Adenosine Triphosphate: chất mang năng lượng trong chuyển hoá

2022-08-20 01:12 PM

Carbohydrat, chất béo, and protein đều được tế bảo sử dụng để sản xuất ra một lượng lớn adenosine triphosphate, là nguồn năng lượng chính cho mọi hoạt động của tế bào. Vì vậy, ATP được gọi là “chất mang năng lượng” trong chuyển hoá tế bào.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Carbohydrat, chất béo, and protein đều được tế bảo sử dụng để sản xuất ra một lượng lớn adenosine triphosphate (ATP), là nguồn năng lượng chính cho mọi hoạt động của tế bào. Vì vậy, ATP được gọi là “chất mang năng lượng” trong chuyển hoá tế bào. Thực tế, sự vận chuyển năng lượng từ quá trình chuyển hoá thức ăn tới hệ thống hoạt động chức năng của tế bào chỉ được thực hiện thông qua trung gian ATP (hoặc nucleotide tương tự guanosine triphosphate [GTP]).

Một đặc điểm của ATP khiến nó trở thành chất mang năng lượng là ATP có thể tạo ra một lượng lớn năng lượng tự do (khoảng 7300 calo hay 7.3 kCalo cho mỗi phân tử ở điều kiện tiêu chuẩn, có thể tới 12,000 calo trong trạng thái sinh lý) được giải phóng từ hai cầu nối phosphat năng lượng cao trong phân tử. Lượng năng lượng của mỗi cầu nối được giải phóng từ sự phân huỷ ATP, đủ để bất kỳ một phản ứng hoá học nào trong cơ thể có thể xảy ra nếu năng lượng được vận chuyển tới. Một số phản ứng hoá học xảy ra nhờ năng lượng của ATP chỉ cần vài trăm trong số 12,000 calo được tạo ra, phần năng lượng còn lại sẽ chuyển thành nhiệt và thoát ra ngoài.

ATP được tạo thành từ sự đốt cháy carbohydrat, chất béo và protein

ATP được tổng hợp từ các quá trình sau:

1. Oxy hoá carbohydrates-thành phần chính là glucose, nhưng cũng có một lượng nhỏ các loại đường khác như fructose; quá trình này diễn ra trong bào tương nhờ hô hấp kỵ khí glycolysis và trong ty thể tế bào nhờ hô hấp hiếu khí chu trình citric acid (Krebs).

2. Oxy hoá acid béo trong ty thể tế bào nhờ chu trình Beta oxy hoá.

3. Oxy hoá protein, thuỷ phân thành amino acid và thoái biến amino acid qua phức hợp trung gian trong chu trình Krebs thành acetyl coenzyme A và carbon dioxide.

ATP cung cấp năng lượng để tổng hợp các thành phần của tế bào

Quá trình này cần năng lượng ATP để tạo liên kết peptid giữa các amino acid trong quá trình tổng hợp protein. Các liên kết peptid khác nhau phụ thuộc vào loại amino acid được liên kết, cần từ 500 đến 5000 calo năng lượng cho mỗi phân tử. Bốn cầu nối phosphat giàu năng lượng được sử dụng trong chuỗi phản ứng để tạo một liên kết peptid. Bốn cầu nối này cung cấp tổng cộng 48,000 calo năng lượng, lớn hơn nhiều so với 500 đến 5000 calo năng lượng được lưu trữ trong một liên kết peptid.

Năng lượng ATP cũng được dùng để tổng hợp glucose từ acid lactic và tổng hợp acid béo từ acetyl coenzyme A. Ngoài ra, năng lượng ATP còn được dùng để tổng hợp cholesterol, phospholipid, hormones, và phần lớn các chất khác trong cơ thể. Thậm chí ure được bài tiết bởi thận cũng cần ATP để tạo thành ammonia. Một câu hỏi đặt ra là vì sao năng lượng dùng để tạo ure lại bị cơ thể loại bỏ. Tuy nhiên dựa vào tính độc của ammonia đối với cơ thể có thể thấy được giá trị của cơ chế này, giúp giữ nồng độ ammonia trong dịch cơ thể luôn ở mức thấp.

ATP cung cấp năng lượng cho co cơ

Sự co cơ sẽ không xảy ra nếu thiếu năng lượng ATP. Myosin, một trong những protein co rút quan trọng của sợi cơ, hoạt động như một enzym làm phân huỷ ATP thành adenosine diphosphate (ADP), làm giải phóng năng lượng gây ra co cơ. Chỉ một lượng nhỏ ATP bị phân huỷ trong cơ khi quá trình co cơ không diễn ra, nhưng lượng ATP được sử dụng sẽ tăng ít nhất 150 lần so với lúc nghỉ khi co cơ tối đa.

Vận chuyển tích cực ATP qua màng tế bào

Vận chuyển tích cực điện giải và chất dinh dưỡng qua màng tế bào hay từ ống thận và đường tiêu hoá vào máu. Chúng tôi nhấn mạnh lại rằng sự vận chuyển tích cực điện giải và các chất như glucose, amino acid, và acetoacetate có thể xảy ra ngược chiều gradient điện hoá, cho dù sự vận chuyển tự nhiên của các chất theo hướng đối diện. Năng lượng được cung cấp bởi ATP dùng để chống lại gradient điện hoá.

ATP cung cấp năng lượng cho sự bài tiết của các tuyến

Nguyên lý của sự bài tiết là hấp thu các chất chống lại gradient nồng độ và năng lượng cần để tập trung các chất khi chúng được tiết bởi các tế bào tuyến. Ngoài ra năng lượng cũng được dùng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ được bài tiết.

ATP cung cấp năng lượng cho hoạt động thần kinh

Năng lượng được sử dụng trong quá trình dẫn truyền xung động thần kinh bắt nguồn từ năng lượng được lưu trữ dưới hình thức chênh lệch nồng độ ion qua màng tế bào thần kinh. Nồng độ cao của kali trong tế bào và nồng độ thấp ngoài tế bào là một dạng lưu trữ năng lượng. Tương tự nồng độ cao của natri ngoài tế bào và nồng độ thấp trong tế bào cũng vậy. Năng lượng cần cho hoạt động của tế bào thần kinh bắt nguồn từ nguồn năng lượng dự trữ này, một lượng nhỏ kali ra ngoài và natri vào trong tế bào trong suốt quá trình dẫn truyền thần kinh. Tuy nhiên hệ thống vận chuyển tích cực được cung cấp năng lượng bởi ATP sẽ tái vận chuyển các ion qua màng tế bào để trở lại trạng thái như ban đầu.

Bài viết cùng chuyên mục

Thể dịch điều hòa huyết áp: tầm quan trọng của muối (NaCl)

Việc kiểm soát lâu dài huyết áp động mạch được gắn bó chặt chẽ với trạng thái cân bằng thể tích dịch cơ thể, được xác định bởi sự cân bằng giữa lượng chất dịch vào và ra.

Sinh lý bệnh của hormon tuyến cận giáp và vitamin D

Canxi và phosphate không được giải phóng từ xương, xương hầu như vẫn giữ nguyên chắc khỏe. Khi các tuyến cận giáp đột nhiên bị lấy mất, ngưỡng canxi trong máu giảm và nồng độ phosphate trong máu co thể tăng gấp đôi.

Mối quan hệ giữa huyết áp dòng chảy và lực cản

Dòng máu qua mạch được quyết định bởi chênh lệch áp lực máu giữa 2 đầu của đoạn mạch, và sức cản chống lại dòng máu qua mạch, hay còn được gọi là sức cản thành mạch.

Giải phẫu sinh lý của bài tiết dịch mật

Thành phần của dịch mật ban đầu khi được bài tiết bởi gan và sau khi được cô đặc trong túi mật. Phần lớn chất được bài tiết bên trong dịch mật là muối mật, chiếm khoảng một nửa trong tổng số các chất được hòa tan trong dịch mật.

Chức năng tạo nước tiểu sinh lý của thận

Cầu thận được cấu tạo bởi một mạng lưới mao mạch, xếp song song, và được bao quanh bởi bao Bowman.

Sự kích thích bài tiết acid dạ dày

Khi thức ăn có chứa protein tới vùng tận cùng hang vị, một vài protein từ thức ăn tác động kích thích tế bào tiết gastrin của tuyến môn vị gây nên sự giải phóng Gastrin vào máu để sau đó được vận chuyển đến các tế bào ECL ở dạ dày.

Cấu tạo cơ bản của một tế bào động vật

Các bào quan và thể vùi nằm lơ lững trong dịch tế tương. Từ bào tương (cytoplasm) dùng để bao hàm cả dịch tế bào, tất cả các bào quan.

Mắt như cái máy ảnh: cơ chế quang học của mắt

Cùng với cách mà thấu kính máy ảnh làm hội tụ hình ảnh trên tấm phim, hệ thấu kính của mắt cũng làm hội tụ ảnh trên võng mạc. Hình ảnh này sẽ bị đảo ngược và đổi bên so với vật thực.

Mức độ thiếu oxy mà một trẻ sơ sinh có thể chịu đựng được

Khi phế nang mở, hô hấp có thể bị ảnh hưởng thêm với vận động hô hấp tương đối yếu. May mắn thay, hít vào của trẻ bình thường rất giàu năng lượng; Có khả năng tạo ra áp lực âm trong khoang màng phổi lên đến 60mmHg.

Trao đổi chất qua thành mạch máu: cân bằng starling

Lượng dịch lọc ra bên ngoài từ các đầu mao động mạch của mao mạch gần bằng lượng dịch lọc trở lại lưu thông bằng cách hấp thu. Chênh lệch một lượng dịch rất nhỏ đó về tim bằng con đường bạch huyết.

Sự phát triển của hệ cơ quan thai nhi

Sự phát triển các tế bào trên mỗi cơ quan thường chưa được hoàn thiện và cần 5 tháng mang thai còn lại để phát triển hoàn toàn. Ngay cả lúc sinh, những cấu trúc nhất định, đặc biệt là hệ thần kinh, thận và gan, thiếu sự phát triển hoàn toàn, như được mô tả sau.

Tiêu hóa Carbohydrate sau khi ăn

Có 3 nguồn carbohydrate quan trọng là sucrose, disaccharide thường được biết như là đường mía, lactose, chúng là một disaccharide được tìm thấy trong sữa; và tinh bột.

Phản xạ tự chủ của tủy sống: hệ thần kinh tự chủ được tích hợp trong tủy sống

Ở động vật có xương sống, đôi khi tủy sống có thể hoạt động quá mức, hoạt hóa mạnh phần lớn của tủy sống. Việc hoạt động quá mức này có thể gây ra do một kích thích đau mạnh mẽ lên da hoặc nội tạng.

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể bởi sự cân bằng giữa sinh nhiệt và mất nhiệt

Khi mức nhiệt sinh ra trong cơ thể cao hơn mức nhiệt mất đi, nhiệt sẽ tích lũy trong cơ thể và nhiệt độ của cơ thể tăng lên. Ngược lại, khi nhiệt mất đi nhiều hơn, cả nhiệt cơ thể và nhiệt độ của cơ thể đều giảm.

Điều hòa sự bài tiết hormone tăng trưởng (GH)

Cơ chế chính xác điều khiển sự bài tiết GH vẫn chưa được hiểu một cách hoàn toàn, nhưng có vài yếu tố liên quan tới mức độ dinh dưỡng của cơ thể hoặc căng thẳng đã được biết là các yếu tố gây kích thích bài tiết GH.

Tổ chức lại cơ để phù hợp với chức năng

Các đường kính, chiều dài, cường độ, và cung cấp mạch máu của chúng bị thay đổi, và ngay cả các loại của sợi cơ cũng bị thay đổi ít nhất một chút.

Nồng độ canxi và phosphate dịch ngoại bào liên quan với xương

Tinh thể xương lắng đọng trên chất căn bản xương là hỗn hợp chính của calcium và phosphate. Công thức chủ yếu của muối tinh thể, được biết đến như là hydroxyapatit.

Dịch não tủy và chức năng đệm của nó

Chức năng chính của dịch não tủy là lót đệm cho não trong hộp sọ cứng. Não và dịch não tủy có cùng trọng trượng riêng (chỉ khác biệt 4%), do đo não nổi trong dịch não tủy.

Giám lưu lượng máu não: đáp ứng của trung tâm vận mạch thần kinh trung ương

Mức độ co mạch giao cảm gây ra bởi thiếu máu não thường rất lớn ở mạch ngoại vi làm cho tất cả hoặc gần như tất cả các mạch bị nghẽn.

Corticosteroid: Mineralocorticoid, Glucocorticoids và Androgen

Vỏ thượng thận tiết 2 loại hormon chính là mineralocorticoid và glucocorticoid, thêm vào đó nó còn tiết 1 lượng nhỏ hormon sinh dục, đặc biệt hormon androgen, tác dụng giống hormon sinh dục testosteron.

Chức năng gan của trẻ sơ sinh

Bởi vì gan của trẻ sơ sinh thiếu hình thành các protein huyết tương, nồng độ protein huyết tương giảm trong những tuần đầu ít hơn trẻ lớn. Thỉnh thoảng nồng độ protein máu giảm đến mức thấp gây phù.

Nhịp nhanh kịch phát: rối loạn nhịp tim

Cơn nhịp nhanh kịch phát thường bị dừng lại bởi đáp ứng của thần kinh phế vị. Đáp ứng thần kinh phế vị gây bằng cách kích thích vào vùng thắt của xoang động mạch cảnh, đủ để gây ra đáp ứng ngừng cơn nhịp nhanh.

Nhiệt cơ thể trong tập luyện thể thao

Mức tiêu thụ oxy bởi cơ thể có thể tăng lên đến 20 lần trong vận động viên tập luyện tốt và lượng nhiệt giải phóng trong cơ thể là gần như tỷ lệ thuận với mức tiêu thụ oxy, một lượng lớn nhiệt được đưa vào nội bộ mô của cơ thể.

Điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào và dự trữ năng lượng của cơ thể

Duy trì sự cung cấp năng lượng đầy đủ trong cơ thể quan trọng đến nỗi mà rất nhiều các cơ chế kiểm soát ngắn hạn và dài hạn tồn tại không chỉ điều chỉnh năng lượng hấp thu mà cả năng lượng tiêu thụ và năng lượng dự trữ.

Thần kinh giao cảm và phó giao cảm: điều chỉnh nhịp điệu và xung động co bóp

Sự gia tăng tính thấm với các ion canxi ít nhất là một nguyên nhân cho sự gia tăng sức co bóp của cơ tim dưới tác động của kích thích giao cảm, bởi vì các ion canxi kích thích quá trình co bóp của các tơ cơ.