Синтез аденозинтрифосфата (АТФ)

АТФ - это сокращенное название аденозинтрифосфорной кислоты. АТФ содержится в каждой клетке животных и растений. Количество АТФ колеблется и в среднем составляет 0.04% (на сырую массу клетки). Наибольшее количество АТФ содержится в скелетных мышцах - 0.2 - 0.5%. По химической структуре АТФ является нуклеотидом, и, как у всякого нуклеотида, в ней имеются азотистое основание (адеин), углевод (рибоза) и фосфорная кислота. Однако в части, содержащей фосфорную кислоту, молекула АТФ имеет существенные отличия от обычных нуклеотидов. У нее в этой части сконденсированы три молекулы фосфорной кислоты. Это очень неустойчивая структура. Самопроизвольно и значительно быстрее под влиянием фермента в АТФ разрывается связь между Р и О и к освободившимся связям присоединяется одна или две молекулы воды, причем отщепляется одна или две молекулы фосфорной кислоты.

Если отщепляется одна молекула фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АДФ, т. е. в аденозиндифосфорную кислоту. Если отщепляется две молекулы фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АМФ, т. е. а аденозинмонофосфорную кислоту. Реакция отщепления каждой молекулы фосфорной кислоты от АТФ сопровождается большим энергетическим эффектом, а именно отщепление одной грамм-молекулы фосфорной кислоты сопровождается освободжением почти 40 кдж. Это очень большая величина. Все другие экзотермические реакции клетки сопровождаются значительно меньшим выходом энергии. Самые эффективные из них дают не более 8 - 10 кдж. Чтобы подчеркнуть такую особенно высокую энергетическую эффективность фосфорнокислородной связи в АТФ, ее называют связью, богатой энергией, или макроэргической связью и наличие такой связи обозначают знаком ~. В АТФ имеются две макроэргические связи.

АТФ играет центральную роль в клеточных превращениях энергии. АТФ в реакциях, как правило, теряет одну молекулу фосфорной кислоты и переходит при этом в АДФ. Из АДФ путем присоединения фосфорной кислоты снова синтезируется АТФ. Понятно, что эта реакция идет с поглощением энергии 40 кдж/моль (10 ккал/моль).