Was ist ATP? Wie der Körper dieses wichtige Molekül nutzt

ATP ist ein energietragendes Molekül, das Zellfunktionen wie Muskelkontraktion, Nervenimpulse sowie die Produktion und Freisetzung von Chemikalien antreibt. ATP ist als „Energiewährung des Lebens“ oder „Brennstoff des Lebens“ bekannt, da es die universelle Energiequelle für alle lebenden Zellen ist.

Was bewirkt ATP im Körper?

ATP, was für stehtAdenosintriphosphat, ist ein wesentlicher Baustein des Lebens. Jeder lebende Organismus besteht aus Zellen, die zur Energiegewinnung auf ATP angewiesen sind.Ohne ATP hätten Zellen weder den Brennstoff noch die Energie, um die zum Überleben notwendigen Funktionen auszuführen.

Zu den wesentlichen Funktionen von ATP gehören:

• Neurotransmitter: ATP überträgt Nachrichten von einer Nervenzelle (Neuron) zur anderen. ATP kann sowohl von Nervenzellen im Körper (periphere Neuronen) als auch von Nervenzellen im zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) freigesetzt werden. Seine Rolle als Neurotransmitter besteht darin, die Homöostase (Gleichgewicht) im gesamten Körper aufrechtzuerhalten.
• Genmaterial herstellen: Ihr Körper benötigt ATP, um DNA und RNA herzustellen. Es benötigt das Triphosphat in ATP, um RNA herzustellen. Für DNA wandelt Ihr Körper zunächst ATP umDesoxyribonukleotid(dATP) durch Entfernen eines Sauerstoffatoms.
• Senden von Nachrichten: Die Rolle von ATP bei der intrazellulären Signalübertragung besteht darin, Botenstoffe wie Hormone, Enzyme, Lipidmediatoren, Neurotransmitter, Stickoxid, Wachstumsfaktoren und reaktive Sauerstoffspezies freizusetzen. Diese Botenstoffe regulieren das Innenleben der Zellen.
• Muskelkontraktion: Ihre Muskeln können eine kleine Menge ATP speichern. Dieses ATP wird ziemlich schnell aufgebraucht, wenn Sie Ihre Muskeln beanspruchen, beispielsweise wenn Sie Sport treiben. Ihr Körper produziert dann mehr ATP und sendet es an die Muskeln, um das Trainingsniveau aufrechtzuerhalten.
• Proteinsynthese: Der größte Teil der Energie aus dem ATP einer Zelle wird zur Herstellung von Proteinen wie Enzymen, Antikörpern und Strukturproteinen verwendet.
• Aktiver Transport: ATP treibt die Proteine ​​an, die Substanzen durch Zellmembranen transportieren.

Die Entdeckung von ATP
Im Jahr 1929 isolierte der deutsche Chemiker Karl Lohmann in einem Labor das, was wir heute Adenosintriphosphat nennen. Ein Jahrzehnt später, im Jahr 1939, stellte der Nobelpreisträger Fritz Lipmann fest, dass ATP der universelle Energieträger in allen lebenden Zellen ist, und prägte den Begriff „energiereiche Phosphatbindungen“.

Was ist die chemische Struktur von ATP?

ATP besteht aus einer Stickstoffbase (Adenin) und einem Zuckermolekül (Ribose), die Adenosin bilden, sowie drei Phosphatmolekülen. Wenn Adenosin nur ein Phosphatmolekül enthält, wird es Adenosinmonophosphat (AMP) genannt. Wenn es zwei Phosphate enthält, spricht man von Adenosindiphosphat (ADP).

Wie viel ATP kann eine Zelle produzieren?
Eine durchschnittliche Zelle im menschlichen Körper verbraucht etwa 10 Millionen ATP-Moleküle pro Sekunde und kann ihr gesamtes ATP in weniger als einer Minute recyceln. Innerhalb von 24 Stunden setzt der menschliche Körper sein Gewicht in ATP um.

Wie ATP Ihre Zellen mit Energie versorgt

Obwohl Adenosin ein grundlegender Bestandteil von ATP ist, kommt es bei der Energieversorgung einer Zelle und der Befeuerung zellulärer Prozesse auf die Phosphatmoleküle an. Die energiereichste Zusammensetzung für Adenosin ist ATP, das aus drei Phosphaten besteht.

AdenosintriPhosphat (ATP) wird zu AdenosinVonPhosphat (ADP), wenn sich eines seiner drei Phosphatmoleküle löst und Energie freisetzt („tri“ bedeutet „drei“, während „di“ „zwei“ bedeutet). Diese Energiefreisetzung ist es, die die Zellen antreibt.

Umgekehrt wird ADP zu ATP, wenn ein Phosphatmolekül hinzugefügt wird. Als Teil eines fortlaufenden Energiekreislaufs wird ADP ständig wieder in ATP zurückgeführt.

ATP vs. ADP
ATP und ADP sind beide an der Energieübertragung beteiligt, haben jedoch unterschiedliche Energieniveaus. ATP ist ein hochenergetisches Molekül mit drei Phosphatbindungen; ADP ist niederenergetisch und hat nur zwei Phosphatbindungen. ATP setzt Energie frei, wenn eine seiner drei Phosphatbindungen abbricht und ADP entsteht.

Wie ATP hergestellt wird

Der menschliche Körper nutzt Moleküle, die in den Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten enthalten sind, die wir essen oder trinken, als Energiequellen zur Herstellung von ATP. Dies geschieht durch einen Prozess namensHydrolyse.

Nachdem die Nahrung verdaut wurde, wird sie zu Glukose, einer Form von Zucker, synthetisiert. Glukose ist die Hauptbrennstoffquelle Ihrer ZellenMitochondrienWird verwendet, um Kalorienenergie aus der Nahrung in ATP umzuwandeln, eine Energieform, die von Zellen genutzt werden kann.

ATP wird durch einen Prozess namens Zellatmung hergestellt, der in den Mitochondrien einer Zelle stattfindet. Mitochondrien sind winzige Untereinheiten innerhalb einer Zelle, die darauf spezialisiert sind, Energie aus der Nahrung, die wir essen, zu extrahieren und in ATP umzuwandeln.

Mitochondrien können Glukose über zwei verschiedene Arten der Zellatmung in ATP umwandeln:

• Aerob (mit Sauerstoff):Sauerstoff hilft dabei, Zucker in Elektronenträger aufzuspalten, die die ATP-Synthese vorantreiben.
• Anaerob (ohne Sauerstoff):In Abwesenheit von Sauerstoff kann ATP durch Milchsäuregärung hergestellt werden. Dies geschieht sowohl bei Organismen, die Sauerstoff benötigen, als auch bei anderen Organismen wie Pflanzen, Algen und einigen Bakterien, die Sonnenlicht in Energie umwandeln, die von einer Zelle über Photosynthese genutzt werden kann.

Mitochondrien produzieren ATP
Mitochondrien sind Ministrukturen innerhalb einer Zelle, die Glukose über aerobe oder anaerobe Zellatmung in „das Energiemolekül“, bekannt als ATP, umwandeln.

ATP-Produktion während des Trainings

Das brennende Gefühl, das Sie bei hochintensivem Training verspüren, ist Milchsäure, die zur Herstellung von ATP durch anaerobe Glykolyse verwendet wird.

Während des Aerobic-Trainings verfügen die Mitochondrien über genügend Sauerstoff, um ATP aerob herzustellen. Wenn Sie jedoch außer Atem sind und Ihre Zellen nicht über genügend Sauerstoff verfügen, um die Zellatmung aerob durchzuführen, kann der Prozess trotzdem anaerob ablaufen, erzeugt jedoch ein vorübergehendes Brennen in Ihren Skelettmuskeln.

Kann der Adenosinstoffwechsel den Schlaf beeinflussen?
Die Geschwindigkeit des Adenosinstoffwechsels kann sich auf Ihre Anfälligkeit für Schlafentzug und Ihre Tiefschlafqualität auswirken. Untersuchungen legen nahe, dass der Schlaf-Wach-Zyklus davon beeinflusst wird, wie Adenosin im Gehirn verstoffwechselt wird.

Benötigen Sie ATP-Ergänzungen?

Eine ausgewogene Ernährung und eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr sollten Ihrem Körper alle Ressourcen geben, die er benötigt, um reichlich ATP zu produzieren. Obwohl einige Sportler ihre Leistung durch die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln oder ergonomischen Hilfsmitteln zur Steigerung der ATP-Produktion leicht verbessern können, ist es fraglich, ob orale Adenosintriphosphat-Nahrungsergänzungsmittel tatsächlich die Energie steigern.

Gibt es einen Zusammenhang zwischen ATP und niedriger Energie?
Ein ATP-Mangel kann die Energie verringern und zu Lethargie führen. Obwohl eine ausgewogene Ernährung und eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr Ihrem Körper genügend Energie geben sollten, um reichlich ATP zu produzieren, können bestimmte Krankheiten wie Fibromyalgie und das chronische Müdigkeitssyndrom die ATP-Hydrolyse stören.

Wie wird ATP in der Medizin verwendet?

Zu den klinischen Anwendungen von ATP gehören Schmerzbehandlung, Anästhesie, Kardiologie und Chirurgie.

• Schmerzbehandlung:Über eine Vene (intravenös) verabreichtes ATP kann helfen, Schmerzen zu lindern, indem es auf den A1-Adenosinrezeptor einwirkt. Dadurch wird ein Signalprozess in Gang gesetzt, der zur Linderung entzündungsbedingter Schmerzen beitragen kann. In manchen Fällen kann die Wirkung wochenlang anhalten.
• Anästhesie:In niedrigen Dosen verabreicht kann ATP Nervenschmerzen (neuropathische Schmerzen), Schmerzen aufgrund mangelnder Durchblutung (ischämische Schmerzen) und eine erhöhte Schmerzempfindlichkeit (Hyperalgesie) in einer mit Morphin vergleichbaren Weise lindern. Dadurch kann der Opioidkonsum nach einer Operation reduziert werden.
• Kardiologie:ATP ist für die Anwendung bei Menschen mit hohem Blutdruck in der Lungenarterie (pulmonale Hypertonie) unbedenklich.Pulmonale Hypertonie kann zu Atembeschwerden und einer eingeschränkten Fähigkeit zur Bewältigung alltäglicher Aufgaben führen. Unbehandelt kann dieser Zustand zu Herzversagen und frühem Tod führen.
• Operation:ATP kann auch in chirurgischen Eingriffen eingesetzt werden, um einen niedrigen Blutdruck (Hypotonie) zu verursachen.Dies hilft, Blutungen zu reduzieren und eine bessere Sicht auf die Operationsstelle zu ermöglichen.

ATP kann für Menschen mit fortgeschrittenen soliden Tumoren hilfreich sein. Im Labor hergestelltes ATP wird untersucht, um herauszufinden, ob es bei diesen Menschen den Gewichtsverlust verringern und die Muskelkraft verbessern kann.