Hücreler canlı kalabilmek için çeşitli eylemler gerçekleştirmelidir. Bu eylemlerin çoğu için de enerji harcanmalıdır. ATP, canlılık faaliyetini sürdürebilecek enerjiyi yapısında barındıran bu sebeple de hayati önemi olan yüksek enerjili bir moleküldür. Bu yazımızda ATP'nin yapısını ve bize nasıl enerji sağladığını anlatıyoruz.
Kimyasal yapısına baktığımızda en temelde baz (adenin), şeker (riboz) ve fosfatlar olduğunu görüyoruz. Bu detaylar bizim için yeterli. Yapısında normalde daha fazla detay bulunsa da o kısımlar bu yazının içeriğinin ötesinde olan detaylar, o sebeple de bu yazıda ele alınmamıştır.
GÖRSEL - Adenozin Trifosfatın (ATP) yapısı
Adenin, riboz ve devamında bulunan 3 adet fosfat ATP molekülünü oluşturan ana yapılardır. Bu yapıların birlikte kalmasını ve ATP'yi oluşturmalarını sağlayan şey kimyasal bağlardır. ATP molekülünü önemli kılan şey de fosfatlar (P) arasında bulunan bağlardır. P'ler arasındaki bağların şekline görselde bakınız. Farklı şekilde berlirtilmişlerdir, yüksek enerjili yapıları bu şekilde gösterilmektedir.
GÖRSEL - ATP'nin yapısındaki elementler ve bağlanmalar
Fosfatlar birbirlerine fosfoanhidrit adı verilen yüksek enerjili bağlar ile bağlıdır. Riboza bağlı olandan başlayarak sırasıyla alfa, beta ve gama olarak belirtilen fosfatlardan gama yani üçüncü sıradaki fosfatın koparılmasıyla, ki bu olaya hidroliz diyoruz, yüksek enerjili bağa ihtiyaç kalmaz ve bağ barındırdığı yüksek enerjiyi ortama bırakır. Bu sayede ihtiyaç duyan yapılara enerji sağlanır.
Fosfatın koparılmasıyla birlikte elimizde kalan ürünler ise; hidrojen iyonu (H+), serbest fosfat, serbest enerji ve adenozin difosfat (ADP) molekülüdür.
GÖRSEL - ATP hidrolizi sonucu ürünler
ATP molekülünden bir fosfat koparılmasıyla birlikte adenozin difosfat (ADP) molekülü elde edilir. Bu eylemin gerçekleşmesini sağlayan enzim ATPaz enzimidir. ATP, enerji sağlayan molekül ise bunu elde etmek için de bir yol olmalıdır. ATP hidrolizi sonucu elde ettiğimiz ADP'nin yapısındaki tek eksik bir fosfat olduğundan, ADP'ye bir fosfat eklemek yeterli olacaktır.
ADP'ye bir fosfat ekleyerek ATP sentezlemiş oluyoruz, gerçekten bu kadar basit. ADP'ye fosfat ekleyerek, ATPaz'ın yaptığı eylemin tam tersini yapan enzim ATPsentaz enzimidir. Bu enzim, mitokondride enerji üretiminde sorumlu olan ve ADP+P reaksiyonunu katalizleyerek ATP sentezini sağlayan enzimdir.
GÖRSEL - ATP ve ADP'nin temel yapısal farkı
İnsan vücudunda ATP bir miktar depolanır. Ancak dinlenim anındaki depo ATP miktarı yaklaşık 2 saniyelik sprint atmaya yetecek kadardır. Bu miktar hücre boyutunu olumsuz etkilememesi için çok büyük değildir, ama yine de yüksek şiddetli ani bir hareketi gerçekleştirmek için fazlasıyla yeterlidir.
Enerji harcanmasıyla birlikte hücrenin enerji yükünde yani ATP / ADP oranında değişim meydana gelir. ADP oranının artışı (örn: ATP hidrolizi) hücrede bir sinyal oluşturur. Bu sinyal ATP sentezi için bütün enerji sistemlerini tetikler. ATP oranının artması ise sistemlerin daha yavaş çalışması sinyalini oluşturan yapıdır. Çünkü ATP miktarı artıyor ise üretim harcamadan fazladır ve yavaşlaması gereklidir.
Enerji sistemleri hücrenin dinlenim anındaki ATP depolarının her zaman dolu olması amacıyla çalışır. Hareket ettiğimizde mekanik iş için depo ATP'lerden harcarız, bu harcamayla azalan ATP depolarının ise tekrar doldurulması gerekir. Egzersiz bu depoları azaltır yani sürekli ATP harcayıp üretmemize sebep olur, bu şekilde de metabolizmamızı hızlandırır.
Sonuç olarak, canlının enerji kaynağı ATP'dir. ATP, yapısındaki P'leri bağlayan fosfoanhidrit bağlarının yıkılmasıyla ortama enerji bırakır. ATP'den P koparılmasına ATP hidrolizi adı verilir. ATP hidrolizini ATPaz enzimi gerçekleştirir. Mitokondride ADP+P reaksiyonuyla ATP sentezleyen enzim ise APTsentaz enzimidir. İnsan vücudunda depo ATP vardır ancak çok çok azdır, sadece 2 saniyelik sprinte yetebilir. Hücrenin enerji yükünün (ATP:ADP) değişmesiyle enerji sistemlerinin aktivitesi artırılır veya azaltılır, bu sayede ATP üretim hızı düzenlenir.
Konuya ilişkin bilginizi tamamlamak ve kendinize seviye atlatmak için önceki ve sonraki yazılara göz atmayı ihmal etmeyin. Linklere aşağıdan ulaşabilirsiniz.
SSPS - level up yourself
Enerji Ssitemleri
Kreatin Fosfat (PCr) Sistemi
Anaerobik Glikoliz
Aerobik (Oksidatif) Sistem
Bu ve sitemizde yer alan diğer yazılar SSPS spor ve sağlık bilimleri kütüphanesi kaynakları kullanılarak hazırlanmıştır.