• เอทีพีคืออะไร?
• เอทีพีมีไว้เพื่ออะไร?
• ATP เกิดขึ้นได้อย่างไร?
• ไกลโคไลซิส
• เครบส์ ไซเคิล
• ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน
• ความสำคัญของ ATP

เราอธิบายว่า ATP คืออะไร มีไว้เพื่ออะไร และผลิตโมเลกุลนี้ได้อย่างไร นอกจากนี้ ไกลโคไลซิส วงจรเครบส์ และฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน

โมเลกุล ATP ถูกค้นพบโดย Karl Lohmann นักชีวเคมีชาวเยอรมันในปี 1929

เอทีพีคืออะไร?

ในชีวเคมีตัวย่อ ATP กำหนด Adenosine Triphosphate หรือ Adenosine Triphosphate ซึ่งเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่อยู่ในกลุ่มของนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการเผาผลาญพลังงานของ เซลล์. เอทีพีเป็นแหล่งพลังงานหลักที่ใช้ในกระบวนการและการทำงานของเซลล์ส่วนใหญ่ ทั้งในร่างกายมนุษย์และในร่างกายของผู้อื่นสิ่งมีชีวิต.

ชื่อของ ATP มาจากองค์ประกอบโมเลกุลของโมเลกุลนี้ ซึ่งเกิดขึ้นจากฐานไนโตรเจน (อะดีนีน) ที่เชื่อมโยงกับอะตอม คาร์บอนหนึ่งโมเลกุล ของน้ำตาลเพนโทส (เรียกอีกอย่างว่าไรโบส) และในทางกลับกันด้วยสามไอออน ฟอสเฟตที่ติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนอีกตัวหนึ่ง ทั้งหมดนี้สรุปไว้ในสูตรโมเลกุลของ ATP: C10H16N5O13P3

โมเลกุล ATP ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1929 ในกล้ามเนื้อของมนุษย์ในสหรัฐอเมริกาโดย Cyrus H. Fiske และ Yellapragada SubbaRow และโดยอิสระในเยอรมนีโดย Karl Lohmann นักชีวเคมี

แม้ว่าโมเลกุลเอทีพีจะถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2472 แต่ก็ไม่มีบันทึกการทำงานและความสำคัญของโมเลกุลนี้ในความแตกต่างกระบวนการ การถ่ายโอนพลังงานของเซลล์จนถึงปี 1941 จากการศึกษาของนักชีวเคมีชาวเยอรมัน-อเมริกัน Fritz Albert Lipmann (ผู้ชนะรางวัลโนเบลในปี 1953 ร่วมกับ Krebs)

ดูสิ่งนี้ด้วย:เมแทบอลิซึม

เอทีพีมีไว้เพื่ออะไร?

หน้าที่หลักของ ATP คือทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายพลังงานในปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้โมเลกุลนี้เรียกอีกอย่างว่า "สกุลเงินพลังงาน" ของสิ่งมีชีวิต

ATP เป็นโมเลกุลที่มีประโยชน์ในการกักเก็บ พลังงานเคมี ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการเผาผลาญของการสลายตัวของอาหารและปล่อยอีกครั้งเมื่อจำเป็นเพื่อขับเคลื่อนกระบวนการทางชีววิทยาต่างๆ ของร่างกาย เช่น การขนส่งเซลล์ ส่งเสริมปฏิกิริยาที่บริโภคพลังงาน หรือแม้กระทั่งการกระทำทางกลของร่างกายเช่นการเดิน

ATP เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ในการสังเคราะห์ ATP จำเป็นต้องปล่อยพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในกลูโคส

ในเซลล์ ATP ถูกสังเคราะห์ผ่านการหายใจระดับเซลล์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ไมโตคอนเดรีย ของเซลล์ ในช่วงปรากฏการณ์นี้ พลังงานเคมีที่สะสมอยู่ในกลูโคสจะถูกปลดปล่อยออกมา โดยผ่านกระบวนการของออกซิเดชัน ที่ปล่อยออกมาCO2, H2O และพลังงานในรูปของ ATP แม้ว่ากลูโคสจะเป็นสารตั้งต้นที่เป็นเลิศของปฏิกิริยานี้ แต่ก็ควรชี้แจงว่าโปรตีน และ ไขมัน พวกมันยังสามารถออกซิไดซ์เป็น ATP ได้อีกด้วย สารอาหารแต่ละชนิดจาก ให้อาหาร ของแต่ละบุคคลมีวิถีการเผาผลาญที่แตกต่างกัน แต่มาบรรจบกันที่เมตาโบไลต์ทั่วไป: acetyl-CoA ซึ่งเริ่มวงจร Krebs และทำให้กระบวนการได้รับพลังงานเคมีมาบรรจบกัน เนื่องจากเซลล์ทั้งหมดใช้พลังงานในรูปของ ATP

กระบวนการหายใจของเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนหรือขั้นตอน: ไกลโคไลซิส (เส้นทางก่อนหน้าที่จำเป็นเฉพาะเมื่อเซลล์ใช้กลูโคสเป็นเชื้อเพลิง) วัฏจักรเครบส์ และห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ในช่วงสองระยะแรกจะเกิด acetyl-CoA, CO2 และ ATP ในปริมาณเล็กน้อย ในขณะที่ในช่วงที่สามของการหายใจจะถูกสร้างขึ้น H2O และส่วนใหญ่ของ ATP ผ่านทางชุดของโปรตีนที่เรียกว่า "คอมเพล็กซ์ ATP synthase"

ไกลโคไลซิส

ดังที่กล่าวไว้ ไกลโคไลซิสเป็นวิถีก่อนการหายใจของเซลล์ ในระหว่างนั้นสำหรับกลูโคสแต่ละตัว (ซึ่งมีคาร์บอน 6 ก้อน) ไพรูเวตสองตัวจะก่อตัวขึ้น (a สารประกอบ เกิดจากคาร์บอน 3 ตัว)

ไกลโคไลซิสเกิดขึ้นใน . ต่างจากการหายใจระดับเซลล์อื่นๆ อีก 2 ขั้นตอน ไซโตพลาสซึม ของเซลล์ ไพรูเวตที่เกิดจากเส้นทางแรกนี้จะต้องเข้าสู่ไมโตคอนเดรียเพื่อดำเนินการแปรสภาพเป็นอะซีติล-โคเอต่อไป ดังนั้นจึงสามารถใช้ในวัฏจักรเครบส์ได้

เครบส์ ไซเคิล

Krebs Cycle เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน

วัฏจักรเครบส์ (เช่น วัฏจักรกรดซิตริกหรือวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก) เป็นกระบวนการพื้นฐานที่เกิดขึ้นในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรียของเซลล์ และประกอบด้วยการต่อเนื่องกันของ ปฏิกริยาเคมี สิ่งที่ชอบวัตถุประสงค์ การปลดปล่อยพลังงานเคมีที่มีอยู่ใน Acetyl-CoA ที่ได้จากการแปรรูปสารอาหารต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต รวมถึงการได้รับสารตั้งต้นของกรดอะมิโนอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีในลักษณะอื่น

วัฏจักรนี้เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการที่ใหญ่กว่ามากซึ่งก็คือการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ระยะกลางคือ: หลังจากการก่อตัวของ Acetyl-CoA กับคาร์บอนของสารประกอบอินทรีย์ดังกล่าว และก่อนเกิดออกซิเดชัน ฟอสโฟรีเลชัน โดยที่ ATP คือ " ประกอบ” ในปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ เรียกว่า ATP synthetase หรือ ATP synthase

วัฏจักร Krebs ทำงานด้วยเอ็นไซม์หลายชนิดที่ออกซิไดซ์ Acetyl-CoA อย่างสมบูรณ์ และปล่อยเอนไซม์สองตัวที่แตกต่างกันออกจากโมเลกุลออกซิไดซ์แต่ละโมเลกุล: CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) และ H2O (น้ำ) นอกจากนี้ ในระหว่างวงจร Krebs ปริมาณ GTP ขั้นต่ำ (คล้ายกับ ATP) จะถูกสร้างขึ้นและลดพลังงานในรูปแบบของ NADH และ FADH2 ที่จะใช้สำหรับการสังเคราะห์ ATP ในการหายใจระดับเซลล์ถัดไป

วัฏจักรเริ่มต้นด้วยการรวมตัวของโมเลกุลอะซิติล-CoA กับโมเลกุลออกซาโลอะซิเตต การรวมตัวนี้ก่อให้เกิดโมเลกุลคาร์บอน 6 ตัว: ซิเตรต จึงปล่อยโคเอ็นไซม์ A ออกมา อันที่จริง มีการใช้ซ้ำหลายครั้ง หากมี ATP ในเซลล์มากเกินไป ขั้นตอนนี้จะถูกยับยั้ง

ต่อจากนั้น กรดซิเตรตหรือกรดซิตริกผ่านการแปลงแบบต่อเนื่องกันซึ่งจะก่อให้เกิดไอโซซิเตรต, คีโตกลูตาเรต, ซัคซินิล-CoA, ซัคซิเนต, ฟูมาเรต, มาเลตและออกซาโลอะซีเตตอย่างต่อเนื่อง เมื่อใช้ร่วมกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ปริมาณ GTP ขั้นต่ำจะถูกผลิตขึ้นสำหรับแต่ละรอบ Krebs ที่สมบูรณ์ ซึ่งลดพลังงานในรูปของ NADH และ FADH2 และ CO2

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน

โมเลกุล NADH และ FADH2 สามารถบริจาคอิเล็กตรอนในวัฏจักรเครบส์ได้

ขั้นตอนสุดท้ายของวงจรเก็บเกี่ยวสารอาหารจะใช้ออกซิเจนและสารประกอบที่ผลิตขึ้นระหว่างวงจร Krebs เพื่อผลิต ATP ในกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน ในระหว่างกระบวนการนี้ ซึ่งเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน NADH และ FADH2 บริจาค อิเล็กตรอน ผลักดันพวกเขาไปสู่ระดับที่ต่ำกว่าอย่างกระฉับกระเฉง ในที่สุดอิเล็กตรอนเหล่านี้ก็ยอมรับโดยออกซิเจน (ซึ่งเมื่อรวมกับโปรตอนจะก่อให้เกิดโมเลกุลของน้ำ)

การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างสายโซ่อิเล็กทรอนิกส์และฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชันทำงานบนพื้นฐานของปฏิกิริยาสองปฏิกิริยาที่ตรงกันข้าม: ปฏิกิริยาหนึ่งที่ปล่อยพลังงานและอีกปฏิกิริยาหนึ่งที่ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาเพื่อผลิตโมเลกุล ATP ด้วยการแทรกแซงของ ATP synthetase ในขณะที่อิเลคตรอน "เดินทาง" ไปตามสายโซ่ในอนุกรมของ ปฏิกิริยารีดอกซ์, พลังงานที่ปล่อยออกมาจะใช้เพื่อปั๊มโปรตอนผ่านเมมเบรน เมื่อโปรตอนเหล่านี้กระจายกลับผ่าน ATP synthetase พลังงานของพวกมันจะถูกใช้เพื่อจับกลุ่มฟอสเฟตเพิ่มเติมกับโมเลกุล ADP (adenosine diphosphate) ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของ ATP

ความสำคัญของ ATP

ATP เป็นโมเลกุลพื้นฐานสำหรับกระบวนการสำคัญของสิ่งมีชีวิต เป็นตัวส่งพลังงานเคมีสำหรับปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเซลล์ เช่น การสังเคราะห์ โมเลกุลขนาดใหญ่ ซับซ้อนและพื้นฐานเช่นของดีเอ็นเอ, RNA หรือสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ ดังนั้นเอทีพีจึงให้พลังงานที่จำเป็นเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาส่วนใหญ่ในร่างกาย

ประโยชน์ของ ATP ในฐานะโมเลกุล "ผู้บริจาคพลังงาน" อธิบายได้จากพันธะฟอสเฟตซึ่งอุดมไปด้วยพลังงาน พันธะเดียวกันนี้สามารถปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากได้โดยการ "แตก" เมื่อ ATP ถูกไฮโดรไลซ์เป็น ADP นั่นคือเมื่อสูญเสียหมู่ฟอสเฟตเนื่องจากการกระทำของน้ำ ปฏิกิริยาของ ไฮโดรไลซิส เอทีพีมีดังนี้:

ATP เป็นสิ่งจำเป็น เช่น สำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ

ATP เป็นกุญแจสำคัญในการขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านทางเมมเบรนพลาสม่า (exocytosis และ endocytosis ของเซลล์) และสำหรับการสื่อสาร synaptic ระหว่างเซลล์ประสาทดังนั้นการสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องจึงจำเป็น จากกลูโคสที่ได้จากอาหาร นั่นคือความสำคัญสำหรับ ชีวิตว่าการกลืนกินองค์ประกอบที่เป็นพิษบางอย่างที่ยับยั้งกระบวนการของ ATP เช่น สารหนูหรือไซยาไนด์ เป็นอันตรายถึงชีวิตและทำให้สิ่งมีชีวิตเสียชีวิตในลักษณะที่รุนแรง