adenosine triphosphat hay ATP là phân tử giàu năng lượng nhất trong cơ thể sinh vật và chịu trách nhiệm cho tất cả các quá trình truyền năng lượng. Nó là một mononucleotide của gốc purine adenine và do đó cũng đại diện cho một khối cấu tạo của axit nucleic. Rối loạn tổng hợp ATP ức chế giải phóng năng lượng và dẫn đến trạng thái kiệt quệ.
Adenosine triphosphate là gì?
adenosine triphosphat (ATP) là một mononucleotide của adenin với ba phốt phát các nhóm, mỗi nhóm được liên kết bằng một liên kết anhydrit. ATP là phân tử trung tâm để chuyển năng lượng trong cơ thể sinh vật. Năng lượng chủ yếu liên kết trong liên kết anhydrit của beta phốt phát đến dư gamma photphat. Khi một phốt phát cặn được loại bỏ để tạo thành adenosine điphotphat, năng lượng được giải phóng. Năng lượng này sau đó được sử dụng cho các quá trình tiêu tốn năng lượng. Là một nucleotide, ATP bao gồm adenine cơ sở purine, đường riboza và ba dư lượng phốt phát. Có một liên kết glycosidic giữa adenin và riboza. Hơn nữa, dư lượng alphaphosphat được liên kết với riboza bởi một ester liên kết. Một liên kết anhydrit tồn tại giữa alpha- beta- và gamma-phosphat. Sau khi loại bỏ hai phốt phát, nucleotide adenosine monophosphate (AMP) được hình thành. Phân tử này là một khối cấu tạo quan trọng của RNA.
Chức năng, hành động và vai trò
Adenosine triphosphate thực hiện nhiều chức năng trong cơ thể sinh vật. Chức năng quan trọng nhất của nó là lưu trữ và chuyển giao năng lượng. Tất cả các quá trình trong cơ thể đều liên quan đến việc truyền năng lượng và chuyển hóa năng lượng. Như vậy, sinh vật phải thực hiện các công việc hoá học, thẩm thấu hoặc cơ học. Đối với tất cả các quá trình này, ATP nhanh chóng cung cấp năng lượng. ATP là nguồn dự trữ năng lượng ngắn hạn, nhanh chóng cạn kiệt và do đó phải được tổng hợp lại nhiều lần. Phần lớn các quá trình tiêu tốn năng lượng thể hiện các quá trình vận chuyển trong tế bào và ra khỏi tế bào. Trong các quá trình này, các phân tử sinh học được vận chuyển đến các vị trí phản ứng và chuyển đổi của chúng. Các quá trình đồng hóa như tổng hợp protein hoặc hình thành chất béo trong cơ thể cũng cần ATP như một chất truyền năng lượng. Phân tử vận chuyển qua màng tế bào hoặc màng của các bào quan tế bào khác nhau cũng phụ thuộc vào năng lượng. Hơn nữa, năng lượng cơ học cho cơ các cơn co thắt chỉ có thể được cung cấp bởi hoạt động của ATP từ các quá trình cung cấp năng lượng. Ngoài chức năng là chất mang năng lượng, ATP còn là một phân tử tín hiệu quan trọng. Nó hoạt động như một cosubstrate cho cái gọi là kinase. Kinases là enzyme chuyển các nhóm phốt phát sang nhóm khác phân tử. Đây chủ yếu là protein kinase ảnh hưởng đến hoạt động của các enzyme bằng cách phosphoryl hóa chúng. Ngoài tế bào, ATP là chất chủ vận của các thụ thể của tế bào ở ngoại vi và trung tâm hệ thần kinh. Do đó, nó tham gia vào quy định của máu dòng chảy và sự khởi đầu của các phản ứng viêm. Khi mô thần kinh bị thương, nó được giải phóng với số lượng lớn hơn để làm trung gian cho việc tăng hình thành tế bào hình sao và tế bào thần kinh.
Sự hình thành, sự xuất hiện, thuộc tính và mức độ tối ưu
Adenosine triphosphate chỉ là nguồn dự trữ năng lượng ngắn hạn và bị cạn kiệt trong vài giây trong quá trình tiêu thụ năng lượng. Do đó, việc tái tạo liên tục của nó là một nhiệm vụ sống còn. Phân tử đóng một vai trò trung tâm như vậy ATP với một khối lượng của một nửa trọng lượng cơ thể được sản xuất trong vòng một ngày. Trong quá trình này, adenosine diphosphate được biến đổi thành adenosine triphosphate bằng cách liên kết bổ sung với phosphate khi tiêu thụ năng lượng, ngay lập tức cung cấp năng lượng trở lại bằng cách tách ra khỏi phosphate dưới sự chuyển đổi lại thành ADP. Hai nguyên tắc phản ứng khác nhau có sẵn để tái tạo ATP. Một nguyên tắc là quá trình phosphoryl hóa chuỗi cơ chất. Trong phản ứng này, một phần dư photphat được chuyển trực tiếp đến một phân tử trung gian trong quá trình cung cấp năng lượng, ngay lập tức được chuyển đến ADP với sự hình thành ATP. Nguyên tắc phản ứng thứ hai là một phần của chuỗi hô hấp là quá trình phosphoryl hóa vận chuyển điện tử. Phản ứng này chỉ diễn ra trong mitochondria. Là một phần của quá trình này, điện thế được thiết lập qua màng thông qua các phản ứng vận chuyển proton khác nhau. Các trào ngược của proton dẫn đến sự hình thành ATP từ ADP với sự giải phóng năng lượng. Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme ATP synthetase. Nhìn chung, các quá trình tái tạo này vẫn còn quá chậm so với một số yêu cầu. Ví dụ, trong quá trình co cơ, tất cả nguồn cung cấp ATP sẽ được sử dụng hết sau hai đến ba giây. Vì mục đích này, giàu năng lượng creatine phosphate có sẵn trong các tế bào cơ, ngay lập tức làm cho phosphate của nó có sẵn để hình thành ATP từ ADP. Nguồn cung này hiện đã cạn kiệt sau sáu đến mười giây. Sau đó, các quy trình tái tạo chung phải hoạt động trở lại. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của creatine phốt phát, có thể kéo dài phần nào việc luyện tập cơ bắp mà không bị kiệt sức sớm.
Bệnh tật và rối loạn
Khi quá ít adenosine triphosphate được sản xuất, mệt mỏi điều kiện xảy ra. ATP được tổng hợp chủ yếu ở mitochondria thông qua quá trình phosphoryl hóa vận chuyển điện tử. Khi chức năng của ty thể bị suy giảm, việc sản xuất ATP cũng giảm theo. Ví dụ, các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bệnh nhân mãn tính mệt mỏi hội chứng (CFS) có nồng độ ATP giảm. Sự giảm sản xuất ATP này luôn tương quan với các rối loạn trong mitochondria (ty thể). Nguyên nhân của các bệnh lý ti thể bao gồm thiếu oxy tế bào, nhiễm trùng EBV, u xơ cơ hoặc các quá trình viêm thoái hóa mãn tính. Có cả rối loạn di truyền và mắc phải của ty thể. Vì vậy, khoảng 150 bệnh khác nhau đã được mô tả dẫn đến bệnh ti thể. Bao gồm các bệnh tiểu đường mellitus, dị ứng, bệnh tự miễn dịch, sa sút trí tuệ, mãn tính viêm or suy giảm miễn dịch bệnh tật. Các trạng thái kiệt sức trong bối cảnh của các bệnh này là do nguồn cung cấp năng lượng thấp hơn do giảm sản xuất ATP. Kết quả là, rối loạn chức năng ti thể có thể dẫn đến các bệnh đa cơ quan.
