Sebuah sel hidup tidak dapat menyimpan sejumlah besar energi bebas. Kelebihan energi bebas akan mengakibatkan peningkatan panas dalam sel, yang akan menyebabkan gerak termal yang berlebihan yang dapat merusak dan kemudian menghancurkan sel. Sebaliknya, sel harus mampu menangani energi yang dengan cara yang memungkinkan sel untuk menyimpan energi dengan aman dan melepaskannya untuk digunakan sesuai kebutuhan. Sel hidup mencapai hal ini dengan menggunakan senyawa adenosin trifosfat (ATP). ATP sering disebut “mata uang energi” dari sel dan dapat digunakan untuk mengisi kebutuhan energi sel.
 |
| ATP |
ATP (adenosin trifosfat) memiliki tiga gugus fosfat yang dapat dihapus dengan hidrolisis untuk membentuk ADP (adenosin difosfat) atau AMP (adenosin monofosfat).suatu muatan negatif pada kelompok fosfat alami saling tolak, membutuhkan energi untuk obligasi mereka bersama-sama dan melepaskan energi ketika obligasi ini yang rusak.
Struktur dan Fungsi ATP
Inti dari ATP adalah molekul adenosin monofosfat (AMP), yang terdiri dari molekul adenin terikat pada molekul ribosa dan gugus fosfat tunggal. Ribosa adalah gula lima karbon yang ditemukan di RNA, dan AMP adalah salah satu nukleotida dalam RNA. Penambahan gugus fosfat kedua inti ini hasil molekul dalam pembentukan adenosin difosfat (ADP); penambahan gugus fosfat ketiga membentuk adenosine triphosphate (ATP).
Penambahan gugus fosfat ke molekul membutuhkan energi. Gugus fosfat bermuatan negatif dan, dengan demikian, menolak satu sama lain ketika mereka disusun secara seri, karena mereka berada di ADP dan ATP. Tolakan ini membuat ADP dan molekul ATP inheren tidak stabil. Pelepasan satu atau dua gugus fosfat dari ATP, suatu proses yang disebut dephosphorylation, melepaskan energi.
Energi dari ATP
Hidrolisis adalah proses melanggar makromolekul kompleks terpisah. Selama hidrolisis, air dibagi, atau segaris, dan atom yang dihasilkan hidrogen (H +) dan kelompok hidroksil (OH-) ditambahkan ke molekul yang lebih besar. Hidrolisis ATP menghasilkan ADP, bersama-sama dengan ion fosfat anorganik (Pi), dan pelepasan energi bebas. Untuk melaksanakan proses kehidupan, ATP terus dipecah menjadi ADP, dan, seperti baterai isi ulang, ADP terus diregenerasi menjadi ATP oleh reattachment dari kelompok fosfat ketiga. Air, yang dipecah menjadi atom hidrogen dan gugus hidroksil pada hidrolisis ATP, dibuat ulang bila fosfat ketiga ditambahkan ke molekul ADP, reformasi ATP.
Jelas, energi harus dimasukkan ke sistem regenerasi ATP. Dalam hampir setiap makhluk hidup di bumi, energi berasal dari metabolisme glukosa. Dengan cara ini, ATP adalah hubungan langsung antara set terbatas jalur eksergonik katabolisme glukosa dan banyak jalur endergonik bahwa sel-sel daya hidup.
Fosforilasi
Ketika ATP dipecah oleh penghapusan kelompok terminal fosfat, energi dilepaskan dan dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan oleh sel. Seringkali dirilis fosfat langsung ditransfer ke molekul lain, seperti protein, mengaktifkannya. Sebagai contoh, ATP memasok energi untuk memindahkan protein otot kontraktil selama kerja mekanik kontraksi otot. Ingat karya transpor aktif dari pompa natrium-kalium dalam membran sel. Fosforilasi oleh ATP mengubah struktur protein integral yang berfungsi sebagai pompa, mengubah afinitas untuk natrium dan kalium. Dengan cara ini, sel melakukan pekerjaan, menggunakan energi dari ATP untuk memompa ion terhadap gradien elektrokimia mereka.
Energi dari hidrolisis ATP
Energi dari ATP juga dapat digunakan untuk menggerakkan reaksi kimia dengan kopling ATP hidrolisis dengan proses reaksi lain dalam enzim. Dalam banyak reaksi kimia selular, enzim mengikat substrat atau beberapa pereaksi untuk membentuk kompleks antara sementara yang memungkinkan substrat dan reaktan lebih mudah bereaksi satu sama lain. Dalam reaksi di mana ATP terlibat, ATP adalah salah satu substrat dan ADP adalah produk. Selama reaksi kimia endergonik, ATP membentuk sebuah kompleks antara dengan substrat dan enzim dalam reaksi. Kompleks menengah ini memungkinkan ATP untuk mentransfer gugus fosfat ketiga, dengan energi, dengan substrat, sebuah proses yang disebut fosforilasi. Fosforilasi mengacu pada penambahan fosfat (~ P). Ketika kompleks antara istirahat terpisah, energi yang digunakan untuk memodifikasi substrat dan mengubahnya menjadi produk reaksi. Molekul ADP dan ion fosfat bebas dilepaskan ke media dan tersedia untuk daur ulang melalui metabolisme sel. Hal ini digambarkan dengan reaksi generik berikut:
Sebuah enzim + ATP → [A-P enzim] B + enzim + ADP + ion fosfat