أدينوسين ثنائي الفوسفات

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

أدينوسين ثنائي الفوسفات ( ADP ) [ 1 ] ، المعروف أيضًا باسم أدينوسين بيروفوسفات ( APP )، هو مركب عضوي مهم في عملية الأيض ، وهو ضروري لتدفق الطاقة في الخلايا الحية . يتكون ADP من ثلاثة مكونات هيكلية أساسية: سلسلة سكرية مرتبطة بالأدينين، ومجموعتي فوسفات مرتبطتين بذرة الكربون رقم 5 في الريبوز . ترتبط مجموعة الفوسفات في ADP بذرة الكربون رقم 5' في السلسلة السكرية، بينما يرتبط الأدينين بذرة الكربون رقم 1'. [ 2 ]

يمكن تحويل الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) وأدينوسين أحادي الفوسفات (AMP). يحتوي ATP على مجموعة فوسفات إضافية مقارنةً بـ ADP، بينما يحتوي AMP على مجموعة فوسفات أقل. ينتج نقل الطاقة الذي تستخدمه جميع الكائنات الحية عن إزالة الفوسفات من ATP بواسطة إنزيمات تُعرف باسم ATPases . يؤدي فصل مجموعة فوسفات من ATP إلى ربط الطاقة بالتفاعلات الأيضية وإنتاج ADP كمنتج ثانوي. [ 2 ] يُعاد تكوين ATP باستمرار من جزيئات ADP وAMP ذات الطاقة المنخفضة. تتم عملية التخليق الحيوي لـ ATP من خلال عمليات مثل فسفرة مستوى الركيزة ، والفسفرة التأكسدية ، والفسفرة الضوئية ، والتي تُسهّل جميعها إضافة مجموعة فوسفات إلى ADP.

الطاقة الحيوية

تُوفّر دورة الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) الطاقة اللازمة لإنجاز العمل في النظام البيولوجي، وهي عملية ديناميكية حرارية لنقل الطاقة من مصدر إلى آخر. يوجد نوعان من الطاقة: طاقة الوضع والطاقة الحركية . يمكن اعتبار طاقة الوضع طاقة مُخزّنة، أو طاقة قابلة للاستخدام لإنجاز العمل. أما الطاقة الحركية فهي طاقة الجسم الناتجة عن حركته. تكمن أهمية الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في قدرته على تخزين طاقة الوضع داخل روابط الفوسفات. ويمكن بعد ذلك نقل الطاقة المُخزّنة بين هذه الروابط لإنجاز العمل. على سبيل المثال، يُؤدي نقل الطاقة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات إلى بروتين الميوسين إلى تغيير في بنيته عند ارتباطه بالأكتين أثناء انقباض العضلات . [ 2 ]

دورة تخليق وتحلل ATP؛ يمثل 1 و2 ناتج ومدخل الطاقة، على التوالي.

يتطلب إنتاج انقباض عضلي واحد تفاعلات متعددة بين الميوسين والأكتين، ولذلك، يلزم توفر كميات كبيرة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لإنتاج كل انقباض عضلي. لهذا السبب، تطورت العمليات البيولوجية لتوفير طرق فعالة لتجديد الطاقة الكامنة في الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) من الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP). [ 3 ]

يؤدي كسر إحدى روابط الفوسفور في جزيء ATP إلى توليد ما يقارب 30.5 كيلوجول لكل مول من ATP (7.3 كيلو كالوري ). [ 4 ] يمكن تحويل ADP، أو إعادة تحويله إلى ATP، من خلال عملية إطلاق الطاقة الكيميائية المتوفرة في الغذاء؛ وفي البشر، تتم هذه العملية باستمرار عبر التنفس الهوائي في الميتوكوندريا . [ 3 ] تستخدم النباتات مسارات التمثيل الضوئي لتحويل وتخزين الطاقة من ضوء الشمس، بما في ذلك تحويل ADP إلى ATP. [ 4 ] تستخدم الحيوانات الطاقة المنطلقة من تحلل الجلوكوز وجزيئات أخرى لتحويل ADP إلى ATP، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتوفير الطاقة اللازمة للنمو وصيانة الخلايا. [ 3 ]

التنفس الخلوي

الهدم

تُعدّ عملية الهدم المكونة من عشر خطوات في تحلل الجلوكوز المرحلة الأولية لإطلاق الطاقة الحرة في عملية تكسير الجلوكوز ، ويمكن تقسيمها إلى مرحلتين: المرحلة التحضيرية ومرحلة الإنتاج. يُعدّ كلٌّ من الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) والفوسفات ضروريين كسلائف لتخليق الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في تفاعلات الإنتاج لدورة حمض الستريك وآلية الفسفرة التأكسدية . [ 5 ] خلال مرحلة الإنتاج من تحلل الجلوكوز، يُسهّل إنزيمَا فوسفوجليسيرات كيناز وبيروفات كيناز إضافة مجموعة فوسفات إلى الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) عن طريق فسفرة على مستوى الركيزة . [ 6 ]

نظرة عامة على عملية تحلل الجلوكوز

تحلل الجلوكوز

تُجرى عملية تحلل الجلوكوز بواسطة جميع الكائنات الحية وتتكون من 10 خطوات. التفاعل الكلي لعملية تحلل الجلوكوز هو: [ 7 ]

الجلوكوز + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 بيروفات + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O

تتطلب الخطوتان 1 و3 إدخال طاقة مستمدة من تحلل ATP إلى ADP وفوسفات غير عضوي (Pi )، بينما تتطلب الخطوتان 7 و10 إدخال ADP، وتنتج كل منهما ATP. [8] توجد الإنزيمات اللازمة لتحليل الجلوكوز في السيتوبلازم ، وهو السائل اللزج الذي يملأ الخلايا الحية، حيث تحدث تفاعلات تحلل الجلوكوز. [ 2 ]

دورة حمض الستريك

دورة حمض الستريك ، المعروفة أيضًا بدورة كريبس أو دورة حمض الستريك (دورة حمض الستريك)، هي عملية من ثماني خطوات، حيث يتم تحويل البيروفات الناتج عن تحلل الجلوكوز إلى 4 جزيئات من NADH وFADH2 وGTP، والتي تُحوّل بدورها إلى ATP. [ 9 ] في الخطوة الخامسة فقط، حيث يُنتج GTP بواسطة إنزيم سكسينيل-CoA سينثيتاز، ثم يُحوّل إلى ATP، يُستخدم ADP (GTP + ADP → GDP + ATP). [ 10 ]

الفسفرة التأكسدية

تُنتج عملية الفسفرة التأكسدية 26 من أصل 30 جزيئًا من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) المُنتجة في التنفس الخلوي، وذلك عن طريق نقل الإلكترونات من NADH أو FADH2 إلى الأكسجين (O2 ) عبر نواقل الإلكترونات. [ 11 ] الطاقة المُتحررة عند انتقال الإلكترونات من NADH أو FADH2 ذي الطاقة الأعلى إلى الأكسجين (O2 ) ذي الطاقة الأقل ضرورية لفسفرة الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) وإنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) مرة أخرى. [ 12 ] هذا الاقتران الطاقي وفسفرة الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) لإنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو ما يُعطي سلسلة نقل الإلكترون اسم الفسفرة التأكسدية. [ 2 ]

إنزيم ATP سينثاز

مركب سينثاز الأدينوسين ثلاثي الفوسفات الميتوكوندري

خلال المراحل الأولية من تحلل الجلوكوز ودورة حمض الستريك ، تتبرع عوامل مساعدة مثل NAD+ بالإلكترونات وتستقبلها [ 13 ] ، مما يُسهم في قدرة سلسلة نقل الإلكترون على توليد تدرج بروتوني عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. [ 14 ] يوجد مُركب إنزيم ATP سينثاز داخل غشاء الميتوكوندريا (الجزء F0 ) ويمتد إلى داخل المادة الأساسية (الجزء F1 ) . تُستخدم الطاقة المُستمدة من التدرج الكيميائي لتخليق ATP عن طريق ربط تفاعل الفوسفات غير العضوي مع ADP في الموقع النشط لإنزيم ATP سينثاز ؛ ويمكن كتابة معادلة هذا التفاعل على النحو التالي: ADP + Pi → ATP.

تنشيط الصفائح الدموية

في الظروف الطبيعية، تدور الصفائح الدموية الصغيرة ذات الشكل القرصي في الدم بحرية ودون تفاعل فيما بينها. يُخزَّن الأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) في أجسام كثيفة داخل الصفائح الدموية ، ويُفرَز عند تنشيطها. يتفاعل ADP مع مجموعة من مستقبلات ADP الموجودة على الصفائح الدموية (P2Y1، P2Y12 ، وP2X1)، مما يؤدي إلى تنشيطها. [ 15 ]

  • تبدأ مستقبلات P2Y1 عملية تجميع الصفائح الدموية وتغيير شكلها نتيجة للتفاعلات مع ADP.
  • تعمل مستقبلات P2Y12 على زيادة الاستجابة لـ ADP وتسريع اكتمال عملية التجميع.

يتم تحويل ADP في الدم إلى أدينوزين عن طريق عمل إنزيمات ecto-ADPases ، مما يمنع تنشيط الصفائح الدموية بشكل أكبر عبر مستقبلات الأدينوزين .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ لورانس، إليانور. "ADP". قاموس هندرسون للمصطلحات البيولوجية (  الطبعة العاشرة). ص  1. ISBN 0-470-21446-5.
  2. 1 2 3 4 5 كوكس، مايكل؛ نيلسون، ديفيد ر.؛ لينينجر، ألبرت ل. (2008). مبادئ لينينجر في الكيمياء الحيوية . سان فرانسيسكو: دبليو إتش فريمان. ISBN 978-0-7167-7108-1.
  3. 1 2 3 نيف، سي آر (2005). "أدينوسين ثلاثي الفوسفات" . هايبر فيزيكس [سلسلة على الإنترنت] . جامعة ولاية جورجيا.
  4. 1 2 فارابي، إم جيه (2002). "طبيعة الأدينوسين ثلاثي الفوسفات" . الأدينوسين ثلاثي الفوسفات والطاقة البيولوجية [سلسلة على الإنترنت] . مؤرشف من الأصل في 2007-12-01.
  5. ↑ جينسن، تي إي، وريشتر ، إي إيه (مارس 2012). "تنظيم استقلاب الجلوكوز والجليكوجين أثناء وبعد التمرين" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 590 (الجزء 5): 1069-1076 . doi : 10.1113/jphysiol.2011.224972 . PMC 3381815. PMID 22199166 .  
  6. ↑ ليابونوفا، ن. أ.، هامبل، ف.، غوردون، ب. م.، سينسن، س. و.، غيدامو، ل.، داكس، ج. ب. (ديسمبر 2006). " إعادة بناء مسار التحلل السكري الفسيفسائي للكائن حقيقي النواة اللاهوائي مونوسيركومونويدس" . الخلية حقيقية النواة . 5 (12): 2138-46 . doi : 10.1128/EC.00258-06 . PMC 1694820. PMID 17071828 .  
  7. ↑ ميد، جيه دي "تحلل الجلوكوز" (ملف PDF) . CSUN.Edu. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2022-10-09 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2013 .
  8. ↑ بيلي، ريجينا. "10 خطوات لتحلل الجلوكوز" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-05-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-05-2013 .
  9. ↑ "دورة حمض الستريك" (ملف PDF) . ملاحظة تاكوساغاوا. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2013 .
  10. ↑ "الكيمياء الحيوية" (ملف PDF) . UCCS.edu. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 28-02-2013.
  11. ↑ "الفسفرة التأكسدية" . دبليو إتش فريمان، 2002. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه في 4 أبريل 2013 .
  12. ↑ ميد، جيه دي. "سلسلة نقل الإلكترون (نظرة عامة)" (ملف PDF) . CSUN.edu. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2013 .
  13. ↑ بيلينكي ب، بوغان ك ل، برينر س (يناير 2007). "استقلاب NAD+ في الصحة والمرض". تريندز بيوكيم. ساينس . 32 (1): 12-9 . doi : 10.1016/j.tibs.2006.11.006 . PMID 17161604 . 
  14. ↑ موراي، روبرت ف. (2003). الكيمياء الحيوية المصورة لهاربر . نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN 0-07-121766-5.
  15. ↑ موروجابا إس، كونابولي إس بي (2006). "دور مستقبلات ADP في وظيفة الصفائح الدموية" . فرونت. بيوساي . 11 : 1977-1986 . doi : 10.2741/1939 . PMID 16368572 .