Adenosiinitrifosfaatti -Adenosine triphosphate

Adenosiini-5'-trifosfaatti
ATPtrianion.svg
ATP-xtal-3D-balls.png
ATP-xtal-3D-vdW.png
Nimet
IUPAC-nimi
Adenosiini 5'-(tetravetytrifosfaatti)
Ensisijainen IUPAC-nimi
01 - {[( 2R, 3S, 4R, 5R )-5-(6-amino- 9H -purin-9-yyli)-3,4-dihydroksioksolan-2-yyli]metyyli}tetravetytrifosfaatti
Tunnisteet
3D-malli ( )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA-tietokortti 100.000.258 Muokkaa tätä Wikidatassa
KEGG
UNII
  • InChI = 1S/C10H16N5O13P3/c11-8-5-9(13-2-12-8)15(3-14-5)10-7(17)6(16)4(26-10)1-25- 30(21,22)28-31(23,24)27-29(18,19)20/h2-4,6-7,10,16-17H,1H2,(H,21,22)(H, 23,24)(H2,11,12,13)(H2,18,19,20)/t4-,6-,7-,10-/m1/s1 tarkistaaY
    Avain: ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N tarkistaaY
  • Avain: ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUBG
  • O=P(O)(O)OP(=O)(O)OP(=O)(O)OC[[email protected]]3O[[email protected]](n2cnc1c(ncnc12)N)[[email protected]] (O)[CH]30
  • c1nc(c2c(n1)n(cn2)[[email protected]]3[[email protected]]([[email protected]]([[email protected]](O3)COP(=O)(O)OP(=O) )(O)OP(=O)(O)O)O)O)N
Ominaisuudet
C10H13N5O13P3 _ _ _ _ _ _ _ _ _
Moolimassa 507,18 g/mol
Tiheys 1,04 g/cm 3 (dinatriumsuola)
Sulamispiste 187 °C (369 °F; 460 K) dinatriumsuola; hajoaa
Happamuus (p K a ) 0,9, 1,4, 3,8, 6,5
UV-vismax ) 259 nm
Absorbanssi e 259 = 15,4 mM -1 cm -1
Ellei toisin mainita, tiedot annetaan materiaaleista niiden standarditilassa (25 °C:ssa [77 °F], 100 kPa).
tarkistaaY tarkistaa  ( mikä on   ?) tarkistaaY☒N
Kemiallinen kaava
Interaktiivinen animaatio ATP:n rakenteesta

Adenosiinitrifosfaatti ( ATP ) on orgaaninen yhdiste ja hydrotrooppi, joka tarjoaa energiaa monien prosessien ohjaamiseen elävissä soluissa, kuten lihasten supistumisen, hermoimpulssien leviämisen, kondensaatin liukenemisen ja kemiallisen synteesin. Kaikissa tunnetuissa elämänmuodoissa esiintyvää ATP :tä kutsutaan usein solunsisäisen energiansiirron " valuutan molekyyliyksiköksi" . Aineenvaihduntaprosesseissa kulutettuna se muuttuu joko adenosiinidifosfaatiksi (ADP) tai adenosiinimonofosfaatiksi (AMP). Muut prosessit regeneroivat ATP:tä niin, että ihmiskeho kierrättää joka päivä oman kehon painonsa ATP:ssä. Se on myös DNA :n ja RNA :n esiaste, ja sitä käytetään koentsyyminä .

Biokemian näkökulmasta ATP luokitellaan nukleosiditrifosfaatiksi, mikä osoittaa, että se koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä ( adeniini ), sokeririboosista ja trifosfaatista .

Rakenne

ATP koostuu adeniinista, joka on kiinnittynyt 9-typpiatomilla sokerin (riboosin) 1'- hiiliatomiin, joka puolestaan ​​on kiinnittynyt sokerin 5'-hiiliatomista trifosfaattiryhmään. Monissa aineenvaihduntaan liittyvissä reaktioissaan adeniini- ja sokeriryhmät pysyvät muuttumattomina, mutta trifosfaatti muuttuu di- ja monofosfaatiksi, jolloin saadaan vastaavasti johdannaisia ​​ADP ja AMP . Kolme fosforyyliryhmää on leimattu alfa (α), beeta (β) ja terminaalisen fosfaatin osalta gamma (γ).

Neutraalissa liuoksessa ionisoitunut ATP esiintyy enimmäkseen ATP 4− muodossa, jossa on pieni osuus ATP 3− .

Metallikationien sitoutuminen ATP:hen

Koska ATP on polyanioninen ja sisältää mahdollisesti kelatoivan polyfosfaattiryhmän, se sitoo metallikationeja suurella affiniteetilla. Mg : n sitoutumisvakio2+
on ( 9 554 ). Kaksiarvoisen kationin, lähes aina magnesiumin, sitoutuminen vaikuttaa voimakkaasti ATP:n vuorovaikutukseen eri proteiinien kanssa. ATP-Mg 2+ -vuorovaikutuksen voimakkuuden vuoksi ATP esiintyy solussa enimmäkseen kompleksina Mg :n kanssa.2+
sitoutunut fosfaatin happikeskuksiin.

Toinen magnesiumioni on kriittinen ATP:n sitoutumiselle kinaasidomeenissa. Mg 2+ :n läsnäolo säätelee kinaasiaktiivisuutta.

Kemiallisia ominaisuuksia

ATP:n suolat voidaan eristää värittöminä kiinteinä aineina.

ATP:n synteesin ja hajoamisen syklit; 2 ja 1 edustavat energian syöttöä ja lähtöä.

ATP on stabiili vesiliuoksissa pH-arvon 6,8 ja 7,4 välillä ilman katalyyttejä. Äärimmäisissä pH-arvoissa se hydrolysoituu nopeasti ADP :ksi ja fosfaatiksi. Elävät solut ylläpitävät ATP:n ja ADP:n suhteen pisteessä, joka on kymmenen suuruusluokkaa tasapainosta, ja ATP-pitoisuudet ovat viisinkertaisia ​​ADP:n pitoisuuteen verrattuna. Biokemiallisten reaktioiden yhteydessä POP-sidoksia kutsutaan usein korkean energian sidoksiksi .

Reaktiiviset näkökohdat

ATP:n hydrolyysi ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi vapauttaa entalpiaa 20,5  kJ / mol . Joko fosfaatti- (P i ) tai pyrofosfaatti (PP i ) -yksikön irrottamisesta ATP:stä vapautuvan vapaan energian arvot standarditilapitoisuuksilla 1 mol/L pH:ssa 7 ovat:

ATP + H
2
O
→ ADP + P i   Δ G °' = −30,5 kJ/mol (−7,3 kcal/mol)
ATP + H
2
O
→ AMP + PP i   Δ G °' = −45,6 kJ/mol (−10,9 kcal/mol)

Nämä lyhennetyt yhtälöt pH:ssa lähellä 7 voidaan kirjoittaa selkeämmin (R = adenosyyli ):

[RO-P(O) 2 -OP(O) 2 -O-PO 3 ] 4− + H
2
O
→ [RO-P(O) 2 -O-PO 3 ] 3− + [HPO 4 ] 2− + H +
[RO-P(O) 2 -OP(O) 2 -O-PO 3 ] 4− + H
2
O
→ [RO-PO 3 ] 2− + [HO 3 P-O-PO 3 ] 3− + H +

Sytoplasmisissa olosuhteissa, joissa ADP/ATP-suhde on 10 suuruusluokkaa tasapainosta, ΔG on noin -57 kJ/mol.

Tämä kuva näyttää yhden kaasufaasisen magnesium -ATP- kelaatin 360 asteen kierron, jonka varaus on -2. Anioni optimoitiin UB3LYP/6-311++G(d,p) teoreettisella tasolla ja atomiliitettävyyttä modifioitiin ihmisen optimoijalla heijastamaan todennäköistä elektronirakennetta.

Tuotanto AMP:ltä ja ADP:ltä

Tuotanto, aerobiset olosuhteet

Tyypillistä solunsisäistä ATP- pitoisuutta on vaikea määrittää, mutta raportit ovat osoittaneet sen olevan 1–10 μmol kudosgrammaa kohden useissa eukaryooteissa. ATP:n defosforylaatio ja ADP:n ja AMP:n uudelleenfosforylaatio tapahtuu toistuvasti aerobisen aineenvaihdunnan aikana.

ATP:tä voidaan tuottaa useilla erillisillä soluprosesseilla; kolme pääreittiä eukaryooteissa ovat (1) glykolyysi, (2) sitruunahapposykli / oksidatiivinen fosforylaatio ja (3) beetahapetus . Kokonaisprosessi, jossa glukoosi hapetetaan hiilidioksidiksi, polkujen 1 ja 2 yhdistelmä, joka tunnetaan soluhengityksenä, tuottaa noin 30 ekvivalenttia ATP:tä jokaisesta glukoosimolekyylistä.

Ei- fotosynteettisen aerobisen eukaryootin ATP-tuotanto tapahtuu pääasiassa mitokondrioissa, jotka muodostavat lähes 25 % tyypillisen solun tilavuudesta.

Glykolyysi

Glykolyysissä glukoosi ja glyseroli metaboloituvat pyruvaaiksi . Glykolyysi tuottaa kaksi ekvivalenttia ATP:tä kahden entsyymin, PGK :n ja pyruvaattikinaasin, katalysoiman substraattifosforylaation kautta . Tuotetaan myös kaksi ekvivalenttia NADH :ta, jotka voivat hapettua elektroninkuljetusketjun kautta ja johtaa ylimääräisen ATP:n tuottamiseen ATP-syntaasin vaikutuksesta . Glykolyysin lopputuotteena syntyvä pyruvaatti on Krebsin syklin substraatti .

Glykolyysin katsotaan koostuvan kahdesta vaiheesta, joissa kummassakin on viisi vaihetta. Vaiheessa 1, "valmisteluvaiheessa", glukoosi muunnetaan 2d-glyseraldehydi-3-fosfaatiksi (g3p). Yksi ATP sijoitetaan vaiheeseen 1 ja toinen ATP sijoitetaan vaiheeseen 3. Glykolyysin vaiheita 1 ja 3 kutsutaan "aloitusvaiheiksi". Vaiheessa 2 kaksi ekvivalenttia g3p:tä muunnetaan kahdeksi pyruvaaiksi. Vaiheessa 7 tuotetaan kaksi ATP:tä. Vaiheessa 10 tuotetaan myös kaksi muuta ekvivalenttia ATP:tä. Vaiheissa 7 ja 10 ATP muodostetaan ADP:stä. Glykolyysisyklissä muodostuu kahden ATP:n verkko. Glykolyysireitti liitetään myöhemmin sitruunahapposykliin, joka tuottaa lisäekvivalenttia ATP:tä.

Säätö

Glykolyysissä sen tuote, glukoosi-6-fosfaatti, estää heksokinaasia suoraan, ja itse ATP estää pyruvaattikinaasia . Glykolyyttisen reitin pääkontrollipiste on fosfofruktokinaasi (PFK), jota suuret ATP-pitoisuudet estävät allosteerisesti ja korkeat AMP-pitoisuudet aktivoivat. PFK:n esto ATP:llä on epätavallista, koska ATP on myös substraatti PFK:n katalysoimassa reaktiossa; entsyymin aktiivinen muoto on tetrameeri, joka esiintyy kahdessa konformaatiossa, joista vain toinen sitoo toista substraattia fruktoosi-6-fosfaattia (F6P). Proteiinilla on kaksi sitoutumiskohtaa ATP:lle – aktiivinen kohta on saavutettavissa kummassakin proteiinin konformaatiossa, mutta ATP:n sitoutuminen estäjäkohtaan stabiloi konformaatiota, joka sitoo F6P:tä huonosti. Useat muut pienet molekyylit voivat kompensoida ATP:n aiheuttamaa muutosta tasapainokonformaatiossa ja aktivoida uudelleen PFK:n, mukaan lukien syklinen AMP, ammoniumionit, epäorgaaninen fosfaatti ja fruktoosi-1,6- ja -2,6-bifosfaatti.

Sitruunahappokierto

Mitokondriossa pyruvaatti hapettuu pyruvaattidehydrogenaasikompleksin toimesta asetyyliryhmäksi, joka hapettuu täysin hiilidioksidiksi sitruunahapposyklissä ( tunnetaan myös Krebsin syklinä). Jokainen sitruunahapposyklin "käännös" tuottaa kaksi hiilidioksidimolekyyliä, yhden ekvivalentin ATP - guanosiinitrifosfaattia (GTP) substraattitason fosforylaation kautta, jota katalysoi sukkinyyli-CoA-syntetaasi, kun sukkinyyli-CoA muuttuu sukkinaatiksi, kolme ekvivalenttia NADH :ta. ja yksi vastaava FADH 2 . NADH ja FADH2 kierrätetään (vastaavasti NAD + : ksi ja FAD :ksi ) oksidatiivisella fosforylaatiolla, jolloin syntyy lisää ATP:tä. NADH:n hapettuminen johtaa 2–3 ekvivalentin ATP:n synteesiin ja yhden FADH2:n hapettumiseen 1–2 ekvivalenttia ATP:tä. Suurin osa solujen ATP:stä syntyy tämän prosessin avulla. Vaikka sitruunahappokierto itsessään ei sisällä molekyylistä happea, se on ehdottomasti aerobinen prosessi, koska 02:ta käytetään NADH:n ja FADH2 : n kierrättämiseen . Hapen puuttuessa sitruunahapon kierto pysähtyy.

ATP:n tuottaminen mitokondrioissa sytosolisesta NADH:sta perustuu malaatti-aspartaatti-sukkulaan (ja vähemmässä määrin glyseroli-fosfaattisukkulaan ), koska sisäinen mitokondriokalvo on läpäisemätön NADH:lle ja NAD + :lle . Syntyneen NADH:n siirtämisen sijaan malaattidehydrogenaasientsyymi muuttaa oksaloasetaatin malaatiksi, joka siirtyy mitokondriomatriisiin. Toinen malaattidehydrogenaasin katalysoima reaktio tapahtuu vastakkaiseen suuntaan tuottaen oksaloasetaattia ja NADH:ta äskettäin kuljetetusta malaatista ja mitokondrion sisäisestä NAD + :sta . Transaminaasi muuntaa oksaloasetaatin aspartaatiksi kuljetettavaksi takaisin kalvon läpi ja kalvojen väliseen tilaan .

Oksidatiivisessa fosforylaatiossa elektronien kulku NADH:sta ja FADH 2 :sta elektronien kuljetusketjun läpi vapauttaa energiaa protonien pumppaamiseksi ulos mitokondriomatriisista ja kalvojen väliseen tilaan. Tämä pumppaus synnyttää protonin liikevoiman, joka on pH -gradientin ja sähköpotentiaaligradientin nettovaikutus mitokondrioiden sisäisen kalvon poikki. Protonien virtaus alas tätä potentiaalista gradienttia - eli kalvojen välisestä tilasta matriisiin - tuottaa ATP:n ATP-syntaasin avulla . ATP:tä tuotetaan kolme kierrosta kohti.

Vaikka hapenkulutus vaikuttaa olennaisen tärkeältä protonien liikevoiman ylläpitämiselle, hapenpuutteen ( hypoksia ) tapauksessa solunsisäinen asidoosi (välitteisenä lisääntyneen glykolyyttisen nopeuden ja ATP-hydrolyysin ansiosta) edistää mitokondrioiden kalvopotentiaalia ja ohjaa suoraan ATP-synteesiä.

Suurin osa mitokondrioissa syntetisoidusta ATP:stä käytetään soluprosesseihin sytosolissa; siksi se on vietävä sen synteesipaikasta mitokondriomatriisissa. ATP:n ulospäin suuntautuvaa liikettä suosii kalvon sähkökemiallinen potentiaali, koska sytosolilla on suhteellisen positiivinen varaus verrattuna suhteellisen negatiiviseen matriisiin. Jokaista ulos kuljetettua ATP:tä kohden se maksaa 1 H + . Yhden ATP:n tuottaminen maksaa noin 3 H + . Siksi yhden ATP:n valmistaminen ja vienti vaatii 4H +. Sisäkalvo sisältää antiportterin, ADP /ATP-translokaasin, joka on kiinteä kalvoproteiini, jota käytetään vaihtamaan vasta syntetisoitu ATP matriisissa ADP :ksi kalvojen välisessä tilassa. Tätä translokaasia ohjaa kalvopotentiaali, koska se johtaa noin 4 negatiivisen varauksen liikkumiseen ulos mitokondriokalvon poikki vastineeksi 3 negatiivista varausta, jotka siirtyvät sisään. On kuitenkin myös välttämätöntä kuljettaa fosfaattia mitokondrioon; fosfaattikantaja siirtää protonin jokaisen fosfaatin mukana, mikä osittain hajottaa protonigradientin. Glykolyysin, sitruunahapposyklin, elektronien kuljetusketjun ja oksidatiivisen fosforylaation jälkeen syntyy noin 30–38 ATP-molekyyliä glukoosia kohden.

Säätö

Sitruunahapposykliä säätelee pääasiassa tärkeiden substraattien saatavuus, erityisesti NAD + :n ja NADH:n suhde sekä kalsiumin, epäorgaanisen fosfaatin, ATP:n, ADP :n ja AMP:n pitoisuudet. Sitraatti  – ioni, joka antaa nimensä syklille – on sitraattisyntaasin takaisinkytkennän estäjä ja myös PFK:ta, mikä muodostaa suoran yhteyden sitruunahapposyklin säätelyn ja glykolyysin välillä.

Beeta-hapetus

Ilman ja erilaisten kofaktorien ja entsyymien läsnä ollessa rasvahapot muuttuvat asetyyli-CoA:ksi . Reittiä kutsutaan beetahapetukseksi . Jokainen beeta-hapetussykli lyhentää rasvahappoketjua kahdella hiiliatomilla ja tuottaa yhden ekvivalentin asetyyli-CoA:ta, NADH:ta ja FADH2:ta kutakin . Asetyyli-CoA metaboloituu sitruunahapposyklissä ATP:n tuottamiseksi, kun taas NADH:ta ja FADH2 : ta käytetään oksidatiivisella fosforylaatiolla ATP:n tuottamiseksi. Kymmeniä ATP-ekvivalentteja syntyy yhden pitkän asyyliketjun beetahapetuksella.

Säätö

Oksidatiivisessa fosforylaatiossa keskeinen kontrollipiste on sytokromi c oksidaasin katalysoima reaktio, jota säätelee sen substraatin – sytokromi c :n pelkistyneen muodon – saatavuus . Saatavilla olevan pelkistyneen sytokromi c:n määrä on suoraan verrannollinen muiden substraattien määriin:

joka viittaa suoraan tähän yhtälöön:

Siten [NADH]:n ja [NAD + ]:n korkea suhde tai [ADP][Pi ] :n korkea suhde [ATP]:hen merkitsee suurta määrää vähentynyttä sytokromi c:tä ja korkeaa sytokromi-c-oksidaasin aktiivisuutta. ATP:n ja NADH:n kuljetusnopeudet mitokondriomatriisin ja sytoplasman välillä lisäävät säätelyä.

Ketoosi

Ketonikappaleita voidaan käyttää polttoaineina, jolloin saadaan 22 ATP- ja 2 GTP -molekyyliä asetoasetaattimolekyyliä kohden mitokondrioissa hapettuessaan. Ketonikappaleet kuljetetaan maksasta muihin kudoksiin, joissa asetoasetaatti ja beeta - hydroksibutyraatti voidaan muuttaa asetyyli-CoA :ksi pelkistäviä ekvivalentteja (NADH ja FADH 2 ) tuottamaan sitruunahappokierron kautta . Maksa ei voi käyttää ketoaineita polttoaineena, koska maksasta puuttuu entsyymi β-ketoasyyli-CoA-transferaasi, jota kutsutaan myös tiolaasiksi . Maksa imeytyy pieninä pitoisuuksina asetoasetaattia, joka detoksifioituu metyyliglyoksaalireitin kautta, joka päättyy laktaattiin . Muut kuin maksan solut absorboivat asetoasetaattia korkeina pitoisuuksina ja kulkeutuvat eri reittiin 1,2-propaanidiolin kautta . Vaikka reitti seuraa eri vaiheita, jotka vaativat ATP:tä, 1,2-propaanidioli voidaan muuttaa pyruvaaiksi.

Tuotanto, anaerobiset olosuhteet

Fermentaatio on orgaanisten yhdisteiden aineenvaihduntaa ilman poissa ollessa. Se sisältää substraattitason fosforylaation ilman hengityselektronin kuljetusketjua . Yhtälö glukoosin reaktiolle maitohapon muodostamiseksi on:

C
6
H
12
O
6
+ 2 ADP + 2 P i → 2  CH
3
CH(OH)COOH
+ 2 ATP + 2  H
2
O

Anaerobinen hengitys on hengitystä ilman O :ta
2
. Prokaryootit voivat käyttää erilaisia ​​elektronin vastaanottajia. Näitä ovat nitraatti, sulfaatti ja hiilidioksidi.

ATP-täydennys nukleosididifosfaattikinaasien avulla

ATP:tä voidaan myös syntetisoida useiden niin sanottujen "täydennys"-reaktioiden kautta, joita katalysoivat nukleosididifosfaattikinaasien (NDK:t) entsyymiperheet, jotka käyttävät muita nukleosiditrifosfaatteja korkean energian fosfaattiluovuttajina, ja ATP:guanidofosfotransferaasiperheestä .

ATP:n tuotanto fotosynteesin aikana

Kasveissa ATP syntetisoituu kloroplastin tylakoidikalvossa . Prosessia kutsutaan fotofosforylaatioksi. "Koneisto" on samanlainen kuin mitokondrioissa, paitsi että valoenergiaa käytetään protonien pumppaamiseen kalvon läpi protoni-moottorivoiman tuottamiseksi. ATP-syntaasi tapahtuu sitten täsmälleen samalla tavalla kuin oksidatiivisessa fosforylaatiossa. Osa kloroplasteissa tuotetusta ATP:stä kuluu Calvin-syklissä, joka tuottaa trioosisokereita .

ATP-kierrätys

ATP:n kokonaismäärä ihmiskehossa on noin 0,1  mol/l . Suurin osa ATP:stä kierrätetään ADP :stä edellä mainituilla prosesseilla. Siten minä tahansa ajankohtana ATP + ADP :n kokonaismäärä pysyy melko vakiona.

Ihmisen solujen käyttämä energia aikuisella vaatii 100-150 mol/l ATP: n hydrolyysin päivittäin, mikä tarkoittaa, että ihminen käyttää tyypillisesti kehon painonsa verran ATP:tä päivän aikana. Jokainen ATP-ekvivalentti kierrätetään 1000–1500 kertaa yhden päivän aikana ( 150/0,1 = 1500 ), noin 9× 1020 molekyyliä/s.

Biokemialliset toiminnot

Solunsisäinen signalointi

ATP osallistuu signaalinsiirtoon toimimalla substraattina kinaaseille, entsyymeille, jotka siirtävät fosfaattiryhmiä. Kinaasit ovat yleisimpiä ATP:tä sitovia proteiineja. Heillä on pieni määrä yhteisiä taitoksia. Proteiinin fosforylaatio kinaasilla voi aktivoida kaskadin, kuten mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasikaskadin .

ATP on myös adenylaattisyklaasin substraatti, yleisimmin G-proteiiniin kytketyissä reseptorin signaalinvälitysreiteissä, ja se muuttuu toiseksi lähettimeksi, sykliseksi AMP:ksi, joka osallistuu kalsiumsignaalien laukaisemiseen vapauttamalla kalsiumia solunsisäisistä varastoista. Tämä signaalinsiirron muoto on erityisen tärkeä aivojen toiminnalle, vaikka se on mukana monien muiden soluprosessien säätelyssä.

DNA- ja RNA-synteesi

ATP on yksi neljästä monomeerista, joita tarvitaan RNA :n synteesissä . Prosessia edistävät RNA-polymeraasit . Samanlainen prosessi tapahtuu DNA:n muodostuksessa, paitsi että ATP muunnetaan ensin deoksiribonukleotidiksi dATP. Kuten monet kondensaatioreaktiot luonnossa, myös DNA:n replikaatio ja DNA:n transkriptio kuluttavat ATP:tä.

Aminohappoaktivaatio proteiinisynteesissä

Aminoasyyli-tRNA-syntetaasientsyymit kuluttavat ATP:tä kiinnittyessään tRNA:han aminohappoihin ja muodostavat aminoasyyli-tRNA-komplekseja. Aminoasyylitransferaasi sitoo AMP-aminohapon tRNA:han. Kytkentäreaktio etenee kahdessa vaiheessa:

  1. aa + ATP ⟶ aa-AMP + PP i
  2. aa-AMP + tRNA ⟶ aa-tRNA + AMP

Aminohappo kytketään toiseksi viimeiseen nukleotidiin tRNA:n 3'-päässä (A sekvenssissä CCA) esterisidoksella (käännetty kuvassa).

ATP-sidoskasetin kuljettaja

Kemikaalien kuljettaminen ulos solusta gradienttia vastaan ​​liittyy usein ATP-hydrolyysiin. Kuljetusta välittävät ATP:tä sitovat kasettikuljettajat . Ihmisen genomi koodaa 48 ABC-kuljettajaa, joita käytetään lääkkeiden, lipidien ja muiden yhdisteiden vientiin.

Solunulkoinen signalointi ja neurotransmissio

Solut erittävät ATP:tä kommunikoidakseen muiden solujen kanssa prosessissa, jota kutsutaan purinergiseksi signaloinniksi . ATP toimii välittäjäaineena monissa hermoston osissa, moduloi väreen lyöntiä, vaikuttaa verisuonten hapen saantiin jne. ATP joko erittyy suoraan solukalvon läpi kanavaproteiinien kautta tai pumpataan rakkuloihin, jotka sitten fuusioituvat kalvon kanssa. Solut havaitsevat ATP:n käyttämällä purinergisiä reseptoriproteiineja P2X ja P2Y.

Proteiiniliukoisuus

ATP:n on äskettäin ehdotettu toimivan biologisena hydrotrooppina ja sen on osoitettu vaikuttavan proteomin laajuiseen liukoisuuteen.

ATP-analogeja

Biokemian laboratoriot käyttävät usein in vitro -tutkimuksia tutkiakseen ATP-riippuvaisia ​​molekyyliprosesseja. ATP-analogeja käytetään myös röntgenkristallografiassa proteiinirakenteen määrittämiseen kompleksina ATP:n kanssa, usein yhdessä muiden substraattien kanssa.

ATP-riippuvaisten entsyymien, kuten kinaasien, entsyymi- inhibiittoreita tarvitaan ATP-riippuvaisten reaktioiden sitoutumiskohtien ja siirtymätilojen tutkimiseen.

Useimpia hyödyllisiä ATP-analogeja ei voida hydrolysoida kuten ATP olisi; sen sijaan ne vangitsevat entsyymin rakenteessa, joka liittyy läheisesti ATP:hen sitoutuneeseen tilaan. Adenosiini-5'-(γ-tiotrifosfaatti) on erittäin yleinen ATP-analogi, jossa yksi gammafosfaattihapeista on korvattu rikkiatomilla ; tämä anioni hydrolysoituu dramaattisesti hitaammin kuin ATP itse ja toimii ATP-riippuvaisten prosessien estäjänä. Kristallografisissa tutkimuksissa hydrolyysin siirtymätilat mallinnetaan sitoutuneen vanadaatti -ionin avulla.

ATP-analogeja käyttävien kokeiden tulosten tulkinnassa on syytä olla varovainen, koska jotkin entsyymit voivat hydrolysoida niitä huomattavia nopeuksia korkeissa pitoisuuksissa.

Lääketieteellinen käyttö

ATP:tä käytetään suonensisäisesti joihinkin sydämeen liittyviin sairauksiin.

Historia

ATP:n löysivät vuonna 1929 Karl Lohmann ja Jendrassik sekä itsenäisesti Cyrus Fiske ja Yellapragada Subba Rao Harvard Medical Schoolista . Molemmat joukkueet kilpailivat toisiaan vastaan ​​löytääkseen fosforin määrityksen.

Fritz Albert Lipmann ehdotti sitä välittäjäksi solujen energiaa tuottavien ja energiaa vaativien reaktioiden välillä vuonna 1941.

Sen syntetisoi ensimmäisen kerran laboratoriossa Alexander Todd vuonna 1948, ja hänelle myönnettiin vuonna 1957 kemian Nobel-palkinto osittain tästä työstä.

Vuoden 1978 kemian Nobel-palkinto myönnettiin tohtori Peter Dennis Mitchellille ATP-synteesin kemosmoottisen mekanismin löytämisestä .

Vuoden 1997 kemian Nobel-palkinto jaettiin, puolet yhdessä Paul D. Boyerille ja John E. Walkerille "heidän adenosiinitrifosfaatin (ATP) synteesin taustalla olevan entsymaattisen mekanismin selvittämisestä" ja toinen puoli Jens C. Skoulle . ioneja kuljettavan entsyymin, Na +, K + -ATPaasin, ensimmäisestä löydöstä."

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit