Biologie · Begrippenlijst

Wat is ATP, koppeling?

Ook bekend als: ATP · fosfoanhydridebinding · energiemunt · energiekoppeling

Definitie 8.16 Universitaire biologie — jaar 1 · Hoofdstuk 8 — Water en kleine biomoleculen

ATP (adenosinetrifosfaat) is een nucleotide (Hoofdstuk 11) met drie fosfaten op een rij; de twee buitenste bindingen zijn fosfoanhydridebindingen waarvan de hydrolyse, ATP+H2OADP+Pi\mathrm{ATP} + \mathrm{H_2O} \to \mathrm{ADP} + \mathrm{P_i}, een ΔG=30.5kJ/mol\Delta G^{\circ\prime} = -30.5\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} heeft en, bij de concentraties van een cel, ΔG50kJ/mol\Delta G \approx -50\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}. ATP is de energiemunt van de cel: het katabolisme maakt het (Hoofdstuk 15), en de biosynthese, het transport en de beweging geven het uit. Een reactie die bergop gaat wordt op gang gebracht door haar aan de ATP-hydrolyse te koppelen via een gedeeld tussenproduct, zodat de som van de twee ΔG\Delta G negatief is.

Voorbeelden

Voorbeeld 8.17 (Waarom de ATP-hydrolyse zoveel oplevert)

Drie redenen: de vier negatieve ladingen van de fosfaten van ATP stoten elkaar af en die spanning valt bij de splitsing weg; de producten ADP\mathrm{ADP} en Pi\mathrm{P_i} worden beter gestabiliseerd door resonantie en door hydratatie dan het anhydride; en de cel houdt ATP duizend keer boven zijn evenwicht met ADP en fosfaat. Dat laatste is de grootste term: met ATP op 5mmol/L5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}, ADP 1mmol/L1\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L} en Pi\mathrm{P_i} 10mmol/L10\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L} is ΔG=30.5+2.58ln103×1025×103=30.516=46.5kJ/mol\Delta G = -30.5 + 2.58\ln\frac{10^{-3}\times 10^{-2}}{5\times 10^{-3}} = -30.5 - 16 = -46.5\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}.

Voorbeeld 8.18 (Koppeling)

Glucose + Pi+\ \mathrm{P_i} \to glucose-6-fosfaat + H2O+\ \mathrm{H_2O} heeft ΔG=+13.8kJ/mol\Delta G^{\circ\prime} = +13.8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}: in evenwicht zou vrijwel geen glucose gefosforyleerd zijn. Hexokinase draagt het fosfaat in plaats daarvan rechtstreeks over vanaf ATP: glucose ++ ATP \to glucose-6-fosfaat ++ ADP, ΔG=13.830.5=16.7kJ/mol\Delta G^{\circ\prime} = 13.8 - 30.5 = -16.7\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, evenwichtsconstante 800800, de reactie vrijwel volledig. Het fosfaat komt nooit vrij voor: de twee reacties zijn er één.

Voorbeeld 8.14 (De inventaris van de cel)

Van de droge massa van een bacterie is 55%55\,\% eiwit, 20%20\,\% RNA, 3%3\,\% DNA, 9%9\,\% lipide, 5%5\,\% polysacharide, en de rest kleine moleculen en ionen. Naar aantal moleculen keert het beeld om: duizend soorten kleine metaboliet en ion, bij concentraties van nanomolair tot een tiende mol per liter, vormen het grootste deel van de moleculen die geen water zijn. Kalium zit op 150mmol/L150\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}, glutamaat 100mmol/L100\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}, ATP 5mmol/L5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}, een transcriptiefactor op enkele moleculen per cel.

Lees in het hoofdstuk →