Kako se ATP regenerira?
Fosforilacija na razini supstrata:
- Ovaj proces uključuje izravan prijenos fosfatne skupine s molekule supstrata na ADP, što rezultira stvaranjem ATP-a.
- Događa se tijekom glikolize (razgradnje glukoze) kada određeni enzimi, poput fosfoglicerat kinaze i piruvat kinaze, prenose fosfatne skupine iz međumolekula na ADP, generirajući ATP.
Oksidativna fosforilacija (lanac prijenosa elektrona u mitohondrijima):
- Oksidativna fosforilacija je najučinkovitiji mehanizam za proizvodnju ATP-a i odvija se u mitohondrijima.
- Tijekom stanične respiracije (razgradnja glukoze ili drugih goriva), elektroni visoke energije iz NADH i FADH2 molekula, generirani u glikolizi i ciklusu limunske kiseline, prolaze duž lanca prijenosa elektrona.
- Energija oslobođena prijenosom elektrona koristi se za pumpanje protona (H+) preko unutarnje mitohondrijske membrane, stvarajući protonski gradijent.
- Protok protona natrag kroz ATP sintazu, enzimski kompleks, pokreće sintezu ATP-a iz ADP-a i anorganskog fosfata (Pi).
Fosforilacija na razini supstrata u ciklusu limunske kiseline:
- U ciklusu limunske kiseline (također poznatom kao Krebsov ciklus), fosforilacija na razini supstrata događa se zajedno s oksidativnom fosforilacijom.
- Točnije, enzim sukcinil Co-A sintetaza prenosi fosfatnu skupinu sa sukcinil Co-A na GDP, tvoreći GTP.
- GTP tada može izravno donirati svoju fosfatnu skupinu ADP-u, menghasilkan ATP-u.
Anaerobna glikoliza:
- U anaerobnim uvjetima, kada je kisika malo ili ga nema, stanice se oslanjaju na anaerobnu glikolizu za stvaranje ATP-a.
- Na tom se putu glukoza razgrađuje bez sudjelovanja transportnog lanca elektrona.
- Fosforilacija na razini supstrata je primarni mehanizam za regeneraciju ATP-a u anaerobnoj glikolizi.
Phosphocreatine Shuttle:
- U mišićnom tkivu kreatin kinaza olakšava prijenos fosfatne skupine iz fosfokreatina (PCr) u ADP, menghasilkan ATP.
- Ovo služi kao brza rezerva energije, posebno tijekom razdoblja intenzivne mišićne kontrakcije kada je potražnja za ATP-om velika.
Glikogenoliza i glukoneogeneza:
- Razgradnjom glikogena (glikogenoliza), prvenstveno u jetri i skeletnim mišićima, može se osloboditi glukoza-1-fosfat (G1P) i glukoza-6-fosfat (G6P).
- Ti međuproizvodi zatim mogu ući u glikolizu, generirajući ATP putem fosforilacije na razini supstrata i/ili oksidativne fosforilacije.
- Osim toga, glukoneogeneza (sinteza glukoze iz prekursora koji nisu ugljikohidrati) može proizvesti glukozu, koja se kasnije može koristiti za glikolizu i stvaranje ATP-a.
Izbor puta regeneracije ATP-a ovisi o različitim čimbenicima, kao što su dostupnost kisika, koncentracije supstrata i energetski zahtjevi stanice. Ovi putovi zajedno rade na održavanju homeostaze stanične energije i osiguravaju potreban ATP za metaboličke procese u različitim tkivima i fiziološkim uvjetima.
