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Adenosintriphosphat



Adenosintriphosphat (ATP) ist die universelle Form unmittelbar verfügbarer Energie in jeder Zelle, gleichzeitig ein wichtiger Regulator energieliefernder Prozesse. ATP kann aus Energiespeichern (Glykogen, Kreatin-Phosphat) bei Bedarf freigesetzt werden. Das ATP-Molekül besteht aus einem Adenin-Rest, dem Zucker Ribose und drei Phosphat-Resten (alpha bis gamma) in Ester- (alpha) bzw. Anhydrid-Bindung (beta und gamma).

Table of contents
1 ATP als Energieträger
2 ATP als Cosubstrat (Coenzym)
3 Regeneration des ATP

ATP als Energieträger

Da für die meisten in Zellen ablaufenden Reaktionen Energie benötigt wird, muss diese in irgend einer Form bereitgestellt werden. Dies geschieht über das Molekül ATP. Die Bindungen der drei Phosphatreste sind sehr energiereiche chemische Bindungen. Die Phosphate sind über so genannte Phosphoanhydrid-Bindungen miteinander verbunden. Werden diese Bindungen enzymatisch gespalten, entsteht das Adenosindiphosphat (ADP) bzw. das Adenosinmonophosphat (AMP). Dabei werden jeweils etwa 30kJ/mol Energie frei. Dieser freiwerdende Energiebetrag ermöglicht überlebenswichtige Stoffwechselreaktionen in den Zellen.

Als Energiequelle wird ATP für die grundlegendsten Stoffwechselprozesse aller Organismen genutzt: In pflanzlichen und tierischen Zellen liefert es die Energie für die Synthese von organischen Molekülen. Es spielt aber eine ebenso große Rolle bei aktiven Transportprozessen in den Zellen und durch Biomembranen hindurch sowie bei der Muskelkontraktion.

ATP als Cosubstrat (Coenzym)

ATP ist ein Substrat der Kinasen, d.h. einer Gruppe von Phosphat-übertragenden Enzymen, die im Metabolismus und bei der Stoffwechselregulation eine Schlüsselrolle spielen. Bedeutende Mitglieder der letzteren Gruppe sind die Proteinkinasen, die je nach ihrem Aktivierungsmechanismus als Proteinkinase A (PKA, cAMP-abhängig]]), Proteinkinase C (PKC, Calcium-abhängig), Calmodulin-abhängige Kinase, oder Insulin-stimulierte Proteinkinase (ISPK) bezeichnet werden, um nur einige Beispiele zu nennen. Unter Blutzucker werden einige Grundprinzipien angesprochen, nach denen eine Serie von Kinasen zu einer Enzymkaskade zusammengeschaltet sein kann.

Regeneration des ATP

Aus dem entstandenen AMP bzw. ADP regeneriert die Zelle das ATP in den Mitochondrien mittels dem Enzym ATP-Synthase. Dazu werden erneut anorganische Phosphatreste an das AMP bzw. ADP gebunden. Um den hohen Energiebedarf für diesen Bindungstyp zu erlangen gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Allen gemeinsam ist jedoch, dass sie die Energie als ATP speichern.

ATP-Konzentrationen

In der Zelle ist die ATP-Konzentration eine Regelgröße:

Bei einem durchschnittlichen erwachsenen Menschen entspricht die Menge ATP, die täglich in seinem Körper auf- und wieder abgebaut wird, in etwa seinem Körpergewicht.

Siehe auch: Regulatorfunktionen; Gruppenübertragungspotential




     
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