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ATP #
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Biology

ATP(Adenosine TriPhosphate)란? #

ATP는 ADP(아데노신5` 2인산) 분자에 인산이 하나 더해져서 생긴 분자이다.

ATP 한 분자가 가수분해를 통해 방출되는 다량의 에너지로 체온을 높이거나, 근육을 움직이거나 복잡한 분자를 조립하는 등의 생명 활동에 이용된다. 살아있는 세포에서 다양한 생명 활동을 수행하기 위해 에너지를 공급하는 유기 화합물이다. 모든 생명체에서 발견되는 ATP는 종종 세포 내 에너지 전달의 "분자 단위의 에너지 화폐"라고 불린다

생화학적 기능 #

세포 내 신호전달 #

ATP는 인산기를 전달하는 효소인 kinase의 기질 여갈을 함으로써 신호전달에 관여한다. kinase는 가장 일반적인 ATP-결합 단백질이다. Kinase들은 몇 개의 공통적인 접힘을 공유한다. ATP는 또한 G 단백질 연결 수용체 신호전달 경로에서 가장 흔한 아데닐산 고리화 효소의 기질이며, 세포 내 저장소에서 칼슘을 방출함으로써 칼슘 신호를 촉발하는 역할을 하는 2차 신호 전달자인 고리형 아데노신 일인산(cAMP)으로 전환될 수 있다. 신호 전달의 이러한 형태는 다른 여러 세포 과정의 조절에 관여하지만, 뇌 기능에서 특히 중요하다.

DNA와 RNA의 합성 #

ATP는 RNA의 합성에 필요한 4가지 기질 중 하나이다. RNA의 합성은 RNA 중합효소에 의해 촉진된다. ATP가 데옥시리보 뉴클레오타이드인 dATP로 대체되는 것을 제외하면 DNA의 합성에서도 비슷한 과정이 일어난다. 자연계에서 일어나는 많은 축합 반응들과 마찬가지로 DNA 복제와 전사도 ATP를 소비한다.

단백질 합성에서 아미노산 활성화 #

이 부분의 본문은 아미노산 활성화입니다. 아미노아실-tRNA 합성효소는 tRNA에 아미노산을 결합하는데 ATP를 소비하며, 아미노아실-tRNA 복합체를 형성하도록 한다. 아미노아실 전이효소는 AMP-아미노산을 tRNA에 결합한다. 짝지음 반응은 다음의 두 단계로 진행된다.

아미노산 + ATP ⟶ 아미노산-AMP + PPi 아미노산-AMP + tRNA ⟶ 아미노산-tRNA + AMP 아미노산은 에스터 결합을 통해 tRNA의 3` 말단(서열 CCA의 A)에 있는 뉴클레오타이드와 결합한다.

ATP-결합 카세트 수송체 #

농도 기울기에 역행해서 세포 밖으로 물질을 운반하는 것은 종종 ATP의 가수분해와 관련이 있다. 운반은 ATP-결합 카세트 수송체(ABC 수송체)에 의해 매개된다. 인간의 게놈은 약물, 지질, 기타 화합물을 세포 밖으로 운반하는 데 사용되는 48가지의 ATP-결합 카세트 수송체를 암호화하고 있다.

세포 외 신호전달 및 신경전달 #

세포는 퓨린작동성(purinergic) 신호전달이라고 불리는 과정에서 다른 세포와 연락하기 위해 ATP를 분비한다. ATP는 신경계의 많은 부분에서 신경전달물질로 작용하고, 혈관의 산소 공급 등에 영향을 미친다. ATP는 통로 단백질을 통해 세포막을 통해 직접 분비되거나 세포막과 융합되는 소낭으로 뿜어져 나온다. 세포는 퓨린작동성 수용체 단백질인 P2X와 P2Y를 사용하여 ATP를 감지한다.

에너지 생성 #

하나의 ATP 분자에 물(H2O)이 결합하여 ATP의 마지막 인산기가수분해 시키고 다량의 에너지를 방출하게 된다.

생체 내에서 1㏖의 ATP 분자가 방출하는 에너지는 약 11~13kcal이며, ATP에서 인산이 하나 떨어져 나가고 생긴 ADP도 가순 분해 되어 AMP가 될 때도 같은 양의 에너지가 방출된다.

  • ATP + H2O -> ADP + H3PO4 + 11 ~ 13 kcal/mol
  • ADP + H2O -> AMP + H3PO4 + 11 ~ 13 kcal/mol

[출처] YouTube, [What ATP is and How it Works]

저장 수단 #

생물은 호흡을 통해 유기물을 분해할 때 생성되는 에너지를 이용하여 ADPATP로 만들어 저장한다. 이후 에너지가 필요하게 되면 다시 ATP를 가수분해하여 ADP로 만들고 생성되는 에너지를 사용하게 된다.

즉, ADP를 에너지가 바닥난 충전식 배터리에 비유한다면, ATP는 빵빵하게 충전된 배터리라고 할 수 있다.

100% 충전된 배터리로 기계를 작동할 수 있듯이, ATP에서 방출되는 에너지를 통해 모든 생물의 생명 활동이 영위된다.

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