportot kap két ATP molekulából, átalakítva őket ADP-ként. A hat széntartalmú glükóz-foszfátot két háromszéncukor-molekulara bontják, mindegyikhez foszfátcsoportot csatlakoztatva.
A NAD + koenzim hatására a cukor-foszfát-molekulák háromszén-piruvátmolekulákká válnak. A NAD + molekula lesz NADH, és az ATP molekulákat az ADP-ből szintetizálják.
A Krebsi ciklus
A Krebs-ciklust más néven citromsav-ciklus, és befejezi a glükóz-molekula lebontását, miközben több ATP-molekulát generál. Mindegyik piruvátcsoportnál egy NAD + molekula oxidálódik NADH-ra, és az A koenzim az acetilcsoportot továbbítja a Krebsi ciklushoz, miközben felszabadítja a szén-dioxid molekulát.
A ciklus minden egyes fordulatánál a citromsav és származékai révén a ciklus négy NADH molekulát állít elő az egyes piruátok bemenetekor. Ugyanakkor a FAD molekula két hidrogént és két elektronot vesz fel FADH2, és további két szén-dioxid-molekula szabadul fel.
Végül egyetlen ATP molekulát állítunk elő a ciklus egy fordulatán.
Mivel minden glükóz-molekula két piruvát bemeneti csoportot állít elő, a Krebs-ciklus két fordulójára van szükség az egyik glükóz-molekula metabolizálásához. Ez a két fordulat nyolc NADH molekulát, két FADH2 molekulát és hat szén-dioxid molekulát állít elő.
Az elektronszállító lánc
A sejtek légzésének utolsó fázisa az elektronszállító lánc vagy STB. Ez a fázis az oxigént és a Krebs-ciklus által előállított enzimeket nagyszámú ATP-molekula szintetizálására egy úgynevezett eljárás során oxidatív foszforiláció. A NADH és a FADH2 kezdetben elektronokat ad a láncnak, és egy reakciósorozat felhalmozza a potenciális energiát az ATP-molekulák létrehozására.
Először, a NADH molekulák NAD + -vá válnak, mivel elektronokat adnak a lánc első protein komplexéhez. A FADH2 molekulák elektronokat és hidrogéneket adnak a lánc második protein komplexéhez, és FAD-ként válnak. A NAD + és a FAD molekulákat bemenetekként visszatér a Krebs-ciklusba.
Amint az elektronok redukció és oxidáció sorozatában haladnak a láncon keresztül, vagy redox A reakciók során a felszabadult energiát fehérjék pumpálására használják egy membránon, akár a sejtmembránon keresztül prokarióták vagy a mitokondriumokban eukarióták.
Amikor a protonok a membránon keresztül diffundálnak egy ATP-szintáznak nevezett protein komplexen keresztül, akkor a proton energiáját további foszfátcsoport hozzákapcsolására használják az ADP-hez, amely ATP molekulákat hoz létre.
Mennyi ATP termelődik a sejtek légzésének minden fázisában?
Az ATP-t a sejtek légzésének minden szakaszában állítják elő, de az első két szakasz az anyagok szintézisére összpontosul, a harmadik szakasz felhasználására, ahol az ATP-termelés nagy része zajlik.
A glikolízis először két ATP-molekulát használ fel egy glükóz-molekula felosztásához, majd négy ATP-molekulát hoz létre egy kettő nettó nyeresége. A Krebs-ciklus előállt még két ATP molekula minden felhasznált glükózmolekula esetében. Végül, az ETC előállításához az előző szakaszok elektron donorait használja fel 34 molekula ATP.
A celluláris légzés kémiai reakciói tehát összesen 38 ATP molekula minden olyan glükózmolekula esetében, amely belép a glikolízisbe.
Egyes szervezetekben két ATP molekulát alkalmaznak a NADH átvitelére a sejt glikolízis-reakciójából a mitokondriumokba. Ezeknek a sejteknek az összes ATP-termelése 36 ATP-molekula.
Miért van szükség a sejtekre ATP-re?
Általában a sejteknek ATP-re van szükségük az energiához, de számos módon felhasználhatják az ATP-molekula foszfátkötéseiből származó potenciális energiát. Az ATP legfontosabb jellemzői:
A harmadik foszfátcsoport-kötés a legerősebb, de az eljárástól függően egy enzim megszakíthatja a foszfátkötések egy vagy kettőjét. Ez azt jelenti, hogy a foszfátcsoportok ideiglenesen kapcsolódnak az enzimmolekulákhoz, és akár ADP, akár AMP képződik. Az ADP és AMP molekulákat később visszaváltják ATP-re a celluláris légzés során.
A enzim molekulák vigyük át a foszfátcsoportokat más szerves molekulákba.
Milyen folyamatok használják az ATP-t?
Az ATP megtalálható az élő szövetekben, és átjuthat a sejtmembránokon, hogy energiát szállítson, ahol az organizmusoknak szüksége van rá. Az ATP használatának három példája a szintézis foszfátcsoportokat tartalmazó szerves molekulákból, reakciók az ATP és a aktiv szállitás molekulák membránokon át. Mindegyik esetben az ATP egy vagy két foszfátcsoportot szabadít fel, hogy lehetővé váljon a folyamat.
Például a DNS és az RNS molekulák alkotják nukleotidok amelyek foszfátcsoportokat tartalmazhatnak. Az enzimek leválaszthatják a foszfátcsoportokat az ATP-től, és szükség szerint hozzáadhatják azokat a nukleotidokhoz.
Fehérjéket érintő folyamatok esetén aminosavak vagy izom-összehúzódáshoz használt vegyi anyagok, az ATP foszfátcsoportot kapcsolhat egy szerves molekulához. A foszfátcsoport eltávolíthatja az alkatrészeket vagy hozzásegítheti a molekulát, majd megváltoztatás után felszabadíthatja azt. Az izomsejtekben ezt a fajta műveletet az izomsejt minden egyes összehúzódása esetén hajtják végre.
Aktív transzport során az ATP átjuthat a sejtmembránokon, és más anyagokat is magával vihet. Foszfátcsoportokat is hozzákapcsolhat a molekulákhoz megváltoztatni alakjukat és hagyja, hogy átmenjenek a sejtmembránon. ATP nélkül ezek a folyamatok leállnának, és a sejtek már nem lennének képesek működni.