АТФ: аденозинтрифосфат

Често се казва, че АТФ (аденозинтрифосфат) е енергийната валута или универсалният енергоносител във всички клетки на живите организми. С това видео искам да разбереш по-добре защо го наричаме универсален енергоносител. Аденозинтрифосфат. Отначало това наименование изглежда доста сложно. На пръв поглед молекулярната структура на АТФ също изглежда доста сложна, но ако я разделим на съставните ѝ части, ще стане по-разбираема и ще стане ясно как тя е средство за съхранение на енергия в биологичните системи. Първоначално трябва да разделим тази молекула на две части – на аденозина и на трифосфатите, или трите фосфорилни групи. Аденозинът е тази част от молекулата – ще я оцветя в същия цвят. Тази част вдясно е аденозин, или аденин, свързан с рибоза. Ето тук е аденозинът. Следват три фосфорилни групи. Когато те се отделят, могат да се превърнат във фосфат. Имаме трифосфатна част, една фосфорилна група, две фосфорилни групи, три фосфорилни групи. Ето един начин, по който можеш да си представиш тази молекула, така че да разбереш по-лесно как тя съхранява енергията в живите организми, е да кажем, че цялата аденозинова група е А – ще я отбележа по този начин. Може би е по-добре да я наречем Ad. Сега нека просто да я свържем с трите фосфорилни групи. Ще ги означа с Р и кръг около него. И ти можеш да ги обозначиш по този начин, макар че понякога изобразяваме по-високоенергийните връзки, като вместо прави хоризонтални черти използваме дъгички. Ще видиш нещо подобно, което показва, че тези връзки са богати на енергия и се наричат макроергични. Но в това видео и аз ще нарисувам прави хоризонтални линии. Това са високоенергийни връзки. Какво означава това, че са високоенергийни връзки? Това означава, че електроните в тази връзка са в състояние с висока енергия и, ако по някакъв начин тази връзка може да се разкъса, тези електрони ще преминат в състояние с по-ниска енергия. Когато преминават от състояние с по-висока енергия в състояние с по-ниска енергия, те освобождават енергия. Представи си, че се намирам в самолет и се готвя да скоча – тогава ще съм в състояние с висока енергия, тоест ще имам висока потенциална енергия. Трябва само да направя една крачка и ще падна. Докато падам, ще освободя енергия. Между тялото ми и въздуха ще има триене и, в крайна сметка, когато се ударя в земята, енергията ще се освободи. Бих могъл да компресирам пружина или да преместя турбина... кой знае какво бих могъл да направя. А когато седя на дивана, аз имам ниска енергия, удобно ми е. Трудно би било да изпадна в състояние с още по-ниска енергия, но бих могъл да заспя например. Тези сравнения в някaкъв момент вече не вършат работа. Но един начин да си го представим е, че при подходящи обстоятелства електроните в тази връзка могат да се отделят, да преминат в състояние с по-ниска енергия и да освободят енергия. Тоест първоначално имаме АТФ или аденозин трифосфат. При наличието на вода ще настъпи хидролиза и ще се случи следното: една от тези фосфорилни групи ще се отдели и ще се превърне в молекула фосфат. Така ще получим аденозин... Понеже вече използвахме едната фосфорилна група, остават само две фосфорилни групи и следователно се получава аденозин дифосфат, т.нар. АДФ. Сега ще го напиша. В началото имаме АТФ. А това тук е АДФ – "ди" означава две, две фосфорилни групи – аденозин дифосфат. След това се отделя още една фосфорилна група, разкъсва се връзката и тя се свързва с кислорода и един от от водородните атоми от молекулата на водата. След това може да имаме още един водороден протон. Още не съм нарисувал най-важната част от този процес, когато електроните в тази връзка преминават в състояние с по-ниска енергия, те ще освободят енергия. Значи плюс енергия. От тази страна на реакцията имаме освободена енергия, а от тази – съхранена енергия. Когато изучаваш биохимия, ще виждаш отново и отново, че енергията се използва, за да се премине от АДФ и фосфат към АТФ, тоест така се съхранява енергията. Ще видиш, че в процеси като фотосинтезата се използва светлинната енергия, за да се върне фосфорният атом, така че от аденозиндифосфат да се получи аденозинтрифосфат. Когато живите организми имат нужда от енергия, те ще използват АТФ, извършва се хидролиза и се освобождава енергия. Понякога тази енергия може да се използва само за създаване на топлина, а понякога може да се използва и в някаква друга реакция, например при промяна на триизмерната структура на протеините или за каквото е нужна тази енергия.