ATP (adenosina typosfato)

Struttura ATP. Fonte: Wikimedia Commons

Qual è l'ATP (adenosina triffosfato)?

Lui ATP (adenosina typosfato) È una molecola organica che trasporta l'energia primaria di tutte le forme di vita (batteri, stampi, verdure, lieviti, cellule, ecc.). Ha un ruolo fondamentale nel metabolismo, poiché trasporta l'energia necessaria per mantenere efficacemente una serie di processi cellulari.

Questa molecola viene presentata con collegamenti ad alta energia costituiti da un anello di adenina, un ribosio e tre gruppi di fosfato. È ampiamente noto per il termine "valuta energetica", poiché la sua formazione e uso si verificano facilmente, consentendo di "pagare rapidamente" le reazioni chimiche che richiedono energia.

Sebbene la molecola ad occhio nudo sia piccola e semplice, mantiene una quantità significativa di energia nei suoi collegamenti. I gruppi di fosfati hanno carichi negativi, che sono costantemente repulsione, rendendolo labile e facile da rompere.

Questa molecola è responsabile di fornire l'energia necessaria per la maggior parte dei processi che si verificano all'interno della cellula, dalla sintesi proteica alla locomozione. Inoltre, consente il traffico delle molecole attraverso le membrane e gli atti nella segnaletica cellulare.

Struttura ATP

L'ATP, come suggerisce il nome, è un nucleotide con tre fosfati. La sua struttura particolare, in particolare i due collegamenti al pirofosfato, lo rendono ricco di energia. È composto dai seguenti elementi:

- Una base di azoto, adenina. Le basi di azoto sono composti ciclici che contengono uno o più azoto nella loro struttura. Li troviamo anche come componenti in acidi nucleici, DNA e RNA.

- Al centro della molecola c'è il ribosio. È uno zucchero di tipo pentosio, poiché ha cinque atomi di carbonio. La sua formula chimica è C₅H₁₀O₅. Il carbonio 1 del ribosio è attaccato all'anello di adenina.

- Tre fosfati radicali. Gli ultimi due sono i "collegamenti ad alta energia" e sono rappresentati in strutture grafiche con il simbolo della virgulilla: ~. Il gruppo fosfato è uno dei più importanti nei sistemi biologici. I tre gruppi sono chiamati alfa, beta e gamma, dal più vicino al più lontano.

Questo collegamento è molto labile, quindi è diviso rapidamente, facilmente e spontaneamente quando le condizioni fisiologiche dell'organismo lo meritano. Ciò si verifica perché i carichi negativi dei tre gruppi di fosfato cercano di allontanarsi l'uno dall'altro.

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Funzioni ATP

L'ATP svolge un ruolo indispensabile nel metabolismo energetico di praticamente tutti gli organismi viventi. Per questo motivo, di solito è chiamato valuta energetica, poiché può essere speso e rifornirsi continuamente in pochi minuti.

In generale, l'ATP funge da molecola di segnalazione nei processi che si verificano all'interno della cellula; È necessario sintetizzare i componenti del DNA e dell'RNA e per la sintesi di altre biomolecole, partecipa al traffico attraverso le membrane, tra gli altri.

Le funzioni ATP sono molto ampie. Pertanto, nomineremo tre esempi specifici.

Fornitura di energia per il trasporto di sodio e potassio attraverso la membrana

L'ATP introduce energia nel sistema di pompa del sodio-potassio, meccanismo di trasporto attivo cellulare che pompa costantemente ioni di sodio verso l'esterno della cellula e ioni di potassio verso l'interno. 

Si stima che un terzo dell'ATP formato nella cella venga utilizzato per mantenere attiva la pompa. 

Logicamente, l'uso di ATP non è limitato al trasporto di sodio e potassio. Ci sono altri ioni, come il calcio, il magnesio, tra gli altri, che richiedono questa valuta energetica per entrare.

Partecipazione alla sintesi proteica

Le molecole proteiche sono formate da aminoacidi, collegati tra loro da collegamenti peptidici. Per formarli, è richiesta la rottura di quattro collegamenti ad alta energia. In altre parole, un numero considerevole di molecole ATP deve essere idrolizzato per la formazione di una proteina di lunghezza media.

La sintesi proteica si verifica in strutture chiamate ribosomi. Questi sono in grado di interpretare il codice che il Messenger ha e lo traduce in una sequenza di aminoacidi: questo processo dipende da ATP.

Nelle cellule più attive, la sintesi proteica può dirigere fino al 75% di ATP sintetizzato in questo importante lavoro.

D'altra parte, la cellula non solo sintetizza le proteine, ha anche bisogno di lipidi, colesterolo e altre sostanze indispensabili e per farlo richiede l'energia contenuta nei legami ATP.

Fornire energia per la locomozione

Il lavoro meccanico è una delle funzioni più importanti di ATP. Ad esempio, affinché il nostro corpo sia in grado di eseguire la contrazione delle fibre muscolari, è necessario avere grandi quantità di energia.

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Nel muscolo, l'energia chimica può essere trasformata in energia meccanica grazie alla riorganizzazione delle proteine ​​con capacità di contrazione che lo formano. La lunghezza di queste strutture è ridotta, il che crea una tensione che si traduce nella generazione di movimento.

Idrolisi ATP

L'idrolisi ATP è una reazione che comporta la rottura della molecola a causa della presenza di acqua. La reazione è rappresentata come segue:

ATP + acqua ⇋ ADP + P_Yo + energia. Dove, il termine p_Yo si riferisce al gruppo fosfato inorganico e l'ADP è adenosina difosfato. Si noti che la reazione è reversibile.

L'idrolisi dell'ATP è un fenomeno che prevede il rilascio di un'enorme quantità di energia.

La rottura di uno qualsiasi dei collegamenti al pirofosfato si traduce nel rilascio di 7 kcal da mol -specificamente 7,3 da ATP all'ADP e 8.2 per la produzione di adenosinmonofosfato (AMP).

Questo equivale a 12.000 calorie per mol di ATP.

Perché si verifica questo rilascio di energia?

I prodotti di idrolisi sono molto più stabili dell'ATP.

È necessario menzionare che solo l'idrolisi che si verifica sui legami pirofosfato per dare origine alla formazione di ADP o AMP porta a una generazione di energia in quantità importanti.

Il rilascio di energia da queste reazioni viene utilizzato per eseguire reazioni metaboliche all'interno della cellula, poiché molti di questi processi hanno bisogno di energia per funzionare, sia nelle fasi iniziali delle rotte di degradazione che nella biosintesi dei composti.

Ottenere ATP

L'ATP può essere ottenuto in due modi: fosforilazione ossidativa e fosforilazione in termini di substrato. Il primo richiede ossigeno, mentre il secondo non ne ha bisogno. Circa il 95% dell'ATP si è formato nei mitocondri.

Fosforilazione ossidativa

La fosforilazione ossidativa comporta un processo di ossidazione dei nutrienti in due fasi: ottenere coenzimi ridotti NADH e FADH₂ Vitamine derivate.

La riduzione di queste molecole richiede l'uso di idrogeni dai nutrienti. Nei grassi, la produzione di coenzimi è notevole, grazie all'enorme quantità di idrogeni che hanno nella loro struttura, rispetto ai peptidi o ai carboidrati.

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Sebbene ci siano diversi percorsi di produzione del coenzima, il percorso più importante è il ciclo di Krebs. Successivamente, i coenzimi ridotti sono concentrati dalle catene respiratorie situate nei mitocondri, che trasferiscono gli elettroni all'ossigeno.

La catena del trasporto elettronico è formata da una serie di proteine ​​accoppiate alla membrana, che pompa i protoni (H+) all'esterno (vedi immagine). Questi protoni entrano e attraversano nuovamente la membrana attraverso un'altra proteina, l'ATP Syntasa, responsabile della sintesi di ATP.

In altre parole, dobbiamo ridurre i coenzimi, più ADP e ossigeno, generare acqua e ATP.

ATP Ottenere il processo. Fonte: Wikimedia Commons

Fosforilazione a livello di substrato

La fosforilazione in termini di substrato non è così importante come il meccanismo sopra descritto e, in quanto non richiede molecole di ossigeno, di solito è associata alla fermentazione.

Questo percorso, sebbene molto veloce, estrae poca energia: se la confrontiamo con il processo di ossidazione sarebbe di circa quindici in meno.

Nel nostro corpo, i processi fermentativi si verificano a livello muscolare. Questo tessuto può funzionare senza ossigeno, quindi è possibile che una molecola di glucosio sia degradata in acido lattico (quando stiamo svolgendo una intensa attività sportiva, per esempio).

Nelle fermentazioni, il prodotto finale ha ancora un potenziale energetico che può essere estratto. Nel caso della fermentazione nel muscolo, i carboni in acido lattico sono allo stesso livello di riduzione di quelli della molecola iniziale: glucosio.

Pertanto, la produzione di energia si verifica a causa della formazione di molecole che hanno legami ad alta energia, tra cui 1.3-bifosfosfoglire e fosfoenolpiruvate.

Nella glicolisi, ad esempio, l'idrolisi di questi composti è legata alla produzione di molecole ATP, quindi il termine "in termini di substrato".

Ciclo ATP

Ciclo ATP. Fonte: Wikimedia Commons

L'ATP non viene mai memorizzato. È in un ciclo continuo di utilizzo e sintesi. In questo modo viene creato un equilibrio tra l'ATP formato e il suo prodotto idrolizzato, l'ADP.

Riferimenti

1. Guyton, a. C., & Hall, J. E. (2000). Libro di testo di fisiologia umana.
2. Hall, J. E. (2017). Trattato di fisiologia medica di Guyton e Hall. Elsevier Brasile.
3. Lim, m. E. (2010). Gli elementi essenziali nel metabolismo e nella nutrizione. Elsevier.
4. Pratt, c. W., & Kathleen, C. (2012). Biochimica. Editoriale il manuale moderno.
5. Voet, d., Voet, j. G., & Pratt, C. W. (2007). Fondamenti di biochimica. Editoriale medico panaméricano.