Adenosintriphosphat

Synonyme: Adenosin-Triphosphorsäure, Adenosin-5'-Triphosphat
Englisch: adenosine triphosphate, ATP

1 Definition

Adenosintriphosphat, kurz ATP, ist ein zur Gruppe der Mononukleotide gehöriges Molekül, das drei über Anhydridbindungen gebundene, energiereiche Phosphatreste enthält und damit als Hauptenergiespeicher innerhalb von Zellen dient.

2 Geschichte

ATP wurde 1929 von dem deutschen Physiologen und Biochemiker Karl Lohmann entdeckt.

3 Chemie

Adenosintriphosphat hat die Summenformel C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃ und eine molare Masse von 507,18 g/mol.

Adenosintriphosphat besteht aus der Purinbase Adenin, die über eine N-glykosidische Bindung an die Pentose Ribose gebunden ist (Adenosin). An das 5'-Ende des Zuckermoleküls sind drei Phosphatreste gebunden. Die erste Phosphatgruppe (α-Phosphat) ist über eine Phosphorsäureester-Bindung mit dem 5'-Hydroxylrest der Ribose verestert, das β-Phosphat über je eine Phosphorsäureanhydrid-Bindung mit dem α- und γ-Phosphat verknüpft.

Die physiologisch relevante Energie des Adenosintriphosphats ist in den beiden Phosphorsäureanhydrid-Bindung gespeichert, bei deren Hydrolyse unter Standardbedingungen jeweils ca. 30,5 kJ/mol freigesetzt werden.

4 Synthese

Das Molekül kann aus ADP durch einfache Phosphorylierung beziehungsweise aus Adenosin über drei Phosphorylierungsschritte gebildet werden. Die dazu benötigten aktivierten Phosphatreste stammen entweder von anderen energiereichen Molekülen wie Kreatinphosphat oder einigen Metaboliten der Glykolyse (Substratketten-Phosphorylierung) oder werden im Rahmen der Atmungskette (oxidative Phosphorylierung) unter Verbrauch von FADH2 und NADH innerhalb der Mitochondrien an das Molekül angehängt.

5 Physiologie

Etwa die Hälfte der aufgenommenen Energie kann der Organismus dazu verwenden, Energie für verschiedene Stoffwechselprozesse zur Verfügung zu stellen; dabei spielt die Synthese von ATP die zentrale Rolle: Nach Ablauf des Citratzyklus in den Mitochondrien werden Redoxäquivalente in Form von NADH und FADH₂ gebildet und dann für die Bildung von Adenosintriphosphat von den Enzymen der Atmungskette verbraucht.

5.1 Verwendung

Den größten Anteil des ATP-Verbrauchs stellt der aktive Transport von Ionen durch die Zellmembran dar, daneben wird Adenosintriphosphat auch für die Synthese von biologischen Molekülen (RNA, DNA), den Transport von Teilchen innerhalb der Zelle oder die Bewegung von zellulären Bestandteilen oder Muskeln verwendet.

5.2 Regulation

Die Regulation der ATP-Konzentration innerhalb der Zellen ist für den Organismus von zentraler Bedeutung. Sie unterliegt verschiedenen Mechanismen:

• Das Absinken der Konzentration von ATP steigert direkt oder indirekt die Aktivität von Enzymen des Glykogen- und Fettabbaus sowie der Glykolyse; es kommt zu einer verstärkten Gewinnung von Energie aus gespeicherten Energievorräten.
• Im Gegensatz dazu sorgt die Steigerung des ATP-Spiegels für die Hemmung energieliefernder Reaktionen sowie für eine Aufstockung der Energiespeicher (beispielsweise Glykogen oder Fett) in verschiedenen Geweben.
• Anmerkung: Die für alle zellulären Prozesse eines Organismus täglich benötigte und damit ab- und später wieder aufgebaute Menge an ATP entspricht in etwa dem Gewicht des Organismus; bei einem normalgewichtigen Mann werden beispielsweise täglich etwa 70 kg Adenosintriphosphat verbraucht.

6 Medizinische Bedeutung

ATP wird in der medizinischen Therapie als gefäßdilatierendes Medikament verwendet.

7 Literatur

• Abozenadah H et al. (2018). Allied Health Chemistry [1]. Abgerufen am 09.08.2021
• Zimmerman JJ et al. (2011). Cellular Respiration. Pediatric Critical Care (Fourth Edition): 1058-1072