ATP（アデノシン三リン酸）の構造、機能、加水分解



の ATP（アデノシン三リン酸） は、アデニン環、リボースおよび３つのリン酸基によって構成される高エネルギー結合を有する有機分子である。それは効率的に機能する一連の細胞プロセスを維持するために必要なエネルギーを輸送するので、それは代謝において基本的な役割を果たします。.

それはその形成およびその使用が容易に起こり、エネルギーを必要とする化学反応を迅速に「支払う」ことを可能にするので、「エネルギー通貨」という用語で広く知られている。.

裸眼で見た分子は小さくて単純ですが、リンク内のエネルギーを大幅に節約します。リン酸基は負の電荷を持っていて、それは絶えず反発していて、それを不安定で容易に壊されたリンクにします.

ＡＴＰの加水分解は水の存在による分子の分解である。この過程を通して含まれているエネルギーは解放されます.

ATPには主に2つの原因があります。基質レベルでのリン酸化と酸化的リン酸化です。後者が最も重要であり、細胞で最もよく使用されています。.

酸化的リン酸化はFADHの酸化を結び付ける2 そしてNADH + H+ 基質レベルでのミトコンドリア内のリン酸化およびリン酸化は、解糖およびトリカルボン酸サイクルなどの経路で、電子伝達鎖の外側で起こる。.

この分子は、タンパク質合成から自発運動まで、細胞内で起こるほとんどの過程に必要なエネルギーを提供する役割を果たします。さらに、それは膜を通過する分子の輸送を可能にしそして細胞シグナリングに作用する。.

索引

  • 1つの構造
  • 2つの機能
    • 2.1膜を通してナトリウムとカリウムを輸送するためのエネルギー供給
    • 2.2タンパク質合成への参加
    • 2.3移動のためのエネルギー供給
  • 3加水分解
    • 3.1なぜこのエネルギーの放出が起こるのか?
  • 4 ATPを入手する
    • 4.1酸化的リン酸化
    • 4.2基質レベルでのリン酸化
  • 5 ATPサイクル
  • 6その他のエネルギー分子
  • 7参考文献

構造

ATPは、その名のとおり、3つのリン酸を持つヌクレオチドです。その特定の構造、特に2つのピロリン酸結合は、それをエネルギー豊富な化合物にします。それは以下の要素で構成されています。

- 窒素塩基、アデニン。窒素含有塩基は、それらの構造中に１個以上の窒素を含有する環状化合物である。私達はまたそれらを核酸、DNAおよびRNAの成分として見つけます。.

- リボースは分子の中心に位置しています。それは５つの炭素原子を有するので、それはペントース型の糖である。その化学式はCです5H10年○5. リボースの炭素1はアデニン環に結合している.

- 3つのリン酸基最後の2つは「高エネルギーリンク」であり、virgulillaのシンボルでグラフィック構造に表されています。リン酸基は、生物系において最も重要なものの1つです。 3つのグループは、最も近いものから最も遠いものまで、アルファ、ベータ、ガンマと呼ばれます。.

このリンクは非常に不安定なので、生物の生理学的条件がそれを正当化するとき、それは素早く、簡単にそして自然に分割されます。これは、3つのリン酸基の負電荷が絶えず互いから離れようとするために起こります.

機能

ＡＴＰは、事実上全ての生物のエネルギー代謝において不可欠な役割を果たす。このため、わずか数分で継続的に使用および補充できるため、エネルギー通貨と呼ばれることがよくあります。.

直接的または間接的に、ATPはリン酸供与体として作用することに加えて、何百ものプロセスにエネルギーを提供します.

一般に、ＡＴＰは細胞内で起こる過程においてシグナル伝達分子として作用し、ＤＮＡおよびＲＮＡの成分を合成することが必要であり、そして他の生体分子の合成のために、それはトラフィックを介して関与する。とりわけ膜.

ATPの用途は、生体膜を通した分子の輸送、さまざまな化合物の合成、そして最後に機械的な仕事のように、大きく分類することができます。.

ATPの機能は非常に広いです。さらに、それは非常に多くの反応に関与しているので、それらすべてに名前を付けることは不可能です。したがって、3つの使用例それぞれを例示するために、3つの具体例を説明します。.

膜を通してのナトリウムとカリウムの輸送のためのエネルギー供給

細胞は特定の濃度を維持する必要がある非常に動的な環境です。ほとんどの分子は、ランダムにまたはさりげなく細胞に入ることはない。分子または物質が入るためには、それはその特定の輸送体によってそうしなければなりません.

トランスポーターは、膜を通過し、細胞の「ゲートキーパー」として機能し、物質の流れを制御するタンパク質です。それ故に、膜は半透性である：それは特定の化合物が入ることを可能にし、他のものはしない.

最も知られている輸送の一つはナトリウム - カリウムポンプです。イオンの移動はそれらの濃度に対して行われ、この移動を実行する唯一の方法はＡＴＰの形で系にエネルギーを導入することであるので、この機構は能動輸送として分類される。.

細胞内に形成されたＡＴＰの１／３がポンプを活性に保つために使用されると推定される。ナトリウムイオンは絶えずセルの外側に送り出され、カリウムイオンはその逆に送り出されます。.

論理的には、ATPの使用はナトリウムとカリウムの輸送に制限されません。カルシウム、マグネシウムなど、他にもあるが、このエネルギーの通貨を入力する必要があります。.

タンパク質合成への参加

タンパク質分子は、ペプチド結合によって互いに結合したアミノ酸によって形成されています。それらを形成するには、4つの高エネルギー結合を破る必要があります。言い換えれば、平均長のタンパク質を形成するためにはかなりの数のATP分子が加水分解されなければならない。.

タンパク質の合成はリボソームと呼ばれる構造で行われます。彼らはメッセンジャーRNAが持つコードを解釈し、それをアミノ酸配列に変換することができます。.

最も活発な細胞では、タンパク質合成はこの重要な研究で合成されたATPの最大75％を導くことができます.

一方、細胞はタンパク質を合成するだけでなく、脂質、コレステロール、その他の不可欠な物質も必要とし、そのためにはATP結合に含まれるエネルギーが必要です。.

移動のためのエネルギーを提供する

機械加工はATPの最も重要な機能の1つです。例えば、私たちの体が筋肉繊維の収縮を実行することができるためには、大量のエネルギーの利用可能性が必要です。.

筋肉では、それを形成する収縮能力を持つタンパク質の再編成のおかげで、化学エネルギーは機械的エネルギーに変換することができます。これらの構造の長さは変更され、短くされ、それは動きの発生をもたらす緊張を生み出します.

他の生物では、ATPの存在によって細胞の移動も起こります。例えば、特定の単細胞生物の移動を可能にする繊毛およびべん毛の動きは、ＡＴＰの使用を通して起こる。.

他の特定の動きは、細胞端での偽脚の突出を伴うアメーバである。白血球および線維芽細胞を含むいくつかの細胞型がこの運動メカニズムを利用しています.

生殖細胞の場合、歩行は胚の効果的な発生に不可欠です。胚細胞はその起源の場所からそれらが特定の構造を起さなければならない領域まで重要な距離を移動する.

加水分解

ＡＴＰの加水分解は、水の存在による分子の分解を含む反応である。反応は以下のように表される。

ATP +水⇋ADP + P私は + エネルギーここで、Pという用語私は それは無機リン酸のグループを指し、ADPはアデノシン二リン酸です。反応は可逆的であることに注意してください.

ATPの加水分解は、膨大な量のエネルギーの放出を伴う現象です。ピロリン酸結合のいずれかの破裂は、１モル当たり７ｋｃａｌの放出、具体的にはＡＤＰへのＡＴＰの７．３およびＡＴＰからのアデノシン一リン酸（ＡＭＰ）の生成のための８．２をもたらす。これはATP 1モルあたり12,000カロリーに相当します.

なぜこのエネルギーの放出が起こるのですか？?

加水分解の生成物は最初の化合物、すなわちATPよりはるかに安定しているため.

ＡＤＰまたはＡＭＰの形成を引き起こすためにピロリン酸結合で起こる加水分解のみが重要な量のエネルギーの発生をもたらすことを言及することが必要である。.

分子内の他の結合の加水分解は、大量のエネルギーを有する無機ピロリン酸の加水分解を除いて、それほど多くのエネルギーを提供しない。.

これらの反応の多くは、分解経路の初期段階においても化合物の生合成においても機能するためにエネルギーを必要とするため、細胞内で代謝反応を行うために使用される。.

例えば、グルコース代謝において、最初の工程は分子のリン酸化を含む。次のステップでは、正の純利益を得るために新しいATPが生成されます。.

エネルギーの観点からは、1,3-ビホスホグリセリン酸、カルバミルリン酸、クレアチニンリン酸およびホスホエノールピルビン酸を含む、エネルギー放出がATPよりも大きい他の分子がある。.

ATPを入手する

ＡＴＰは、２つの経路、すなわち酸化的リン酸化および基質レベルでのリン酸化によって得ることができる。最初のものは酸素を必要としますが、2番目のものはそれを必要としません。形成されたATPの約95％がミトコンドリアで発生します.

酸化的リン酸化

酸化的リン酸化は2段階で栄養素を酸化する過程を含む：還元型補酵素NADHおよびFADHを得る2 ビタミンの誘導体.

これらの分子の減少は栄養素からの水素の使用を必要とします。脂肪では、ペプチドや炭水化物と比較して、それらがその構造中に持っている膨大な量の水素のおかげで、補酵素の生産は驚くべきです。.

補酵素の生産方法はいくつかありますが、最も重要な方法はクレブス回路です。その後、還元型補酵素はミトコンドリアにある呼吸鎖に集中し、これが電子を酸素に移動させます。.

電子伝達鎖は、膜に結合した一連のタンパク質によって形成され、プロトン（H +）を外側に送り出します（図を参照）。これらのプロトンは、ATP合成に関与する別のタンパク質、ATPシンターゼを介して膜を再び通過する。.

言い換えれば、我々は補酵素を減らさなければならない、より多くのADPと酸素は水とATPを生成する.

基質レベルでのリン酸化

基質レベルでのリン酸化は、上記のメカニズムほど重要ではなく、酸素分子を必要としないため、通常は発酵に関連しています。この方法は、非常に高速ですが、エネルギーをほとんど抽出しません。酸化プロセスと比較すると、約15分の1になります。.

私たちの体では、発酵過程は筋肉レベルで起こります。この組織は酸素がなくても機能することができるので、グルコース分子が乳酸に分解される可能性があります（たとえば、私たちが徹底的なスポーツ活動をしているとき）。.

発酵では、最終製品はまだ抽出することができるエネルギーポテンシャルを持っています。筋肉での発酵の場合、乳酸中の炭素は最初の分子中のものと同じレベルの還元です：グルコース.

したがって、エネルギーの生成は、1,3-ビホスホルグリレートおよびホスホエノールピルビン酸を含む、高エネルギー結合を有する分子の形成によって起こる。.

例えば解糖においては、これらの化合物の加水分解はＡＴＰ分子の産生に関連しているので、「基質レベルで」という用語が用いられる。.

ATPサイクル

ATPは保存されません。それは使用と合成の連続的なサイクルにあります。このようにして、形成されたＡＴＰとその加水分解生成物であるＡＤＰとの間にバランスが形成される。.

その他のエネルギー分子

ATPは細胞代謝に存在するヌクレオシド二リン酸からなる唯一の分子ではありません。 ATPと同じくらい一般的ではありませんが、同等のエネルギー挙動を持つATPに似た構造を持つ一連の分子があります.

最も顕著な例はGTP、グアノシン三リン酸であり、これは既知のクレブス回路および糖新生経路で使用されている。あまり使用されていない他のものはCTP、TTPおよびUTPです.

参考文献

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