¿Por qué el ATP es el principal proveedor de energía NTP de la célula en comparación con CTP, GTP, TTP o UTP?

La respuesta de Barry Gehn es la mejor que he visto respecto a por qué el ATP podría haber sido seleccionado entre todos los nucleósidos trifosfatos, pero eso solo responde a una parte de la pregunta. La verdadera pregunta es por qué ATP es tan dominante en ese rol, incluso si tiene una ventaja muy leve.

El papel del ATP como una moneda de energía dentro de las células se conserva altamente evolutivamente, lo que significa que se remonta a un largo camino atrás en la evolución biológica. Mi elección de la palabra “moneda” es deliberada, porque hay una respuesta plausible a la ubicuidad de ATP que puedo analogizar con el desarrollo de las monedas de efectivo en la sociedad, y eso es economía de escala. La gente elige las monedas de acuerdo con lo que se acepta más ampliamente, por lo que el proceso de selección se auto acelera. Es decir, si en el citoplasma temprano había todos estos trifosfatos de nucleósidos involucrados en la síntesis de ácidos nucleicos, si uno de ellos pasara a usarse con más frecuencia para algún otro propósito, entonces sería “más barato” desarrollar otras vías de reacción y enzimas (posiblemente ribozimas en ese momento) que también lo usaba, hasta que los otros dineros energéticos fueron eliminados del rol por la competencia evolutiva dentro de la célula. Entonces, posiblemente, como las células se canibalizaron entre sí, aquellas que también podrían usar ATP de sus vecinos lisados ​​podrían tener una ventaja sobre otras.

El GTP también se utiliza en el ensamblaje de microtúbulos y en la síntesis de proteínas, y libera una cantidad comparable de energía al ATP.

Tanto la adenina (para ATP) como la guanina (para GTP) se derivan del monofosfato de inosina (IMP) y, curiosamente, la síntesis de adenina de IMP requiere GTP, mientras que la síntesis de guanina de IMP requiere ATP, una situación que sirve como regulación proceso entre los nucleótidos A y G

La guanina misma se oxida más fácilmente que la adenina, pero aparte de eso, las dos moléculas son bastante similares, lo que significa que cuando se las hace reaccionar para producir GTP y ATP, respectivamente, no deberían ser demasiado particularmente diferentes. La timina pertenece por completo a otra categoría, pero en su conjunto no debería haber grandes diferencias entre GTP y ATP.

Entonces, ¿por qué se usa ATP más? Nadie lo sabe realmente

Gran pregunta!

No tengo ni idea (y he estudiado Biología Molecular) pero aquí hay un principio profundo.

Evolution realiza una búsqueda fractal masivamente paralela de mejoras, si hay una buena solución disponible dentro de las limitaciones de la materia con la que tiene que trabajar, la encontrará. Si hay una mejor solución, se centrará en ella.

ATP ha ganado. Podemos ver sus características y descubrir qué hace, y qué lo hace tan bueno, pero ya tiene un gran reclamo de ser el mejor incluso si no lo entendemos.

(Sabemos más de lo que he indicado anteriormente, pero a menos que realmente desee leer The Molecular Biology Of The Cell, probablemente no quiera entrar en detalles).

Además de las respuestas de otros sobre la posible disponibilidad de los diferentes competidores en el día “, me gustaría añadir que ATP y GTP podrían ser candidatos principales simplemente porque son purines. Las purinas, que tienen dos anillos, son simplemente más grandes que las pirimidinas. Dado que para usar una molécula de energía, primero debes ‘atraparla’ y ‘retenerla’, hay más de ATP y GTP que amar. Entonces hay más formas de construir un sitio de enlace ATP o GTP, y es posible construir uno con una afinidad más alta que para un enlace CTP / TTP / UTP porque hay más área de superficie para enlazar.

Por supuesto, como con las abundancias antiguas de los diferentes nucleótidos, hay muchas conjeturas allí; esa es una posible razón, pero sin importar cuánto sentido pueda tener, ese no es un argumento que debe haber sido la razón.

ATP es generado por Crebs Cycle o Glycolysis.
GTP es generado solo por Crebs Cycle. Y el mecanismo se efectúa mediante un tipo de quinasas. Eso hace que la reacción sea más lenta.
Entonces, el tejido de los músculos usa ATP su metabolismo energético. Porque su requerimiento de energía es exactamente más que otros.
GTP también se usa en metabolismo, pero menos que ATP.

Si tuviera que adivinar, supongo que el ATP / ADP está energéticamente muy cerca de una “transición de fase” … así que es como una roca cerca de la cima que puede empujarse muy fácilmente para producir mucha energía útil. Las células son inteligentes, ¡usan las vías químicas más útiles! ¡¡Pero ciertamente voy a ceder ante un experto adecuado !! Aquí hay algunas cosas geniales:

Transiciones de fase en el ensamblaje de proteínas de señalización multivalentes

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En realidad, no hay nada de particular en las propiedades que otorgan a ATP su rol especial como moneda de energía. Todos los demás nucleósidos trifosfatos tienen valores ΔG ° ‘cercanos a -31 kJ / mol y podrían haber sido seleccionados para el papel desempeñado por el ATP. Sin embargo, la evolución ha creado una serie de enzimas que prefieren unir el ATP y usar su energía de hidrólisis para impulsar reacciones endergónicas (a través del acoplamiento). Hay excepciones, como el uso de GTP como el nucleótido principal que proporciona energía en la síntesis de proteínas. Pero la energía del enlace fosfato se crea casi exclusivamente a nivel de nucleótidos de adenina, a través de la fosforilación oxidativa en células aeróbicas, la fotosíntesis en plantas y la glucólisis en prácticamente todos los organismos. Como resultado, el ATP es generalmente el nucleótido más abundante.

Los biólogos a menudo preguntan si hay una razón selectiva (ventaja de la evolución), o si simplemente fue necesario elegir una. Sé que gtp se usa para algunas cosas. También vale la pena un comentario: rna usó utp pero dna yed dttp (versión deoxi) ¿cuál es la ventaja de eso? Sabremos más una vez que podamos estudiar la vida no basada en la tierra. Por supuesto que creará más preguntas

Mire y compare las estructuras químicas de adenina y ATP frente a guanina y GTP y también considere la evolución de las moléculas de adenina y guanina hace muchos miles de millones de años en nuestra Tierra. En ese momento y antes de eso, el nivel de oxígeno en la Tierra estaba por debajo del 0.1% en comparación con el 20% actual. Por lo tanto, la adenina fue mucho antes de que la guanina apareciera en la Tierra por miles de millones de años en la Tierra primitiva. Es porque, la adenina no tiene átomo de oxígeno en su estructura, mientras que la guanina tiene 1 átomo de oxígeno en su estructura. Por lo tanto, la cantidad de molécula de adenina era entonces (prehistórica de nuestra Tierra) y ahora (oxígeno 20% y nitrógeno 50%) mucho más que la de guanina.

Cuando se formaron más oxígeno y fósforo miles de millones de años más tarde, se formaron ATP y GTP; pero sus cantidades eran una cuestión de varios órdenes de magnitud diferentes entre los dos, que ATP es mucho más que GTP.

Pregunte si antes de preguntar por qué.

ATP es el más comúnmente utilizado.

Pero los otros también se usan y si continúas estudiando biología molecular aprenderás sobre ellos.