Adenosin trifosfat (ATP) adalah mata uang energi untuk proses sel. ATP menyediakan energi untuk kedua reaksi endergonik konsumen energi dan reaksi eksergonik energi melepaskan, yang memerlukan masukan kecil energi aktivasi. Ketika ikatan kimia dalam ATP yang rusak, energi dilepaskan dan dapat dimanfaatkan untuk pekerjaan seluler. Semakin banyak obligasi dalam suatu molekul, energi lebih potensial mengandung. Karena ikatan di ATP begitu mudah patah dan direformasi, ATP adalah seperti baterai isi ulang yang kekuatan proses seluler mulai dari replikasi DNA untuk sintesis protein.
Struktur Molekul ATP
Adenosin trifosfat (ATP) terdiri dari adenosine molekul terikat untuk tiga kelompok fosfat. Adenosine adalah nukleosida yang terdiri dari basis adenin nitrogen dan gula ribosa lima karbon. Ketiga kelompok fosfat, dalam urutan yang paling dekat dengan terjauh dari gula ribosa, diberi label alpha, beta, dan gamma. Bersama-sama, kelompok kimia merupakan pembangkit tenaga listrik energi. Kedua ikatan antara fosfat adalah obligasi berenergi tinggi yang sama (obligasi phosphoanhydride) itu, bila rusak, melepaskan energi yang cukup untuk daya berbagai reaksi seluler dan proses. Ikatan antara beta dan gamma fosfat dianggap “tinggi-energi” karena ketika istirahat obligasi, produk [adenosin difosfat (ADP) dan satu gugus fosfat anorganik (Pi)] memiliki energi yang lebih rendah bebas daripada reaktan (ATP dan molekul air). ATP breakdown ke ADP dan Pi disebut hidrolisis karena mengkonsumsi molekul air (hidro, yang berarti “air”, dan lisis, yang berarti “pemisahan”).
 |
| Molekul ATP |
ATP Hidrolisis dan Sintesis
ATP dihidrolisis menjadi ADP dalam reaksi berikut:
ATP + H2O → ADP + Pi + energi bebas
Seperti sebagian besar reaksi kimia, hidrolisis ATP menjadi ADP adalah reversibel. Reaksi sebaliknya menggabungkan ADP + Pi untuk menumbuhkan ATP dari ADP. Karena ATP rilis hidrolisis energi, sintesis ATP harus memerlukan masukan energi bebas.
ADP dikombinasikan dengan fosfat untuk membentuk ATP dalam reaksi berikut:
ADP + Pi + gratis energi → ATP + H2O
ATP dan Energi Penggandaan
Tepatnya berapa banyak energi bebas (? G) dilepaskan dengan hidrolisis ATP, dan bagaimana energi bebas digunakan untuk melakukan pekerjaan seluler? ? G yang dihitung untuk hidrolisis satu mol ATP menjadi ADP dan Pi adalah -7,3 kkal / mol (-30,5 kJ / mol). Namun, ini hanya berlaku dalam kondisi standar, dan? G untuk hidrolisis satu mol ATP dalam sel hidup hampir dua kali lipat nilai pada kondisi standar: 14 kkal / mol (-57 kJ / mol).
ATP adalah molekul yang sangat tidak stabil. Kecuali cepat digunakan untuk melakukan pekerjaan, ATP spontan terdisosiasi menjadi ADP + Pi, dan energi bebas yang dilepaskan selama proses ini hilang sebagai panas. Untuk memanfaatkan energi dalam ikatan ATP, sel menggunakan strategi yang disebut kopling energi.
Penggandaan Energi dalam Metabolisme
Selama reaksi metabolisme seluler, atau sintesis dan pemecahan nutrisi, molekul tertentu harus diubah sedikit di konformasi mereka untuk menjadi substrat untuk langkah berikutnya dalam seri reaksi. Dalam langkah pertama dari respirasi sel, glukosa dipecah melalui proses glikolisis. ATP diperlukan untuk fosforilasi glukosa, menciptakan energi tinggi namun stabil menengah. Reaksi fosforilasi ini menyebabkan perubahan konformasi yang memungkinkan enzim untuk mengubah molekul glukosa terfosforilasi dengan gula fruktosa terfosforilasi. Fruktosa adalah diperlukan perantara untuk glikolisis untuk bergerak maju. Dalam contoh ini, reaksi eksergonik ATP hidrolisis digabungkan dengan reaksi endergonik mengkonversi glukosa untuk digunakan dalam jalur metabolisme.