ביוטכנולוגיה/האנרגיה כימית

מולקולת ה-ATP

כיתוב תמונה

ה-ATP מיוחס כאל "מטבע האנרגיה" - סוג של מידת יחידה של אנרגיה.
ATP ובשמו המלא אדנוזין (אנדין קשור לריבוז) טרי (3) פוספט. במילים אחרות, מולקולת ה-ATP "מחולקת" ל-3 :

1. בסיס (אנדנין) – זוהי הקבוצה הגובה בתמונה המכילה N ו-H (לרוב N ו-C).
2. 3 קבוצות פוספט (זרחה – קבוצה המכילה זרחן ($\ \mathbf {PO_{4}^{-3}}$) אי אורגני.
3. ריבוז – זהו החלק הנמוך ביותר בתמונה המכיל סוכר 5 פחמני.

תהליך יצרית האנרגיה

תהליך ייצור האנרגיה – הוא למעשה תהליך החוזר על עצמו שוב ושוב בתא במהלכו משתחרר פוספט אחד משאר המולקולה. בתמונה Pγ משתחררת מ- Pβומ- Pα שהם למעשה ADP (שני מולקולות פוספט).

תהליך

הידרוליזה / פירוק הידרולטי - תהליך כימי בו מתחלקת מולקולה לשני חלקים (יונים) כשהיא מגיבה עם מולקולת מים. מולקולת המים (H2O) מתחלקת גם היא לשני יונים : H ו-OH כאשר יון אחד של המולקולה מתחבר ל-H והיון השני ל-OH.
למשל, מולקולת מלח בישול (NaCl) יחד עם מולקולת מים הופכת ל-NaOH ו-HCl.

תהליך ייצור האנרגיה, גם הוא תהליך הידרוליזי. לכל זוג פופסטים יש 7 מולוקולות חמצן (O אחד משותף באמצע). מולקולת המים מתפרקת ל- H ול-OH, כאשר H אחד מתחבר אל O (כלומר פוספט בעל 4 החמצנים) וה-OH מתחבר אל פוספט בעל שלוש חמצנים. זהו תהליך פירוק ומכאן שזהו תהליך קטבולי.
מכאן שקל ליצר ATP בתא לאחר פירוקו : החדרת מולקולת מים בין ADP (שני פוספטים) ל-Pi (פוספט) תוליך ליצירת ATP.

כמות האנרגיה המשתחררת

מולקולת ה-ATP היא מולקולה נחשבת עתירת אנרגיה, עם זאת במהלך הקשר משתחררות 7.3Kcal (בתוך התא 12Kcal) ובמילים אחרות כמות קטנה מאוד של אנרגיה הנוטה מסיבות כימיות שונות יותר להתפרק. היתרונות בשחרור כמות אנרגיה קטנה :

1. מניעת בזבוז אנרגיה - אספקת כמות אנרגיה המקסימלית הדרושה לכל תהליך בגוף.
2. אנרגיה וחום - יצור רב של אנרגיה יוצר עודף אנרגיה המשתנה לאנרגית חום הפוגעת בפעילות הביולוגית של יצור החי.

מדוע ה-ATP נחשב למולקולת עתירת אנרגיה?

ה-ATP מיצר כמות עתירת אנרגיה ולמרות זאת כמות האנרגיה זו שווה ל-7 קילו. היכן היתרון האנרגטי של ATP?
בפירוק ה-ATP מתרחשים 2 תהליכים (עליהם יפורט יותר בהמשך – הבנת הרעיון):

1. האנרגיה המשתחררת מפירוק ה-ATP מועברת למולקולה אחרת שעתה מכונת "מזורחנת".
2. בעקבות נוכחות הפוספט על ה"מזורחנת" הופכת לאנרגטית ("מתחרפנת"). האנרגיה בנוכחות הפוספט מנוצלת לביצוע פעולות אחרות.