ATP (adenosine triphosphate) 구조, 기능, 가수 분해



그 ATP (아데노신 트리 포스페이트) 아데닌 고리, 리보오스 및 3 개의 인산기로 구성된 고 에너지 결합을 갖는 유기 분자이다. 그것은 신진 대사에서 근본적인 역할을합니다. 왜냐하면 일련의 세포 과정을 효율적으로 유지하는 데 필요한 에너지를 전달하기 때문입니다..

그것의 대형 및 그것의 사용이 에너지를 요구하는 화학 반응을 "급속하게"지불하는 것을 허용하기 때문에, "에너지 통화"기간에 넓게 알려집니다.

육안으로 볼 수있는 분자는 작고 단순하지만 링크에 상당한 양의 에너지를 절약합니다. 인산염 그룹에는 일정한 반발력을 갖는 음전하가있어 불안정하고 쉽게 깨진 링크가됩니다..

ATP의 가수 분해는 물의 존재에 의한 분자의 분해이다. 이 과정을 통해 포함 된 에너지가 방출됩니다..

ATP의 두 가지 주요 출처가 있습니다 : 기질 수준에서의 인산화와 산화 적 인산화 (후자는 세포에서 가장 중요하고 가장 많이 사용됨).

산화 적 인산화는 FADH의 산화를 결합시킨다.2 및 NADH + H+ 미토콘드리아에서는 기질 수준에서 인산화가 전자 전달 사슬 외부에서 일어난다. 예를 들어 해당 과정과 트리 카르 복실 산 사이클.

이 분자는 단백질 합성에서 이동에 이르기까지 세포 내부에서 발생하는 대부분의 과정에 필요한 에너지를 공급하는 역할을합니다. 또한 세포막을 통한 분자의 이동을 허용하고 세포 신호 전달에 작용합니다.

색인

  • 1 구조
  • 2 함수
    • 2.1 막을 통한 나트륨과 칼륨의 수송을위한 에너지 공급
    • 2.2 단백질 합성에 참가
    • 2.3 운동 에너지 공급
  • 3 가수 분해
    • 3.1 왜 에너지의 방출이 일어나는가??
  • 4 ATP 구하기
    • 4.1 산화 적 인산화
    • 4.2 기질 수준에서의 인산화
  • 5 ATP주기
  • 6 다른 에너지 분자
  • 7 참고

구조

ATP는 그 이름에서 알 수 있듯이 세 개의 인산염이있는 뉴클레오타이드입니다. 그것의 특별한 구조, 특히 두 개의 피로 포스페이트 결합은 에너지가 풍부한 화합물로 만듭니다. 그것은 다음 요소로 구성됩니다 :

- 질소 성 염기, 아데닌. 질소 염기는 그 구조 내에 하나 이상의 질소를 함유하는 환형 화합물이다. 우리는 또한 이들을 핵산, DNA 및 RNA의 구성 요소로 발견합니다.

- 리보스는 분자의 중심에 위치해 있습니다. 그것은 5 개의 탄소 원자가 있기 때문에 오탄당 유형의 설탕이다. 그것의 화학 공식은 C5H10O5. 리보스의 탄소 1은 아데닌 고리.

- 3 개의 인산염 래디컬. 마지막 두 가지는 "고 에너지 링크"이며 그래픽 구조에서 virgulilla의 상징으로 표현됩니다. ~. 인산염 그룹은 생물학적 시스템에서 가장 중요한 것 중 하나입니다. 세 그룹은 알파, 베타, 감마라고 불리는데 가장 먼 곳에서부터.

이 링크는 매우 불안정하기 때문에 유기체의 생리적 조건이 그것을 보증 할 때 신속하고 쉽고 자연스럽게 나뉩니다. 이것은 3 개의 인산염 그룹의 음전하가 서로 멀리 끊임없이 이동하려고하기 때문에 발생합니다.

기능들

ATP는 거의 모든 생물체의 에너지 대사에 없어서는 안될 역할을합니다. 이러한 이유로 에너지 비용은 종종 불과 몇 분 안에 소비되고 지속적으로 보충 될 수 있기 때문에 에너지 통화라고합니다..

직접 또는 간접적으로 ATP는 수백 가지 공정에 에너지를 제공하며 인산염 기증자 역할을합니다..

일반적으로 ATP는 세포 내부에서 발생하는 과정에서 신호 분자 역할을하며 DNA와 RNA의 성분을 합성하고 다른 생체 분자를 합성하는 데 필요합니다. 막, 기타.

ATP의 용도는 주요 범주로 나눌 수 있습니다 : 생물막을 통한 분자의 수송, 다양한 화합물의 합성 및 마지막으로 기계적 작업.

ATP의 기능은 매우 광범위합니다. 또한, 그것은 너무 많은 반응들에 관련되어있어서 그것들을 모두 명명하는 것이 불가능할 것입니다. 따라서 위에서 언급 한 세 가지 용도 각각을 예시하기 위해 세 가지 구체적인 예를 살펴 보겠습니다..

멤브레인을 통한 나트륨과 칼륨의 수송을위한 에너지 공급

세포는 특정 농도를 유지해야하는 매우 역동적 인 환경입니다. 대부분의 분자는 무작위로 또는 자연스럽게 세포에 들어 가지 않습니다. 분자 또는 물질이 들어가려면 특정 수송 자에 의해 그렇게해야합니다..

트랜스 포터는 멤브레인을 가로 질러 세포의 "게이트 키퍼 (gatekeeper)"로서 기능하여 물질의 흐름을 조절하는 단백질입니다. 따라서 멤브레인은 반투막 (semipermeable)입니다. 특정 화합물이 들어가는 것을 허용하고 다른 화합물은 들어 가지 않게합니다.

가장 잘 알려진 수송 수단 중 하나는 나트륨 - 칼륨 펌프입니다. 이 메커니즘은 이온의 이동이 농도에 대해 발생하기 때문에 활성 수송으로 분류되며,이 운동을 수행하는 유일한 방법은 ATP의 형태로 시스템에 에너지를 주입하는 것입니다.

셀에 형성된 ATP의 3 분의 1은 펌프를 활성화 상태로 유지하는 데 사용됩니다. 칼륨 이온은 반대로 세포 외액에 나트륨 이온이 지속적으로 펌핑됩니다..

논리적으로, ATP의 사용은 나트륨과 칼륨의 수송에만 국한되지 않습니다. 칼슘, 마그네슘과 같은 다른 이온들이 있는데,이 에너지 통화가 필요합니다..

단백질 합성에 참여

단백질 분자는 펩타이드 결합으로 함께 연결된 아미노산에 의해 형성됩니다. 그들을 형성하기 위해서는 4 개의 고 에너지 채권을 끊어야합니다. 다시 말하면, 상당한 수의 ATP 분자가 평균 길이의 단백질의 형성을 위해 가수 분해 되어야만한다.

단백질의 합성은 리보솜 (ribosomes)이라고 불리는 구조에서 일어난다. 그들은 메신저 RNA가 가지고있는 코드를 해석하고 그것을 아미노산 서열, ATP- 의존성 과정으로 번역 할 수있다.

가장 활동적인 세포에서, 단백질 합성은이 중요한 연구에서 합성 된 ATP의 75 %까지 지시 할 수 있습니다.

반면 세포는 단백질을 합성 할뿐만 아니라 지질, 콜레스테롤 및 기타 필수 물질을 필요로하기 때문에 ATP 결합에 포함 된 에너지가 필요합니다..

이동을위한 에너지 제공

기계 작업은 ATP의 가장 중요한 기능 중 하나입니다. 예를 들어 우리 몸이 근섬유의 수축을 실행할 수 있으려면 많은 양의 에너지가 필요합니다..

근육에서 화학 에너지는 단백질을 수축력으로 재구성함으로써 기계 에너지로 변환 될 수 있습니다. 이러한 구조물의 길이는 변형되고 짧아지며, 이는 운동의 생성을 초래하는 긴장을 만듭니다.

다른 유기체에서는 세포의 움직임이 ATP의 존재로 인해 발생합니다. 예를 들어, 특정 단세포 생물의 변위를 허용하는 섬모와 편모의 움직임은 ATP의 사용을 통해 발생합니다.

또 다른 특별한 움직임은 세포 말단에서 슈도 포드 (pseudopod)의 돌출을 수반하는 아메바 (amoebic)이다. 몇몇 세포 유형은 백혈구 및 섬유 아세포를 포함하여이 이동 메커니즘을 사용합니다.

생식 세포의 경우, 운동은 배아의 효과적인 발달에 필수적입니다. 배아 세포는 원산지에서 특정 구조를 발생시키는 영역까지 중요한 거리를 이동시킨다..

가수 분해

ATP의 가수 분해는 물의 존재에 의한 분자의 분해를 수반하는 반응이다. 반응은 다음과 같이 표현된다.

ATP + 물 ⇋ ADP + P나는 + 에너지 여기서, 용어 P나는 그것은 무기 포스페이트 그룹을 지칭하고 ADP는 아데노신 디 포스페이트 (adenosine diphosphate)이다. 반응은 가역적이다..

ATP의 가수 분해는 엄청난 양의 에너지를 방출하는 현상입니다. 피로 포스페이트 결합이 파열되면 1 몰당 7 kcal, 구체적으로는 ATP에서 ADP로 7.3, ATP로부터 아데노신 모노 포스페이트 (AMP) 생산에서 8.2가 방출된다. 이것은 ATP 1 몰당 12,000 칼로리에 해당합니다..

왜이 에너지 방출이 발생합니까??

가수 분해 생성물이 초기 화합물보다 훨씬 안정하기 때문에, 즉 ATP.

ADP 또는 AMP의 형성을 야기하기 위해 피로 포스페이트 결합상에서 일어나는 가수 분해 만이 중요한 양의 에너지를 발생 시킨다는 것을 언급 할 필요가있다.

분자 내 다른 결합의 가수 분해는 많은 양의 에너지를 가진 무기 피로 포스페이트의 가수 분해를 제외하고는 많은 에너지를 제공하지 않는다.

이러한 반응들로부터의 에너지 방출은 세포 내에서 대사 반응을 수행하는데 사용되며, 많은 과정들이 분해 과정의 초기 단계와 화합물의 생합성 과정에서 에너지가 필요하기 때문에.

예를 들어 포도당 대사에서 초기 단계는 분자의 인산화를 포함합니다. 다음 단계에서 새로운 ATP가 생성되어 양의 순 이득을 얻습니다.

에너지 관점에서, 1,3- 비 포스 포 글리세 레이트, 카르 바밀 포스페이트, 크레아티닌 포스페이트 및 포스 포에 놀 피루 베이트를 포함하는 에너지 방출이 ATP의 에너지 방출보다 큰 다른 분자가있다.

ATP 구하기

ATP는 두 가지 경로로 얻을 수 있습니다 : 산화 적 인산화와 기질 수준에서의 인산화. 첫 번째 것은 산소가 필요하고 두 번째 것은 산소가 필요하지 않습니다. 형성된 ATP의 약 95 %가 미토콘드리아에서 발생합니다.

산화 적 인산화

산화 적 인산화는 양분을 두 단계로 산화시키는 과정을 포함한다 : 환원 된 보효소 NADH와 FADH를 얻는다.2 비타민 유도체.

이러한 분자의 감소는 영양소의 수소 사용을 필요로합니다. 지방에서, 보효소의 생산은 펩타이드 나 탄수화물과 비교하여 그들의 구조에있는 엄청난 양의 수소로 인해 놀랍습니다.

보효소를 생산하는 데는 여러 가지 방법이 있지만 가장 중요한 경로는 크레브스주기입니다. 이어서, 환원 된 보효소는 미토콘드리아에 위치한 호흡 쇄에서 농축되어 전자를 산소로 이동시킨다.

전자 전달 사슬은 멤브레인에 연결된 일련의 단백질에 의해 형성되며, 이는 양성자 (H +)를 외부로 펌핑합니다 (이미지 참조). 이 양성자는 ATP의 합성에 관여하는 또 다른 단백질 인 ATP 합성 효소를 통해 막을 다시 가로 지른다..

즉, 우리는 보효소를 줄여야하고, 더 많은 ADP와 산소가 물과 ATP를 생성합니다.

기질 수준에서의 인산화

기질 수준에서의 인산화는 위에서 설명한 메커니즘만큼 중요하지 않으며 산소 분자를 필요로하지 않기 때문에 보통 발효와 관련이 있습니다. 이렇게하면 매우 빠르지 만 추출되는 에너지는 적지 만 산화 과정과 비교하면 약 15 배 정도 적습니다..

우리 몸에서는 발효 과정이 근육 수준에서 발생합니다. 이 조직은 산소 없이도 기능 할 수 있기 때문에 포도당 분자가 젖산으로 분해 될 가능성이 있습니다 (예 : 일부 철저한 스포츠 활동을하는 경우).

발효에서, 최종 생성물은 여전히 ​​추출 될 수있는 에너지 잠재력을 가지고있다. 근육 내 발효의 경우, 젖산의 탄소는 초기 분자의 탄소와 동일한 수준으로 감소합니다 : 포도당.

따라서 에너지 생성은 1,3-biphosphoglirate와 phosphoenolpyruvate를 포함하여 고 에너지 결합을 갖는 분자의 형성에 의해 일어난다.

예를 들어 당분 해에있어서, 이들 화합물의 가수 분해는 ATP 분자의 생성과 연관되어 있으며, 따라서 "기질 수준에서".

ATP주기

ATP는 절대로 저장되지 않습니다. 그것은 사용과 합성의 연속적인주기에 있습니다. 이러한 방식으로, 형성된 ATP와 그의 가수 분해 된 생성물 인 ADP.

기타 에너지 분자

ATP는 세포 대사에 존재하는 뉴 클레오 시드 바이스 포스페이트로 구성된 유일한 분자는 아닙니다. ATP와 비슷한 구조를 가진 일련의 분자가 있지만, ATP와 마찬가지로 대중적이지는 않지만 비교 가능한 에너지 거동을 나타냅니다..

가장 현저한 예는 알려진 Krebs주기 및 포도 신 생합성 경로에 사용되는 GTP, 구아 노신 트리 포스페이트입니다. 덜 사용되는 다른 것들은 CTP, TTP 및 UTP.

참고 문헌

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