ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác như thế nào?

Adenosine triphosphate hay ATP là một phân tử nhỏ, tương đối đơn giản. Chúng được ví như đồng tiền năng lượng chính của tế bào, tương tự như đồng tiền kinh tế trong xã hội loài người. Năng lượng giải phóng từ quá trình thủy phân ATP được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều phản ứng tế bào đòi hỏi năng lượng. Vậy ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác như thế nào?

1. ATP có truyền năng lượng cho các hợp chất khác trong cơ thể không?

ATP – Adenosine triphosphate là phân tử mang năng lượng của mọi tế bào sống. ATP thu năng lượng hóa học từ quá trình phân hủy của các phân tử thức ăn và giải phóng năng lượng này – hay có thể nói ATP truyền năng lượng và cung cấp nhiên liệu cho các quá trình khác của tế bào.

Tế bào cần năng lượng hóa học cho 3 loại nhiệm vụ chung: thúc đẩy các phản ứng trao đổi chất không tự động xảy ra; vận chuyển các chất cần thiết qua màng và thực hiện công việc cơ học chẳng hạn như di chuyển cơ bắp. 

ATP không phải là phân tử lưu trữ nguồn năng lượng hóa học. Việc lưu trữ năng lượng là công việc của các phân tử carbohydrate như glycogen và chất béo. Cơ chế truyền năng lượng của ATP đó là khi tế bào cần, năng lượng sẽ được chuyển đổi từ các phân tử lưu trữ thành ATP. Sau đó, ATP hoạt động như một phương tiện đưa đón, truyền năng lượng đến những nơi bên trong tế bào – nơi diễn ra các hoạt động tiêu thụ năng lượng thực sự.

2. ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác như thế nào?

ATP là một nucleotide bao gồm các cấu trúc chính: bazơ nitơ, adenin, đường, ribose và một chuỗi 3 nhóm phosphate liên kết với ribose. Đuôi phosphate của ATP là nguồn sản sinh năng lượng thực sự mà tế bào khai thác. Năng lượng có sẵn được chứa trong các liên kết giữa các phosphate và được giải phóng khi chúng bị phá vỡ, xảy ra thông qua một quá trình gọi là thủy phân. Thông thường chỉ có phosphate bên ngoài được loại bỏ khỏi ATP để tạo ra năng lượng. Khi điều này xảy ra, ATP được chuyển đổi thành adenosine diphosphate (ADP) – dạng nucleotide chỉ có 2 phosphate.

ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác bằng cách chuyển một nhóm phosphate sang một phân tử khác (quá trình phosphoryl hóa). Quá trình chuyển giao này được thực hiện bởi các enzyme đặc biệt kết hợp với quá trình giải phóng năng lượng từ ATP trong các hoạt động của tế bào cần năng lượng.

Mặc dù các tế bào liên tục phân hủy ATP để thu được năng lượng, ATP cũng liên tục được tổng hợp từ ADP và phosphate thông qua các quá trình hô hấp tế bào. Hầu hết ATP trong tế bào được sản xuất bởi enzyme ATP synthase, chuyển đổi ADP và phosphate thành ATP. 

ATP synthase nằm trong màng của các cấu trúc tế bào gọi là ty thể, trong tế bào thực vật enzyme này cũng được tìm thấy trong lục lạp. Vai trò trung tâm của ATP trong quá trình chuyển hóa năng lượng này được Fritz Albert Lipmann và Herman Kalckar phát hiện vào năm 1941.

3. Các điểm cần lưu ý 

Bản thân ATP không giải phóng năng lượng, năng lượng thực sự đến từ quá trình thủy phân ATP, tức là phá vỡ liên kết nhưng cũng tạo ra những liên kết mới.

ATP tổng hợp trong ty thể là nguồn truyền năng lượng chính cho các chức năng sinh học quan trọng như co cơ, truyền xung thần kinh và tổng hợp nên protein. Có thể thấy ATP mang nhiệm vụ chính là truyền năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng. 

Một tế bào có thể được coi như một thị trấn nhỏ, nhộn nhịp. Protein vận chuyển di chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào, chúng mang hàng hóa dọc theo các đường dẫn của vi ống và các enzyme chuyển hóa bận rộn phân hủy và xây dựng các đại phân tử. Ngay cả khi không thuận lợi về mặt năng lượng thì các quá trình này trong tế bào sẽ vẫn tiếp tục diễn ra. Tuy nhiên, nếu năng lượng đã cạn kiệt, các phản ứng này sẽ dừng lại và tế bào sẽ bắt đầu chết đi. Có thể thấy chỉ thông qua ATP tế bào mới dùng được thế năng hóa học giấu bên trong cấu trúc của phân tử hữu cơ. Do đó chúng ta luôn luôn cần tăng cường ATP để cơ thể có thêm năng lượng sống tràn trề.

Nguồn: khanacademy.org – britannica.com