एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) संरचना, कार्य, हाइड्रोलिसिस

एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) एक एडेनिन रिंग, एक रिबोस और तीन फॉस्फेट समूहों द्वारा गठित उच्च ऊर्जा बांड के साथ एक कार्बनिक अणु है। चयापचय में इसकी मौलिक भूमिका है, क्योंकि यह कुशलतापूर्वक कार्य करने वाली सेलुलर प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा का परिवहन करता है.

यह "ऊर्जा मुद्रा" शब्द से व्यापक रूप से जाना जाता है, क्योंकि इसका गठन और इसका उपयोग आसानी से होता है, जिससे ऊर्जा का रासायनिक रूप से "भुगतान" जल्दी हो जाता है.

यद्यपि नग्न आंखों का अणु छोटा और सरल होता है, लेकिन इसके लिंक में महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की बचत होती है। फॉस्फेट समूहों पर नकारात्मक चार्ज होते हैं, जो लगातार प्रतिकर्षण में होते हैं, जिससे यह एक लेबिल और आसानी से टूटा हुआ लिंक होता है.

एटीपी की हाइड्रोलिसिस पानी की उपस्थिति से अणु का टूटना है। इस प्रक्रिया के माध्यम से निहित ऊर्जा जारी होती है.

एटीपी के दो मुख्य स्रोत हैं: सब्सट्रेट स्तर पर फास्फोरिलीकरण और ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण, बाद वाला सबसे महत्वपूर्ण और सबसे अधिक सेल द्वारा उपयोग किया जाता है.

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण जोड़े FADH के ऑक्सीकरण को बढ़ाते हैं₂ और एनएडीएच + एच⁺ माइटोकॉन्ड्रिया में और सब्सट्रेट स्तर पर फास्फोराइलेशन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के बाहर होता है, ग्लाइकोलाइसिस और ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र जैसे मार्गों में।.

यह अणु कोशिका के अंदर होने वाली अधिकांश प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने के लिए ज़िम्मेदार है, प्रोटीन संश्लेषण से लेकर हरकत तक। इसके अलावा, यह झिल्ली के माध्यम से अणुओं के आवागमन की अनुमति देता है और सेल सिग्नलिंग पर कार्य करता है.

सूची

• 1 संरचना
• 2 कार्य
  • 2.1 झिल्ली के माध्यम से सोडियम और पोटेशियम के परिवहन के लिए ऊर्जा की आपूर्ति
  • 2.2 प्रोटीन संश्लेषण में भागीदारी
  • 2.3 नियंत्रण रेखा के लिए ऊर्जा की आपूर्ति
• 3 हाइड्रोलिसिस
  • 3.1 ऊर्जा का यह रिलीज क्यों होता है?
• 4 एटीपी प्राप्त करना
  • 4.1 ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण
  • 4.2 सब्सट्रेट स्तर पर फास्फोरिलीकरण
• 5 एटीपी साइकिल
• 6 अन्य ऊर्जा अणु
• 7 संदर्भ

संरचना

एटीपी, जैसा कि इसके नाम का अर्थ है, तीन फॉस्फेट के साथ एक न्यूक्लियोटाइड है। इसकी विशेष संरचना, विशेष रूप से दो पाइरोफॉस्फेट बॉन्ड, इसे एक ऊर्जा युक्त यौगिक बनाते हैं। यह निम्नलिखित तत्वों से बना है:

- एक नाइट्रोजनस बेस, एडेनिन। नाइट्रोजनस आधार चक्रीय यौगिक हैं जिनकी संरचना में एक या अधिक नाइट्रोजन होते हैं। हम उन्हें न्यूक्लिक एसिड, डीएनए और आरएनए में घटक के रूप में भी पाते हैं.

- रिबोस अणु के केंद्र में स्थित है। यह पेन्टोज़ प्रकार की चीनी है, क्योंकि इसमें पाँच कार्बन परमाणु होते हैं। इसका रासायनिक सूत्र C है₅एच₁₀हे₅. राइबोज का कार्बन 1 एडेनिन रिंग से जुड़ा होता है.

- तीन फॉस्फेट कट्टरपंथी। अंतिम दो "उच्च ऊर्जा लिंक" हैं और वायरगिला के प्रतीक के साथ ग्राफिक संरचनाओं में दर्शाए गए हैं: ~। फॉस्फेट समूह जैविक प्रणालियों में सबसे महत्वपूर्ण में से एक है। तीन समूहों को अल्फा, बीटा और गामा कहा जाता है, निकटतम से सबसे दूर तक.

यह लिंक बहुत ही भयंकर है, इसलिए यह जल्दी, आसानी से और सहज रूप से विभाजित हो जाता है, जब जीव की शारीरिक स्थितियां इसे वारंट करती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि तीन फॉस्फेट समूहों के नकारात्मक चार्ज लगातार एक दूसरे से दूर जाने की कोशिश करते हैं.

कार्यों

लगभग सभी जीवित जीवों के ऊर्जा चयापचय में एटीपी एक अनिवार्य भूमिका निभाता है। इस कारण से, इसे अक्सर ऊर्जा मुद्रा कहा जाता है, क्योंकि इसे कुछ ही मिनटों में लगातार खर्च किया जा सकता है और फिर से भरा जा सकता है।.

प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष, एटीपी फॉस्फेट दाता के रूप में कार्य करने के अलावा, सैकड़ों प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है.

सामान्य तौर पर, एटीपी सेल के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं में एक सिग्नलिंग अणु के रूप में कार्य करता है, डीएनए और आरएनए के घटकों को संश्लेषित करना आवश्यक है और अन्य बायोमॉलिक्युलस के संश्लेषण के लिए, यह यातायात में भाग लेता है झिल्ली, दूसरों के बीच में.

एटीपी के उपयोग को मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जैविक झिल्ली के माध्यम से अणुओं का परिवहन, विभिन्न यौगिकों का संश्लेषण और अंत में, यांत्रिक कार्य.

एटीपी के कार्य बहुत व्यापक हैं। इसके अलावा, यह इतनी प्रतिक्रियाओं में शामिल है कि उन सभी को नाम देना असंभव होगा। इसलिए, हम तीन निर्दिष्ट उपयोगों में से प्रत्येक का उदाहरण देने के लिए तीन विशिष्ट उदाहरणों पर चर्चा करेंगे.

झिल्ली के माध्यम से सोडियम और पोटेशियम के परिवहन के लिए ऊर्जा की आपूर्ति

सेल एक अत्यंत गतिशील वातावरण है जिसे विशिष्ट सांद्रता बनाए रखने की आवश्यकता होती है। अधिकांश अणु कोशिका में अनियमित या आकस्मिक रूप से प्रवेश नहीं करते हैं। किसी अणु या पदार्थ के प्रवेश के लिए, उसे अपने विशिष्ट ट्रांसपोर्टर द्वारा ऐसा करना चाहिए.

ट्रांसपोर्टर्स प्रोटीन होते हैं जो झिल्ली को पार करते हैं और सेलुलर "गेटकीपर" के रूप में कार्य करते हैं, सामग्री के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। इसलिए, झिल्ली सूक्षम है: यह कुछ यौगिकों को प्रवेश करने की अनुमति देता है और दूसरों को नहीं.

सबसे प्रसिद्ध ट्रांसपोर्ट में से एक सोडियम-पोटेशियम पंप है। इस तंत्र को एक सक्रिय परिवहन के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि आयनों की गति उनके सांद्रता के खिलाफ होती है और इस आंदोलन को निष्पादित करने का एकमात्र तरीका एटीपी के रूप में सिस्टम में ऊर्जा का परिचय देना है।.

यह अनुमान है कि सेल में गठित एटीपी का एक तिहाई पंप को सक्रिय रखने के लिए उपयोग किया जाता है। सोडियम आयनों को कोशिका के बाहरी हिस्से में लगातार पंप किया जाता है, जबकि पोटेशियम आयन रिवर्स में ऐसा करते हैं.

तार्किक रूप से, एटीपी का उपयोग सोडियम और पोटेशियम के परिवहन के लिए प्रतिबंधित नहीं है। अन्य आयन, जैसे कैल्शियम, मैग्नीशियम, दूसरों के बीच में हैं, जिन्हें प्रवेश करने के लिए इस ऊर्जा मुद्रा की आवश्यकता होती है.

प्रोटीन संश्लेषण में भागीदारी

प्रोटीन अणु अमीनो एसिड द्वारा बनते हैं, पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। उन्हें बनाने के लिए चार उच्च-ऊर्जा बांडों को तोड़ने की आवश्यकता होती है। दूसरे शब्दों में, औसत लंबाई के प्रोटीन के गठन के लिए एटीपी अणुओं की एक बड़ी संख्या को हाइड्रोलाइज्ड किया जाना चाहिए.

प्रोटीन का संश्लेषण राइबोसोम नामक संरचनाओं में होता है। वे दूत RNA के पास मौजूद कोड की व्याख्या करने में सक्षम हैं और इसे एक एमिनो एसिड अनुक्रम, एक एटीपी-निर्भर प्रक्रिया में अनुवाद करते हैं।.

सबसे सक्रिय कोशिकाओं में, प्रोटीन संश्लेषण इस महत्वपूर्ण कार्य में संश्लेषित एटीपी के 75% तक निर्देशित कर सकता है.

दूसरी ओर, सेल न केवल प्रोटीन को संश्लेषित करता है, इसे लिपिड, कोलेस्ट्रॉल और अन्य अपरिहार्य पदार्थों की भी आवश्यकता होती है और ऐसा करने के लिए एटीपी बांड में निहित ऊर्जा की आवश्यकता होती है।.

हरकत के लिए ऊर्जा प्रदान करें

मैकेनिकल काम एटीपी के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है। उदाहरण के लिए, हमारे शरीर के लिए मांसपेशी फाइबर के संकुचन को निष्पादित करने में सक्षम होने के लिए, बड़ी मात्रा में ऊर्जा की उपलब्धता आवश्यक है.

मांसपेशियों में, रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है जो इसे बनाने वाली संकुचन क्षमता के साथ प्रोटीन के पुनर्गठन के लिए धन्यवाद। इन संरचनाओं की लंबाई को संशोधित किया गया है, छोटा किया गया है, जो एक तनाव पैदा करता है जिसके परिणामस्वरूप आंदोलन उत्पन्न होता है.

अन्य जीवों में, कोशिकाओं की गति एटीपी की उपस्थिति के कारण भी होती है। उदाहरण के लिए, सिलिया और फ्लैगेला का आंदोलन जो कुछ एककोशिकीय जीवों के विस्थापन को एटीपी के उपयोग के माध्यम से होता है।.

एक और विशेष आंदोलन अमीबिक है जिसमें कोशिका के छोर पर एक छद्म भाग का फैलाव शामिल होता है। कई सेल प्रकार लोकोमोसाइट्स के इस तंत्र का उपयोग करते हैं, जिसमें ल्यूकोसाइट्स और फाइब्रोब्लास्ट शामिल हैं.

रोगाणु कोशिकाओं के मामले में, भ्रूण के प्रभावी विकास के लिए हरकत आवश्यक है। भ्रूण कोशिकाएं अपने उद्गम स्थल से उस क्षेत्र की महत्वपूर्ण दूरी तय करती हैं जहां उन्हें विशिष्ट संरचनाएं उत्पन्न करनी चाहिए.

हाइड्रोलिसिस

एटीपी की हाइड्रोलिसिस एक प्रतिक्रिया है जिसमें पानी की उपस्थिति से अणु का टूटना शामिल है। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

एटीपी + पानी + एडीपी + पी_मैं + ऊर्जा। जहां, पी शब्द_मैं यह अकार्बनिक फॉस्फेट के समूह को संदर्भित करता है और एडीपी एडेनोसिन डिपॉस्फेट है। ध्यान दें कि प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है.

एटीपी की हाइड्रोलिसिस एक घटना है जिसमें ऊर्जा की एक विशाल राशि का विमोचन शामिल है। किसी भी पाइरोफॉस्फेट के टूटने से 7 किलो कैलोरी प्रति मोल की रिहाई होती है - विशेष रूप से एटीपी से एडीपी के लिए 7.3 और एटीपी से एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (एएमपी) के उत्पादन के लिए। यह एटीपी के प्रति तिल 12,000 कैलोरी के बराबर है.

ऊर्जा की यह रिहाई क्यों होती है??

क्योंकि हाइड्रोलिसिस के उत्पाद प्रारंभिक यौगिक की तुलना में बहुत अधिक स्थिर होते हैं, अर्थात एटीपी.

यह उल्लेख करना आवश्यक है कि एडीपी या एएमपी के गठन को जन्म देने के लिए केवल हाइड्रोलिसिस जो पाइरोफॉस्फेट बॉन्ड पर होता है, महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करता है.

अणु में अन्य बंधों की हाइड्रोलिसिस अकार्बनिक पाइरोफॉस्फेट की हाइड्रोलिसिस को छोड़कर अधिक ऊर्जा प्रदान नहीं करती है, जिसमें बड़ी मात्रा में ऊर्जा होती है.

इन प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा की रिहाई का उपयोग कोशिका के अंदर चयापचय प्रतिक्रियाओं को करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इन प्रक्रियाओं में से कई को कार्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, दोनों ही मार्ग के प्रारंभिक चरणों में और यौगिकों के जैवसंश्लेषण में.

उदाहरण के लिए, ग्लूकोज चयापचय में, प्रारंभिक चरणों में अणु के फास्फोरिलीकरण शामिल होते हैं। निम्न चरणों में, एक सकारात्मक शुद्ध लाभ प्राप्त करने के लिए, नया एटीपी उत्पन्न होता है.

ऊर्जा के दृष्टिकोण से, ऐसे अन्य अणु हैं जिनकी ऊर्जा रिलीज एटीपी से अधिक है, जिसमें 1,3-बिपोस्फोस्ग्लिसरेट, कार्बामाइल फॉस्फेट, क्रिएटिनिन फॉस्फेट और फॉस्फेनोलेफ्रुवेट शामिल हैं.

एटीपी प्राप्त करना

एटीपी को दो मार्गों से प्राप्त किया जा सकता है: सब्सट्रेट स्तर पर ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण और फॉस्फोराइलेशन। पहले व्यक्ति को ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है जबकि दूसरे को इसकी आवश्यकता नहीं होती है। गठित एटीपी का लगभग 95% माइटोकॉन्ड्रिया में होता है.

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण में दो चरणों में पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया शामिल होती है: कम कोएंजाइम NADH और FADH प्राप्त करना₂ विटामिन का व्युत्पन्न.

इन अणुओं की कमी से पोषक तत्वों से हाइड्रोजन्स के उपयोग की आवश्यकता होती है। वसा में, कोएंजाइम का उत्पादन उल्लेखनीय है, पेप्टाइड्स या कार्बोहाइड्रेट के साथ तुलना में हाइड्रोजन्स की भारी मात्रा के लिए धन्यवाद, जो उनकी संरचना में है।.

यद्यपि कोएनजाइम के उत्पादन के कई तरीके हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण मार्ग क्रेब्स चक्र है। इसके बाद, कम कोएंजाइम माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित श्वसन श्रृंखला में केंद्रित होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीजन में स्थानांतरित करते हैं.

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला झिल्ली से जुड़े प्रोटीन की एक श्रृंखला से बनती है, जो प्रोटॉन (H +) को बाहर (छवि देखें) में पंप करती है। ये प्रोटॉन फिर से एक अन्य प्रोटीन, एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से झिल्ली को पार करते हैं, एटीपी के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार.

दूसरे शब्दों में, हमें कोएंजाइम कम करना होगा, अधिक एडीपी और ऑक्सीजन पानी और एटीपी उत्पन्न करेगा.

सब्सट्रेट स्तर पर फास्फोरिलीकरण

सब्सट्रेट स्तर पर फास्फोराइलेशन उपरोक्त वर्णित तंत्र के रूप में महत्वपूर्ण नहीं है और, क्योंकि इसमें ऑक्सीजन के अणुओं की आवश्यकता नहीं होती है, यह आमतौर पर किण्वन से जुड़ा होता है। इस तरह, हालांकि यह बहुत तेज़ है, थोड़ी ऊर्जा निकालता है, अगर हम इसकी तुलना ऑक्सीकरण प्रक्रिया से करें तो यह लगभग पंद्रह गुना कम होगा.

हमारे शरीर में, किण्वन प्रक्रिया मांसपेशियों के स्तर पर होती है। यह ऊतक ऑक्सीजन के बिना कार्य कर सकता है, इसलिए यह संभव है कि लैक्टिक एसिड के लिए एक ग्लूकोज अणु को अपमानित किया जाता है (जब हम कुछ थकाऊ खेल गतिविधि कर रहे हैं, उदाहरण के लिए).

किण्वन में, अंतिम उत्पाद में अभी भी ऊर्जा क्षमता है जिसे निकाला जा सकता है। मांसपेशियों में किण्वन के मामले में, लैक्टिक एसिड में कार्बोन कमी के समान स्तर पर होते हैं जो प्रारंभिक अणु में होते हैं: ग्लूकोज.

इस प्रकार, ऊर्जा का उत्पादन अणुओं के गठन से होता है, जिसमें उच्च ऊर्जा बॉन्ड होते हैं, जिसमें 1,3-बीफॉस्फोग्लिरेट और फॉस्फोनेओलीफ्रुवेट शामिल हैं.

ग्लाइकोलाइसिस में, उदाहरण के लिए, इन यौगिकों के हाइड्रोलिसिस को एटीपी अणुओं के उत्पादन से जोड़ा जाता है, इसलिए "सब्सट्रेट स्तर पर" शब्द।.

एटीपी साइकिल

एटीपी कभी संग्रहीत नहीं होता है। यह उपयोग और संश्लेषण के एक निरंतर चक्र में है। इस तरह से गठित एटीपी और उसके हाइड्रोलाइज्ड उत्पाद, एडीपी के बीच एक संतुलन बनाया जाता है.

अन्य ऊर्जा अणु

ATP न्यूक्लियोसाइड बाइफॉस्फेट से बना एकमात्र अणु नहीं है जो सेलुलर चयापचय में मौजूद है। एटीपी के समान संरचनाओं के साथ अणुओं की एक श्रृंखला होती है जिसमें एक तुलनीय ऊर्जा व्यवहार होता है, हालांकि वे एटीपी के रूप में लोकप्रिय नहीं हैं.

सबसे उत्कृष्ट उदाहरण जीटीपी, गुआनोसिन ट्राइफॉस्फेट है, जिसका उपयोग ज्ञात क्रेब्स चक्र और ग्लुकोनोजेनिक मार्ग में किया जाता है। दूसरों को कम इस्तेमाल किया CTP, TTP और UTP हैं.

संदर्भ

1. गयटन, ए.सी., और हॉल, जे। ई। (2000)। मानव शरीर क्रिया विज्ञान की पाठ्यपुस्तक.
2. हॉल, जे। ई। (2017). मेडिकल फिजियोलॉजी पर गाइटन ई हॉल ग्रंथ. एल्सेवियर ब्राजील.
3. हर्नांडेज़, ए। जी। डी। (2010). पोषण संधि: भोजन की संरचना और पोषण गुणवत्ता. एड। पैनामेरिकाना मेडिकल.
4. लिम, एम। वाई। (2010). चयापचय और पोषण में आवश्यक. Elsevier.
5. प्रैट, सी। डब्ल्यू।, और कैथलीन, सी। (2012). जीव रसायन. संपादकीय द मॉडर्न मैनुअल.
6. वायट, डी।, वायट, जे। जी, और प्रैट, सी। डब्ल्यू। (2007). जैव रसायन विज्ञान के मूल सिद्धांत. चिकित्सा संपादकीय पानामेरिकाना.