Аденозинтрифосфат (АТФ) является универсальным источником энергии в клетках живых организмов. Он участвует в большом количестве реакций, связанных с передачей и хранением энергии, а также в регуляции обмена веществ в клетке.
Синтез АТФ происходит в митохондриях – органеллах, расположенных внутри клетки. Процесс синтеза АТФ называется окислительное фосфорилирование и происходит в результате переноса электронов от питательных веществ, например, глюкозы, на молекулы никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и фаденинадениндинуклеотид (ФАД), связанные с белковыми комплексами электрон-транспортной цепи в митохондриях. Электроны, переносимые через электрон-транспортную цепь, генерируют протоны (водородные ионы), которые перемещаются через митохондриальную мембрану обратно в митохондрию через белковый комплекс АТФ-синтазы. Процесс перемещения протонов через этот комплекс сопровождается синтезом АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и остатков фосфата.
АТФ содержит три резидуальных группы фосфата, которые могут быть гидролизованы, чтобы освободить энергию в клетке. Гидролиз фосфатных связей может быть стимулирована различными способами, включая диффузионную диссипацию потенциала мембраны, регулирующую ионный поток, и биологическими механизмами, включая специальные ферменты (например, киназы).
В свою очередь, энергия, выделяющаяся при гидролизе фосфатных связей АТФ, используется для ряда важных процессов в клетке, таких как синтез белков, сокращение мышечных волокон, транспорт ионов и другие. Кроме того, АТФ является источником энергии для многих реакций внеклеточного обмена.
Таким образом, АТФ называют макроэргическим соединением, потому что оно содержит большое количество энергии, которая может быть освобождена при гидролизе фосфатных связей и использована для выполнения различных процессов в клетке. Биохимический механизм синтеза и расщепления АТФ обеспечивает клеткам возможность контролировать процессы обмена веществ и поддерживать необходимые специфические характеристики окружающей среды. Поэтому АТФ является необходимым компонентом для жизнедеятельности всех клеточных организмов.