एटीपी हाइड्रोलिसिस: Difference between revisions

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[[Image:Ortho resonance.svg|350px|thumb|अकार्बनिक फॉस्फेट के लिए चार संभावित अनुनाद संरचनाएं]]एटीपी जल अपघटन अपचयी प्रतिक्रिया प्रक्रिया है जिसके द्वारा [[एडेनोसिन डिपोस्फेट|ऐडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट]] (एटीपी) में उच्च-ऊर्जा फॉस्फोएनहाइड्राइड आबंध में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को इन आबंधों को विभाजित करने के बाद जारी किया जाता है, उदाहरण के लिए मांसपेशियों में, यांत्रिक ऊर्जा के रूप में कार्य उत्पन्न करके जारी किया जाता है। उत्पाद एडेनोसाइन डिफॉस्फेट (एडीपी) और एक [[अकार्बनिक फॉस्फेट]] (P<sub>i</sub>)ऊर्जा देने के लिए एडीपी [[एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट]] (एएमपी), और एक अन्य अकार्बनिक फॉस्फेट (P<sub>i</sub>) को आगे जलापघटित किया जा सकता है।<ref name=":0">{{Cite book|title=आणविक कोशिका जीव विज्ञान|last=Lodish, Harvey|date=2013|publisher=W.H. Freeman and Co|isbn=9781464109812|edition=7th|location=New York|pages=52, 53|oclc=171110915}}</ref> एटीपी जल अपघटन भोजन या सूर्य के प्रकाश से प्राप्त ऊर्जा और मांसपेशियों के संकुचन, झिल्लियों में [[ विद्युत रासायनिक ढाल |विद्युत रासायनिक ढाल]] की स्थापना और जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक जीव संश्लेषण प्रक्रियाओं जैसे उपयोगी कार्यों के बीच अंतिम कड़ी है।


एनहाइड्रिडिक बॉन्ड को अक्सर उच्च-ऊर्जा बॉन्ड के रूप में लेबल किया जाता है। पीओ बांड वास्तव में काफी मजबूत हैं (सीएन बांड की तुलना में ~ 30 kJ/mol मजबूत)<ref name="Darwent1970"> Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules", Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.</ref><ref name="WiredChemist bond energies"> {{Cite web|url=http://www.wiredchemist.com/chemistry/data/bond_energies_lengths.html|title=Common Bond Energies (D|website=www.wiredchemist.com|access-date=2020-04-04}} </ref> और खुद को तोड़ना विशेष रूप से आसान नहीं है। जैसा कि नीचे बताया गया है, एटीपी के हाइड्रोलिसिस द्वारा ऊर्जा जारी की जाती है। हालाँकि, जब P-O बॉन्ड टूट जाते हैं, तो ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता होती है। यह एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ नए बांड और कम-ऊर्जा अकार्बनिक फॉस्फेट का गठन है जो सिस्टम की कुल ऊर्जा को कम करता है और इसे और अधिक स्थिर बनाता है।<ref name=":0" />
एनहाइड्रिडिक आबंध को प्रायः उच्च-ऊर्जा आबंध के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पीओ आबंध वस्तुत: काफी शक्तिशाली हैं (सीएन आबंध की तुलना में ~ 30 kJ/mol शक्तिशाली)<ref name="Darwent1970"> Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules", Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.</ref><ref name="WiredChemist bond energies"> {{Cite web|url=http://www.wiredchemist.com/chemistry/data/bond_energies_lengths.html|title=Common Bond Energies (D|website=www.wiredchemist.com|access-date=2020-04-04}} </ref> और खुद को तोड़ना विशेष रूप से आसान नहीं है। जैसा कि नीचे बताया गया है, एटीपी के जल अपघटन द्वारा ऊर्जा जारी की जाती है। हालाँकि, जब P-O आबंध टूट जाते हैं, तो उन्हें ऊर्जा के निविष्ट की आवश्यकता होती है। यह एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ नए आबंध और कम-ऊर्जा अकार्बनिक फॉस्फेट का गठन है जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को कम करता है और इसे और अधिक स्थिर बनाता है।<ref name=":0" />


एटीपी में [[ फास्फेट ]] समूहों का [[हाइड्रोलिसिस]] विशेष रूप से [[एक्सर्जोनिक]] है, क्योंकि परिणामी अकार्बनिक फॉस्फेट आणविक आयन कई अनुनाद संरचनाओं द्वारा बहुत स्थिर होता है, जिससे उत्पाद (एडीपी और पी) बनते हैं।<sub>i</sub>) अभिकारक (एटीपी) की तुलना में ऊर्जा में कम। एटीपी की तीन आसन्न फॉस्फेट इकाइयों से जुड़ा उच्च नकारात्मक चार्ज घनत्व भी अणु को अस्थिर करता है, जिससे यह ऊर्जा में अधिक हो जाता है। हाइड्रोलिसिस इनमें से कुछ इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण से छुटकारा दिलाता है, एंजाइम संरचना में परिवर्तनकारी परिवर्तन करके प्रक्रिया में उपयोगी ऊर्जा को मुक्त करता है।
एटीपी में [[ फास्फेट |फास्फेट]] समूहों का [[हाइड्रोलिसिस|जल अपघटन]] विशेष रूप से [[एक्सर्जोनिक|ऊर्जाक्षेपी]] है, क्योंकि परिणामी अकार्बनिक फॉस्फेट आणविक आयन कई अनुनाद संरचनाओं द्वारा बहुत स्थिर होता है, जिससे उत्पाद (एडीपी और P<sub>i</sub>) अभिकारक (एटीपी) की तुलना में ऊर्जा में कम बनते हैं। एटीपी की तीन आसन्न फॉस्फेट इकाइयों से जुड़ा उच्च नकारात्मक आवेश घनत्व भी अणु को अस्थिर करता है, जिससे यह ऊर्जा में अधिक हो जाता है। जल अपघटन इनमें से कुछ स्थिर वैद्युत भंडारण प्रतिकर्षण से छुटकारा दिलाता है, किण्वक संरचना में परिवर्तनकारी परिवर्तन करके प्रक्रिया में उपयोगी ऊर्जा को मुक्त करता है।


मनुष्यों में, एटीपी के हाइड्रोलिसिस से जारी ऊर्जा का लगभग 60 प्रतिशत होने वाली वास्तविक प्रतिक्रियाओं को ईंधन देने के बजाय चयापचय गर्मी पैदा करता है।<ref>{{Cite book|title=बर्न एंड लेवी फिजियोलॉजी|date=2010|publisher=Mosby/Elsevier|others=Berne, Robert M., 1918-2001., Koeppen, Bruce M., Stanton, Bruce A.|isbn=9780323073622|edition=6th, updated|location=Philadelphia, PA|oclc=435728438}}</ref>
मनुष्यों में, एटीपी के जल अपघटन से जारी ऊर्जा का लगभग 60 प्रतिशत होने वाली वास्तविक प्रतिक्रियाओं को ईंधन देने के स्थान पर चयापचय गर्मी उत्पन्न करता है।<ref>{{Cite book|title=बर्न एंड लेवी फिजियोलॉजी|date=2010|publisher=Mosby/Elsevier|others=Berne, Robert M., 1918-2001., Koeppen, Bruce M., Stanton, Bruce A.|isbn=9780323073622|edition=6th, updated|location=Philadelphia, PA|oclc=435728438}}</ref>
एटीपी, एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट के एसिड-बेस गुणों के कारण, एटीपी के हाइड्रोलिसिस पर प्रतिक्रिया माध्यम के पीएच को कम करने का प्रभाव पड़ता है। कुछ शर्तों के तहत, एटीपी हाइड्रोलिसिस के उच्च स्तर [[लैक्टिक एसिडोसिस]] में योगदान कर सकते हैं।
 
एटीपी, एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट के अम्ल-क्षार गुणों के कारण, एटीपी के जल अपघटन पर प्रतिक्रिया माध्यम के पीएच को कम करने का प्रभाव पड़ता है। कुछ परिस्थितियों के अंतर्गत, एटीपी जल अपघटन के उच्च स्तर [[लैक्टिक एसिडोसिस|स्तन्य अग्लता]] में योगदान कर सकते हैं।


== उत्पादित ऊर्जा की मात्रा ==
== उत्पादित ऊर्जा की मात्रा ==


टर्मिनल फ़ॉस्फ़ोनहाइड्रिडिक बॉन्ड का हाइड्रोलिसिस एक अत्यधिक एक्सर्जोनिक प्रक्रिया है। जारी ऊर्जा की मात्रा किसी विशेष सेल में स्थितियों पर निर्भर करती है। विशेष रूप से, जारी ऊर्जा एटीपी, एडीपी और पी की सांद्रता पर निर्भर है<sub>i</sub>. चूंकि इन अणुओं की सांद्रता संतुलन पर मूल्यों से विचलित होती है, [[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] परिवर्तन (ΔG) का मूल्य तेजी से भिन्न होगा। मानक स्थितियों में (एटीपी, एडीपी और पी<sub>i</sub> सांद्रता 1M के बराबर है, पानी की सांद्रता 55 M के बराबर है) ΔG का मान -28 से -34 kJ/mol के बीच है।<ref>{{Cite web|url=http://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?s=y&id=101989&ver=2|title=Standard Gibbs free energy of ATP hydrolysis - Generic - BNID 101989|website=bionumbers.hms.harvard.edu|access-date=2018-01-25}}</ref><ref name=":1">{{Cite web|url=http://book.bionumbers.org/how-much-energy-is-released-in-atp-hydrolysis/|title=» How much energy is released in ATP hydrolysis?|last=Philips|first=Ron Milo & Ron|website=book.bionumbers.org|language=en|access-date=2018-01-25}}</ref>
अंतस्थ फ़ॉस्फ़ोनहाइड्रिडिक आबंध का जल अपघटन एक अत्यधिक ऊर्जाक्षेपी प्रक्रिया है। जारी ऊर्जा की मात्रा किसी विशेष कोशिका में स्थितियों पर निर्भर करती है। विशेष रूप से, जारी ऊर्जा एटीपी, एडीपी और P<sub>i</sub> की सांद्रता पर निर्भर है। चूंकि इन अणुओं की सांद्रता संतुलन पर मूल्यों से विचलित होती है, [[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] परिवर्तन (ΔG) का मूल्य तेजी से भिन्न होगा। मानक स्थितियों में (एटीपी, एडीपी और P<sub>i</sub> सांद्रता 1M के बराबर है, पानी की सांद्रता 55 M के बराबर है) ΔG का मान -28 से -34 kJ/mol के बीच है।<ref>{{Cite web|url=http://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?s=y&id=101989&ver=2|title=Standard Gibbs free energy of ATP hydrolysis - Generic - BNID 101989|website=bionumbers.hms.harvard.edu|access-date=2018-01-25}}</ref><ref name=":1">{{Cite web|url=http://book.bionumbers.org/how-much-energy-is-released-in-atp-hydrolysis/|title=» How much energy is released in ATP hydrolysis?|last=Philips|first=Ron Milo & Ron|website=book.bionumbers.org|language=en|access-date=2018-01-25}}</ref>
ΔG मान की सीमा मौजूद है क्योंकि यह प्रतिक्रिया Mg की सांद्रता पर निर्भर है<sup>2+ </sup> धनायन, जो एटीपी अणु को स्थिर करते हैं। सेलुलर वातावरण भी ΔG मूल्य में अंतर के लिए योगदान देता है क्योंकि एटीपी हाइड्रोलिसिस न केवल अध्ययन किए गए सेल पर निर्भर करता है, बल्कि आसपास के ऊतक और यहां तक ​​कि सेल के भीतर डिब्बे पर भी निर्भर करता है। इसलिए ΔG मानों में परिवर्तनशीलता अपेक्षित है।<ref name=":1" />
 
ΔG मान की सीमा उपस्थित है क्योंकि यह प्रतिक्रिया Mg<sup>2+ </sup>धनायन की सांद्रता पर निर्भर है, जो एटीपी अणु को स्थिर करते हैं। कोशिकीय वातावरण भी ΔG मूल्य में अंतर के लिए योगदान देता है क्योंकि एटीपी जल अपघटन न केवल अध्ययन किए गए कोशिका पर निर्भर करता है, बल्कि आसपास के ऊतक और यहां तक ​​कि कोशिका के भीतर डिब्बे पर भी निर्भर करता है। इसलिए ΔG मानों में परिवर्तनशीलता अपेक्षित है।<ref name=":1" />
 
मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन Δ<sub>r</sub>G<sup>o</sup> के बीच संबंध और रासायनिक संतुलन प्रकट कर रहा है। यह संबंध समीकरण Δ<sub>r</sub>G<sup>o</sup> = -RT ln(K) द्वारा परिभाषित किया गया है, जहां K संतुलन स्थिरांक है, जो संतुलन में [[प्रतिक्रिया भागफल]] Q के बराबर है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, इस प्रतिक्रिया के लिए ΔG का मानक मान -28 और -34 kJ/mol के बीच है; हालांकि, सम्मिलित अणुओं की प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित सांद्रता से पता चलता है कि प्रतिक्रिया संतुलन पर नहीं है।<ref name=":1" /> इस तथ्य को देखते हुए, संतुलन स्थिरांक, K और प्रतिक्रिया भागफल, Q के बीच तुलना अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। K मानक स्थितियों में होने वाली प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखता है, लेकिन कोशिकीय वातावरण में सम्मिलित अणुओं की सांद्रता (अर्थात्, एटीपी, एडीपी और P<sub>i</sub>) मानक 1 एम से बहुत दूर हैं। वस्तुतः, सांद्रता को एमएम में अधिक उचित रूप से मापा जाता है, जो परिमाण के तीन आदेशों से एम से छोटा है।<ref name=":1" /> इन अमानक सांद्रताओं का उपयोग करते हुए, Q का परिकलित मान एक से बहुत कम है। समीकरण ΔG = Δ<sub>r</sub>G<sup>o</sup> + RT ln(Q) का उपयोग करके Q को ΔG से संबंधित करके, जहां Δ<sub>r</sub>G<sup>o</sup> एटीपी के जल अपघटन के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा में मानक परिवर्तन है, यह पाया गया है कि ΔG का परिमाण मानक मान से बहुत अधिक है। कोशिका की गैर-मानक स्थितियां वस्तुतः अधिक अनुकूल प्रतिक्रिया का परिणाम देती हैं।<ref name=":2">{{Cite web|url=https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@11.1:mcCadNdV@8/ATP-Adenosine-Triphosphate|title=ATP: Adenosine Triphosphate|website=cnx.org|access-date=2018-05-16}}</ref>
 
एक विशेष अध्ययन में, मनुष्यों में विवो में ΔG निर्धारित करने के लिए, एटीपी, एडीपी और पी<sub>i</sub> की एकाग्रता परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग करके मापा गया था।<ref name=":1" /> मानव मांसपेशियों की कोशिकाओं में आराम से, एटीपी की एकाग्रता लगभग 4 मिमी और एडीपी की एकाग्रता लगभग 9 माइक्रोन पाई गई। उपरोक्त समीकरणों में इन मानों को निविष्ट करने पर ΔG = -64 kJ/mol प्राप्त होता है। [[इस्किमिया]] के बाद, जब मांसपेशियां व्यायाम से ठीक हो रही होती हैं, तो एटीपी की सांद्रता 1 मिमी जितनी कम होती है और एडीपी की सांद्रता लगभग 7 माइक्रोन होती है। इसलिए, निरपेक्ष ΔG -69 kJ/mol जितना अधिक होगा।<ref>{{Cite journal|last1=Wackerhage|first1=H.|last2=Hoffmann|first2=U.|last3=Essfeld|first3=D.|last4=Leyk|first4=D.|last5=Mueller|first5=K.|last6=Zange|first6=J.|date=December 1998|title=मानव कंकाल की मांसपेशी में मुफ्त एडीपी, पीआई और एटीपी हाइड्रोलिसिस की मुफ्त ऊर्जा की वसूली|journal=Journal of Applied Physiology|volume=85|issue=6|pages=2140–2145|doi=10.1152/jappl.1998.85.6.2140|issn=8750-7587|pmid=9843537|s2cid=2265397 }}</ref>
 
ΔG के मानक मूल्य और ΔG के प्रायोगिक मूल्य की तुलना करके, कोई यह देख सकता है कि ATP के जल अपघटन से निकलने वाली ऊर्जा, जैसा कि मनुष्यों में मापा जाता है, मानक परिस्थितियों में उत्पादित ऊर्जा से लगभग दोगुनी है।<ref name=":1" /><ref name=":2" />


मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन Δ के बीच संबंध<sub>r</sub>G<sup>o</sup> और रासायनिक संतुलन प्रकट कर रहा है। यह संबंध समीकरण Δ द्वारा परिभाषित किया गया है<sub>r</sub>G<sup>o</sup> = -RT ln(K), जहां K संतुलन स्थिरांक है, जो संतुलन में [[प्रतिक्रिया भागफल]] Q के बराबर है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, इस प्रतिक्रिया के लिए ΔG का मानक मान -28 और -34 kJ/mol के बीच है; हालांकि, शामिल अणुओं की प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित सांद्रता से पता चलता है कि प्रतिक्रिया संतुलन पर नहीं है।<ref name=":1" />इस तथ्य को देखते हुए, संतुलन स्थिरांक, K और प्रतिक्रिया भागफल, Q के बीच तुलना अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। K मानक स्थितियों में होने वाली प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखता है, लेकिन सेलुलर वातावरण में शामिल अणुओं की सांद्रता (अर्थात्, एटीपी, एडीपी और पी<sub>i</sub>) मानक 1 एम से बहुत दूर हैं। वास्तव में, सांद्रता को एमएम में अधिक उचित रूप से मापा जाता है, जो परिमाण के तीन आदेशों से एम से छोटा है।<ref name=":1" />इन अमानक सांद्रताओं का उपयोग करते हुए, Q का परिकलित मान एक से बहुत कम है। समीकरण ΔG = Δ का उपयोग करके Q को ΔG से संबंधित करके<sub>r</sub>G<sup>o</sup> + RT ln(Q), जहां Δ<sub>r</sub>G<sup>o</sup> एटीपी के हाइड्रोलिसिस के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा में मानक परिवर्तन है, यह पाया गया है कि ΔG का परिमाण मानक मान से बहुत अधिक है। सेल की गैर-मानक स्थितियां वास्तव में अधिक अनुकूल प्रतिक्रिया का परिणाम देती हैं।<ref name=":2">{{Cite web|url=https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@11.1:mcCadNdV@8/ATP-Adenosine-Triphosphate|title=ATP: Adenosine Triphosphate|website=cnx.org|access-date=2018-05-16}}</ref>
एक विशेष अध्ययन में, मनुष्यों में विवो में ΔG निर्धारित करने के लिए, एटीपी, एडीपी और पी की एकाग्रता<sub>i</sub> परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग करके मापा गया था।<ref name=":1" />मानव मांसपेशियों की कोशिकाओं में आराम से, एटीपी की एकाग्रता लगभग 4 मिमी और एडीपी की एकाग्रता लगभग 9 माइक्रोन पाई गई। उपरोक्त समीकरणों में इन मानों को इनपुट करने पर ΔG = -64 kJ/mol प्राप्त होता है। [[इस्किमिया]] के बाद, जब मांसपेशियां व्यायाम से ठीक हो रही होती हैं, तो एटीपी की सांद्रता 1 मिमी जितनी कम होती है और एडीपी की सांद्रता लगभग 7 माइक्रोन होती है। इसलिए, निरपेक्ष ΔG -69 kJ/mol जितना अधिक होगा।<ref>{{Cite journal|last1=Wackerhage|first1=H.|last2=Hoffmann|first2=U.|last3=Essfeld|first3=D.|last4=Leyk|first4=D.|last5=Mueller|first5=K.|last6=Zange|first6=J.|date=December 1998|title=मानव कंकाल की मांसपेशी में मुफ्त एडीपी, पीआई और एटीपी हाइड्रोलिसिस की मुफ्त ऊर्जा की वसूली|journal=Journal of Applied Physiology|volume=85|issue=6|pages=2140–2145|doi=10.1152/jappl.1998.85.6.2140|issn=8750-7587|pmid=9843537|s2cid=2265397 }}</ref>
ΔG के मानक मूल्य और ΔG के प्रायोगिक मूल्य की तुलना करके, कोई यह देख सकता है कि ATP के हाइड्रोलिसिस से निकलने वाली ऊर्जा, जैसा कि मनुष्यों में मापा जाता है, मानक परिस्थितियों में उत्पादित ऊर्जा से लगभग दोगुनी है।<ref name=":1" /><ref name=":2" />





Revision as of 01:15, 11 April 2023

एटीपी की संरचना
एडीपी की संरचना
अकार्बनिक फॉस्फेट के लिए चार संभावित अनुनाद संरचनाएं

एटीपी जल अपघटन अपचयी प्रतिक्रिया प्रक्रिया है जिसके द्वारा ऐडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) में उच्च-ऊर्जा फॉस्फोएनहाइड्राइड आबंध में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को इन आबंधों को विभाजित करने के बाद जारी किया जाता है, उदाहरण के लिए मांसपेशियों में, यांत्रिक ऊर्जा के रूप में कार्य उत्पन्न करके जारी किया जाता है। उत्पाद एडेनोसाइन डिफॉस्फेट (एडीपी) और एक अकार्बनिक फॉस्फेट (Pi)। ऊर्जा देने के लिए एडीपी एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (एएमपी), और एक अन्य अकार्बनिक फॉस्फेट (Pi) को आगे जलापघटित किया जा सकता है।[1] एटीपी जल अपघटन भोजन या सूर्य के प्रकाश से प्राप्त ऊर्जा और मांसपेशियों के संकुचन, झिल्लियों में विद्युत रासायनिक ढाल की स्थापना और जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक जीव संश्लेषण प्रक्रियाओं जैसे उपयोगी कार्यों के बीच अंतिम कड़ी है।

एनहाइड्रिडिक आबंध को प्रायः उच्च-ऊर्जा आबंध के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पीओ आबंध वस्तुत: काफी शक्तिशाली हैं (सीएन आबंध की तुलना में ~ 30 kJ/mol शक्तिशाली)[2][3] और खुद को तोड़ना विशेष रूप से आसान नहीं है। जैसा कि नीचे बताया गया है, एटीपी के जल अपघटन द्वारा ऊर्जा जारी की जाती है। हालाँकि, जब P-O आबंध टूट जाते हैं, तो उन्हें ऊर्जा के निविष्ट की आवश्यकता होती है। यह एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ नए आबंध और कम-ऊर्जा अकार्बनिक फॉस्फेट का गठन है जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को कम करता है और इसे और अधिक स्थिर बनाता है।[1]

एटीपी में फास्फेट समूहों का जल अपघटन विशेष रूप से ऊर्जाक्षेपी है, क्योंकि परिणामी अकार्बनिक फॉस्फेट आणविक आयन कई अनुनाद संरचनाओं द्वारा बहुत स्थिर होता है, जिससे उत्पाद (एडीपी और Pi) अभिकारक (एटीपी) की तुलना में ऊर्जा में कम बनते हैं। एटीपी की तीन आसन्न फॉस्फेट इकाइयों से जुड़ा उच्च नकारात्मक आवेश घनत्व भी अणु को अस्थिर करता है, जिससे यह ऊर्जा में अधिक हो जाता है। जल अपघटन इनमें से कुछ स्थिर वैद्युत भंडारण प्रतिकर्षण से छुटकारा दिलाता है, किण्वक संरचना में परिवर्तनकारी परिवर्तन करके प्रक्रिया में उपयोगी ऊर्जा को मुक्त करता है।

मनुष्यों में, एटीपी के जल अपघटन से जारी ऊर्जा का लगभग 60 प्रतिशत होने वाली वास्तविक प्रतिक्रियाओं को ईंधन देने के स्थान पर चयापचय गर्मी उत्पन्न करता है।[4]

एटीपी, एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट के अम्ल-क्षार गुणों के कारण, एटीपी के जल अपघटन पर प्रतिक्रिया माध्यम के पीएच को कम करने का प्रभाव पड़ता है। कुछ परिस्थितियों के अंतर्गत, एटीपी जल अपघटन के उच्च स्तर स्तन्य अग्लता में योगदान कर सकते हैं।

उत्पादित ऊर्जा की मात्रा

अंतस्थ फ़ॉस्फ़ोनहाइड्रिडिक आबंध का जल अपघटन एक अत्यधिक ऊर्जाक्षेपी प्रक्रिया है। जारी ऊर्जा की मात्रा किसी विशेष कोशिका में स्थितियों पर निर्भर करती है। विशेष रूप से, जारी ऊर्जा एटीपी, एडीपी और Pi की सांद्रता पर निर्भर है। चूंकि इन अणुओं की सांद्रता संतुलन पर मूल्यों से विचलित होती है, गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) का मूल्य तेजी से भिन्न होगा। मानक स्थितियों में (एटीपी, एडीपी और Pi सांद्रता 1M के बराबर है, पानी की सांद्रता 55 M के बराबर है) ΔG का मान -28 से -34 kJ/mol के बीच है।[5][6]

ΔG मान की सीमा उपस्थित है क्योंकि यह प्रतिक्रिया Mg2+ धनायन की सांद्रता पर निर्भर है, जो एटीपी अणु को स्थिर करते हैं। कोशिकीय वातावरण भी ΔG मूल्य में अंतर के लिए योगदान देता है क्योंकि एटीपी जल अपघटन न केवल अध्ययन किए गए कोशिका पर निर्भर करता है, बल्कि आसपास के ऊतक और यहां तक ​​कि कोशिका के भीतर डिब्बे पर भी निर्भर करता है। इसलिए ΔG मानों में परिवर्तनशीलता अपेक्षित है।[6]

मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन ΔrGo के बीच संबंध और रासायनिक संतुलन प्रकट कर रहा है। यह संबंध समीकरण ΔrGo = -RT ln(K) द्वारा परिभाषित किया गया है, जहां K संतुलन स्थिरांक है, जो संतुलन में प्रतिक्रिया भागफल Q के बराबर है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, इस प्रतिक्रिया के लिए ΔG का मानक मान -28 और -34 kJ/mol के बीच है; हालांकि, सम्मिलित अणुओं की प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित सांद्रता से पता चलता है कि प्रतिक्रिया संतुलन पर नहीं है।[6] इस तथ्य को देखते हुए, संतुलन स्थिरांक, K और प्रतिक्रिया भागफल, Q के बीच तुलना अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। K मानक स्थितियों में होने वाली प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखता है, लेकिन कोशिकीय वातावरण में सम्मिलित अणुओं की सांद्रता (अर्थात्, एटीपी, एडीपी और Pi) मानक 1 एम से बहुत दूर हैं। वस्तुतः, सांद्रता को एमएम में अधिक उचित रूप से मापा जाता है, जो परिमाण के तीन आदेशों से एम से छोटा है।[6] इन अमानक सांद्रताओं का उपयोग करते हुए, Q का परिकलित मान एक से बहुत कम है। समीकरण ΔG = ΔrGo + RT ln(Q) का उपयोग करके Q को ΔG से संबंधित करके, जहां ΔrGo एटीपी के जल अपघटन के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा में मानक परिवर्तन है, यह पाया गया है कि ΔG का परिमाण मानक मान से बहुत अधिक है। कोशिका की गैर-मानक स्थितियां वस्तुतः अधिक अनुकूल प्रतिक्रिया का परिणाम देती हैं।[7]

एक विशेष अध्ययन में, मनुष्यों में विवो में ΔG निर्धारित करने के लिए, एटीपी, एडीपी और पीi की एकाग्रता परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग करके मापा गया था।[6] मानव मांसपेशियों की कोशिकाओं में आराम से, एटीपी की एकाग्रता लगभग 4 मिमी और एडीपी की एकाग्रता लगभग 9 माइक्रोन पाई गई। उपरोक्त समीकरणों में इन मानों को निविष्ट करने पर ΔG = -64 kJ/mol प्राप्त होता है। इस्किमिया के बाद, जब मांसपेशियां व्यायाम से ठीक हो रही होती हैं, तो एटीपी की सांद्रता 1 मिमी जितनी कम होती है और एडीपी की सांद्रता लगभग 7 माइक्रोन होती है। इसलिए, निरपेक्ष ΔG -69 kJ/mol जितना अधिक होगा।[8]

ΔG के मानक मूल्य और ΔG के प्रायोगिक मूल्य की तुलना करके, कोई यह देख सकता है कि ATP के जल अपघटन से निकलने वाली ऊर्जा, जैसा कि मनुष्यों में मापा जाता है, मानक परिस्थितियों में उत्पादित ऊर्जा से लगभग दोगुनी है।[6][7]


यह भी देखें

संदर्भ

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