Adenozin trifosfat

Adenozin trifosfat, hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphate'''den ATP olarak kısaltılır. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur. ATP bunun yanı sıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır. 3 tane fosfattan oluşur.
ATP çeşitli yollarla sentezlenebilir. Aerobik solunum yapan canlılarda ATP sentezi; oksijen varlığında ökaryot hücrelerde mitokondride, prokaryot hücrelerde ise mezozomda oksidatif fosforilasyon yoluyla gerçekleşir. Anaerobik solunum (oksijensiz solunum) yapan canlılarda ise ATP sentezi fermantasyon yoluyla olur.
ATP sentezinde yakıt olarak başta glukoz ve trigliseritler kullanılır. Trigliseritlerin bozunumunda gliserol ve yağ asitleri oluşur. Hücre sitozolunda glukoz ve gliserol, glikoliz yoluyla pirüvata dönüştürülürler. Sübstrat fosforilasyonu yoluyla bu aşamada bir miktar ATP pirüvat kinaz ve fosfogliserat kinaz enzimleri tarafından sentezlenir. Pirüvat sonra mitokondride oksitlenmeye devam eder.
Mitokondride pirüvat pirüvat dehidrojenaz aracılığıyla asetil KoA'ya dönüşür, o da Krebs döngüsü ile karbon dioksite kadar oksitlenir. Yağ asitleri de beta oksidasyonu ile asetil-KoA'ya dönüşürler ve Krebs döngüsü'yle metabolize olurlar. Krebs döngüsü'nün her bir deviniminde süksinil KoA sentetaz tarafından bir ATP dengi GTP, bir de indirgeme gücüne sahip olan NADH sentezlenir. NADH'deki elektronlar elektron taşıma zinciri ile taşınırken ATP sentaz tarafından oksidatif fosforilasyon yoluyla çok miktarda ATP sentezlenir.
Glukozun karbon dioksite oksidasyonuna hücre solunumu denir. Glukozdaki kimyasal enerjinin %40'ı, hücre için daha kullanışlı olan ATP'ye dönüşür.
ATP ayrıca nükleozit difosfat kinaz enzimi aracılığıyla başka nükleozit trifosfatları kullanarak da sentezlenir:
ADP + GTP - ATP + GDP
Kas hücrelerinde ATP, guanido-fosfotransferaz tarafından katalizlenen benzer bir reaksiyonda da kreatin fosfat'ın fosfat grubu ADP'ye aktarılarak ATP ve kreatin oluşur.
Bitki hücrelerinde ATP, kloroplastlarda gerçekleşen fotosentez yoluyla sentezlenir. Bu ATP'nin bir kısmı sonra trioz şekerlerinin oluşumu için Calvin döngüsünde kullanılır.
İşlevi
ATP'nin enerjisi onun ADP'ye dönüşmesine yol açan fosfat bağının hidrolizi ile açığa çıkar. Hücre içinde çeşitli enzim, motor protein ve taşıma proteini bu enerjiyi kullanırlar. ATP'nin bozunumu ADP ve inorganik fosfat (Pi) oluşturur, ADP sonra AMP ve Pi olarak ayrıca bozunur. ATP'nin bir diğer bozunum yolu AMP + PPi şeklindedir.
ATP'nin hücrede enerji kaynağı olarak kullanıldığı yerler kısaca şöyle sıralanabilir:
Biyosentetik reaksiyonlarda: protein, yağ, karbonhidrat ve nükleik asidin sentezi
Fiziksel hareketlerde'': kas kasılması, stoplazmik hareketler, hücre bölünmesi
Aktif taşımayı sağlayan biyokimyasal reaksiyonlarda
Sinirsel iletimi sağlayan reaksiyonlarda
Salgılama olaylarında
Çalışma mekanizması
ATP, bir tüp içinde hidroliz edildiğinde açığa çıkan enerji bu tüpün içindeki suyu ısıtır. Ancak bu enerji kaynağını bu şekilde kullanmak etkisiz ve tehlikeli olur. Hücreler, özgül enzimler yardımıyla ATP hidroliz enerjisini doğrudan endergonik olaylarla eşleştirme yeteneğine sahiptir. Özgül enzimler bir fosfat grubunu ATP'den başka bir moleküle aktararak, enerji eşleşmesini sağlar. Ekzergonik ve endergonik tepkimelerin eşleştirilmesindeki anahtar nokta, başlangıçtaki molekülden daha reaktif olan fosforile olmuş ara bileşiğin oluşumudur.
Bu olayı bir örnekle ele alalım. Bu örnekte ATP hidrolizi, bir amino asit olan glutamik asidin (Glu) başka bir amino asit olan glutamine (Glu-NH2) dönüşümünü üstlenmektedir
ATP'nin yardımı yokken dönüşüm kendiliğinden gerçekleşmez. ATP'nin yardımı varken ise glutamin sentezi ATP tarafından sürdürülen iki basamaklı bir tepkime halinde gerçekleşir. Fosforile olmuş bir ara ürün oluşması, iki basamağı birleştirir.
ATP, glutamik asidi fosforile ederek (bir fosfatını glutamik aside aktararak), onu daha kararsız hale getirir.
Daha reaktif olan bu ara üründeki fosfatın ise amonyak ile yer değiştirmesiyle glutamin oluşur.
Tepkimeleri şöyle bir şemayla gösterebiliriz:
Glu + ATP - Glu-P + ADP
Glu-P + NH3 - Glu-NH2 + Pi (glutamin)