Аденозиндифосфат
Аденозиндифосфат
Скелетная формула АДФ
Скелетная формула АДФ
Шаростержневая модель АДФ (здесь показана как 3-ионная)
Шаростержневая модель АДФ (здесь показана как 3-ионная)
Имена
Название ИЮПАК
Аденозин 5′-(тригидроген дифосфат)
Систематическое название ИЮПАК
[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-(6-амино-9 H -пурин-9-ил)-3,4-дигидроксиоксолан-2-ил]метилтригидрогендифосфат
Другие имена
Аденозин 5′-дифосфат; Аденозин 5′-пирофосфат; Аденозинпирофосфат
Идентификаторы
  • 58-64-0 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
  • Интерактивное изображение
ХЭБИ
  • ЧЕБИ:16761 проверятьИ
ChEMBL
  • ChEMBL14830 проверятьИ
ChemSpider
  • 5800 проверятьИ
DrugBank
  • DB03431 ☒Н
Информационная карта ECHA100.000.356
Номер ЕС
  • 218-249-0
  • 1712
КЕГГ
  • С00008 ☒Н
CID PubChem
  • 6022
Номер RTECS
  • AU7467000
УНИИ
  • 61D2G4IYVH проверятьИ
  • DTXSID60883210
  • InChI=1S/C10H15N5O10P2/c11-8-5-9(13-2-12-8)15(3-14-5)10-7(17)6(16)4(24-10)1-23-27(21,22)25-26(18,19)20/h2-4,6-7,10,16-17H,1H2,(H,21,22)(H2,11,12,13)(H2,18,19,20)/t4-,6-,7-,10-/м1/с1 проверятьИ
    Ключ: XTWYTFMLZFPYCI-KQYNXXCUSA-N проверятьИ
  • InChI=1/C10H15N5O10P2/c11-8-5-9(13-2-12-8)15(3-14-5)10-7(17)6(16)4(24-10)1-23-27(21,22)25-26(18,19)20/h2-4,6-7,10,16-17H,1H2,(H,21,22)(H2,11,12,13)(H2,18,19,20)/t4-,6-,7-,10-/м1/с1
    Ключ: XTWYTFMLZFPYCI-KQYNXXCUBP
  • O=P(O)(O)OP(=O)(O)OC[C@H]3O[C@@H](n2cnc1c(ncnc12)N)[C@H](O)[C@@H]3O
  • c1nc(c2c(n1)n(cn2)[C@H]3[C@@H]([C@@H]([C@H](O3)COP(=O)(O)OP(=O)(O)O)O)O)N
Характеристики
С10Н15Н5О10П2​​​​​​​​​
Молярная масса427,201 г/моль
Плотность2,49 г/мл
лог P-2.640
Опасности
Паспорт безопасности (SDS)ПБМ
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Аденозиндифосфат ( АДФ ), также известный как аденозинпирофосфат ( АПП ), является важным органическим соединением в метаболизме и необходим для потока энергии в живых клетках . АДФ состоит из трех важных структурных компонентов: сахарного остова, прикрепленного к аденину , и двух фосфатных групп, связанных с 5-м атомом углерода рибозы . Дифосфатная группа АДФ прикреплена к 5'-углероду сахарного остова, в то время как аденин прикреплен к 1'-углероду. [1]

АДФ может быть взаимопревращен в аденозинтрифосфат (АТФ) и аденозинмонофосфат (АМФ). АТФ содержит на одну фосфатную группу больше, чем АДФ, в то время как АМФ содержит на одну фосфатную группу меньше. Передача энергии, используемая всеми живыми существами, является результатом дефосфорилирования АТФ ферментами, известными как АТФазы . Расщепление фосфатной группы от АТФ приводит к связыванию энергии с метаболическими реакциями и побочным продуктом АДФ. [1] АТФ непрерывно реформируется из низкоэнергетических видов АДФ и АМФ. Биосинтез АТФ достигается посредством таких процессов, как фосфорилирование на уровне субстрата , окислительное фосфорилирование и фотофосфорилирование , каждый из которых облегчает добавление фосфатной группы к АДФ.

Биоэнергетика

Цикл АДФ обеспечивает энергию, необходимую для выполнения работы в биологической системе, термодинамический процесс передачи энергии от одного источника к другому. Существует два типа энергии: потенциальная энергия и кинетическая энергия . Потенциальную энергию можно рассматривать как запасенную энергию или полезную энергию, которая доступна для выполнения работы. Кинетическая энергия — это энергия объекта в результате его движения. Значение АТФ заключается в его способности хранить потенциальную энергию в фосфатных связях. Энергия, запасенная между этими связями, затем может быть передана для выполнения работы. Например, передача энергии от АТФ к белку миозину вызывает конформационное изменение при соединении с актином во время сокращения мышцы . [1]

Цикл синтеза и распада АТФ; 1 и 2 представляют выход и вход энергии соответственно.

Для эффективного производства одного мышечного сокращения требуется несколько реакций между миозином и актином, и, следовательно, для производства каждого мышечного сокращения требуется наличие большого количества АТФ. По этой причине биологические процессы эволюционировали, чтобы производить эффективные способы пополнения потенциальной энергии АТФ из АДФ. [2]

Разрыв одной из фосфорных связей АТФ генерирует приблизительно 30,5 килоджоулей на моль АТФ (7,3 ккал ). [3] АДФ может быть преобразован или преобразован обратно в АТФ посредством процесса высвобождения химической энергии, содержащейся в пище; у людей это постоянно происходит посредством аэробного дыхания в митохондриях . [2] Растения используют фотосинтетические пути для преобразования и хранения энергии солнечного света, а также преобразования АДФ в АТФ. [3] Животные используют энергию, высвобождаемую при расщеплении глюкозы и других молекул, для преобразования АДФ в АТФ, которая затем может использоваться для обеспечения необходимого роста и поддержания клеток. [2]

Клеточное дыхание

Катаболизм

Десятишаговый катаболический путь гликолиза является начальной фазой высвобождения свободной энергии при расщеплении глюкозы и может быть разделен на две фазы: подготовительную фазу и фазу выплаты. АДФ и фосфат необходимы в качестве предшественников для синтеза АТФ в реакциях выплаты цикла трикарбоновых кислот и механизма окислительного фосфорилирования . [4] Во время фазы выплаты гликолиза ферменты фосфоглицераткиназа и пируваткиназа облегчают добавление фосфатной группы к АДФ путем фосфорилирования на уровне субстрата . [5]

Обзор гликолиза

Гликолиз

Гликолиз осуществляется всеми живыми организмами и состоит из 10 этапов. Чистая реакция для всего процесса гликолиза : [6]

Глюкоза + 2 НАД+ + 2 ПИ + 2 АДФ → 2 пируват + 2 АТФ + 2 НАДН + 2 Н2О

Шаги 1 и 3 требуют ввода энергии, полученной в результате гидролиза АТФ до АДФ и Pi ( неорганического фосфата), тогда как шаги 7 и 10 требуют ввода АДФ, каждый из которых дает АТФ. [7] Ферменты , необходимые для расщепления глюкозы, находятся в цитоплазме , вязкой жидкости, которая заполняет живые клетки, где происходят гликолитические реакции. [1]

Цикл лимонной кислоты

Цикл лимонной кислоты , также известный как цикл Кребса или цикл TCA (трикарбоновых кислот), представляет собой 8-шаговый процесс, в котором пируват, образующийся в результате гликолиза, преобразуется в 4 НАДН, ФАДН2 и ГТФ, которые затем преобразуются в АТФ. [8] Только на 5-м этапе, где ГТФ генерируется сукцинил-КоА-синтетазой, а затем преобразуется в АТФ, используется АДФ (ГТФ + АДФ → ГДФ + АТФ). [9]

Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование производит 26 из 30 эквивалентов АТФ, образующихся при клеточном дыхании путем переноса электронов от НАДН или ФАДН2 к О2 через переносчики электронов. [10] Энергия, высвобождаемая при переносе электронов от НАДН или ФАДН2 с более высокой энергией к О2 с более низкой энергией, необходима для фосфорилирования АДФ и повторного образования АТФ. [11] Именно это энергетическое соединение и фосфорилирование АДФ до АТФ дает цепи переноса электронов название окислительное фосфорилирование. [1]

АТФ-синтаза

Митохондриальный комплекс АТФ-синтазы

Во время начальных фаз гликолиза и цикла TCA такие кофакторы , как NAD+, отдают и принимают электроны [12] , что способствует способности цепи переноса электронов создавать градиент протонов через внутреннюю мембрану митохондрий. [13] Комплекс АТФ-синтазы существует внутри мембраны митохондрий (часть F O ) и выступает в матрикс (часть F 1 ). Энергия, полученная в результате химического градиента, затем используется для синтеза АТФ путем сопряжения реакции неорганического фосфата с АДФ в активном центре фермента АТФ-синтазы ; уравнение для этого можно записать как АДФ + P i → АТФ. [ необходима цитата ]

Активация тромбоцитов в крови

В нормальных условиях небольшие дискообразные тромбоциты циркулируют в крови свободно и не взаимодействуя друг с другом. АДФ хранится в плотных телах внутри тромбоцитов и высвобождается при активации тромбоцитов. АДФ взаимодействует с семейством рецепторов АДФ, обнаруженных на тромбоцитах (P2Y1, P2Y12 и P2X1), что приводит к активации тромбоцитов. [14]

  • Рецепторы P2Y1 инициируют агрегацию тромбоцитов и изменение их формы в результате взаимодействия с АДФ.
  • Рецепторы P2Y12 дополнительно усиливают реакцию на АДФ и ускоряют завершение агрегации.

АДФ в крови преобразуется в аденозин под действием экто-АДФаз , ингибируя дальнейшую активацию тромбоцитов через аденозиновые рецепторы . [ необходима ссылка ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Кокс, Майкл; Нельсон, Дэвид Р.; Ленингер, Альберт Л. (2008). Принципы биохимии Ленингера . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-7108-1.
  2. ^ abc Nave, CR (2005). "Аденозинтрифосфат". Hyper Physics [сериал в Интернете] . Университет штата Джорджия.
  3. ^ ab Farabee, MJ (2002). "Природа АТФ". АТФ и биологическая энергия [сериал в Интернете] . Архивировано из оригинала 2007-12-01.
  4. ^ Jensen TE, Richter EA (март 2012). «Регуляция метаболизма глюкозы и гликогена во время и после упражнений». J. Physiol . 590 (Pt 5): 1069–76 . doi :10.1113/jphysiol.2011.224972. PMC 3381815. PMID 22199166  . 
  5. ^ Liapounova NA, Hampl V, Gordon PM, Sensen CW, Gedamu L, Dacks JB (декабрь 2006 г.). «Реконструкция мозаичного гликолитического пути анаэробного эукариота Monocercomonoides». Eukaryotic Cell . 5 (12): 2138– 46. doi :10.1128/EC.00258-06. PMC 1694820. PMID  17071828 . 
  6. ^ Medh, JD "Glycolysis" (PDF) . CSUN.Edu. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-09 . Получено 3 апреля 2013 .
  7. ^ Бейли, Регина. "10 шагов гликолиза". Архивировано из оригинала 2013-05-15 . Получено 2013-05-10 .
  8. ^ "Цикл лимонной кислоты" (PDF) . Примечание Такусагавы. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2012 г. Получено 4 апреля 2013 г.
  9. ^ "Биохимия" (PDF) . UCCS.edu. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-02-28.
  10. ^ "Окислительное фосфорилирование". WH Freeman, 2002. Получено 4 апреля 2013 .
  11. ^ Medh, JD "Electron Transport Chain (Overview)" (PDF) . CSUN.edu. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-09 . Получено 4 апреля 2013 .
  12. ^ Беленький П., Боган КЛ., Бреннер К. (январь 2007 г.). «Метаболизм НАД+ в здоровье и болезни». Trends Biochem. Sci . 32 (1): 12– 9. doi :10.1016/j.tibs.2006.11.006. PMID  17161604.
  13. ^ Мюррей, Роберт Ф. (2003). Иллюстрированная биохимия Харпера . Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0-07-121766-5.
  14. ^ Murugappa S, Kunapuli SP (2006). «Роль рецепторов АДФ в функции тромбоцитов». Front. Biosci . 11 : 1977–86 . doi : 10.2741/1939 . PMID  16368572.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Adenosine_diphosphate&oldid=1256153392"