Jak regeneruje się ATP?
Fosforylacja na poziomie podłoża:
- Proces ten polega na bezpośrednim przeniesieniu grupy fosforanowej z cząsteczki substratu na ADP, w wyniku czego powstaje ATP.
- Zachodzi podczas glikolizy (rozkładu glukozy), kiedy pewne enzymy, takie jak kinaza fosfoglicerynianowa i kinaza pirogronianowa, przenoszą grupy fosforanowe z cząsteczek pośrednich do ADP, tworząc ATP.
Fosforylacja oksydacyjna (łańcuch transportu elektronów w mitochondriach):
- Fosforylacja oksydacyjna jest najskuteczniejszym mechanizmem produkcji ATP i zachodzi w mitochondriach.
- Podczas oddychania komórkowego (rozkładu glukozy lub innych paliw) wysokoenergetyczne elektrony z cząsteczek NADH i FADH2, powstające w procesie glikolizy i cyklu kwasu cytrynowego, przechodzą wzdłuż łańcucha transportu elektronów.
- Energia uwolniona w wyniku przeniesienia elektronów jest wykorzystywana do pompowania protonów (H+) przez wewnętrzną błonę mitochondrialną, tworząc gradient protonów.
- Przepływ protonów z powrotem przez syntazę ATP, kompleks enzymatyczny, napędza syntezę ATP z ADP i nieorganicznego fosforanu (Pi).
Fosforylacja na poziomie substratu w cyklu kwasu cytrynowego:
- W cyklu kwasu cytrynowego (znanym również jako cykl Krebsa) fosforylacja na poziomie substratu zachodzi równolegle z fosforylacją oksydacyjną.
- W szczególności enzym syntetaza sukcynylo-Co-A przenosi grupę fosforanową z sukcynylo-Co-A do PKB, tworząc GTP.
- GTP może następnie bezpośrednio przekazać swoją grupę fosforanową ADP, menghasilkan ATP.
Glikoliza beztlenowa:
- W warunkach beztlenowych, gdy tlenu jest mało lub go nie ma, komórki wytwarzają ATP w wyniku glikolizy beztlenowej.
- Na tym szlaku glukoza ulega rozkładowi bez udziału łańcucha transportu elektronów.
- Fosforylacja na poziomie substratu jest głównym mechanizmem regeneracji ATP w glikolizie beztlenowej.
Transfer fosfokreatyny:
- W tkankach mięśniowych kinaza kreatynowa ułatwia transfer grupy fosforanowej z fosfokreatyny (PCr) do ADP, menghasilkan ATP.
- Służy jako szybka rezerwa energii, szczególnie w okresach intensywnego skurczu mięśni, gdy zapotrzebowanie na ATP jest wysokie.
Glikogenoliza i glukoneogeneza:
- Rozkład glikogenu (glikogenoliza), głównie w wątrobie i mięśniach szkieletowych, może spowodować uwolnienie glukozo-1-fosforanu (G1P) i glukozo-6-fosforanu (G6P).
- Te półprodukty mogą następnie wejść do glikolizy, wytwarzając ATP poprzez fosforylację na poziomie substratu i/lub fosforylację oksydacyjną.
- Dodatkowo, glukoneogeneza (synteza glukozy z prekursorów niewęglowodanowych) może wytwarzać glukozę, którą można następnie wykorzystać do glikolizy i wytwarzania ATP.
Wybór ścieżki regeneracji ATP zależy od różnych czynników, takich jak dostępność tlenu, stężenie substratu i zapotrzebowanie energetyczne komórki. Szlaki te działają wspólnie, aby utrzymać homeostazę energii komórkowej i zapewnić ATP niezbędny do procesów metabolicznych w różnych tkankach i warunkach fizjologicznych.
