ATP neden yüksek enerjili bir moleküldür?

ATP, hücresel enerji transferinin temel taşı olarak kabul edilen bir moleküldür. Yüksek enerji içeriği, yapısındaki fosfat gruplarının özel bağları ile ilişkilidir. Bu bağların kırılması, hücrelerin enerji ihtiyaçlarını karşılamak için gerekli olan serbest enerjinin açığa çıkmasını sağlar. ATP'nin bu özellikleri, yaşam süreçlerinde kritik bir rol oynamaktadır.

ATP'nin yüksek enerjili bir molekül olmasının nedeni, fosfat grupları arasında yer alan bağların kırılması sonucunda serbest enerji açığa çıkmasıdır.

ATP, adenin organik bazı, riboz pentoz şekeri ve üç tane fosforik asitten oluşmuş nükleotit yapılı bir moleküldür. Fosfat molekülleri negatif yüke sahip olduğundan, negatif yükler birbirini iterler ve bu durum molekülün kararsız olmasına yol açar. Dolayısıyla fosfatların birbirlerinden ayrılma istekleri daha yüksektir.

Bir molekülden enerji açığa çıkması için parçalanması gerekir. Fosfatlar arasında bulunan bağlar küçük bir müdahale ile kolayca kırılabilir. Bu kırılma sırasında neredeyse hiç enerji harcanmaz ancak sonucunda büyük bir enerji üretilir. Bu şekilde enerji açığa çıkan tepkimelere egzotermik tepkimeler denir.

Fosfat bağlarının kırılması sırasında gerçekleşen bazı olaylar şunlardır:

• Sonda bulunan bir fosfat ayrıldığında her yönden su molekülleri ile çevrilir ve proton değişimleri meydana gelir.
• Ayrılan fosfat gruplarının etrafı su molekülleri ile çevrilir.
• Negatif yüklü fosfatlar su molekülleri sayesinde nötr ve kararlı hale gelir.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre evrende entropi yani düzensizlik sürekli artmalıdır. ATP molekülünün yüksek enerji açığa çıkarmasının ardında da bu yasa vardır. Başlangıçta düzenli olan fosfatların ayrılması sonucunda düzensizlik artar ve tepkimeler bu şekilde ilerler.