Продължение. Виж № 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005 г.

Уроци по биология в часовете по природни науки

Разширено планиране, 10 клас

Урок 19

Оборудване:таблици по обща биология, диаграма на структурата на молекулата на АТФ, диаграма на връзката между пластичния и енергийния обмен.

I. Проверка на знанията

Провеждане на биологична диктовка "Органични съединения на живата материя"

Учителят чете тезите под номерата, учениците записват в тетрадката номерата на онези тези, които са подходящи по съдържание за техния вариант.

Вариант 1 - протеини.
Вариант 2 – въглехидрати.
Вариант 3 - липиди.
Вариант 4 - нуклеинови киселини.

1. В чистата си форма те се състоят само от C, H, O атоми.

2. В допълнение към C, H, O атоми, те съдържат N и обикновено S атоми.

3. В допълнение към C, H, O атомите, те съдържат N и P атоми.

4. Те имат относително малко молекулно тегло.

5. Молекулното тегло може да бъде от хиляди до няколко десетки и стотици хиляди далтона.

6. Най-големите органични съединения с молекулно тегло до няколко десетки и стотици милиони далтони.

7. Имат различно молекулно тегло – от много малко до много високо, в зависимост от това дали веществото е мономер или полимер.

8. Състои се от монозахариди.

9. Състои се от аминокиселини.

10. Състои се от нуклеотиди.

11. Те ​​са естери на висши мастни киселини.

12. Основна структурна единица: "азотна основа - пентоза - остатък от фосфорна киселина".

13. Основна структурна единица: "аминокиселини".

14. Основна структурна единица: "монозахарид".

15. Основна структурна единица: "глицерол-мастна киселина".

16. Полимерните молекули са изградени от едни и същи мономери.

17. Полимерните молекули са изградени от подобни, но не съвсем идентични мономери.

18. Не са полимери.

19. Изпълняват почти изключително енергийни, строителни и складови функции, в някои случаи – защитни.

20. Освен енергийна и строителна те изпълняват каталитична, сигнална, транспортна, двигателна и защитна функции;

21. Те ​​съхраняват и предават наследствените свойства на клетката и тялото.

Опция 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
Вариант 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Вариант 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Вариант 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Учене на нов материал

1. Структурата на аденозинтрифосфорната киселина

Освен протеини, нуклеинови киселини, мазнини и въглехидрати, в живата материя се синтезират голям брой други органични съединения. Сред тях важна роля в биоенергетиката на клетката играят аденозин трифосфат (АТФ).АТФ се намира във всички растителни и животински клетки. В клетките аденозинтрифосфорната киселина най-често присъства под формата на соли, т.нар аденозин трифосфати. Количеството на АТФ варира и е средно 0,04% (средно в една клетка има около 1 милиард молекули АТФ). Най-голямо количество АТФ се намира в скелетните мускули (0,2–0,5%).

Молекулата на АТФ се състои от азотна основа - аденин, пентоза - рибоза и три остатъка от фосфорна киселина, т.е. АТФ е специален аденилов нуклеотид. За разлика от други нуклеотиди, АТФ съдържа не един, а три остатъка от фосфорна киселина. АТФ се отнася до макроергични вещества - вещества, съдържащи голямо количество енергия във връзките си.

Пространствен модел (А) и структурна формула (Б) на молекулата на АТФ

От състава на АТФ под действието на АТФ-азните ензими се отцепва остатък от фосфорна киселина. АТФ има силна тенденция да отделя крайната си фосфатна група:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

защото това води до изчезване на енергийно неизгодното електростатично отблъскване между съседни отрицателни заряди. Полученият фосфат се стабилизира чрез образуване на енергийно изгодни водородни връзки с водата. Разпределението на заряда в системата ADP + Fn става по-стабилно, отколкото в ATP. В резултат на тази реакция се освобождават 30,5 kJ (при разкъсване на конвенционална ковалентна връзка се освобождават 12 kJ).

За да се подчертае високата енергийна "цена" на връзката фосфор-кислород в АТФ, е прието да се обозначава със знака ~ и да се нарича макроенергийна връзка. Когато една молекула фосфорна киселина се отцепи, АТФ се превръща в АДФ (аденозин дифосфорна киселина), а ако две молекули фосфорна киселина се отцепят, тогава АТФ се превръща в АМФ (аденозин монофосфорна киселина). Разцепването на третия фосфат е придружено от освобождаването само на 13,8 kJ, така че в молекулата на АТФ има само две макроергични връзки.

2. Образуване на АТФ в клетката

Запасът от АТФ в клетката е малък. Например в мускулите резервите на АТФ са достатъчни за 20-30 контракции. Но един мускул може да работи с часове и да предизвика хиляди контракции. Следователно, заедно с разграждането на АТФ до АДФ, в клетката трябва непрекъснато да се извършва обратен синтез. Има няколко пътя за синтез на АТФ в клетките. Нека ги опознаем.

1. анаеробно фосфорилиране.Фосфорилирането е процесът на синтез на АТФ от АДФ и фосфат с ниско молекулно тегло (Pn). В такъв случай говорим сиза безкислородни процеси на окисляване на органични вещества (например гликолизата е процесът на безкислородно окисление на глюкозата до пирогроздена киселина). Приблизително 40% от енергията, освободена по време на тези процеси (около 200 kJ / mol глюкоза), се изразходва за синтез на АТФ, а останалата част се разсейва под формата на топлина:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn -–> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

2. Окислително фосфорилиране- това е процесът на синтез на АТФ поради енергията на окисление на органични вещества с кислород. Този процес е открит в началото на 30-те години на миналия век. 20-ти век В.А. Енгелхард. В митохондриите протичат кислородни процеси на окисляване на органични вещества. Приблизително 55% от освободената в този случай енергия (около 2600 kJ / mol глюкоза) се превръща в енергия на химичните връзки на АТФ, а 45% се разсейва под формата на топлина.

Окислителното фосфорилиране е много по-ефективно от анаеробните синтези: ако само 2 молекули АТФ се синтезират по време на гликолиза по време на разграждането на глюкозна молекула, тогава по време на окислителното фосфорилиране се образуват 36 молекули АТФ.

3. Фотофосфорилиране- процесът на синтез на АТФ поради енергия слънчева светлина. Този път на синтез на АТФ е характерен само за клетки, способни на фотосинтеза (зелени растения, цианобактерии). Енергията на слънчевите кванти се използва от фотосинтезите в светлинна фазафотосинтеза за синтеза на АТФ.

3. Биологично значение на АТФ

АТФ е в центъра на метаболитните процеси в клетката, като е връзката между реакциите на биологичния синтез и разпадането. Ролята на АТФ в клетката може да се сравни с ролята на батерия, тъй като по време на хидролизата на АТФ се освобождава енергията, необходима за различни жизнени процеси ("разреждане"), а в процеса на фосфорилиране ("зареждане") , АТФ отново натрупва енергия в себе си.

Благодарение на енергията, освободена по време на хидролизата на АТФ, протичат почти всички жизненоважни процеси в клетката и тялото: предаване на нервни импулси, биосинтеза на вещества, мускулни контракции, транспорт на вещества и др.

III. Затвърдяване на знанията

Решаване на биологични проблеми

Задача 1. При бързо бягане често дишаме, има повишено изпотяване. Обяснете тези явления.

Задача 2. Защо замръзващите хора започват да тропат и да скачат в студа?

Задача 3. В известната творба на И. Илф и Е. Петров "Дванадесетте стола" сред мн. полезни съветиможете да намерите и това: "Дишай дълбоко, ти си развълнуван." Опитайте се да обосновете този съвет от гледна точка на енергийните процеси, протичащи в тялото.

IV. Домашна работа

Започнете да се подготвяте за теста и тествайте (диктувайте тестови въпроси - вижте урок 21).

Урок 20

Оборудване:таблици по обща биология.

I. Обобщаване на знанията по раздела

Работа на студентите с въпроси (индивидуално) с последваща проверка и обсъждане

1. Дайте примери за органични съединения, които включват въглерод, сяра, фосфор, азот, желязо, манган.

2. Как може да се различи живата клетка от мъртвата по йонен състав?

3. Какви вещества се намират в клетката в неразтворен вид? Какви органи и тъкани включват?

4. Дайте примери за макроелементи, включени в активните центрове на ензимите.

5. Какви хормони съдържат микроелементи?

6. Каква е ролята на халогените в човешкото тяло?

7. По какво се различават протеините от изкуствените полимери?

8. Каква е разликата между пептидите и протеините?

9. Как се нарича протеинът, който е част от хемоглобина? От колко субединици се състои?

10. Какво е рибонуклеаза? Колко аминокиселини има в него? Кога е изкуствено синтезиран?

11. Защо скоростта на химичните реакции без ензими е ниска?

12. Какви вещества се транспортират от протеини през клетъчната мембрана?

13. По какво се различават антителата от антигените? Съдържат ли ваксините антитела?

14. Какви вещества разграждат протеините в тялото? Колко енергия се отделя в този случай? Къде и как се неутрализира амонякът?

15. Дайте пример за пептидни хормони: как те участват в регулацията на клетъчния метаболизъм?

16. Каква е структурата на захарта, с която пием чай? Какви други три синонима на това вещество знаете?

17. Защо мазнините в млякото не се събират на повърхността, а са в суспензия?

18. Каква е масата на ДНК в ядрото на соматичните и зародишните клетки?

19. Колко АТФ се използва от човек на ден?

20. От какви протеини хората правят дрехи?

Първична структура на панкреасната рибонуклеаза (124 аминокиселини)

II. Домашна работа.

Продължете подготовката за теста и теста в раздела „Химическа организация на живота“.

Урок 21

I. Провеждане на устно изпитване по въпроси

1. Елементарен състав на клетката.

2. Характеристика на органогенните елементи.

3. Строежът на водната молекула. Водородната връзка и нейното значение в "химията" на живота.

4. Свойства и биологични функции на водата.

5. Хидрофилни и хидрофобни вещества.

6. Катиони и тяхното биологично значение.

7. Аниони и тяхното биологично значение.

8. Полимери. биологични полимери. Разлики между периодични и непериодични полимери.

9. Свойства на липидите, техните биологични функции.

10. Групи въглехидрати, разграничени по структурни особености.

11. Биологични функции на въглехидратите.

12. Елементарен състав на белтъците. Аминокиселини. Образуването на пептиди.

13. Първична, вторична, третична и кватернерна структура на белтъците.

14. Биологична функцияпротеини.

15. Разлики между ензими и небиологични катализатори.

16. Устройството на ензимите. Коензими.

17. Механизмът на действие на ензимите.

18. Нуклеинови киселини. Нуклеотиди и тяхната структура. Образуването на полинуклеотиди.

19. Правила на E.Chargaff. Принципът на допълване.

20. Образуване на двуверижна ДНК молекула и нейната спирализация.

21. Класове клетъчна РНК и техните функции.

22. Разлики между ДНК и РНК.

23. ДНК репликация. Транскрипция.

24. Строеж и биологична роля на АТФ.

25. Образуването на АТФ в клетката.

II. Домашна работа

Продължете подготовката за теста в раздела „Химическа организация на живота“.

Урок 22

I. Провеждане на писмен тест

Опция 1

1. Има три вида аминокиселини - A, B, C. Колко варианта на полипептидни вериги, състоящи се от пет аминокиселини, могат да бъдат изградени. Посочете тези опции. Ще имат ли тези полипептиди същите свойства? Защо?

2. Всички живи същества се състоят главно от въглеродни съединения, а силицият, аналогът на въглерода, чието съдържание в земната кора е 300 пъти повече от въглерода, се намира само в много малко организми. Обяснете този факт от гледна точка на структурата и свойствата на атомите на тези елементи.

3. ATP молекули, белязани с радиоактивен 32P в последния, трети остатък от фосфорна киселина, бяха въведени в една клетка, а ATP молекули, белязани с 32P в първия остатък, най-близо до рибозата, бяха въведени в друга клетка. След 5 минути съдържанието на неорганичен фосфатен йон, белязан с 32P, се измерва и в двете клетки. Къде ще бъде значително по-висока?

4. Проучванията показват, че 34% от общия брой нуклеотиди на тази иРНК е гуанин, 18% е урацил, 28% е цитозин и 20% е аденин. Определяне на процентен съставазотни бази на двойноверижна ДНК, от която посочената иРНК е отливка.

Вариант 2

1. Мазнините представляват "първият резерв" в енергийния метаболизъм и се използват, когато резервът от въглехидрати е изчерпан. Но в скелетните мускули, в присъствието на глюкоза и мастни киселини, последните се използват в по-голяма степен. Протеините като източник на енергия винаги се използват само в краен случай, когато тялото гладува. Обяснете тези факти.

2. Йони на тежки метали (живак, олово и др.) и арсен лесно се свързват със сулфидни групи протеини. Познавайки свойствата на сулфидите на тези метали, обяснете какво се случва с протеина, когато се комбинира с тези метали. Защо тежките метали са отровни за тялото?

3. При реакцията на окисляване на вещество А във вещество В се отделя 60 kJ енергия. Колко ATP молекули могат да бъдат максимално синтезирани в тази реакция? Как ще се използва останалата енергия?

4. Проучванията показват, че 27% от общия брой нуклеотиди на тази иРНК е гуанин, 15% е урацил, 18% е цитозин и 40% е аденин. Определете процентния състав на азотните основи на двойноверижната ДНК, на която посочената иРНК е плесен.

Следва продължение

Най-важното вещество в клетките на живите организми е аденозин трифосфат или аденозин трифосфат. Ако въведем съкращението на това име, получаваме АТФ (англ. ATP). Това вещество принадлежи към групата на нуклеозид трифосфатите и играе водеща роля в метаболитните процеси в живите клетки, като е незаменим източник на енергия за тях.

Във връзка с

Откривателите на АТФ са биохимиците от Харвардското училище по тропическа медицина - Йелапрагада Субарао, Карл Ломан и Сайръс Фиске. Откритието става през 1929 г. и се превръща в основен крайъгълен камък в биологията на живите системи. По-късно, през 1941 г., немският биохимик Фриц Липман установява, че АТФ в клетките е основният енергиен носител.

Структурата на АТФ

Тази молекула има систематично наименование, което се изписва по следния начин: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5'-трифосфат или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5'-трифосфат. Какви съединения има в ATP? Химически това е трифосфатният естер на аденозина - производно на аденин и рибоза. Това вещество се образува чрез свързване на аденин, който е пуринова азотна основа, с 1'-въглеродния атом на рибозата, използвайки β-N-гликозидна връзка. След това α-, β- и γ-молекулите на фосфорната киселина се свързват последователно към 5'-въглеродния атом на рибозата.

Така молекулата на АТФ съдържа съединения като аденин, рибоза и три остатъка от фосфорна киселина. АТФ е специално съединение, съдържащо връзки, които освобождават голямо количество енергия. Такива връзки и вещества се наричат ​​макроергични. По време на хидролизата на тези връзки на молекулата на АТФ се освобождава количество енергия от 40 до 60 kJ / mol, докато този процес е придружен от елиминирането на един или два остатъка от фосфорна киселина.

Ето как се записват тези химични реакции:

• един). АТФ + вода → АДФ + фосфорна киселина + енергия;
• 2). ADP + вода → AMP + фосфорна киселина + енергия.

Енергията, освободена по време на тези реакции, се използва в по-нататъшни биохимични процеси, които изискват определени енергийни вложения.

Ролята на АТФ в живия организъм. Неговите функции

Каква е функцията на АТФ?На първо място енергия. Както бе споменато по-горе, основната роля на аденозинтрифосфата е енергийното снабдяване на биохимичните процеси в живия организъм. Тази роля се дължи на факта, че поради наличието на две високоенергийни връзки, АТФ действа като източник на енергия за много физиологични и биохимични процеси, които изискват големи енергийни разходи. Такива процеси са всички реакции на синтеза на сложни вещества в организма. Това е преди всичко активното прехвърляне на молекули през клетъчните мембрани, включително участие в създаването на междумембранен електрически потенциал и осъществяването на мускулна контракция.

В допълнение към горното, ние изброяваме още няколко, не по-малко важни функции на АТФ, като:

Как се образува АТФ в тялото?

Синтезът на аденозинтрифосфорна киселина продължава, защото тялото винаги се нуждае от енергия за нормален живот. Във всеки един момент от това вещество има много малко - около 250 грама, които са "авариен резерв" за "черен ден". По време на заболяване има интензивен синтез на тази киселина, тъй като е необходима много енергия за работата на имунната и отделителните системи, както и системата за терморегулация на тялото, която е необходима за ефективната борба с появата на болестта.

Коя клетка има най-много АТФ? Това са клетки на мускулната и нервната тъкан, тъй като в тях процесите на енергиен обмен са най-интензивни. И това е очевидно, защото мускулите участват в движението, което изисква свиване на мускулните влакна, а невроните предават електрически импулси, без които работата на всички системи на тялото е невъзможна. Ето защо е толкова важно клетката да поддържа непроменена и високо нивоаденозин трифосфат.

Как могат да се образуват молекули на аденозин трифосфат в тялото? Те се формират от т.нар фосфорилиране на ADP (аденозин дифосфат). Това химическа реакциякакто следва:

ADP + фосфорна киселина + енергия→ATP + вода.

Фосфорилирането на ADP се извършва с участието на такива катализатори като ензими и светлина и се извършва по един от трите начина:

Както окислителното, така и субстратното фосфорилиране използват енергията на веществата, окислени в хода на такъв синтез.

Заключение

Аденозин трифосфорна киселинае най-често актуализираното вещество в тялото. Колко дълго живее средно една молекула на аденозин трифосфат? В човешкото тяло, например, продължителността на живота му е по-малко от една минута, така че една молекула от такова вещество се ражда и се разпада до 3000 пъти на ден. Невероятно, но през деня човешкото тялосинтезира около 40 кг от това вещество! Толкова голяма е нуждата от тази "вътрешна енергия" за нас!

Целият цикъл на синтез и по-нататъшно използване на АТФ като енергийно гориво за метаболитни процеси в организма на живо същество е самата същност на енергийния метаболизъм в този организъм. Така аденозинтрифосфатът е вид "батерия", която осигурява нормалното функциониране на всички клетки на живия организъм.

АТФ, или изцяло аденозинтрифосфорната киселина, е "акумулаторът" на енергия в клетките на тялото. Нито една биохимична реакция не протича без участието на АТФ. Молекулите на АТФ се намират в ДНК и РНК.

Състав на АТФ

Молекулата на АТФ има три компонента: три остатъка от фосфорна киселина, аденин и рибоза.Тоест АТФ има структурата на нуклеотид и се отнася към нуклеиновите киселини. Рибозата е въглехидрат, а аденинът е азотна основа. Остатъците от киселината са свързани помежду си чрез нестабилни енергийни връзки. Енергията се появява, когато киселинните молекули се отделят. Разделянето става благодарение на биокатализатори. След отделянето молекулата на АТФ вече се превръща в ADP (ако се отцепи една молекула) или AMP (ако се отцепят две киселинни молекули). При отделянето на една молекула фосфорна киселина се отделя 40 kJ енергия.

Роля в тялото

ATP играе не само енергийна роля в тялото, но и редица други:

• е резултат от синтеза на нуклеинови киселини.
• регулиране на много биохимични процеси.
• сигнализиращо вещество в други клетъчни взаимодействия.

Синтез на АТФ

Производството на АТФ се осъществява в хлоропластите и митохондриите. Най-важният процес в синтеза на АТФ молекулите е дисимилацията. Дисимилацията е разрушаването на сложното към по-простото.

Синтезът на АТФ не се осъществява на един етап, а на три етапа:

1. Първият етап е подготвителен. Под действието на ензимите при храносмилането настъпва разграждането на това, което сме усвоили. В този случай мазнините се разлагат до глицерол и мастни киселини, протеините до аминокиселини, а нишестето до глюкоза. Тоест всичко е подготвено за по-нататъшна употреба. Освобождава се топлинна енергия
2. Втората стъпка е гликолиза (аноксична). Разграждането се случва отново, но тук се разгражда и глюкозата. Ензимите също участват. Но 40% от енергията остава в АТФ, а останалата част се изразходва като топлина.
3. Третият етап е хидролиза (кислород). Това се случва вече в самите митохондрии. Тук участват както кислородът, който вдишваме, така и ензимите. След пълната дисимилация се отделя енергия за образуването на АТФ.

Фигурата показва два начина Изображения на ATP структура. Аденозин монофосфат (AMP), аденозин дифосфат (ADP) и аденозин трифосфат (ATP) принадлежат към клас съединения, наречени нуклеозиди. Нуклеотидната молекула се състои от петвъглеродна захар, азотна основа и фосфорна киселина. В молекулата на AMP захарта е представена от рибоза, а основата е представена от аденин. ADP има две фосфатни групи, докато ATP има три.

ATP стойност

Когато АТФ се разгражда на АДФи се освобождава енергия от неорганичен фосфат (Fn):

Реакцията протича с абсорбция на вода, т.е. това е хидролиза (в нашата статия сме се срещали много пъти с този много често срещан тип биохимични реакции). Третата фосфатна група, отделена от АТФ, остава в клетката под формата на неорганичен фосфат (Pn). Добивът на свободна енергия при тази реакция е 30,6 kJ на 1 мол АТФ.

От ADPи фосфат, АТФ може да се синтезира отново, но това изисква 30,6 kJ енергия на 1 mol новообразуван АТФ.

В тази реакция, наречена реакция на кондензация, се отделя вода. Добавянето на фосфат към ADP се нарича реакция на фосфорилиране. И двете горни уравнения могат да се комбинират:

Тази обратима реакция се катализира от ензим, т.нар АТФаза.

Всички клетки, както вече споменахме, се нуждаят от енергия, за да изпълняват своята работа, и за всички клетки на всеки организъм, източникът на тази енергия служи като АТФ. Затова АТФ се нарича "универсален енергиен носител" или "енергийна валута" на клетките. Електрическите батерии са добра аналогия. Спомнете си защо не ги използваме. С тяхна помощ ние можем да получим светлина в един случай, звук в друг, понякога механично движение, а понякога се нуждаем от действителна електрическа енергия от тях. Удобството на батериите е, че можем да използваме един и същ източник на енергия - батерия - за различни цели, в зависимост от това къде я поставяме. АТФ играе същата роля в клетките. Доставя енергия за такива различни процеси, като мускулна контракция, предаване на нервни импулси, активен транспорт на вещества или протеинов синтез, както и за всички други видове клетъчна дейност. За да направите това, той трябва просто да бъде „свързан“ към съответната част от клетъчния апарат.

Аналогията може да бъде продължена. Първо трябва да се направят батерии и някои от тях (акумулаторни) могат да се презареждат точно като. Когато батериите се произвеждат във фабрика, определено количество енергия трябва да се съхранява в тях (и по този начин да се консумира от фабриката). Синтезът на АТФ също изисква енергия; неговият източник е окисляването на органичните вещества в процеса на дишане. Тъй като енергията се освобождава за фосфорилиране на ADP по време на окисление, това фосфорилиране се нарича окислително фосфорилиране. При фотосинтезата АТФ се произвежда с помощта на светлинна енергия. Този процес се нарича фотофосфорилиране (вижте раздел 7.6.2). В клетката има и "фабрики", които произвеждат по-голямата част от АТФ. Това са митохондриите; те съдържат химическите "монтажни линии", на които се образува АТФ по време на аеробно дишане. И накрая, разредените „акумулатори“ също се презареждат в клетката: след като АТФ, освобождавайки съдържащата се в него енергия, се превръща в ADP и Fn, той може бързо да се синтезира отново от ADP и Fn благодарение на енергията, получена в процеса на дишане от окисляването на нови порции органична материя.

количество ATPв клетка по всяко време този моментмного малък. Следователно в ATPчовек трябва да вижда само носителя на енергията, а не нейното депо. За дългосрочно съхранение на енергия се използват вещества като мазнини или гликоген. Клетките са много чувствителни към нивото на АТФ. Веднага щом скоростта на използването му се увеличи, скоростта на дихателния процес, който поддържа това ниво, също се увеличава.

Роля на АТФтъй като връзката между клетъчното дишане и процесите, които консумират енергия, може да се види от фигурата.Тази диаграма изглежда проста, но илюстрира много важен модел.

Следователно може да се каже, че като цяло функцията на дишането е да произвеждат АТФ.

Нека обобщим горното.
1. Синтезът на АТФ от АДФ и неорганичен фосфат изисква 30,6 kJ енергия на 1 мол АТФ.
2. АТФ присъства във всички живи клетки и следователно е универсален енергиен носител. Други енергоносители не се използват. Това опростява въпроса - необходимият клетъчен апарат може да бъде по-прост и да работи по-ефективно и икономично.
3. ATP лесно доставя енергия до всяка част от клетката до всеки процес, който се нуждае от енергия.
4. ATP бързо освобождава енергия. Това изисква само една реакция - хидролиза.
5. Скоростта на възпроизвеждане на АТФ от АДФ и неорганичен фосфат (скоростта на процеса на дишане) се регулира лесно според нуждите.
6. АТФ се синтезира при дишане благодарение на химическата енергия, отделена при окислението на органични вещества като глюкоза, а при фотосинтезата – благодарение на слънчевата енергия. Образуването на АТФ от АДФ и неорганичен фосфат се нарича реакция на фосфорилиране. Ако енергията за фосфорилиране се доставя чрез окисляване, тогава те говорят за окислително фосфорилиране (този процес се случва по време на дишане), но ако светлинната енергия се използва за фосфорилиране, тогава процесът се нарича фотофосфорилиране (това се случва по време на фотосинтезата).

В биологията АТФ е източникът на енергия и основата на живота. АТФ - аденозин трифосфат - участва в метаболитните процеси и регулира биохимичните реакции в организма.

Какво е това?

За да разберете какво е АТФ, химията ще ви помогне. Химическата формула на молекулата на АТФ е C10H16N5O13P3. Запомнянето на пълното име е лесно, ако го разделите на съставните му части. Аденозин трифосфатът или аденозинтрифосфорната киселина е нуклеотид, състоящ се от три части:

• аденин - пуринова азотна основа;
• рибоза - монозахарид, свързан с пентози;
• три остатъка от фосфорна киселина.

Ориз. 1. Структурата на молекулата на АТФ.

По-подробна разбивка на ATP е представена в таблицата.

ATP е открит за първи път от биохимиците от Харвард Subbarao, Loman и Fiske през 1929 г. През 1941 г. немският биохимик Фриц Липман установява, че АТФ е енергийният източник на живия организъм.

Генериране на енергия

Фосфатните групи са свързани помежду си чрез високоенергийни връзки, които лесно се разрушават. По време на хидролиза (взаимодействие с вода) връзките на фосфатната група се разпадат, освобождавайки голямо количество енергия и АТФ се превръща в АДФ (аденозин дифосфорна киселина).

Обикновено химическата реакция изглежда така:

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + енергия

Ориз. 2. Хидролиза на АТФ.

Част от освободената енергия (около 40 kJ / mol) участва в анаболизма (асимилация, пластичен метаболизъм), част се разсейва под формата на топлина за поддържане на телесната температура. При по-нататъшна хидролиза на ADP друга фосфатна група се отцепва с освобождаване на енергия и образуване на AMP (аденозин монофосфат). AMP не се подлага на хидролиза.

Синтез на АТФ

АТФ се намира в цитоплазмата, ядрото, хлоропластите и митохондриите. Синтезът на АТФ в животинска клетка се извършва в митохондриите, а в растителната клетка - в митохондриите и хлоропластите.

АТФ се образува от АДФ и фосфат с изразходването на енергия. Този процес се нарича фосфорилиране:

ADP + H3PO4 + енергия → ATP + H2O

Ориз. 3. Образуване на АТФ от АДФ.

В растителните клетки фосфорилирането става по време на фотосинтезата и се нарича фотофосфорилиране. При животните процесът протича по време на дишането и се нарича окислително фосфорилиране.

В животинските клетки синтезът на АТФ възниква в процеса на катаболизъм (дисимилация, енергиен метаболизъм) по време на разграждането на протеини, мазнини, въглехидрати.

Функции

От дефиницията на АТФ става ясно, че тази молекула е способна да осигурява енергия. В допълнение към енергията, аденозинтрифосфорната киселина изпълнява други функции:

• е материал за синтеза на нуклеинови киселини;
• е част от ензимите и регулира химичните процеси, като ускорява или забавя тяхното протичане;
• е медиатор – предава сигнал към синапсите (допирни точки на две клетъчни мембрани).

Какво научихме?

От урока по биология в 10 клас научихме за устройството и функциите на АТФ - аденозинтрифосфорната киселина. АТФ се състои от аденин, рибоза и три остатъка от фосфорна киселина. По време на хидролизата фосфатните връзки се разрушават, което освобождава енергията, необходима за живота на организмите.

Тематическа викторина

Доклад за оценка

среден рейтинг: 4.6. Общо получени оценки: 621.