ADP (difosforan adenozyny): charakterystyka, struktura i funkcje

Difosforan adenozyny, w skrócie ADP, jest cząsteczką składającą się z rybozy zakotwiczonej do adeniny i dwóch grup fosforanowych. Związek ten ma istotne znaczenie w metabolizmie i przepływie energii przez komórki.

ADP jest w ciągłej konwersji do ATP, trójfosforanu adenozyny i AMP, monofosforanu adenozyny. Cząsteczki te różnią się jedynie liczbą posiadanych grup fosforanowych i są niezbędne do wielu reakcji zachodzących w metabolizmie istot żywych.

ADP jest produktem wielu reakcji metabolicznych przeprowadzanych przez komórki. Energia potrzebna do tych reakcji jest dostarczana przez ATP i przez rozbijanie go w celu wytworzenia energii i ADP.

Oprócz swojej funkcji jako bloku strukturalnego niezbędnego do tworzenia ATP, wykazano również, że ADP jest ważnym składnikiem w procesie krzepnięcia krwi. Jest w stanie aktywować szereg receptorów, które modulują aktywność płytek krwi i inne czynniki związane z krzepnięciem i zakrzepicą.

Charakterystyka i struktura

Struktura ADP jest identyczna ze strukturą ATP, tyle że brakuje jej grupy fosforanowej. Ma wzór cząsteczkowy C ₁₀ H ₁₅ N ₅ O ₁₀ P ₂ i masę cząsteczkową 427, 201 g / mol.

Składa się ze szkieletu cukru przymocowanego do bazy azotowej, adeniny i dwóch grup fosforanowych. Cukier, który tworzy ten związek, nazywa się rybozą. Adenozyna jest związana z cukrem na węglu 1, podczas gdy grupy fosforanowe na węglu 5. Szczegółowo opiszemy każdy składnik ADP:

Adenine

Z pięciu zasad azotowych, które istnieją w przyrodzie, adenina - lub 6-aminowa puryna - jest jedną z nich. Jest to pochodna zasad purynowych, więc zwykle nazywana jest puryną. Składa się z dwóch pierścieni.

Ryboza

Ryboza jest cukrem z pięcioma atomami węgla (jest to pentoza), którego wzór cząsteczkowy to C ₅ H ₁₀ O ₅ i masa cząsteczkowa 150 g / mol. W jednej z form cyklicznych β-D-rybofuranoza stanowi składnik strukturalny ADP. Jest również z ATP i kwasów nukleinowych (DNA i RNA).

Grupy fosforanowe

Grupy fosforanowe są jonami wieloatomowymi utworzonymi przez atom fosforu zlokalizowany w centrum i otoczony przez cztery atomy tlenu.

Grupy fosforanowe są nazywane greckimi literami w zależności od ich bliskości do rybozy: najbliższa jest grupa fosforanowa alfa (α), podczas gdy następna to beta (β). W ATP mamy trzecią grupę fosforanową, gamma (γ). Ten ostatni jest podzielony w ATP, aby uzyskać ADP.

Wiązania wiążące grupy fosforanowe są nazywane fosfoanhydric i są uważane za wiązania wysokoenergetyczne. Oznacza to, że gdy się zepsują, uwalniają znaczną ilość energii.

Funkcje

Blok strukturalny dla ATP

W jaki sposób powiązane są ADP i ATP?

Jak już wspomnieliśmy, ATP i ADP są bardzo podobne na poziomie struktury, ale nie wyjaśniamy, w jaki sposób obie cząsteczki są związane z metabolizmem komórkowym.

Możemy sobie wyobrazić ATP jako „walutę energetyczną komórki”. Jest używany przez liczne reakcje, które zachodzą w naszym życiu.

Na przykład, gdy ATP przenosi swoją energię na białko miozyny - ważny składnik włókien mięśniowych, powoduje zmianę konformacji mięśni, która umożliwia skurcz mięśni.

Wiele reakcji metabolicznych nie jest korzystnych energetycznie, więc rachunek za energię musi być „opłacony” za inną reakcję: hydrolizę ATP.

Grupy fosforanowe są cząsteczkami naładowanymi ujemnie. Trzy z nich są połączone w ATP, co prowadzi do wysokiego odpychania elektrostatycznego między trzema grupami. Zjawisko to służy jako magazyn energii, który może zostać uwolniony i przeniesiony do reakcji istotnych biologicznie.

ATP jest analogiczny do w pełni naładowanego akumulatora, komórki go wykorzystują, a wynikiem jest akumulator „w połowie naładowany”. Ta ostatnia, w naszej analogii, równa się ADP. Innymi słowy, ADP stanowi niezbędny surowiec do wytwarzania ATP.

Cykl ADP i ATP

Podobnie jak w przypadku większości reakcji chemicznych, hydroliza ATP w ADP jest zjawiskiem odwracalnym. Oznacza to, że ADP może „ładować” - kontynuując naszą analogię do baterii. Odwrotna reakcja, która obejmuje produkcję ATP wychodząc z ADP i nieorganicznego fosforanu, wymaga energii.

Musi istnieć stały cykl między cząsteczkami ADP i ATP, poprzez termodynamiczny proces transferu energii, z jednego źródła do drugiego.

ATP jest hydrolizowany przez działanie cząsteczki wody i wytwarza ADP oraz nieorganiczny fosforan jako produkty. W tej reakcji uwalniana jest energia. Rozpad wiązań fosforanowych ATP uwalnia około 30, 5 kilojule na mol ATP, a następnie uwalnianie ADP.

Rola ADP w krzepnięciu krwi i zakrzepicy

ADP jest cząsteczką o zasadniczym znaczeniu w hemostazie i zakrzepicy. Stało się jasne, że ADP bierze udział w hemostazie, ponieważ jest odpowiedzialny za aktywację płytek krwi za pomocą receptorów zwanych P2Y1, P2Y12 i P2X1.

Receptor P2Y1 jest układem sprzężonym z białkiem G i bierze udział w zmianie kształtu płytek krwi, w ich agregacji, w aktywności prokoagulantów oraz w adhezji i immobilizacji fibrynogenu.

Drugim receptorem, który moduluje ATP jest P2Y12 i wydaje się, że bierze udział w funkcjach podobnych do receptora opisanego powyżej. Ponadto receptor aktywuje również płytki krwi za pomocą innych antagonistów, takich jak kolagen. Ostatni odbiornik to P2X1. Strukturalnie jest to kanał jonowy, który aktywuje i powoduje przepływ wapnia.

Dzięki wiedzy o tym, jak działa ten receptor, możliwe było opracowanie leków, które wpływają na jego funkcjonowanie, będąc skutecznymi w leczeniu zakrzepicy. Ten drugi termin odnosi się do tworzenia skrzepów wewnątrz naczyń.