Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ; трифосаденин)

Аденозинтрифосфорная кислота — это молекула, которая служит универсальным переносчиком энергии во всех живых клетках. Энергия, полученная при расщеплении питательных веществ, запасается в её химических связях, а затем расходуется на работу насосов мембраны, сокращение мышц, синтез белков и передачу сигналов.

Чаще молекулу называют сокращённо — АТФ, или аденозинтрифосфат. Её нередко сравнивают с «энергетической валютой» клетки: клетка «зарабатывает» АТФ в одних реакциях и «тратит» в других. Важно не путать саму молекулу с лекарствами на основе АТФ — это разные понятия.

🧬 Как устроена молекула

АТФ относится к нуклеотидам. Она состоит из трёх частей: азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и цепочки из трёх остатков фосфорной кислоты. Именно связи между фосфатами несут основной запас энергии, поэтому их называют макроэргическими (богатыми энергией).

Когда фермент отщепляет крайний фосфат, АТФ превращается в аденозиндифосфат (АДФ) и освобождается энергия. Если отщепляются два фосфата, образуется аденозинмонофосфат (АМФ). Затем клетка снова присоединяет фосфат к АДФ, и цикл повторяется. Одна и та же молекула за сутки многократно «заряжается» и «разряжается».

Запас готовой АТФ в клетке невелик и при интенсивной работе расходуется за секунды. Поэтому главное — не хранить АТФ, а непрерывно производить её с той же скоростью, с какой она тратится.

⚡ Как клетка получает АТФ

Основным «топливом» служат глюкоза, жирные кислоты и, в меньшей степени, аминокислоты. Энергия их химических связей переходит в АТФ несколькими путями.

Основные пути образования АТФ

Главные «электростанции» клетки — митохондрии. В них продукты распада питательных веществ окисляются кислородом, а выделившаяся энергия используется ферментом АТФ-синтазой для присоединения фосфата к АДФ. Клетки без митохондрий, например зрелые эритроциты, получают АТФ только за счёт гликолиза.

🔋 На что расходуется АТФ

• Работа мембранных насосов. Натрий-калиевый насос за один цикл выкачивает три иона натрия, закачивает два иона калия и тратит одну молекулу АТФ. Без него невозможны потенциал покоя и нервный импульс.
• Сокращение и расслабление мышц. АТФ нужна и для «шагов» миозина вдоль актина, и для откачки кальция обратно в депо, без которой мышца не расслабляется.
• Синтез веществ: белков, нуклеиновых кислот, гликогена, жиров.
• Активный транспорт и движение внутри клетки: перенос пузырьков, работа ресничек и жгутиков.
• Передача сигналов. Ферменты-киназы переносят фосфат с АТФ на белки и тем самым включают или выключают их, а из АТФ образуется циклический АМФ — посредник действия многих гормонов.
• Поддержание температуры тела: значительная часть энергии при образовании и расходе АТФ выделяется в виде тепла.

АТФ работает и как сигнальная молекула вне клетки. Выделяясь из нервных окончаний и повреждённых клеток, она действует на особые пуриновые рецепторы и участвует в передаче болевых сигналов и в воспалении. Продукт её распада аденозин замедляет проведение импульсов в сердце и расширяет сосуды.

🩺 Что происходит при нехватке АТФ

Когда к тканям перестаёт поступать кислород — при инфаркте, инсульте, остановке кровообращения, — окислительное фосфорилирование прекращается, а гликолиз не может покрыть потребности. Уровень АТФ быстро падает, натрий-калиевый насос останавливается.

Натрий и вода входят в клетку, она набухает, внутрь поступает кальций и запускает разрушительные ферменты. Если кровоток не восстановить вовремя, клетка погибает. Особенно чувствительны к этому нейроны и клетки сердечной мышцы, которые тратят много энергии и почти не имеют запасов.

Нарушение выработки АТФ лежит и в основе митохондриальных болезней — редких наследственных заболеваний, при которых страдают прежде всего мышцы, мозг, сердце и глаза. Снижение энергетического обмена также сопровождает некоторые отравления, например цианидами и угарным газом, которые блокируют использование кислорода.

💊 АТФ как лекарство

Существуют препараты на основе натриевой соли АТФ. Введённая в кровь АТФ за короткое время расщепляется до аденозина, который замедляет проведение импульсов в сердце. Поэтому в кардиологии АТФ и аденозин применяют для купирования некоторых приступов наджелудочковой тахикардии — только под наблюдением врача. Сведения приведены в ознакомительных целях.

Миф

Уколы или таблетки АТФ «заряжают» клетки энергией и помогают при усталости.

Факт

Клетки сами производят АТФ из питательных веществ и не поглощают её из крови в готовом виде. Введённая извне АТФ быстро распадается, а доказательств пользы таких препаратов при усталости, «для обмена веществ» или «для сердца» нет.