Molecula de acid adenozintrifosforic (ATP) este principalul transportator de energie întâlnit la toate organismele vii. La oameni, ATP-ul reprezintă o cale biochimică de stocare și utilizare a energiei la nivelul fiecărei celule din corp.
Structura moleculei de ATP
Acidul adenozintrifosforic este format dintr-o bază azotată denumită adenină, un zahar cu cinci atomi de carbon denumit riboză și trei grupări fosfat: alfa, beta și gamma. Legăturile dintre grupările de fosfat beta și gamma prezintă o energie ridicată.
Atunci când aceste legături se rup, ele eliberează suficientă energie pentru a declanșa o serie de răspunsuri și mecanisme celulare.
Transformarea ATP-ului în energie
Atunci când o celulă are nevoie de energie, ea rupe legătura dintre grupările de fosfat din pozițiile beta și gamma pentru a crea acidul adenozintrifosforic (ADP) și o grupare fosfat liberă. Celula stochează energia în exces prin combinarea ADP-ului cu o grupare fosfat pentru a crea molecula de ATP.
Celulele își obțin energia sub formă de ATP printr-un proces denumit respirație celulară – o serie de reacții de oxidare a glucozei (un zahar cu șase atomi de carbon) cu formarea dioxidului de carbon.
Respirația celulară
Există două tipuri de respirație: aerobă și anaerobă. Respirația aerobă are loc în prezența oxigenului și produce cantități mari de energie, în timp ce respirație anaerobă nu utilizează oxigenul și produce cantități mici de energie.
Oxidarea glucozei în timpul procesului de respirație aerobă eliberează energie, care este apoi utilizată pentru a sintetiza ATP din ADP și fosfat anorganic. În timpul respirației pot fi folosite și molecule de lipide și proteine în locul moleculei de glucoză.
Respirația aerobă are loc în mitocondriile celulei și se defășoară în trei etape: glicoliza, ciclul Krebs și sistemul citocromilor.
Acidul adenozintrifosforic în timpul glicolizei
În timpul glicolizei, care are loc în citoplasmă, molecula de glucoză cu șase atomi de carbon este degradată în două molecule de acid piruvic cu trei atomi de carbon. Atomii de hidrogen care rezultă în urma acestei reacții de degradare se alătură moleculei transportatoare de NAD (nicotin-adenin-dinucleotid), ducând la formarea NADH2. În urma acestui proces reiese un câștig net de două molecule de acid adenozintrifosforic.
Moleculele de acid piruvuc pătrund în matricea mitocodrială și sunt supuse oxidării, pierzând o moleculă de dioxid de carbon și creând două molecule de acetil-coenzima A (acetil-CoA). Atomii de hidrogen rezultați se alătură la NAD pentru a forma NADH2.
Acidul adenozintrifosforic în timpul ciclului Krebs
Ciclul Krebs, denumit și ciclul acidului citric, produce molecule de NADH și de flavin-adenin-dinucleotid (FADH2) de înaltă energie, plus ceva ATP. Atunci când acetil-CoA intră în ciclul Krebs, ea se combină cu un compus cu patru atomi de carbon numit acid oxaloacetic pentru a forma un compus cu șase atomi de carbon denumit acid citric.
Enzimele inițiază o serie de reacții chimice prin care acidul citric este convertit și din care rezultă electroni de înaltă energie pentru NAD. În urma uneia dintre aceste reacții rezultă suficientă energie pentru sinteza unei molecule de ATP.
Pentru fiecare moleculă de glucoză, în sistem pătrund două molecule de acid piruvic, ceea ce înseamnă că se formează două molecule de ATP.
Acidul adenozintrifosforic și sistemul citocromilor
Sistemul citocromilor, cunoscut și sub denumirea de sistemul de transport al hidrogenului sau lanțul transportor de electroni, face parte din procesul de respirație aerobă, prin care este produsă cea mai mare cantitate de ATP.
Lanțul transportor de electroni este format din proteine de pe membrana internă a mitocondriilor. NADH trimite ioni de hidrogen și electroni în acest lanț. Electronii dau energie proteinelor membranare, energie care apoi este utilizată pentru a pompa ioni de hidrogen prin membrană. Acest flux ionic duce la sinteza de ATP. În total, dintr-o singură moleculă de glucoză sunt produse 38 de molecule de ATP.
Sursa: Sciencing.com