Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Mikä on ATP?
ATP eli adenosiinitrifosfaatti on nukleotidi, jonka avulla solu siirtää energiaa energiaa tuottavista reaktioista energiaa vaativiin. Kun ATP hajoaa ADP:ksi ja fosfaatiksi, vapautuu energiaa, jolla solu tekee työtä, kuten lihassupistusta ja aktiivista kuljetusta. Solu valmistaa ATP:tä jatkuvasti uudelleen ADP:stä ja fosfaatista, pääosin soluhengityksessä.
ATP koostuu adeniinista, riboosista ja kolmesta fosfaattiryhmästä. Solu ei varastoi ATP:tä pitkäksi aikaa. Energiavarastoja ovat glykogeeni ja rasva, ja niiden energia muutetaan ATP:ksi tarpeen mukaan.
ATP:tä muodostuu kahdella tavalla. Substraattitason fosforylaatiossa fosfaatti siirtyy suoraan välituotteelta ADP:lle, kuten glykolyysissä. Oksidatiivisessa fosforylaatiossa mitokondrion sisäkalvon ATP-syntaasi käyttää protonien pitoisuuseroa, jonka elektroninsiirtoketju on tuottanut.
ATP:n etu on sopiva annoskoko. Yhden glukoosimoolin täydellinen hapetus vapauttaa noin 2 800 kJ, kun taas ATP-moolin hydrolyysi vapauttaa soluoloissa noin 50 kJ. Pienissä erissä energia saadaan käyttöön ilman, että suuri osa siitä hukkuu kerralla lämmöksi.
Kaava
ATP + H₂O → ADP + Pᵢ + energiaa
Esimerkki
Glukoosimoolin hapetus vapauttaa noin 2 800 kJ. Solu saa siitä noin 30 moolia ATP:tä, ja yksi ATP-mooli vastaa soluoloissa noin 50 kJ. Kuinka suuri osa energiasta sitoutuu ATP:hen?
- ATP:hen sitoutuu 30 · 50 kJ = 1 500 kJ.
- Osuus on 1 500 kJ / 2 800 kJ ≈ 0,54 eli noin 54 %.
- Loput vapautuvat lämpönä, mikä ylläpitää ruumiinlämpöä. Tulos on arvio, koska ATP-saanto ja hydrolyysin energia vaihtelevat olosuhteiden mukaan.
Tyypillinen virhe
Usein sanotaan, että fosfaattisidoksen katkeaminen vapauttaa energiaa. Sidoksen katkaiseminen vaatii aina energiaa. Energiaa vapautuu, koska reaktion tuotteet ADP ja fosfaatti ovat yhteensä matalammalla energiatasolla kuin ATP ja vesi.
Valintakokeessa B
Solun energiatalous kuuluu lukion biologiaan. Valintakoe B arvioi myös matemaattis-loogista päättelyä, joten ATP-saannon ja energian osuuksien laskeminen kannattaa osata.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 4: Aineenvaihdunta ja energia. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Missä ATP:tä syntyy?
Eläinsolussa ATP:tä syntyy solulimassa glykolyysissä ja mitokondriossa sitruunahappokierrossa ja oksidatiivisessa fosforylaatiossa, josta tulee suurin osa solun ATP:stä. Kasvisolussa ATP:tä syntyy lisäksi viherhiukkasen valoreaktioissa, mutta tämä ATP käytetään viherhiukkasessa sokerin rakentamiseen Calvinin kierrossa.
Mitä eroa on ATP:llä ja ADP:llä?
ATP:ssä on kolme fosfaattiryhmää, ADP:ssä eli adenosiinidifosfaatissa kaksi. Kun ATP luovuttaa energiaa, siitä irtoaa yksi fosfaatti ja jäljelle jää ADP. Soluhengitys liittää fosfaatin takaisin, joten sama molekyyli kiertää ATP:n ja ADP:n välillä jatkuvasti.