NộI Dung
- Tổng quan về Nucleotide
- Nucleotide: Danh pháp
- Đặc điểm ATP
- Nguồn chuyển hóa ATP trong tế bào
- Chu trình ATP
- Sử dụng lâm sàng của ATP
Adenosine triphosphate (ATP) được cho là phân tử quan trọng nhất trong nghiên cứu hóa sinh, vì tất cả sự sống sẽ ngay lập tức chấm dứt nếu chất tương đối đơn giản này biến mất khỏi sự tồn tại. ATP được coi là "tiền tệ năng lượng" của tế bào bởi vì bất kể thứ gì đi vào cơ thể như một nguồn nhiên liệu (ví dụ, thức ăn ở động vật, phân tử carbon dioxide trong thực vật), cuối cùng nó được sử dụng để tạo ra ATP, sau đó có sẵn để cung cấp năng lượng tất cả các nhu cầu của tế bào và do đó nói chung là sinh vật.
ATP là một nucleotide, mang lại cho nó tính linh hoạt trong các phản ứng hóa học. Các phân tử (từ đó tổng hợp ATP) có sẵn rộng rãi trong các tế bào. Vào những năm 1990, ATP và các dẫn xuất của nó đã được sử dụng trong các cơ sở lâm sàng để điều trị các tình trạng khác nhau và các ứng dụng khác tiếp tục được khám phá.
Với vai trò quan trọng và phổ biến của phân tử này, việc tìm hiểu về việc sản xuất ATP và ý nghĩa sinh học của nó chắc chắn xứng đáng với năng lượng mà bạn sẽ tiêu tốn trong quá trình này.
Tổng quan về Nucleotide
Đến mức mà nucleotide có bất kỳ danh tiếng nào trong số những người đam mê khoa học không được đào tạo sinh hóa, họ có thể được biết đến như là đơn phânhoặc các đơn vị lặp lại nhỏ, từ đó axit nucleic - các polyme dài DNA và RNA - được tạo ra.
Các nucleotide bao gồm ba nhóm hóa học riêng biệt: một loại ngũ cốc, hoặc ribose, đường, trong DNA là deoxyribose và trong RNA là ribose; một nitơ, hoặc giàu nitơ nguyên tử, cơ sở; và một đến ba nhóm phốt phát.
Nhóm phốt phát đầu tiên (hoặc duy nhất) được gắn vào một trong các nguyên tử cacbon trên phần đường, trong khi bất kỳ nhóm phốt phát bổ sung nào mở rộng ra bên ngoài từ các nhóm hiện có để tạo thành một chuỗi nhỏ. Một nucleotide không có bất kỳ phốt phát nào - nghĩa là deoxyribose hoặc ribose kết nối với một cơ sở chứa nitơ - được gọi là một nucleoside.
Các bazơ nitơ có năm loại và chúng xác định cả tên và hành vi của từng nucleotide. Những bazơ này là adenine, cytosine, guanine, thymine và uracil. Thymine chỉ xuất hiện trong DNA, trong khi ở RNA, uracil xuất hiện nơi thymine sẽ xuất hiện trong DNA.
Nucleotide: Danh pháp
Các nucleotide đều có chữ viết tắt ba chữ cái. Cái đầu tiên biểu thị cơ sở hiện tại, trong khi hai cái cuối chỉ số lượng phốt phát trong phân tử. Do đó ATP chứa adenine là cơ sở của nó và có ba nhóm phốt phát.
Tuy nhiên, thay vì bao gồm tên của cơ sở ở dạng nguyên bản, hậu tố "-ine" được thay thế bằng "-osine" trong trường hợp nucleotide chứa adenine; sai lệch nhỏ tương tự xảy ra đối với các nucleoside và nuclêôtit khác.
Vì thế, AMP Là adenosine monophosphate và ADP Là adenosine diphosphate. Cả hai phân tử đều quan trọng trong quá trình chuyển hóa tế bào theo cách riêng của chúng cũng như là tiền chất của hoặc các sản phẩm phân hủy của ATP.
Đặc điểm ATP
ATP lần đầu tiên được xác định vào năm 1929. Nó được tìm thấy trong mọi tế bào trong mọi sinh vật và nó là sinh vật sống là phương tiện hóa học để lưu trữ năng lượng. Nó được tạo ra chủ yếu bằng hô hấp tế bào và quang hợp, sau đó chỉ xảy ra ở thực vật và một số sinh vật nhân sơ nhất định (dạng sống đơn bào trong các lĩnh vực Archaea và Vi khuẩn).
ATP thường được thảo luận trong các phản ứng liên quan đến quá trình đồng hóa (quá trình trao đổi chất tổng hợp các phân tử lớn hơn và phức tạp hơn từ các phân tử nhỏ hơn) hoặc dị hóa (các quá trình trao đổi chất làm ngược lại và phá vỡ các phân tử lớn hơn và phức tạp hơn thành các phân tử nhỏ hơn).
ATP, tuy nhiên, cũng giúp một tay cho tế bào theo những cách khác không liên quan trực tiếp đến năng lượng đóng góp của nó vào các phản ứng; ví dụ, ATP hữu ích như một phân tử truyền tin trong nhiều loại tín hiệu tế bào và có thể quyên góp các nhóm phốt phát cho các phân tử bên ngoài lãnh vực đồng hóa và dị hóa.
Nguồn chuyển hóa ATP trong tế bào
Glycolysis: Prokaryote, như đã lưu ý, là các sinh vật đơn bào và các tế bào của chúng ít phức tạp hơn nhiều so với các nhánh khác trên nhánh tổ chức của sự sống, sinh vật nhân chuẩn (động vật, thực vật, protist và nấm). Như vậy, nhu cầu năng lượng của họ khá khiêm tốn so với các sinh vật nhân sơ. Hầu như tất cả chúng đều lấy được ATP của chúng hoàn toàn từ quá trình glycolysis, sự phân hủy trong tế bào chất của tế bào của đường sáu carbon glucose thành hai phân tử của phân tử ba carbon pyruvate và hai ATP.
Điều quan trọng, glycolysis bao gồm giai đoạn "đầu tư" đòi hỏi đầu vào của hai ATP trên mỗi phân tử glucose và giai đoạn "hoàn trả" trong đó bốn ATP được tạo ra (hai cho mỗi phân tử pyruvate).
Cũng như ATP là năng lượng tiền tệ của tất cả các tế bào - nghĩa là phân tử trong đó năng lượng có thể được lưu trữ trong thời gian ngắn để sử dụng sau này - glucose là nguồn năng lượng cuối cùng cho tất cả các tế bào. Tuy nhiên, ở prokaryote, việc hoàn thành glycolysis thể hiện sự kết thúc của dòng tạo năng lượng.
Hô hấp tế bào: Trong các tế bào nhân chuẩn, nhóm ATP chỉ bắt đầu khi kết thúc quá trình glycolysis vì các tế bào này có ty thể, các bào quan hình bóng đá sử dụng oxy để tạo ra nhiều ATP hơn so với glycolysis đơn thuần có thể.
Hô hấp tế bào, còn được gọi là hô hấp hiếu khí ("với oxy"), bắt đầu bằng chu trình Krebs. Một loạt các phản ứng xảy ra bên trong ty thể kết hợp phân tử hai carbon acetyl CoA, một hậu duệ trực tiếp của pyruvate, với oxaloacetate để tạo ra citrate, được giảm dần từ cấu trúc sáu carbon trở lại oxaloacetate, tạo ra một lượng nhỏ ATP nhưng rất nhiều chất mang điện tử.
Những người vận chuyển (NADH và FADH2) tham gia vào bước tiếp theo của hô hấp tế bào, đó là chuỗi vận chuyển điện tử hoặc ECT. ECT diễn ra trên màng trong của ty thể, và thông qua hành động giật điện tử có hệ thống dẫn đến việc sản xuất 32 đến 34 ATP cho mỗi phân tử glucose "ngược dòng".
Quang hợp: Quá trình này, mở ra trong các sắc tố màu xanh lá cây có chứa lục lạp của các tế bào thực vật, đòi hỏi ánh sáng để hoạt động. Nó sử dụng CO2 được chiết xuất từ môi trường bên ngoài để tạo glucose (thực vật, rốt cuộc, không thể "ăn"). Tế bào thực vật cũng có ty thể, do đó, sau khi thực vật, thực hiện, tự tạo thức ăn trong quá trình quang hợp, hô hấp tế bào theo sau.
Chu trình ATP
Tại bất kỳ thời điểm nào, cơ thể con người chứa khoảng 0,1 mol ATP. Một nốt ruồi là khoảng 6,02 × 1023 các hạt riêng lẻ; khối lượng mol của một chất là bao nhiêu mol của chất đó nặng bằng gam và giá trị của ATP là hơn 500 g / mol (chỉ hơn một pound). Hầu hết điều này đến trực tiếp từ phosphoryl hóa của ADP.
Một tế bào người bình thường nuốt chửng khoảng 100 đến 150 mol mỗi ngày ATP, hoặc khoảng 50 đến 75 kg - hơn 100 đến 150 pounds! Điều này có nghĩa là lượng doanh thu ATP trong một ngày ở một người nhất định là khoảng 100 / 0,1 đến 150 / 0,1 mol, hoặc 1.000 đến 1.500 mol.
Sử dụng lâm sàng của ATP
Bởi vì ATP có nghĩa đen ở khắp mọi nơi trong tự nhiên và tham gia vào một loạt các quá trình sinh lý - bao gồm truyền thần kinh, co cơ, chức năng tim, đông máu, giãn mạch máu và chuyển hóa carbohydrate - sử dụng như một "loại thuốc" đã được khám phá.
Ví dụ, adenosine, nucleoside tương ứng với ATP, được sử dụng làm thuốc trợ tim để cải thiện lưu lượng máu mạch máu trong các tình huống khẩn cấp, và vào cuối thế kỷ 20, nó đã được xem là thuốc giảm đau có thể (nghĩa là kiểm soát cơn đau đặc vụ).