ATP- und Makromolekülsynthese

Makromoleküle wie Proteine, Polynukleotide, Kohlenhydrate und Lipide sind Polymere aus Aminosäuren, Nukleotiden, Monosacchariden und Fettsäuren.

Da die Synthese dieser Makromoleküle energetisch ungünstig ist, wird die durch die ATP-Hydrolyse, ein günstiges exergonisches Verfahren, freigesetzte Energie genutzt, um diese Reaktionen anzutreiben.

Bei der Synthese der Polynukleotidkette werden beispielsweise die terminalen Phosphate von zwei ATP-Molekülen durch Hydrolyse freigesetzt. Diese Phosphate werden dann auf Nukleosidmonophosphat übertragen und wandeln es in ein hochenergetisches Zwischenprodukt namens Nukleosidtriphosphat um.

Dieses Zwischenprodukt bindet sich durch Freisetzung von Pyrophosphat an das wachsende Ende der Polynukleotidkette.

Die Synthese von Polymeren kann auf zwei Arten orientiert werden. Bei Lipiden und Proteinen erfolgt die Synthese durch Kopfpolymerisation, wobei die für die Kondensationsreaktion erforderliche reaktive Bindung bis zum Ende des wachsenden Polymers transportiert wird. Jedes Monomer bringt die reaktive Bindung mit, die für die Zugabe des folgenden Monomers erforderlich ist.

Bei der Schwanzpolymerisation, wie sie bei der Synthese von Polynukleotiden und Kohlenhydraten zu sehen ist, wird die reaktive Bindung vom einströmenden Monomer getragen und sofort für ihre eigene Zugabe verwendet.