Adenosientrifosfaat

Adenosientrifosfaat (afgekort ATP, van die Engelse naam adenosine triphosphate) is 'n organiese verbinding en hidrotroop wat energie verskaf om baie prosesse in lewende selle aan te dryf, soos spiersametrekking, senuwee-impulsvoortplanting, en chemiese sintese. Dit word in alle bekende lewensvorme gevind en word dikwels na verwys as die "molekulêre geldeenheid" van intrasellulêre energie-oordrag. Wanneer dit in metaboliese prosesse verbruik word, word dit óf na adenosiendifosfaat (ADP) óf na adenosienmonofosfaat (AMP) omgeskakel. Ander prosesse regenereer ATP sodat die menslike liggaam elke dag sy eie liggaamsgewig-ekwivalent in ATP herwin. Dit is ook 'n voorloper van DNS en RNS, en word as 'n koënsiem gebruik.

Uit die perspektief van biochemie word ATP as 'n nukleosiedtrifosfaat geklassifiseer, wat aandui dat dit uit drie komponente bestaan: 'n stikstofbasis (adenien), die riboos-suiker en die trifosfaat.

Struktuur

ATP bestaan uit 'n adenien wat deur die 9-stikstofatoom aan die 1' koolstofatoom van 'n suiker (ribose) geheg is, wat op sy beurt by die 5' koolstofatoom van die suiker aan 'n trifosfaatgroep geheg is. In sy vele reaksies wat met metabolisme verband hou, bly die adenien- en suikergroepe onveranderd, maar die trifosfaat word omgeskakel na di- en monofosfaat, wat onderskeidelik die afgeleides ADP en AMP gee. Daar word na die drie fosforielgroepe verwys as die alfa (α), beta (β), en, vir die terminale fosfaat, gamma (γ).

In neutrale oplossing bestaan geïoniseerde ATP meestal as ATP, met 'n klein deel van ATP.

Chemiese eienskappe
ATP is stabiel in waterige oplossings tussen pH 6,8 en 7,4 in die afwesigheid van katalisators. By meer ekstreme pH's hidroliseer dit vinnig na ADP en fosfaat:
ATP +  → ADP + Pi  ΔG° = −30,5 kJ/mol

Lewende selle handhaaf die verhouding van ATP tot ADP op 'n punt tien ordes van grootte vanaf ewewig, met ATP-konsentrasies vyf keer hoër as die konsentrasie van ADP. In die konteks van biochemiese reaksies word daar gereeld na die P-O-P-bindings verwys as hoë-energiefosfaatbindings.

Soute van ATP kan as kleurlose vaste stowwe geïsoleer word.

Produksie van uit AMP en ADP

Produksie, aërobiese toestande 
'n Tipiese intrasellulêre konsentrasie van ATP is moeilik om vas te stel, maar verslae het getoon dat daar 1-10 μmol per gram weefsel in 'n verskeidenheid eukariote is. Die defosforilering van ATP en herfosforilering van ADP en AMP vind herhaaldelik plaas in die verloop van aërobiese metabolisme.

ATP kan deur 'n aantal afsonderlike sellulêre prosesse geproduseer word; die drie metodes in eukariote is (1) glikolise, (2) die sitroensuursiklus/oksidatiewe fosforilering, en (3) beta-oksidasie. Die algehele proses van oksidasie van glukose na koolstofdioksied, die kombinasie van metodes 1 en 2, bekend as sellulêre respirasie, produseer ongeveer 30 ekwivalente van ATP uit elke molekule van glukose.

ATP-produksie deur 'n nie-fotosintetiese aërobiese eukariote vind hoofsaaklik in die mitochondria plaas, wat byna 25% van die volume van 'n tipiese sel uitmaak.

1. Glikolise 
In glikolise word glukose en gliserol gemetaboliseer na piruvaat. Glikolise genereer twee ekwivalente van ATP deur substraatfosforilering wat deur twee ensieme, fosfogliseraatkinase en piruvaatkinase, gekataliseer word. Twee ekwivalente van die koënsiem nikotinamiedadeniendinukleotied (NADH) word ook geproduseer, wat via die elektronvervoerketting geoksideer kan word en lei tot die generering van bykomende ATP deur ATP-sintase. Die piruvaat wat as 'n eindproduk van glikolise gegenereer word, is 'n substraat vir die Krebs-siklus.

2. Sitroensuur siklus 
In die mitochondria word piruvaat deur die piruvaatdehidrogenase-kompleks geoksideer na die asetielgroep, wat deur die sitroensuursiklus (ook bekend as die Krebs-siklus) volledig tot koolstofdioksied geoksideer word. Elke "draai" van die sitroensuursiklus produseer twee molekules koolstofdioksied, een ekwivalent van ATP-guanosientrifosfaat (GTP) deur substraatvlak-fosforilering wat deur suksinielkoënsiem-A-sintetase gekataliseer word. Suksinielkoënsiem-A word na suksinaat, drie ekwivalente van nikotinamiedadeniendinukleotied (NADH), en een ekwivalent van flavienadeniendinukleotied (FADH) omgeskakel. NADH en FADH word herwin wat bykomende ATP genereer deur oksidatiewe fosforilering. Die oksidasie van NADH lei tot die sintese van 2–3 ekwivalente ATP, en die oksidasie van een FADH lewer tussen 1–2 ekwivalente van ATP. Die meerderheid sellulêre ATP word deur hierdie proses gegenereer. Alhoewel die sitroensuursiklus self nie molekulêre suurstof behels nie, is dit 'n verpligte aërobiese proses omdat O gebruik word om die NADH en FADH te herwin en die chemiese energie verskaf wat die proses dryf. In die afwesigheid van suurstof hou die sitroensuursiklus op.

3. Beta-oksidasie 
In die teenwoordigheid van lug en verskeie kofaktore en ensieme word vetsure na asetielkoënsiem-A omgeskakel. Die pad word beta-oksidasie genoem. Elke siklus van beta-oksidasie verkort die vetsuurketting met twee koolstofatome en produseer een ekwivalent elk van asetielkoënsiem-A, nikotinamiedadeniendinukleotied (NADH) en flavienadeniendinukleotied (FADH). Die asetielkoënsiem-A word deur die sitroensuursiklus gemetaboliseer om ATP te genereer, terwyl die NADH en FADH deur oksidatiewe fosforilering gebruik word om ATP te genereer. Tientalle ATP-ekwivalente word gegenereer deur die beta-oksidasie van 'n enkele lang asielketting.

Biochemiese funksies

Intrasellulêre seine 
ATP is betrokke by seintransduksie deur as substraat vir kinase, ensieme wat fosfaatgroepe oordra, te dien.

DNS- en RNS-sintese 
ATP is een van vier monomere wat nodig is in die sintese van RNS. Die proses word bevorder deur RNS-polimerase. 'n Soortgelyke proses vind plaas in die vorming van DNS, behalwe dat ATP eers na die deoksiribonukleotied dATP omgeskakel word. Soos baie kondensasiereaksies in die natuur, verbruik DNS-replikasie en DNS-transkripsie ook ATP.

Aantekeninge

Verwysings 

Biomolekules