ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng. Chỉ có thông qua ATP, tế bào mới sử dụng được thế năng hóa học cất giấu trong cấu trúc phân tử hữu cơ. Cụ thể khi một phân tử glucose phân giải thành CO2 và nước, thì có 686kcal/mol được giải phóng. Ở ống nghiệm, năng lượng đó tỏa đi dưới dạng nhiệt năng mà chỉ có máy hơi nước mới có khả năng chuyển nhiệt thành công cơ học, còn trong tế bào thì không có khả năng đó.
Hóa năng được giải phóng trong tế bào sẽ được một cơ chế chuyển dịch thế năng hóa học, truyền dần từ phân tử này sang phân tử khác; nghĩa là năng lượng mà một phân tử mất đi sẽ được chuyển dịch sang cấu trúc hóa học của một phân tử khác do đó không chuyển thành nhiệt.
ATP tức adenosin triphosphat. Phân tử này có 3 phần: một cấu trúc vòng có các nguyên tử C, H và N được gọi là adenine; một phân tử đường 5 carbon là ribose và 3 nhóm phosphat kế tiếp nhau nối vào chất đường. Phân tử ATP phân giải, nhả năng lượng như sau: với sự có mặt của nước, khi gãy liên kết giữa oxy với nguyên tử phosphor cuối cùng thì tách ra một phân tử phosphat vô cơ (Pi), còn lại là Adenosin Diphosphat (ADP) và có 12kcal/mol được giải phóng.
Quá trình ngược lại tổng hợp ATP từ ADP và Pi cũng phải cung cấp cho ADP một lượng năng lượng 12Kcal/mol.
Tính chất vật lý và hóa học[sửa|sửa mã nguồn]
Phân tử ATP gồm adenosine – tạo ra từ một vòng adenine và một đường ribose – và ba nhóm phosphate ( nên gọi là triphosphate ). Các nhóm phosphat, khởi đầu từ nhóm gần nhất với nhóm ribose, được gọi lần lượt là alpha ( α ), beta ( β ), và gamma ( γ ) phosphat. ATP tan tốt trong nước và khá không thay đổi trong dung dịch có độ pH từ 6.8 đến 7.4, nhưng nhanh gọn bị thủy phân ở pH quá cao hoặc quá thấp. Do đó, ATP được dự trữ tốt nhất dưới dạng muối khan. Phân tử ATP không không thay đổi trong nước không đệm và bị thủy phân thành ADP và phosphate. Lý do là link giữa những thành phần phosphate còn lại trong ATP yếu hơn link hydro giữa ADP và nước. Vì vậy, nếu ATP và ADP ở trong cân bằng hóa học trong nước, gần như là hàng loạt ATP sẽ dần chuyển thành ADP. Một hệ thống hóa học ở xa khỏi cân đối có chứa nguồn năng lượng tự do Gibbs, và có năng lực sinh công. Tế bào sống giữ tỉ lệ ATP trên ADP ở mức 1010 lần mức cân đối, với nồng độ ATP cao gấp một nghìn lần nồng độ ADP. Ở mức xa cân đối như trên, khi bị thủy phân ATP giải phóng một lượng lớn nguồn năng lượng. ATP thường được gọi là ” phân tử nguồn năng lượng cao “. Tuy nhiên, cách gọi này dễ đánh lạc hướng. Như tổng thể phản ứng hóa học đã đạt đến cân đối, một hỗn hợp ATP và ADP đã đạt đến cân đối không thay đổi trong nước sẽ không dẫn đến thêm thủy phân tịnh của ATP. Nói đúng chuẩn hơn, ATP và nước giống như một hỗn hợp những chất phản ứng như xăng và chất oxi-hóa : cả hai phải xuất hiện mới có thế giải phóng nguồn năng lượng .
Lịch sử điều tra và nghiên cứu[sửa|sửa mã nguồn]
Adenosine triphosphate lần tiên phong được phân lập từ chiết xuất cơ bắp của K. Lohmann vào năm 1929. Nhưng vào năm 1941, Fritz Albert Lipmann cho rằng ATP là một phân tử sinh học chính được cho phép tàng trữ và cung ứng nguồn năng lượng thời gian ngắn trong những tế bào. ATP được Alexander Todd sẵn sàng chuẩn bị tự tạo lần tiên phong vào năm 1948. Năm 1949, Albert Szent-Györgyi cho thấy sự co cơ của những myofibrils bị cô lập hoàn toàn có thể được tạo ra một cách tự tạo khi bổ trợ ATP. Vài năm sau, một thí nghiệm tương tự như đã diễn đạt vai trò của ATP trong hoạt động lông mao .
Trong hóa sinh ATP được gọi là phổ biến nhất năng lượng tệ của hệ thống sống (bên trong các tế bào), nó có khả năng lúc khởi điểm của mình cho cấu trúc của nó nghịch lưu trữ một số lượng tương đối lớn năng lượng có thể được exergonickým (năng lượng phát hành) mở rộng đẩy khác endergonic (năng lượng tiêu thụ) quá trình. Do đó, nó được gọi là hợp chất macroergic. Trong một số quá trình sinh hóa, cái gọi là tiêu thụ ATP xảy ra, tức là quá trình thủy phân thành ADP + Pi, hoặc thậm chí là AMP và PPi
ATP + H2O → ADP + PiATP + H2O → AMP + PPi
Kết quả là PPi (inorganic pyrophosphate) sau đó bị thủy phân bởi enzyme pyrophosphatase hiện tại. Điều này giải phóng gấp đôi lượng năng lượng.
ATP ngoại bào cũng có công dụng như một chất dẫn truyền thần kinh .
Điện ATP
Các phản ứng tương quan đến tiêu thụ ATP ( thủy phân ) gồm có 1 số ít quy trình hóa học cơ bản diễn ra trong những tế bào. Nếu không phối hợp với quy trình thủy phân ATP, những phản ứng này sẽ chỉ diễn ra rất chậm ( chúng sẽ có sự đổi khác nguồn năng lượng Gibbs cao, ΔG ). Một ví dụ là bước tiên phong của quy trình đường phân, quy đổi glucose thành glucose-6-phosphate. Phản ứng của glucose với phosphat vô cơ có ΔG = + 13,8 kJ / mol, tuy nhiên, quy trình thủy phân ATP tương quan đến nó được đặc trưng bởi sự biến hóa nguồn năng lượng Gibbs = G = – 30,5, và do đó chuỗi phản ứng được ưa thích và sẽ liên tục. [ 6 ] Giá trị ΔG đúng mực cho quy trình phân hủy ATP thành ADP và P inó nhờ vào vào một số ít yếu tố Ảnh hưởng của một đặc biệt quan trọng pH, nồng độ của hóa trị hai sắt kẽm kim loại ion ( được gắn với phosphat ) và tổng sức mạnh ion trong thiên nhiên và môi trường. Thông thường, trong nhiều phản ứng, sự biến hóa nguồn năng lượng Gibbs tiêu chuẩn ( ΔG ° ‘ ) là – 30,5 kJ / mol, mặc dầu trong môi trường tự nhiên tế bào, – 50 kJ / mol là thực tiễn hơn. Ngay cả thâm hụt nguồn năng lượng cao như vậy hoàn toàn có thể không đủ cho một loạt những phản ứng, nhưng vẫn có một giải pháp thay thế sửa chữa. Sự phân hủy ATP thành AMP và PP i đi kèm với giá trị G cao hơn : mặc dầu thủy phân cho những loại sản phẩm này sẽ cung ứng một lượng nguồn năng lượng tựa như để thủy phân với ADP, nhưng ΔG sau cuối cũng gồm có quy trình thủy phân diphosphate tự do ( PP i ) để tác dụng ΔG ° ‘ hoàn toàn có thể lên tới – 109 kJ / mol .Điều gì thực sự là nguyên do của sự thiếu vắng nguồn năng lượng trong quy trình thủy phân ATP thành những loại sản phẩm phosphat thấp hơn là chủ đề của sự phỏng đoán. Một số yếu tố có vẻ như có ảnh hưởng tác động. Các nhóm phosphat trong ATP được tích điện âm mạnh và đẩy tĩnh điện lẫn nhau ; thủy phân làm giảm cường độ của những lực này. Ngoài ra, phosphat có khuynh hướng link mạnh với dung môi ( nước ) – điều này thuận tiện hơn nhiều so với những mẫu sản phẩm thủy phân. Cuối cùng, quy trình thủy phân ATP có vẻ như thỏa mãn nhu cầu nhu yếu về những nhóm phosphat so với những điện tử mà những phosphat lân cận phải san sẻ trong ATP. Hiệu ứng sau có vẻ như có ý nghĩa cao nhất .
Vai trò trong hệ thống sống
Adenosine triphosphate link tại vị trí bỏ túi của enzyme Hsp90 ; protein sốc nhiệt này sử dụng nguồn năng lượng từ quy trình thủy phân ATP và do đó là ATPase ATP ship hàng như một chất nền cho một nhóm những enzyme gọi là kinase. Những enzyme thuộc transferase, chuyển một dư lượng phosphate với một phân tử tiềm năng ( ví dụ Một dư lượng amino acid trong trường hợp của protein ). ATP hoàn toàn có thể được hiểu là một đồng yếu tố chuyển một nhóm nguyên tử công dụng ( phosphat ) và sau đó tái sinh. Hầu hết những kinase phân hủy ATP cho ADP và P i, mà còn hoàn toàn có thể truyền diphosphate ( dưới hình đồng thời của AMP ) và đặc biệt quan trọng adenosylový còn lại trong khi phát hành monophosphat và diphosphate so với thiên nhiên và môi trường. [ 10 ] Các phản ứng xúc tác Kinase thường không ít không theo hướng, vì một lượng lớn nguồn năng lượng tự do được giải phóng không hề đảo ngược ra môi trường tự nhiên trong quy trình thủy phân ATP. Một nguyên tắc khác được sử dụng bởi một số ít dây chằng : chúng thường thủy phân ATP ( chúng có hoạt tính ATPase ) và nguồn năng lượng được giải phóng được sử dụng để thực thi phản ứng thắt ( loại A + B ) .
ATP(cùng với GTP, CTP và UTP) là một trong những chất nền để tổng hợp RNA (phiên mã). Tuy nhiên, trong bốn nucleotide, nó không có vai trò độc quyền và được kết hợp dưới dạng AMP vào chuỗi RNA mở rộng đồng thời giải phóng pyrophosphate vào môi trường.
Liên kết ATP với vị trí gắn enzyme cũng hoàn toàn có thể có công dụng điều tiết quan trọng. Thật vậy, ATP hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như một chất kiểm soát và điều chỉnh allosteric có năng lực đổi khác cấu trúc khoảng trống của enzyme và, ví dụ, kích hoạt hoặc hủy kích hoạt nó. Các enzyme nhiều lúc được thiết lập để link và thủy phân ATP ( ATPase ), ví dụ, hoàn toàn có thể truyền nguồn năng lượng vào việc làm cơ học của enzyme hoặc trên hoạt động phối hợp của động cơ phân tử ( myosin ). ATP cũng đóng vai trò là chất nền cho adenylate cyclase, tạo ra ATP cyclic adenosine monophosphate ( cAMP ), đóng vai trò là chất truyền tin thứ hai .ATP cũng ship hàng như thể một phân tử tín hiệu ngoại bào .
