Vysokoenergetický fosfát
Pojem vysokoenergetický fosfát označuje sloučeniny obsahující vazby mezi fosfátovými skupinami, jako jsou difosfáty a trifosfáty nukleosidů a další makroergní sloučeniny.[1][2][3]
Vysokoenergetické fosfátové vazby bývají tvořeny anhydridy vzniklými spojováním kyseliny fosforečné nebo jejích derivátů za odštěpení vody. Hydrolýza těchto vazeb je za fyziologických podmínek exergonní, tedy uvolňuje energii.
| Reakce |
|---|
| ATP + H2O → ADP + Pi |
| ADP + H2O → AMP + Pi |
| ATP + H2O → AMP + PPi |
| PPi + H2O → 2 Pi |
S výjimkou PPi → 2 Pi jsou tyto reakce v buňkách spojeny s dalšími procesy sloužícími k získávání energie. Reakce vysokoenergetických fosfátů mohou sloužit jako:
- zdroj energie pro buněčné procesy
- způsoby propojení procesů s určitými nukleosidy, čímž umožňují jejich řízení
- prostředky k vychýlení reakcí z rovnovážného stavu provedením reakcí příliš rychle, než aby se mohla obnovit původní rovnováha.
Reakce, která tvoří výjimku, umožňuje jednoduchou hydrolýzu ATP + H2O → AMP + PPi, čímž se získává energie ze dvou hydrolýz vysokoenergetických vazeb, kde hydrolýza PPi probíhá odděleně. AMP se zpět na ATP mění ve dvou krocích, kde nejprve proběhne reakce ATP + AMP ↔ 2 ADP, po níž se ADP převede na ATP oxidační fosforylací nebo jiným obdobným procesem, například glykolýzou.
Vysokoenergetické fosfátové vazby se často označují symbolem '~', kdy má poté například ATP vzorec A-P~P~P. Tento zápis vytvořil Fritz Albert Lipmann, který v roce 1941 jako první označil ATP za hlavní molekulu přenášející energii v buňkách.[4] Lipmannův zápis zdůrazňuje zvláštní povahu těchto vazeb.[5] Lipmannovo označení „vysokoenergetická vazba“ a symbol ~P pro sloučeniny obsahující vysokoenergetické fosfátové skupiny se stále používají; toto značení výrazně podpořilo zájem o výzkum bioenergetiky.[5]
Označení těchto vazeb za vysokoenergetické z hlediska záporné změny energie není v důsledku samotného štěpení vazeb, které je jako většina štěpení vazeb endergonní (spotřebovává energii). Záporná změna energie vyplývá z toho, že vazby vytvořené po hydrolýze, nebo fosforylaci pomocí ATP, mají nižší energii než předchozí vazby. Tento stav je způsoben rezonanční stabilizací, solvatací produktů, a destabilizací reaktantů v důsledku elektrostatického odpuzování atomů fosforu.[6]
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku High-energy phosphate na anglické Wikipedii.
- ↑ ATP Learn Science at Scitable [online]. [cit. 2021-04-12]. Dostupné online.
- ↑ ATP/ADP [online]. 2013-10-02 [cit. 2021-04-12]. Dostupné online.
- ↑ Important High Energy Molecules in Metabolism [online]. [cit. 2021-04-12]. Dostupné online.
- ↑ F. Lipmann. Metabolic generation and utilization of phosphate bond energy. Advances in Enzymology. 1941, s. 99–162. ISSN 0196-7398.
- ↑ a b Lubert Stryer Biochemistry, 3rd edition, 1988. Chapter 13, 318
- ↑ Reginald H. Garrett; Charles M. Grisham. Biochemistry. [s.l.]: [s.n.], 2016. ISBN 978-1305577206. S. 64.
Literatura
[editovat | editovat zdroj]- NICHOLLS, David; FERGUSON, Stuart. Bioenergetics 3. San Diego, CA: Academic, 2002. ISBN 978-0-12-518121-1. Kapitola The myth of the 'high-energy phosphate bond'.