ATP'nin Yapısı ve Özellikleri
Bugün yaşamımız için çok önemli bir molekülü inceleyeceğiz. Bahsettiğimiz molekül ATP molekülüdür. Yazıyı dikkatli ve sabırlı okursanız atp hakkında bilmeniz gereken her şeyi öğreneceksiniz. ATP nedir adlı yazımızda ATP'yi kısaca tanıtmıştık. Şimdi de buna ek bilgiler vereceğiz.
Canlı sistemlerinde en fazla kullanılan enerji kimyasal enerjidir. Kimyasal enerji bir molekülün atomları arasındaki bağlarda depo edilmiştir. İki atom arasında kurulan bağ ne kadar kuvvetliyse, bağ kırıldığında çıkan enerji de o kadar büyük olur. Kimyasal bağ oluşurken çıkan enerji, bağı kırarken gereken enerjiye eşittir. Kimyasal bağ enerjisinin ölçü birimi ise kaloridir.
Şeker ve yağ gibi temel besin maddelerindeki enerji kimyasal enerjidir. Yeşil bitkiler fotosentezle güneş enerjisini kimyasal bağ enerjisi olarak besin moleküllerine depo eder. Bu besin molekülleri bitki ve hayvan hücreleri tarafından hücrelerin kullanabileceği bir enerji şekli olan ATP'ye dönüştürülür. ATP enerjisi bir kimyasal enerjidir.
ATP açılımı Adenozin Trifosfat olan, canlılar için enerji sağlayıcı moleküldür. ATP için kısaca canlıların enerji molekülüdür diyebiliriz.
ATP’nin Yapısı
ATP molekülü, adenin denilen bir organik baz, beş karbonlu bir şeker olan riboz ve üç fosfat grubundan meydana gelir. Adenin ile ribozun birleşmesiyle nükleozit oluşur. Buna adenozin adı verilir. Adenozinin bir fosfatla birleşmesinden adenozin mofofasfat (AMP), iki fosfatla birleşmesinden adenozin difosfat (ADP), üç fosfatla birleşmesinden adenozin trifosfat (ATP) meydana gelir.
Yukarıdaki resimde ATP yapısı görselleştirilmiştir.
ATP molekülü yüksek enerjili fosfat bağları içerir. Bu bağlar hidrolizle koptuğu zaman, diğer kimyasal bağlardan daha fazla enerji serbest kalır. ATP molekülünde 2 adet yüksek enerjili bağ vardır. Bu bağlar fosfatların arasında olan bağlardır ve ~ şeklinde gösterilir. En sonradaki fosfatın kopması sonucu geriye ADP ve inorganik fosfat (Pi) kalır. Bu sırada açığa çıkan enerji de hücresel olaylarda kullanılır.
ATP + Su ↔ ADP + Pi + Enerji
Laboratuvar koşullarında 1 molekül ATP’nin hidrolizi ile 7300 kalorilik enerji açığa çıkar. Ancak hücre içinde gerçekleştirilen tepkimeler sırasında bu değer daha fazla olup yaklaşık 13000 kaloridir.
ATP Nasıl Üretilir?
ATP molekülü en uçtaki fosfat grubunu hücredeki bir başka moleküle aktarabilir. Fosfatın katılması fosforilasyon olarak adlandırılır. ATP’den fosfat grubu alan molekül enerji kazanarak aktif hale gelir ve diğer moleküllerle daha hızlı tepkimeye girer. ATP sentezi de fosfat katılmasıyla gerçekleştiği için bir fosforilasyondur. ADP’ye dehidrasyon sentezi sonucunda bir fosfat eklenmesiyle ATP sentezlenir. ATP sentezi için enerji gereklidir. Bu da hücre içindeki organik bileşiklerin hücresel solunum yoluyla parçalanmasıyla elde edilen enerjiden sağlanır.
ADP + Pi + Enerji → ATP + Su
ATP’nin asıl kaynağı güneş enerjisidir. Güneş enerjisi bu açıdan bakıldığında bütün canlıların bedenlerinde geçen metabolik faaliyetlerin temel kaynağıdır.
Üreticiler, fotosentezin başlangıç tepkimelerinde güneş enerjisini kullanarak ATP üretir. Fotosentezin daha sonraki reaksiyonlarında da bu ATP enerjisinden yararlanılarak besin sentezlenir. Böylece güneş enerjisi, organik besinlerin bağlarında kimyasal enerjiye dönüştürülür. Organik besinler oksijenli ya da oksijensiz solunumla parçalanır ve bu sırada açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenir.
O halde ATP üretimi üç yolla yapılır: Oksijenli solunum, oksijensiz solunum ve fotosentez. Solunum tepkimelerinden ATP üretimi substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidadif fosforilasyon ile gerçekleşirken, fotosentez tepkimelerindeki ATP üretimi fotofosforilasyon yoluyla gerçekleşir.
Yukarıdaki şekil canlılardaki enerji akışını basit bir şekilde göstermektedir.
ATP’nin Kullanılması
Hücredeki biyokimyasal tepkimeler genellikle ekzergonik (enerji açığa çıkaran) ve endergonik (enerji tüketen) tepkime çiftleri halinde yürütülür. Ekzergonik tepkimeler sonucu açığa çıkan enerji, bir diğer basamaktaki endergonik tepkimelerde kullanılır.
Hücrede ekzergonik tepkimeler (solunum tepkimeleri) ile önce ATP sentezlenir. Daha sonra aktif taşıma ve biyosentez gibi endergonik tepkimelerde gerekli olan enerji bu ATP’den sağlanır.
ATP’nin hücrede enerji kaynağı olarak kullanıldığı biyokimyasal olaylar şunlardır:
- Biyosentez tepkimeleri (protein, yağ, karbonhidrat ve nükleik asit sentezi)
- Fiziksel hareketler (kas kasılması, hücre bölünmesi, sitoplazmik hareketler)
- Aktif taşımayı sağlayan biyokimyasal tepkimeler
- Sinirsel iletimi sağlayan tepkimeler
- Salgılama olayları
Aşağıdaki şekilde ATP’nin üretilmesi ve kullanılması net bir şekilde gösterilmiştir.
- ATP sentezi endergonik, yıkımı ise ekzergoniktir. Çünkü ATP sentezi için enerji gerekirken ATP’nin yıkımı sonucunda enerji açığa çıkar.
- Hücrelerde bulunan ATP miktarı çok azdır. Çünkü ATP hem sürekli kullanılır hem de kullanılan yerine tekrar üretilir.
- Hücreler arasında ATP sentezi yoktur. Yani her hücre kendi ürettiği ATP’yi kullanmak zorundadır.
ATP’nin Keşfi
Alman biyokimyacı Karl Lohmann, 1929'da tüm canlılardaki esas enerji kaynağı olan adenozin trifosfatı (ATP) keşfetti. ATP'yi kas ve karaciğer özlerinden izole etti ve bulduğu şeye başlangıçta "inosinik asit" adını verdi.
ATP’nin molekül olarak keşfinden önce de biyokimsayal bir enerjinin canlı metabolizmasında en temel görevi üstlendiği bilinmekteydi. ATP’nin keşfedilmesiyle biyokimya bilimi önemli bir ilerleme kaydetmiş oldu.
- 1939 – 1941 yılları arasında ATP’nin yapısı tam olarak keşfedildi ve niteliği kavrandı.
- 1948 yılında laboratuvar ortamında ATP elde edildi.
- 1970’lerde ATP senteziyle görevli enzimler keşfedildi.
- 1993 yılında ATP sentez mekanizması büyük ölçüde keşfedildi.
- 1994 ve 1997 yılları arasında ATP’nin motor şeklinde işleyen görüntüsü elde edildi.
Etiketler:
Çok güzel anlatmışsınız ellerinize sağlık