ATP là gì? Cấu trúc của ATP như thế nào? Nó có chức năng gì? Mời các bạn hãy cùng sachvui.vn theo dõi bài viết dưới đây nhé.
Trong bài viết hôm nay sachvui.vn
1. ATP là gì?
ATP hay còn gọi là Adenosine triphosphate là phương pháp mà cơ thể sử dụng để lưu trữ và sử dụng năng lượng, hay cụ thể hơn ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng. Đối với cơ bắp của bạn hay cụ thể hơn là từng tế bào trong cơ thể bạn thì ATP chính là nguồn năng lượng để cơ thể hoạt động.
Khi một tế bào cần năng lượng, nó phá vỡ ATP để tạo thành adenosine diphosphate (ADP), một phân tử phosphat tự do, và giải phóng 12kcal năng lượng phục vụ cho mục đích vận động, tập luyện. Tuy nhiên lượng ATP dự trữ trong cơ không nhiều chính vì vậy để có một cơ bắp khỏe mạnh lâu dài thì cần phải phục hồi và duy trì ATP đầy đủ. Năng lượng dùng để phục hồi ATP được phân giải từ các thành phần tinh bột, đạm, chất béo.
2. Cấu trúc của ATP
Dựa theo đặc điểm sinh hóa, ATP được phân loại là một nucleoside triphosphate để thể hiện cấu tạo gồm có 3 phần liên kết với nhau theo thứ tự:
– Adenine: một cấu trúc vòng bao gồm các nguyên tử C, H và N
– Ribose: một phân tử đường có 5 Carbon
– Phần đuôi với 3 phân tử phosphat vô cơ (Pi). Liên kết giữa 2 Pi cuối cùng chứa rất nhiều năng lượng. Do đó việc phân tách các phần này chính là mấu chốt của quá trình giải phóng năng lượng của ATP
ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng để trở thành ADP (ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại được gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP. Ở trạng thái nghỉ ngơi, trung bình mỗi ngày mỗi người sinh sản và phân hủy tới 40kg ATP và mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP
3. Chức năng của ATP
+ Tổng hợp nên các chất hóa học mới cần thiết cho tế bào: Những tế bào đang sinh trưởng mạnh hoặc những tế bào tiết ra nhiều prôtêin có thể tiêu tốn tới 75% năng lượng ATP mà tế bào tiết ra.
+ Vận chuyển các chất qua màng: vận chuyển chủ động cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Ví dụ, tế bào thận của người cần sử dụng tới 80% ATP sinh sản ra để vận chuyển các chất qua màng trong quá trình lọc máu tạo nước tiểu.
+ Sinh công cơ học: Sự co của các tế bào cơ tim và cơ xương tiêu tốn một lượng ATP khổng lồ. Khi ta nâng một vật nặng thì gần như toàn bộ ATP của tế bào phải được huy động tức thì.
4. Trình tổng hợp ATP của cơ thể
Trong cơ thể, ATP được tổng hợp từ 3 con đường khác nhau:
Hệ năng lượng Phosphagen
Lượng ATP tiêu hao trong co cơ có thể tái tổng hợp nhờ vào creatine chứa trong cơ (creatine photphat) vì thế hệ năng lượng này còn có 1 tên gọi khác là ATP-CP. Chúng ta không đi sâu vào cách mà các hệ năng lượng thực hiện trong tế bào để cho bài viết đơn giản dễ hiểu hơn.
Phosphagen là hệ năng lượng cung cấp nhanh nhất cho cơ thể. Nó được sử dụng trong giai đoạn đầu của các hoạt động cơ bắp. Hệ phosphagen có công suất lớn nhất, gấp 3 lần hệ lactic, gấp 4 lần hệ oxy. Do đó, hệ Phospahgen có vai trò chủ yếu trong việc cung cấp năng lượng cho các hoạt động có công suất tối đa: chạy ngắn, ném, đẩy, nhảy … Việc cung cấp năng lượng bằng hệ này cực kì ngắn (không quá 12s) do đó đối với các hoạt động lâu hơn thì cần phải có sự tham gia của các hệ năng lượng khác.
Hệ Lactic
Trong các hoạt động tương đối dài hơn thì cơ thể sử dụng năng lượng để tái tổng hợp ATP và CP bằng cách phân giải yếm khí đường glucose. Phản ứng sẽ sinh ra axit lactic gây độc hại mệt mỏi cơ. Do đó hệ năng lượng này có tên là hệ Lactic.
Cơ chất của hệ năng lượng này là glycogen dự trữ trong cơ, glucose trong máu chuyển vào cơ, và glucose từ gan vận chuyển vào máu.
Hệ năng lượng này có công suất nhỏ hơn hệ Phosphagen (nhỏ hơn 3 lần hệ phosphagen và lớn hơn 1.5 lần hệ oxy)
Trong hoạt động tối đa, sự phân giải glycogen yếm khí cũng chỉ xảy ra không quá 25% lượng glycogen dự trữ. Do vậy dung lượng của hệ năng lượng lactin cũng không lớn lắm.
Hệ năng lượng này bắt đầu hoạt động ngay từ lúc co cơ nhưng đạt công suất lớn nhất sau 30-40s. Do đó hệ lactic có vai trò quyết định trong việc cung cấp năng lượng cho các hoạt động kéo dài từ 20s đến vài phút.
Trong hoạt động của hệ lactic, lượng glycongen trong cơ và trong gan không bao giờ được sử dụng đến mức cạn kiệt. Năng lượng hệ lactic hạn chế không phải do trữ lượng glycogen ít mà là do axit lactic sinh ra đã ức chế các men phân giải glycogen.
Hệ năng lượng Oxy
Trong các hoạt động cơ bắp có công suất không lớn kéo dài và được cung cấp oxy đầy đủ, tức là trong hoạt động ưa khí, cơ thể sử dụng phản ứng oxy hóa các chất dinh dưỡng như: đường, protein và chất béo để cung cấp năng lượng cho cơ thể hoạt động. Hệ năng lượng này được gọi là hệ oxy hóa.
Hệ năng lượng oxy hóa này sử dụng 2 chất chính đó là: đường và chất béo để cung cấp năng lượng cho hoạt động co cơ. Hai chất này khác nhau rõ rệt về công suất cũng như dung lượng.
Oxy hóa đường: xảy ra giống như thủy phân glucose trong hệ lactic. Do quá trình này có oxy nên axit lactic sinh ra sẽ tiếp tục bị oxy hóa thành CO2 và nước.
Dung lượng của hệ oxy hóa đường phụ thuộc vào trữ lượng glycogen ở cơ và gan và khả năng tái tạo glucose từ các chất khác (axit lactic, axit amin, axit pyruvic …) của gan với dung lượng lớn.
Trong khi đó sự phân giải ưa khí chất béo sẽ sinh ra nhiều năng lượng hơn oxy hóa đường. Do mỡ trong cơ thể có trữ lượng rất lớn (trung bình từ 10%-30% khối lượng cơ thể) đủ năng lượng cho cơ thể có thể hoạt động liên tục hàng chục ngày.
5. Cơ chế phân giải năng lượng của phân tử ATP
Trong môi trường ống nghiệm, khi một phân tử glucose phân tách thành CO2 và nước đồng thời sẽ giải phóng khoảng 686 kcal/mol. Năng lượng này được tỏa ra dưới dạng nhiệt năng và phải sử dụng máy hơi nước thì mới có thể chuyển thành công cơ học. Hiển nhiên điều này là không thể xảy ra trong môi trường tế bào.
Nhờ có các ATP, nguồn năng lượng phân giải này sẽ được cất trữ vào trong đó. Khi tế bào cần năng lượng, ATP sẽ được thủy phân làm gãy liên kết giữa Oxi với nguyên tử photphat cuối cùng. Kết quả quá trình này sẽ tạo ra một phân tử phosphat vô cơ (Pi), một ADP (Adenosin Diphosphat) và khoảng 7 kcal/mol năng lượng. Lúc này, ADP sẽ ngay lập tức được chuyển đổi trở lại thành ATP nhờ có enzyme ATP synthase nằm trong màng ty thể.
