L'adenosina trifosfato o ATP è la molecola più ricca di energia nell'organismo responsabile di tutti i processi di trasferimento di energia. È un mononucleotide dell'adenina a base purinica e quindi costituisce anche un blocco costitutivo degli acidi nucleici, interruzioni nella sintesi dell'ATP che inibiscono il rilascio di energia e portano a stati di esaurimento.

Che cos'è l'adenosina trifosfato?

L'adenosina trifosfato (ATP) è un mononucleotide di adenina con tre gruppi fosfato, ciascuno legato da un legame di anidride. L'ATP è la molecola centrale per la trasmissione di energia nell'organismo.

L'energia è principalmente legata nel legame anidride della porzione beta-fosfato alla porzione gamma-fosfato. Se un residuo di fosfato viene rimosso con la formazione di adenosina difosfato, l'energia viene rilasciata. Questa energia viene quindi utilizzata per i processi che consumano energia. Come nucleotide l'ATP è costituito dall'adenina a base di purina, dallo zucchero ribosio e da tre residui di fosfato. Esiste un legame glicosidico tra adenina e ribosio. Inoltre, la porzione alfa-fosfato è collegata al ribosio da un legame estere.

Esiste un legame di anidride tra alfa-beta e gamma-fosfato. Dopo la rimozione di due fosfati, si forma il nucleotide adenosina monofosfato (AMP). Questa molecola è un importante componente di RNA.

Funzione, effetto e compiti

Il trifosfato di adenosina esercita molte funzioni nell'organismo. La sua funzione più importante è lo stoccaggio e la trasmissione di energia. Tutti i processi nel corpo sono associati a trasferimenti di energia e trasformazioni di energia. Quindi l'organismo deve eseguire lavori chimici, osmotici o meccanici. L'ATP fornisce energia rapidamente per tutti questi processi.

L'ATP è un deposito di energia a breve termine, che viene esaurito rapidamente e quindi deve essere sintetizzato ancora e ancora. La maggior parte dei processi che consumano energia sono processi di trasporto all'interno della cellula e fuori dalla cellula.Le biomolecole vengono trasportate nei siti della loro reazione e conversione. Eventi anabolici come la sintesi proteica o la formazione di grasso corporeo richiedono anche l'ATP come agente di trasferimento di energia. Anche i trasporti di molecole attraverso la membrana cellulare o le membrane di vari organelli cellulari dipendono dall'energia.

Inoltre, l'energia meccanica per le contrazioni muscolari può essere fornita solo dall'azione dell'ATP da processi che forniscono energia. Oltre alla sua funzione di vettore energetico, l'ATP è anche un'importante molecola di segnalazione. Funge da cosubstrato per le cosiddette chinasi. Le chinasi sono enzimi che trasferiscono i gruppi fosfato ad altre molecole. Si tratta principalmente di protein chinasi che influenzano la loro attività attraverso la fosforilazione di vari enzimi. Extracellularmente, ATP è un agonista dei recettori delle cellule del sistema nervoso periferico e centrale.

Quindi partecipa alla regolazione della circolazione sanguigna e all'innesco di reazioni infiammatorie. Nelle lesioni del tessuto nervoso, viene sempre più rilasciato per mediare l'aumento della formazione di astrociti e neuroni.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Il trifosfato di adenosina è solo uno stoccaggio di energia a breve termine e viene consumato in processi che consumano energia in pochi secondi. Pertanto, la sua costante rigenerazione è un compito vitale. La molecola svolge un ruolo così centrale che l'ATP con una massa della metà del peso corporeo viene prodotto in un giorno. L'adenosina difosfato viene trasformato in adenosina trifosfato da un legame aggiuntivo con fosfato sotto consumo di energia, che restituisce immediatamente energia con l'eliminazione del fosfato mediante riconversione in ADP.

Per la rigenerazione di ATP sono disponibili due diversi principi di reazione. Un principio è la fosforilazione della catena del substrato. In questa reazione, un processo che fornisce energia trasferisce una porzione di fosfato direttamente a una molecola intermedia, che viene immediatamente passata all'ADP per formare ATP. Un secondo principio di reazione fa parte della catena respiratoria come fosforilazione del trasporto di elettroni. Questa reazione si verifica solo nei mitocondri. Come parte di questo processo, un potenziale elettrico viene accumulato attraverso la membrana attraverso varie reazioni di trasporto del protone.

A causa del riflusso dei protoni, il rilascio di energia porta alla formazione di ATP dall'ADP. Questa reazione è catalizzata dall'enzima ATP sintetasi. Nel complesso, questi processi di rigenerazione sono ancora troppo lenti per alcuni requisiti. Pertanto, nella contrazione muscolare, tutte le scorte di ATP vengono consumate dopo 2-3 secondi. Per questo, la creatina fosfato ricca di energia è disponibile nelle cellule muscolari, che fornisce immediatamente il suo fosfato per la formazione di ATP dall'ADP. Questa riserva è ora esaurita dopo sei-dieci secondi. Successivamente, i processi generali di rigenerazione devono tornare a compimento. Tuttavia, l'effetto del fosfato di creatina consente di espandere l'allenamento muscolare senza affaticamento prematuro.

Malattie e disturbi

Se viene prodotto troppo poco trifosfato di adenosina, si verifica l'esaurimento. L'ATP è principalmente sintetizzato nei mitocondri attraverso la fosforilazione del trasporto di elettroni. Anche i disturbi della funzione mitocondriale riducono la produzione di ATP.

Gli studi hanno dimostrato che i pazienti con sindrome da affaticamento cronico (CFS) avevano una ridotta concentrazione di ATP. Questa riduzione della produzione di ATP è sempre stata correlata a disturbi nei mitocondri (mitocondriopatie). Le cause dei disturbi mitocondriali includevano ipossia cellulare, infezioni da EBV, fibromialgia o processi infiammatori degenerativi cronici. Esistono disturbi mitocondriali sia genetici che acquisiti. Pertanto, sono state descritte circa 150 diverse malattie che portano alla mitocondriopatia.

Questi includono diabete mellito, allergie, malattie autoimmuni, demenza, infiammazione cronica o disturbi da immunodeficienza. Gli stati di esaurimento associati a queste malattie sono causati da una minore fornitura di energia a causa della ridotta produzione di ATP. Di conseguenza, i disturbi della funzione mitocondriale possono portare a malattie multiorgano.

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