Adénosine triphosphate - Définition
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Introduction
| Adénosine triphosphate | |
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| Général | |
| No CAS | |
| No EINECS | |
| SMILES | |
| InChI | |
| Propriétés chimiques | |
| Formule brute | C10H16N5O13P3 |
| Masse molaire | 507,181 ± 0,014 g·mol-1 |
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L’adénosine triphosphate (ATP) est la molécule qui, dans tous les organismes vivants, fournit lors de son hydrolyse l'énergie nécessaire aux réactions chimiques des cellules. C'est également le précurseur d'un certain nombre de cofacteurs enzymatiques essentiels comme le NAD+ ou le coenzyme A. L'ATP est aussi l'un des quatre monomères utilisés dans la synthèse des ARN cellulaires.
Enfin, c'est un coenzyme de transfert de groupements phosphate qui est associé de manière non covalente aux enzymes de la classe des kinases (c'est un cosubstrat).
Structure
L'adénosine triphosphate est un nucléotide triphosphate. Il est constitué :
- d'adénosine, donc d'adénine et de ribose (β-D-ribofurannose),
- et de trois groupements phosphates. Les groupements phosphates, en commençant par le groupe le plus proche du ribose, sont dénommés alpha (α), bêta (β) et gamma (γ) phosphates.
Stockage de l'ATP
Les stocks d'ATP de l'organisme ne dépassent pas quelques secondes de consommation. En principe, l'ATP est produite en permanence, et tout processus qui bloque sa production (ce qui est le cas de certains gaz de combat conçus à cet effet, ou de poisons, comme le cyanure, qui bloque la chaîne respiratoire, ou l'arsenic qui remplace le phosphore et rend inutilisables les molécules phosphorées) provoque en conséquence une mort rapide de l'organisme contaminé.
C'est alors qu'interviennent les molécules de créatine : elles lient un phosphate par une liaison riche en énergie tout comme l'ATP. L'ADP peut donc ainsi redevenir de l'ATP par couplage avec l'hydrolyse de la créatine-phosphate. La créatine recycle donc en quelque sorte le phosphate libéré par hydrolyse de la molécule d'ATP originale. Elle permet de conserver une énergie aussi facilement mobilisable que l'ATP, sans pour autant épuiser les réserves d'ATP.
L'ATP ne peut être stockée à l'état brut excepté au sein des vésicules synaptiques, seuls des intermédiaires de la chaîne de production de l'ATP peuvent être stockés. Exemple du glycogène qui pourra se transformer en glucose et alimenter la glycolyse si l'organisme a besoin de plus d'ATP. L'équivalent végétal du glycogène est l'amidon. L'énergie peut aussi être stockée sous forme de graisses, par néo-synthèse d'acides gras.
Rôle
Le role principale de l'Adénosine Triphosphate est de fournir l’énergie nécessaire aux réactions chimiques des cellules. C’est un nucléotide servant à stocker et transporter l’énergie.
Source d'énergie
Du fait de la présence de liaisons riches en énergie (celles liant les groupements phosphate sont des liaisons anhydride phosphorique), cette molécule est utilisée chez les êtres vivants pour fournir de l'énergie aux réactions chimiques qui en consomment. L'ATP est la réserve d'énergie de la cellule.
En effet, la réaction d'hydrolyse de l'adénosine triphosphate en adénosine diphosphate (et phosphate inorganique HPO42-) est une réaction exergonique : la variation d'enthalpie libre standard est égale à −30,5 kJ/mol :
Au contraire, la réaction de synthèse de l'adénosine triphosphate à partir d'adénosine diphosphate (et de phosphate inorganique) est une réaction endergonique : la variation d'enthalpie libre standard est égale à +30,5 kJ/mol :
La réaction d'hydrolyse de l'ATP en adénosine monophosphate (et pyrophosphate inorganique HP2O73-) est une réaction exergonique : la variation d'enthalpie libre standard est égale à −42 kJ/mol :
L'énergie est donc stockée dans les liaisons entre les groupements phosphate.
Il existe cependant un palier d'enthalpie à franchir avant de libérer cette énergie (état de transition). Ceci explique que l'hydrolyse des liaisons pyrophosphate ne se produise pas en permanence. Les enzymes sont capables d'abaisser ce seuil, afin d'utiliser l'énergie libérée.
Si l'énergie est ainsi stockée dans les liaisons anhydrides, on peut se demander quel est l'intérêt pour les êtres vivants de synthétiser la molécule entière, et non uniquement des pyrophosphate libres. La réponse est probablement dans la capacité des enzymes à reconnaitre l'ATP, plus aisé à hydrolyser spécifiquement que des pyrophosphate libres, très semblables à tous les groupements phosphate présents dans les biomolécules.
L'ADP peut être phosphorylé par la chaîne respiratoire des mitochondries et des procaryotes ou par les chloroplastes végétaux pour redonner de l'ATP. Le coenzyme ATP/ADP est un donneur d'énergie universel, et c'est la principale source d'énergie directement utilisable par la cellule. Chez l'humain, l'ATP constitue la seule énergie utilisable par le muscle.
Messager cellulaire
L'adénosine monophosphate cyclique (ou AMPc) sous l'action d'une hormone est l'un des moyens de communiquer des messages à l'intérieur de la cellule par les récepteurs membranaires.
