- ما هو الـ ATP؟
- ما هو ATP؟
- كيف يتم صنع ATP؟
- تحلل السكر
- دورة كريبس
- سلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة
- أهمية ATP
نفسر ما هو الـ ATP ، وما الغرض منه وكيف يتم إنتاج هذا الجزيء. أيضا ، تحلل السكر ، ودورة كريبس ، والفسفرة المؤكسدة.
ما هو الـ ATP؟
في الالكيمياء الحيوية، يشير اختصار ATP إلى Adenosine Triphosphate أو Adenosine Triphosphate ، وهو جزيء عضوي ينتمي إلى مجموعة النيوكليوتيدات ، وهو أساسي لاستقلاب الطاقة في خلية - زنزانة. ATP هو المصدر الرئيسي للطاقة المستخدمة في معظم العمليات والوظائف الخلوية ، سواء في جسم الإنسان أو في جسم الآخرين.كائنات حية.
يأتي اسم ATP من التركيب الجزيئي لهذا الجزيء ، والذي يتكون من قاعدة نيتروجينية (أدينين) مرتبطة بـذرة الكربون واحدمركب من سكر البنتوز (يسمى أيضًا ريبوز) ، وبدوره مع ثلاثةالأيونات فوسفات متصل بذرة كربون أخرى. تم تلخيص كل هذا في الصيغة الجزيئية لـ ATP: C10H16N5O13P3.
تم اكتشاف جزيء ATP لأول مرة في عام 1929 في العضلات البشرية في الولايات المتحدة بواسطة Cyrus H. Fiske و Yellapragada SubbaRow ، وبشكل مستقل في ألمانيا بواسطة عالم الكيمياء الحيوية كارل لومان.
على الرغم من اكتشاف جزيء ATP في عام 1929 ، إلا أنه لم يكن هناك سجل لوظائفه وأهميته في الأنواع المختلفةالعمليات نقل الطاقة للخلية حتى عام 1941 ، بفضل دراسات عالم الكيمياء الحيوية الألماني الأمريكي فريتز ألبرت ليبمان (الحائز على جائزة نوبل عام 1953 ، مع كريبس).
أنظر أيضا:التمثيل الغذائي
ما هو ATP؟
تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ ATP في العمل كمصدر للطاقة في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث داخل الخلية ، ولهذا السبب يُعرف هذا الجزيء أيضًا باسم "عملة الطاقة" للكائن الحي.
ATP هو جزيء مفيد لاحتواء جزيء الطاقة الكيميائية أطلق أثناء عمليات التمثيل الغذائي لتحللغذاء، وإطلاقه مرة أخرى عند الضرورة لدفع العمليات البيولوجية المختلفة للجسم ، مثل نقل الخلايا ، وتعزيز التفاعلات التي تستهلكطاقة أو حتى القيام بأعمال ميكانيكية للجسم مثل المشي.
كيف يتم صنع ATP؟
في الخلايا ، يتم تصنيع ATP من خلال التنفس الخلوي ، وهي عملية تحدث في الخلايا.الميتوكوندريا من الخلية. خلال هذه الظاهرة ، يتم تحرير الطاقة الكيميائية المخزنة في الجلوكوز ، من خلال عمليةأكسدة الذي يطلقكو2و H2O والطاقة على شكل ATP. على الرغم من أن الجلوكوز هو الركيزة بامتياز لهذا التفاعل ، يجب توضيح ذلكبروتين و ال الدهون يمكن أيضًا أن تتأكسد إلى ATP. كل من هذه العناصر الغذائية من تغذية لدى الفرد مسارات استقلابية مختلفة ، لكنها تتقارب على مستقلب مشترك: أسيتيل CoA ، الذي يبدأ دورة كريبس ويسمح لعملية الحصول على الطاقة الكيميائية بالتقارب ، لأن جميع الخلايا تستهلك طاقتها في شكل ATP.
يمكن تقسيم عملية التنفس الخلوي إلى ثلاث مراحل أو مراحل: تحلل السكر (مسار سابق مطلوب فقط عندما تستخدم الخلية الجلوكوز كوقود) ، ودورة كريبس ، وسلسلة نقل الإلكترون. خلال المرحلتين الأوليين ، يتم إنتاج أسيتيل CoA و CO2 وكمية صغيرة فقط من ATP ، بينما يتم إنتاجه خلال المرحلة الثالثة من التنفس H2O ومعظم ATP من خلال مجموعة من البروتينات تسمى "مركب ATP synthase".
تحلل السكر
كما ذكرنا سابقًا ، يعد التحلل الجلدي مسارًا قبل التنفس الخلوي ، يتم خلاله تكوين اثنين من البيروفات لكل جلوكوز (يحتوي على 6 ذرات كربون) (أ مجمع تتكون من 3 ذرات كربون).
على عكس المرحلتين الأخريين من التنفس الخلوي ، يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم من الخلية. يجب أن يدخل البيروفات الناتج عن هذا المسار الأول الميتوكوندريا لمواصلة تحوله إلى Acetyl-CoA وبالتالي يمكن استخدامه في دورة كريبس.
دورة كريبس
دورة كريبس (أيضًا دورة حمض الستريك أو دورة حمض الكربوكسيل) هي عملية أساسية تحدث في مصفوفة الميتوكوندريا الخلوية ، وتتكون من سلسلة من تفاعلات كيميائية ماذا يشبهمجال إطلاق الطاقة الكيميائية الموجودة في Acetyl-CoA التي يتم الحصول عليها من معالجة العناصر الغذائية المختلفة للكائن الحي ، وكذلك الحصول على سلائف الأحماض الأمينية الأخرى اللازمة للتفاعلات الكيميائية الحيوية ذات الطبيعة الأخرى.
هذه الدورة جزء من عملية أكبر بكثير تتمثل في أكسدة الكربوهيدرات والدهون والبروتينات ، ومرحلتها المتوسطة: بعد تكوين Acetyl-CoA مع الكربون من المركبات العضوية المذكورة ، وقبل الفسفرة المؤكسدة. حيث يكون ATP " مجمعة "في تفاعل يحفزه أإنزيم يسمى مركب ATP أو سينثاس ATP.
تعمل دورة كريبس بفضل العديد من الإنزيمات المختلفة التي تعمل على أكسدة Acetyl-CoA تمامًا وتطلق نوعين مختلفين من كل جزيء مؤكسد: CO2 (ثاني أكسيد الكربون) و H2O (الماء). بالإضافة إلى ذلك ، خلال دورة كريبس ، يتم إنشاء الحد الأدنى من GTP (على غرار ATP) وتقليل الطاقة في شكل NADH و FADH2 التي سيتم استخدامها لتخليق ATP في المرحلة التالية من التنفس الخلوي.
تبدأ الدورة بدمج جزيء أسيتيل CoA مع جزيء oxaloacetate. ينتج عن هذا الاتحاد جزيء من ستة كربون: سترات. وهكذا ، يتم إطلاق الإنزيم المساعد أ ، وفي الواقع ، يتم إعادة استخدامه عدة مرات. إذا كان هناك الكثير من ATP في الخلية ، يتم منع هذه الخطوة.
بعد ذلك ، يخضع حمض الستريك أو الستريك لسلسلة من التحولات المتتالية التي ستنشأ على التوالي إيزوسيترات ، كيتوجلوتارات ، سكسينيل- CoA ، سكسينات ، فومارات ، مالات وأوكسالو أسيتات مرة أخرى. إلى جانب هذه المنتجات ، يتم إنتاج الحد الأدنى من GTP لكل دورة Krebs كاملة ، مما يقلل الطاقة في شكل NADH و FADH2 و CO2.
سلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة
تستخدم المرحلة الأخيرة من دائرة حصاد المغذيات الأكسجين والمركبات المنتجة خلال دورة كريبس لإنتاج ATP في عملية تسمى الفسفرة المؤكسدة. خلال هذه العملية ، التي تحدث في غشاء الميتوكوندريا الداخلي ، يتبرع NADH و FADH2 الإلكترونات يقودهم إلى مستوى أدنى بحيوية. يتم قبول هذه الإلكترونات أخيرًا بواسطة الأكسجين (والذي يؤدي عند انضمامه إلى البروتونات إلى تكوين جزيئات الماء).
يعمل الاقتران بين السلسلة الإلكترونية والفسفرة المؤكسدة على أساس تفاعلين متعارضين: أحدهما يطلق الطاقة والآخر يستخدم الطاقة المنبعثة لإنتاج جزيئات ATP ، وذلك بفضل تدخل إنزيم ATP synthetase. بينما "تسافر" الإلكترونات أسفل السلسلة في سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال، يتم استخدام الطاقة المنبعثة لضخ البروتونات عبر الغشاء. عندما تنتشر هذه البروتونات مرة أخرى من خلال مركب ATP ، يتم استخدام طاقتها لربط مجموعة فوسفات إضافية بجزيء ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) ، مما يؤدي إلى تكوين ATP.
أهمية ATP
ATP هو جزيء أساسي للعمليات الحيوية للكائنات الحية ، كمرسل للطاقة الكيميائية للتفاعلات المختلفة التي تحدث في الخلية ، على سبيل المثال ، تخليق الجزيئات الكبيرة معقدة وأساسية ، مثل تلك الخاصة بـالحمض النووي, RNA أو لتخليق البروتين الذي يحدث داخل الخلية. وبالتالي ، يوفر ATP الطاقة اللازمة للسماح بمعظم التفاعلات التي تحدث في الجسم.
يتم تفسير فائدة ATP كجزيء "مانح للطاقة" من خلال وجود روابط فوسفاتية غنية بالطاقة. يمكن لهذه الروابط نفسها أن تطلق كمية كبيرة من الطاقة عن طريق "الانهيار" عندما يتحلل ATP إلى ADP ، أي عندما تفقد مجموعة الفوسفات بسبب تأثير الماء. رد فعل التحلل المائي ATP هو كما يلي:
ATP ضروري ، على سبيل المثال ، لتقلص العضلات.ATP هو مفتاح نقل الجزيئات الكبيرة عبرغشاء بلازمي (exocytosis والبطانة الخلوية) وأيضًا للتواصل المشبكي بينالخلايا العصبيةلذلك فإن تركيبه المستمر ضروري من الجلوكوز المأخوذ من الطعام. هذه هي أهميتها بالنسبة لـ الحياة، أن ابتلاع بعض العناصر السامة التي تثبط عمليات ATP ، مثل الزرنيخ أو السيانيد ، يكون مميتًا ويسبب موت الكائن الحي بطريقة خاطفة.