خصائص ATP

المحتوى

• نظرة عامة على النيوكليوتيدات
• النيوكليوتيدات: التسمية
• خصائص اعبي التنس المحترفين
• مصادر الأيض من اعبي التنس المحترفين في الخلايا
• دورة اعبي التنس المحترفين
• الاستخدامات السريرية لل ATP

يمكن القول إن أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو الجزيء الأكثر أهمية في دراسة الكيمياء الحيوية ، لأن كل الحياة ستتوقف على الفور إذا اختفت هذه المادة البسيطة نسبيًا من الوجود. يعتبر ATP "عملة الطاقة" للخلايا لأنه بغض النظر عن ما يدخل الكائن الحي كمصدر للوقود (على سبيل المثال ، الغذاء في الحيوانات ، وجزيئات ثاني أكسيد الكربون في النباتات) ، فإنه يستخدم في النهاية لتوليد ATP ، والذي يكون متاحًا بعد ذلك للكهرباء جميع احتياجات الخلية ، وبالتالي الكائن الحي ككل.

اعبي التنس المحترفين هو النيوكليوتيدات ، مما يعطيها براعة في التفاعلات الكيميائية. الجزيئات (التي من خلالها تجميع ATP) متوفرة على نطاق واسع في الخلايا. بحلول التسعينيات ، كان يتم استخدام ATP ومشتقاته في الإعدادات السريرية لعلاج الحالات المختلفة ، ولا يزال يتم استكشاف التطبيقات الأخرى.

بالنظر إلى الدور الحاسم والعالمي لهذا الجزيء ، فإن التعلم عن إنتاج الـ ATP وأهميته البيولوجية يستحق بالتأكيد الطاقة التي ستنفقها في هذه العملية.

نظرة عامة على النيوكليوتيدات

لدرجة أن النيوكليوتيدات لديهم أي نوع من السمعة بين المتحمسين للعلوم الذين لم يدربوا علماء الكيمياء الحيوية ، وربما هم معروفون باسم أحاديةأو وحدات مكررة صغيرة ، منها احماض نووية - البوليمرات الطويلة DNA و RNA - مصنوعة.

تتكون النيوكليوتيدات من ثلاث مجموعات كيميائية متميزة: سكر مكون من خمسة كربون أو ريبوز ، وهو في الحمض النووي ديوكسي ريبوز وفي الحمض النووي الريبي ريبوز. قاعدة نيتروجينية أو غنية بالنيتروجين ؛ واحد إلى ثلاث مجموعات الفوسفات.

ترتبط مجموعة الفوسفات الأولى (أو الوحيدة) بأحد الكربونات الموجودة في جزء السكر ، بينما تمتد أي مجموعات فوسفات إضافية إلى الخارج من المجموعات الموجودة لتشكيل سلسلة صغيرة. تسمى النوكليوتيدات التي لا تحتوي على أي فوسفات - أي ديوكسي ريبوز أو ريبوز متصلة بقاعدة نيتروجينية - نيكليوزيد.

القواعد النيتروجينية تأتي في خمسة أنواع وهذه تحدد كل من اسم وسلوك النيوكليوتيدات الفردية. هذه القواعد هي الأدينين ، السيتوزين ، الجوانين ، الثيمين واليوراسيل. يظهر الثيمين فقط في الحمض النووي ، بينما في الحمض النووي الريبي ، يظهر اليوراسيل حيث يظهر الثيمين في الحمض النووي.

النيوكليوتيدات: التسمية

تحتوي النيوكليوتيدات على اختصارات ثلاثية الحروف. الأول يدل على وجود القاعدة ، في حين يشير الأخيران إلى عدد الفوسفات في الجزيء. وبالتالي يحتوي ATP على الأدينين كقاعدة وله ثلاث مجموعات فوسفاتية.

بدلاً من تضمين اسم القاعدة في شكله الأصلي ، يتم استبدال اللاحقة "-ine" بـ "-osine" في حالة النيوكليوتيدات الحاملة للأدينين ؛ تحدث انحرافات صغيرة مماثلة عن النيوكليوتيدات الأخرى والنيوكليوتيدات.

وبالتالي، AMP يكون أحادي فوسفات الأدينوزين و ADP يكون الأدينوزين ثنائي فسفات. كل من الجزيئات مهمة في عملية التمثيل الغذائي الخلوي بحد ذاتها وكذلك سلائف أو منتجات انهيار ATP.

خصائص اعبي التنس المحترفين

تم تحديد ATP لأول مرة في عام 1929. تم العثور عليه في كل خلية في كل كائن حي ، وهو عبارة عن وسيلة حية لتخزين الطاقة في الكائنات الحية. يتم إنشاؤه بشكل أساسي عن طريق التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي ، والذي يحدث فقط في النباتات وبعض الكائنات الحية بدائية النواة (أشكال الحياة أحادية الخلية في المجالات القديمة والبكتيريا).

تتم مناقشة ATP عادةً في خداع التفاعلات التي تتضمن إما الابتنائية (العمليات الأيضية التي توليف الجزيئات الأكبر والأكثر تعقيدًا من الجزيئات الأصغر) أو الهدم (العمليات الأيضية التي تقوم بالعكس وتفتت الجزيئات الأكبر والأكثر تعقيدًا إلى الجزيئات الأصغر).

ومع ذلك ، فإن ATP تمد يدها للخلية بطرق أخرى لا ترتبط ارتباطًا مباشرًا بطاقتها المساهمة في التفاعلات ؛ على سبيل المثال ، ATP مفيد كجزيء messenger في أنواع مختلفة من الإشارات الخلوية ويمكن أن تتبرع مجموعات الفوسفات لجزيئات خارج نطاق الابتنائية وهدم.

مصادر الأيض من اعبي التنس المحترفين في الخلايا

تحلل: بدائيات النوى ، كما لوحظ ، هي كائنات وحيدة الخلية ، وخلاياها أقل تعقيدًا بكثير من تلك الموجودة في الفرع الأعلى الآخر على شجرة الحياة التنظيمية ، حقيقيات النواة (حيوانات ، نباتات ، محتجيات وفطريات). على هذا النحو ، فإن احتياجاتهم من الطاقة متواضعة للغاية مقارنة باحتياجات بدائيات النوى. كلهم تقريبا يستمدون الـ ATP بالكامل من تحلل السكر ، وهو انهيار السيتوبلازم الخلوي للسكر بستة كربون. جلوكوز إلى جزيئين من جزيء ثلاثة الكربون البيروفات واثنين من اعبي التنس المحترفين.

الأهم من ذلك ، يشمل تحلل السكر مرحلة "استثمار" تتطلب إدخال اثنين من ATP لكل جزيء جلوكوز ، ومرحلة "مردود" يتم فيها إنشاء أربعة ATP (اثنان لكل جزيء من البيروفات).

تماما كما ATP هي الطاقة دقة بالنسبة لجميع الخلايا - أي الجزيء الذي يمكن فيه تخزين الطاقة على المدى القصير لاستخدامها لاحقًا - فإن الجلوكوز هو مصدر الطاقة النهائي لجميع الخلايا. في بدائيات النوى ، ومع ذلك ، فإن الانتهاء من تحلل السكر يمثل نهاية خط توليد الطاقة.

التنفس الخلوي: في الخلايا حقيقية النواة ، يبدأ حزب ATP فقط في نهاية تحلل السكر لأن هذه الخلايا قد بدأت الميتوكوندريا، العضيات على شكل كرة القدم التي تستخدم الأكسجين لتوليد الكثير من اعبي التنس المحترفين أكثر من تحلل السكر وحده يمكن.

التنفس الخلوي ، الذي يسمى أيضًا التنفس الهوائي (بالأكسجين) ، يبدأ بـ دورة كريبس. تجمع هذه السلسلة من التفاعلات التي تحدث داخل الميتوكوندريا بين جزيء ثنائي الكربون الاسيتيل coa، سليل مباشر من البيروفات ، مع أوكسالوآسيتات لنصنع او لنبتكر سترات، التي يتم تقليلها تدريجياً من بنية ستة الكربون إلى أوكسالوسيتات ، مما يخلق كمية صغيرة من ATP ولكن الكثير من ناقلات الإلكترون.

هذه الناقلات (NADH و FADH₂) المشاركة في الخطوة التالية من التنفس الخلوي ، وهي سلسلة نقل الإلكترون أو ECT. يحدث العلاج بالصدمات الكهربائية على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، ومن خلال عمل متواصل من الإلكترونات ينتج إنتاج 32 إلى 34 ATP لكل جزيء جلوكوز "منبع".

البناء الضوئي: هذه العملية ، التي تتكشف في الصبغة الخضراء التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء من الخلايا النباتية ، يتطلب الضوء من أجل العمل. ويستخدم CO₂ المستخرجة من البيئة الخارجية لبناء الجلوكوز (النباتات ، بعد كل شيء ، لا يمكن "أكل"). تحتوي الخلايا النباتية أيضًا على الميتوكوندريا ، لذا بعد أن تصنع النباتات ، في الواقع ، طعامها في عملية التمثيل الضوئي ، يتبع التنفس الخلوي.

دورة اعبي التنس المحترفين

في أي وقت، يحتوي جسم الإنسان على حوالي 0.1 مول من الـ ATP. أ خلد حوالي 6.02 × 10²³ جزيئات فردية الكتلة المولية للمادة هي مقدار وزن الخلد في الجرام ، وقيمة الـ ATP تزيد قليلاً عن 500 جم / مول (ما يزيد قليلاً عن الجنيه). معظم هذا يأتي مباشرة من الفسفرة من ADP.

تلتهم خلايا الأشخاص النموذجية حوالي 100 إلى 150 مول في اليوم من ATP ، أو حوالي 50 إلى 75 كجم - أكثر من 100 إلى 150 جنيه! هذا يعني أن مقدار دوران ATP في يوم ما في شخص معين هو ما يقرب من 100 / 0.1 إلى 150 / 0.1 مول ، أو 1000 إلى 1500 مول.

الاستخدامات السريرية لل ATP

لأن ATP حرفيًا في كل مكان بطبيعته ويشارك في مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية - بما في ذلك انتقال العصب وتقلص العضلات ووظائف القلب وتجلط الدم وتوسيع الأوعية الدموية والتمثيل الغذائي للكربوهيدرات - تم استكشاف استخدامه ك "دواء".

على سبيل المثال ، يستخدم الأدينوزين ، وهو النيوكليوسيد المقابل لـ ATP ، كدواء قلبي لتحسين تدفق الدم في الأوعية الدموية في حالات الطوارئ ، وبحلول نهاية القرن العشرين تم فحصه باعتباره مسكنًا ممكنًا (مثل السيطرة على الألم) وكيل).