ATP

ATP er bygget opp av adenin, ribose og tre fosfatgrupper.
ATP
Av /BioRender.
Lisens: CC BY NC SA 3.0
ATP består av tre fosfatgrupper. Ved avspalting av en fosfatgruppe frigjøres det energi og det dannes ADP, adenosindifosfat. Ved nedbryting av matvarer og i gjennom fotosyntese dannes det energi som lagres ved å feste en fosfatgruppe til ADP. Da dannes ATP.
Av /BioRender.
Lisens: CC BY NC SA 3.0

Adenosintrifosfat. Molekylet består av adenin, ribose og en trifosfatgruppe.

Av /Store norske leksikon ※.

Adenosintrifosfat. Nedbrytningen av glukose til pyrodruesyre er til dels energikrevende (2ATP→2ADP), de første reaksjonene i nedbrytningskjeden, til dels energigivende, de siste reaksjonene i nedbrytningskjeden. Nettoresultatet blir dannelsen av 2 ATP og 2 NADH-molekyler fra hvert glukosemolekyl som nedbrytes til 2 pyro-druesyremolekyler.

Av /Store medisinske leksikon ※.

Artikkelstart

ATP er en energirik kjemisk forbindelse som er involvert i alle energikrevende prosesser i alt som lever. ATP er involvert i alle kroppsfunksjoner som krever energi, som muskelsammentrekninger, overføring av signaler i nerver, hjertets funksjon, transport av stoffer gjennom cellevegger, opprettholdelse av kroppstemperaturen og mer. ATP kan oppfattes som en universell energileverandør i alle celler og vev. Livet ville ikke vært mulig uten ATP.

Faktaboks

Uttale
adenosintrˈifosfat
Også kjent som
ATP

ATP dannes ved en kobling av tre fosfatgrupper til molekylet adenosin. Ved å spalte av en av fosfatgruppene frigjøres det energi. ATP molekylet mister en fosfatgruppe og blir til ADP, adenosindifosfat. ATP gjendannes fra ADP på to måter i en levende organisme: gjennom fotosyntese i planter eller ved å oksidere mat i dyr og mennesker.

Adenosin inneholder adenin, som også inngår i DNA og RNA.

ATP og ADP

Molekylstrukturen av ATP
Struktur ATP
Molekylstrukturen av ADP
Strukturen av ADP

Adenosinforbindelsene betegnes med kombinasjoner av tre bokstaver: ATP, ADP og AMP. ATP er forkortelse for engelsk adenosine triphosphate, hvor adeonsine viser til stoffet adenosin og at det har tre (tri-) fosfatgrupper knyttet til seg. Det finnes også forbindelser med en eller to fosfatgrupper. Disse er AMP (M, mono = en) og ADP (D, di = to). Bindingene mellom fosfatgruppene kalles energirike bindinger og betegnes med et spesielt symbol (∼). Bindingen mellom adenosin og en fosfatgruppe inneholder mindre enn en tredel av den energimengden som bindingen mellom fosfatgruppene inneholder.

Fosfatbindingene blir lett spaltet av enzymer og energien frigjort til bruk i cellens stoffskifte (metabolisme).

ATP(aq) + H2O(l) → ADP(aq) + HPO4(aq) + H3O+(aq) + frigjort energi

I reaksjonen spaltes det av et hydrogenfosfation fra ATP. Det kreves energi for å bryte en binding, og det frigjøres energi ved å danne nye bindinger. Nettoresultatet er at det frigjøres energi i denne reaksjonen. Den frigjorte energien er på 31 kJ/mol for hvert ATP-molekyl. Energien frigjøres ikke fordi bindingene i ATP er spesielt sterke.

Både ATP og ADP spiller en viktig rolle i cellens energihusholdning. Energien som kommer fra cellens respirasjon, eller hos planter fra fotosyntesen, brukes for det meste til å koble en fosfatgruppe til ADP, slik at ATP dannes. Energien som blir lagret på denne måten, kan senere brukes til energikrevende prosesser.

Det dannes og nedbrytes store mengder ATP hvert døgn. Hos en person som veier 75 kg, finnes det rundt 40 gram ATP. Man har kunnet beregne at det i løpet av 24 timer dannes og nedbrytes rundt 100 kg ATP, altså mer enn kroppsvekten. Hvert ATP-molekyl blir i gjennomsnitt bygd opp og brutt ned rundt 2500 ganger i døgnet.

I løsning i cellene er både ATP og ADP i form av anioner da enten én eller to av H-ene i HO-gruppene bundet til fosforatomer er avgitt til vannmolekyler som danner oksoniumioner:

Eksempler

Som eksempler på ATPs betydning for organenes funksjon kan nevnes:

Transporten av salt i nyretubuli

Nyrene filtrerer blodet og produserer urin av filtratet ved at noen stoffer utskilles og andre suges tilbake. Natriumioner, som blir suget tilbake (reabsorbert) fra filtratet i nyretubuli, må passere to membraner: membranen som dekker innsiden av tubulicellene (luminalmembranen) og basalmembranen til disse cellene. Etter at saltet har passert disse membranene, kommer det over i kapillarene. Forskjellen i saltkonsentrasjon i filtratet og i cellene bestemmer hvor mye salt som tas opp fra filtratet. Dette er en passiv, osmotisk prosess.

Transporten gjennom basalmembranen, altså avsaltingen av tubulicellene, er en aktiv prosess som innebærer transport inn i et område med økende saltkonsentrasjon (konsentrasjonsgradient). Det er derfor nødvendig med et enzym (natrium translokator-ATP-ase) som katalyserer transporten av salt (natriumioner). Nødvendig energi kommer fra nedbryting (hydrolyse) av ATP-molekylet.

Muskelkontraksjon

Ved hjelp av elektronmikroskop har man fått informasjon om strukturen i muskelfibrene. Fibrene består av to molekyler, myosin og aktin. De kalles kontraktile proteiner fordi de er i stand til å trekke seg sammen.

Muskelkontraksjonen kommer i gang gjennom en forandring av tiltrekningen mellom aktin- og myosinmolekylene. ATP er uunnværlig for denne mekanismen. Kalsiumioner spiller også en viktig rolle i denne prosessen.

Muskelkontraksjonen skyldes at aktinkjedene blir puffet mellom myosinkjedene. I avslappet tilstand er det en binding mellom aktin og myosin. Denne bindingen brytes, og aktinet strekkes lenger og lenger mellom myosinkjedene i en serie av koblinger og spaltninger. For å løse aktin-myosinbindingen trengs energi som kommer fra spaltingen av ATP til ADP og fosfat. På den måten reduseres mengden ATP i muskelen under kontraksjon, men ATP kan nydannes gjennom spalting av en annen energirik forbindelse i muskelen, kreatinfosfat.

Interaksjonen mellom de to kontraktile proteinene skjer slik:

  1. Positivt ladde kalsiumioner frigjøres ved at et elektrisk signal går langs muskelfibermembranen (muskelaksjonspotensial).
  2. Kalsiumionene går rett inn i cellevæsken og fester seg mellom de negativt ladde ATP-molekylene på henholdsvis aktin og myosin. Aktin- og myosinmolekylene er nå bundet sammen elektrisk. ATPs negative ladning nøytraliseres av kalsium.
  3. De frastøtende kreftene, som til nå har holdt sidekjeden til myosin strukket ut, forsvinner, og sidekjeden blir kortere. Fordi kryssbindingene mellom aktin og myosin går på skrå, vil aktinkjeden bli trukket langs myosinkjeden når denne kontraherer seg.
  4. ATP møter enzymet ATP-ase ved basis av myosinkjeden, og et fosfatmolekyl spaltes fra ATP. Derved brytes forbindelsen mellom myosin- og aktinkjeden.
  5. Deretter vil forbrukt ATP på myosinkjeden bli erstattet av fritt ATP, og utgangsposisjonen er gjenopprettet.

Det betyr også at ATP er den viktigste energileverandør til muskelkontraksjonen og følgelig til alt muskelarbeid.

ATP finnes overalt i kroppen hvor det er behov for energi i lignende prosesser som de nevnte.

Ionepumpen i nervecellene

Adenosintrifosfat. Na+-K+-pumpen består av to forskjellige protein-subenheter, 2α-kjeder og 2β-kjeder, som alle sitter i cellemembranen. Begge subenheter har peptidsløyfer som slynger seg gjennom celle-membranen, α-kjeden flere ganger, β-kjeden en gang. α-kjedene har bindingsseter for ATP på innsiden av membranen og for ouabain (hemmeren) på utsiden.

Av /Store medisinske leksikon ※.

Adenosintrifosfat. Pumpen (som består av to α- og to β-subenheter) binder ATP. Pumpen kan ha to konformasjoner, E1 (gul) og E2 (blå). I E1-form har den en «lomme», som vender inn mot cellen, og som kan binde (3) Na+ (trinn 1). Binding av Na+ leder til fosforylering (trinn 2). Fosforylering resulterer i konformasjonsendring av E1 til E2 (trinn 3). I denne konformasjon har Na+ liten affinitet og løsner fra pumpen (trinn 4 og 5). I motsetning til Na+ har K+ høy affinitet til pumpen i E2-konformasjon – og K+ bindes derfor til pumpen (trinn 6). Bindingen av (2) K+ leder til defosforylering og favoriserer konformasjonsendring fra E2 til E1 igjen (trinn 8). I E1-konformasjon har K+ liten affinitet til pumpen og løsner (trinn 9). Dette resulterer i at pumpen kan starte en ny syklus E1 → trinn 1.

Av /Store medisinske leksikon ※.

Nervecellenes aktivitet er avhengig av at det er forskjell i konsentrasjonen av visse kjemiske stoffer på utsiden og innsiden av cellemembranen. Det dreier seg hovedsakelig om natrium-, kalium- og kloridioner (se aksjonspotensial, nerveimpuls). Spesielle egenskaper hos nervemembranen er også viktige.

En nervecelle i hvile kan sammenlignes med et ladd batteri, hvor ladningen eller spenningen over membranen opprettholdes av en pumpemekanisme. I denne mekanismen spiller ATP en nøkkelrolle. Pumpemekanismen kalles derfor en enzymatisk ionepumpe. Denne pumpen må være i stand til å transportere kaliumioner inn i cellen og natriumioner ut av cellen. ATP er ansvarlig for denne mekanismen og gjør bruk av et mellomprodukt kalt fosfoprotein.

Transporten av ladde partikler foregår i to faser: Den første settes i gang av natriumioner. Fosfoproteinet – et protein med en fosforgruppe – blir tilført en fosfatgruppe fra ATP, det blir fosforylert. Det fører til en binding av natriumioner på innsiden av membranen.

Fosfoproteinkomplekset beveger seg fra innsiden til yttersiden av membranen. I den andre fasen blir fosfoproteinkomplekset defosforylert, og natriumionet spaltes av, samtidig som et kaliumion bindes. Molekylet beveger seg igjen, denne gangen fra yttersiden til innsiden av membranen og blir på ny fosforylert. To andre enzymer deltar i denne prosessen, nemlig kinase på innsiden av membranen og fosfatase på utsiden.

Den enzymatiske ionepumpen er meget følsom for alle slags ytre påvirkninger. Hvis hjernen ikke får tilførsel av oksygen innen tre minutter, hvilket kan skje for eksempel ved et alvorlig hjerteinfarkt, settes den enzymatiske pumpen ut av spillet. Dette fører til nedsatt funksjon og i senere stadier til at deler av hjernen dør.

Pumpen er også meget følsom for karbonmonoksid, og bevisstløsheten som inntrer ved selv lette forgiftninger, kan tilskrives den skadelige effekten av gassen. Giften cyanid har en direkte effekt på dannelsen av ATP. Forskning på disse mekanismene har bidratt til å gi en molekylær forklaring på flere alvorlige sykdommer i sentralnervesystemet.

I tillegg til de meget viktige prosessene som er nevnt ovenfor, er ATP også uunnværlig for sammenkoblingen av aminosyrer til proteiner (proteinsyntese) og for kopiering av arvematerialet (DNA) i celler som skal dele seg.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (2)

skrev Inga Baadshaug Eide

Er det riktig å ha negativt fortegn på energien på høyre side av ATP->ADP-ligningen?

svarte Halvard Hiis

Hei! Ja, det er riktig at det skal være negativt. Jeg har skrevet det om, i håp om at det er lettere forståelig. Fagansvarlig for proteiner, Gustav Vaaje-Kolstad skrev til meg: "Når det gjelder ditt spørsmål om energien som er oppgitt for ATP hydrolyse er det riktig at minustegnet er der da energien som indikeres er endring i Gibbs fri energi (deltaG). En negativ deltaG betyr frigivelse av energi for en reaksjon (altså en eksoterm reaksjon). Kanskje lurt skrive dette i teksten og fjerne energien fra reaksjonslikningen." Hilsen Halvard i redaksjonen

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg