ATP Molekülü

ATP (Adenozin Trifosfat) ve Canlılar İçin Önemi

► Tüm canlılar yaşamsal faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. (Hareket, büyüme, kas kasılması, sinirsel iletim, biyosentez olayları, hücre bölünmeleri, aktif taşıma vb.)

► Canlıların bu yaşamsal olayları için kullandığı enerji ATP molekülünden sağlanır.

► Hücre içinde organik monomerlerin (glikoz, yağ asidi ve gliserol, amino asit) parçalanması ile açığa çıkan kimyasal bağ enerjisi ile ATP enerjisi sentezlenir.

► ATP sentezi;

♦ Hücresel solunum (oksijenli veya oksijensiz solunum) ve

♦ Fermantasyon (Laktik asit ve etil alkol fermantasyonu) olayları ile olur.

► ATP molekülü, canlılarda kullanılabilir enerjiyi depo eden organik bir moleküldür. Bu enerji hücrelerde; kinetik, hareket, elektrik enerjisi gibi enerji çeşitlerine dönüştürülerek kullanılabilir.

► Canlılın temel enerji kaynağı güneş ışığıdır. Ancak canlılar güneş ışığını doğrudan enerji kaynağı olarak kullanamaz.

► Üretici canlılar fotosentez ile ışık enerjisini önce ATP'ye çeviriler. Fotosentez sürecinde yakalanan (klorofiller tarafından) ışıktaki foton enerjisi ATP enerjisi aracılığıyla organik besinlerin yapısına taşınır ve kimyasal bağ enerjisi şeklinde besinlerde depo edilir.

► Kimyasal bağ enerjisi; fotosentez ile üretilen glikoz, amino asit, yağ asitleri, gliserol gibi besinlerin yapısında depo edilir.

► Bu besinler ve yapısındaki kimyasal bağ enerjisi, tüm canlılar tarafından alınır.

► Daha sonra hücre solunumu ile yıkılarak açığa çıkarılır ve ATP moleküllerinde ATP enerjisi olarak depolanır.

► ATP enerjisi; canlılardaki biyolojik süreçlerde enerji kaynağı olarak kullanılır.

ATP Molekülünün Yapısı

► ATP molekülünün yapısında;

♦ İki organik grup (Azotlu organik baz ve beş karbonlu şeker)

♦ Bir tane inorganik grup (üç fosfat grubu) bulunur.

1. ADENİN (Azotlu Organik Baz): Bir pürin bazıdır. DNA ve RNA'daki nükleotitlerin yapısına da katılır. Adenin riboza Glikozit Bağı ile bağlanır.

2. RİBOZ (Beş karbonlu şeker): Monosakkaritlerden pentoz grubu beş karbonlu bir şekerdir. RNA'nın yapısına da katılır. Riboz 1.Fosfat Grubuna Ester Bağı ile bağlanır.

3. Üç Adet Fosfat Grubu: Asit özelliktedir. 1. ve 2. ile 2. ve 3.P grupları arasında yüksek enerjili fosfat bağları vardır. ATP enerjisi bu bağlarda depolanır.

► Fosfat grubu genellikle H₃PO₄ ile simgelenir ve P_i şeklinde kısaltılarak ifade edilir.

► Enerjinin depolanmasını ve aktarılmasını bu fosfat grupları sağlar.

ATP'nin Sentezlenmesi ve Yıkımı

► ATP'nin sentezlenmesine Fosforilasyon denir. Hücrede ADP'ye 1 fosfat grubu eklenerek ATP sentezlenir.

                              Dehidrasyon

ADP + P_i + Enerji  ——————> ATP + H₂O (Endergonik Tepkime)

                             Fosforilasyon

► ATP'nin yıkımına Defosforilasyon denir. Su ve ATPaz enzimi aracılığıyla ATP'deki fosfat bağı koparılarak ATP parçalanır ve ATP enerjisi açığa çıkarılır.

                     Hidroliz

ATP + H₂O  ———————> ADP + P_i + ATP Enerjisi (Ekzergonik Tepkime)

                     Defosforilasyon

► Adenin bazı riboza glikozit bağı ile bağlanır. Bu bağlanma ile Adenozin Nükleozit oluşur.

► Riboz 1.fosfat grubuna ester bağı ile bağlanır. Tek fosfat içeren ndenozin nükleozit Adenozin Monofosfat (AMP) adını alır.

► 1.fosfat ile 2.fosfat grubu fosfat bağı ile bağlanır. Adenozin Difosfat (ADP) adını alır.

► 2.fosfat ile 3.fosfat arasında tekrar fosfat bağı kurulu ve Adenozin Trifosfat (ATP) oluşur.

► ATP'nin bu şekilde sentezlenmesi bir Dehidrasyon sentezidir ve su oluşur.

► ATP'nin yıkımı Hidroliz ile olur. Yıkımında önce 3.fosfat grubu kopar. ADP oluşur ve enerji serbest kalır.

► Sonra 2.fosfat grubu kopar ve AMP oluşur, enerji serbest kalır. Bu esnada su kullanılır.

ATP Enerjisinin Kullanılmadığı Bazı Olaylar

ATP Molekülünün Özellikleri

► ATP molekülü enerji depolar ancak kendisi hücrelerde depo edilemez.

► Tüm canlılar tarafından sentezlenir.

► ATP molekülü hücre zarından geçemez. Bu nedenle her hücre kendi ATP'sini kendi üretir ve hücre içinde harcanır.

► Hücreden hücreye transfer edilemez.

► Hücre dışı olaylarda (besinlerin sindirimi gibi) kullanılmaz.

► Asıl kaynağı güneştir.

► Yapı bakımından en çok RNA'daki adenin ribonükleotite benzer.

► Yapısında protein, peptit bağı ve yağ yoktur.

► ATP sentezini ATP Sentaz, yıkımını ise ATP Nükleaz anzimi yapar.

ATP, DNA ve RNA'da Ortak Bulunan Yapılar

Canlılarda ATP'nin Sentezlenme Yolları (Fosforilasyon Çeşitleri)

1. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon

♦ Tüm canlılarda görülür. O₂'li ve O₂'siz solunum, fermantasyon olaylarında sitoplazmada gerçekleşen Glikoliz Evresinde bu fosforilasyon çeşidi ile ATP sentezi olur. Bu olay tüm canlılarda ortaktır.

♦ Ayrıca O2'li ve O2'siz solunumun Krebs Evresinde bu yolla ATP üretimi olur.

2. Oksidatif Fosforilasyon

♦ O2'li ve O2'siz solunumun ETS (Elektron Taşıma Sistemi) Evresinde ve Kemosentez sırasında ATP üretimi bu yolla olur.

3. Fotofosforilasyon

♦ Fotosentez tepkimeleri sırasında üretilen ATP'dir.

ÖNEMLİ NOT: Fotosentez ve Kemosentez sırasında üretilen ATP enerjisi sadece bu tepkimelerde kullanılır. Ancak O₂'li ve O₂'siz solunum ile fermantasyon tepkimelerinde üretilen ATP; hücrenin tüm yaşamsal olaylarında kullanılır.

► Hücreler ATP'nin sentezlendiği ve kullanıldığı enerji dönüşüm olaylarını gerçekleştirdikleri sürece canlılıklarını sürdürebilirler.

► ATP'deki yüksek enerjili fosfat bağlarının birinin kopması ile hücrede yaklaşık 13.000 kalori, laboratuvar ortamında ise 7.300 kalorilik enerji açığa çıkar.

► Bu oran normal bir kimyasal bağın kopmasıyla açığa çıkan enerjinin en az iki katıdır.