Vysokoenergetický fosfát

Pojem vysokoenergetický fosfát označuje sloučeniny obsahující vazby mezi fosfátovými skupinami, jako jsou difosfáty a trifosfáty nukleosidů a další makroergní sloučeniny.^[1][2][3]

Vysokoenergetické fosfátové vazby bývají tvořeny anhydridy vzniklými spojováním kyseliny fosforečné nebo jejích derivátů za odštěpení vody. Hydrolýza těchto vazeb je za fyziologických podmínek exergonní, tedy uvolňuje energii.

S výjimkou PP_i → 2 P_i jsou tyto reakce v buňkách spojeny s dalšími procesy sloužícími k získávání energie. Reakce vysokoenergetických fosfátů mohou sloužit jako:

• zdroj energie pro buněčné procesy
• způsoby propojení procesů s určitými nukleosidy, čímž umožňují jejich řízení
• prostředky k vychýlení reakcí z rovnovážného stavu provedením reakcí příliš rychle, než aby se mohla obnovit původní rovnováha.

Reakce, která tvoří výjimku, umožňuje jednoduchou hydrolýzu ATP + H₂O → AMP + PP_i, čímž se získává energie ze dvou hydrolýz vysokoenergetických vazeb, kde hydrolýza PP_i probíhá odděleně. AMP se zpět na ATP mění ve dvou krocích, kde nejprve proběhne reakce ATP + AMP ↔ 2 ADP, po níž se ADP převede na ATP oxidační fosforylací nebo jiným obdobným procesem, například glykolýzou.

Vysokoenergetické fosfátové vazby se často označují symbolem '~', kdy má poté například ATP vzorec A-P~P~P. Tento zápis vytvořil Fritz Albert Lipmann, který v roce 1941 jako první označil ATP za hlavní molekulu přenášející energii v buňkách.^[4] Lipmannův zápis zdůrazňuje zvláštní povahu těchto vazeb.^[5] Lipmannovo označení „vysokoenergetická vazba“ a symbol ~P pro sloučeniny obsahující vysokoenergetické fosfátové skupiny se stále používají; toto značení výrazně podpořilo zájem o výzkum bioenergetiky.^[5]

Označení těchto vazeb za vysokoenergetické z hlediska záporné změny energie není v důsledku samotného štěpení vazeb, které je jako většina štěpení vazeb endergonní (spotřebovává energii). Záporná změna energie vyplývá z toho, že vazby vytvořené po hydrolýze, nebo fosforylaci pomocí ATP, mají nižší energii než předchozí vazby. Tento stav je způsoben rezonanční stabilizací, solvatací produktů, a destabilizací reaktantů v důsledku elektrostatického odpuzování atomů fosforu.^[6]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku High-energy phosphate na anglické Wikipedii.

• NICHOLLS, David; FERGUSON, Stuart. Bioenergetics 3. San Diego, CA: Academic, 2002. ISBN 978-0-12-518121-1. Kapitola The myth of the 'high-energy phosphate bond'. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.