Adenosin trifosfat (ATP): Pengertian, fungsi, Produksi

Dalam biokimia, ATP adalah singkatan adenosin trifosfat yang mengacu pada molekul tipe nukleotida organik, penting untuk memperoleh energi seluler. ATP adalah sumber energi utama untuk sebagian besar proses dan fungsi seluler yang diketahui.

Apa itu

adenosin trifosfat
Molekul ATP ditemukan pada tahun 1929 oleh ahli biokimia Jerman, Karl Lohmann.

Pada tahun 1997 Hadiah Nobel untuk Kimia telah diberikan kepada 3 ahli biokimia untuk studi molekul biologis yang penting, adenosin trifosfat. Substansi kimia yang berfungsi sebagai mata uang energi dalam sel adalah adenosin trifosfat (ATP). ATP disebut sebagai mata uang karena dapat “digunakan” untuk membuat reaksi kimia terjadi. Semakin banyak energi yang diperlukan untuk reaksi kimia, semakin banyak molekul ATP harus dikeluarkan.

Nama ATP berasal dari komposisi molekulnya: basa nitrogen (adenin) yang terikat pada atom karbon dari molekul gula tipe pentosa (ribosa), pada gilirannya dengan tiga ion fosfat yang terikat pada atom karbon lain.

Rumus molekulernya adalah C10H16N5O13P3 dan diproduksi baik dalam fotorespirasi tumbuhan dan respirasi sel pada hewan.

ATP sangat larut dalam air (melalui hidrolisis) dan stabil dalam kisaran pH antara 6,8 dan 7,4. Saat larut, ia melepaskan sejumlah besar energi.

Karena memiliki berbagai gugus molekul yang memberikan muatan negatif (terionisasi pada tingkat 4), biasanya ditemukan dalam sel sebagai bagian dari kompleks dengan magnesium (Mg2 +) atau logam lain yang memiliki afinitas.

Molekul ini ditemukan pada tahun 1929 oleh ahli biokimia Jerman, Karl Lohmann, dan fungsinya sebagai molekul transfer energi utama sel ditemukan pada tahun 1941 oleh Fritz Albert Lipmann.

Semua makhluk hidup, tumbuhan dan hewan, memerlukan pasokan terus-menerus energi agar dapat berfungsi. Energi yang digunakan untuk semua proses yang kontinu organisme hidup. Beberapa proses ini terjadi terus-menerus, seperti metabolisme makanan, sintesis besar, molekul biologis penting, misalnya protein dan DNA, dan pengangkutan molekul dan ion seluruh organisme.

Proses lainnya hanya terjadi pada waktu tertentu, seperti kontraksi otot dan gerakan seluler lainnya. Hewan memperoleh energi melalui oksidasi makanan, tanaman melakukannya dengan menjebak sinar matahari menggunakan klorofil. Namun, sebelum energi dapat digunakan, pertama-tama diubah menjadi bentuk yang organisme dapat menangani dengan mudah. Pembawa khusus energi adalah molekul adenosin trifosfat, atau ATP.

Hampir semua bentuk kehidupan menggunakan ATP, molekul yang nyaris universal untuk mentransfer energi. Energi yang dilepaskan selama reaksi katabolik disimpan dalam molekul ATP. Selain itu, energi yang terperangkap dalam reaksi anabolik (seperti fotosintesis) yang terjebak dalam molekul ATP.

Sebuah molekul ATP terdiri dari tiga bagian. Satu bagian adalah sebuah cincin ganda karbon dan nitrogen atom disebut adenin. Menempel pada molekul adenin adalah karbohidrat lima karbon kecil yang disebut ribosa. Menempel pada molekul ribosa tiga unit fosfat diikat bersama oleh ikatan kovalen.

Ikatan kovalen yang menyatukan unit fosfat di dalam ATP merupakan ikatan energi tinggi. Ketika molekul ATP dipecah oleh enzim, dengan (terminal) Unit fosfat ketiga dirilis sebagai gugus fosfat, yang merupakan ion. Ketika ini terjadi, sekitar 7,3 kilokalori energi dilepaskan. (Kilokalori sama dengan 1.000 kalori.) Energi ini dibuat tersedia untuk melakukan pekerjaan sel.

Enzim Adenosin triphosphatase menyelesaikan pemecahan molekul ATP. Produk pemecahan ATP adenosine diphosphate (ADP) dan ion fosfat. Adenosin difosfat dan ion fosfat dapat dilarutkan untuk membentuk ATP, seperti baterai dapat diisi ulang. Untuk mencapai hal ini, energi sintesis harus tersedia. Energi ini dapat dibuat tersedia dalam sel melalui dua proses yang sangat penting: fotosintesis dan respirasi selular.

Fungsi ATP

ATP adalah molekul fundamental untuk berbagai proses vital, terutama berfungsi sebagai sumber energi untuk sintesis makromolekul kompleks, seperti DNA, RNA, atau protein.

Dengan kata lain, ATP menyediakan surplus energi yang diperlukan untuk memungkinkan reaksi kimia tertentu dalam tubuh.

Ini karena memiliki ikatan yang kaya energi, yang dapat larut dalam air sesuai dengan reaksi berikut:

ATP + H2O = ADP (Adenosina difosfat) + P + Energi

Di sisi lain, ATP adalah kunci dalam pengangkutan makromolekul melalui membran sel (exositosis dan endositosis), ini memungkinkan komunikasi sinaptik antar neuron, oleh karena itu diperlukan sintesis sinambung dari glukosa yang diperoleh dari makanan., dan konsumsi berkelanjutan oleh berbagai sistem seluler tubuh.

Menelan unsur-unsur beracun tertentu (gas, racun) yang menghambat proses ATP sendiri, biasanya menyebabkan kematian dengan sangat cepat, seperti arsenik atau sianida.

Terakhir, ATP tidak dapat disimpan dalam keadaan alami, tetapi sebagai bagian dari senyawa yang lebih besar, seperti glikogen (yang dapat dikonversi menjadi glukosa dan memperoleh ATP dari oksidasi) pada hewan dan pati pada tumbuhan.

Demikian pula, dapat disimpan dalam bentuk lemak hewani, melalui sintesis asam lemak.

Produksi ATP

ATP dihasilkan dari ion ADP dan fosfat oleh serangkaian proses yang kompleks yang terjadi di dalam sel. Proses ini bergantung pada kegiatan kelompok khusus yang disebut kofaktor koenzim. Tiga koenzim penting adalah: adenin dinukleotida nicotinamide (NAD), nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP), dan flavin adenin dinukleotida (FAD).

Keduanya NAD dan NADP secara struktural mirip dengan ATP. Kedua molekul memiliki cincin yang mengandung nitrogen yang disebut asam nikotinat, yang merupakan bagian kimia aktif dari koenzim. Dalam FAD, bagian kimia aktif adalah kelompok flavin. Vitamin riboflavin digunakan dalam tubuh untuk menghasilkan kelompok flavin ini.

Semua koenzim melakukan dasarnya pekerjaan yang sama. Selama reaksi kimia metabolisme, koenzim menerima elektron dan meneruskannya pada koenzim lain atau molekul lain. Penghapusan elektron atau proton dari koenzim adalah penambahan oksidasi. Pada elektron ke molekul adalah reduksi. Oleh karena itu, reaksi kimia dengan dilakukan oleh koenzim disebut reaksi oksidasi-reduksi.

Reaksi oksidasi-reduksi Di dilakukan oleh koenzim dan molekul lainnya sangat penting untuk metabolisme energi sel. Molekul lain yang terlibat dalam reaksi energi ini disebut sitokrom. Bersama dengan koenzim, sitokrom menerima dan melepaskan elektron dalam suatu sistem disebut sebagai sistem transpor elektron. Bagian elektron kaya energi antara sitokrom dan koenzim menguras energi dari elektron untuk membentuk ATP dari ADP dan ion fosfat.

Pembentukan sebenarnya molekul ATP memerlukan proses yang kompleks dimaksud kemiosmosis. Kemiosmosis melibatkan penciptaan sebuah proton gradien curam (ion hidrogen). Gradien ini terjadi antara kompartemen membran dari mitokondria semua sel dan kloroplas sel tumbuhan. Gradien terbentuk ketika sejumlah besar proton (ion hidrogen) dipompa ke dalam kompartemen yang terikat membran dari mitokondria. Proton membangun secara dramatis dalam kompartemen, akhirnya mencapai sejumlah besar. Energi yang dilepaskan dari elektron selama pompa sistem transpor elektron proton.

Setelah sejumlah besar proton telah berkumpul di dalam kompartemen mitokondria dan kloroplas, mereka tiba-tiba membalikkan arah mereka dan melarikan diri kembali melintasi membran dan keluar dari kompartemen. Proton keluar melepaskan energi mereka dalam gerakan ini. Energi ini digunakan oleh enzim untuk menyatukan ADP dengan ion fosfat untuk membentuk ATP. Energi yang terjebak dalam ikatan energi tinggi ATP oleh proses ini, dan molekul ATP yang dibuat tersedia untuk melakukan pekerjaan sel. Pergerakan proton adalah chemiosmosis karena merupakan gerakan kimia (dalam hal ini proton) melintasi membran semipermeabel. Karena kemiosmosis terjadi pada mitokondria dan kloroplas, organel ini memainkan peran penting dalam metabolisme energi sel.

Related Posts