AbstractThe major energy currency m

Abstract

The major energy currency molecule of the cell, ATP, is evaluated in the context of creationism. This complex molecule is critical for all life from the simplest to the most complex. It is only one of millions of enormously intricate nanomachines that needs to have been designed in order for life to exist on earth. This motor is an excellent example of irreducible complexity because it is necessary in its entirety in order for even the simplest form of life to survive.

Introduction

IIn order to function, every machine requires specific parts such as screws, springs, cams, gears, and pulleys. Likewise, all biological machines must have many well-engineered parts to work. Examples include units called organs such as the liver, kidney, and heart. These complex life units are made from still smaller parts called cells which in turn are constructed from yet smaller machines known as organelles. Cell organelles include mitochondria, Golgi complexes, microtubules, and centrioles. Even below this level are other parts so small that they are formally classified as macromolecules (large molecules).

Fig. 1. Views of ATP and related structures.
A critically important macromolecule—arguably “second in importance only to DNA”—is ATP. ATP is a complex nanomachine that serves as the primary energy currency of the cell (Trefil, 1992, p.93). A nanomachine is a complex precision microscopic-sized machine that fits the standard definition of a machine. ATP is the “most widely distributed high-energy compound within the human body” (Ritter, 1996, p. 301). This ubiquitous molecule is “used to build complex molecules, contract muscles, generate electricity in nerves, and light fireflies. All fuel sources of Nature, all foodstuffs of living things, produce ATP, which in turn powers virtually every activity of the cell and organism. Imagine the metabolic confusion if this were not so: Each of the diverse foodstuffs would generate different energy currencies and each of the great variety of cellular functions would have to trade in its unique currency” (Kornberg, 1989, p. 62).

ATP is an abbreviation for adenosine triphosphate, a complex molecule that contains the nucleoside adenosine and a tail consisting of three phosphates. (See Figure 1 for a simple structural formula and a space filled model of ATP.) As far as known, all organisms from the simplest bacteria to humans use ATP as their primary energy currency. The energy level it carries is just the right amount for most biological reactions. Nutrients contain energy in low-energy covalent bonds which are not very useful to do most of kinds of work in the cells.

These low energy bonds must be translated to high energy bonds, and this is a role of ATP. A steady supply of ATP is so critical that a poison which attacks any of the proteins used in ATP production kills the organism in minutes. Certain cyanide compounds, for example, are poisonous because they bind to the copper atom in cytochrome oxidase. This binding blocks the electron transport system in the mitochondria where ATP manufacture occurs (Goodsell, 1996, p.74).

How ATP Transfers Energy

Energy is usually liberated from the ATP molecule to do work in the cell by a reaction that removes one of the phosphate-oxygen groups, leaving adenosine diphosphate (ADP). When the ATP converts to ADP, the ATP is said to be spent. Then the ADP is usually immediately recycled in the mitochondria where it is recharged and comes out again as ATP. In the words of Trefil (1992, p. 93) “hooking and unhooking that last phosphate [on ATP] is what keeps the whole world operating.”

The enormous amount of activity that occurs inside each of the approximately one hundred trillion human cells is shown by the fact that at any instant each cell contains about one billion ATP molecules. This amount is sufficient for that cell’s needs for only a few minutes and must be rapidly recycled. Given a hundred trillion cells in the average male, about 1023 or one sextillion ATP molecules normally exist in the body. For each ATP “the terminal phosphate is added and removed 3 times each minute” (Kornberg, 1989, p. 65).

The total human body content of ATP is only about 50 grams, which must be constantly recycled every day. The ultimate source of energy for constructing ATP is food; ATP is simply the carrier and regulation-storage unit of energy. The average daily intake of 2,500 food calories translates into a turnover of a whopping 180 kg (400 lbs) of ATP (Kornberg, 1989, p. 65).

The Structure of ATP

ATP contains the purine base adenine and the sugar ribose which together form the nucleoside adenosine. The basic building blocks used to construct ATP are carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and phosphorus which are assembled in a complex that contains the number of subatomic parts equivalent to over 500 hydrogen atoms. One phosphate ester bond and two phosphate anhydride bonds hold the three phosphates (PO4) and the ribose together. The construction also contains a b-N glycoside bond holding the ribose and the adenine together.


Fig. 2. The two-dimensional stick model of the adenosine phosphate family of molecules, showing the atom and bond arrangement.
Phosphates are well-known high-energy molecules, meaning that comparatively high levels of energy are released when the phosphate groups are removed. Actually, the high energy content is not the result of simply the phosphate bond but the total interaction of all the atoms within the ATP molecule.

Because the amount of energy released when the phosphate bond is broken is very close to that needed by the typical biological reaction, little energy is wasted. Generally, ATP is connected to another reaction—a process called coupling which means the two reactions occur at the same time and at the same place, usually utilizing the same enzyme complex. Release of phosphate from ATP is exothermic (a reaction that gives off heat) and the reaction it is connected to is endothermic (requires energy input in order to occur). The terminal phosphate group is then transferred by hydrolysis to another compound, a process called phosphorylation, producing ADP, phosphate (Pi) and energy.

The self-regulation system of ATP has been described as follows:

The high-energy bonds of ATP are actually rather unstable bonds. Because they are unstable, the energy of ATP is readily released when ATP is hydrolyzed in cellular reactions. Note that ATP is an energy-coupling agent and not a fuel. It is not a storehouse of energy set aside for some future need. Rather it is produced by one set of reactions and is almost immediately consumed by another. ATP is formed as it is needed, primarily by oxidative processes in the mitochondria. Oxygen is not consumed unless ADP and a phosphate molecule are available, and these do not become available until ATP is hydrolyzed by some energy-consuming process. Energy metabolism is therefore mostly self-regulating (Hickman, Roberts, and Larson, 1997, p.43). [Italics mine]

ATP is not excessively unstable, but it is designed so that its hydrolysis is slow in the absence of a catalyst. This insures that its stored energy is “released only in the presence of the appropriate enzyme” (McMurry and Castellion, 1996, p. 601).

The Function of ATP

The ATP is used for many cell functions including transport work moving substances across cell membranes. It is also used for mechanical work, supplying the energy needed for muscle contraction. It supplies energy not only to heart muscle (for blood circulation) and skeletal muscle (such as for gross body movement), but also to the chromosomes and flagella to enable them to carry out their many functions. A major role of ATP is in chemical work, supplying the needed energy to synthesize the multi-thousands of types of macromolecules that the cell needs to exist.

ATP is also used as an on-off switch both to control chemical reactions and to send messages. The shape of the protein chains that produce the building blocks and other structures used in life is mostly determined by weak chemical bonds that are easily broken and remade. These chains can shorten, lengthen, and change shape in response to the input or withdrawal of energy. The changes in the chains alter the shape of the protein and can also alter its function or cause it to become either active or inactive.

The ATP molecule can bond to one part of a protein molecule, causing another part of the same molecule to slide or move slightly which causes it to change its conformation, inactivating the molecule. Subsequent removal of ATP causes the protein to return to its original shape, and thus it is again functional. The cycle can be repeated until the molecule is recycled, effectively serving as an on and off switch (Hoagland and Dodson, 1995, p.104). Both adding a phosphorus (phosphorylation) and removing a phosphorus from a protein (dephosphorylation) can serve as either an on or an off switch.

How is ATP Produced?

ATP is manufactured as a result of several cell processes including fermentation, respiration and photosynthesis. Most commonly the cells use ADP as a precursor molecule and then add a phosphorus to it. In eukaryotes this can occur either in the soluble portion of the cytoplasm (cytosol) or in special energy-producing structures called mitochondria. Charging ADP to form ATP in the mitochondria is called chemiosmotic phosphorylation. This process occurs in specially constructed chambers located in the mitochondrion’s inner membranes.


Fig. 3. An outline of the ATP-synthase macromolecule showing its subunits and nanomachine traits. ATP-synthase converts ADP into ATP, a process called charging. Shown behind ATP-synthase is the membrane in which the ATP-synthase is mounted. For the ATP that is charged in the mitochondria, ATP-synthase is located in the inner membrane.
The mitochondrion itself functions to produce an electrical chemical gradient—somewhat like a battery

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อโมเลกุลสกุลพลังงานหลักของเซลล์ ATP รับการประเมินในบริบทของการทรงสร้างตามพระ โมเลกุลที่ซับซ้อนนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับชีวิตทั้งหมดจากง่ายที่สุดจะซับซ้อนมากที่สุด มันเป็นเพียงหนึ่งในล้านของ nanomachines ซับซ้อนมหาศาลที่ต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้ชีวิตอยู่บนโลก มอเตอร์นี้เป็นตัวอย่างที่ดีของความซับซ้อนอย่างต่ำเนื่องจากมีความจำเป็นทั้งหมดในใบสั่งสำหรับแม้แต่รูปแบบที่ง่ายที่สุดของชีวิตเพื่อความอยู่รอดแนะนำสั่งสองฟังก์ชัน ทุกเครื่องจำเป็นเฉพาะส่วน เช่นสกรู สปริง กล้อง เกียร์ รอก ในทำนองเดียวกัน ชีวภาพทุกเครื่องต้องมีหลายห้องพักออกแบบส่วนการทำงาน ตัวอย่างเช่นหน่วยที่เรียกว่าอวัยวะ เช่นตับ ไต หัวใจ หน่วยชีวิตที่ซับซ้อนเหล่านี้จะทำจากส่วนที่เรียกว่าเซลล์ซึ่งจะถูกสร้างจากเครื่องยังมีขนาดเล็กที่เรียกว่า organelles ยังเล็ก Organelles เซลล์มี mitochondria, Golgi คอมเพล็กซ์ microtubules และ centrioles ต่ำกว่าระดับนี้แม้มีส่วนอื่น ๆ ขนาดเล็กเพื่อให้พวกเขาอย่างเป็นกิจจะลักษณะจัดเป็น macromolecules (โมเลกุลขนาดใหญ่)Fig. 1 มุมมองของ ATP และโครงสร้างที่เกี่ยวข้องMacromolecule มิสำคัญตัวว่า "สองความสำคัญเฉพาะกับดีเอ็นเอ" — เป็น ATP Nanomachine ซับซ้อนที่เป็นสกุลเงินหลักพลังงานของเซลล์ คือ ATP (Trefil, 1992, p.93) Nanomachine มีความซับซ้อนด้วยกล้องจุลทรรศน์ขนาดเครื่องที่เหมาะสมกับข้อกำหนดมาตรฐานของเครื่อง ATP คือ "วางจำหน่ายอย่างแพร่หลาย high-energy บริเวณภายในร่างกายมนุษย์" (ริทเตอร์ 1996, p. 301) โมเลกุลนี้แพร่หลายเป็น "ใช้ในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน สัญญากล้ามเนื้อ สร้างไฟฟ้าในเส้นประสาท และแสงหิ่งห้อย ทั้งหมดแหล่งเชื้อเพลิงธรรมชาติ อาหารทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ผลิต ATP ซึ่งอำนาจในแทบทุกกิจกรรมของเซลล์และสิ่งมีชีวิต คิดสับสนเผาผลาญถ้าไม่เพื่อ: ของกินหลากหลายจะสร้างสกุลเงินพลังงานแตกต่างกัน และหลากหลายฟังก์ชั่นโทรศัพท์มือถือจะมีค้าในสกุลเงินเฉพาะที่ " (Kornberg, 1989, p. 62)ATP เป็นอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต โมเลกุลซับซ้อนที่ประกอบด้วยอะดี nucleoside และหางประกอบด้วยฟอสเฟต 3 (ดูรูปที่ 1 สูตรโครงสร้างง่าย ๆ และช่องเติมของ ATP) เป็นที่รู้จักกัน สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากแบคทีเรียที่ง่ายที่สุดเพื่อมนุษย์ใช้ ATP เป็นสกุลเงินหลักพลังงาน ระดับพลังงานที่จะดำเนินเป็นเพียงเหมาะสำหรับปฏิกิริยาทางชีวภาพมากที่สุด สารอาหารที่ประกอบด้วยพลังงานในพลังงานต่ำพันธบัตรโคเวเลนต์ที่ไม่มีประโยชน์มากเมื่อต้องการทำส่วนใหญ่ในเซลล์ของพลังงานต่ำพันธบัตรเหล่านี้ต้องแปลเป็นพันธบัตรพลังงานสูง และเป็นบทบาทของ ATP อุปทานคงที่ของ ATP ดังนั้นสำคัญว่า พิษซึ่งโจมตีของโปรตีนที่ใช้ในการผลิต ATP ฆ่าสิ่งมีชีวิตที่ในนาทีนั้น สารประกอบไซยาไนด์บางอย่าง เช่น มีพิษเนื่องจากพวกเขาผูกกับอะตอมทองแดงใน cytochrome oxidase ระบบขนส่งอิเล็กตรอนใน mitochondria ที่ผลิต ATP เกิดบล็อกนี้รวม (Goodsell, 1996, p.74) วิธี ATP โอนพลังงานพลังงานเป็นปกติเมื่อพ้นโมเลกุล ATP ในการทำงานในเซลล์ โดยปฏิกิริยาที่เอาหนึ่งในกลุ่มฟอสเฟตออกซิเจน ออกอะดี diphosphate (ADP) เมื่อ ATP แปลง ADP, ATP ได้กล่าวว่า การใช้ แล้วทันทีมักจะมีการรีไซเคิล ADP ใน mitochondria ซึ่งเป็น recharged และมาออกอีกเป็น ATP ในคำพูดของ Trefil (1992, p. 93) "สะดวก และ unhooking ฟอสเฟตล่าสุด [ใน ATP] ว่าอะไรทำให้โลกทั้งโลกการทำงาน"จำนวนกิจกรรมที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของมนุษย์ประมาณหนึ่งร้อยแสนล้านแต่ละ ขนาดใหญ่จะแสดงความจริงว่า ที่ใด ๆ ทันที แต่ละเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุล ATP ประมาณหนึ่งพันล้าน ยอดเงินนี้เพียงพอสำหรับความต้องการของเซลล์เพียงไม่กี่นาที และต้องรีไซเคิลอย่างรวดเร็ว ให้เซลล์ล้านล้านเป็นร้อยในเพศชายเฉลี่ย เกี่ยวกับ sextillion 1023 หรือหนึ่ง ATP โมเลกุลปกติมีอยู่ในร่างกาย สำหรับ ATP แต่ละ "ฟอสเฟตเทอร์มินัลถูกเพิ่ม และเอาออก 3 ครั้งแต่ละนาที" (Kornberg, 1989, p. 65)ร่างกายมนุษย์รวมเนื้อหาของ ATP เท่านั้นประมาณ 50 กรัม ซึ่งต้องนำกลับมาใช้อย่างต่อเนื่องทุกวัน แหล่งที่ดีที่สุดของพลังงาน ATP ที่สร้างเป็นอาหาร ATP เป็นเพียงบริษัทขนส่งและจัดเก็บระเบียบหน่วยของพลังงาน การบริโภคประจำวันโดยเฉลี่ยของแคลอรี่อาหาร 2500 แปลเป็นการหมุนเวียนของการประวัติการ 180 กิโลกรัม (400 ปอนด์) ของ ATP (Kornberg, 1989, p. 65)โครงสร้างของ ATPATP ประกอบด้วย adenine ฐาน purine และ ribose น้ำตาลซึ่งแบบอะดี nucleoside การสร้างบล็อกพื้นฐานที่ใช้สร้าง ATP คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน และฟอสฟอรัสซึ่งประกอบในคอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วยหมายเลขของส่วนเท่ากับ 500 กว่าไฮโดรเจนอะตอม subatomic ฟอสเฟตหนึ่งเอสตราสารหนี้และพันธบัตร anhydride ฟอสเฟตสองสมานฟอสเฟต 3 (PO4) และ ribose การก่อสร้างยังประกอบด้วยพันธบัตร b N glycoside ถือ ribose และ adenine ร่วมกันFig. 2 แบบไม้สองครอบครัวฟอสเฟตอะดีของโมเลกุล การแสดงการจัดเรียงอะตอมและพันธะฟอสเฟตมีโมเลกุล high-energy รู้จัก หมายความ ว่า ระดับสูงที่ดีอย่างหนึ่งของพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อกลุ่มฟอสเฟตจะถูกเอาออก จริง เนื้อหาพลังงานสูงได้ผลเพียงพันธะฟอสเฟตแต่การโต้ตอบทั้งหมดของอะตอมภายในโมเลกุล ATPเนื่องจากจำนวนของพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อมีการละเมิดพันธะฟอสเฟตมากกับที่จำเป็น โดยทั่วไปปฏิกิริยาชีวภาพ เป็นการสิ้นเปลืองพลังงานน้อย ทั่วไป การเชื่อมต่อของ ATP กับปฏิกิริยาอื่นซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า coupling ซึ่งหมายถึง ปฏิกิริยาที่ 2 เกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน และ ที่ ตำแหน่งเดียวกัน มักใช้เอนไซม์เดียวซับซ้อน ปล่อยของฟอสเฟตจาก ATP เป็น exothermic (ปฏิกิริยาที่ความร้อน) และเชื่อมปฏิกิริยาดูดความร้อน (ต้องป้อนข้อมูลเพื่อให้เกิดพลังงาน) กลุ่มฟอสเฟตเทอร์มินัลอยู่แล้ว ด้วยไฮโตรไลซ์กับสารประกอบอื่น เป็นกระบวนการที่เรียกว่า phosphorylation ผลิต ADP ฟอสเฟต (Pi) และพลังงานรายละเอียดระบบควบคุมตนเองของ ATP ดัง:พันธบัตร high-energy ของ ATP มีพันธบัตรจริงค่อนข้างเสถียร เนื่องจากไม่เสถียร พลังงาน ATP พร้อมออกเมื่อมี hydrolyzed ATP ในเซลล์ปฏิกิริยา ทราบว่า ATP เป็นตัวแทนคลัปพลังงานและเชื้อเพลิงไม่ มันไม่ใช่บ้านดองบางอย่างในอนาคตความต้องการพลังงาน ค่อนข้างมันผลิต โดยปฏิกิริยาหนึ่งชุด และมีการบริโภค โดยอีกเกือบจะทันที ATP จะเกิดขึ้น ตามความจำเป็น เป็นหลัก ด้วยกระบวนการ oxidative ใน mitochondria ไม่มีใช้ออกซิเจนยกเว้นมี ADP และโมเลกุลฟอสเฟต และเหล่านี้ไม่พร้อมใช้งานจนกระทั่งเป็น hydrolyzed ATP ด้วยกระบวนการที่พลังงานบาง เผาผลาญพลังงานดังนั้นส่วนใหญ่เป็นกำกับดูแลตนเอง (Hickman โรเบิตส์ และ Larson, 1997, p.43) [เอียงเหมือง]ATP ไม่เสถียรมากเกินไป แต่มันถูกออกแบบมาเพื่อให้ไฮโตรไลซ์ความช้าของตัวเศษ นี้มั่นใจได้ว่า พลังงานเก็บไว้ "ปล่อยเฉพาะในต่อหน้าของเอนไซม์ที่เหมาะสม" (McMurry และ Castellion, 1996, p. 601)การทำงานของ ATPATP ถูกใช้สำหรับการทำงานเซลล์มากมายรวมทั้งงานขนย้ายสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับงานเครื่องจักรกล การจัดหาพลังงานที่จำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ ส่งพลังงานไม่เท่ากับกล้ามเนื้อหัวใจ (การไหลเวียนของเลือด) อีกกล้ามเนื้อ (เช่นสำหรับการเคลื่อนไหวร่างกายขั้นต้น), แต่ยังรวมถึง chromosomes และ flagella จะทำให้สามารถปฏิบัติหน้าที่ใน บทบาทหลักของ ATP ในงานเคมี การจัดหาพลังงานต้องสังเคราะห์มากมายหลายชนิดของ macromolecules ที่เซลล์ต้องมีได้ยังจะใช้ ATP เป็นสวิตช์ปิดควบคุมปฏิกิริยาเคมี ทั้งส่งข้อความ ส่วนใหญ่มีกำหนดรูปร่างของโซ่โปรตีนที่ทำให้เกิดการสร้างบล็อกและโครงสร้างอื่น ๆ ที่ใช้ในชีวิต โดยพันธบัตรเคมีอ่อนที่เสียง่าย และ remade กลุ่มเหล่านี้สามารถทำให้สั้นลง ยืด กเปลี่ยนรูปร่างเป็นการป้อนข้อมูลหรือถอนพลังงาน การเปลี่ยนแปลงในห่วงโซ่การเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีน และสามารถยังเปลี่ยนหน้าที่ หรือทำให้กลายเป็นใช้งานอยู่ หรือไม่ โมเลกุล ATP สามารถตราสารหนี้ส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีน ทำให้ส่วนอื่นของโมเลกุลเดียวเลื่อน หรือย้ายเล็กน้อยซึ่งทำให้เปลี่ยน conformation ของ ยกโมเลกุล ต่อมาเอาของ ATP ทำให้โปรตีนกลับสู่สภาพเดิม และดังนั้น จึงเป็นอีกงาน วงจรสามารถทำซ้ำได้จนกว่าโมเลกุลจะรีไซเคิล ให้บริการอย่างมีประสิทธิภาพเป็นการเปิด และ ปิดสวิตช์ (Hoagland และ Dodson, 1995, p.104) เพิ่มฟอสฟอรัส (phosphorylation) และฟอสฟอรัสเอาออกจากโปรตีน (dephosphorylation) สามารถทำหน้าที่เป็นตัวบน หรือสลับการออกได้วิธีคือผลิต ATPมีผลิต ATP จากกระบวนการเซลล์ต่าง ๆ รวมทั้งการหมัก การหายใจ และการสังเคราะห์ด้วยแสง ทั่วเซลล์ใช้ ADP โมเลกุลสารตั้งต้น และเพิ่มฟอสฟอรัสที่จะ ใน eukaryotes นี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้ง ในส่วนของไซโทพลาซึม (ไซโตซอล) ละลาย หรือ ในพิเศษผลิตพลังงานโครงสร้างเรียกว่า mitochondria ชาร์จ ADP ฟอร์ม ATP ใน mitochondria ถูกเรียกว่า chemiosmotic phosphorylation กระบวนการนี้เกิดขึ้นในหอสร้างพิเศษอยู่ในเยื่อหุ้มภายในของ mitochondrionFig. 3 เค้า macromolecule ATP synthase แสดง subunits ความลักษณะ nanomachine ATP synthase แปลง ADP ให้เป็น ATP กระบวนการที่เรียกว่าชาร์จ แสดงหลัง ATP synthase เป็นเยื่อที่ติด ATP synthase สำหรับ ATP ที่คิดใน mitochondria, ATP synthase อยู่ในเยื่อหุ้มภายในMitochondrion เองฟังก์ชั่นการผลิตการไล่ระดับสีเคมีไฟฟ้า — เช่นแบตเตอรี่ค่อนข้าง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อโมเลกุลสกุลเงินพลังงานที่สำคัญของเซลล์, เอทีพีได้รับการประเมินในบริบทของการเนรมิต โมเลกุลที่ซับซ้อนนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกชีวิตจากง่ายที่สุดในการที่ซับซ้อนมากที่สุด มันเป็นเพียงหนึ่งในล้านของ nanomachines ซับซ้อนอย่างมากที่ต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้มีชีวิตอยู่บนโลก มอเตอร์นี้เป็นตัวอย่างที่ดีของความซับซ้อนลดลงไม่ได้เพราะมันเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างครบถ้วนเพื่อให้แม้กระทั่งรูปแบบที่ง่ายของชีวิตเพื่อความอยู่รอด. บทนำIIN เพื่อฟังก์ชั่นทุกเครื่องต้องมีชิ้นส่วนที่เฉพาะเจาะจงเช่นสกรูสปริงกล้องเกียร์และ รอก ในทำนองเดียวกันเครื่องชีวภาพทุกคนต้องมีส่วนดีวิศวกรรมจำนวนมากในการทำงาน ตัวอย่าง ได้แก่ หน่วยที่เรียกว่าอวัยวะเช่นตับไตและหัวใจ เหล่านี้หน่วยชีวิตที่ซับซ้อนที่ทำจากชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กยังคงเรียกว่าเซลล์ซึ่งจะถูกสร้างขึ้นจากเครื่องที่มีขนาดเล็กยังเป็นที่รู้จักกัน organelles organelles เซลล์รวมถึง mitochondria คอมเพล็กซ์กอลไจ, microtubules และ centrioles แม้จะต่ำกว่าระดับนี้ส่วนอื่น ๆ ขนาดเล็กเพื่อที่พวกเขาจะจัดอย่างเป็นทางการเป็นโมเลกุล (โมเลกุลขนาดใหญ่). รูป 1. มุมมองของเอทีพีและโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง. สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งโมเลกุล-เนื้อหา "ที่สองในความสำคัญเท่านั้นที่จะดีเอ็นเอ" -is เอทีพี เอทีพีเป็น nanomachine ที่ซับซ้อนที่ทำหน้าที่เป็นสกุลเงินหลักของพลังงานเซลล์ (Trefil 1992, p.93) nanomachine เป็นเครื่องที่มีความแม่นยำที่ซับซ้อนกล้องจุลทรรศน์ขนาดที่เหมาะกับการกำหนดมาตรฐานของเครื่อง เอทีพีคือ "กระจายอย่างกว้างขวางที่สุดสารประกอบพลังงานสูงภายในร่างกายมนุษย์" (ริท 1996 พี. 301) โมเลกุลนี้แพร่หลายคือ "ใช้ในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนกล้ามเนื้อสัญญาผลิตกระแสไฟฟ้าในเส้นประสาทและแสงหิ่งห้อย แหล่งที่มาของเชื้อเพลิงธรรมชาติ, อาหารทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตผลิตเอทีพีซึ่งอำนาจทางกลับกันแทบทุกกิจกรรมของเซลล์สิ่งมีชีวิต ลองนึกภาพความสับสนการเผาผลาญถ้าไม่เป็นเช่นนั้นแต่ละของอาหารที่มีความหลากหลายจะสร้างสกุลเงินพลังงานที่แตกต่างกันและแต่ละหลากหลายของฟังก์ชั่นโทรศัพท์มือถือจะมีการซื้อขายในสกุลเงินที่เป็นเอกลักษณ์ "(Kornberg, 1989, หน้า 62.). เอทีพีเป็น คำย่อของ adenosine triphosphate โมเลกุลที่ซับซ้อนที่มี nucleoside adenosine และหางประกอบด้วยสามฟอสเฟต (ดูรูปที่ 1 สำหรับสูตรโครงสร้างที่เรียบง่ายและรูปแบบที่เต็มไปด้วยพื้นที่ของเอทีพีได้.) เท่าที่รู้จักกันชีวิตจากเชื้อแบคทีเรียที่ง่ายที่สุดในการที่มนุษย์ใช้เอทีพีเป็นสกุลเงินพลังงานหลักของพวกเขา ระดับพลังงานที่จะดำเนินการเป็นเพียงปริมาณที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาทางชีวภาพมากที่สุด สารอาหารที่มีพลังงานในการใช้พลังงานต่ำพันธะโควาเลนที่ไม่ได้มีประโยชน์มากที่จะทำมากที่สุดของชนิดของการทำงานในเซลล์. เหล่านี้พันธบัตรพลังงานต่ำจะต้องได้รับการแปลเป็นพันธบัตรพลังงานสูงและนี่คือบทบาทของเอทีพี อุปทานคงที่ของเอทีพีจึงเป็นเรื่องสำคัญที่พิษที่โจมตีโปรตีนใด ๆ ที่ใช้ในการผลิตเอทีพีฆ่าสิ่งมีชีวิตในนาที สารประกอบไซยาไนด์บางอย่างเช่นมีพิษเพราะพวกเขาผูกกับอะตอมทองแดงในการ cytochrome เดส บล็อกนี้มีผลผูกพันระบบการขนส่งอิเล็กตรอนใน mitochondria ที่ผลิตเอทีพีเกิดขึ้น (Goodsell, 1996, หน้า 74). วิธีการถ่ายโอนพลังงานเอทีพีพลังงานมักจะปลดปล่อยจากโมเลกุลเอทีพีที่จะทำงานในเซลล์โดยปฏิกิริยาที่เอาหนึ่งในกลุ่มฟอสเฟตออกซิเจนออกจาก adenosine เพท (ADP) เมื่อเอทีพีแปลง ADP, เอทีพีบอกว่าจะต้องใช้เวลา แล้ว ADP มักจะกลับมาใช้ใหม่ได้ทันทีใน mitochondria ซึ่งจะมีการชาร์จและออกมาอีกครั้งในฐานะเอทีพี ในคำพูดของ Trefil (1992, น. 93) "hooking และ unhooking ว่าฟอสเฟตที่ผ่านมา [ในเอทีพี] เป็นสิ่งที่ทำให้โลกทั้งโลกในการดำเนินงาน." จำนวนมหาศาลของกิจกรรมที่เกิดขึ้นในแต่ละประมาณ 100000000000000 เซลล์ของมนุษย์คือ แสดงให้เห็นถึงความจริงที่ว่าในทันทีใด ๆ แต่ละเซลล์มีประมาณหนึ่งพันล้านโมเลกุลของเอทีพี เงินจำนวนนี้จะเพียงพอสำหรับความต้องการของเซลล์ที่เพียงไม่กี่นาทีและต้องนำกลับมาอย่างรวดเร็ว กำหนด 100000000000000 เซลล์ในชายเฉลี่ยประมาณ 1,023 หรือหนึ่ง sextillion โมเลกุลเอทีพีได้ตามปกติที่มีอยู่ในร่างกาย สำหรับแต่ละเอทีพี "ฟอสเฟตขั้วจะมีการเพิ่มและลบออก 3 ครั้งในแต่ละนาที" (Kornberg 1989, น. 65). เนื้อหาร่างกายมนุษย์รวมของเอทีพีเป็นเพียงประมาณ 50 กรัมซึ่งจะต้องนำกลับมาใช้อย่างต่อเนื่องทุกวัน แหล่งที่ดีที่สุดของการใช้พลังงานในการสร้างเอทีพีเป็นอาหาร เอทีพีเป็นเพียงผู้ให้บริการและหน่วยควบคุมการจัดเก็บพลังงาน ปริมาณเฉลี่ยต่อวัน 2,500 แคลอรี่อาหารที่แปลเป็นผลประกอบการของมหันต์ 180 กิโลกรัม (£ 400) ของเอทีพี (Kornberg 1989, น. 65). โครงสร้างของเอทีพีเอทีพีมีฐาน purine adenine และน้ำตาลน้ำตาลซึ่งรูปแบบด้วยกัน adenosine nucleoside หน่วยการสร้างพื้นฐานที่ใช้ในการสร้างเอทีพีเป็นคาร์บอนไฮโดรเจนไนโตรเจนออกซิเจนและฟอสฟอรัสซึ่งมีการประกอบในที่ซับซ้อนที่มีตัวเลขของชิ้นส่วนโมเลกุลเทียบเท่ากว่า 500 อะตอมไฮโดรเจน หนึ่งพันธะเอสเทอฟอสเฟตและสองพันธบัตรสารประกอบฟอสเฟตถือสามฟอสเฟต (PO4) และน้ำตาลเข้าด้วยกัน การก่อสร้างนอกจากนี้ยังมี BN glycoside พันธบัตรที่ถือน้ำตาลและ adenine กัน. รูป 2. รูปแบบการติดสองมิติครอบครัวฟอสเฟต adenosine ของโมเลกุล, การแสดงและการจัดเรียงอะตอมพันธบัตร. ฟอสเฟตเป็นที่รู้จักกันเป็นโมเลกุลที่มีพลังงานสูงหมายความว่าอยู่ในระดับสูงเมื่อเทียบกับการใช้พลังงานจะถูกปล่อยออกมาเมื่อกลุ่มฟอสเฟตจะถูกลบออก ที่จริงแล้วปริมาณพลังงานที่สูงไม่ได้เป็นผลมาจากเพียงแค่พันธบัตรฟอสเฟต แต่ปฏิสัมพันธ์รวมของทุกอะตอมในโมเลกุลเอทีพี. เพราะปริมาณของพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อพันธบัตรฟอสเฟตเสียไปมากใกล้ที่จำเป็นโดยทางชีวภาพโดยทั่วไป ปฏิกิริยาพลังงานน้อยจะสูญเสีย โดยทั่วไปเอทีพีมีการเชื่อมต่อไปยังอีกปฏิกิริยาเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์ซึ่งหมายความว่าทั้งสองปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันและในสถานที่เดียวกันมักจะใช้เอนไซม์ที่ซับซ้อนเดียวกัน ข่าวของฟอสเฟตจากเอทีพีเป็นคายความร้อน (ปฏิกิริยาที่ให้ความร้อนออก) และปฏิกิริยาที่เชื่อมต่อกับเป็นสัตว์เลือดอุ่น (ต้องใช้พลังงานในการสั่งซื้อที่จะเกิดขึ้น) ขั้วกลุ่มฟอสเฟตจะถูกโอนแล้วโดยการย่อยสลายสารประกอบอื่นกระบวนการที่เรียกว่าฟอสโฟผลิต ADP ฟอสเฟต (Pi) และพลังงาน. ระบบการควบคุมตนเองของเอทีพีได้รับการอธิบายดังนี้พันธบัตรพลังงานสูงของเอทีพีเป็นจริงพันธบัตรค่อนข้างเสถียร เพราะพวกเขาจะไม่แน่นอนพลังงานของเอทีพีจะถูกปล่อยออกได้อย่างง่ายดายเมื่อเอทีพีเป็นไฮโดรไลซ์ในปฏิกิริยาโทรศัพท์มือถือ โปรดทราบว่าเอทีพีเป็นตัวแทนพลังงานและการมีเพศสัมพันธ์ไม่ได้น้ำมันเชื้อเพลิง มันไม่ได้เป็นคลังเก็บพลังงานไว้สำหรับบางความต้องการในอนาคต แต่มันเป็นที่ผลิตโดยหนึ่งชุดของปฏิกิริยาและเกือบจะบริโภคได้ทันทีโดยอีก เอทีพีจะเกิดขึ้นในขณะที่มันเป็นสิ่งจำเป็นเป็นหลักโดยกระบวนการออกซิเดชันในไมโตคอนเดีย ออกซิเจนไม่ได้นอกเสียจากการบริโภค ADP และโมเลกุลฟอสเฟตที่มีอยู่และสิ่งเหล่านี้ไม่ได้กลายเป็นใช้ได้จนกว่าเอทีพีเป็นไฮโดรไลซ์บางขั้นตอนการใช้พลังงาน การเผาผลาญพลังงานส่วนใหญ่จึงเป็นที่ควบคุมตัวเอง (ฮิโรเบิร์ตและ Larson, 1997, p.43) [เหมืองตัวเอน] เอทีพีไม่เสถียรมากเกินไป แต่มันถูกออกแบบมาเพื่อให้การย่อยสลายของมันคือช้าในกรณีที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งมั่นใจได้ว่าพลังงานที่เก็บไว้มันจะ "ปล่อยออกมาเพียง แต่ในการปรากฏตัวของเอนไซม์ที่เหมาะสม" (McMurry และ Castellion, 1996, น. 601). ฟังก์ชั่นของเอทีพีเอทีพีที่ใช้สำหรับฟังก์ชั่นมือถือจำนวนมากรวมถึงการทำงานการขนส่งการเคลื่อนย้ายสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์. นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการทำงานของเครื่องจักรกลการจัดหาพลังงานที่จำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ มันวัสดุพลังงานไม่เพียง แต่จะกล้ามเนื้อหัวใจ (การไหลเวียนของเลือด) และกล้ามเนื้อโครงร่าง (เช่นสำหรับการเคลื่อนไหวของร่างกายรวม) แต่ยังโครโมโซมและ flagella ที่จะช่วยให้พวกเขาที่จะดำเนินการหลายหน้าที่ของพวกเขา บทบาทที่สำคัญของเอทีพีที่อยู่ในการทำงานของสารเคมีการจัดหาพลังงานที่จำเป็นในการสังเคราะห์หลายพันหลายประเภทโมเลกุลที่เซลล์ต้องการที่จะมีชีวิตอยู่. เอทีพีนอกจากนี้ยังใช้เป็นสวิทช์เปิดปิดทั้งในการควบคุมปฏิกิริยาทางเคมีและการส่งข้อความ . รูปร่างของโซ่โปรตีนที่ผลิตการก่อสร้างตึกและโครงสร้างอื่น ๆ ที่ใช้ในชีวิตจะถูกกำหนดโดยส่วนใหญ่เป็นพันธะเคมีที่อ่อนแอที่มีการหักได้อย่างง่ายดายและเหล็กไหล กลุ่มเหล่านี้สามารถลดระยะยาวและเปลี่ยนรูปร่างในการตอบสนองการป้อนข้อมูลหรือการถอนตัวของพลังงาน การเปลี่ยนแปลงในโซ่ปรับเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีนและยังสามารถปรับเปลี่ยนฟังก์ชั่นหรือทำให้มันกลายเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งที่ใช้งานหรือไม่ใช้งาน. โมเลกุลเอทีพีสามารถพันธบัตรเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีนที่ก่อให้เกิดส่วนหนึ่งของโมเลกุลเดียวกันที่จะเลื่อนหรือ ย้ายเล็กน้อยซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลยับยั้ง การกำจัดที่ตามมาของเอทีพีที่ทำให้เกิดโปรตีนที่จะกลับไปแบบเดิมและทำให้มันทำงานได้อีกครั้ง วงจรสามารถทำซ้ำจนโมเลกุลรีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิภาพทำหน้าที่เป็นผู้เปิดและปิดสวิทช์ (Hoagland และดอดปี 1995 หน้า 104) ทั้งการเพิ่มฟอสฟอรัส (phosphorylation) และลบจากฟอสฟอรัสโปรตีน (dephosphorylation) สามารถทำหน้าที่เป็นทั้งในหรือสวิทช์ปิด. เป็นวิธีการผลิตเอทีพี? เอทีพีเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตเป็นผลมาจากกระบวนการหลายเซลล์รวมทั้งการหมักและการสังเคราะห์แสงการหายใจ ส่วนใหญ่นิยมใช้เซลล์ ADP เป็นโมเลกุลสารตั้งต้นแล้วเพิ่มฟอสฟอรัสกับมัน ในยูคาริโอนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในส่วนที่ละลายน้ำได้ของพลาสซึม (เซลล์) หรือในโครงสร้างการผลิตพลังงานพิเศษที่เรียกว่า mitochondria ชาร์จ ADP ในรูปแบบเอทีพีใน mitochondria ที่เรียกว่าฟอสโฟ chemiosmotic กระบวนการนี้เกิดขึ้นในห้องสร้างขึ้นเป็นพิเศษที่ตั้งอยู่ในเยื่อชั้นในของ mitochondrion. รูป 3. เค้าร่างของโมเลกุลเอทีพีเทสแสดงหน่วยย่อยและลักษณะ nanomachine เอทีพีเทส ADP แปลงลงในเอทีพีกระบวนการที่เรียกว่าการเรียกเก็บเงิน แสดงให้เห็นว่าอยู่เบื้องหลังเอทีพีเทสเป็นเมมเบรนที่เอทีพีเทสจะติดตั้งอยู่ สำหรับเอทีพีที่เป็นค่าใช้จ่ายใน mitochondria ที่เอทีพีเทสตั้งอยู่ในเมมเบรนชั้นใน. mitochondrion ฟังก์ชั่นของตัวเองในการผลิตสารเคมีไฟฟ้าลาด-คล้ายแบตเตอรี่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม

สกุลเงินหลักพลังงานโมเลกุลของเซลล์ ATP จะประเมินในบริบทของการสร้าง . โมเลกุลที่ซับซ้อนนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับชีวิตทั้งหมดจากง่ายไปซับซ้อนมากที่สุด มันเป็นเพียงหนึ่งล้านภายในซับซ้อนนาโนแมชชีนที่ต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ชีวิตที่มีอยู่บนโลกมอเตอร์นี้เป็นตัวอย่างที่ดีของความซับซ้อนลดลง เพราะมันเป็นสิ่งที่จำเป็นในทั้งหมดของเพื่อเพื่อแม้ที่ง่ายที่สุดรูปแบบของชีวิตเพื่อความอยู่รอด

บทนำ

ในการทํางาน ทุกเครื่องต้องมีชิ้นส่วนที่เฉพาะเจาะจงเช่นสกรู , สปริง , และ cams , เกียร์ , รอก อนึ่ง เครื่องแท้ๆ ต้องมีหลายดีวิศวกรรมชิ้นส่วนงานตัวอย่าง ได้แก่ หน่วย เรียกว่า อวัยวะ เช่น ตับ หัวใจ ไต และ ชีวิตที่ซับซ้อนเหล่านี้หน่วยผลิตจากยังชิ้นส่วนขนาดเล็กเรียกว่าเซลล์ซึ่งจะถูกสร้างขึ้นจากอีกเครื่องที่รู้จักกันเป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็ก . องค์ประกอบเซลล์ ได้แก่ ไมโตคอนเดรีย , กอลจิ คอมเพล็กซ์ , เส้นใย , และเซนทริโอล .แม้ด้านล่างระดับนี้เป็นชิ้นส่วนขนาดเล็กเพื่อให้พวกเขาจะเป็นจัดเป็นโมเลกุล ( โมเลกุลขนาดใหญ่ ) .

รูปที่ 1 มุมมองของ ATP และโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง .
เป็นโมเลกุลสำคัญอย่างมาก อย่างที่สอง " ความสำคัญเฉพาะดีเอ็นเอ " - เอทีพี . เอทีพีเป็นซับซ้อน nanomachine ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักของเซลล์ ( trefil 2535 p.93 )เป็น nanomachine คือความแม่นยำซับซ้อนด้วยขนาดเครื่องที่เหมาะกับนิยามมาตรฐานของเครื่อง เอทีพีเป็น " เผยแพร่อย่างกว้างขวางที่สุดแห่งสารภายในร่างกายมนุษย์ " ( ริตเตอร์ , 2539 , หน้า 301 ) โมเลกุลที่แพร่หลายคือ " ใช้ในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน กล้ามเนื้อสร้างกระแสไฟฟ้าในเส้นประสาท และหิ่งห้อยแสง แหล่งเชื้อเพลิงธรรมชาติทั้งของกินของสิ่งมีชีวิตผลิต ATP ซึ่งในการเปิดพลังแทบทุกกิจกรรมของเซลล์และสิ่งมีชีวิต . จินตนาการความสับสนการเผาผลาญถ้าไม่ได้ดังนั้นแต่ละของกินหลากหลาย จะสร้างพลังงานของแต่ละสกุลเงินที่แตกต่างและหลากหลายของฟังก์ชั่นโทรศัพท์มือถือจะมีเพื่อการค้าในสกุลเงินเฉพาะ " ( คอร์นเบิร์ก , 1989 , p . 62 ) .

เอทีพีเป็นชื่อย่อของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนที่มีนิวคลิโอไซด์อะดีโนซีน และหางประกอบด้วยสามฟอสเฟต . ( ดูรูปที่ 1 เป็นสูตรโครงสร้างที่เรียบง่ายและพื้นที่เต็มรูปแบบของ ATP ) เท่าที่ทราบ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากแบคทีเรียที่ง่ายที่สุดให้มนุษย์ใช้พลังงาน ATP เป็นสกุลเงินหลัก