ATP-ATP의 개념, 용도, 생산, 중요성 및 주기

우리는 ATP가 무엇인지, 무엇을 위한 것인지, 그리고 이 분자가 어떻게 생산되는지 설명합니다. 추가적으로, 해당과정, 크렙스 회로 및 산화적 인산화.

ATP 분자는 1929년 독일의 생화학자 칼 로만(Karl Lohmann)에 의해 발견되었습니다.

ATP란 무엇입니까?

생화학 에서  ATP라는 약어는  세포 의 에너지 대사에 필수적인 뉴클레오티드 그룹에 속하는 유기 분자인 아데노신 삼인산 또는 아데노신 삼인산을 나타냅니다 . ATP는 인체와 다른 생명체 의 몸에서 대부분의 세포 과정과 기능에 사용되는 주요 에너지원입니다  .

ATP라는 이름은 오탄당 설탕 분자  (리보스라고도 함)  의  탄소  원자 에 연결된 질소 염기(아데닌)  와 다른 탄소 원자에 연결된 3개의 인산염 이온 으로 형성된 이 분자의 분자 구성에서 유래되었습니다  . 이 모든 것은  ATP의 분자식인 C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 에 요약되어 있습니다 .

ATP 분자는 1929년 미국의 Cyrus H. Fiske와 Yellapragada SubbaRow에 의해 인간 근육에서 처음 발견되었으며, 독일에서는 생화학자 Karl Lohmann이 독립적으로 발견했습니다.

ATP 분자는  1929년에 발견되었지만  독일계 미국인 생화학자 프리츠 알베르트 리프만(노벨상 수상자)의 연구 덕분에 1941년까지 세포 의 다양한 에너지 전달 과정에서 ATP의 기능과 중요성에 대한 증거가 없었습니다  . 1953년, 크렙스와 함께).

참조:  신진대사

ATP는 어떤 용도로 사용되나요?

ATP의 주요 기능은 세포 내부에서 발생하는 생화학 반응에 에너지를 제공하는 것입니다. 이것이 바로 이 분자가 유기체의 "에너지 통화"로도 알려져 있는 이유입니다.

ATP는 음식 분해 의 대사 과정에서 방출되는  화학 에너지를 일시적으로 포함하고 세포 수송,  에너지 소비 반응 촉진  또는 기계적 수행과 같은 신체의 다양한 생물학적 과정을 추진하는 데 필요할 때 다시 방출하는 데 유용한 분자입니다 . 걷기 등의 신체 활동.

ATP는 어떻게 생산되나요?

ATP를 합성하려면 포도당에 저장된 화학에너지를 방출해야 합니다.

세포에서 ATP는   세포의 미토콘드리아 에서 일어나는 과정인  세포 호흡을 통해 합성됩니다 . 이 현상 동안 포도당에 저장된 화학 에너지는  CO 2 , H 2 O 및 에너지를 ATP 형태로  방출하는  산화 과정을 통해 방출됩니다. 포도당이 이 반응의 탁월한 기질이지만 단백질  과  지방도 산화되어 ATP를 생성할 수 있다는 점을 명확히 할 필요가 있습니다. 음식 에 들어 있는 각 영양소는개인의 대사 경로는 서로 다르지만 공통 대사 산물인 아세틸-CoA로 수렴합니다. 아세틸-CoA는 크렙스 주기를 시작하고 화학 에너지를 얻는 과정이 수렴되도록 합니다. 왜냐하면 모든 세포는 ATP의 형태로 에너지를 소비하기 때문입니다.

세포 호흡 과정은 해당과정(세포가 포도당을 연료로 사용할 때만 필요한 이전 경로), 크렙스 회로 및 전자 전달 사슬의 세 가지 단계 또는 단계로 나눌 수 있습니다. 처음 두 단계 동안에는 아세틸-CoA, CO 2 및 소량의 ATP만 생성되는 반면, 호흡의 세 번째 단계에서는 H 2 O 및 대부분의 ATP가 "ATP 합성효소 복합체"라고 불리는 일련의 단백질을 통해 생성됩니다. .

해당과정

앞서 언급한 바와 같이, 해당과정은 세포 호흡 이전의 경로로, 그 동안 각 포도당(6개의 탄소를 가짐)에 대해 2개의 피루브산( 3개의 탄소로 구성된 화합물 )이 형성됩니다.

세포 호흡의 다른 두 단계와는 달리, 해당작용은 세포의 세포질 에서 일어납니다. 이 첫 번째 경로에서 생성된 피루브산은 아세틸-CoA로 계속 변환되어 크렙스 회로에 사용되기 위해 미토콘드리아로 들어가야 합니다.

계속: 해당과정

크렙스주기

크렙스 사이클은 탄수화물, 지질 및 단백질의 산화 과정의 일부입니다.

크렙스 회로(구연산 회로 또는 트리카르복실산 회로라고도 함)는  세포 미토콘드리아의 기질에서 발생하는 기본 과정 이며,  처리 과정에서 얻은 아세틸-CoA에 포함된 화학 물질을 방출하는 것을 목표로 하는  일련의 화학 반응 으로 구성됩니다. 생명체의 다양한 영양 영양소를 수집할 뿐만 아니라 다른 유형의 생화학 반응에 필요한 다른 아미노산의 전구체를 얻습니다.

 이 주기는 탄수화물, 지질 및 단백질의 산화 인 훨씬 더 큰 과정의 일부이며 , 그 중간 단계는 상기 유기 화합물의 탄소와 함께 아세틸-CoA가 형성된 후, ATP가 "산화적 인산화"되기 전입니다. ATP 합성효소 또는 ATP 합성효소라고 불리는 효소 에 의해 촉매되는 반응에서 조립됩니다   .

크렙스 사이클은 아세틸-CoA를 완전히 산화시키고  각 산화된 분자에서 두 개의 서로 다른 분자인 CO 2 (이산화탄소)와 H 2 O(물)를 방출하는 여러 가지 효소 덕분에 작동합니다. 또한, 크렙스 주기 동안 최소량의 GTP(ATP와 유사) 및 환원력이 NADH 및 FADH 2의 형태로 생성되며, 이는 세포 호흡의 다음 단계에서 ATP 합성에 사용됩니다.

이 주기는 아세틸-CoA 분자와 옥살로아세트산 분자의 융합으로 시작됩니다. 이 결합은 6개의 탄소로 구성된 분자인 구연산염을 생성합니다. 따라서 조효소 A는 실제로 여러 번 재사용됩니다. 세포에 ATP가 너무 많으면 이 단계가 억제됩니다.

다음으로, 구연산염 또는 구연산은 일련의 연속적인 변환을 거쳐 이소구연산염, 케토글루타산염, 숙시닐-CoA, 숙신산염, 푸마르산염, 말산염 및 옥살로아세트산을 다시 생성합니다. 이러한 생성물과 함께 NADH, FADH 2 및 CO 2 형태의 전력을 감소시키는 최소량의 GTP가 각 완전한 Krebs 주기마다 생성됩니다 .

전자 수송 사슬과 산화적 인산화

NADH와 FADH2 분자는 크렙스 회로에서 전자를 기증할 수 있습니다.

영양소 활용 회로의 마지막 단계에서는 크렙스 주기 동안 생성된 산소와 화합물을 사용하여 산화적 인산화라는 과정에서 ATP를 생성합니다. 내부 미토콘드리아 막에서 일어나는 이 과정에서 NADH와 FADH2 는 전자를 기증하여 더 낮은 에너지 수준으로 유도합니다. 이러한 전자는 최종적으로 산소(양성자와 결합하여 물 분자가 형성됨)에 의해 받아들여집니다.

전자 사슬과 산화적 인산화 사이의 결합은 두 가지 반대 반응을 기반으로 작동합니다 . 하나는 에너지를 방출하고 다른 하나는 ATP 합성효소의 개입으로 인해 방출된 에너지를 사용하여 ATP 분자를 생성합니다. 전자가 일련의 산화환원 반응을 통해 사슬을 따라 “이동”할 때 방출된 에너지는 막을 가로질러 양성자를 펌핑하는 데 사용됩니다. 이러한 양성자가 ATP 합성효소를 통해 다시 확산될 때, 이들의 에너지는 추가 인산기를 ADP(아데노신 이인산) 분자에 부착하는 데 사용되어 ATP가 형성됩니다.

ATP의 중요성

ATP는 세포에서 발생하는 다양한 반응(예: DNA ,  RNA  또는 단백질 합성과 같은  복잡  하고 기본적인 거대분자 의 합성 )을 위한  화학 에너지의 전달자 로서 살아있는 유기체의 중요한 과정을 위한 기본 분자입니다. 세포 내부에서 일어나는 일입니다. 따라서 ATP는 신체에서 일어나는 대부분의 반응을 허용하는 데 필요한 에너지를 제공합니다.

에너지를 제공하는 분자로서 ATP의 유용성은 에너지가 풍부한 인산염 결합의 존재로 설명됩니다. 이러한 동일한 결합은 ATP가 ADP로 가수분해될 때, 즉 물의 작용으로 인산기를 잃을 때 "파괴"되어 많은 양의 에너지를 방출할 수 있습니다. ATP 가수 분해 반응은 다음과 같습니다.

예를 들어 근육 수축에는 ATP가 필수적입니다.

ATP는  거대분자의 수송이 원형질막 ( 세포외유출 및 세포내이입)  을 통해  발생할 수 있고 뉴런  사이의 시냅스 통신에도  중요하므로 음식에서 얻은 포도당으로부터 지속적인 합성이 필수적입니다. 생명 에 대한 중요성 은 비소나 시안화물과 같은 ATP 과정을 억제하는 일부 독성 요소의 섭취가 치명적이며 갑작스러운 방식으로 유기체의 죽음을 초래할 정도입니다.