Entwicklung alternativer Methoden zur Nukleotid- Analytik in der ...

1. Einleitung 7
1.4 Physiologische Bedeutung von ATP und Xanthin
1.4.1 Adenosin -5´-triphosphat
Adenosin-5´-triphosphat (ATP) stellt die wichtigste zelluläre Speicherform
chemischer Energie dar. Lebende Systeme benötigen die Zufuhr freier Energie, um
enderogene Vorgänge wie Biosynthesen, Bewegungs- und Transportprozesse
durchführen zu können. Die Energieaufnahme erfolgt bei chemotrophen Organismen
durch die Oxidation von Nahrungsstoffen, während phototrophe Organismen
Lichtenergie umwandeln. ATP wurde als spezieller Träger eines Teils der so
gewonnenen freien Energie 1941 von Lipmann und Kalckar entdeckt. Das aus
Adenin, Ribose und einer Triphosphat-Einheit aufgebaute Nukleotid tritt in seiner
aktiven Form gewöhnlich als Komplex mit Magnesium- oder Manganionen auf. ATP
dient als energetische Speicherform, da die Spaltung der Phosphorsäurean-
hydridbindungen stark exergon verläuft. Die bei der ATP-Hydrolyse gewonnene freie
Energie wird zum Antrieb von Reaktionen genutzt, die eine Zufuhr freier Energie
benötigen.
ATP + H 2 O ADP + P i ∆G°´= -30,5 kJ/mol
ATP + H 2 O AMP + PP i ∆G°´= -30,5 kJ/mol
Die Änderung der freien Enthalpie ∆G°´ beträgt unter Standardbedingungen -30 bis
-35 kJ/mol, wobei die Art der im ATP gespaltenen Bindung nur geringen Einfluß auf
diesen Wert hat. Man vermutet, daß in der Zelle die Änderung der freien Enthalpie
∆G´ der ATP-Hydrolyse mit etwa -50 kJ/mol noch viel höher liegt, da der Wert dieser
Reaktion von der Ionenstärke des Mediums und von der Konzentration der
Magnesium- und Calciumionen abhängt (Koolman und Röhm, 1994). Der ATP/ADP-
Cyclus stellt den Mechanismus des Energieaustausches in biologischen Systemen
dar, indem die Hydrolyse von ATP Energie zur Verfügung stellt, während durch die
Oxidation von Nährstoffen oder die Aufnahme von Licht ATP aus ADP und Orthophosphat
(Pi) regeneriert wird.