ATP (Adenosine Triphosphate)
ATP는 세포 내 모든 에너지 요구 반응을 구동하는 universal energy currency이다.
구조
ATP = Adenosine + 3개의 phosphate group (α, β, γ)
- β-γ, α-β 사이의 결합: phosphoanhydride bond (고에너지 결합)
가수분해 반응과 자유에너지
- 표준 자유에너지 변화 (ΔG°): −30.5 kJ/mol
- 세포 내 실제 ΔG: −46 ~ −54 kJ/mol
- 세포 내 [ATP] >> [ADP], [Pi] 이기 때문에 실제 ΔG는 표준값보다 훨씬 더 음수
“At much lower concentrations of ATP relative to ADP and phosphate, ΔG becomes zero. At this point, the reaction is at equilibrium.” — Chapter 14
ΔG vs ΔG°
- ΔG°는 평형 위치를 나타내고, ΔG는 반응이 평형으로부터 얼마나 떨어져 있는지를 나타낸다.
- 세포는 [ATP]/[ADP] 비율을 높게 유지함으로써 ΔG를 매우 음수로 유지 → ATP 가수분해 반응이 세포 내 반응을 구동할 수 있다.
세포 내 ATP 생산
| 경로 | 위치 | ATP 생산 방식 |
|---|---|---|
| Glycolysis | 세포질 | Substrate-level phosphorylation |
| Citric Acid Cycle | 미토콘드리아 matrix | Substrate-level phosphorylation (GTP) |
| Oxidative Phosphorylation | 미토콘드리아 inner membrane | Chemiosmotic coupling |
ATP Turnover
- 평균 성인은 하루 약 50 kg의 ATP를 소비 및 재생산
- 마라톤 선수는 수백 kg까지 증가
- ATP synthase는 초당 약 400개의 ATP 분자를 생산 (8,000 rpm으로 회전)
UTP, GTP, CTP는 왜 쓰이지 않는가
예전 view에서는 에너지가 낮아서 못 쓴다고 했으나, 4가지 NTP를 다 쓰기에는 4가지에 해당하는 enzyme이 필요하기에 ATP만 사용하는 조상 원핵생물이 살아남았다는 것이 최근의 view