✖


Jump to content

Аденозинтрифосфат

(Перенаправлено с аденозинтрифосфата )
Аденозин-5'-трифосфат
Имена
Название ИЮПАК
Аденозин 5'-(тетрагидротрифосфат)
Систематическое название ИЮПАК
ТО 1 -{[(2R , 3S , 4R , 5R ) -5-(6-амино-9Н - пурин-9-ил)-3,4-дигидроксиоксолан-2-ил]метил}тетрагидротрифосфат
Идентификаторы
  • 56-65-5 (свободная кислота)  проверятьИ
  • 34369-07-8 (гидрат динатриевой соли)  ☒Н
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЕМБЛ
ХимическийПаук
Лекарственный Банк
Информационная карта ECHA 100.000.258 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 10 Ч 16 Н 5 О 13 П 3
Молярная масса 507.18 g/mol
Плотность 1,04 г/см 3 (динатриевая соль)
Температура плавления 187 ° C (369 ° F; 460 К) динатриевая соль; разлагается
Кислотность ( pKa ​ ) 0.9, 1.4, 3.8, 6.5
УФ-видимое излучение (λ макс .) 259 нм [1]
Поглощение ε 259 = 15,4 мМ −1 см −1 [1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическая формула
Интерактивная анимация структуры АТФ.

Аденозинтрифосфат ( АТФ ) — нуклеотид [2] который обеспечивает энергию для управления и поддержки многих процессов в живых клетках , таких как сокращение мышц , распространение нервных импульсов и химический синтез . Встречающийся во всех известных формах жизни , его часто называют «молекулярной денежной единицей » для внутриклеточной передачи энергии . [3]

При потреблении в метаболическом процессе АТФ превращается либо в аденозиндифосфат (АДФ), либо в аденозинмонофосфат (АМФ). Другие процессы восстанавливают АТФ. Он также является ДНК и и РНК предшественником используется в качестве кофермента . Среднестатистический взрослый человек ежедневно перерабатывает около 50 килограммов. [4]

С точки зрения биохимии АТФ классифицируется как нуклеозидтрифосфат , что указывает на то, что она состоит из трех компонентов: азотистого основания ( аденина ), сахарной рибозы и трифосфата .

Структура

[ редактировать ]

АТФ состоит из аденина , присоединенного атомом азота #9 к 1'- углерода атому сахара ( рибозы ), который, в свою очередь, присоединен к 5'-атому углерода сахара к трифосфатной группе. Во многих реакциях, связанных с обменом веществ, адениновая и сахарная группы остаются неизменными, но трифосфат превращается в ди- и монофосфат, давая соответственно производные АДФ и АМФ . Три фосфорильные группы обозначены как альфа (α), бета (β) и, для терминального фосфата, гамма (γ). [5]

В нейтральном растворе ионизированный АТФ существует в основном в виде АТФ. 4− , с небольшой долей АТФ 3− . [6]

Связывание катионов металлов

[ редактировать ]

Полианионный АТФ, обладающий потенциально хелатирующей полифосфатной группой, связывает катионы металлов с высоким сродством. Константа связывания Mg ​ 2+
есть ( 9 554 ). [7] Связывание двухвалентного катиона , почти всегда магния , сильно влияет на взаимодействие АТФ с различными белками. Благодаря силе АТФ-Mg 2+ взаимодействия АТФ существует в клетке преимущественно в виде комплекса с Mg 2+
связаны с фосфатными кислородными центрами. [6] [8]

Второй ион магния имеет решающее значение для связывания АТФ в киназном домене. [9] Наличие магния 2+ регулирует активность киназы. [10] С точки зрения мира РНК интересно, что АТФ может переносить ион Mg, который катализирует полимеризацию РНК. [ нужна ссылка ]

Химические свойства

[ редактировать ]

Соли АТФ можно выделить в виде бесцветных твердых веществ. [11]

Циклы синтеза и деградации АТФ; 2 и 1 представляют собой вход и выход энергии соответственно.

АТФ стабилен в водных растворах при pH от 6,8 до 7,4 (в отсутствие катализаторов). При более экстремальных уровнях pH он быстро гидролизуется до АДФ и фосфата. Живые клетки поддерживают соотношение АТФ и АДФ на уровне десяти порядков от равновесия, при этом концентрации АТФ в пять раз превышают концентрацию АДФ. [12] [13] В контексте биохимических реакций связи POP часто называют высокоэнергетическими связями . [14]

Реактивные аспекты

[ редактировать ]

Гидролиз АТФ до АДФ и неорганического фосфата.

СПС 4- (вод) + Н 2 О (л) = АДФ 3- (водный раствор) + ГПО 2- (вод) + Н + (вода)

выделяет 20,5 килоджоулей на моль (4,9 ккал/моль) энтальпии . Это может отличаться в физиологических условиях, если реагент и продукты не находятся точно в этих состояниях ионизации. [15] Значения свободной энергии, высвобождаемой при отщеплении фосфатного (P i ) или пирофосфатного (PP i ) звена от АТФ при стандартных концентрациях 1 моль/л при pH 7, составляют: [16]

АТФ + Н
2 O → АДФ + P i   Δ G °' = -30,5 кДж/моль (-7,3 ккал/моль)
АТФ + Н
2 O → AMP + PP i   Δ G °' = -45,6 кДж/моль (-10,9 ккал/моль)

Эти сокращенные уравнения при pH около 7 можно записать более явно (R = аденозил ):

[РО-П(О) 2 -ОП(О) 2 -О-РО 3 ] 4− + Ч
2 О → [РО-П(О) 2 -О-РО 3 ] 3− + [ГПО 4 ] 2− + Ч +
[РО-П(О) 2 -ОП(О) 2 -О-РО 3 ] 4− + Ч
2 О → [РО-ПО 3 ] 2− + [НО 3 П-О-ПО 3 ] 3− + Ч +

В цитоплазматических условиях, когда соотношение АДФ/АТФ находится на 10 порядков от равновесия, ΔG составляет около -57 кДж/моль. [12]

Наряду с pH изменение свободной энергии гидролиза АТФ также связано с Mg. 2+ концентрации, от ΔG°' = -35,7 кДж/моль при Mg 2+ нулевой концентрации до ΔG°' = -31 кДж/моль при [Mg 2+ ] = 5 мМ. Более высокие концентрации Mg 2+ уменьшить свободную энергию, выделяющуюся в реакции за счет связывания Mg 2+ ионы к отрицательно заряженным атомам кислорода АТФ при рН 7. [17]

На этом изображении показано вращение на 360 градусов одного газофазного хелата магния -АТФ с зарядом -2. Анион был оптимизирован на теоретическом уровне UB3LYP/6-311++G(d,p), а атомная связь модифицирована оптимизатором-человеком, чтобы отразить возможную электронную структуру.

Производство из AMP и ADP

[ редактировать ]

Производство, аэробные условия

[ редактировать ]

Типичная внутриклеточная концентрация АТФ может составлять 1–10 мкмоль на грамм ткани у различных эукариот. [18] Дефосфорилирование АТФ и рефосфорилирование АДФ и АМФ происходят неоднократно в ходе аэробного метаболизма. [19]

АТФ может вырабатываться рядом различных клеточных процессов; Тремя основными путями у эукариот являются (1) гликолиз , (2) цикл лимонной кислоты / окислительное фосфорилирование и (3) бета-окисление . Общий процесс окисления глюкозы до углекислого газа , комбинация путей 1 и 2, известный как клеточное дыхание , производит около 30 эквивалентов АТФ из каждой молекулы глюкозы. [20]

аэробными Производство АТФ нефотосинтезирующими эукариотами происходит главным образом в митохондриях , которые составляют около 25% объема типичной клетки. [21]

Гликолиз

[ редактировать ]
Основная статья: Гликолиз

При гликолизе глюкоза и глицерин метаболизируются до пирувата . При гликолизе образуются два эквивалента АТФ посредством фосфорилирования субстрата , катализируемого двумя ферментами: фосфоглицераткиназой (PGK) и пируваткиназой . два эквивалента никотинамидадениндинуклеотида Также образуются (НАДН), которые могут окисляться через цепь переноса электронов и приводить к образованию дополнительного АТФ с помощью АТФ-синтазы . Пируват, образующийся в качестве конечного продукта гликолиза, является субстратом цикла Кребса . [22]

Гликолиз рассматривается как состоящий из двух фаз по пять стадий в каждой. На этапе 1, «подготовительной фазе», глюкоза превращается в 2-d-глицеральдегид-3-фосфат (g3p). Один АТФ вкладывается в этап 1, а другой АТФ вкладывается в этап 3. Этапы 1 и 3 гликолиза называются «этапами прайминга». На этапе 2 два эквивалента g3p превращаются в два пирувата. На этапе 7 производятся два АТФ. Кроме того, на этапе 10 производятся еще два эквивалента АТФ. На этапах 7 и 10 АТФ генерируется из АДФ. В цикле гликолиза образуется сеть из двух АТФ. Путь гликолиза позже связан с циклом лимонной кислоты, который производит дополнительные эквиваленты АТФ. [ нужна ссылка ]

Регулирование
[ редактировать ]

При гликолизе гексокиназа непосредственно ингибируется ее продуктом, глюкозо-6-фосфатом, а пируваткиназа ингибируется самой АТФ. Основной контрольной точкой гликолитического пути является фосфофруктокиназа (ФФК), которая аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ и активируется высокими концентрациями АМФ. Ингибирование ПФК АТФ необычно, поскольку АТФ также является субстратом реакции, катализируемой ПФК; активная форма фермента представляет собой тетрамер , существующий в двух конформациях, только одна из которых связывает второй субстрат фруктозо-6-фосфат (F6P). Белок имеет два сайта связывания АТФ: активный сайт доступен в любой конформации белка, но связывание АТФ с сайтом-ингибитором стабилизирует конформацию, которая плохо связывает F6P. [22] Ряд других небольших молекул могут компенсировать вызванный АТФ сдвиг равновесной конформации и реактивировать ПФК, включая циклический АМФ , ионы аммония , неорганический фосфат и фруктозо-1,6- и -2,6-бифосфат. [22]

Цикл лимонной кислоты

[ редактировать ]
Основные статьи: цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование

В митохондриях пируват окисляется пируватдегидрогеназным комплексом до ацетильной группы, которая полностью окисляется до углекислого газа в ходе цикла лимонной кислоты (также известного как цикл Кребса ). Каждый «виток» цикла лимонной кислоты производит две молекулы углекислого газа, один эквивалент АТФ- гуанозинтрифосфата (ГТФ) посредством фосфорилирования на уровне субстрата, катализируемого сукцинил-КоА-синтетазой , поскольку сукцинил-КоА превращается в сукцинат, три эквивалента НАДН. и один эквивалент FADH 2 . НАДН и ФАДН 2 перерабатываются (в НАД + и FAD соответственно) путем окислительного фосфорилирования , генерируя дополнительный АТФ. Окисление НАДН приводит к синтезу 2–3 эквивалентов АТФ, а окисление одного ФАДН 2 дает 1–2 эквивалента АТФ. [20] В результате этого процесса образуется большая часть клеточного АТФ. Хотя сам цикл лимонной кислоты не включает молекулярный кислород , это обязательно аэробный процесс, поскольку O 2 используется для переработки НАДН и ФАДН 2 . При отсутствии кислорода цикл лимонной кислоты прекращается. [21]

Генерация АТФ митохондриями из цитозольного НАДН осуществляется за счет малат-аспартатного челнока (и в меньшей степени глицерин-фосфатного челнока ), поскольку внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для НАДН и НАД. + . Вместо переноса образовавшегося НАДН фермент малатдегидрогеназа превращает оксалоацетат в малат , который транспортируется в митохондриальный матрикс. Другая реакция, катализируемая малатдегидрогеназой, происходит в противоположном направлении, образуя оксалоацетат и НАДН из вновь транспортированного малата и внутренних запасов НАД в митохондриях. + . Трансаминаза аспартат превращает оксалоацетат в для транспортировки обратно через мембрану в межмембранное пространство. [21]

При окислительном фосфорилировании прохождение электронов от НАДН и ФАДН 2 через цепь переноса электронов высвобождает энергию для перекачки протонов из митохондриального матрикса в межмембранное пространство. Эта накачка генерирует движущую силу протонов , которая является итоговым эффектом градиента pH и градиента электрического потенциала на внутренней митохондриальной мембране. Поток протонов вниз по этому градиенту потенциала, то есть из межмембранного пространства в матрикс, дает АТФ с помощью АТФ-синтазы. [23] За ход производится три АТФ.

Хотя потребление кислорода представляется основополагающим для поддержания движущей силы протонов, в случае нехватки кислорода ( гипоксии ) внутриклеточный ацидоз (опосредованный повышенными скоростями гликолиза и гидролизом АТФ ) способствует увеличению мембранного потенциала митохондрий и непосредственно управляет синтезом АТФ. [24]

Большая часть АТФ, синтезируемая в митохондриях, будет использована для клеточных процессов в цитозоле; таким образом, он должен быть экспортирован из места синтеза в митохондриальном матриксе. Движению АТФ наружу благоприятствует электрохимический потенциал мембраны, поскольку цитозоль имеет относительно положительный заряд по сравнению с относительно отрицательным матриксом. Каждый вывезенный АТФ стоит 1 H. + . Производство одной АТФ обходится примерно в 3 часа. + . Следовательно, для производства и экспорта одного АТФ требуется 4 часа. +. Внутренняя мембрана содержит антипортер , транслоказу АДФ/АТФ, который представляет собой интегральный мембранный белок, используемый для обмена вновь синтезированного АТФ в матриксе на АДФ в межмембранном пространстве. [25]

Регулирование
[ редактировать ]

Цикл лимонной кислоты регулируется главным образом наличием ключевых субстратов, в частности соотношением НАД + НАДН и концентрации кальция , неорганического фосфата, АТФ, АДФ и АМФ. Цитрат – ион, давший название циклу – является ингибитором цитратсинтазы по принципу обратной связи , а также ингибирует ПФК, обеспечивая прямую связь между регуляцией цикла лимонной кислоты и гликолизом. [22]

Бета-окисление

[ редактировать ]
Основная статья: Бета-окисление

В присутствии воздуха и различных кофакторов и ферментов жирные кислоты превращаются в ацетил-КоА . Этот путь называется бета-окислением . Каждый цикл бета-окисления укорачивает цепь жирной кислоты на два атома углерода и производит по одному эквиваленту ацетил-КоА, НАДН и ФАДН 2 . Ацетил-КоА метаболизируется в цикле лимонной кислоты с образованием АТФ, тогда как НАДН и ФАДН 2 используются в результате окислительного фосфорилирования для образования АТФ. Десятки эквивалентов АТФ образуются в результате бета-окисления одной длинной ацильной цепи. [26]

Регулирование
[ редактировать ]

При окислительном фосфорилировании ключевым контрольным моментом является реакция, катализируемая цитохром-с-оксидазой , которая регулируется наличием ее субстрата – восстановленной формы цитохрома-с . Количество доступного восстановленного цитохрома с напрямую связано с количеством других субстратов:

из которого непосредственно следует это уравнение:

Таким образом, высокое соотношение [НАДН] к [НАД + ] или высокое соотношение [ADP] [P i ] к [АТФ] подразумевают большое количество восстановленного цитохрома с и высокий уровень активности цитохром с оксидазы. [22] Дополнительный уровень регуляции обеспечивается скоростью транспорта АТФ и НАДН между митохондриальным матриксом и цитоплазмой. [25]

Кетоз

[ редактировать ]
Основная статья: Кетоновые тела

Кетоновые тела можно использовать в качестве топлива, образуя 22 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ на молекулу ацетоацетата при окислении в митохондриях. Кетоновые тела транспортируются из печени в другие ткани, где ацетоацетат и бета -гидроксибутират могут быть повторно преобразованы в ацетил-КоА с образованием восстанавливающих эквивалентов (НАДН и ФАДН 2 ) посредством цикла лимонной кислоты. Кетоновые тела не могут использоваться печенью в качестве топлива, поскольку в печени отсутствует фермент β-кетоацил-КоА-трансфераза, также называемый тиолазой . Ацетоацетат в низких концентрациях поглощается печенью и подвергается детоксикации по метилглиоксальному пути, который заканчивается лактатом. Ацетоацетат в высоких концентрациях поглощается клетками, отличными от клеток печени, и поступает другим путем через 1,2-пропандиол . Хотя этот путь проходит через другую серию этапов, требующих АТФ, 1,2-пропандиол можно превратить в пируват. [27]

Производство, анаэробные условия

[ редактировать ]

Брожение – это обмен органических соединений в отсутствие воздуха. Он включает фосфорилирование на уровне субстрата при отсутствии дыхательной цепи транспорта электронов . Уравнение реакции глюкозы с образованием молочной кислоты :

С
66Ч
12 О
6 + 2 АДФ + 2 П и → 2 СН
3 СН(ОН)СООН + 2 АТФ + 2 Н
22О

Анаэробное дыхание – это дыхание в отсутствие О.
2 . Прокариоты могут использовать множество акцепторов электронов. К ним относятся нитраты , сульфаты и углекислый газ.

Пополнение АТФ нуклеозиддифосфаткиназами

[ редактировать ]

АТФ также может быть синтезирован посредством нескольких так называемых реакций «пополнения», катализируемых семейством ферментов нуклеозиддифосфаткиназ (NDK), которые используют другие нуклеозидтрифосфаты в качестве высокоэнергетического донора фосфата, и семейством АТФ:гуанидо-фосфотрансферазы . [ нужна ссылка ]

Производство АТФ в процессе фотосинтеза

[ редактировать ]

У растений АТФ синтезируется в мембране хлоропласта тилакоидной . Этот процесс называется фотофосфорилированием . «Машина» аналогична таковой в митохондриях, за исключением того, что энергия света используется для перекачки протонов через мембрану и создания протондвижущей силы. Затем происходит АТФ-синтаза точно так же, как при окислительном фосфорилировании. [28] Часть АТФ, вырабатываемого в хлоропластах, расходуется в цикле Кальвина , в результате которого образуются триозные сахара.

переработка АТФ

[ редактировать ]

Общее количество АТФ в организме человека составляет около 0,1 моль/л . [29] Большая часть АТФ перерабатывается из АДФ в результате вышеупомянутых процессов. Таким образом, в любой момент времени общее количество АТФ + АДФ остается довольно постоянным.

Энергия, используемая клетками человека у взрослого человека, требует ежедневного гидролиза от 100 до 150 моль/л АТФ, а это означает, что человек обычно использует количество АТФ, соответствующее весу его тела, в течение дня. [30] Каждый эквивалент АТФ перерабатывается 1000–1500 раз в течение одного дня ( 150/0,1 = 1500 ), [29] примерно 9×10 20 молекул/с. [29]

Пример складки Россмана, структурного домена фермента декарбоксилазы из бактерии Staphylococcus epidermidis ( PDB : 1G5Q ) со связанным флавинмононуклеотида. кофактором

Биохимические функции

[ редактировать ]

Внутриклеточная передача сигналов

[ редактировать ]

АТФ участвует в передаче сигнала , служа субстратом для киназ — ферментов, переносящих фосфатные группы. Киназы являются наиболее распространенными АТФ-связывающими белками. У них есть небольшое количество общих складок. [31] Фосфорилирование белка киназой может активировать каскад, такой как митоген-активируемый протеинкиназный каскад. [32]

АТФ также является субстратом аденилатциклазы , чаще всего в путях передачи сигнала рецептора, связанного с G-белком , и трансформируется во второй мессенджер , циклический АМФ, который участвует в запуске сигналов кальция путем высвобождения кальция из внутриклеточных запасов. [33] Эта форма передачи сигнала особенно важна для функции мозга, хотя она участвует в регуляции множества других клеточных процессов. [34]

Синтез ДНК и РНК

[ редактировать ]

АТФ — один из четырех мономеров, необходимых для синтеза РНК . Процессу способствуют РНК-полимеразы . [35] Аналогичный процесс происходит при образовании ДНК, за исключением того, что АТФ сначала превращается в дезоксирибонуклеотид дАТФ. Как и многие реакции конденсации в природе, репликация и транскрипция ДНК также потребляют АТФ.

Активация аминокислот в синтезе белка

[ редактировать ]
Основная статья: Активация аминокислот

Ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы потребляют АТФ в месте прикрепления тРНК к аминокислотам, образуя комплексы аминоацил-тРНК. Аминоацилтрансфераза связывает АМФ-аминокислоту с тРНК. Реакция сочетания протекает в две стадии:

  1. аа + АТФ ⟶ аа-АМФ + ПП и
  2. аа-АМФ + тРНК ⟶ аа-тРНК + АМФ

Аминокислота связана с предпоследним нуклеотидом на 3'-конце тРНК (буква А в последовательности CCA) посредством сложноэфирной связи (перевернутая на иллюстрации).

Транспортер кассет, связывающих АТФ

[ редактировать ]

Транспортировка химических веществ из клетки против градиента часто связана с гидролизом АТФ. Транспорт осуществляется АТФ-связывающими кассетными переносчиками . Геном человека кодирует 48 транспортеров ABC, которые используются для экспорта лекарств, липидов и других соединений. [36]

Внеклеточная передача сигналов и нейротрансмиссия

[ редактировать ]

Клетки секретируют АТФ для связи с другими клетками в процессе, называемом пуринергической передачей сигналов . АТФ служит нейротрансмиттером во многих частях нервной системы, модулирует биение ресничек, влияет на снабжение сосудов кислородом и т. д. АТФ либо секретируется непосредственно через клеточную мембрану через канальные белки. [37] [38] или закачивается в везикулы [39] которые затем сливаются с мембраной. Клетки обнаруживают АТФ с помощью пуринергических рецепторов белков- P2X и P2Y . [40] Было показано, что АТФ является критически важной сигнальной молекулой для взаимодействия микроглии и нейронов во взрослом мозге. [41] а также во время развития мозга. [42] Более того, АТФ-сигнализация, индуцированная повреждением тканей, является основным фактором быстрых изменений фенотипа микроглии. [43]

Сокращение мышц

[ редактировать ]

АТФ питает мышечные сокращения . [44] Мышечные сокращения регулируются сигнальными путями, хотя разные типы мышц регулируются специфическими путями и стимулами, основанными на их конкретной функции. Однако во всех типах мышц сокращение осуществляется белками актином и миозином . [45]

АТФ изначально связан с миозином. Когда АТФаза гидролизует связанный АТФ до АДФ и неорганического фосфата , миозин располагается таким образом, что может связываться с актином. Миозин, связанный АДФ и Pi , образует поперечные мостики с актином, и последующее высвобождение АДФ и Pi высвобождает энергию в виде силового удара. Силовой удар заставляет актиновую нить скользить мимо миозиновой нити, укорачивая мышцу и вызывая сокращение. Затем другая молекула АТФ может связываться с миозином, освобождая его от актина и позволяя этому процессу повториться. [45] [46]

Растворимость белка

[ редактировать ]

Недавно было предложено действовать как биологический гидротроп АТФ. [47] и было показано, что он влияет на растворимость во всем протеоме. [48]

Абиогенное происхождение

[ редактировать ]

Ацетилфосфат (AcP), предшественник АТФ, может быть легко синтезирован с умеренными выходами из тиоацетата при pH 7 и 20 °C и pH 8 и 50 °C, хотя ацетилфосфат менее стабилен при более высоких температурах и щелочных условиях, чем в более холодных условиях. и от кислой до нейтральной среды. Он не способен способствовать полимеризации рибонуклеотидов и аминокислот и способен только к фосфорилированию органических соединений. Было показано, что он может способствовать агрегации и стабилизации АМФ в присутствии Na. + , агрегация нуклеотидов может способствовать полимеризации при температуре выше 75 ° C в отсутствие Na. + . Возможно, что полимеризация, стимулируемая AcP, может происходить на минеральных поверхностях. [49] Было показано, что АДФ может фосфорилироваться до АТФ только с помощью AcP, а другие нуклеозидтрифосфаты не фосфорилируются с помощью AcP. Это может объяснить, почему все формы жизни используют АТФ для запуска биохимических реакций. [50]

Аналоги АТФ

[ редактировать ]

Биохимические лаборатории часто используют исследования in vitro для изучения АТФ-зависимых молекулярных процессов. Аналоги АТФ также используются в рентгеновской кристаллографии для определения структуры белка в комплексе с АТФ, часто вместе с другими субстратами. [ нужна ссылка ]

Ингибиторы АТФ-зависимых ферментов, такие как киназы, необходимы для изучения сайтов связывания и переходных состояний, участвующих в АТФ-зависимых реакциях. [ нужна ссылка ]

Большинство полезных аналогов АТФ не могут подвергаться гидролизу, как это происходит с АТФ; вместо этого они удерживают фермент в структуре, тесно связанной с АТФ-связанным состоянием. Аденозин-5'-(γ-тиотрифосфат) представляет собой чрезвычайно распространенный аналог АТФ, в котором один из атомов кислорода гамма-фосфата заменен атомом серы ; этот анион гидролизуется значительно медленнее, чем сам АТФ, и действует как ингибитор АТФ-зависимых процессов. В кристаллографических исследованиях переходные состояния гидролиза моделируются связанным ионом ванадата .

Следует с осторожностью интерпретировать результаты экспериментов с аналогами АТФ, поскольку некоторые ферменты могут гидролизовать их с заметной скоростью при высоких концентрациях. [51]

Медицинское использование

[ редактировать ]

АТФ используется внутривенно при некоторых заболеваниях сердца. [52]

История

[ редактировать ]

АТФ был открыт в 1929 году Карлом Ломанном [ де ] [53] и Джендрассик [54] и независимо Сайрусом Фиске и Йеллапрагадой Субба Рао из Гарвардской медицинской школы , [55] обе команды соревнуются друг с другом, чтобы найти анализ на фосфор.

в 1941 году предположил, что он является посредником между энерговыделяющими и энергозатратными реакциями в клетках Фриц Альберт Липманн . [56]

Впервые он был синтезирован в лаборатории Александром Тоддом в 1948 году. [57] и частично за эту работу он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1957 году.

1978 года Нобелевская премия по химии была присуждена Питеру Деннису Митчеллу за открытие хемиосмотического механизма синтеза АТФ.

Нобелевская премия по химии 1997 года была разделена: половина совместно Пола Д. Бойера и Джона Э. Уокера «за объяснение ферментативного механизма, лежащего в основе синтеза аденозинтрифосфата (АТФ)», а другая половина — Йенса К. Скоу . за первое открытие фермента, переносящего ионы, Na + , К + -АТФаза». [58]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б «Информация о продукте динатриевая соль аденозин-5'-трифосфата» (PDF) . Сигма. Архивировано (PDF) из оригинала 23 марта 2019 г. Проверено 22 марта 2019 г.
  2. ^ Данн, Джейкоб; Грайдер, Майкл Х. (2023). «Физиология аденозинтрифосфата» . СтатПерлс . Издательство StatPearls. ПМИД   31985968 . Проверено 13 ноября 2023 г.
  3. ^ Ноулз, младший (1980). «Реакции переноса фосфорила, катализируемые ферментами». Анну. Преподобный Биохим . 49 : 877–919. дои : 10.1146/annurev.bi.49.070180.004305 . ПМИД   6250450 .
  4. ^ «Средний человек с ежедневным рационом 8000 кДж и 30% эффективностью превращения пищевых продуктов в химическую энергию будет синтезировать (и гидролизовать) около 50 кг АТФ в течение 1 дня». Уилкенс, Стефан (2008). «Синтез АТФ, химия». Энциклопедия химической биологии Wiley . дои : 10.1002/9780470048672.wecb648 . ISBN  9780471754770 .
  5. ^ Данн, Джейкоб; Грайдер, Майкл Х. (2023), «Физиология, аденозинтрифосфат» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID   31985968 , получено 28 сентября 2023 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б Сторер, А.; Корниш-Боуден, А. (1976). «Концентрация MgATP 2− и другие ионы в растворе. Расчет истинных концентраций видов, присутствующих в смесях ассоциированных ионов» . Biochem. J. 159 ( 1): 1–5. : 10.1042 /bj1590001 . PMC   1164030. . PMID   11772 doi
  7. ^ Уилсон, Дж.; Чин, А. (1991). «Хелирование двухвалентных катионов АТФ, изученное методом титрационной калориметрии». Анальный. Биохим . 193 (1): 16–19. дои : 10.1016/0003-2697(91)90036-S . ПМИД   1645933 .
  8. ^ Гарфинкель, Л.; Альтшульд, Р.; Гарфинкель, Д. (1986). «Магний в сердечном энергетическом обмене». Дж. Мол. Клетка. Кардиол . 18 (10): 1003–1013. дои : 10.1016/S0022-2828(86)80289-9 . ПМИД   3537318 .
  9. ^ Сэйлор, П.; Ван, К.; Хираи, Т.; Адамс, Дж. (1998). «Второй ион магния имеет решающее значение для связывания АТФ в киназном домене онкопротеина v-Fps». Биохимия . 37 (36): 12624–12630. дои : 10.1021/bi9812672 . ПМИД   9730835 .
  10. ^ Лин, X.; Айрапетов М; Сан, Г. (2005). «Характеристика взаимодействий между активным центром протеинтирозинкиназы и активатором двухвалентного металла» . БМК Биохим . 6:25 . дои : 10.1186/1471-2091-6-25 . ПМК   1316873 . ПМИД   16305747 .
  11. ^ Будавари, Сьюзен, изд. (2001), Индекс Merck: Энциклопедия химических веществ, лекарств и биологических препаратов (13-е изд.), Merck, ISBN  0911910131
  12. ^ Перейти обратно: а б Фергюсон, С.Дж.; Николлс, Дэвид; Фергюсон, Стюарт (2002). Биоэнергетика 3 (3-е изд.). Сан-Диего, Калифорния: Академический. ISBN  978-0-12-518121-1 .
  13. ^ Берг, Дж. М.; Тимочко, Дж. Л.; Страйер, Л. (2003). Биохимия . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WH Freeman. п. 376 . ISBN  978-0-7167-4684-3 .
  14. ^ Шанс, Б.; Лиз, Х.; Постгейт, Дж. Г. (1972). «Значение «обратного потока электронов» и «электрона высокой энергии» в биохимии». Природа . 238 (5363): 330–331. Бибкод : 1972Natur.238..330C . дои : 10.1038/238330a0 . ПМИД   4561837 . S2CID   4298762 .
  15. ^ Гаевский, Э.; Стеклер, Д.; Голдберг, Р. (1986). «Термодинамика гидролиза аденозин-5'-трифосфата до аденозин-5'-дифосфата» . Ж. Биол. Хим . 261 (27): 12733–12737. дои : 10.1016/S0021-9258(18)67153-4 . ПМИД   3528161 .
  16. ^ Берг, Джереми М.; Тимочко, Джон Л.; Страйер, Люберт (2007). Биохимия (6-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WH Freeman. п. 413. ИСБН  978-0-7167-8724-2 .
  17. ^ Гарретт, Реджинальд Х.; Гришэм, Чарльз М. (2016). Биохимия (6-е изд.). Cengage Обучение. п. 68. ИСБН  978-1305577206 .
  18. ^ Бейс, И.; Ньюхолм, EA (1 октября 1975 г.). «Содержание адениновых нуклеотидов, фосфагенов и некоторых гликолитических промежуточных продуктов в покоящихся мышцах позвоночных и беспозвоночных» . Биохим. Дж . 152 (1): 23–32. дои : 10.1042/bj1520023 . ПМЦ   1172435 . ПМИД   1212224 .
  19. ^ «Аденозинтрифосфат» . Британника. 11 ноября 2023 г. Проверено 1 декабря 2023 г.
  20. ^ Перейти обратно: а б Рич, PR (2003). «Молекулярный механизм дыхательной цепи Кейлина». Биохим. Соц. Транс . 31 (6): 1095–1105. дои : 10.1042/BST0311095 . ПМИД   14641005 .
  21. ^ Перейти обратно: а б с Лодиш, Х.; Берк, А.; Мацудайра, П.; Кайзер, Калифорния; Кригер, М.; Скотт, член парламента; Зипурский, С.Л.; Дарнелл, Дж. (2004). Молекулярно-клеточная биология (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN  978-0-7167-4366-8 .
  22. ^ Перейти обратно: а б с д и Фут, Д.; Воэт, JG (2004). Биохимия . Том. 1 (3-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN  978-0-471-19350-0 .
  23. ^ Абрахамс, Дж.; Лесли, А.; Луттер, Р.; Уокер, Дж. (1994). «Структура F1-АТФазы из митохондрий бычьего сердца с разрешением 2,8 Å». Природа . 370 (6491): 621–628. Бибкод : 1994Natur.370..621A . дои : 10.1038/370621a0 . ПМИД   8065448 . S2CID   4275221 .
  24. ^ Дево, JBL; Хеджес, CP; Хики, AJR (январь 2019 г.). «Ацидоз поддерживает функцию митохондрий головного мозга у толерантных к гипоксии трехплефиновых рыб: стратегия выживания при остром гипоксическом воздействии?» . Фронт Физиол . 9, 1914: 1941. doi : 10.3389/fphys.2018.01941 . ПМК   6346031 . ПМИД   30713504 .
  25. ^ Перейти обратно: а б Даут-Гонсалес, К.; Нури, Х.; Трезеге, В.; Локен, Г.; Пебай-Пейрула, Э.; Брандолин, Г. (2006). «Молекулярные, функциональные и патологические аспекты митохондриального носителя АДФ/АТФ». Физиология . 21 (4): 242–249. дои : 10.1152/физиол.00005.2006 . ПМИД   16868313 .
  26. ^ Роннетт, Г.; Ким, Э.; Ландри, Л.; Ту, Ю. (2005). «Метаболизм жирных кислот как цель лечения ожирения». Физиол. Поведение . 85 (1): 25–35. дои : 10.1016/j.physbeh.2005.04.014 . ПМИД   15878185 . S2CID   24865576 .
  27. ^ «Интегрированная система информации о рисках» (PDF) . 15 марта 2013 г. Архивировано (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 1 февраля 2019 г.
  28. ^ Аллен, Дж. (2002). «Фотосинтез АТФ-электронов, протонных насосов, роторов и уравновешивания» . Клетка . 110 (3): 273–276. дои : 10.1016/S0092-8674(02)00870-X . ПМИД   12176312 . S2CID   1754660 .
  29. ^ Перейти обратно: а б с Фурман, Брэдли П.; Циммерман, Джерри Дж. (2011). Детская реанимационная помощь . Эльзевир. п. 1061. ИСБН  978-0-323-07307-3 . Проверено 16 мая 2020 г.
  30. ^ Фурман, Брэдли П.; Циммерман, Джерри Дж. (2011). Детская реанимационная помощь . Эльзевир. стр. 1058–1072. ISBN  978-0-323-07307-3 . Проверено 16 мая 2020 г.
  31. ^ Шифф, Э.; Борн, П. (2005). «Структурная эволюция суперсемейства протеинкиназоподобных» . ПЛОС Компьютер. Биол . 1 (5): е49. Бибкод : 2005PLSCB...1...49S . дои : 10.1371/journal.pcbi.0010049 . ПМЦ   1261164 . ПМИД   16244704 .
  32. ^ Мишра, Н.; Тутея, Р.; Тутея, Н. (2006). «Передача сигналов через сети MAP-киназы у растений». Арх. Биохим. Биофиз . 452 (1): 55–68. дои : 10.1016/j.abb.2006.05.001 . ПМИД   16806044 .
  33. ^ Каменецкий, М.; Миддельхауфе, С.; Банк, Э.; Левин, Л.; Бак, Дж.; Стигборн, К. (2006). «Молекулярные детали генерации цАМФ в клетках млекопитающих: история двух систем» . Дж. Мол. Биол . 362 (4): 623–639. дои : 10.1016/j.jmb.2006.07.045 . ПМЦ   3662476 . ПМИД   16934836 .
  34. ^ Ханун, Дж.; Дефер, Н. (2001). «Регуляция и роль изоформ аденилатциклазы». Анну. Преподобный Фармакол. Токсикол . 41 (1): 145–174. doi : 10.1146/annurev.pharmtox.41.1.145 . ПМИД   11264454 .
  35. ^ Джойс, CM; Стейтц, Т.А. (1995). «Структуры и функции полимеразы: вариации на тему?» . Дж. Бактериол . 177 (22): 6321–6329. дои : 10.1128/jb.177.22.6321-6329.1995 . ПМК   177480 . ПМИД   7592405 .
  36. ^ Борст, П.; Эльферинк, Р. Ауд (2002). «Переносчики ABC млекопитающих в здоровье и болезни» (PDF) . Ежегодный обзор биохимии . 71 : 537–592. doi : 10.1146/annurev.biochem.71.102301.093055 . ПМИД   12045106 . S2CID   34707074 . Архивировано (PDF) из оригинала 21 апреля 2018 г. Проверено 20 апреля 2018 г.
  37. ^ Романов Роман А.; Лэшер, Роберт С.; Высоко, Бриджит; Сэвидж, Логан Э.; Лоусон, Адам; Рогачевская Ольга Александровна; Чжао, Гаитян; Рогачевский Вадим Владимирович; Быстрова Марина Ф.; Чурбанов Глеб Д.; Адамейко Игорь; Харкани, Тибор; Ян, Жуйбяо; Кидд, Грэм Дж.; Марамбо, Филипп; Киннамон, Джон К.; Колесников Станислав С.; Фингер, Томас Э. (2018). «Химические синапсы без синаптических везикул: пуринергическая нейротрансмиссия через канал CALHM1-митохондриальный сигнальный комплекс» . Научная сигнализация . 11 (529): eaao1815. дои : 10.1126/scisignal.aao1815 . ISSN   1945-0877 . ПМК   5966022 . ПМИД   29739879 .
  38. ^ Даль, Герхард (2015). «Выброс АТФ через каналы Паннексона» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 370 (1672): 20140191. doi : 10.1098/rstb.2014.0191 . ISSN   0962-8436 . ПМЦ   4455760 . ПМИД   26009770 .
  39. ^ Ларссон, Макс; Савада, Кейсуке; Морланд, Сесилия; Хиаса, Мики; Ормель, Лассе; Морияма, Ёсинори; Гундерсен, Видар (2012). «Функциональная и анатомическая идентификация везикулярного транспортера, опосредующего высвобождение АТФ в нейронах» . Кора головного мозга . 22 (5): 1203–1214. дои : 10.1093/cercor/bhr203 . ISSN   1460-2199 . ПМИД   21810784 .
  40. ^ Пухалович, Камила; Тарновский, Мацей; Барановская-Босяцкая, Ирена; Хлубек, Дариуш; Дзедейко, Виолетта (18 декабря 2014 г.). «Рецепторы P2X и P2Y — роль в патофизиологии нервной системы» . Международный журнал молекулярных наук . 15 (12): 23672–23704. дои : 10.3390/ijms151223672 . ISSN   1422-0067 . ПМЦ   4284787 . ПМИД   25530618 .
  41. ^ Чаба, Череп; Балаж, Посфаи (2020). «Микроглия контролирует и защищает функции нейронов посредством специализированных соматических пуринергических соединений» . Наука . doi : 10.1126/science.aax6752 . ПМИД   31831638 .
  42. ^ Чаба, Череп; Анетт, Шварц Д. (2022). «Микроглиальный контроль развития нейронов через соматические пуринергические соединения» . Отчеты по ячейкам . дои : 10.1016/j.celrep.2022.111369 . ПМИД   36130488 .
  43. ^ Питер, Берки; Чаба, Череп; Жужанна, Кёрней (2024). «Микроглия способствует нейрональной синхронизации, несмотря на фенотипическую трансформацию, связанную с эндогенной АТФ, в острых срезах мозга мышей» . Природные коммуникации . дои : 10.1038/s41467-024-49773-1 . ПМЦ   11208608 . ПМИД   38926390 .
  44. ^ Хультман, Э.; Гринхафф, Польша (1991). «Энергетический обмен скелетных мышц и утомляемость при интенсивных физических нагрузках у человека» . Научный прогресс . 75 (298, ч. 3–4): 361–370. ISSN   0036-8504 . ПМИД   1842855 .
  45. ^ Перейти обратно: а б Куо, Ивана Ю.; Эрлих, Барбара Э. (февраль 2015 г.). «Сигнализация при сокращении мышц» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 7 (2): а006023. doi : 10.1101/cshperspect.a006023 . ISSN   1943-0264 . ПМЦ   4315934 . ПМИД   25646377 .
  46. ^ «38.17: Мышечное сокращение и передвижение — АТФ и мышечное сокращение» . Свободные тексты по биологии . 16 июля 2018 г. Проверено 1 мая 2024 г.
  47. ^ Хайман, Энтони А.; Кришнан, Ямуна; Альберти, Саймон; Ван, Цзе; Саха, Шамбадитья; Малиновская, Лилиана; Патель, Авинаш (19 мая 2017 г.). «АТФ как биологический гидротроп». Наука . 356 (6339): 753–756. Бибкод : 2017Sci...356..753P . doi : 10.1126/science.aaf6846 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   28522535 . S2CID   24622983 .
  48. ^ Савицкий Михаил М.; Банщефф, Маркус; Хубер, Вольфганг; Доминик Хелм; Гюнтнер, Ина; Вернер, Тило; Курзава, Нильс; Шридхаран, Синдхуджа (11 марта 2019 г.). «Профилирование растворимости и термостабильности в масштабе всего протеома показывает четкую регуляторную роль АТФ» . Природные коммуникации . 10 (1): 1155. Бибкод : 2019NatCo..10.1155S . дои : 10.1038/s41467-019-09107-y . ISSN   2041-1723 . ПМК   6411743 . ПМИД   30858367 .
  49. ^ Уичер, Александра; Кампруби, Элои; Пинна, Сильвана; Херши, Барри; Лейн, Ник (01 июня 2018 г.). «Ацетилфосфат как первичная энергетическая валюта в зарождении жизни» . Происхождение жизни и эволюция биосфер . 48 (2): 159–179. Бибкод : 2018OLEB...48..159W . дои : 10.1007/s11084-018-9555-8 . ISSN   1573-0875 . ПМК   6061221 . ПМИД   29502283 .
  50. ^ «Древняя химия может объяснить, почему живые существа используют АТФ в качестве универсальной энергетической валюты: ранний шаг метаболической эволюции подготовил почву для появления АТФ в качестве универсального носителя энергии» . ScienceDaily . Проверено 27 августа 2023 г.
  51. ^ Реретар, AM; Чалович, Дж. М. (1995). «Аденозин-5'-(гамма-тиотрифосфат): аналог АТФ, который следует использовать с осторожностью в исследованиях мышечных сокращений». Биохимия . 34 (49): 16039–16045. дои : 10.1021/bi00049a018 . ПМИД   8519760 .
  52. ^ Пеллег, Амир; Куталек, Стивен П.; Фламманг, Дэниел; Бендит, Дэвид (февраль 2012 г.). «ATPace: инъекционный аденозин-5'-трифосфат» . Пуринергическая сигнализация . 8 (Приложение 1): 57–60. дои : 10.1007/s11302-011-9268-1 . ISSN   1573-9538 . ПМК   3265710 . ПМИД   22057692 .
  53. ^ Ломанн, К. (август 1929 г.). «О пирофосфатной фракции в мышцах». Естественные науки (на немецком языке). 17 (31): 624–625. Бибкод : 1929NW.....17..624. . дои : 10.1007/BF01506215 . S2CID   20328411 .
  54. ^ Воан, Марта; Хилл, Роберт Л.; Симони, Роберт Д. (2002). «Определение фосфора и открытие фосфокреатина и АТФ: работа Фиске и СуббаРоу» . Журнал биологической химии . 277 (32): е21. ПМИД   12161449 . Архивировано из оригинала 8 августа 2017 г. Проверено 24 октября 2017 г.
  55. ^ Маруяма, К. (март 1991 г.). «Открытие аденозинтрифосфата и установление его структуры». Дж. Хист. Биол . 24 (1): 145–154. дои : 10.1007/BF00130477 . S2CID   87425890 .
  56. ^ Липманн, Ф. (1941). «Метаболическое образование и использование энергии фосфатных связей». Адв. Энзимол . 1 : 99–162. ISSN   0196-7398 .
  57. ^ «История: АТФ впервые обнаружен в 1929 году» . Нобелевская премия по химии 1997 года . Нобелевский фонд . Архивировано из оригинала 23 января 2010 г. Проверено 26 мая 2010 г.
  58. ^ «Нобелевская премия по химии 1997 года» . Нобелевская премия . Архивировано из оригинала 24 октября 2017 года . Проверено 21 января 2018 г.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме аденозинтрифосфата .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Adenosine_triphosphate&oldid=1238328465"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9ac19c9dcf3b932e776844a94b2f8c9d__1722667080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9a/9d/9ac19c9dcf3b932e776844a94b2f8c9d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Adenosine triphosphate - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)