ATP: Die primäre Energiequelle des Körpers und zelluläre Prozesse

ATP, Kurzform für Adenosintriphosphat, ist das Standardmolekül für zelluläre Energie im menschlichen Körper. Alle Bewegungen und Stoffwechselprozesse im Körper beginnen mit Energie, die aus ATP freigesetzt wird, da seine Phosphatbindungen in Zellen durch einen Prozess namens Hydrolyse gebrochen werden. Sobald ATP verbraucht ist, wird es durch zelluläre Atmung recycelt, wo es die benötigten Phosphat-Ionen erhält, um erneut Energie zu speichern.

Energiequelle

ATP-Makromoleküle werden als die Haupt-„Währung der Zelle“ bezeichnet und übertragen potenzielle Energie auf zellulärer Ebene durch chemische Bindungen. Alle Stoffwechselprozesse, die auf zellulärer Ebene stattfinden, werden von ATP angetrieben. Wenn ATP ein oder zwei Phosphat-Ionen freisetzt, wird Energie freigesetzt, da die chemischen Bindungen zwischen den Phosphat-Ionen gebrochen werden. Laut TrueOrigin werden täglich fast 400 Pfund ATP von einem gewöhnlichen Menschen mit einer 2.500-Kalorien-Diät verwendet. Als Energiequelle ist ATP für den Transport von Substanzen über Zellmembranen verantwortlich und verrichtet mechanische Arbeit von sich zusammenziehenden und ausdehnenden Muskeln, einschließlich des Herzmuskels.

Muskelbewegung

Einer der vielen Verwendungszwecke von ATP ist die physische Bewegung von Muskeln. Während der Muskelkontraktion heften sich Myosin-Köpfe an Bindungsstellen auf den Aktin-Myofilamenten durch die Verwendung einer ADP (Adenosindiphosphat)-Querbrücke, wobei das zusätzliche Phosphat-Ion von ATP freigesetzt wird. ADP unterscheidet sich von ATP darin, dass es dem dritten Phosphat-Ion fehlt, das ATP seine energiefreisetzenden Fähigkeiten verleiht. Die gespeicherte Energie aus der Freisetzung des Phosphats ermöglicht es dem Myosin, seinen Kopf zu bewegen, der derzeit gebunden ist und sich somit mit dem Aktin bewegt. ATP bindet an den Myosinkopf, nachdem die Muskelkontraktion abgeschlossen ist, und wird zu ADP (Adenosindiphosphat) mit einem zusätzlichen Phosphat-Ion umgewandelt.

DNA- und RNA-Synthese

Wenn Zellen sich teilen und den Prozess der Zytokinese durchlaufen, wird ATP verwendet, um die Größe und den Energiegehalt der neuen Tochterzelle zu vergrößern. Das ATP wird verwendet, um die DNA-Synthese auszulösen, wobei die Tochterzelle eine vollständige Kopie der DNA von der Mutterzelle erhält. ATP ist eine Schlüsselkomponente im DNA- und RNA-Syntheseprozess als einer der wichtigsten Bausteine, die von der RNA-Polymerase verwendet werden, um die RNA-Moleküle zu bilden. Eine andere Form von ATP wird zu einem Desoxyribonukleotid, bekannt als dATP, umgewandelt, damit es in DNA-Moleküle für die DNA-Synthese eingebaut werden kann.

Ein-Aus-Schalter

Durch die Bindung an bestimmte Teile von Proteinmolekülen kann ATP als Ein-Aus-Schalter für andere intrazelluläre chemische Reaktionen fungieren und Nachrichten kontrollieren, die zwischen verschiedenen Makromolekülen innerhalb der Zelle gesendet werden. Durch den Bindungsprozess verursacht ATP, dass ein anderer Teil des Proteinmoleküls seine Anordnung ändert, wodurch das Molekül inaktiv wird. Wenn ATP seine Bindung von dem Molekül löst, reaktiviert es das Proteinmolekül. Dieser Prozess des Hinzufügens oder Entfernens eines Phosphors von einem Proteinmolekül wird als Phosphorylierung bezeichnet. Ein Beispiel für die Verwendung von ATP in der intrazellulären Signalübertragung ist die Freisetzung von Calcium für zelluläre Prozesse im Gehirn.