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Adenosintriphosphat (ATP)

Adenosintriphosphat (ATP) ist in den Zellen eines lebenden Organismus die wichtigste Speicherform chemischer Energie.
ATP besteht aus Adenosin und drei Phosphatresten (Pi), die untereinander verbunden sind. Adenosin wird aus Adenin und Ribose gebildet.

Die drei Phosphatreste werden mit α, β, γ gekennzeichnet. Die Ribose ist mit dem α-Phosphat durch eine Phosphorsäureester-Bindung verbunden. Die drei Phosphatreste unter sich sind dagegen durch eine Phosphorsäureanhydrid-Bindung verknüpft.

Das ATP-Molekül besitzt im Bereich der Phosphate vier negative Ladungen. Diese negativen Ladungen werden durch Magnesium-Ionen an den α- und β-Phosphaten teilweise aufgehoben.

  
Fig: Molekularer Aufbau des ATP


Da sich die negativ geladenen Sauerstoffatome gegenseitig abstoßen, handelt es sich bei der Phosphorsäurehydrid-Bindung um eine relativ instabile Bindung. Bei der Hydrolyse eines Phosphatrestes wird diese innermolekulare Spannung teilweise aufgehoben und die freie Energie verfügbar. Dabei entsteht aus einem Adenosintriphosphat ein Adenosindiphosphat.

Unter Standardbedingungen wird eine freie Energie von ca. - 30 kJ/mol ATP freisetzt.

Die freie Energie wird dann mit einem Minuszeichen versehen, wenn die Endprodukte einer Reaktion weniger freie Energie enthalten, als die Ausgangsverbindung. Somit wird Energie freigesetzt.
 Auch bei der Spaltung der zweiten Anhydrid-Bindung wird eine Energiemenge von ca. - 30kJ/mol ADP frei. Es entsteht Adenosinmonophosphat (AMP).

Die Spaltung der Ester-Bindung liefert hingegen nur eine Energiemenge von ca. -9 kJ/mol AMP.

AMP kann durch eine schrittweise Abspaltung oder Diphosphatabspaltung, z.B. während der Fettsäureaktivierung zur Energiegewinnung entstehen.

Die Spaltung von ATP findet z.B. in der Muskelzelle meist nicht unter Standardbedingungen statt. Die freie Energie in der Muskelzelle wird von der aktuellen Temperatur, dem pH-Wert und überwiegend von der vorliegenden Konzentration von ATP, ADP und Pi bestimmt.
 Wenn in der Muskelzelle viel ATP und wenig ADP und Pi vorliegen, dann entsteht entsprechend mehr freie Energie als - 30 kJ/mol ATP. Umgekehrt nimmt die freie Energie dann ab, wenn bereits viel ATP gespalten wurde und sich ADP + Pi angehäuft haben.

ATP kann als universeller direkt "anzapfbarer Energiespeicher" bezeichnet werden, der in allen lebenden Zellen, besonders in der Muskelzelle, vorhanden ist.