Jak se ATP regeneruje?
Fosforylace na úrovni substrátu:
- Tento proces zahrnuje přímý přenos fosfátové skupiny z molekuly substrátu na ADP, což vede k tvorbě ATP.
- Dochází k němu během glykolýzy (štěpení glukózy), kdy určité enzymy, jako je fosfoglycerátkináza a pyruvátkináza, přenášejí fosfátové skupiny z intermediárních molekul na ADP, čímž vzniká ATP.
Oxidativní fosforylace (elektronový transportní řetězec v mitochondriích):
- Oxidativní fosforylace je nejúčinnějším mechanismem produkce ATP a probíhá v mitochondriích.
- Během buněčného dýchání (odbourávání glukózy nebo jiných paliv) jsou vysokoenergetické elektrony z molekul NADH a FADH2, vzniklé při glykolýze a cyklu kyseliny citrónové, vedeny podél elektronového transportního řetězce.
- Energie uvolněná z přenosu elektronů se využívá k pumpování protonů (H+) přes vnitřní mitochondriální membránu, čímž se vytváří protonový gradient.
- Tok protonů zpět přes ATP syntázu, enzymový komplex, pohání syntézu ATP z ADP a anorganického fosfátu (Pi).
Fosforylace na úrovni substrátu v cyklu kyseliny citrónové:
- V cyklu kyseliny citrónové (také známém jako Krebsův cyklus) dochází vedle oxidativní fosforylace k fosforylaci na úrovni substrátu.
- Konkrétně enzym sukcinyl Co-A syntetáza přenáší fosfátovou skupinu ze sukcinyl Co-A na GDP, čímž vzniká GTP.
- GTP pak může přímo darovat svou fosfátovou skupinu ADP, menghasilkan ATP.
Anaerobní glykolýza:
- Za anaerobních podmínek, kdy je kyslíku nedostatek nebo chybí, se buňky spoléhají na anaerobní glykolýzu, aby generovaly ATP.
- Při této dráze se glukóza odbourává bez zapojení elektronového transportního řetězce.
- Fosforylace na úrovni substrátu je primárním mechanismem pro regeneraci ATP při anaerobní glykolýze.
Phosfocreatine Shuttle:
- Ve svalových tkáních kreatinkináza usnadňuje přenos fosfátové skupiny z fosfokreatinu (PCr) na ADP, menghasilkan ATP.
- Slouží jako rychlá energetická rezerva, zejména během období intenzivní svalové kontrakce, kdy je potřeba ATP vysoká.
Glykogenolýza a glukoneogeneze:
- Rozklad glykogenu (glykogenolýza), především v játrech a kosterním svalstvu, může uvolňovat glukóza-1-fosfát (G1P) a glukóza-6-fosfát (G6P).
- Tyto meziprodukty pak mohou vstoupit do glykolýzy, generující ATP prostřednictvím fosforylace na úrovni substrátu a/nebo oxidativní fosforylace.
- Kromě toho může glukoneogeneze (syntéza glukózy z nesacharidových prekurzorů) produkovat glukózu, která může být následně použita pro glykolýzu a tvorbu ATP.
Volba cesty regenerace ATP závisí na různých faktorech, jako je dostupnost kyslíku, koncentrace substrátu a energetické nároky buňky. Tyto dráhy společně pracují na udržení homeostázy buněčné energie a poskytují nezbytný ATP pro metabolické procesy v různých tkáních a fyziologických podmínkách.
