جزيء الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ATP؛ عملة الطاقة

هل تعلم أنك في كل يوم تقوم بتحويل ما يُعادل وزن جسمك إلى عملة طاقة (1)؟

ما المقصود بعملة الطاقة؟ وهل للطاقة عملة!

يُطلق على الأدينوزين ثلاثي الفوسفات Adenosine triphosphate-ATP اسم عملة الطاقة Energy Currency، وتُطلق عليه مراجع أخرى جزيء الطاقة Energy Molecule؛ وذلك لأنه يمثل مصدر الطاقة الأساسي للخلية. ينتمي الـATP إلى فئة من المركبات تدعى بالنكليوتيدات Nucleotides؛ ويتكون الجزيء من ثلاثة مكونات: نظام ثنائي الحلقات (الأدينين)، وحلقة فورانوز، وسلسلة ثلاثية الفوسفات (1)، وهذه البنية جعلت منه جزيء تخزين طاقة ممتازًا، إذ يحتوي هيكل الـATP على سلسلة كربون كعمود فقري، لكن الجزء المهم حقًّا هو الجزء الفسفوري ثلاثي الفوسفات حيث ترتبط ثلاث مجموعات فوسفورية ببعضها بواسطة الأكسجين، كما ترتبط أيضًا ذرات أكسجين جانبية بذرات الفوسفور (2). في الظروف العادية داخل الجسم، لكلٍّ من ذرات الأكسجين هذه شحنة سالبة، وبالتالي تعمل هذه الشحنات السالبة المجمعة على الهروب جرَّاء التنافر؛ ونتيجة لذلك نحصل على كثير من الطاقة الكامنة المخزنة، فإذا قمت بإزالة مجموعة فوسفات واحدة فقط من نهاية السلسلة، بحيث تتبقى مجموعتان فقط من الفوسفات، فإن الجزيء يصبح في حالة أكثر تفضيلًا؛ وهذا التحويل من الـATP إلى أدينوزين ثنائي الفوسفات Adenosine diphosphate (ADP)؛ هو أمر مهم جدًّا للتزويد بالطاقة لعمليات الحياة المختلفة؛ حيث يكفي قطع رابطة واحدة مع إعادة ترتيب بنية الجزيء لتحرير حوالي 7.3 سعرة حرارية لكل مول، ممَّا يساوي 30.6 كيلوجول/مول، وهي تساوي تقريبًا كمية الطاقة الموجودة في حبة فول سوداني واحدة (2,3).

اكتُشِف الـATP في عام 1929، إذ قام باحثون في كلية الطب بجامعة هارفارد (بوسطن) بعزله من عضلات الثدييات ومن الكبد. وبالمثل، حدده كارل لومان من معاهد القيصر فيلهلم (برلين وهايدلبرغ) في الأنسجة العضلية؛ واستمرت الدراسات على هذا المركب بعد ذلك وعُزل من مصادر أخرى على مدار الخمسة عشر عامًا التالية (1).

يتشكل هذا المركب من خلال طرق عدة مثل:

-الفسفرة الضوئية وهي طريقة خاصة بالنباتات والبكتيريا الزرقاء، وتتم باستخدام ضوء الشمس.

-التنفس الخلوي في ميتوكوندريا الخلية، ويمكن أن يكون ذلك من خلال التنفس الهوائي، الذي يتطلب الأكسجين، أو التنفس اللاهوائي الذي لا يتطلبه. ينتج التنفس الهوائي الـATP إلى جانب ثاني أكسيد الكربون والماء من تفاعل الغلوكوز والأكسجين، في حين يستخدم التنفس اللاهوائي مواد كيميائية غير الأكسجين، وتستخدم هذه العملية البكتيريا التي تعيش في البيئات اللاهوائية. بالإضافة إلى التخمير، الذي يعد طريقة أخرى لإنتاج الـATP والتي لا تتطلب أكسجين؛ يختلف التخمير عن التنفس اللاهوائي لأنه لا يستخدم سلسلة نقل الإلكترون. ويُعدُّ الـATP المُصنَّع في الميتوكوندريا مصدر الطاقة الأساسيَّ للوظائف البيولوجيَّة المهمَّة، مثل تقلص العضلات، ونقل النبضات العصبيَّة، وتخليق البروتين (1).

وفي الواقع، تستخدم الكائنات الحية الـATP مثل البطارية؛ إذ يمكن للـATP أن يمنح التفاعلات طاقة التنشيط المطلوبة عن طريق فقدان إحدى مجموعات الفوسفور الخاصة به لتكوين الـADP عبر تفاعل حلمهة، ويمكنها استخدام طاقة الغذاء في الميتوكوندريا لتحويل الـADP  إلى ATP من جديد لتوفير الطاقة مرة أخرى للقيام بالعمل المطلوب (2).

المصادر: