ATP (adénosine typosphate)

Structure ATP. Source: Wikimedia Commons

Quel est l'ATP (Adénosine Triffosphate)?

Il ATP (adénosine typosphate) Il s'agit d'une molécule organique qui porte l'énergie primaire de toutes les formes de vie (bactéries, moules, légumes, levures, cellules, etc.). Il a un rôle fondamental dans le métabolisme, car il transporte l'énergie nécessaire pour maintenir efficacement une série de processus cellulaires.

Cette molécule est présentée avec des liaisons à haute énergie constituées par un anneau adénine, un ribose et trois groupes de phosphate. Il est largement connu pour le terme «devise énergétique», car sa formation et sa utilisation se produisent facilement, permettant de «payer rapidement» les réactions chimiques qui nécessitent de l'énergie.

Bien que la molécule à l'œil nu soit petite et simple, elle conserve une quantité importante d'énergie dans ses liens. Les groupes de phosphates ont des charges négatives, qui sont constamment répulsions, ce qui en fait un labile et facile à casser.

Cette molécule est chargée de fournir l'énergie nécessaire pour la majorité des processus qui se produisent à l'intérieur de la cellule, de la synthèse des protéines à la locomotion. De plus, il permet le trafic de molécules à travers les membranes et agit dans la signalisation cellulaire.

Structure ATP

L'ATP, comme son nom l'indique, est un nucléotide avec trois phosphates. Sa structure particulière, en particulier les deux liaisons pyrophosphates, en fait un composé riche en énergie. Il est composé des éléments suivants:

- Une base d'azote, adénine. Les bases d'azote sont des composés cycliques qui contiennent un ou plusieurs azotés dans leur structure. Nous les trouvons également comme des composants dans les acides nucléiques, l'ADN et l'ARN.

- Au centre de la molécule se trouve le ribose. C'est un sucre de type pentose, car il a cinq atomes de carbone. Sa formule chimique est C₅H_dixSOIT₅. Le carbone 1 du ribose est attaché à l'anneau d'adénine.

- Trois phosphates radicaux. Les deux derniers sont les "liaisons à haute énergie" et sont représentées dans des structures graphiques avec le symbole Virguilla: ~. Le groupe phosphate est l'un des plus importants dans les systèmes biologiques. Les trois groupes sont appelés Alfa, Beta et Gamma, du plus proche du plus éloigné.

Ce lien est très labile, il est donc divisé rapidement, facilement et spontanément lorsque les conditions physiologiques de l'organisme le méritent. Cela se produit parce que les charges négatives des trois groupes de phosphate essaient de s'éloigner les uns des autres.

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Fonctions ATP

L'ATP joue un rôle indispensable dans le métabolisme énergétique de pratiquement tous les organismes vivants. Pour cette raison, elle est généralement appelée monnaie énergétique, car elle peut être dépensée et se reconstituer en continu en quelques minutes seulement.

En général, l'ATP agit comme une molécule de signalisation dans les processus qui se produisent à l'intérieur de la cellule; Il est nécessaire de synthétiser les composants de l'ADN et de l'ARN et pour la synthèse d'autres biomolécules, participe au trafic à travers les membranes, entre autres.

Les fonctions ATP sont très larges. Par conséquent, nous nommerons trois exemples spécifiques.

Approvisionnement énergétique pour le transport du sodium et du potassium à travers la membrane

L'ATP introduit de l'énergie dans le système de pompe de sodium-potassium, le mécanisme de transport actif cellulaire qui pompe constamment les ions sodium vers l'extérieur de la cellule et les ions de potassium vers l'intérieur. 

On estime qu'un tiers de l'ATP formé dans la cellule est utilisé pour maintenir la pompe active. 

Logiquement, l'utilisation de l'ATP n'est pas limitée au transport de sodium et de potassium. Il existe d'autres ions, comme le calcium, le magnésium, entre autres, qui nécessitent cette monnaie énergétique pour entrer.

Participation à la synthèse des protéines

Les molécules de protéines sont formées par des acides aminés, liés entre eux par des liaisons peptidiques. Pour les former, la rupture de quatre liaisons à haute énergie est requise. En d'autres termes, un nombre considérable de molécules ATP doivent être hydrolysés pour la formation d'une protéine de longueur moyenne.

La synthèse des protéines se produit dans des structures appelées ribosomes. Ceux-ci sont capables d'interpréter le code que le messager a et de le traduire en une séquence d'acides aminés: ce processus dépend de l'ATP.

Dans les cellules les plus actives, la synthèse des protéines peut diriger jusqu'à 75% d'ATP synthétisé dans cet travail important.

D'un autre côté, la cellule synthétise non seulement les protéines, a également besoin de lipides, de cholestérol et d'autres substances indispensables et pour le faire, il faut l'énergie contenue dans les liaisons ATP.

Fournir de l'énergie pour la locomotion

Le travail mécanique est l'une des fonctions les plus importantes de l'ATP. Par exemple, pour que notre corps puisse exécuter la contraction des fibres musculaires, vous devez avoir de grandes quantités d'énergie.

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Dans le muscle, l'énergie chimique peut être transformée en énergie mécanique grâce à la réorganisation des protéines avec une capacité de contraction qui la forment. La longueur de ces structures est raccourcie, ce qui crée une tension qui se traduit par la génération de mouvement.

Hydrolyse ATP

L'hydrolyse ATP est une réaction qui implique la rupture de la molécule en raison de la présence d'eau. La réaction est représentée comme suit:

ATP + eau ⇋ ADP + P_Toi + énergie. Où, le terme p_Toi fait référence au groupe phosphate inorganique et l'ADP est l'adénosine diphosphate. Notez que la réaction est réversible.

L'hydrolyse ATP est un phénomène qui implique la libération d'une immense quantité d'énergie.

La rupture de l'un des liaisons pyrophosphates se traduit par la libération de 7 kcal par MOL-spécifique 7.3 de l'ATP à l'ADP et 8,2 pour la production d'adénosinmonophosphate (AMP) de l'ATP.

Cela équivaut à 12.000 calories par mol d'ATP.

Pourquoi cette libération d'énergie se produit-elle?

Les produits d'hydrolyse sont beaucoup plus stables qu'ATP.

Il est nécessaire de mentionner que seule l'hydrolyse qui se produit sur les liaisons pyrophosphates pour donner naissance à la formation d'ADP ou d'AMP conduit à une génération d'énergie en quantités importantes.

La libération d'énergie de ces réactions est utilisée pour effectuer des réactions métaboliques à l'intérieur de la cellule, car bon nombre de ces processus ont besoin d'énergie pour fonctionner, à la fois dans les étapes initiales des voies de dégradation et dans la biosynthèse des composés.

Obtention de l'ATP

L'ATP peut être obtenu de deux manières: phosphorylation oxydative et phosphorylation en termes de substrat. Le premier nécessite de l'oxygène, tandis que le second n'en a pas besoin. Environ 95% de l'ATP formé se produit dans les mitochondries.

La phosphorylation oxydative

La phosphorylation oxydative implique un processus d'oxydation des nutriments en deux phases: obtenir des coenzymes réduits NADH et FADH₂ Vitamines dérivées.

La réduction de ces molécules nécessite l'utilisation d'hydrogènes des nutriments. Dans les graisses, la production de coenzymes est remarquable, grâce à l'énorme quantité d'hydrogènes qu'ils ont dans leur structure, par rapport aux peptides ou aux glucides.

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Bien qu'il existe plusieurs itinéraires de production de coenzyme, l'itinéraire le plus important est le cycle de Krebs. Par la suite, des coenzymes réduits sont concentrés aux chaînes respiratoires situées dans les mitochondries, qui transfèrent les électrons à l'oxygène.

La chaîne de convoyeur électronique est formée par une série de protéines couplées à la membrane, qui pompent les protons (H +) à l'extérieur (voir image). Ces protons entrent et traversent à nouveau la membrane à travers une autre protéine, l'ATP Syntasa, en charge de la synthèse ATP.

En d'autres termes, nous devons réduire les coenzymes, plus d'ADP et d'oxygène, générer de l'eau et de l'ATP.

Processus d'obtention d'ATP. Source: Wikimedia Commons

Phosphorylation au niveau du substrat

La phosphorylation en termes de substrat n'est pas aussi importante que le mécanisme décrit ci-dessus et, car il ne nécessite pas de molécules d'oxygène, elle est généralement associée à la fermentation.

Cette route, bien que très rapide, extrait peu d'énergie: si nous le comparons au processus d'oxydation, ce serait environ quinze moins.

Dans notre corps, les processus fermentatifs se produisent au niveau musculaire. Ce tissu peut fonctionner sans oxygène, il est donc possible qu'une molécule de glucose soit dégradée en acide lactique (lorsque nous effectuons une activité sportive intense, par exemple).

Dans les fermentations, le produit final a toujours un potentiel énergétique qui peut être extrait. Dans le cas de la fermentation dans le muscle, les carbones de l'acide lactique sont au même niveau de réduction que ceux de la molécule initiale: le glucose.

Ainsi, la production d'énergie se produit en raison de la formation de molécules qui ont des liaisons à haute énergie, dont 1,3 bifosphogirat et phosphoenolpiruvate.

En glycolyse, par exemple, l'hydrolyse de ces composés est liée à la production de molécules d'ATP, donc le terme "en termes de substrat".

Cycle ATP

Cycle ATP. Source: Wikimedia Commons

L'ATP n'est jamais stocké. Est dans un cycle continu d'utilisation et de synthèse. De cette façon, un équilibre entre l'ATP formé et son produit hydrolysé est créé, l'ADP.

Les références

1. Guyton, un. C., & Hall, J. ET. (2000). Manuel de physiologie humaine.
2. Hall, J. ET. (2017). Guyton et Hall Treaty of Medical Physiology. Elsevier Brésil.
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