الأدينوسين ثلاثيُّ الفوسفات (ATP)

عندما نتحدث عن الجزيئات والبيولوجيا والطاقة ، فإن مفهومًا يأتي إلينا دائمًا يُعرف باسم الأدينوسين ثلاثيُّ الفوسفات (ATP) . إنه الجزيء الذي يظهر دائمًا في جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية تقريبًا. لا يعرف الجميع ما هو ATP وما هي وظائفه الرئيسية.

لذلك ، سنخصص هذه المقالة لإخبارك بجميع خصائص ووظيفة وأهمية ATP.

الملامح الرئيسية

نحن نتحدث عن جزيء كان موجودًا تقريبًا في جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي لدى الكائنات الحية. التفاعلات الكيميائية مثل تحلل السكر ، دورة كريبس. رفيقه الذي لا ينفصل هو ADP كما أنه يلعب دورًا مهمًا في كل هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية.

أول شيء هو معرفة ما هو ATP. وهو النوكليوتيدات أدينوسين ثلاثي الفوسفات وهو الوسيط الأكثر شيوعًا والغني بالطاقة. كما يشير اسمها ، فهي تتكون من مجموعة أدينوزين ، والتي بدورها تتكون من الأدينين والريبوز ، ومجموعة ثلاثي الفوسفات. السمة الرئيسية هي أنها تحتوي على مجموعات الفوسفات يحتوي ATP على ثلاث وحدات فوسفاتية تتنافر مع بعضها البعض كهربائياً. هذا لأن ذرات الفوسفور مشحونة إيجابياً ، بينما ذرات الأكسجين مشحونة سالبة.

عندما نتحدث عن صد الكهرباء الساكنة ، فإننا نعني أنهم يتصرفون بنفس الطريقة التي نتصرف بها عندما نريد ضم مغناطيسين بواسطة كلا القطبين الموجبين أو كلا القطبين السالبين. نحن نعلم أن الأقطاب المتقابلة تتجاذب ، ولكنها تتنافر مثل بعضها البعض.

 وظيفة ATP والتخزين

سنرى الوظيفة الرئيسية التي يلعبها ATP في أجسامنا ولماذا هي مهمة جدًا على هذا الكوكب. وظيفتها الرئيسية هي تعمل كمصدر للطاقة في جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية تقريبًا. عادةً ما تكون كل هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية ضرورية للحياة وتحدث داخل الخلية. بفضل هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية ، يمكن الحفاظ على الوظائف النشطة للخلية ، مثل تخليق الحمض النووي والحمض النووي الريبي والبروتينات ونقل جزيئات معينة عبر غشاء الخلية.

عندما نذهب إلى صالة الألعاب الرياضية خلال الثواني الأولى نرفع السدود ، فإن ATP هو الذي يمنحنا الطاقة اللازمة لذلك. بمجرد أن يستمر التمرين لأكثر من 10 ثوانٍ ، يكون الجليكوجين العضلي مسؤولاً عن التغلب على المقاومة التي نضعها عليه.

أحد الجوانب الأساسية لمعرفة عمل ATP هو معرفة كيفية تخزينها للطاقة. يتطلب الاحتفاظ بالروابط بين الفوسفات معًا في مجموعة ثلاثي الفوسفات الكثير من الطاقة. على وجه التحديد ، هناك حاجة إلى 7.7 سعرة حرارية من الطاقة الحرة لكل مول من ATP. هذه هي نفس الطاقة التي يتم إطلاقها عند تحلل ATP إلى ADP. هذا يعني أنه يفقد مجموعة الفوسفات بسبب تأثير الماء ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة.

سنعود إلى القياس المستخدم للمغناطيس لنكون قادرين على شرح عمل ATP بشكل جيد. لنفترض أن لدينا مغناطيسين يواجههما قطبهما الموجب ويتصل بهما الشمع أو الغراء. في حين الشمع صلب تمامًا ، لا تزال المغناطيسات متصلة بالرغم من أنها في حالتها الأصلية يجب أن تتنافر. ومع ذلك ، إذا بدأنا في تسخين الشمع ، فإن المغناطيسين يكسران الرابطة التي تماسكهما معًا ويفصلان عن الطاقة المطلقة. لذلك ، يمكننا القول أن الطاقة مخزنة على الرصيف وهو رابط كلا المغناطيسين.

في حالة هذا الجزيء ، يتم تخزين الطاقة في روابط تربط جزيئات الفوسفات معًا. تُعرف هذه الروابط باسم بيروفوسفات. طريقة أخرى لتسمية هذه الروابط هي الروابط اللامائية أو عالية الطاقة.

كيف يتخلى ATP عن الطاقة

لقد ذكرنا بالفعل أن هذا الجزيء هو المسؤول الرئيسي عن توفير الطاقة للكائنات الحية. ومع ذلك ، لا يعرف الجميع كيف تتخلى هذه الطاقة بحيث يمكن استخدامها في أنشطة مختلفة. للقيام بذلك ، يعطي ATP مجموعة فوسفات نهائية ذات محتوى عالي الطاقة لمجموعة من الجزيئات المستقبلة مثل السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. عندما يتم تحرير محطة الفوسفات ، يتم تحويلها إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين ، أي ADP. يحدث هذا عندما يتم تحرير مجموعة فوسفات ملزمة على جزيء المستقبل. في هذه العملية ، هناك نقل لمجموعة الفوسفات أو الفسفرة التي يجب عدم الخلط بينها وبين الفسفرة المؤكسدة ، المسؤولة عن تكوين الجزيء.

تزيد الفسفرة من مستوى الطاقة الحرة للجزيء المستقبِل وهذا هو السبب في قدرتها على التفاعل بشكل مكثف في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي يتم تحفيزها بواسطة الإنزيمات. الإنزيمات مسؤولة عن ضمان أسرع أداء للتفاعلات الكيميائية الحيوية. يكون التفاعل مفرط الطاقة عندما يكون تباين طاقة جيبس ​​الحر سالبًا. يسمى، هذا التغيير في الطاقة من التحلل المائي أو نقل مجموعة الفوسفات هو -7.7 كيلو كالوري. يمكن لجزيء ثلاثي فوسفات الأدينوزين إطلاق الطاقة من خلال التحلل المائي. في هذه الحالة ، نرى كيف يكون جزيء الماء مسؤولاً عن مهاجمة إحدى الروابط بين مجموعات الفوسفات لإعطاء إما مجموعة فوسفات و ADP.

كيف يتم إنشاؤه

سنرى ما هي الخطوات الرئيسية التي يتم من خلالها إنشاء ATP ، التنفس الخلوي النقطي من خلال سلسلة النقل الإلكترونية هو المصدر الرئيسي للخلق. يحدث أيضًا في عملية التمثيل الضوئي التي تحدث في النباتات. من الأشكال أو طرق الخلق الأخرى أثناء تحلل السكر وأثناء دورة حمض الستريك ، والمعروفة أيضًا باسم دورة كريبس.

يتم تشكيل ATP عن طريق فسفرة ADP بفضل عمل فوسفات الأرجينين وفوسفات الكرياتين. كلاهما بمثابة احتياطيات خاصة من الطاقة الكيميائية لحدوث الفسفرة بشكل أسرع. هذه هي العملية التي ذكرناها سابقًا وتُعرف باسم الفسفرة المؤكسدة. يُعرف كل من الكرياتين والأرجينين باسم الفوسفاجين.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن جزيء ATP ووظائفه.