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

Điều hòa bài tiết cortisol ở vỏ thượng thận do tuyến yên

ACTH kích thích kiểm soát bài tiết của vỏ thượng thận là kích hoạt các protein enzyme kinase A, làm chuyển hóa ban đầu của cholesterol thành Pregnenolone.

Nơi tích trữ chất béo trong cơ thể người

Các tế bào gan ngoài chứa triglycerides, còn chứa lượng lớn phospholipid và cholesterol, chúng liên tục được tổng hợp ở gan. Ngoài ra, các tế bào gan còn khử bão hòa các acid béo nhiều hơn ở các mô khác.

Trung tâm hô hấp: điều hòa chức năng hô hấp

Các trung tâm hô hấp bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm song song hai bên ở hành tủy và cầu não của thân não. Nó được chia thành ba nhóm noron chính.

Block nhĩ thất không hoàn toàn: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Một điện tâm đồ có P-R kéo dài khoảng 0.3s thay vì bình thường khoảng 0,2s hoặc ít hơn. Do đó, block độ 1 được định nghĩa là sự chậm dẫn truyền từ nhĩ đến thất chứ không phải mất hẳn dẫn truyền.

Chất kháng giáp ức chế bài tiết của tuyến giáp

Thuốc kháng giáp được biết đến nhất là thyocyanate, propyl-thiouracil, và nồng độ cao iod vô cơ, những thuốc này ngăn chặn bài tiết hormon giáp theo những cơ chế khác nhau.

Tế bào cơ thể người chết theo chương trình: Apoptosis

Ngay cả ở người trưởng thành, tỷ tế bào chết mỗi giờ trong các mô như ruột và tủy xương và được thay thế bằng tế bào mới. Lập trình chết tế bào, tuy nhiên, thường là sự cân bằng sự hình thành các tế bào mới ở người trưởng thành khỏe mạnh.

Vỏ não thị giác: sáu lớp sơ cấp phân khu

Vỏ não thị giác được tổ chức cấu trúc thành hàng triệu cột dọc của tế bào thần kinh, mỗi cột có đường kính từ 30 đến 50 micromet. Tổ chức cột dọc tương tự cũng được tìm thấy trên khắp vỏ não chi phối các giác quan khác.

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.

Soi đáy mắt: quan sát nhìn vào phía trong mắt

Kính soi đáy mắt là dụng cụ có cấu tạo phức tạp nhưng nguyên lý của nó rất đơn giản. Cấu tạo của nó được mô tả và có thể được giải thích như sau.

Nhồi máu cơ tim: các giai đoạn trong quá trình hồi phục

Khi vùng thiếu máu cục bộ lớn, một số các sợi cơ ở trung tâm khu vực chết nhanh chóng, trong vòng 1-3 giờ, nơi có ngừng cung cấp máu động mạch vành.

Hạ ô xy máu: bộ chuyển mạch HIFs đáp ứng cơ thể

Khi cơ thể được cung cấp đủ lượng oxy, những dưới - đơn vị của HIF khi hoạt động đòi hỏi hoạt hóa hàng loạt gen, sẽ bị điều hòa giảm và bất hoạt bằng những HIF hydroxylase.

Dịch vào ra của cơ thể: cân bằng trong trạng thái ổn định

Dịch trong cơ thể rất hằng định, bởi vì nó liên tục được trao đổi với môi trường bên ngoài cũng như với các bộ phận khác trong cơ thể.

Tỉ lệ chuyển hoá trong cơ thể

Tỷ lệ chuyển hoá của cơ thể và những vấn đề liên quan, cần sử dụng một đơn vị để thống kê lượng năng lượng được giải phóng từ thức ăn hoặc được sử dụng cho các hoạt động chức năng.

Rung thất: cơ chế phản ứng dây truyền rối loạn nhịp tim

Vòng đầu tiên của kích điện tim gây ra sóng khử cực lan mọi hướng, khiến cho tất cả cơ tim đều ở trạng thái trơ. Sau 25s. một phần của khối cơ này thoát khỏi tình trạng trơ.

Đo thể tích hô hấp: ghi lại những thay đổi trong phép đo thể tích phổi

Thay đổi của thể tích phổi dưới tình trạng thở khác nhau. Mô tả sự kiện thông khí phổi, không khí trong phổi có thể được chia thành 4 thể tích và 4 dung tích  trung bình cho người lớn trẻ.

Hệ thống điều hòa của cơ thể

Nhiều hệ điều hòa có trong từng cơ quan nhất định để điều hòa hoạt động chức năngcủa chính cơ quan đó; các hệ thống điều hòa khác trong cơ thể lại kiểm soát mối liên hệ giữa các cơ quan với nhau.

Tính chất hóa học của các hormone sinh dục

Cả estrogen và progesterone đều được vận chuyển trong máu nhờ albumin huyết tương và với các globulin gắn đặc hiệu. Sự liên kết giữa hai hormone này với protein huyết tương đủ lỏng lẻo để chúng nhanh chóng được hấp thu.

Áp suất thẩm thấu keo của dịch kẽ

Về mặt định lượng, người ta thấy trung bình áp suất thẩm thấu keo dịch kẽ cho nồng nồng của protein là khoảng 8 mmHg.

Vận chuyển acid béo tự do trong máu dưới dạng kết hợp với albumin

Ba phân tử acid béo liên kết với một phân tử albumin, nhưng nhu cầu acid béo dạng vận chuyển lớn thì có khoảng 30 phân tử acid béo có thể liên kết với một phân tử albumin.

Vận chuyển thụ động qua màng bào tương

Khuếch tán đơn giản, là hình thức khuếch tán trong đó các phân tử vật chất được vận chuyển, từ nơi nồng độ cao đến nồng độ thấp.

Dẫn truyền tín hiệu cường độ đau trong bó thần kinh: tổng hợp theo không gian và thời gian

Các mức khác nhau của cường độ có thể được truyền đi hoặc bằng việc sử dụng số lượng lớn hơn các sợi dẫn truyền song song hoặc bằng việc gửi đi nhiều điện thế hoạt động hơn dọc một theo sợi thần kinh.

Sóng khử cực và sóng tái cực: điện tâm đồ bình thường

ECG bình thường bao gồm một sóng P, một phức bộ QRS và một sóng T. Phức bộ QRS thường có, nhưng không phải luôn luôn, ba sóng riêng biệt: sóng Q, sóng R, và sóng S.

Nguồn gốc của chất dinh dưỡng trong dịch ngoại bào

Trong tất cả, dịch ngoại bào chỉ chiếm khoảng một phần ba tổng số dịch của cơ thể. Đây là điển hình ở người, nhưng tỷ lệ có thể thay đổi ở các sinh vật khác có chế độ lưu thông khác nhau.

Chức năng hành vi của vùng dưới đồi và cấu trúc liên kết với hệ limbic

Cùng với chức năng thực vật và nội tiết, sự kích thích hay thương tổn vùng dưới đồi cũng gây ảnh hưởng lớn đến hành vi cảm xúc của động vật và con người. Một số ảnh hưởng  hành vi do sự kích thích vùng dưới đồi.

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.