- ATP là gì?
- ATP dùng để làm gì?
- ATP được tạo ra như thế nào?
- Glycolysis
- chu trình Krebs
- Chuỗi vận chuyển electron và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa
- Tầm quan trọng của ATP
Chúng tôi giải thích ATP là gì, nó dùng để làm gì và phân tử này được tạo ra như thế nào. Ngoài ra, quá trình đường phân, chu trình Krebs và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.
ATP là gì?
bên tronghóa sinh, từ viết tắt ATP chỉ định Adenosine Triphosphate hoặc Adenosine Triphosphate, một phân tử hữu cơ thuộc nhóm nucleotide, cơ bản cho quá trình chuyển hóa năng lượng của tủ. ATP là nguồn năng lượng chính được sử dụng trong hầu hết các quá trình và chức năng của tế bào, cả trong cơ thể người và cơ thể người khác.sinh vật sống.
Tên của ATP xuất phát từ thành phần phân tử của phân tử này, được hình thành bởi một bazơ nitơ (adenin) liên kết vớinguyên tử carbon mộtphân tử của đường pentose (còn gọi là ribose), và lần lượt với baion phốt phát gắn với một nguyên tử cacbon khác. Tất cả những điều này được tóm tắt trong công thức phân tử của ATP: C10H16N5O13P3.
Phân tử ATP được Cyrus H. Fiske và Yellapragada SubbaRow phát hiện lần đầu tiên vào năm 1929 trong cơ người ở Hoa Kỳ, và độc lập ở Đức bởi nhà sinh hóa học Karl Lohmann.
Mặc dù phân tử ATP được phát hiện vào năm 1929, không có tài liệu nào về hoạt động và tầm quan trọng của nó đối với các phân tử khácquy trình truyền năng lượng của tế bào cho đến năm 1941, nhờ các nghiên cứu của nhà hóa sinh người Mỹ gốc Đức Fritz Albert Lipmann (người đoạt giải Nobel năm 1953, cùng với Krebs).
Xem thêm:Sự trao đổi chất
ATP dùng để làm gì?
Chức năng chính của ATP là cung cấp năng lượng cho các phản ứng sinh hóa diễn ra bên trong tế bào, đó là lý do tại sao phân tử này còn được gọi là “tiền tệ năng lượng” của sinh vật.
ATP là một phân tử hữu ích để chứa năng lượng hóa học được giải phóng trong quá trình trao đổi chất phân hủymón ănvà giải phóng nó trở lại khi cần thiết để thúc đẩy các quá trình sinh học khác nhau của cơ thể, chẳng hạn như vận chuyển tế bào, thúc đẩy các phản ứng tiêu thụNăng lượng hoặc thậm chí để thực hiện các hành động cơ học của cơ thể, chẳng hạn như đi bộ.
ATP được tạo ra như thế nào?
Trong tế bào, ATP được tổng hợp thông qua hô hấp tế bào, một quá trình diễn ra trong tế bào.ty thể của ô. Trong hiện tượng này, năng lượng hóa học dự trữ trong glucose được giải phóng, thông qua một quá trìnhQuá trình oxy hóa phát hànhCO2, H2O và năng lượng dưới dạng ATP. Mặc dù glucose là cơ chất xuất sắc nhất của phản ứng này, nhưng cần phải làm rõ rằngchất đạm và chất béo chúng cũng có thể bị oxy hóa thành ATP. Mỗi chất dinh dưỡng từ cho ăn của mỗi cá nhân có các con đường trao đổi chất khác nhau, nhưng chúng đều quy tụ về một chất chuyển hóa chung: acetyl-CoA, bắt đầu Chu trình Krebs và cho phép quá trình thu năng lượng hóa học hội tụ, vì tất cả các tế bào tiêu thụ năng lượng của chúng dưới dạng ATP.
Quá trình hô hấp tế bào có thể được chia thành ba giai đoạn hoặc giai đoạn: đường phân (một con đường trước đó chỉ cần thiết khi tế bào sử dụng glucose làm nhiên liệu), chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử. Trong hai giai đoạn đầu, acetyl-CoA, CO2 và chỉ một lượng nhỏ ATP được tạo ra, trong khi trong giai đoạn thứ ba của quá trình hô hấp, nó được tạo ra H2O và hầu hết ATP thông qua một tập hợp các protein được gọi là "ATP synthase phức tạp".
Glycolysis
Như đã đề cập, đường phân là một con đường trước khi hô hấp tế bào, trong đó đối với mỗi glucose (có 6 nguyên tử cacbon) thì hai pyruvat được hình thành (a hợp chất do 3 nguyên tử tạo thành).
Không giống như hai giai đoạn khác của hô hấp tế bào, quá trình đường phân diễn ra trong tế bào chất của ô. Pyruvate tạo ra từ con đường đầu tiên này phải đi vào ty thể để tiếp tục chuyển hóa thành Acetyl-CoA và do đó có thể được sử dụng trong chu trình Krebs.
chu trình Krebs
Chu trình Krebs (cũng là chu trình axit xitric hoặc chu trình axit tricarboxylic) là một quá trình cơ bản xảy ra trong chất nền của ti thể tế bào và bao gồm sự kế tiếp của phản ứng hoá học những gì đã như thếkhách quan giải phóng năng lượng hóa học có trong Acetyl-CoA thu được từ quá trình chế biến các chất dinh dưỡng thực phẩm khác nhau của sinh vật, cũng như thu được tiền chất của các axit amin khác cần thiết cho các phản ứng sinh hóa có bản chất khác.
Chu trình này là một phần của quá trình lớn hơn nhiều là quá trình oxy hóa carbohydrate, lipid và protein, giai đoạn trung gian của nó là: sau khi hình thành Acetyl-CoA với các nguyên tử cacbon của các hợp chất hữu cơ nói trên, và trước khi quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, nơi ATP là " được lắp ráp "trong một phản ứng được xúc tác bởi mộtmen được gọi là ATP synthetase hoặc ATP synthase.
Chu trình Krebs hoạt động nhờ một số enzyme khác nhau oxy hóa hoàn toàn Acetyl-CoA và giải phóng hai enzyme khác nhau từ mỗi phân tử bị oxy hóa: CO2 (carbon dioxide) và H2O (nước). Ngoài ra, trong chu trình Krebs, một lượng GTP tối thiểu (tương tự như ATP) được tạo ra và giảm năng lượng dưới dạng NADH và FADH2 sẽ được sử dụng để tổng hợp ATP trong giai đoạn tiếp theo của hô hấp tế bào.
Chu kỳ bắt đầu với sự hợp nhất của một phân tử acetyl-CoA với một phân tử oxaloacetate. Sự kết hợp này tạo ra một phân tử sáu carbon: citrate. Do đó, coenzyme A được giải phóng, trong thực tế, nó được tái sử dụng nhiều lần. Nếu có quá nhiều ATP trong tế bào, bước này sẽ bị ức chế.
Sau đó, xitrat hoặc axit xitric trải qua một loạt các biến đổi liên tiếp sẽ tạo ra liên tiếp isocitrat, ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate và oxaloacetate một lần nữa. Cùng với các sản phẩm này, một lượng GTP tối thiểu được tạo ra cho mỗi chu trình Krebs hoàn chỉnh, làm giảm năng lượng ở dạng NADH và FADH2 và CO2.
Chuỗi vận chuyển electron và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa
Giai đoạn cuối của mạch thu hoạch chất dinh dưỡng sử dụng oxy và các hợp chất được tạo ra trong chu trình Krebs để sản xuất ATP trong một quá trình gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Trong quá trình này, diễn ra ở màng trong ty thể, NADH và FADH2 tặng điện tử thúc đẩy họ đến mức thấp hơn về mặt năng lượng. Các electron này cuối cùng cũng được oxy chấp nhận (khi tham gia với proton sẽ dẫn đến sự hình thành các phân tử nước).
Sự kết hợp giữa chuỗi điện tử và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa hoạt động trên cơ sở của hai phản ứng đối lập: một phản ứng giải phóng năng lượng và phản ứng kia sử dụng năng lượng đã giải phóng đó để tạo ra các phân tử ATP, nhờ sự can thiệp của ATP synthetase. Khi các electron "di chuyển" xuống chuỗi trong một loạt các phản ứng oxy hóa khử, năng lượng được giải phóng được sử dụng để bơm proton qua màng. Khi những proton này khuếch tán trở lại thông qua ATP synthetase, năng lượng của chúng được sử dụng để liên kết một nhóm photphat bổ sung với một phân tử ADP (adenosine diphosphat), dẫn đến sự hình thành ATP.
Tầm quan trọng của ATP
ATP là một phân tử cơ bản cho các quá trình quan trọng của cơ thể sống, như một chất truyền năng lượng hóa học cho các phản ứng khác nhau xảy ra trong tế bào, ví dụ, quá trình tổng hợp đại phân tử phức tạp và cơ bản, chẳng hạn như nhữngDNA, RNA hoặc để tổng hợp protein xảy ra trong tế bào. Vì vậy, ATP cung cấp năng lượng cần thiết để cho phép hầu hết các phản ứng diễn ra trong cơ thể.
Công dụng của ATP với tư cách là một phân tử “cho năng lượng” được giải thích bằng sự hiện diện của các liên kết photphat, giàu năng lượng. Những liên kết tương tự này có thể giải phóng một lượng lớn năng lượng bằng cách “đứt” khi ATP bị thủy phân thành ADP, tức là khi nó mất một nhóm photphat do tác dụng của nước. Phản ứng của thủy phân ATP như sau:
Ví dụ, ATP rất cần thiết cho hoạt động co cơ.ATP là chìa khóa để vận chuyển các đại phân tử thông quamàng sinh chất (xuất bào và nội bào tế bào) và cũng để giao tiếp qua synap giữatế bào thần kinh, vì vậy quá trình tổng hợp liên tục của nó là rất cần thiết, từ glucose thu được từ thức ăn. Đó là tầm quan trọng của nó đối với mạng sống, rằng việc ăn phải một số nguyên tố độc hại ức chế quá trình ATP, chẳng hạn như asen hoặc xyanua, gây chết người và gây ra cái chết của sinh vật một cách hoàn toàn.