adenosine trifosfaat of ATP is het meest energierijke molecuul in het organisme en is verantwoordelijk voor alle energieoverdrachtsprocessen. Het is een mononucleotide van de purinebase adenine en vormt daarom ook een bouwsteen van nucleïnezuren Verstoringen in de synthese van ATP remmen het vrijkomen van energie en leiden tot staten van uitputting.
Wat is adenosinetrifosfaat?
adenosine trifosfaat (ATP) is een mononucleotide van adenine met drie fosfaat groepen, elk verbonden door een anhydridebinding. ATP is het centrale molecuul voor de overdracht van energie in het organisme. De energie is voornamelijk gebonden in de anhydridebinding van de bèta fosfaat residu aan het gammafosfaatresidu. Wanneer een fosfaat residu wordt verwijderd om te vormen adenosine difosfaat, komt er energie vrij. Deze energie wordt vervolgens gebruikt voor energieverbruikende processen. Als nucleotide bestaat ATP uit de purinebase adenine, de suiker ribose en drie fosfaatresten. Er is een glycosidische binding tussen adenine en ribose Bovendien is het alfafosfaatresidu gebonden aan ribose bij een ester band. Er bestaat een anhydridebinding tussen alfa-bèta- en gamma-fosfaat. Na verwijdering van twee fosfaten wordt het nucleotide-adenosinemonofosfaat (AMP) gevormd. Dit molecuul is een belangrijke bouwsteen van RNA.
Functie, actie en rollen
Adenosinetrifosfaat vervult meerdere functies in het organisme. De belangrijkste functie is de opslag en overdracht van energie. Alle processen in het lichaam omvatten energieoverdrachten en energietransformaties. Het organisme moet dus chemisch, osmotisch of mechanisch werk verrichten. Voor al deze processen zorgt ATP snel voor energie. ATP is een energieopslag voor de korte termijn, die snel leeg raakt en daarom steeds opnieuw moet worden gesynthetiseerd. De meeste energieverbruikende processen vertegenwoordigen transportprocessen binnen en buiten de cel. Bij deze processen worden biomoleculen naar de plaatsen van hun reactie en omzetting getransporteerd. Anabole processen zoals eiwitsynthese of de vorming van lichaamsvet vereisen ook ATP als een energieoverdrachtsmiddel. Molecuul transporteert over de celmembraan of de membranen van verschillende celorganellen zijn ook energieafhankelijk. Verder wordt de mechanische energie voor spieren gebruikt contracties kan alleen worden geleverd door de werking van ATP van energieleverende processen. ATP is naast zijn functie als energiedrager ook een belangrijk signaalmolecuul. Het fungeert als een cosubstraat voor de zogenaamde kinasen. Kinases zijn enzymen die fosfaatgroepen overbrengen naar andere moleculen Dit zijn voornamelijk proteïnekinasen die de activiteit van verschillende soorten beïnvloeden enzymen door ze te fosforyleren. Extracellulair is ATP een agonist van receptoren van perifere en centrale cellen zenuwstelsel Het neemt dus deel aan de regulering van bloed stroom en het begin van ontstekingsreacties. Wanneer zenuwweefsel wordt beschadigd, wordt het in grotere hoeveelheden afgegeven om een verhoogde vorming van astrocyten en neuronen te bewerkstelligen.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
Adenosinetrifosfaat is slechts een energieopslag voor de korte termijn en wordt binnen enkele seconden uitgeput tijdens energieverbruikende processen. Daarom is zijn constante regeneratie een essentiële taak. Het molecuul speelt zo'n centrale rol dat ATP met a massa van de helft van het lichaamsgewicht wordt binnen één dag geproduceerd. Bij dit proces wordt adenosinedifosfaat door een extra binding met fosfaat onder energieverbruik omgezet in adenosinetrifosfaat, dat direct weer energie levert door het fosfaat onder omzetting in ADP af te splitsen. Er zijn twee verschillende reactieprincipes beschikbaar voor de regeneratie van ATP. Een principe is fosforylering van de substraatketen. Bij deze reactie wordt een fosfaatresidu rechtstreeks overgebracht naar een tussenmolecuul in een energieleverende proces, dat onmiddellijk wordt overgebracht naar ADP met de vorming van ATP. Een tweede reactieprincipe maakt deel uit van de ademhalingsketen als elektronentransportfosforylering. Deze reactie vindt alleen plaats in de mitochondria Als onderdeel van dit proces wordt via verschillende protonentransportreacties een elektrisch potentiaal tot stand gebracht door het membraan. De reflux van protonen resulteert in de vorming van ATP uit ADP met het vrijkomen van energie. Deze reactie wordt gekatalyseerd door het enzym ATP-synthetase. Over het algemeen zijn deze regeneratieprocessen voor sommige vereisten nog te traag. Tijdens spiercontractie zijn bijvoorbeeld alle voorraden ATP na twee tot drie seconden opgebruikt. Voor dit doel energierijk creatine fosfaat is beschikbaar in spiercellen, die het fosfaat direct beschikbaar stelt voor de vorming van ATP uit ADP. Deze voorraad is nu na zes tot tien seconden op. Daarna moeten de algemene regeneratieprocessen weer in het spel komen. Vanwege het effect van creatine fosfaat, is het mogelijk om de spiertraining enigszins uit te breiden zonder voortijdige uitputting.
Ziekten en aandoeningen
Als er te weinig adenosinetrifosfaat wordt geproduceerd, 피로 omstandigheden doen zich voor. ATP wordt voornamelijk gesynthetiseerd in mitochondria via elektronentransportfosforylering. Wanneer de mitochondriale functie verminderd is, wordt ook de productie van ATP verminderd. Studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat patiënten met chronische vermoeidheid syndroom (CVS) hadden verlaagde ATP-concentraties. Deze verminderde productie van ATP was altijd gecorreleerd met aandoeningen in de mitochondria (mitochondriopathieën). Oorzaken van mitochondriopathieën waren cellulaire hypoxie, infecties met EBV, fibromyalgie of chronische degeneratieve ontstekingsprocessen. Er zijn zowel genetische als verworven aandoeningen van mitochondriën. Zo zijn er ongeveer 150 verschillende ziekten beschreven die leiden tot mitochondriopathie. Waaronder suikerziekte mellitus, allergieën, autoimmuunziekten, dementie, chronisch ontsteking or immunodeficiency ziekten. De uitputtingstoestanden in de context van deze ziekten worden veroorzaakt door een lagere energievoorziening als gevolg van de verminderde productie van ATP. Als gevolg hiervan kunnen aandoeningen van de mitochondriale functie leiden aan multiorganische ziekten.
