Kandungan
- Gambaran Keseluruhan Nukleotida
- Nukleotida: Nomenklatur
- Ciri-ciri ATP
- Sumber metabolik ATP dalam Sel
- Kitaran ATP
- Penggunaan klinikal ATP
Adenosine triphosphate (ATP) boleh dikatakan sebagai molekul yang paling penting dalam kajian biokimia, kerana semua kehidupan akan segera terhenti jika bahan yang agak sederhana ini akan hilang dari kewujudan. ATP dianggap sebagai "mata wang tenaga" sel kerana tidak kira apa yang masuk ke dalam suatu organisme sebagai sumber bahan bakar (contohnya, makanan dalam haiwan, molekul karbon dioksida di tumbuhan), akhirnya digunakan untuk menghasilkan ATP, yang kemudiannya tersedia untuk berkuasa semua keperluan sel dan seterusnya organisma secara keseluruhan.
ATP adalah nukleotida, yang memberikannya serba boleh dalam tindak balas kimia. Molekul (dari mana untuk mensintesis ATP) boleh didapati secara meluas dalam sel. Menjelang tahun 1990-an, ATP dan derivatifnya digunakan dalam tetapan klinikal untuk merawat pelbagai keadaan, dan aplikasi lain terus diterokai.
Memandangkan peranan penting dan sejagat molekul ini, pembelajaran tentang pengeluaran ATP dan kepentingan biologinya pastinya bernilai tenaga yang akan dibelanjakan dalam proses itu.
Gambaran Keseluruhan Nukleotida
Setakat itu nukleotida mempunyai apa-apa reputasi di kalangan peminat sains yang tidak terlatih biokimia, mereka mungkin lebih dikenali sebagai monomer, atau unit pengulangan kecil, dari mana asid nukleik - polimer panjang DNA dan RNA - dibuat.
Nukleotida terdiri daripada tiga kumpulan kimia yang berbeza: lima-karbon, atau ribosa, gula, yang dalam DNA adalah deoxyribose dan dalam RNA ialah ribosa; asas nitrogenous, atau nitrogen-atom, asas; dan satu hingga tiga kumpulan fosfat.
Kumpulan fosfat yang pertama (atau hanya) dilampirkan pada salah satu karbohidrat pada bahagian gula, sementara mana-mana kumpulan fosfat tambahan memanjangkan keluar dari yang sedia ada untuk membentuk rantai mini. Nukleotida tanpa sebarang fosfat - iaitu deoxyribose atau ribose yang disambungkan ke asas nitrogenous - dipanggil nukleosida.
Asas nitrogenous datang dalam lima jenis dan ini menentukan kedua-dua nama dan tingkah laku nukleotida individu. Asas ini adalah adenina, sitosin, guanin, timin dan uracil. Thymine muncul hanya dalam DNA, sedangkan dalam RNA, uracil muncul di mana timin akan muncul dalam DNA.
Nukleotida: Nomenklatur
Nukleotida semuanya mempunyai singkatan tiga huruf. Yang pertama menandakan asas yang ada, sedangkan yang terakhir menunjukkan bilangan fosfat dalam molekul. Oleh itu, ATP mengandungi adenine sebagai asasnya dan mempunyai tiga kumpulan fosfat.
Daripada memasukkan nama pangkalan dalam bentuk asalnya, namun, akhiran "-in" digantikan oleh "-osin" dalam kes nukleotida-bearing adenine; penyimpangan kecil yang serupa berlaku untuk nukleosida dan nuklotida yang lain.
Oleh itu, AMP adalah adenosine monophosphate dan ADP adalah adenosine diphosphate. Kedua-dua molekul adalah penting dalam metabolisme sel dalam hak mereka sendiri dan juga sebagai prekursor, atau produk pecahan ATP.
Ciri-ciri ATP
ATP pertama kali dikenalpasti pada tahun 1929. Ia dijumpai di setiap sel dalam setiap organisma dan ia adalah benda hidup bahan kimia untuk menyimpan tenaga. Ia dijana terutamanya oleh pernafasan sel dan fotosintesis, yang terakhir hanya berlaku di tumbuh-tumbuhan dan organisma prokariotik tertentu (bentuk hidup sel tunggal dalam domain Archaea dan Bakteria).
ATP biasanya dibincangkan dalam tindak balas yang melibatkan sama ada anabolisme (proses metabolik yang mensintesis molekul yang lebih besar dan lebih rumit daripada yang lebih kecil) atau katabolisme (proses metabolik yang melakukan sebaliknya dan memecah molekul yang lebih besar dan lebih kompleks menjadi yang lebih kecil).
ATP, bagaimanapun, juga meminjamkan tangan ke sel dengan cara lain yang tidak berkaitan langsung dengan tenaga yang menyumbang kepada tindak balas; sebagai contoh, ATP berguna sebagai molekul messenger dalam pelbagai jenis isyarat sel dan boleh menyumbangkan kumpulan fosfat ke dalam molekul di luar bidang anabolisme dan katabolisme.
Sumber metabolik ATP dalam Sel
Glikolisis: Prokariot, seperti yang disebutkan, adalah organisma bersel tunggal, dan sel-selnya jauh lebih kompleks daripada cawangan teratas yang lain di pokok organisma kehidupan, eukariot (haiwan, tumbuhan, protista dan kulat). Oleh itu, keperluan tenaga mereka agak sederhana berbanding dengan prokariote. Hampir semua daripada mereka memperoleh sepenuhnya ATP mereka dari glikolisis, pecahan dalam sitoplasma sel gula enam-karbon glukosa ke dalam dua molekul molekul tiga karbon piruvat dan dua ATP.
Yang penting, glikolisis termasuk fasa "pelaburan" yang memerlukan input dua ATP setiap molekul glukosa, dan fasa "ganjaran" di mana empat ATP dihasilkan (dua setiap molekul piruvat).
Sama seperti ATP adalah tenaga mata wang dari semua sel - iaitu, molekul di mana tenaga boleh disimpan jangka pendek untuk kegunaan kemudian - glukosa adalah sumber tenaga muktamad bagi semua sel. Walau bagaimanapun, dalam prokariota, penyelesaian glikolisis mewakili hujung garisan generasi tenaga.
Pernafasan Selular: Dalam sel eukariotik, parti ATP hanya bermula pada akhir glikolisis kerana sel-sel ini mempunyai mitokondria, organel berbentuk bola sepak yang menggunakan oksigen menghasilkan banyak ATP daripada glikolisis sahaja.
Pernafasan selular, juga dikenali sebagai respirasi aerobik ("dengan oksigen"), bermula dengan Kitaran Krebs. Siri reaksi yang berlaku di dalam mitokondria ini menggabungkan molekul dua karbon acetyl CoA, keturunan langsung piruvat, dengan oksaloasetat untuk mencipta sitrat, yang secara beransur-ansur dikurangkan daripada struktur enam-karbon kembali ke oksaloasetat, menghasilkan sedikit ATP tetapi banyak pembawa elektron.
Pembawa ini (NADH dan FADH2) mengambil bahagian dalam langkah seterusnya pernafasan selular, iaitu rantai pengangkutan elektron atau ECT. ECT berlaku di dalam membran dalaman mitokondria, dan melalui tindak-tindak elektron berputar sistematik menghasilkan 32 hingga 34 ATP setiap "hulu" molekul glukosa.
Fotosintesis: Proses ini, yang terbentang dalam pigmen-pigmen hijau kloroplas sel tumbuhan, memerlukan cahaya untuk beroperasi. Ia menggunakan CO2 diekstraksi dari persekitaran luar untuk membina glukosa (tumbuhan, selepas semua, tidak boleh "makan"). Sel-sel tumbuhan juga mempunyai mitokondria, jadi selepas tumbuhan, sebenarnya, membuat makanan mereka sendiri dalam fotosintesis, pernafasan sel-sel berikut.
Kitaran ATP
Pada bila-bila masa, badan manusia mengandungi kira-kira 0.1 mol ATP. A tahi lalat adalah kira-kira 6.02 × 1023 zarah individu; jisim molar bahan adalah berapa banyak tahi lalat dari bahan itu dalam gram, dan nilai untuk ATP sedikit lebih dari 500 g / mol (lebih dari satu paun). Kebanyakan ini datang terus dari fosforilasi daripada ADP.
Sel-sel orang biasa memakan kira-kira 100 hingga 150 mol setiap hari ATP, atau sekitar 50 hingga 75 kilogram - lebih daripada 100 hingga 150 paun! Ini bermakna jumlah perolehan ATP dalam sehari dalam seseorang diberikan kira-kira 100 / 0.1 hingga 150 / 0.1 mol, atau 1,000 hingga 1,500 mol.
Penggunaan klinikal ATP
Kerana ATP secara harfiah ada di alam dan mengambil bahagian dalam pelbagai proses fisiologi - termasuk penghantaran saraf, penguncupan otot, fungsi jantung, pembekuan darah, peleburan saluran darah dan metabolisme karbohidrat - penggunaannya sebagai "ubat" telah diterokai.
Sebagai contoh, adenosina, nukleosida sepadan dengan ATP, digunakan sebagai ubat jantung untuk meningkatkan aliran darah jantung dalam keadaan kecemasan, dan menjelang akhir abad ke-20 ia diperiksa sebagai analgesik yang mungkin (iaitu, kawalan nyeri ejen).