ATP hydrolysis
اے ٹی پی ہائیڈرولیسس کیٹابولک رد عمل کا عمل ہے جس کے ذریعے کیمیائی توانائی جو اعلی توانائی والے فاسفون ہائیڈرائڈ بانڈز میں اڈینوسین ٹرائی فاسفیٹ (اے ٹی پی) میں ذخیرہ کی گئی ہے، ان بانڈز کو تقسیم کرنے کے بعد جاری کی جاتی ہے، مثال کے طور پر پٹھوں میں، میکانی توانائی کی شکل میں کام پیدا کرکے۔ پروڈکٹ اڈینوسین ڈائیفاسفیٹ (اے ڈی پی) اور غیر نامیاتی فاسفیٹ (پی آئی) ہے۔ توانائی، اڈینوسین مونو فاسفیٹ (اے ایم پی)، اور ایک اور غیر نامیاتی فاسفیٹ (پی آئی) دینے کے لیے اے ڈی پی کو مزید ہائیڈرولائز کیا جا سکتا ہے۔ اے ٹی پی ہائیڈرولیسس خوراک یا سورج کی روشنی سے حاصل ہونے والی توانائی اور مفید کام جیسے پٹھوں کے سکڑنے، جھلیوں میں الیکٹرو کیمیکل گریڈینٹس کا قیام، اور زندگی کو برقرار رکھنے کے لیے ضروری بائیو سنتھیٹک عمل کے درمیان حتمی کڑی ہے۔ این ہائیڈریڈک بانڈز کو اکثر "ہائی انرجی بانڈز" کے طور پر لیبل کیا جاتا ہے۔ P-O بانڈ درحقیقت کافی مضبوط ہوتے ہیں (~ 30 kJ/mol C-N بانڈ سے زیادہ مضبوط) اور خود کو توڑنا خاص طور پر آسان نہیں ہوتا۔ جیسا کہ ذیل میں بتایا گیا ہے، اے ٹی پی کے ہائیڈرولیسس سے توانائی خارج ہوتی ہے۔ تاہم، جب پی-او بانڈ ٹوٹ جاتے ہیں، تو توانائی کے ان پٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ نئی بندھنوں اور کم توانائی والے غیر نامیاتی فاسفیٹ کی تشکیل ہے جس میں زیادہ مقدار میں توانائی خارج ہوتی ہے جو نظام کی کل توانائی کو کم کرتی ہے اور اسے زیادہ مستحکم بناتی ہے۔ اے ٹی پی میں فاسفیٹ گروپوں کا ہائیڈرولیسس خاص طور پر ایکسرگونک ہوتا ہے، کیونکہ اس کے نتیجے میں غیر نامیاتی فاسفیٹ سالماتی آئن متعدد گونج ڈھانچوں کے ذریعہ بہت زیادہ مستحکم ہوتا ہے، جس سے مصنوعات (اے ڈی پی اور پی آئی) ری ایکٹینٹ (اے ٹی پی) سے کم توانائی میں بن جاتے ہیں۔ اے ٹی پی کی تین ملحقہ فاسفیٹ اکائیوں سے وابستہ اعلی منفی چارج کثافت بھی مالیکیول کو غیر مستحکم کرتی ہے، جس سے اس کی توانائی زیادہ ہوتی ہے۔ ہائیڈرولیسس ان میں سے کچھ الیکٹروسٹیٹک پسپائی کو دور کرتا ہے، انزائم کی ساخت میں تشکیلی تبدیلیوں کا سبب بن کر اس عمل میں مفید توانائی کو آزاد کرتا ہے۔ انسانوں میں، اے ٹی پی کے ہائیڈرولیسس سے خارج ہونے والی تقریبا 60 فیصد توانائی اصل رد عمل کو ہوا دینے کے بجائے میٹابولک حرارت پیدا کرتی ہے۔ اے ٹی پی، اے ڈی پی، اور غیر نامیاتی فاسفیٹ کی ایسڈ بیس خصوصیات کی وجہ سے، اے ٹی پی کے ہائیڈرولیسس کا اثر رد عمل میڈیم کے پی ایچ کو کم کرنے کا ہوتا ہے۔ بعض حالات میں، اے ٹی پی ہائیڈرولیسس کی اعلی سطح لیکٹک ایسڈاسس میں حصہ ڈال سکتی ہے۔ ٹرمینل فاسفون ہائیڈریڈک بانڈ کی پیدا شدہ توانائی کی مقدار ہائیڈرولیسس ایک انتہائی ایکسرگونک عمل ہے۔ خارج شدہ توانایٔی کی مقدار کسی مخصوص خلیے کے حالات پر منحصر ہوتی ہے۔ خاص طور پر، خارج ہونے والی توانائی کا انحصار اے ٹی پی، اے ڈی پی اور پی آئی کے ارتکاز پر ہوتا ہے۔ جیسے جیسے ان مالیکیولز کا ارتکاز توازن میں اقدار سے ہٹتا جائے گا، گبز فری انرجی چینج (ΔG) کی قدر تیزی سے مختلف ہوتی جائے گی۔ معیاری حالات میں (اے ٹی پی، اے ڈی پی اور پی آئی کے ارتکاز 1 ایم کے برابر ہیں، پانی کا ارتکاز 55 ایم کے برابر ہے)-28 اور-34 کے جے/مول کے درمیان ہے۔ δG قدر کی حد موجود ہے کیونکہ یہ تعامل Mg2 + کیٹیشن کے ارتکاز پر منحصر ہے، جو ATP مالیکیول کو مستحکم کرتا ہے۔ سیلولر ماحول بھی δG قدر میں فرق میں حصہ ڈالتا ہے کیونکہ اے ٹی پی ہائیڈرولیسس کا انحصار نہ صرف مطالعہ شدہ خلیے پر ہوتا ہے، بلکہ آس پاس کے بافتوں اور یہاں تک کہ خلیے کے اندر کے ڈبے پر بھی ہوتا ہے۔ اس لیے δG اقدار میں تغیر کی توقع کی جانی چاہیے۔ معیاری گبز فری انرجی چینج ΔrGo اور کیمیائی توازن کے درمیان تعلق ظاہر ہو رہا ہے۔ اس رشتے کی تعریف مساوات ΔrGo =-RT ln (K) سے کی جاتی ہے، جہاں K توازن مستقل ہے، جو توازن میں رد عمل کے حصص Q کے برابر ہے۔ اس تعامل کے لیے δG کی معیاری قیمت، جیسا کہ ذکر کیا گیا ہے،-28 اور-34 kJ/mol کے درمیان ہے ؛ تاہم، شامل مالیکیولز کے تجرباتی طور پر طے شدہ ارتکاز سے پتہ چلتا ہے کہ تعامل توازن میں نہیں ہے۔ اس حقیقت کو دیکھتے ہوئے، توازن مستقل، K، اور رد عمل کے حصص، Q کے درمیان موازنہ بصیرت فراہم کرتا ہے۔ K معیاری حالات میں ہونے والے رد عمل کو مدنظر رکھتا ہے، لیکن سیلولر ماحول میں شامل مالیکیولز (یعنی اے ٹی پی، اے ڈی پی، اور پی آئی) کی ارتکاز معیاری 1 ایم سے بہت دور ہے۔ در حقیقت، ارتکاز کو ایم ایم میں زیادہ مناسب طریقے سے ماپا جاتا ہے، جو کہ ایم سے تین درجے کی شدت سے چھوٹا ہوتا ہے۔ ان غیر معیاری ارتکازوں کا استعمال کرتے ہوئے، ق کی حساب شدہ قیمت ایک سے بہت کم ہے۔ مساوات کا استعمال کرتے ہوئے ق کو Δ جی سے جوڑ کر، جہاں ΔrGO اے ٹی پی کے ہائیڈرولائسیس کے لیے گبز فری انرجی میں معیاری تبدیلی ہے، یہ پایا جاتا ہے کہ δG کی شدت معیاری قدر سے بہت زیادہ ہے۔ خلیے کے غیر معیاری حالات دراصل زیادہ سازگار ردعمل کا باعث بنتے ہیں۔ ایک خاص مطالعہ میں، انسانوں میں ویو میں ΔG کا تعین کرنے کے لیے، جوہری مقناطیسی گونج کا استعمال کرتے ہوئے ATP، ADP، اور Pi کے ارتکاز کی پیمائش کی گئی۔ آرام کے وقت انسانی پٹھوں کے خلیوں میں، اے ٹی پی کا ارتکاز تقریبا 4 ایم ایم پایا گیا اور اے ڈی پی کا ارتکاز تقریبا 9 ایم یو ایم تھا۔ ان اقدار کو مندرجہ بالا مساوات میں ڈالنے سے δG =-64 kJ/mol حاصل ہوتا ہے۔ اسکیمیا کے بعد، جب عضلات ورزش سے صحت یاب ہو رہے ہوتے ہیں، تو اے ٹی پی کا ارتکاز 1 ایم ایم جتنا کم ہوتا ہے اور اے ڈی پی کا ارتکاز تقریبا 7 ایم یو ہوتا ہے۔ لہذا، مطلق δG اتنا ہی زیادہ ہوگا جتنا کہ-69 kJ/mol۔ α جی کی معیاری قدر اور α جی کی تجرباتی قدر کا موازنہ کرکے، کوئی یہ دیکھ سکتا ہے کہ اے ٹی پی کے ہائیڈرولائسیس سے خارج ہونے والی توانائی، جیسا کہ انسانوں میں ماپا جاتا ہے، معیاری حالات میں پیدا ہونے والی توانائی سے تقریبا دگنی ہے۔ مزید پڑھنے سیلولر ریسپریشن ورزش فزیولوجی ڈیفاسفوریلیشن حوالہ جات دیکھیں