Значение АТФ в обмене веществ
Итак, клетки могут получать энергию путем окисления органических веществ, неорганических веществ или в виде энергии света. Однако для того, чтобы эта энергия могла быть использована клеткой, она должна быть преобразована в энергию макроэргических связей аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ – это универсальный аккумулятор и переносчик высокоорганизованной энергии в клетках. Эта энергия используется для биосинтеза различных веществ, активного транспорта ионов, движения (включая мышечное сокращение), формирования электрических потенциалов, хемолюминесценции (свечения) и других процессов.
АТФ синтезируется в клетках в ходе реакций фосфорилирования – путем присоединения к АДФ (аденозиндифосфорной кислоте) остатка фосфорной кислоты (неорганического фосфата). Синтез АТФ протекает с участием ферментов, которые объединяются под названием АТФ–синтетазы (или просто АТФазы).
Для синтеза одного моля АТФ из АДФ и фосфата требуется не менее 30,6кДж высокоорганизованной энергии (фактически до 40 кДж/моль и более). Избыток исходной энергии рассеивается в виде тепла (эффективность различных способов фосфорилирования рассмотрена ниже). В целом реакции фосфорилирования протекают по уравнению:
АДФ + Фнеорг. + Е → АТФ + Q (тепло)
При необходимости энергия, аккумулированная в молекуле АТФ, выделяется при ее гидролизе:
АТФ → АДФ + Фнеорг. + Е (Е ~ 30,6 кДж/моль и более)
Таким образом, в цепи последовательных реакций фосфорилирования и гидролиза [… → АДФ + Ф → АТФ → АДФ + Ф → …] происходит постепенное рассеивание энергии в виде тепла. Поэтому клетки нуждаются в постоянном притоке высокоорганизованной энергии извне.
Примечание. При нехватке АТФ происходит гидролиз АДФ до аденозинмонофосфорной кислоты (АМФ) и неорганического фосфата. В этом случае также выделяется 30,6 кДж/моль высокоорганизованной энергии.
При избытке АТФ ее энергия используется для синтеза веществ с еще большей энергетической ёмкостью, например, креатинфосфата.
Кроме АТФ, существуют и другие макроэргические соединения на основе нуклеотидов, например, ГТФ, УТФ.