ATP für Zellprozesse erforderlich [geschlossen]

Ich konnte nichts finden, was mir sagt, wie viel ATP für die DNA-Replikation, -Transkription und -Translation beim Menschen benötigt wird, nur Papiere, die ATP erwähnen, das in diesen Prozessen verwendet wird.

Ich muss wissen, wie viel ATP für diese Prozesse benötigt wird, denn sobald meine Zelle von Grund auf am Leben ist, füttere ich jede Zelle mit 50 Nanogramm Glukose, was 5 Billionen ATP ergibt. Wenn ich diese Zahlen plus die Zahlen für andere Stoffwechselprozesse verwende, erhalte ich ungefähr die Menge an ATP, die pro Zelle vor der Mitose benötigt wird. Wenn ich das weiß, weiß ich, ob ich meinen Zellen mehr Glukose zuführen muss oder ob 50 Nanogramm ausreichen.

Wie viel ATP wird also für die DNA-Replikation, -Transkription und -Translation benötigt? Ich möchte es pro Nukleotid und pro Aminosäure, damit ich das mit der Gesamtmenge an DNA, der Menge an DNA in einem bestimmten Gen und der Menge an Aminosäuren in einem bestimmten Protein multiplizieren kann.

Das ist schwer zu beantworten. Möchten Sie das für die Synthese von Nukleobasen, Nukleosidtriphosphaten, Aminosäuren, geladener tRNA usw. erforderliche ATP einbeziehen?
Ich habe eine grobe Antwort gegeben und Sie können auf feinere Details eingehen (wie die Abrechnung von NAD). Sie haben keine Nachforschungen zu dieser Frage angestellt, und ich neige dazu, die Frage zu schließen.
Die von Ihnen bereitgestellten Informationen reichen bei weitem nicht aus, um den Energiebedarf einer Zelle vor der Mitose herauszufinden. Sie müssen mindestens die Glukoseaufnahme, die Laktatfreisetzung und den Sauerstoffverbrauch messen und Wachstumskurven erstellen. Jede Zelllinie ist anders, daher benötigen Sie Daten zu Ihren Zellen. Siehe ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14697210 und ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5817088 . Aber Sie müssen dies nicht wissen, nur um Zellen zu kultivieren – solange sie wachsen und gesund aussehen und der mittlere pH-Wert nicht zu niedrig ist, haben sie genug Glukose.
Kulturmedien für Säugerzellen enthalten üblicherweise 1 bis 4 Gramm/l. Wenn zum Beispiel 10^6 Zellen auf eine 10 cm Schale ausgesät werden, können Sie sie mit 10 ml Kulturmedium mehrere Tage lang auf etwa 10^7 wachsen lassen. Bei einigen Zellen müssen Sie möglicherweise einmal das Medium durch frisches ersetzen, bevor sie 10 ^ 7 Zellen erreichen. Sie könnten wissen, wie viel Zellen praktisch Glukose benötigen. Wenn Sie Pyruvat in Medien haben, geht es in den TCA-Zyklus, sodass Glukose nicht nur die Quelle von ATP ist.
Darüber hinaus wird ATP für die Zuckermodifikation von Proteinen, die Proteinphosphorylierung und wahrscheinlich die Aminosäure- und Lipidsynthese sowie für die mechanische Zellbewegung, den Vesikeltransport, die Chromosomentrennung und ... was noch ... benötigt.
Ich selbst habe recherchiert, indem ich versucht habe nachzuschlagen, wie viel ATP für die DNA-Replikation, -Transkription und -Translation benötigt wird, und herausgefunden habe, dass ATP an all diesen Prozessen beteiligt ist.
Nun, ich züchte totipotente Stammzellen, die ich in alle Arten von Zellen differenzieren und dann Zelle für Zelle Organe in Neugeborenengröße aufbauen möchte. Ich gehe davon aus, dass totipotente Stammzellen die durchschnittliche Energiemenge aller menschlichen Zellen, einschließlich Trophoblasten und embryonaler Stammzellen, aufnehmen würden.

Antworten (1)

Für die DNA-Replikation und -Transkription benötigen Sie NTPs. In einer dsDNA ist der Puringehalt derselbe wie der Pyrimidingehalt. Ich erwäge, dass alle Nukleotide de novo synthetisiert werden , was mehr ATP verbrauchen würde, als Nukleotide aus dem Rettungsweg zu erhalten.

                   Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abb. 1: Pyrimidin-Synthese. Wikipedia entnommen .

    Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abb. 2: Purinsynthese. Wikipedia entnommen .

Die CTP-Synthese erfordert ein zusätzliches ATP:

UTP + Glutamin + ATP + H 2 O → CTP + ADP + Pi

Die UTP-Synthese erfordert 2 (Schritt 1; Abb. 1) + 1 (Schritt 5; Abb. 1: PRPP benötigt 1 ATP zur Bildung) +
2 (UMP → UTP) = 5 ATPs

CTP erfordert 6 ATPs

GTP erfordert 8 ATPs (Abb. 2) (ATP-Synthese würde auch 8 ATPs erfordern, aber der Einfachheit halber nehmen wir an, dass ATP bereits vorhanden ist).

Die Umwandlung von dNTP aus NTP erfordert Thioredoxin, das wiederum NADP erfordert, aber vergessen wir das.

Unter der Annahme eines GC-Gehalts von 50 % würde ein DNA-Basenpaar im Durchschnitt 10 ATPs erfordern (angenommen, eine Strecke von 4 nt – ACTG, dies würde 1 + 6 + 5 + 8 ATPs erfordern; dh 5 ATPs pro nt; 10 ATP pro bp)

Für RNA würde der ATP-Verbrauch 5 ATPs pro nt betragen.

Für die Proteinsynthese benötigt der Elongationsfaktor für jedes Codon ein Molekül GTP und die Aminoacyl-tRNA-Synthetase benötigt 1 Molekül ATP. Der Nettoverbrauch pro Aminosäure wäre also 9 ATPs.

Ich ignoriere die Initiationsreaktion, die auch ATP erfordert, um den Initiationsfaktor zu phosphorylieren. Außerdem gehe ich davon aus, dass Aminosäuren aus der Nahrung gewonnen und nicht vom Organismus synthetisiert werden.

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