ATP (adenosine trifosfaat) is een organisch molecuul dat in levende cellen voorkomt. Organismen moeten zich kunnen verplaatsen, reproduceren en voedsel vinden.

Deze activiteiten kosten energie en zijn gebaseerd op chemische reacties in de cellen waaruit het organisme bestaat. De energie voor deze cellulaire reacties komt van het ATP-molecuul.

Het is de voorkeursbron van brandstof voor de meeste levende wezens en wordt vaak de "moleculaire munteenheid" genoemd.
De structuur van ATP

Het ATP-molecuul bestaat uit drie delen:

1. De adenosinemodule is een stikstofbase bestaande uit vier stikstofatomen en een NH2-groep op een ruggengraat van een koolstofverbinding.
   
2. De ribosegroep is een vijf-koolstofsuiker in het midden van het molecuul.
   
3. De fosfaatgroepen zijn opgesteld en verbonden door zuurstofatomen aan de andere kant van het molecuul, weg van de adenosinegroep.
   
   

   Energie wordt opgeslagen in de verbindingen tussen de fosfaatgroepen. Enzymen kunnen één of twee van de fosfaatgroepen losmaken die de opgeslagen energie vrijmaken en activiteiten zoals spiercontractie voeden. Wanneer ATP één fosfaatgroep verliest, wordt het ADP of adenosinedifosfaat. Wanneer ATP twee fosfaatgroepen verliest, verandert het in AMP of adenosinemonofosfaat.
   Hoe cellulaire ademhaling ATP produceert
   

   Het ademhalingsproces op cellulair niveau heeft drie fasen.
   

   In de eerste twee fasen, glucosemoleculen worden afgebroken en CO2 wordt geproduceerd. Op dit punt wordt een klein aantal ATP-moleculen gesynthetiseerd. Het grootste deel van het ATP wordt gecreëerd tijdens de derde fase van de ademhaling via een eiwitcomplex genaamd ATP-synthase.
   

   De laatste reactie in die fase combineert een half molecuul zuurstof met waterstof om water te produceren. De gedetailleerde reacties van elke fase zijn als volgt:
   Glycolyse
   

   Een glucosemolecuul met zes koolstofatomen ontvangt twee fosfaatgroepen van twee ATP-moleculen en verandert ze in ADP. Het zes-koolstof glucosefosfaat wordt opgesplitst in twee drie-koolstof suikermoleculen, elk met een fosfaatgroep eraan vast.
   

   Onder invloed van co-enzym NAD + worden de suikerfosfaatmoleculen drie-koolstof pyruvaatmoleculen. Het NAD + -molecuul wordt NADH en ATP-moleculen worden gesynthetiseerd uit ADP.
   De Krebs-cyclus
   

   De Krebs-cyclus wordt ook de citroenzuurcyclus genoemd en voltooit de afbraak van het glucosemolecuul en genereert meer ATP moleculen. Voor elke pyruvaatgroep wordt één NAD + -molecuul geoxideerd tot NADH en het co-enzym A levert een acetylgroep aan de Krebs-cyclus terwijl een koolstofdioxidemolecuul vrijkomt.

   Voor elke draai van de cyclus door citroenzuur en zijn derivaten, produceert de cyclus vier NADH-moleculen voor elke pyruvaatinvoer. Tegelijkertijd neemt het molecuul FAD twee waterstofatomen en twee elektronen over om FADH2 te worden en komen er nog twee koolstofdioxidemoleculen vrij.
   

   Ten slotte wordt een enkel ATP-molecuul geproduceerd per cyclus.
   

   Omdat elke glucosemolecule twee pyruvaatinvoergroepen produceert, zijn twee beurten van de Krebs-cyclus nodig om één glucosemolecule te metaboliseren. Deze twee beurten produceren acht NADH-moleculen, twee FADH2-moleculen en zes koolstofdioxidemoleculen.
   De elektrontransportketen
   

   De laatste fase van celademhaling is de elektrontransportketen of ETC. Deze fase gebruikt zuurstof en de enzymen die door de Krebs-cyclus worden geproduceerd om een groot aantal ATP-moleculen te synthetiseren in een proces dat oxidatieve fosforylering wordt genoemd. NADH en FADH2 doneren aanvankelijk elektronen aan de keten, en een reeks reacties bouwt potentiële energie op om ATP-moleculen te maken.
   

   Ten eerste worden NADH-moleculen NAD + wanneer ze elektronen doneren aan het eerste eiwitcomplex van de keten. De FADH2-moleculen doneren elektronen en waterstofatomen aan het tweede eiwitcomplex van de keten en worden FAD. De NAD + en FAD-moleculen worden als input teruggevoerd naar de Krebs-cyclus.
   

   Terwijl de elektronen door de keten reizen in een reeks reductie- en oxidatie- of redoxreacties, wordt de vrijgekomen energie gebruikt om eiwitten over een membraan te pompen , ofwel het celmembraan voor prokaryoten of in de mitochondriën voor eukaryoten.
   

   Wanneer de protonen terug diffunderen over het membraan door een eiwitcomplex genaamd ATP-synthase, wordt de protonenergie gebruikt om een extra fosfaatgroep aan ADP te creëren ATP-moleculen.
   Hoeveel ATP wordt geproduceerd bij elke fase van cellulaire ademhaling?
   

   ATP wordt geproduceerd in elke fase van cellulaire ademhaling, maar de eerste twee fasen zijn gericht op het synthetiseren van stoffen voor het gebruik van de derde stadium waarin het grootste deel van de ATP-productie plaatsvindt.
   

   Glycolyse gebruikt eerst twee ATP-moleculen voor het splitsen van een glucosemolecuul, maar creëert vervolgens vier ATP-moleculen voor een netto winst van twee. De Krebs-cyclus produceerde nog twee ATP-moleculen voor elke gebruikte glucosemolecule. Ten slotte gebruikt de ETC elektrondonoren uit de vorige fasen om 34 ATP-moleculen te produceren.
   

   De chemische reacties van cellulaire ademhaling produceren daarom in totaal 38 ATP-moleculen voor elke glucosemolecule die glycolyse binnengaat.
   

   In sommige organismen worden twee moleculen ATP gebruikt om NADH van de glycolysereactie in de cel over te dragen naar de mitochondriën. De totale ATP-productie voor deze cellen is 36 ATP-moleculen.
   Waarom hebben cellen ATP nodig?
   

   Over het algemeen hebben cellen ATP nodig voor energie, maar er zijn verschillende manieren waarop de potentiële energie uit de fosfaatbindingen van de ATP-molecuul wordt gebruikt. De belangrijkste kenmerken van ATP zijn:
   
   

4. Het kan in één cel worden gemaakt en in een andere worden gebruikt.
   
5. Het kan helpen uit elkaar te vallen en complexe moleculen te bouwen.
   
6. Het kan worden toegevoegd aan organische moleculen om hun vorm te veranderen. Al deze kenmerken beïnvloeden hoe een cel verschillende stoffen kan gebruiken.
   
   

   De derde fosfaatgroepbinding is het meest energetisch, maar afhankelijk van het proces kan een enzym een of twee van de fosfaatbindingen verbreken. Dit betekent dat de fosfaatgroepen tijdelijk aan de enzymmoleculen worden gehecht en dat ADP of AMP wordt geproduceerd. De ADP- en AMP-moleculen worden later teruggeschakeld naar ATP tijdens cellulaire ademhaling.
   

   De enzymmoleculen dragen de fosfaatgroepen over naar andere organische moleculen.
   Welke processen gebruiken ATP?
   

   ATP wordt gevonden door levende weefsels, en het kan celmembranen doorkruisen om energie te leveren waar de organismen het nodig hebben. Drie voorbeelden van ATP-gebruik zijn de synthese van organische moleculen die fosfaatgroepen bevatten, door ATP gefaciliteerde reacties en actief transport van moleculen door membranen. In elk geval geeft ATP een of twee van zijn fosfaatgroepen af om het proces mogelijk te maken.
   

   DNA en RNA-moleculen bestaan bijvoorbeeld uit nucleotiden die fosfaatgroepen kunnen bevatten. Enzymen kunnen fosfaatgroepen van ATP losmaken en ze indien nodig toevoegen aan nucleotiden.
   

   Voor processen waarbij eiwitten, aminozuren of chemicaliën worden gebruikt die worden gebruikt voor spiercontractie, kan ATP een fosfaatgroep aan een organisch molecuul binden. De fosfaatgroep kan delen verwijderen of toevoegingen aan het molecuul maken en het vervolgens vrijgeven nadat het is gewijzigd. In spiercellen wordt dit soort actie uitgevoerd voor elke samentrekking van de spiercel.
   

   Bij actief transport kan ATP celmembranen kruisen en andere stoffen meenemen. Het kan ook fosfaatgroepen aan moleculen binden om hun vorm te veranderen en ze door celmembranen te laten gaan. Zonder ATP zouden deze processen stoppen en zouden cellen niet langer kunnen functioneren.