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

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.

Sự phát triển của nang trứng giai đoạn nang của chu kỳ buồng trứng

Giai đoạn đầu tiên của sự phát triển nang trứng là sự phát triển ở mức trung bình của nang, đường kính tăng gấp đôi hoặc gấp ba. Sau đó theo sự lớn lên thêm vào của lớp tế bào hạt ở một số nang; những nang này được gọi là nang trứng nguyên phát.

Điều chỉnh huyết áp: vai trò của hệ thống thận - thể dịch

Hệ thống dịch thận - thể dịch trong kiểm soát huyết áp là một cơ chế căn bản cho kiểm soát huyết áp lâu dài. Tuy nhiên, qua các giai đoạn của quá trình tiến hóa, đã có nhiều biến đổi để làm cho hệ thống này chính xác hơn trong thực hiện vai trò của nó.

Synap thần kinh trung ương: giải phẫu sinh lý của synap

Nhiều nghiên cứu về synap cho thấy chúng có nhiều hình dáng giải phẫu khác nhau, nhưng hầu hết chúng nhìn như là cái nút bấm hình tròn hoặc hình bầu dục, do đó, nó hay được gọi là: cúc tận cùng, nút synap, hay mụn synap.

Đặc trưng của sự lan truyền tín hiệu trên thân dây thần kinh

Tốc độ lan truyền của điện thế hoạt động ở sợi thần kinh từ rất nhỏ 0,25 m / giây trong sợi không có myelin đến lớn như 100 m / giây (hơn chiều dài của một sân bóng đá trong 1 giây) trong sợi lớn có myelin.

Sinh lý bạch cầu máu

Toàn bộ quá trình sinh sản, và biệt hoá tạo nên các loại bạch cầu hạt, và bạch cầu mono diễn ra trong tuỷ xương.

Phân loại cơ trơn

Cơ trơn ở mỗi cơ quan có các đặc điểm khác nhau: (1) kích thước (2) sự sắp xếp trong các bó (3) đáp ứng với các kích thích khác nhau (4) đặc điểm phân bố thần kinh (5) chức năng.

Duy trì huyết áp động mạch bình thường: vai trò của hệ thống Renin-Angiotensin mặc dù có biến đổi lớn lượng muối vào

Hệ thống renin-angiotensin có lẽ là hệ thống mạnh mẽ nhất của cơ thể, làm thay đổi nhỏ huyết áp động mạch khi có lượng muối nhập vào dao động lớn.

Tái nhận xung vòng vào lại: nền tảng của rung thất rối loạn điện tim

Đường đi dài gặp trong giãn cơ tim, giảm tốc độ dẫn truyền gặp trong block hệ thống Purkinje, thiếu máu cơ tim, tăng kali máu, thời gian trơ ngắn thường diễn ra trong đáp ứng với vài thuốc như epinephrine hoặc sau kích thích điện.

Điều hòa glucose máu

Khi lượng đường trong máu tăng lên đến một nồng độ cao sau bữa ăn và insulin tiết ra cũng tăng lên, hai phần ba lượng đường hấp thu từ ruột là gần như ngay lập tức được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan.

Điện thế hoạt động của tế bào thần kinh

Để tạo ra những tín hiệu thần kinh, điện thế hoạt động di chuyển dọc theo tế bào sợi thần kinh cho tới điểm kếtthúc của nó.

Các chất giải phóng từ tế bào hình sao điều hòa lưu lượng máu não

Các chất trung gian chưa được biết rõ, nitric oxit, các chất chuyển hóa của acid arachidonic, ion kali, adenosin và các chất khác tạo ra bởi tế bào hình sao dưới kích thích của các neuron gần kề là các chất trung gian giãn mạch quan trọng.

Nhĩ thu và thất thu với các sóng: điện tâm đồ bình thường

Trước khi co bóp của cơ có thể xảy ra, sự khử cực phải lan truyền qua cơ. Sóng P xảy ra vào lúc bắt đầu của co bóp của tâm nhĩ, và phức bộ QRS của các sóng xảy ra vào lúc bắt đầu co bóp của tâm thất.

Một số rối loạn sinh lý thân nhiệt

Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt.

Sợi thần kinh: sự tương quan về trạng thái

Một số tế bào thần kinh trong hệ thần kinh trung ương hoạt động liên tục vì ngay cả trạng thái kích thích bình thường cũng trên ngưỡng cho phép.

Giải phẫu chức năng của khu vực liên hợp trán trước

Khu vực liên hợp trước trán cũng cần thiết để thực hiện quy trình “tư tưởng”. Đặc điểm này có lẽ là kết quả của một số tính năng tương tự của vỏ não trước trán cho nó lập kế hoạch hoạt động vận động.

Chức năng tâm thất giống như bơm

Với cả sự tăng thể tích cuối tâm trương và giảm thể tích cuối tâm thu, thể tích co bóp có thể tăng hơn gấp đôi so với bình thường.

Vận chuyển các chất qua màng bào tương bằng túi

Trong bào tương các túi nhập bào sẽ hoà lẫn với lysosome, các thành phần trong túi nhập bào sẽ bị thủy phân bởi các enzyme

Chức năng thần kinh: xử lý của synap và lưu trữ thông tin

Synap là điểm tiếp nối từ dây thần kinh này đến dây thần kinh khác. Tuy nhiên, điều quan trọng được nói đến ở đây là các synap này sẽ giúp cho sự lan truyền của tín hiệu thần kinh đi theo những hướng nhất định.

Phosphate vô cơ ở dịch ngoại bào

Giá trị trung bình của tổng số lương phosphate đươc đưa ra khoảng 4 mg/dl, thay đổi giữa giá trị bình thường là 3 đến 4 mg/dl người lớn and 4 đến 5 mg/dl ở trẻ nhỏ.

Cơ tâm thất của tim: sự dẫn truyền xung động

Các cơ tim bao phủ xung quanh tim trong một xoắn kép, có vách ngăn sợi giữa các lớp xoắn; do đó, xung động tim không nhất thiết phải đi trực tiếp ra ngoài về phía bề mặt của tim.

Nhịp nhanh thất: rối loạn nhịp tim

Nhịp nhanh thất thường gây ra bởi tổn thương thiếu máu cục bộ, nhịp nhanh thất cũng thường là vấn đề gây ra rung thất, bởi vì nhịp kích thích cơ tim lặp lại nhanh và liên tục.

Block nút nhĩ thất: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Thiếu máu nút nhĩ thất hoặc bó His thường gây chậm hoặc block hẳn dẫn truyền từ nhĩ đến thất. Thiếu máu mạch vành có thể gây ra thiếu máu cho nút nhĩ thất và bó His giống với cơ chế gây thiếu máu cơ tim.

Tác dụng của corticoid lên chuyển hóa chất béo

Tăng huy động chất béo do cortisol giúp hệ thống chuyển hóa của tế bào sử dụng glucose từ sử dụng acid béo để sinh năng lượng trong khi đói hoăc các căng thẳng khác.

Ảnh hưởng của hormon tuyến giáp lên sự phát triển

Ảnh hưởng quan trọng của hormon tuyến giáp là thúc đẩy trưởng thành và phát triển của não trong thời kỳ bào thai và những năm đầu sau sinh.