ADP (Adenosindiphosphat): Eigenschaften, Struktur und Funktionen
Adenosindiphosphat, abgekürzt als ADP, ist ein Molekül, das aus einer an einem Adenin verankerten Ribose und zwei Phosphatgruppen besteht. Diese Verbindung ist für den Stoffwechsel und den Energiefluss der Zellen von entscheidender Bedeutung.
ADP wird ständig in ATP, Adenosintriphosphat und AMP, Adenosinmonophosphat umgewandelt. Diese Moleküle variieren nur in der Anzahl der Phosphatgruppen, die sie besitzen, und sind für viele der Reaktionen notwendig, die im Stoffwechsel von Lebewesen auftreten.
ADP ist ein Produkt einer Vielzahl von Stoffwechselreaktionen, die Zellen ausführen. Die Energie, die für diese Reaktionen benötigt wird, wird vom ATP bereitgestellt und gebrochen, um Energie und ADP zu erzeugen.
Zusätzlich zu seiner Funktion als Strukturblock, der für die Bildung von ATP erforderlich ist, hat sich ADP als wichtiger Bestandteil des Blutgerinnungsprozesses erwiesen. Es ist in der Lage, eine Reihe von Rezeptoren zu aktivieren, die die Aktivität von Blutplättchen und anderen Faktoren, die mit Gerinnung und Thrombose zusammenhängen, modulieren.
Eigenschaften und Struktur
Die Struktur von ADP ist identisch mit der von ATP, nur dass ihm eine Phosphatgruppe fehlt. Es hat eine Summenformel von C 10 H 15 N 5 O 10 P 2 und ein Molekulargewicht von 427.201 g / mol.
Es besteht aus einem Zuckerskelett, das an eine stickstoffhaltige Base, Adenin und zwei Phosphatgruppen gebunden ist. Der Zucker, der diese Verbindung bildet, heißt Ribose. Adenosin ist an Kohlenstoff 1 an Zucker gebunden, während Phosphatgruppen an Kohlenstoff 5 gebunden sind. Wir werden jeden Bestandteil von ADP im Detail beschreiben:
Adenin
Von den fünf in der Natur vorkommenden stickstoffhaltigen Basen gehört Adenin - oder 6-Aminopurin - dazu. Es ist ein Derivat der Purinbasen, daher wird es üblicherweise Purin genannt. Es besteht aus zwei Ringen.
Ribose
Ribose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen (es ist eine Pentose), dessen Molekülformel C 5 H 10 O 5 und eine Molekülmasse von 150 g / mol ist. Β-D-Ribofuranose bildet in einer seiner cyclischen Formen die Strukturkomponente von ADP. Es besteht auch aus ATP und Nukleinsäuren (DNA und RNA).
Phosphatgruppen
Die Phosphatgruppen sind mehratomige Ionen, die von einem Phosphoratom gebildet werden, das sich in der Mitte befindet und von vier Sauerstoffatomen umgeben ist.
Die Phosphatgruppen werden in Abhängigkeit von ihrer Nähe zur Ribose in griechischen Buchstaben benannt: Die nächstgelegene ist die Phosphatgruppe alpha (α), während die nächste die beta (β) ist. In der ATP haben wir eine dritte Phosphatgruppe, das Gamma (γ). Letzteres ist dasjenige, das in der ATP gespalten wird, um ADP zu ergeben.
Die Bindungen, die Phosphatgruppen binden, werden als phosphoanhydrisch bezeichnet und gelten als energiereiche Bindungen. Das heißt, wenn sie brechen, setzen sie eine nennenswerte Menge an Energie frei.
Funktionen
Strukturblock für die ATP
Wie hängen ADP und ATP zusammen?
Wie bereits erwähnt, sind ATP und ADP auf der Strukturebene sehr ähnlich, aber wir klären nicht, wie beide Moleküle mit dem Zellstoffwechsel zusammenhängen.
Wir können uns ATP als "Energiewährung der Zelle" vorstellen. Es wird von zahlreichen Reaktionen genutzt, die in unserem Leben auftreten.
Wenn zum Beispiel ATP seine Energie auf das Myosin-Protein überträgt - eine wichtige Komponente der Muskelfasern -, führt dies zu einer Änderung der Muskelkonformation, die eine Muskelkontraktion ermöglicht.
Viele der Stoffwechselreaktionen sind energetisch nicht günstig, so dass die Energierechnung für eine andere Reaktion "bezahlt" werden muss: die Hydrolyse von ATP.
Die Phosphatgruppen sind negativ geladene Moleküle. Drei davon sind in der ATP vereint, was zu einer hohen elektrostatischen Abstoßung zwischen den drei Gruppen führt. Dieses Phänomen dient als Energiespeicher, der freigesetzt und auf biologisch relevante Reaktionen übertragen werden kann.
Die ATP ist analog zu einer voll geladenen Batterie, die Zellen verwenden sie und das Ergebnis ist eine "halb geladene" Batterie. Letzteres entspricht in unserer Analogie dem ADP. Mit anderen Worten, das ADP liefert das notwendige Rohmaterial für die Erzeugung von ATP.
ADP- und ATP-Zyklus
Wie bei den meisten chemischen Reaktionen ist die Hydrolyse von ATP in ADP ein reversibles Phänomen. Das heißt, der ADP kann sich "aufladen" - wie bei unserer Batterie-Analogie. Die umgekehrte Reaktion, bei der ausgehend von ADP und einem anorganischen Phosphat ATP hergestellt wird, benötigt Energie.
Zwischen den Molekülen von ADP und ATP muss durch einen thermodynamischen Energieübertragungsprozess ein konstanter Zyklus von einer Quelle zur anderen bestehen.
ATP wird durch die Einwirkung eines Wassermoleküls hydrolysiert und erzeugt ADP und ein anorganisches Phosphat als Produkte. Bei dieser Reaktion wird Energie freigesetzt. Der Abbau von ATP-Phosphatbindungen setzt etwa 30, 5 Kilojules pro Mol ATP und die anschließende Freisetzung von ADP frei.
Rolle von ADP bei Gerinnung und Thrombose
ADP ist ein Molekül, das eine wichtige Rolle bei der Blutstillung und Thrombose spielt. Es wurde deutlich, dass ADP an der Blutstillung beteiligt ist, da es für die Aktivierung von Blutplättchen mittels der Rezeptoren P2Y1, P2Y12 und P2X1 verantwortlich ist.
Der P2Y1-Rezeptor ist ein an G-Protein gekoppeltes System, das an der Formänderung von Blutplättchen, ihrer Aggregation, der Aktivität von Prokoagulanzien sowie der Adhäsion und Immobilisierung von Fibrinogen beteiligt ist.
Der zweite Rezeptor, der ATP moduliert, ist P2Y12 und scheint an Funktionen ähnlich dem oben beschriebenen Rezeptor beteiligt zu sein. Darüber hinaus aktiviert der Rezeptor auch Blutplättchen mittels anderer Antagonisten wie Kollagen. Der letzte Empfänger ist P2X1. Strukturell ist es ein Ionenkanal, der den Calciumfluss aktiviert und bewirkt.
Dank der Kenntnis der Wirkungsweise dieses Rezeptors konnten Medikamente entwickelt werden, die dessen Funktion beeinträchtigen und zur Behandlung von Thrombosen wirksam sind. Der letztere Begriff bezieht sich auf die Bildung von Gerinnseln in den Gefäßen.
