Structure ATP, formation et la fonction - La Monnaie de l'énergie du métabolisme cellulaire

La première loi de la thermodynamique affirme que l'énergie dans notre univers n'est jamais perdu ou détruit, mais est plutôt convertie d'une forme à l'autre. Ce concept peut être démontrée par l'analyse de la manière dont nous tirer de l'énergie de notre environnement et comment cette énergie est convertie en une forme qui peut être utilisé pour alimenter les processus cellulaires nécessaires à la vie. Comme les animaux, nous consommons cette énergie d'abord à travers notre alimentation. L'énergie chimique stockée dans du glucose dans les aliments est libérée et convertie en énergie potentielle à travers une voie catabolique appelé respiration cellulaire. Cette énergie potentielle est alors transformée en énergie cinétique, prêt à être utilisé pour alimenter le divers produits chimiques, mécaniques ou fonctions de la locomotive nécessaire à la cellule. Cet essai sera de décrire les processus qui sont les instigatrices de cette libération d'énergie et comment elle est mise à profit dans le corps. Il vise également à expliquer l'idée de «monnaie énergétique" dans la cellule en décrivant la structure et la formation de la molécule responsable de fournir l': triphosphate ATP ou adénosine.

ATP est un nucléoside comprenant un sucre ribose centrale, une base purique adénine et d'une chaîne de trois groupes phosphate. Il est une source d'énergie immédiate dans la cellule et est formée au cours de trois phases. La première étape commence par la récolte de l'énergie chimique de l'oxydation d'une molécule de glucose. Ce processus se déroule dans le cytoplasme et est connu sous le nom de la glycolyse. Puisque l'énergie dans les molécules organiques est stockée dans les atomes individuels, il ne peut être libérée par la rupture des liaisons qui maintiennent les atomes entre eux. Cela nécessite une «énergie dépenser» des deux molécules d'ATP pour aider la dégradation du glucose dans les substrats intermédiaires appelé glycéraldéhyde-3-phosphate. Subdivision permet le NAD + coenzyme pour ramasser haute énergie des électrons et des ions hydrogène, formant deux molécules NADH.

Il libère également groupement phosphate de l'énergie permettant de créer des liens avec ADP, formant deux molécules d'ATP dans un processus appelé phosphorylation au niveau du substrat. Une ventilation plus en pyruvate génère deux autres molécules d'ATP, ce qui donne la glycolyse «profit» d'une énergie globale de deux ATP. La prochaine étape de la respiration cellulaire donne également l'ATP par phosphorylation au niveau du substrat. A ce stade, connu sous le nom cycle d'acide citrique, achève l'oxydation du glucose et se déroule dans les mitochondries de la cellule. Diffuse Pyruvate travers la membrane cellulaire et subit plusieurs réactions chimiques pour former acétyl Co-A, la production de dioxyde de carbone comme un produit des déchets. NADH et FADH2 également effectuer des électrons au cours de cette étape ainsi. Deux autres molécules d'ATP sont produites qui peut être immédiatement utilisé par la cellule de l'énergie.

La majorité de l'ATP produite par notre corps est formé par la troisième et dernière étape de la respiration cellulaire dans un processus appelé phosphorylation oxydative. Ceci est connu comme le stade de transfert d'électrons, dans lequel le NADH et le FADH2 abandonner les électrons qu'ils ont acquises à partir de la glycolyse et le cycle de l'acide citrique, libérant de l'énergie. ATP est ensuite généré par une enzyme appelée l'ATP synthase qui utilise un gradient d'ions d'hydrogène pour capturer l'énergie libérée par les électrons de haute énergie. De cette façon, la phosphorylation oxydative donne 34 molécules d'ATP pour chaque molécule de glucose. Ainsi, toute l'énergie chimique récolté de la molécule de glucose est d'origine que l'ATP dans la forme d'énergie potentielle, prêt à être utilisé pour le travail cellulaire.

Il est l'arrangement moléculaire de l'ATP qui permet alors la libération de cette énergie potentielle. La dégradation de l'ATP à la régénération d'ADP et par conséquent c'est ce que donne chaque cellule de la monnaie pour survivre et mener à bien le travail cellulaire pour une fonction particulière. Comme tous les trois groupes phosphates sont chargés négativement, la molécule est instable et donne volontiers jusqu'à son groupe phosphate terminal par hydrolyse pour former adénosine diphosphate (ADP) et une molécule de phosphate inorganique. Cette réaction est exergonique, libérant environ -13 triangle kcal.mol. Une réaction est décrite comme exergonique quand il libère de l'énergie dans son environnement et se produit spontanément, donnant des produits qui ont moins d'énergie potentielle que leurs réactifs. Une réaction endergonique nécessite un apport d'énergie à partir de ses environs ainsi que les produits ont plus d'énergie potentielle de réactifs. C'est la capacité de l'ATP à des réactions en couple endergoniques et exergonique qui rendent la vie puisse continuer. En renonçant à un groupe phosphate dans la transformation exergonique de l'ATP en ADP, ce qui permet d'autres réactifs pour les ramasser et de gagner de l'énergie afin de permettre une réaction endergonique avoir lieu. Ce processus est connu sous le nom de couplage de l'énergie dans la cellule.

La notion de l'ATP en tant que monnaie de l'énergie est bourne de l'idée que l'ATP doit d'abord être «dépensé» (sous la forme de molécules d'ATP 2 à l'étape de la glycolyse) afin d'obtenir un «bénéfice» de 36 molécules d'ATP par molécule de glucose oxydé . Sans le recyclage continu et la gestion de l'énergie dans nos cellules par l'ATP, nous n'aurions pas l'énergie pour faire du sang neuf, se déplacer, débarrasser notre corps de poisons ou même se reproduire. L'importance de l'ATP a été mis en évidence en 1997 lorsque le prix Nobel de chimie a été partagé entre Boyer, Walker et Skou, quand ils ont consolidé la structure de l'ATP et le rôle de l'ATP synthase.