L'adénosine triphosphate
| Formule structurelle | ||||||||||||||||||||||
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| Général | ||||||||||||||||||||||
| Nom de famille | L'adénosine triphosphate | |||||||||||||||||||||
| Autres noms |
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| Formule moléculaire | C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 | |||||||||||||||||||||
| Brève description |
solide incolore |
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| Identifiants / bases de données externes | ||||||||||||||||||||||
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| Propriétés | ||||||||||||||||||||||
| Masse molaire | 507,18 g mol -1 | |||||||||||||||||||||
| État physique |
fermement |
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| consignes de sécurité | ||||||||||||||||||||||
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| Dans la mesure du possible et selon l'usage, des unités SI sont utilisées. Sauf indication contraire, les données fournies s'appliquent aux conditions standard . | ||||||||||||||||||||||
Adénosine triphosphate , ou ATP pour court , est un nucleotide , à savoir le triphosphate de la nucleoside adenosine .
L'adénosine triphosphate est le vecteur d'énergie universel et immédiatement disponible dans les cellules et un régulateur important des processus d'approvisionnement en énergie. Le triphosphate d'adénosine molécule est constituée d'une adénine résidu , le sucre ribose et trois phosphates (α pour γ) dans un ester (α) ou l' anhydride liaison (β et γ).
l'histoire
L'adénosine triphosphate a été découverte en 1929 par le biochimiste allemand Karl Lohmann . Une synthèse chimique de l'ATP a été publiée pour la première fois en 1949 par James Baddiley et Alexander Robertus Todd . Le rôle en tant que principale source d'énergie dans les cellules a été élucidé par Fritz Lipmann de 1939 à 1941 , après que Vladimir Alexandrowitsch Engelhardt eut montré en 1935 que l'ATP est nécessaire pour les contractions musculaires, et Herman Moritz Kalckar avait démontré le lien entre la respiration cellulaire et la biosynthèse. de l'ATP en 1937. Les sous-unités de l' ATP synthase responsable ont été isolées pour la première fois par Efraim Racker en 1960.
Source d'énergie
Les processus cellulaires nécessitent également de l' énergie pour effectuer des travaux chimiques tels que la synthèse de molécules organiques, des travaux osmotiques tels que le transport de substances actives à travers les biomembranes et des travaux mécaniques tels que la contraction musculaire . L'ATP est principalement utilisé comme vecteur d'énergie. Les résidus phosphate de ce nucléoside triphosphate sont reliés les uns aux autres par des liaisons anhydride phosphorique ( liaisons anhydride acide ). Un ou deux groupes phosphate peuvent être séparés par hydrolyse catalysée par une enzyme et il se forme de l' adénosine diphosphate (ADP) et du monophosphate ou de l' adénosine monophosphate (AMP) et du pyrophosphate . Lorsque les liaisons phosphate sont clivées, 32,3 kJ / mol lorsqu'une liaison est rompue ou 64,6 kJ / mol lorsque les deux liaisons sont rompues peuvent être utilisées pour le travail dans des conditions standard .
Molécule de signalisation
Intracellulaire
L'ATP est un co- substrat des kinases , un groupe d'enzymes de transfert de phosphate qui jouent un rôle clé dans le métabolisme et la régulation métabolique . Les membres importants de ce dernier groupe sont les protéines kinases , qui, en fonction de leur mécanisme d'activation, sont appelées protéine kinase A (PKA, dépendant de l' AMPc ), protéine kinase C (PKC, dépendante du calcium ), kinase dépendante de la calmoduline , ou la protéine kinase stimulée par l'insuline (ISPK) pour ne citer que quelques exemples. Dans le cadre de la glycémie , certains principes de base sont abordés selon lesquels une série de kinases peut être interconnectée pour former une cascade d'enzymes .
Extracellulaire
L'ATP (comme l'ADP et l'adénosine) est un agoniste des récepteurs purinergiques qui jouent un rôle dans les systèmes nerveux central et périphérique . Il est ainsi impliqué dans des processus tels que la régulation du flux sanguin ou la médiation de réactions inflammatoires . Il est libéré après des lésions neurales et peut stimuler la prolifération des astrocytes et des neurones .
régénération
La cellule régénère l' ATP à partir de l' AMP ou de l' ADP créé lors de la libération d'énergie de l' ATP. Il y a deux manières différentes de faire ceci, appelées phosphorylation de chaîne de substrat et phosphorylation de transport d'électrons (chaîne respiratoire).
Dans la phosphorylation de la chaîne de substrat , un résidu de phosphate est lié à un produit intermédiaire à partir de la décomposition des sources d'énergie matérielles et, après une nouvelle conversion du produit intermédiaire, est transféré en ADP.
Dans la phosphorylation par transport d' électrons , le transport d' électrons le long d'un gradient redox via divers porteurs d'électrons et d'hydrogène dans une membrane transporte les protons d'un espace de la cellule enfermé par la membrane à un autre. Dans les bactéries, les protons sont pompés vers l'extérieur. Chez les eucaryotes, ces processus ont lieu dans les mitochondries . Là, les protons sont exportés de la matrice mitochondriale vers l'espace intermembranaire . Dans les deux cas, un gradient de protons est généré et utilisé comme potentiel chimiosmotique ΔP , qui est composé d'une différence de concentration de protons ΔpH et d'une différence de potentiel électrique ΔΨ. Le reflux des protons à travers l'enzyme ATP synthase , qui est également située dans la membrane, entraîne la liaison consommatrice d'énergie des résidus de phosphate inorganique à l'ADP, qui est catalysée par cette enzyme. Dans certains organismes, des ions sodium sont utilisés à la place des protons; ils ont une ATP synthase Na + dépendante.
Dans les organismes chimiotrophes , les électrons sont introduits dans la chaîne respiratoire sous la forme des agents réducteurs NADH , NADPH , FADH 2 ou de la ferrédoxine réduite . Ceux-ci proviennent de la dégradation oxydative de composés à haute énergie tels que les glucides ou les acides gras. Dans les organismes aérobies, les électrons sont transférés en oxygène, ce qui crée de l'eau. Dans la respiration anaérobie d'autres accepteurs d'électrons peuvent être utilisés, par exemple le soufre ou le fer (II). Dans les deux cas, il existe une différence électrochimique qui est utilisée pour générer de l'ATP. Chez les eucaryotes, le processus a lieu dans les mitochondries , chez les procaryotes dans le cytoplasme.
Dans les organismes phototrophes , après absorption de la lumière par les chlorophylles, ces électrons sont émis à un niveau d'énergie élevé. L'énergie lumineuse est utilisée pour générer une différence électrochimique. Chez les plantes vertes, cela se produit dans les chloroplastes , dans les bactéries du cytoplasme . Du fait de l'utilisation de la lumière, on parle dans ce cas de photophosphorylation .
Régénération à court terme des cellules musculaires
Étant donné que la phosphorylation oxydative dans la chaîne respiratoire est un processus relativement lent, l'apport d'ATP dans les cellules fortement sollicitées (cellules musculaires) doit être reconstitué à court terme. L'apport d'ATP (dans la cellule musculaire, environ 6 mmol / kg de muscle) ne dure qu'environ 2-3 secondes à la contraction maximale. Les molécules avec un potentiel de transfert de groupe plus élevé que l'ATP représentent une réserve.Les cellules musculaires de mammifères maintiennent un approvisionnement en créatine phosphate (21 mmol / kg de muscle; 0,08% par poids corporel) prêt. La créatine kinase catalyse le transfert du phosphoryle de la créatine phosphate à l'ADP. Si cette alimentation est épuisée après 6 à 10 secondes, les mécanismes mentionnés ci-dessus doivent être responsables de la seule régénération de l'ATP.
Apport énergétique dans les cellules musculaires
Lors d'un effort musculaire vigoureux, les cellules musculaires décomposent le glucose en lactate lors de la fermentation lactique pour produire rapidement de l'ATP. Le lactate lui-même est reconstitué dans le foie pour pyruvate puis glucose avec consommation d'ATP ( gluconéogenèse ). Ce glucose est ensuite mis à la disposition du muscle comme source d'énergie. Ce cycle est également connu sous le nom de cycle de Cori .
En cas d'urgence, les propres protéines du corps sont également décomposées pour générer de l'énergie. Les protéines sont décomposées en acides aminés et ceux-ci sont principalement décomposés en pyruvate. D'une manière similaire au cycle Cori, le pyruvate est d'abord transaminé en alanine et transporté vers le foie. Là, ces étapes sont inversées et le foie produit à nouveau du glucose à partir du pyruvate, qui est ensuite mis à la disposition des muscles. Ce cycle est également connu sous le nom de cycle glucose-alanine.
Apport énergétique dans le muscle cardiaque
Le muscle cardiaque utilise des acides gras comme carburant, ceux-ci sont décomposés lors de la β-oxydation dans les nombreuses mitochondries. En outre, le glucose, le lactate (par réoxydation en pyruvate), les corps cétoniques et le glycogène peuvent également être décomposés. À des charges élevées, jusqu'à 60% de l'énergie peut être obtenue à partir de l'oxydation du lactate.
Concentrations
La concentration d'ATP est une variable de contrôle dans la cellule : la baisse en dessous de 4–5 mmol / l active les réactions énergétiques (voir phosphofructokinase ); le dépassement du seuil entraîne un stockage d'énergie, par ex. B. par la formation de phosphate de créatine aussi rapidement disponible (apportant l'ATP) dans le muscle ou par l'accumulation de glycogène comme «coussin d'énergie» dans le foie. Cependant, les réserves de glucides et de protéines sont limitées. Un excès d'énergie supplémentaire conduit (via l' acétyl-CoA ) au stockage des graisses.
Ventes
Chez l'adulte moyen, la quantité d'ATP qui s'accumule et se décompose dans son corps chaque jour représente environ la moitié de sa masse corporelle. Par exemple, un homme de 80 kg convertit environ 40 kg d'ATP par jour, ce qui correspond à environ 78,8 mol ou 10 25 molécules nouvellement formées. Avec un travail physique intensif, le chiffre d'affaires ATP peut augmenter jusqu'à 0,5 kg par minute.
Voir également
Littérature
- Reginald H. Garrett, Charles M. Grisham: Biochimie. 4e édition, édition internationale. Brooks / Cole, Cengage Learning Services, Boston MA et al.2009 , ISBN 978-0-495-11464-2 .
Preuve individuelle
- ↑ Entrée sur ADENOSINE TRIPHOSPHATE dans la base de données CosIng de la Commission européenne, consultée le 27 mars 2020.
- ↑ Entrée sur l' adénosine 5′-triphosphate. Dans: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, consulté le 30 mai 2014.
- ↑ a b fiche de données adénosine triphosphate de Sigma-Aldrich , consultée le 12 juin 2011 ( PDF ).
- ↑ JR Knowles: Réactions de transfert de phosphoryle catalysées par des enzymes . Dans: Revue annuelle de biochimie . enregistrer 49 , 1980, ISSN 0066-4154 , pp. 877-919 , doi : 10.1146 / annurev.bi.49.070180.004305 , PMID 6250450 .
- ↑ À propos de la fraction pyrophosphate dans le muscle . Dans: Sciences naturelles . enregistrer 17 , non. 31 , 1er août 1929, ISSN 0028-1042 , p. 624–625 , doi : 10.1007 / BF01506215 ( springer.com [consulté le 25 avril 2018]).
- ^ Histoire de l'ATP sur le site Web de Nobel .
- ↑ HM Kalckar: Phosphorylation dans les tissus rénaux . Dans: Enzymologia . 2, 1937, pp. 47-53.
- ↑ ME Pullman, HS Penefsky, A. Datta, E. Racker: Résolution partielle des enzymes catalysant la phosphorylation oxydative. I. Purification et propriétés de l'adénosine triphosphatase soluble stimulée par le dinitrophénol . Dans: The Journal of Biological Chemistry . enregistrer 235 , novembre 1960, ISSN 0021-9258 , p. 3322-3329 , PMID 13738472 .
- ^ Reginald H. Garrett, Charles M. Grisham: Biochimie. 4e édition, édition internationale. Brooks / Cole, Cengage Learning Services, Boston MA et al.2009 , ISBN 978-0-495-11464-2 , p. 849.