Eigenschaften von ATP

Inhalt

• Übersicht der Nukleotide
• Nukleotide: Nomenklatur
• ATP-Eigenschaften
• Metabolische ATP-Quellen in Zellen
• Der ATP-Zyklus
• Klinische Verwendungen von ATP

Adenosintriphosphat (ATP) ist wohl das wichtigste Molekül bei der Erforschung der Biochemie, da jedes Leben sofort aufhören würde, wenn diese relativ einfache Substanz aus der Existenz verschwindet. ATP wird als die "Energiewährung" von Zellen angesehen, da unabhängig davon, was als Brennstoffquelle in einen Organismus gelangt (z. B. Nahrung bei Tieren, Kohlendioxidmoleküle bei Pflanzen), ATP letztendlich zur Erzeugung von ATP verwendet wird, das dann für die Stromversorgung zur Verfügung steht alle Bedürfnisse der Zelle und damit des gesamten Organismus.

ATP ist ein Nukleotid, das bei chemischen Reaktionen vielseitig einsetzbar ist. Moleküle (aus denen ATP synthetisiert werden kann) sind in Zellen weit verbreitet. In den 1990er Jahren wurden ATP und seine Derivate in klinischen Umgebungen zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt, und andere Anwendungen werden weiterhin untersucht.

Angesichts der entscheidenden und universellen Rolle dieses Moleküls lohnt es sich sicherlich, die Produktion von ATP und seine biologische Bedeutung kennenzulernen.

Übersicht der Nukleotide

Soweit Nukleotide Englisch: emagazine.credit-suisse.com/app/art...1007 & lang = en Sie haben unter Wissenschaftsenthusiasten, die keine ausgebildeten Biochemiker sind, wohl den besten Ruf Monomereoder kleine sich wiederholende Einheiten, von denen Nukleinsäuren - Die langen Polymere DNA und RNA - werden hergestellt.

Nukleotide bestehen aus drei verschiedenen chemischen Gruppen: einem Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen oder Ribose, der in der DNA Desoxyribose und in der RNA Ribose ist; eine stickstoffhaltige oder stickstoffatomreiche Base; und ein bis drei Phosphatgruppen.

Die erste (oder einzige) Phosphatgruppe ist an einen der Kohlenstoffe des Zuckeranteils gebunden, während sich alle zusätzlichen Phosphatgruppen von den vorhandenen nach außen erstrecken, um eine Minikette zu bilden. Ein Nukleotid ohne Phosphate, dh Desoxyribose oder Ribose, die an eine stickstoffhaltige Base gebunden sind, wird als a bezeichnet Nukleosid.

Stickstoffbasen gibt es in fünf Typen, die sowohl den Namen als auch das Verhalten einzelner Nukleotide bestimmen. Diese Basen sind Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin und Uracil. Thymin kommt nur in der DNA vor, während in der RNA Uracil dort vorkommt, wo Thymin in der DNA vorkommt.

Nukleotide: Nomenklatur

Alle Nukleotide haben Abkürzungen aus drei Buchstaben. Die erste gibt die vorhandene Base an, während die letzten beiden die Anzahl der Phosphate im Molekül angeben. Somit enthält ATP Adenin als Base und weist drei Phosphatgruppen auf.

Anstatt den Namen der Base in seiner ursprünglichen Form anzugeben, wird bei adeninhaltigen Nukleotiden das Suffix "-ine" durch "-osin" ersetzt. Ähnlich kleine Abweichungen treten bei den anderen Nukleosiden und Nuklotiden auf.

Deshalb, AMPERE ist Adenosinmonophosphat und ADP ist Adenosindiphosphat. Beide Moleküle sind für sich genommen wichtig für den Zellstoffwechsel sowie als Vorläufer oder Abbauprodukte von ATP.

ATP-Eigenschaften

ATP wurde erstmals 1929 identifiziert. Es kommt in jeder Zelle jedes Organismus vor und ist ein chemisches Mittel zur Energiespeicherung von Lebewesen. Es wird hauptsächlich durch Zellatmung und Photosynthese erzeugt, wobei letztere nur in Pflanzen und bestimmten prokaryontischen Organismen auftritt (einzellige Lebensformen in den Domänen Archaea und Bacteria).

ATP wird normalerweise im Zusammenhang mit Reaktionen diskutiert, die entweder Anabolismus (Stoffwechselprozesse, die größere und komplexere Moleküle aus kleineren synthetisieren) oder Katabolismus (Stoffwechselprozesse, die das Gegenteil bewirken und größere und komplexere Moleküle in kleinere zerlegen) beinhalten.

ATP unterstützt die Zelle jedoch auch auf andere Weise, die nicht in direktem Zusammenhang mit der Energie stehen, die sie zu Reaktionen beiträgt. Beispielsweise ist ATP als Botenstoffmolekül in verschiedenen Arten von Verbindungen nützlich Zellensignalisierung und kann Phosphatgruppen an Moleküle außerhalb des Bereichs von Anabolismus und Katabolismus abgeben.

Metabolische ATP-Quellen in Zellen

Glykolyse: Wie bereits erwähnt, sind Prokaryoten einzellige Organismen, und ihre Zellen sind weitaus weniger komplex als diejenigen des anderen obersten Zweigs des Organisationsbaums des Lebens. Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Protisten und Pilze). Daher ist ihr Energiebedarf im Vergleich zu Prokaryonten recht bescheiden. Praktisch alle von ihnen beziehen ihr ATP vollständig aus der Glykolyse, dem Abbau im Zellzytoplasma des Zuckers mit sechs Kohlenstoffen Glucose in zwei Moleküle des Drei-Kohlenstoff-Moleküls Pyruvat und zwei ATP.

Wichtig ist, dass die Glykolyse eine "Investitions" -Phase umfasst, die die Eingabe von zwei ATP pro Glucosemolekül erfordert, und eine "Auszahlungs" -Phase, in der vier ATP erzeugt werden (zwei pro Pyruvatmolekül).

So wie ATP die Energie ist Währung Von allen Zellen - also dem Molekül, in dem Energie für eine spätere Verwendung kurzfristig gespeichert werden kann - ist Glukose die ultimative Energiequelle für alle Zellen. Bei Prokaryoten bedeutet der Abschluss der Glykolyse jedoch das Ende der Energieerzeugungslinie.

Zellatmung: In eukaryotischen Zellen beginnt die ATP-Party erst am Ende der Glykolyse, weil diese Zellen haben MitochondrienFußballförmige Organellen, die mit Sauerstoff viel mehr ATP erzeugen als die Glykolyse allein.

Die Zellatmung, auch aerobe ("mit Sauerstoff") Atmung genannt, beginnt mit dem Krebs Zyklus. Diese Reihe von Reaktionen, die in Mitochondrien ablaufen, verbinden das Zwei-Kohlenstoff-Molekül Acetyl-CoA, ein direkter Nachkomme von Pyruvat, mit Oxalacetat erschaffen Zitrat, der allmählich von einer Struktur mit sechs Kohlenstoffatomen zu Oxalacetat zurückgeführt wird, wodurch eine geringe Menge an ATP entsteht, jedoch viel Elektronenträger.

Diese Träger (NADH und FADH₂) nehmen am nächsten Schritt der Zellatmung teil, der Elektronentransportkette oder ECT. Die ECT findet an der inneren Membran der Mitochondrien statt und führt durch einen systematischen Auswurf von Elektronen zur Produktion von 32 bis 34 ATP pro "vorgeschaltetem" Glucosemolekül.

Photosynthese: Dieser Vorgang entfaltet sich im grünpigmenthaltigen Chloroplasten von Pflanzenzellen, benötigt Licht, um zu funktionieren. Es wird CO verwendet₂ aus der äußeren Umgebung extrahiert, um Glukose zu bilden (Pflanzen können schließlich nicht "essen"). Pflanzenzellen haben auch Mitochondrien, so dass, nachdem Pflanzen in der Photosynthese tatsächlich ihre eigene Nahrung herstellen, die Zellatmung folgt.

Der ATP-Zyklus

Zu jeder Zeit, Der menschliche Körper enthält etwa 0,1 Mol ATP. EIN Maulwurf beträgt etwa 6,02 × 10²³ einzelne Teilchen; Die Molmasse eines Stoffes gibt an, wie viel ein Mol dieses Stoffes in Gramm wiegt, und der Wert für ATP beträgt etwas mehr als 500 g / mol (etwas mehr als ein Pfund). Das meiste kommt direkt von der Phosphorylierung von ADP.

Typische Personenzellen fressen ungefähr 100 bis 150 Mol ATP pro Tag oder ungefähr 50 bis 75 Kilogramm - über 100 bis 150 Pfund! Dies bedeutet, dass die Menge an ATP-Umsatz an einem Tag bei einer gegebenen Person ungefähr 100 / 0,1 bis 150 / 0,1 mol oder 1.000 bis 1.500 mol beträgt.

Klinische Verwendungen von ATP

Da ATP buchstäblich überall in der Natur vorkommt und an einer Vielzahl von physiologischen Prozessen beteiligt ist - einschließlich Nervenübertragung, Muskelkontraktion, Herzfunktion, Blutgerinnung, Erweiterung von Blutgefäßen und Kohlenhydratstoffwechsel - wurde seine Verwendung als "Medikament" untersucht.

Beispielsweise wird Adenosin, das ATP entsprechende Nukleosid, als Herzmedikament zur Verbesserung der Durchblutung von Herzgefäßen in Notfallsituationen eingesetzt und Ende des 20. Jahrhunderts als mögliches Analgetikum (dh Schmerzmittel) untersucht Agent).