Как се регенерира АТФ?
Фосфорилиране на ниво субстрат:
- Този процес включва директен трансфер на фосфатна група от субстратна молекула към ADP, което води до образуването на ATP.
- Това се случва по време на гликолиза (разграждането на глюкозата), когато определени ензими, като фосфоглицерат киназа и пируват киназа, прехвърлят фосфатни групи от междинни молекули към ADP, генерирайки ATP.
Окислително фосфорилиране (Електронна транспортна верига в митохондриите):
- Окислителното фосфорилиране е най-ефективният механизъм за производство на АТФ и се осъществява в митохондриите.
- По време на клетъчното дишане (разграждане на глюкоза или други горива), високоенергийни електрони от NADH и FADH2 молекули, генерирани в гликолизата и цикъла на лимонената киселина, се предават по веригата за транспортиране на електрони.
- Енергията, освободена от преноса на електрони, се използва за изпомпване на протони (H+) през вътрешната митохондриална мембрана, създавайки протонен градиент.
- Потокът от протони обратно през ATP синтаза, ензимен комплекс, задвижва синтеза на ATP от ADP и неорганичен фосфат (Pi).
Фосфорилиране на ниво субстрат в цикъла на лимонената киселина:
- В цикъла на лимонената киселина (известен също като цикъл на Кребс), фосфорилирането на ниво субстрат се извършва заедно с окислителното фосфорилиране.
- По-конкретно, ензимът сукцинил Co-A синтетаза пренася фосфатна група от сукцинил Co-A към GDP, образувайки GTP.
- GTP може след това директно да дари своята фосфатна група на ADP, menghasilkan ATP.
Анаеробна гликолиза:
- При анаеробни условия, когато кислородът е оскъден или липсва, клетките разчитат на анаеробна гликолиза, за да генерират АТФ.
- По този път глюкозата се разгражда без участието на електронтранспортната верига.
- Фосфорилирането на ниво субстрат е основният механизъм за регенерация на АТФ при анаеробна гликолиза.
Фосфокреатинова совалка:
- В мускулните тъкани креатинкиназата улеснява прехвърлянето на фосфатна група от фосфокреатин (PCr) към ADP, menghasilkan ATP.
- Това служи като бърз енергиен резерв, особено по време на периоди на интензивна мускулна контракция, когато търсенето на АТФ е високо.
Гликогенолиза и глюконеогенеза:
- Разграждането на гликоген (гликогенолиза), главно в черния дроб и скелетните мускули, може да освободи глюкозо-1-фосфат (G1P) и глюкозо-6-фосфат (G6P).
- След това тези междинни продукти могат да влязат в гликолиза, генерирайки АТФ чрез фосфорилиране на ниво субстрат и/или окислително фосфорилиране.
- Освен това, глюконеогенезата (синтезът на глюкоза от невъглехидратни прекурсори) може да произведе глюкоза, която впоследствие може да се използва за гликолиза и генериране на АТФ.
Изборът на път за регенериране на АТФ зависи от различни фактори, като наличието на кислород, концентрациите на субстрата и енергийните нужди на клетката. Тези пътища работят колективно, за да поддържат клетъчната енергийна хомеостаза и да осигурят необходимия АТФ за метаболитни процеси в различни тъкани и физиологични условия.
