Năng lượng ATP tích lũy ở đâu trong cơ thể?

1. ATP là gì?

ATP là chữ viết tắt của Adenosine Triphosphate (Adenosine Triphosphate) - Một phân tử năng lượng chính trong tế bào và được tạo ra trong quá trình hô hấp tế bào. 

ATP năng lượng của tế bào được xem là "đồng tiền sinh học" của tế bào trong cơ thể con người. Năng lượng được giải phóng từ quá trình thủy phân (phân hủy) ATP được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều phản ứng tế bào cần năng lượng.

Về mặt cấu trúc, ATP là một nucleotide RNA mang chuỗi ba phốt phát. Ở trung tâm của phân tử là đường 5 carbon ribose, được gắn vào adenine bazơ nitơ và chuỗi ba phốt phát.

Ba nhóm phốt phát, theo thứ tự gần nhất đến xa nhất từ ​​​​đường ribose, được dán nhãn alpha, beta và gamma. ATP trở nên không ổn định bởi ba điện tích âm liền kề ở đuôi phốt phát của nó, những điện tích này có xu hướng rời xa nhau. Liên kết giữa các nhóm phốt phát được gọi là liên kết phosphoanhydride và chúng được gọi là liên kết “năng lượng cao”.

2. Chức năng của ATP trong tế bào

Với đặc điểm cấu trúc của 1 ATP như trên thì trong tế bào năng lượng ATP được sử dụng làm gì? 

Do sự hiện diện của các liên kết năng lượng cao và liên kết này không ổn định, ATP dễ dàng bị thủy phân trong các phản ứng để giải phóng một lượng lớn năng lượng. Liên kết phosphat thứ 2 và thứ 3 là phần tích lũy năng lượng và khi 2 nhóm photphat này bị tách ra, năng lượng được giải phóng. 

ATP bị phân giải bởi enzim sẽ loại bỏ 1 nhóm phốt phát khỏi ATP để tạo thành ADP, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ được tế bào sử dụng trong một số quá trình trao đổi chất cũng như trong quá trình tổng hợp các đại phân tử như protein. Tiếp theo enzim sẽ loại bỏ nhóm phốt phát thứ 2 khỏi ATP dẫn đến giải phóng năng lượng nhiều hơn và hình thành adenosine monophosphate (AMP).

Khi sinh vật không cần năng lượng, nhóm phốt phát được bổ sung trở lại AMP và ADP để tạo thành ATP - chất này có thể bị thủy phân sau đó theo yêu cầu. Do đó, năng lượng ATP được sử dụng như một nguồn năng lượng đáng tin cậy cho các quá trình xảy ra trong tế bào. Để biết được cụ thể trong tế bào năng lượng ATP được sử dụng làm gì, cùng tìm hiểu một số chức năng quan trọng của ATP năng lượng của tế bào dưới đây: 

2.1. Cung cấp năng lượng cho quá trình vận chuyển các chất qua màng (vận chuyển tích cực)

ATP đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các đại phân tử như protein và lipid vào và ra khỏi tế bào. Quá trình thủy phân ATP cung cấp năng lượng cần thiết cho các cơ chế vận chuyển tích cực qua một gradient nồng độ. Quá trình vận chuyển các phân tử đi vào tế bào được gọi là endocytosis, vận chuyển ra khỏi tế bào được gọi là exocytosis.

2.2. Cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh tổng hợp của tế bào 

Năng lượng ATP được sử dụng cho các quá trình sinh tổng hợp của tế bào thông qua quá trình giao năng lượng. Khi ATP bị phân giải thành ADP (adenosine diphosphate) và một phân tử phosphate, một lượng năng lượng được giải phóng. Các quá trình sinh tổng hợp của tế bào sử dụng năng lượng này để thực hiện các hoạt động như tổng hợp protein, tổng hợp axit nucleic và các quá trình sinh tổng hợp khác. 

Khi ADP được tái tổ hợp thành ATP thông qua quá trình quang hợp oxy hóa hoặc quá trình phân giải glucose trong quá trình hô hấp tế bào, năng lượng từ quá trình này được lưu trữ trong dạng ATP để sử dụng trong các quá trình sinh tổng hợp tiếp theo.

2.3. Cung cấp năng lượng để sinh công cơ học 

Một trong những câu trả lời khác cho câu hỏi trong tế bào năng lượng ATP được sử dụng làm gì đó chính là chức năng sinh công cơ học. ATP (adenosine triphosphate) là một phân tử năng lượng quan trọng trong cơ thể. Trong quá trình co bóp cơ, ATP năng lượng của tế bào kết hợp với myosin (một loại protein trong cơ bắp) để cung cấp năng lượng và tạo điều kiện cho myosin kết hợp với actin (một loại protein khác) để tạo thành các liên kết chéo (cross-bridge). Khi liên kết chéo được hình thành, ADP (adenosine diphosphate) và phốt phát được giải phóng ra. Sau đó, một phân tử ATP mới lại kết hợp với myosin, và quá trình này lặp đi lặp lại để duy trì sự co bóp và hoạt động của cơ bắp.

3. Năng lượng ATP được tích lũy ở đâu trong cơ thể?

Trong hầu hết các tế bào động vật, ATP đóng vai trò là chất mang năng lượng hóa học chính. Năng lượng để tổng hợp các phân tử ATP phải được lấy từ các nhiên liệu khá phức tạp. Cơ thể con người sử dụng ba loại phân tử để tạo ra năng lượng cần thiết để thúc đẩy quá trình tổng hợp ATP: lipid, protein và carbohydrate.

Năng lượng ATP tích lũy ở đâu - Đó chính là ở ty thể. Ty thể là nơi tổng hợp ATP chính ở động vật có vú, mặc dù một số ATP cũng được tổng hợp trong tế bào chất. Lipid được phân hủy thành axit béo, protein phân hủy thành axit amin và carbohydrate phân hủy thành glucose. 

Thông qua một loạt các phản ứng oxi hóa-khử, ty thể phân giải các axit béo, axit amin và pyruvate (sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy glucose trong tế bào chất) thành một số hợp chất trung gian, cũng như thành các coenzym mang điện tử khử NADH và FADH2. 

Sau đó, các chất trung gian này đi vào chu trình axit tricarboxylic (TCA), cũng tạo ra NADH và FADH2. Bản thân các chất mang điện tử bị khử này bị oxy hóa thông qua chuỗi vận chuyển điện tử, đồng thời tiêu thụ oxy và tổng hợp ATP. Quá trình này được gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.

Hơn 100 phân tử ATP được tổng hợp từ quá trình oxy hóa hoàn toàn một phân tử axit béo và gần 40 phân tử ATP là kết quả của quá trình oxy hóa axit amin và pyruvate. 2 phân tử ATP được tổng hợp trong tế bào chất thông qua việc chuyển đổi các phân tử glucose thành pyruvate. Hệ thống enzym và môi trường vật chất cần thiết cho quá trình oxy hóa các phân tử này đều được chứa trong ty thể. Như vậy ty thể là đáp án cho câu hỏi năng lượng ATP tích lũy ở đâu trong cơ thể người. 

NAD + đóng vai trò quan trọng trong với hơn 400 phản ứng trao đổi chất, có liên quan đến chuyển hóa glucose và axit béo và sự hình thành năng lượng ATP cung cấp sự sống cho tế bào. Ngày nay, ngoài việc ăn uống khoa học và sinh hoạt lành mạnh thì bạn có thể thực phẩm bảo vệ sức khỏe có chứa thành phần Nicotinamide Mononucleotide. Nicotinamide Mononucleotide là 1 enzyme tiền thân của Coenzyme NAD, có khả năng làm tăng nồng độ NAD+ và giúp tế bào tăng sản sinh năng lượng ATP, sửa chữa DNA bị hư tổn, tế bào mất khả năng phân chia, sao chép DNA không chính xác và đồng thời kích hoạt gen trường thọ Sirtuins. Nhờ đó giúp thúc đẩy tế bào sinh sôi 1 cách hiệu quả.