एटीपी की संरचना. एटीपी मूल्य

जीवित जीवों की कोशिकाओं में सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है। यदि हम इस नाम का संक्षिप्त नाम दर्ज करते हैं, तो हमें एटीपी मिलता है। यह पदार्थ न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के समूह से संबंधित है और जीवित कोशिकाओं में चयापचय प्रक्रियाओं में अग्रणी भूमिका निभाता है, जो उनके लिए ऊर्जा का एक अपूरणीय स्रोत है।

एटीपी के खोजकर्ता हार्वर्ड स्कूल ऑफ ट्रॉपिकल मेडिसिन के बायोकेमिस्ट थे - येल्लाप्रगदा सुब्बाराव, कार्ल लोहमान और साइरस फिस्के। यह खोज 1929 में हुई और जीवित प्रणालियों के जीव विज्ञान में एक प्रमुख मील का पत्थर बन गई। बाद में, 1941 में, जर्मन बायोकेमिस्ट फ्रिट्ज़ लिपमैन ने पाया कि कोशिकाओं में एटीपी ऊर्जा का मुख्य वाहक है।

एटीपी संरचना

इस अणु का एक व्यवस्थित नाम है, जो इस प्रकार लिखा गया है: 9-बीटा-डी-राइबोफ्यूरानोसिलडेनिन-5′-ट्राइफॉस्फेट, या 9-β-डी-राइबोफ्यूरानोसिल-6-एमिनो-प्यूरीन-5′-ट्राइफॉस्फेट। कौन से यौगिक एटीपी बनाते हैं? रासायनिक रूप से, यह एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एस्टर है - एडेनिन और राइबोस का व्युत्पन्न. यह पदार्थ एडेनिन, जो एक प्यूरीन नाइट्रोजनस बेस है, को β-N-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड का उपयोग करके राइबोस के 1′-कार्बन के साथ मिलाकर बनाया जाता है। α-, β-, और γ-फॉस्फोरिक एसिड अणुओं को क्रमिक रूप से राइबोज के 5′-कार्बन में जोड़ा जाता है।

इस प्रकार, एटीपी अणु में एडेनिन, राइबोस और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जैसे यौगिक होते हैं। एटीपी एक विशेष यौगिक है जिसमें बांड होते हैं जो बड़ी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं। ऐसे बंधनों और पदार्थों को उच्च-ऊर्जा कहा जाता है। एटीपी अणु के इन बंधों के हाइड्रोलिसिस के दौरान, 40 से 60 kJ/mol तक ऊर्जा की मात्रा निकलती है, और यह प्रक्रिया एक या दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के उन्मूलन के साथ होती है।

इस प्रकार ये रासायनिक अभिक्रियाएँ लिखी जाती हैं:

• 1). एटीपी + पानी → एडीपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा;
• 2). एडीपी + पानी → एएमपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा।

इन प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग आगे की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में किया जाता है जिसके लिए कुछ ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है।

जीवित जीव में एटीपी की भूमिका। इसके कार्य

एटीपी क्या कार्य करता है?सबसे पहले, ऊर्जा. जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट की मुख्य भूमिका जीवित जीव में जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करना है। यह भूमिका इस तथ्य के कारण है कि, दो उच्च-ऊर्जा बांडों की उपस्थिति के कारण, एटीपी कई शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है जिनके लिए बड़े ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। ऐसी सभी प्रक्रियाएँ शरीर में जटिल पदार्थों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएँ हैं। यह, सबसे पहले, अणुओं का सक्रिय स्थानांतरण है कोशिका की झिल्लियाँ, जिसमें इंटरमेम्ब्रेन के निर्माण में भागीदारी भी शामिल है विद्युतीय संभाव्यता, और मांसपेशी संकुचन का कार्यान्वयन।

उपरोक्त के अलावा, हम कुछ और सूचीबद्ध करते हैं: एटीपी के कार्य भी कम महत्वपूर्ण नहीं हैं, जैसे कि:

शरीर में एटीपी कैसे बनता है?

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड का संश्लेषण जारी है, क्योंकि शरीर को सामान्य कामकाज के लिए हमेशा ऊर्जा की आवश्यकता होती है। किसी भी समय, यह पदार्थ बहुत कम होता है - लगभग 250 ग्राम, जो "बरसात के दिन" के लिए "आपातकालीन आरक्षित" है। बीमारी के दौरान, इस एसिड का गहन संश्लेषण होता है, क्योंकि प्रतिरक्षा के कामकाज के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है उत्सर्जन तंत्र, साथ ही शरीर की थर्मोरेग्यूलेशन प्रणाली, जिसके लिए आवश्यक है प्रभावी लड़ाईबीमारी की शुरुआत के साथ.

किस कोशिका में सबसे अधिक ATP होता है? ये मांसपेशियों और तंत्रिका ऊतक की कोशिकाएं हैं, क्योंकि उनमें ऊर्जा विनिमय प्रक्रियाएं सबसे अधिक तीव्रता से होती हैं। और यह स्पष्ट है, क्योंकि मांसपेशियां उस गतिविधि में भाग लेती हैं जिसके लिए मांसपेशी फाइबर के संकुचन की आवश्यकता होती है, और न्यूरॉन्स विद्युत आवेगों को संचारित करते हैं, जिसके बिना सभी शरीर प्रणालियों का कामकाज असंभव है। इसलिए, कोशिका को अपरिवर्तित बनाए रखना बहुत महत्वपूर्ण है उच्च स्तरएडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट।

शरीर में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु कैसे बन सकते हैं? वे तथाकथित द्वारा गठित होते हैं एडीपी (एडेनोसिन डाइफॉस्फेट) का फॉस्फोराइलेशन. यह रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार दिखती है:

एडीपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा → एटीपी + पानी।

एडीपी का फास्फोराइलेशन एंजाइम और प्रकाश जैसे उत्प्रेरकों की भागीदारी से होता है, और इनमें से किसी एक द्वारा किया जाता है तीन तरीके से:

ऑक्सीडेटिव और सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन दोनों ऐसे पदार्थों की ऊर्जा का उपयोग करते हैं जो ऐसे संश्लेषण के दौरान ऑक्सीकृत होते हैं।

निष्कर्ष

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड- यह शरीर में सबसे अधिक बार नवीनीकृत होने वाला पदार्थ है। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु औसतन कितने समय तक जीवित रहता है? उदाहरण के लिए, मानव शरीर में, इसका जीवनकाल एक मिनट से भी कम होता है, इसलिए ऐसे पदार्थ का एक अणु प्रति दिन 3000 बार पैदा होता है और क्षय होता है। आश्चर्यजनक रूप से, दिन के दौरान मानव शरीरइस पदार्थ का लगभग 40 किलोग्राम संश्लेषण करता है! इस "आंतरिक ऊर्जा" की आवश्यकता हमारे लिए बहुत अधिक है!

किसी जीवित प्राणी के शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा ईंधन के रूप में एटीपी के संश्लेषण और आगे के उपयोग का पूरा चक्र इस जीव में ऊर्जा चयापचय के सार का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एक प्रकार की "बैटरी" है जो जीवित जीव की सभी कोशिकाओं के सामान्य कामकाज को सुनिश्चित करती है।

कोशिका के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत पोषक तत्व हैं: कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन, जो ऑक्सीजन की मदद से ऑक्सीकृत होते हैं। लगभग सभी कार्बोहाइड्रेट, शरीर की कोशिकाओं तक पहुंचने से पहले, काम के कारण जठरांत्र पथऔर लीवर ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। कार्बोहाइड्रेट के साथ-साथ प्रोटीन भी अमीनो एसिड में और लिपिड फैटी एसिड में टूट जाते हैं। कोशिका में, पोषक तत्वों को ऑक्सीजन के प्रभाव में और एंजाइमों की भागीदारी के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है जो ऊर्जा रिलीज प्रतिक्रियाओं और इसके उपयोग को नियंत्रित करते हैं। लगभग सभी ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं माइटोकॉन्ड्रिया में होती हैं, और जारी ऊर्जा एक उच्च-ऊर्जा यौगिक - एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है। इसके बाद, यह एटीपी है, न कि पोषक तत्व, जिसका उपयोग ऊर्जा के साथ इंट्रासेल्युलर चयापचय प्रक्रियाओं को प्रदान करने के लिए किया जाता है।

एटीपी अणु में शामिल हैं: (1) नाइट्रोजनस बेस एडेनिन; (2) पेन्टोज़ कार्बोहाइड्रेट राइबोज़, (3) तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष। अंतिम दो फॉस्फेट एक दूसरे से और शेष अणु से उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड द्वारा जुड़े होते हैं, जो प्रतीक ~ द्वारा एटीपी सूत्र पर दर्शाया गया है। शरीर की भौतिक और रासायनिक स्थितियों के अधीन, ऐसे प्रत्येक बंधन की ऊर्जा एटीपी के 1 मोल प्रति 12,000 कैलोरी है, जो एक सामान्य रासायनिक बंधन की ऊर्जा से कई गुना अधिक है, यही कारण है कि फॉस्फेट बांड को उच्च कहा जाता है- ऊर्जा। इसके अलावा, ये कनेक्शन आसानी से नष्ट हो जाते हैं, जिससे जरूरत पड़ने पर इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं को ऊर्जा मिलती है।

जब ऊर्जा जारी होती है, तो एटीपी एक फॉस्फेट समूह दान करता है और एडेनोसिन डिफॉस्फेट बन जाता है। जारी ऊर्जा का उपयोग लगभग सभी सेलुलर प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं और मांसपेशी संकुचन में।

एटीपी भंडार की पुनःपूर्ति ऊर्जा की कीमत पर फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के साथ एडीपी को पुनः संयोजित करने से होती है पोषक तत्व. यह प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है. एटीपी का लगातार उपयोग और भंडारण होता रहता है, यही कारण है कि इसे कोशिका की ऊर्जा मुद्रा कहा जाता है। एटीपी टर्नओवर का समय केवल कुछ मिनट है।

माइटोकॉन्ड्रिया की भूमिका रासायनिक प्रतिक्रिएंएटीपी गठन. जब ग्लूकोज कोशिका में प्रवेश करता है, तो यह साइटोप्लाज्मिक एंजाइमों की क्रिया के तहत पाइरुविक एसिड में परिवर्तित हो जाता है (इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है)। इस प्रक्रिया में जारी ऊर्जा एडीपी की एक छोटी मात्रा को एटीपी में परिवर्तित करने पर खर्च की जाती है, जो कुल ऊर्जा भंडार का 5% से कम है।

एटीपी संश्लेषण 95% माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। पाइरुविक तेजाब, वसा अम्लऔर अमीनो एसिड, जो क्रमशः कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन से बनते हैं, अंततः माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में "एसिटाइल-सीओए" नामक यौगिक में परिवर्तित हो जाते हैं। यह यौगिक, बदले में, एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरता है साधारण नामअपनी ऊर्जा देने के लिए "ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र" या "क्रेब्स चक्र"। ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र में, एसिटाइल-सीओए हाइड्रोजन परमाणुओं और कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं में टूट जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड माइटोकॉन्ड्रिया से निकाला जाता है, फिर प्रसार द्वारा कोशिका से बाहर निकाला जाता है और फेफड़ों के माध्यम से शरीर से बाहर निकाला जाता है।

हाइड्रोजन परमाणु रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय होते हैं और इसलिए माइटोकॉन्ड्रिया में फैल रही ऑक्सीजन के साथ तुरंत प्रतिक्रिया करते हैं। इस प्रतिक्रिया में जारी ऊर्जा की बड़ी मात्रा का उपयोग कई एडीपी अणुओं को एटीपी में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। ये प्रतिक्रियाएं काफी जटिल हैं और इसमें बड़ी संख्या में एंजाइमों की भागीदारी की आवश्यकता होती है जो माइटोकॉन्ड्रियल क्राइस्टे का हिस्सा हैं। प्रारंभिक चरण में, एक इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन परमाणु से अलग हो जाता है, और परमाणु हाइड्रोजन आयन में बदल जाता है। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन में हाइड्रोजन आयनों के जुड़ने के साथ समाप्त होती है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, पानी और बड़ी मात्रा में ऊर्जा बनती है, जो एटीपी सिंथेटेज़ के संचालन के लिए आवश्यक है, एक बड़ा गोलाकार प्रोटीन जो माइटोकॉन्ड्रियल क्राइस्टे की सतह पर ट्यूबरकल के रूप में फैलता है। इस एंजाइम की क्रिया के तहत, जो हाइड्रोजन आयनों की ऊर्जा का उपयोग करता है, एडीपी को एटीपी में परिवर्तित किया जाता है। नए एटीपी अणुओं को माइटोकॉन्ड्रिया से नाभिक सहित कोशिका के सभी भागों में भेजा जाता है, जहां इस यौगिक की ऊर्जा का उपयोग विभिन्न प्रकार के कार्य प्रदान करने के लिए किया जाता है। एटीपी संश्लेषण की इस प्रक्रिया को आम तौर पर एटीपी गठन का केमियोस्मोटिक तंत्र कहा जाता है।

कोई भी जीव तब तक अस्तित्व में रह सकता है जब तक पोषक तत्वों की आपूर्ति होती रहती है बाहरी वातावरणऔर जबकि इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि के उत्पाद इस वातावरण में जारी किए जाते हैं। कोशिका के अंदर, रासायनिक परिवर्तनों का एक निरंतर, बहुत जटिल सेट होता है, जिसके कारण कोशिका शरीर के घटक पोषक तत्वों से बनते हैं। किसी जीवित जीव में पदार्थ के निरंतर नवीनीकरण के साथ परिवर्तन की प्रक्रियाओं के समूह को चयापचय कहा जाता है।

सामान्य चयापचय का हिस्सा, जिसमें अवशोषण, पोषक तत्वों का आत्मसात और निर्माण शामिल है सरंचनात्मक घटककोशिकाओं को आत्मसात करना कहा जाता है - यह एक रचनात्मक आदान-प्रदान है। सामान्य आदान-प्रदान के दूसरे भाग में विच्छेदन प्रक्रियाएँ शामिल हैं, अर्थात। अपघटन और ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं कार्बनिक पदार्थ, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका को ऊर्जा प्राप्त होती है, ऊर्जा चयापचय है। रचनात्मक और ऊर्जा विनिमय एक संपूर्ण रूप बनाते हैं।

रचनात्मक चयापचय की प्रक्रिया में, कोशिका अपने शरीर के बायोपॉलिमर को काफी सीमित संख्या में कम आणविक यौगिकों से संश्लेषित करती है। बायोसिंथेटिक प्रतिक्रियाएं विभिन्न एंजाइमों की भागीदारी के साथ होती हैं और ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

जीवित जीव केवल रासायनिक रूप से बंधी ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं। प्रत्येक पदार्थ में एक निश्चित मात्रा में स्थितिज ऊर्जा होती है। इसके मुख्य सामग्री वाहक रासायनिक बंधन हैं, जिनके टूटने या परिवर्तन से ऊर्जा निकलती है। ऊर्जा स्तरकुछ बांडों का मान 8-10 kJ होता है - इन बांडों को सामान्य कहा जाता है। अन्य बांडों में काफी अधिक ऊर्जा होती है - 25-40 kJ - ये तथाकथित उच्च-ऊर्जा बांड हैं। लगभग सभी ज्ञात यौगिकों में ऐसे बंधन होते हैं जिनमें फॉस्फोरस या सल्फर परमाणु होते हैं, जिनके अणु में ये बंधन स्थानीयकृत होते हैं। कोशिका जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले यौगिकों में से एक एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) है।

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) में कार्बनिक आधार एडेनिन (I), कार्बोहाइड्रेट राइबोस (II) और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष (III) होते हैं। एडेनिन और राइबोस के संयोजन को एडेनोसिन कहा जाता है। पाइरोफॉस्फेट समूहों में उच्च-ऊर्जा बंधन होते हैं, जो ~ द्वारा दर्शाया गया है। पानी की भागीदारी से एक एटीपी अणु का अपघटन फॉस्फोरिक एसिड के एक अणु के उन्मूलन और मुक्त ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है, जो 33-42 kJ/mol के बराबर होता है। एटीपी से जुड़ी सभी प्रतिक्रियाएं एंजाइम सिस्टम द्वारा नियंत्रित होती हैं।

चित्र .1। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी)

कोशिका में ऊर्जा चयापचय. एटीपी संश्लेषण

एटीपी संश्लेषण श्वसन के दौरान माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लियों में होता है, इसलिए श्वसन श्रृंखला के सभी एंजाइम और सहकारक, सभी ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन एंजाइम इन अंगों में स्थानीयकृत होते हैं।

एटीपी संश्लेषण इस तरह से होता है कि दो एच + आयन एडीपी और फॉस्फेट (पी) से अलग हो जाते हैं दाहिनी ओरझिल्ली, पदार्थ बी की कमी के दौरान दो एच + के नुकसान की भरपाई करती है। फॉस्फेट के ऑक्सीजन परमाणुओं में से एक को झिल्ली के दूसरी तरफ स्थानांतरित किया जाता है और, बाएं डिब्बे से दो एच + आयनों से जुड़कर एच 2 ओ बनाता है। फॉस्फोरिल अवशेष एडीपी से जुड़कर एटीपी बनाता है।

अंक 2। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लियों में एटीपी के ऑक्सीकरण और संश्लेषण की योजना

जीवों की कोशिकाओं में, कई जैवसंश्लेषक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया गया है जो एटीपी में निहित ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिसके दौरान कार्बोक्सिलेशन और डीकार्बाक्सिलेशन की प्रक्रियाएं, एमाइड बांड का संश्लेषण और एटीपी से ऊर्जा स्थानांतरित करने में सक्षम उच्च-ऊर्जा यौगिकों का निर्माण होता है। पदार्थों के संश्लेषण की अनाबोलिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। ये प्रतिक्रियाएँ चलती हैं महत्वपूर्ण भूमिकापौधों के जीवों की चयापचय प्रक्रियाओं में।

एटीपी और अन्य उच्च-ऊर्जा न्यूक्लियोसाइड पॉलीफॉस्फेट (जीटीपी, सीटीपी, यूजीपी) की भागीदारी के साथ, मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, नाइट्रोजनस बेस और एसाइलग्लिसरॉल के अणुओं की सक्रियता सक्रिय मध्यवर्ती यौगिकों के संश्लेषण के माध्यम से हो सकती है जो न्यूक्लियोटाइड के व्युत्पन्न हैं। उदाहरण के लिए, एंजाइम एडीपी-ग्लूकोज पाइरोफॉस्फोराइलेज की भागीदारी के साथ स्टार्च संश्लेषण की प्रक्रिया में, ग्लूकोज का एक सक्रिय रूप बनता है - एडेनोसिन डिफॉस्फेट ग्लूकोज, जो अणुओं की संरचना के निर्माण के दौरान आसानी से ग्लूकोज अवशेषों का दाता बन जाता है। यह पॉलीसेकेराइड.

एटीपी संश्लेषण सभी जीवों की कोशिकाओं में फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया में होता है, अर्थात। ADP में अकार्बनिक फॉस्फेट का मिश्रण। एडीपी के फॉस्फोराइलेशन के लिए ऊर्जा ऊर्जा चयापचय के दौरान उत्पन्न होती है। ऊर्जा चयापचय, या प्रसार, ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थों के टूटने की प्रतिक्रियाओं का एक सेट है। निवास स्थान के आधार पर, असमानता दो या तीन चरणों में हो सकती है।

अधिकांश जीवित जीवों में - ऑक्सीजन वातावरण में रहने वाले एरोबिक्स - प्रसार के दौरान तीन चरणों को पूरा किया जाता है: प्रारंभिक, ऑक्सीजन मुक्त और ऑक्सीजन, जिसके दौरान कार्बनिक पदार्थ अकार्बनिक यौगिकों में विघटित होते हैं। ऑक्सीजन से वंचित वातावरण में रहने वाले अवायवीय जीवों में, या ऑक्सीजन की कमी वाले एरोबेस में, मध्यवर्ती के गठन के साथ विघटन केवल पहले दो चरणों में होता है कार्बनिक यौगिक, अभी भी ऊर्जा से समृद्ध है।

पहला चरण - प्रारंभिक - इसमें जटिल कार्बनिक यौगिकों को सरल यौगिकों (प्रोटीन को अमीनो एसिड में, वसा को ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में, पॉलीसेकेराइड को मोनोसैकेराइड में, न्यूक्लिक एसिड को न्यूक्लियोटाइड में) एंजाइमेटिक रूप से तोड़ना शामिल है। जैविक खाद्य सब्सट्रेट्स का टूटना किसके द्वारा किया जाता है? अलग - अलग स्तरबहुकोशिकीय जीवों का जठरांत्र पथ। कार्बनिक पदार्थों का इंट्रासेल्युलर टूटना लाइसोसोम के हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों की कार्रवाई के तहत होता है। इस मामले में जारी ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, और परिणामी छोटे कार्बनिक अणु आगे टूटने से गुजर सकते हैं या कोशिका द्वारा अपने स्वयं के कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए "निर्माण सामग्री" के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

दूसरा चरण - अधूरा ऑक्सीकरण (ऑक्सीजन मुक्त) - सीधे कोशिका के साइटोप्लाज्म में होता है, इसमें ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है और इसमें कार्बनिक सब्सट्रेट्स का और अधिक टूटना होता है। कोशिका में ऊर्जा का मुख्य स्रोत ग्लूकोज है। ग्लूकोज के ऑक्सीजन रहित, अपूर्ण टूटने को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है।

ग्लाइकोलाइसिस छह-कार्बन ग्लूकोज को पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट, पीवीके) C3H4O3 के दो तीन-कार्बन अणुओं में परिवर्तित करने की एक बहु-चरण एंजाइमेटिक प्रक्रिया है। ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रियाओं के दौरान, बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है - 200 kJ/mol। इस ऊर्जा का एक भाग (60%) ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाता है, शेष (40%) का उपयोग एटीपी संश्लेषण के लिए किया जाता है।

एक ग्लूकोज अणु के ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप, पीवीके, एटीपी और पानी के दो अणु बनते हैं, साथ ही हाइड्रोजन परमाणु भी बनते हैं, जो एनएडी एच के रूप में कोशिका द्वारा संग्रहीत होते हैं, अर्थात। एक विशिष्ट वाहक के भाग के रूप में - निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड। ग्लाइकोलिसिस के उत्पादों - एनएडीएच के रूप में पाइरूवेट और हाइड्रोजन - का आगे का भाग्य अलग-अलग विकसित हो सकता है। यीस्ट या पौधों की कोशिकाओं में, जब ऑक्सीजन की कमी होती है, तो अल्कोहलिक किण्वन होता है - पीवीए एथिल अल्कोहल में कम हो जाता है:

पशु कोशिकाओं में ऑक्सीजन की अस्थायी कमी का अनुभव होता है, उदाहरण के लिए मानव मांसपेशियों की कोशिकाओं में अत्यधिक शारीरिक गतिविधि, और कुछ बैक्टीरिया में भी, लैक्टिक एसिड किण्वन होता है, जिसमें पाइरूवेट लैक्टिक एसिड में कम हो जाता है। पर्यावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति में, ग्लाइकोलाइसिस के उत्पाद अंतिम उत्पादों में टूट जाते हैं।

तीसरा चरण - पूर्ण ऑक्सीकरण (श्वसन) - ऑक्सीजन की अनिवार्य भागीदारी के साथ होता है। एरोबिक श्वसन माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली और मैट्रिक्स में एंजाइमों द्वारा नियंत्रित प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है। एक बार माइटोकॉन्ड्रियन में, पीवीके मैट्रिक्स एंजाइमों के साथ संपर्क करता है और बनाता है: कार्बन डाइऑक्साइड, जिसे कोशिका से हटा दिया जाता है; हाइड्रोजन परमाणु, जो वाहक के भाग के रूप में, आंतरिक झिल्ली की ओर निर्देशित होते हैं; एसिटाइल कोएंजाइम ए (एसिटाइल-सीओए), जो ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र) में शामिल है। क्रेब्स चक्र अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जिसके दौरान एक एसिटाइल-सीओए अणु दो CO2 अणु, एक एटीपी अणु और चार जोड़े हाइड्रोजन परमाणुओं का उत्पादन करता है, जो वाहक अणुओं - एनएडी और एफएडी (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) में स्थानांतरित हो जाते हैं। ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब्स चक्र की कुल प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

तो, विघटन के ऑक्सीजन मुक्त चरण और क्रेब्स चक्र के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज अणु अकार्बनिक कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) में टूट जाता है, और इस मामले में जारी ऊर्जा आंशिक रूप से एटीपी के संश्लेषण पर खर्च की जाती है, लेकिन है मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन-भारित वाहक NAD H2 और FAD H2 में संग्रहीत होता है। वाहक प्रोटीन हाइड्रोजन परमाणुओं को आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली तक ले जाते हैं, जहां वे उन्हें झिल्ली में निर्मित प्रोटीन की श्रृंखला के साथ भेजते हैं। परिवहन श्रृंखला के साथ कणों का परिवहन इस तरह से किया जाता है कि प्रोटॉन झिल्ली के बाहरी तरफ रहते हैं और इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में जमा होते हैं, इसे एच + भंडार में बदल देते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को आंतरिक की आंतरिक सतह पर स्थानांतरित कर दिया जाता है। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली, जहां वे अंततः ऑक्सीजन के साथ जुड़ते हैं।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एंजाइमों की गतिविधि के परिणामस्वरूप, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली अंदर से नकारात्मक और बाहर से सकारात्मक (एच के कारण) चार्ज होती है, जिससे इसकी सतहों के बीच एक संभावित अंतर पैदा होता है। यह ज्ञात है कि एंजाइम एटीपी सिंथेटेज़ के अणु, जिनमें एक आयन चैनल होता है, माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में निर्मित होते हैं। जब झिल्ली के पार विभवान्तर पहुँच जाता है महत्वपूर्ण स्तर(200 mV), धनात्मक रूप से आवेशित H+ कण विद्युत क्षेत्र के बल द्वारा ATPase चैनल के माध्यम से धकेले जाने लगते हैं और, एक बार झिल्ली की आंतरिक सतह पर, ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे पानी बनता है।

आणविक स्तर पर चयापचय प्रतिक्रियाओं का सामान्य कोर्स अपचय और उपचय की प्रक्रियाओं के सामंजस्यपूर्ण संयोजन के कारण होता है। जब कैटोबोलिक प्रक्रियाएं बाधित होती हैं, तो सबसे पहले, ऊर्जा संबंधी कठिनाइयां उत्पन्न होती हैं, एटीपी पुनर्जनन बाधित होता है, साथ ही जैवसंश्लेषक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक प्रारंभिक एनाबॉलिक सब्सट्रेट्स की आपूर्ति भी बाधित होती है। बदले में, एनाबॉलिक प्रक्रियाओं को नुकसान जो प्राथमिक है या कैटोबोलिक प्रक्रियाओं में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है, कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण यौगिकों - एंजाइम, हार्मोन इत्यादि के प्रजनन में व्यवधान उत्पन्न करता है।

चयापचय श्रृंखलाओं में विभिन्न कड़ियों के विघटन के असमान परिणाम होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण, गहरा पैथोलॉजिकल परिवर्तनअपचय तब होता है जब ऊतक श्वसन एंजाइमों की नाकाबंदी, हाइपोक्सिया आदि के कारण जैविक ऑक्सीकरण प्रणाली क्षतिग्रस्त हो जाती है या युग्मन ऊतक श्वसन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के तंत्र को नुकसान होता है (उदाहरण के लिए, थायरोटॉक्सिकोसिस में ऊतक श्वसन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन को अलग करना)। इन मामलों में, कोशिकाएं ऊर्जा के अपने मुख्य स्रोत से वंचित हो जाती हैं; अपचय की लगभग सभी ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं अवरुद्ध हो जाती हैं या एटीपी अणुओं में जारी ऊर्जा को जमा करने की क्षमता खो देती हैं। जब ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र में प्रतिक्रियाएं बाधित होती हैं, तो अपचय के माध्यम से ऊर्जा उत्पादन लगभग दो-तिहाई कम हो जाता है।



शरीर में एटीपी की मुख्य भूमिका कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने से जुड़ी है। दो उच्च-ऊर्जा बांडों के वाहक के रूप में, एटीपी कई ऊर्जा-खपत जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में कार्य करता है। ये सभी शरीर में जटिल पदार्थों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं हैं: जैविक झिल्ली के माध्यम से अणुओं के सक्रिय हस्तांतरण का कार्यान्वयन, जिसमें एक ट्रांसमेम्ब्रेन विद्युत क्षमता का निर्माण भी शामिल है; मांसपेशी संकुचन का कार्यान्वयन.

जैसा कि ज्ञात है, जीवित जीवों की जैव ऊर्जा में दो मुख्य बिंदु महत्वपूर्ण हैं:

• ए) रासायनिक ऊर्जा को कार्बनिक सब्सट्रेट्स के ऑक्सीकरण की एक्सर्जोनिक कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं के साथ मिलकर एटीपी के गठन के माध्यम से संग्रहित किया जाता है;
• बी) रासायनिक ऊर्जा का उपयोग एटीपी के टूटने के माध्यम से किया जाता है, जो उपचय की अंतर्जात प्रतिक्रियाओं और अन्य प्रक्रियाओं के साथ मिलकर होता है जिनके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

सवाल उठता है कि एटीपी अणु इसके अनुरूप क्यों है केंद्रीय भूमिकाजैव ऊर्जा में. इसे हल करने के लिए, एटीपी की संरचना पर विचार करें एटीपी संरचना - (आयन के पीएच 7.0 टेट्राचार्ज पर).

एटीपी एक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर यौगिक है। एटीपी की अस्थिरता, सबसे पहले, एक ही नाम के नकारात्मक आवेशों के समूह के क्षेत्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा निर्धारित की जाती है, जिससे पूरे अणु में तनाव होता है, लेकिन सबसे मजबूत बंधन पी-ओ-पी है, और दूसरी बात, एक विशिष्ट अनुनाद द्वारा। अंतिम कारक के अनुसार, फॉस्फोरस परमाणुओं के बीच स्थित ऑक्सीजन परमाणु के असंबद्ध मोबाइल इलेक्ट्रॉनों के लिए उनके बीच प्रतिस्पर्धा होती है, क्योंकि प्रत्येक फॉस्फोरस परमाणु में P=O और P के महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता प्रभाव के कारण आंशिक सकारात्मक चार्ज होता है। - ओ- समूह। इस प्रकार, एटीपी के अस्तित्व की संभावना इन भौतिक रासायनिक तनावों की भरपाई के लिए अणु में पर्याप्त मात्रा में रासायनिक ऊर्जा की उपस्थिति से निर्धारित होती है। एटीपी अणु में दो फॉस्फोएनहाइड्राइड (पाइरोफॉस्फेट) बंधन होते हैं, जिनके हाइड्रोलिसिस के साथ मुक्त ऊर्जा (पीएच 7.0 और 37 डिग्री सेल्सियस पर) में उल्लेखनीय कमी आती है।

एटीपी + एच 2 ओ = एडीपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.0 केजे/मोल।

एडीपी + एच 2 ओ = एएमपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.9 केजे/मोल।

बायोएनर्जी की केंद्रीय समस्याओं में से एक एटीपी का जैवसंश्लेषण है, जो जीवित प्रकृति में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से होता है।

एडीपी का फॉस्फोराइलेशन एक अंतर्जात प्रक्रिया है और इसके लिए ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्रकृति में ऐसे दो ऊर्जा स्रोत प्रबल हैं - सौर ऊर्जा और कम कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा। हरे पौधे और कुछ सूक्ष्मजीव अवशोषित प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने में सक्षम हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन पर खर्च किया जाता है। एटीपी पुनर्जनन की इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषक फास्फारिलीकरण कहा जाता है। एरोबिक परिस्थितियों में कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा का एटीपी के मैक्रोएनर्जेटिक बांड में परिवर्तन मुख्य रूप से ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के माध्यम से होता है। एटीपी के निर्माण के लिए आवश्यक मुक्त ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रिया की श्वसन ऑक्सीडेटिव श्रृंखला में उत्पन्न होती है।

एक अन्य प्रकार का एटीपी संश्लेषण ज्ञात है, जिसे सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से जुड़े ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के विपरीत, एटीपी पुनर्जनन के लिए आवश्यक सक्रिय फॉस्फोरिल समूह (- PO3 H2) के दाता, ग्लाइकोलाइसिस और ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र की प्रक्रियाओं के मध्यवर्ती हैं। इन सभी मामलों में, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं उच्च-ऊर्जा यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाती हैं: 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट (ग्लाइकोलाइसिस), स्यूसिनिल-सीओए (ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र), जो उपयुक्त एंजाइमों की भागीदारी के साथ, एडीपी को फोलीलेट करने में सक्षम हैं और एटीपी का निर्माण सब्सट्रेट स्तर पर ऊर्जा परिवर्तन अवायवीय जीवों में एटीपी संश्लेषण का एकमात्र तरीका है। एटीपी संश्लेषण की यह प्रक्रिया बनाए रखने में मदद करती है गहन कार्य कंकाल की मांसपेशियांपीरियड्स के दौरान ऑक्सीजन भुखमरी. यह याद रखना चाहिए कि परिपक्व लाल रक्त कोशिकाओं में एटीपी संश्लेषण के लिए यह एकमात्र मार्ग है जिसमें माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होता है।

कोशिका के बायोएनेरजेटिक्स में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका एडेनिल न्यूक्लियोटाइड द्वारा निभाई जाती है, जिससे दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जुड़े होते हैं। इस पदार्थ को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) कहा जाता है। में रासायनिक बन्धएटीपी अणु के फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच ऊर्जा संग्रहीत होती है, जो कार्बनिक फॉस्फोराइट के अलग होने पर निकलती है:

एटीपी = एडीपी+पी+ई,

जहाँ F एक एंजाइम है, E ऊर्जा मुक्त कर रहा है। इस प्रतिक्रिया में, एडेनोसिन फॉस्फोरिक एसिड (एडीपी) बनता है - एटीपी अणु और कार्बनिक फॉस्फेट का शेष। सभी कोशिकाएं जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं, गति, गर्मी के उत्पादन, तंत्रिका आवेगों, ल्यूमिनेसेंस (उदाहरण के लिए, ल्यूमिनसेंट बैक्टीरिया) के लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग करती हैं, यानी सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए।

एटीपी एक सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक है। खाए गए भोजन में निहित प्रकाश ऊर्जा एटीपी अणुओं में संग्रहीत होती है।

कोशिका में एटीपी की आपूर्ति कम होती है। तो, मांसपेशियों में एटीपी रिजर्व 20 - 30 संकुचन के लिए पर्याप्त है। गहन, लेकिन अल्पकालिक काम के साथ, मांसपेशियां विशेष रूप से उनमें मौजूद एटीपी के टूटने के कारण काम करती हैं। काम खत्म करने के बाद, एक व्यक्ति जोर से सांस लेता है - इस अवधि के दौरान, कार्बोहाइड्रेट और अन्य पदार्थ टूट जाते हैं (ऊर्जा जमा हो जाती है) और कोशिकाओं में एटीपी की आपूर्ति बहाल हो जाती है।

ऊर्जा एटीपी के अलावा, यह शरीर में कई अन्य कार्य भी करता है महत्वपूर्ण कार्य:

• · अन्य न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के साथ, एटीपी न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में प्रारंभिक उत्पाद है।
• · इसके अलावा, एटीपी कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई एंजाइमों का एलोस्टेरिक प्रभावकारक होने के नाते, एटीपी, उनके नियामक केंद्रों से जुड़कर, उनकी गतिविधि को बढ़ाता या दबाता है।
• · एटीपी चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट के संश्लेषण के लिए एक प्रत्यक्ष अग्रदूत भी है, जो कोशिका में हार्मोनल सिग्नल ट्रांसमिशन का एक माध्यमिक संदेशवाहक है।

सिनैप्स में ट्रांसमीटर के रूप में एटीपी की भूमिका भी ज्ञात है।

यह चित्र दो विधियाँ दिखाता है एटीपी संरचना छवियां. एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (एएमपी), एडेनोसिन डिफॉस्फेट (एडीपी), और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) न्यूक्लियोटाइड्स नामक यौगिकों के एक वर्ग से संबंधित हैं। न्यूक्लियोटाइड अणु में पांच-कार्बन शर्करा, एक नाइट्रोजनस बेस और फॉस्फोरिक एसिड होता है। एएमपी अणु में, चीनी को राइबोज द्वारा दर्शाया जाता है, और आधार एडेनिन है। एडीपी अणु में दो फॉस्फेट समूह होते हैं, और एटीपी अणु में तीन।

एटीपी मूल्य

जब ATP टूट कर ADP में बदल जाता हैऔर अकार्बनिक फॉस्फेट (पीएन) ऊर्जा जारी होती है:

प्रतिक्रिया पानी के अवशोषण के साथ होती है, यानी यह हाइड्रोलिसिस का प्रतिनिधित्व करता है (हमारे लेख में हमने कई बार इस सामान्य प्रकार की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का सामना किया है)। एटीपी से अलग हुआ तीसरा फॉस्फेट समूह अकार्बनिक फॉस्फेट (पीएन) के रूप में कोशिका में रहता है। इस प्रतिक्रिया के लिए मुक्त ऊर्जा उपज 30.6 kJ प्रति 1 mol ATP है।

एडीएफ सेऔर फॉस्फेट, एटीपी को फिर से संश्लेषित किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए नवगठित एटीपी के प्रति 1 मोल में 30.6 kJ ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है।

इस प्रतिक्रिया में, जिसे संघनन प्रतिक्रिया कहा जाता है, पानी निकलता है। ADP में फॉस्फेट के जुड़ने को फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रिया कहा जाता है। उपरोक्त दोनों समीकरणों को जोड़ा जा सकता है:

यह प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया नामक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है ATPase के सक्रियण.

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सभी कोशिकाओं को अपना कार्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और किसी भी जीव की सभी कोशिकाओं के लिए इस ऊर्जा का स्रोत है एटीपी के रूप में कार्य करता है. इसलिए, एटीपी को "सार्वभौमिक ऊर्जा वाहक" या कोशिकाओं की "ऊर्जा मुद्रा" कहा जाता है। एक उपयुक्त सादृश्य है बिजली की बैटरियां. याद रखें कि हम उनका उपयोग क्यों नहीं करते। उनकी मदद से हम एक मामले में प्रकाश, दूसरे में ध्वनि, कभी-कभी यांत्रिक गति प्राप्त कर सकते हैं, और कभी-कभी हमें वास्तव में उनसे आवश्यकता होती है विद्युत ऊर्जा. बैटरियों की सुविधा यह है कि हम एक ही ऊर्जा स्रोत - एक बैटरी - का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए कर सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि हम इसे कहाँ रखते हैं। एटीपी कोशिकाओं में समान भूमिका निभाता है। यह मांसपेशियों के संकुचन, तंत्रिका आवेगों के संचरण, पदार्थों के सक्रिय परिवहन या प्रोटीन संश्लेषण और अन्य सभी प्रकार की सेलुलर गतिविधि जैसी विविध प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करता है। ऐसा करने के लिए, इसे बस कोशिका तंत्र के संबंधित भाग से "कनेक्ट" होना होगा।

सादृश्य जारी रखा जा सकता है. पहले बैटरियां बनानी होंगी, और उनमें से कुछ (रिचार्जेबल वाली) को भी रिचार्ज किया जा सकता है। जब बैटरियों का निर्माण किसी कारखाने में किया जाता है, तो उनमें एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा संग्रहित की जानी चाहिए (और इस तरह कारखाने द्वारा खपत की जाती है)। एटीपी संश्लेषण के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है; इसका स्रोत श्वसन के दौरान कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण है। चूंकि ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के दौरान फॉस्फोराइलेट एडीपी में ऊर्जा जारी होती है, ऐसे फॉस्फोराइलेशन को ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, प्रकाश ऊर्जा से एटीपी का उत्पादन होता है। इस प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है (धारा 7.6.2 देखें)। कोशिका में "कारखाने" भी होते हैं जो अधिकांश एटीपी का उत्पादन करते हैं। ये माइटोकॉन्ड्रिया हैं; उनमें रासायनिक "असेंबली लाइनें" होती हैं जिन पर प्रक्रिया में एटीपी बनता है एरोबिक श्वसन. अंत में, डिस्चार्ज की गई "बैटरी" को भी सेल में रिचार्ज किया जाता है: एटीपी के बाद, इसमें मौजूद ऊर्जा को मुक्त करके, एडीपी और एफएन में परिवर्तित किया जाता है, प्रक्रिया में प्राप्त ऊर्जा के कारण इसे एडीपी और एफएन से फिर से जल्दी से संश्लेषित किया जा सकता है। कार्बनिक पदार्थों के नए भागों के ऑक्सीकरण से श्वसन की प्रक्रिया।

एटीपी मात्राकहीं भी पिंजरे में इस पलबहुत छोटे से। इसलिए, एटीएफ मेंकिसी को केवल ऊर्जा का वाहक देखना चाहिए, उसका डिपो नहीं। वसा या ग्लाइकोजन जैसे पदार्थों का उपयोग दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण के लिए किया जाता है। कोशिकाएं एटीपी स्तर के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। जैसे-जैसे इसके उपयोग की दर बढ़ती है, इस स्तर को बनाए रखने वाली श्वास प्रक्रिया की दर भी बढ़ती है।

एटीपी की भूमिकासेलुलर श्वसन और ऊर्जा खपत से जुड़ी प्रक्रियाओं के बीच एक कनेक्टिंग लिंक के रूप में, यह चित्र सरल दिखता है, लेकिन यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैटर्न को दर्शाता है।

इसलिए यह कहा जा सकता है कि सामान्यतः श्वास का कार्य है एटीपी का उत्पादन करें.

आइए ऊपर कही गई बातों को संक्षेप में बताएं।
1. एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट से एटीपी के संश्लेषण के लिए एटीपी के 1 मोल के लिए 30.6 kJ ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
2. एटीपी सभी जीवित कोशिकाओं में मौजूद है और इसलिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक वाहक है। किसी अन्य ऊर्जा वाहक का उपयोग नहीं किया जाता है। यह मामले को सरल बनाता है - आवश्यक सेलुलर उपकरण सरल हो सकता है और अधिक कुशलतापूर्वक और आर्थिक रूप से काम कर सकता है।
3. एटीपी कोशिका के किसी भी हिस्से में किसी भी प्रक्रिया के लिए आसानी से ऊर्जा पहुंचाता है जिसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
4. एटीपी शीघ्रता से ऊर्जा मुक्त करता है। इसके लिए केवल एक प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है - हाइड्रोलिसिस।
5. एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट से एटीपी उत्पादन की दर (श्वसन प्रक्रिया दर) को जरूरतों के अनुसार आसानी से समायोजित किया जाता है।
6. एटीपी का संश्लेषण श्वसन के दौरान ग्लूकोज जैसे कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान निकलने वाली रासायनिक ऊर्जा के कारण और प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर ऊर्जा के कारण होता है। एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट से एटीपी के निर्माण को फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रिया कहा जाता है। यदि फॉस्फोराइलेशन के लिए ऊर्जा की आपूर्ति ऑक्सीकरण द्वारा की जाती है, तो हम ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन की बात करते हैं (यह प्रक्रिया श्वसन के दौरान होती है), लेकिन यदि फॉस्फोराइलेशन के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, तो प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है (यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान होता है)।