Adenozīna trifosfāts: funkcija un slimības

Adenozīns trifosfāts vai ATP ir organismam visbagātākā molekula, un tā ir atbildīga par visiem enerģijas pārneses procesiem. Tas ir purīna bāzes adenīna mononukleotīds, un tāpēc tas arī veido nukleīnskābes. ATP sintēzes traucējumi kavē enerģijas izdalīšanos un vadīt līdz izsīkuma stāvokļiem.

Kas ir adenozīna trifosfāts?

Adenozīns trifosfāts (ATP) ir adenīna mononukleotīds ar trim fosfāts grupas, kuras katra savieno ar anhidrīda saiti. ATP ir centrālā molekula enerģijas pārnešanai organismā. Enerģija galvenokārt ir saistīta ar beta anhidrīda saiti fosfāts gamma fosfāta atlikumam. Kad fosfāts atlikumu noņem, lai izveidotos adenozīns difosfāts, izdalās enerģija. Pēc tam šo enerģiju izmanto enerģiju patērējošos procesos. Kā nukleotīds ATP sastāv no purīna bāzes adenīna, cukurs riboze un trīs fosfātu atlikumi. Starp adenīnu un glikozīdu ir saikne riboze. Turklāt alfafosfāta atlikumi ir saistīti ar riboze autors esteris obligācija. Starp alfa-beta- un gamma-fosfātu pastāv anhidrīda saite. Pēc divu fosfātu atdalīšanas veidojas nukleotīdu adenozīna monofosfāts (AMP). Šī molekula ir svarīgs RNS veidojošais elements.

Funkcija, darbība un lomas

Adenozīna trifosfāts organismā veic vairākas funkcijas. Tās vissvarīgākā funkcija ir enerģijas uzkrāšana un nodošana. Visi ķermeņa procesi ir saistīti ar enerģijas pārnesi un enerģijas pārveidošanu. Tādējādi organismam jāveic ķīmiskais, osmotiskais vai mehāniskais darbs. Visiem šiem procesiem ATP ātri nodrošina enerģiju. ATP ir īstermiņa enerģijas krājums, kas ātri tiek izsmelts, un tāpēc tas ir jāsintezē atkal un atkal. Lielākā daļa enerģiju patērējošo procesu pārstāv transporta procesus šūnā un ārpus tās. Šajos procesos biomolekulas tiek transportētas uz to reakcijas un pārveidošanās vietām. Anaboliskiem procesiem, piemēram, olbaltumvielu sintēzei vai ķermeņa tauku veidošanai, ir nepieciešama arī ATP kā enerģijas pārneses līdzeklis. Molekula tiek transportēta pāri šūnu membrānu vai dažādu šūnu organoīdu membrānas ir atkarīgas arī no enerģijas. Turklāt mehāniskā enerģija muskuļiem kontrakcijas var nodrošināt tikai ATP darbība no enerģijas piegādes procesiem. Papildus enerģijas nesēja funkcijai ATP ir arī svarīga signāla molekula. Tas darbojas kā tā saukto kināžu kosubstrāts. Kināzes ir fermenti kas fosfātu grupas pārnes uz citām molekulas. Tās galvenokārt ir olbaltumvielu kināzes, kas ietekmē dažādu aktivitāti fermenti tos fosforilējot. Ekstracelulāri ATP ir perifēro un centrālo šūnu šūnu receptoru agonists nervu sistēmas. Tādējādi tā piedalās asinis plūsmas un iekaisuma reakciju ierosināšana. Kad nervu audi ir ievainoti, tie tiek atbrīvoti lielākos daudzumos, lai starpniecību palielinātu astrocītu un neironu veidošanos.

Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālie līmeņi

Adenozīna trifosfāts ir tikai īslaicīgs enerģijas krājums, un enerģijas patēriņa procesā tas tiek izsmelts dažu sekunžu laikā. Tāpēc tā pastāvīgā atjaunošanās ir būtisks uzdevums. Molekulai ir tik centrāla loma, ka ATP ar a masa puse no ķermeņa svara tiek saražota vienas dienas laikā. Šajā procesā adenozīna difosfāts tiek pārveidots par adenozīna trifosfātu, papildus piesaistoties fosfātam enerģijas patēriņa laikā, kas nekavējoties atkal nodrošina enerģiju, pārdalot fosfātu, pārvēršoties ADP. ATP reģenerācijai ir pieejami divi dažādi reakcijas principi. Viens princips ir substrāta ķēdes fosforilēšana. Šajā reakcijā fosfāta atlikums tiek piegādāts tieši starpproduktam enerģijas piegādes procesā, kas nekavējoties tiek pārnests uz ADP, veidojoties ATP. Otrais reakcijas princips ir daļa no elpošanas ķēdes kā elektronu transporta fosforilēšana. Šī reakcija notiek tikai Austrālijā mitohondriji. Šī procesa ietvaros caur membrānu tiek izveidots elektriskais potenciāls, izmantojot dažādas protonu transportēšanas reakcijas. The refluksa protonu rezultātā rodas ATP no ADP, atbrīvojot enerģiju. Šo reakciju katalizē enzīma ATP sintetāze. Kopumā šie reģenerācijas procesi dažām prasībām joprojām ir pārāk lēni. Piemēram, muskuļu kontrakcijas laikā visas ATP rezerves tiek izlietotas pēc divām līdz trim sekundēm. Šim nolūkam bagāts ar enerģiju kreatīns fosfāts ir pieejams muskuļu šūnās, kas nekavējoties padara tā fosfātu pieejamu ATP veidošanai no ADP. Šis krājums tagad ir izsmelts pēc sešām līdz desmit sekundēm. Pēc tam atkal jāstājas spēkā vispārējiem reģenerācijas procesiem. Tomēr, pateicoties kreatīns fosfātu, ir iespējams nedaudz pagarināt muskuļu treniņu bez priekšlaicīgas noguruma.

Slimības un traucējumi

Kad tiek ražots pārāk maz adenozīna trifosfāta, nogurums rodas apstākļi. ATP tiek sintezēts galvenokārt mitohondriji izmantojot elektronu transporta fosforilēšanu. Ja mitohondriju funkcija ir traucēta, samazinās arī ATP ražošana. Piemēram, pētījumos ir atklāts, ka pacienti ar hronisks nogurums sindromam (CFS) bija pazemināta ATP koncentrācija. Šī samazināta ATP ražošana vienmēr korelēja ar traucējumiem ATP mitohondriji (mitohondriopātijas). Mitohondriopātiju cēloņi bija šūnu hipoksija, infekcijas ar EBV, fibromialģijas vai hroniski deģeneratīvi iekaisuma procesi. Ir gan ģenētiski, gan iegūti mitohondriju traucējumi. Tādējādi ir aprakstītas apmēram 150 dažādas slimības, kuras vadīt līdz mitohondriopātijai. Tie ietver diabēts mellitus, alerģijas, autoimūnas slimības, demenci, hroniska iekaisums or imūndeficīts slimības. Izsmelšanas stāvokļus šo slimību kontekstā izraisa zemāka enerģijas piegāde samazinātas ATP ražošanas dēļ. Tā rezultātā mitohondriju funkcijas traucējumi var vadīt pret daudzorganismu slimībām.