Hvordan fungerer ATP?

Indhold

• ATP-molekylstruktur
• At dreje ATP til energi
• Sådan fungerer respiration
• ATP under glykolyse
• ATP under Krebs-cyklussen
• ATP under Cytochrome system

Det lille molekyle ATP, der står for adenosintriphosphat, er den vigtigste energibærer for alle levende ting. Hos mennesker er ATP en biokemisk måde at opbevare og bruge energi til hver eneste celle i kroppen. ATP-energi er også den primære energikilde for andre dyr og planter.

ATP-molekylstruktur

ATP består af den nitrogenholdige base-adenin, fem-carbon-sukkerribosen og tre fosfatgrupper: alfa, beta og gamma. Bindingerne mellem beta- og gammafosfaterne er især høje i energi. Når disse bindinger bryder, frigiver de nok energi til at udløse en række cellulære reaktioner og mekanismer.

At dreje ATP til energi

Hver gang en celle har brug for energi, bryder den beta-gamma-phosphatbindingen for at skabe adenosindiphosphat (ADP) og et frit fosfatmolekyle. En celle lagrer overskydende energi ved at kombinere ADP og fosfat til at fremstille ATP. Celler får energi i form af ATP gennem en proces, der kaldes respiration, en række kemiske reaktioner, der oxiderer seks-carbon-glucose til dannelse af kuldioxid.

Sådan fungerer respiration

Der er to typer af respiration: aerob respiration og anaerob respiration. Aerob respiration finder sted med ilt og producerer store mængder energi, mens anaerob respiration ikke bruger ilt og producerer små mængder energi.

Oxidering af glukose under aerob respiration frigiver energi, som derefter bruges til at syntetisere ATP fra ADP og uorganisk fosfat (Pi). Fedtstoffer og proteiner kan også bruges i stedet for seks-carbon-glukose under respiration.

Aerob respiration finder sted i mitokondrier i en celle og forekommer i tre faser: glykolyse, Krebs-cyklus og cytokrom-system.

ATP under glykolyse

Under glykolyse, der sker i cytoplasmaet, nedbrydes seks-carbon-glucose i to tre-carbon-pyruvinsyreenheder. Hydrogenerne, der fjernes, går sammen med hydrogendrageren NAD for at fremstille NADH₂. Dette resulterer i en nettogevinst på 2 ATP. Pyruvinsyren går ind i matochondrionens matrix og går gennem oxidation, mister et kuldioxid og skaber et to-carbon molekyle kaldet acetyl CoA. Hydrogenerne, der er blevet fjernet, slutter sig til NAD for at fremstille NADH₂.

ATP under Krebs-cyklussen

Krebs-cyklussen, også kendt som citronsyrecyklus, producerer højenergi-molekyler af NADH og flavin-adenindinucleotid (FADH₂) plus noget ATP. Når acetyl CoA kommer ind i Krebs-cyklussen, kombineres det med en fir-carbon-syre kaldet oxaloeddikesyre for at gøre seks-carbon-syren kaldet citronsyre. Enzymer forårsager en række kemiske reaktioner, omdanner citronsyren og frigiver højenergi-elektroner til NAD. I en af ​​reaktionerne frigives tilstrækkelig energi til at syntetisere et ATP-molekyle. For hvert glukosemolekyle er der to pyruvinsyremolekyler, der kommer ind i systemet, hvilket betyder, at der dannes to ATP-molekyler.

ATP under Cytochrome system

Cytochromsystemet, også kendt som brintbæresystemet eller elektronoverførselskæden, er den del af den aerobe respirationsproces, der producerer mest ATP. Elektrontransportkæden er dannet af proteiner på mitochondrias indre membran. NADH s hydrogenioner og elektroner ind i kæden. Elektronerne giver energi til proteinerne i membranen, som derefter bruges til at pumpe brintioner over membranen. Denne strøm af ioner syntetiserer ATP.

I alt oprettes 38 ATP-molekyler fra et glukosemolekyle.