Hur fungerar ATP?

Innehåll

• ATP-molekylstruktur
• Att vända ATP till energi
• Hur andning fungerar
• ATP under glykolys
• ATP under Krebs-cykeln
• ATP under Cytochrome System

Den lilla molekylen ATP, som står för adenosintrifosfat, är den viktigaste energibäraren för alla levande saker. Hos människor är ATP ett biokemiskt sätt att lagra och använda energi för varje cell i kroppen. ATP-energi är också den primära energikällan för andra djur och växter.

ATP-molekylstruktur

ATP består av kvävehaltig adenin, femkol-sockerribos och tre fosfatgrupper: alfa, beta och gamma. Bindningarna mellan beta- och gammafosfaterna är särskilt höga i energi. När dessa bindningar bryts frigör de tillräckligt med energi för att utlösa en rad cellulära svar och mekanismer.

Att vända ATP till energi

Närhelst en cell behöver energi bryter den beta-gamma-fosfatbindningen för att skapa adenosindifosfat (ADP) och en fri fosfatmolekyl. En cell lagrar överskott av energi genom att kombinera ADP och fosfat för att göra ATP. Celler får energi i form av ATP genom en process som kallas andning, en serie kemiska reaktioner som oxiderar sexkolsglukos för att bilda koldioxid.

Hur andning fungerar

Det finns två typer av andning: aerob andning och anaerob andning. Aerob andning äger rum med syre och producerar stora mängder energi, medan anaerob andning inte använder syre och producerar små mängder energi.

Oxideringen av glukos under aerob andning frigör energi, som sedan används för att syntetisera ATP från ADP och oorganiskt fosfat (Pi). Fetter och proteiner kan också användas i stället för sexkolflukos under andning.

Aerob andning äger rum i mitokondrierna i en cell och inträffar under tre stadier: glykolys, Krebs-cykeln och cytokrom-systemet.

ATP under glykolys

Under glykolys, som inträffar i cytoplasma, bryts sex-kol-glukos ned i två tre-kol pyruvinsyraenheter. Vätterna som avlägsnas går med vätebäraren NAD för att tillverka NADH₂. Detta resulterar i en nettovinst på 2 ATP. Pyruvinsyran kommer in i matokondrionens matris och går igenom oxidation, förlorar en koldioxid och skapar en två-kolmolekyl som kallas acetyl CoA. De vätgaser som har tagits bort går med NAD för att göra NADH₂.

ATP under Krebs-cykeln

Krebs-cykeln, även känd som citronsyrecykeln, producerar högenergi-molekyler av NADH och flavinadeninuklotid (FADH)₂), plus en del ATP. När acetyl CoA kommer in i Krebs-cykeln, kombineras det med en fyra-kolsyra som kallas oxaloättiksyra för att göra sex-kol-syran som kallas citronsyra. Enzymer orsakar en serie kemiska reaktioner, omvandlar citronsyran och släpper högenergi-elektroner till NAD. I en av reaktionerna frigörs tillräckligt med energi för att syntetisera en ATP-molekyl. För varje glukosmolekyl finns det två pyruvinsyramolekyler som kommer in i systemet, vilket innebär att två ATP-molekyler bildas.

ATP under Cytochrome System

Cytokrom-systemet, även känt som vätebärarsystemet eller elektronöverföringskedjan, är den del av den aeroba andningsprocessen som ger mest ATP. Elektrontransportkedjan är bildad av proteiner på mitokondriernas inre membran. NADHs vätejoner och elektroner in i kedjan. Elektronerna ger energi till proteinerna i membranet, som sedan används för att pumpa vätejoner över membranet. Detta flöde av joner syntetiserar ATP.

Sammantaget skapas 38 ATP-molekyler från en glukosmolekyl.