Η ενέργεια παράγεται με τη μορφή atf. Γενική βιολογία: ATP και βιταμίνες. Διεξαγωγή βιολογικής υπαγόρευσης "Οργανικές ενώσεις ζωντανής ύλης"

Το σύνολο των μεταβολικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στο σώμα ονομάζεται μεταβολισμός.

Οι διαδικασίες σύνθεσης συγκεκριμένων εγγενών ουσιών από απλούστερες ονομάζονται αναβολισμός, ή αφομοίωση, ή ανταλλαγή πλαστικών. Ως αποτέλεσμα του αναβολισμού, σχηματίζονται ένζυμα, ουσίες από τις οποίες δομούνται οι κυτταρικές δομές κ.λπ. Αυτή η διαδικασία συνήθως συνοδεύεται από κατανάλωση ενέργειας.

Αυτή η ενέργεια λαμβάνεται από το σώμα σε άλλες αντιδράσεις, στις οποίες οι πιο σύνθετες ουσίες διασπώνται σε απλές. Αυτές οι διαδικασίες ονομάζονται καταβολισμός, ή αφομοίωση, ή ανταλλαγή ενέργειας. Τα προϊόντα του καταβολισμού σε αερόβιους οργανισμούς είναι CO 2 , H 2 O , ATP και

ανηγμένους φορείς υδρογόνου (NAD∙H και NADP∙H), οι οποίοι δέχονται άτομα υδρογόνου που αποσπώνται από οργανικές ουσίες σε διαδικασίες οξείδωσης. Ορισμένες ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους που σχηματίζονται κατά τον καταβολισμό μπορούν αργότερα να χρησιμεύσουν ως πρόδρομοι ουσιών που είναι απαραίτητες για το κύτταρο (η διασταύρωση καταβολισμού και αναβολισμού).

Ο καταβολισμός και ο αναβολισμός συνδέονται στενά: ο αναβολισμός χρησιμοποιεί ενέργεια και αναγωγικούς παράγοντες που σχηματίζονται στις αντιδράσεις καταβολισμού και ο καταβολισμός πραγματοποιείται υπό τη δράση ενζύμων που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα αντιδράσεων αναβολισμού.

Κατά κανόνα, ο καταβολισμός συνοδεύεται από την οξείδωση των χρησιμοποιούμενων ουσιών και ο αναβολισμός συνοδεύεται από αποκατάσταση.

Οι αντιδράσεις αναβολισμού σε διαφορετικούς οργανισμούς μπορεί να έχουν κάποιες διαφορές (δείτε το θέμα "Μέθοδοι λήψης ενέργειας από ζωντανούς οργανισμούς").

ATP - τριφωσφορική αδενοσίνη

Κατά τον καταβολισμό, η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας και με τη μορφή ATP.

Το ATP είναι μια ενιαία και καθολική πηγή τροφοδοσίας ενέργειας των κυττάρων.

Το ATP είναι ασταθές.

Το ATP είναι ένα «ενεργειακό νόμισμα» που μπορεί να δαπανηθεί για τη σύνθεση πολύπλοκων ουσιών σε αντιδράσεις αναβολισμού.

Υδρόλυση (αποσύνθεση) ΑΤΡ:

ATP + $H_(2)O$ = ADP + $H_(3)PO_(4)$ + 40 kJ/mol

ανταλλαγή ενέργειας

Οι ζωντανοί οργανισμοί λαμβάνουν ενέργεια από την οξείδωση οργανικών ενώσεων.

Οξείδωσηείναι η διαδικασία εγκατάλειψης ηλεκτρονίων.

Κατανάλωση λαμβανόμενης ενέργειας:

Το 50% της ενέργειας απελευθερώνεται ως θερμότητα στο περιβάλλον.

Το 50% της ενέργειας πηγαίνει στον πλαστικό μεταβολισμό (σύνθεση ουσιών).

Στα φυτικά κύτταρα:

άμυλο → γλυκόζη → ATP

Σε ζωικά κύτταρα:

γλυκογόνο → γλυκόζη → ATP

Προπαρασκευαστικό στάδιο

Ενζυματική διάσπαση πολύπλοκων οργανικών ουσιών σε απλές στο πεπτικό σύστημα:

μόρια πρωτεΐνης - μέχρι αμινοξέα

λιπίδια - σε γλυκερίνη και λιπαρά οξέα

υδατάνθρακες - σε γλυκόζη

Η διάσπαση (υδρόλυση) των υψηλομοριακών οργανικών ενώσεων πραγματοποιείται είτε από ένζυμα του γαστρεντερικού σωλήνα είτε από ένζυμα λυσοσωμάτων.

Όλη η εκλυόμενη ενέργεια διαχέεται με τη μορφή θερμότητας.

Απλές ουσίες απορροφώνται από τις λάχνες του λεπτού εντέρου:

αμινοξέα και γλυκόζη - στο αίμα.

λιπαρά οξέα και γλυκερίνη - στη λέμφο.

και μεταφέρεται στα κύτταρα των ιστών του σώματος.

Τα προκύπτοντα μικρά οργανικά μόρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως " οικοδομικά υλικάή μπορεί να διασπαστεί περαιτέρω (γλυκόλυση).

Στο προπαρασκευαστικό στάδιο, μπορεί να συμβεί υδρόλυση των αποθεματικών ουσιών των κυττάρων: γλυκογόνο στα ζώα (και μύκητες) και άμυλο στα φυτά. Το γλυκογόνο και το άμυλο είναι πολυσακχαρίτες και διασπώνται σε μονομερή - μόρια γλυκόζης.

διάσπαση γλυκογόνου

Το ηπατικό γλυκογόνο χρησιμοποιείται όχι τόσο για τις ανάγκες του ήπατος, αλλά για τη διατήρηση μιας σταθερής συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα και, ως εκ τούτου, εξασφαλίζει την παροχή γλυκόζης σε άλλους ιστούς.

Ρύζι. Λειτουργίες γλυκογόνου στο συκώτι και στους μύες

Το γλυκογόνο που αποθηκεύεται στους μύες δεν μπορεί να διασπαστεί σε γλυκόζη λόγω της έλλειψης ενός ενζύμου. Η λειτουργία του μυϊκού γλυκογόνου είναι να απελευθερώνει τη γλυκόζη-6-φωσφορική που καταναλώνεται στον ίδιο τον μυ για οξείδωση και χρήση ενέργειας.

Η διάσπαση του γλυκογόνου σε γλυκόζη ή 6-φωσφορική γλυκόζη δεν απαιτεί ενέργεια.

Γλυκόλυση (αναερόβιο στάδιο)

γλυκόλυση- διάσπαση της γλυκόζης από ένζυμα.

Πηγαίνει στο κυτταρόπλασμα, χωρίς οξυγόνο.

Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, λαμβάνει χώρα αφυδρογόνωση γλυκόζης, το συνένζυμο NAD + (δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης) χρησιμεύει ως δέκτης υδρογόνου.

Ως αποτέλεσμα μιας αλυσίδας ενζυματικών αντιδράσεων, η γλυκόζη μετατρέπεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος (PVA), ενώ σχηματίζονται συνολικά 2 μόρια ATP και μια ανηγμένη μορφή του φορέα υδρογόνου NAD H2:

$C_(6)H_(12)O_(6)$ + 2ADF + 2$H_(3)RO_(4)$ + 2$OVER^(+)$ → 2$C_(3)H_(4)O_( 3)$ + 2ATP + 2$H_(2)O$ + 2($NADH+H^(+)$).

Η περαιτέρω τύχη του PVC εξαρτάται από την παρουσία οξυγόνου στο κύτταρο:

αν δεν υπάρχει οξυγόνο, μαγιά και φυτά αλκοολική ζύμωση, στην οποία σχηματίζεται πρώτα η ακεταλδεΰδη και μετά η αιθυλική αλκοόλη:

$C_(3)H_(4)O_(3)$ → $CO_(2)$ + $CH_(3)SON$,

$CH_(3)SON$ + $NADH+H^(+)$ → $C_(2)H_(5)OH$ + $NADH^(+)$ .

Σε ζώα και ορισμένα βακτήρια, με έλλειψη οξυγόνου, η ζύμωση γαλακτικού οξέος συμβαίνει με το σχηματισμό γαλακτικού οξέος:

$C_(3)H_(4)O_(3)$ + $NADH+H^(+)$ → $C_(3)H_(6)O_(3)$ + $NADH^(+)$.

Ως αποτέλεσμα της γλυκόλυσης ενός μορίου γλυκόζης, απελευθερώνονται 200 ​​kJ, εκ των οποίων 120 kJ διαχέονται με τη μορφή θερμότητας και 80 kJ αποθηκεύονται σε δεσμούς 2 μόρια ATP.

αναπνοή ή οξειδωτική φωσφορυλίωση (αερόβιο στάδιο)

Οξειδωτική φωσφορυλίωση- τη διαδικασία σύνθεσης ATP με τη συμμετοχή οξυγόνου.

Πηγαίνει στις μεμβράνες των μιτοχονδριακών κριστών παρουσία οξυγόνου.

Το πυροσταφυλικό οξύ, που σχηματίζεται κατά τη διάσπαση της γλυκόζης χωρίς οξυγόνο, οξειδώνεται στα τελικά προϊόντα CO2 και H2O. Αυτή η ενζυματική διαδικασία πολλαπλών σταδίων ονομάζεται τον κύκλο του Krebs, ή τον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος.

Ως αποτέλεσμα της κυτταρικής αναπνοής, κατά τη διάσπαση δύο μορίων πυροσταφυλικού οξέος, συντίθενται 36 μόρια ATP:

2$C_(3)H_(4)O_(3)$ + 32$O_(2)$ + 36ADP + 36$H_(3)PO_(4)$ → 6$CO_(2)$ + 58$H_( 2) O$ + 36ATP.

Επιπλέον, πρέπει να θυμόμαστε ότι δύο μόρια ATP αποθηκεύονται κατά τη διάρκεια της διάσπασης χωρίς οξυγόνο κάθε μορίου γλυκόζης.

Η συνολική αντίδραση για τη διάσπαση της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό είναι η εξής:

$C_(6)H_(12)O_(6)$ + 6$O_(2)$ + 38ADP → 6$CO_(2)$ + 6$H_(2)O$ + 38ATP + Qt,

όπου το Qt είναι η θερμική ενέργεια.

Έτσι, η οξειδωτική φωσφορυλίωση παράγει 18 φορές περισσότερη ενέργεια (36 ATP) από τη γλυκόλυση (2 ATP).

Εκατομμύρια βιοχημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε οποιοδήποτε κύτταρο του σώματός μας. Καταλύονται από μια ποικιλία ενζύμων που συχνά απαιτούν ενέργεια. Πού το παίρνει το κύτταρο; Αυτή η ερώτηση μπορεί να απαντηθεί εάν λάβουμε υπόψη τη δομή του μορίου ATP - μια από τις κύριες πηγές ενέργειας.

Το ATP είναι μια παγκόσμια πηγή ενέργειας

Το ATP σημαίνει τριφωσφορική αδενοσίνη ή τριφωσφορική αδενοσίνη. Η ύλη είναι μία από τις δύο πιο σημαντικές πηγές ενέργειας σε κάθε κύτταρο. Η δομή του ATP και ο βιολογικός ρόλος είναι στενά συνδεδεμένοι. Οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο με τη συμμετοχή μορίων μιας ουσίας, ειδικά αυτό ισχύει.Ωστόσο, το ATP σπάνια εμπλέκεται άμεσα στην αντίδραση: για να συμβεί οποιαδήποτε διαδικασία, απαιτείται ενέργεια που περιέχεται ακριβώς στην τριφωσφορική αδενοσίνη.

Η δομή των μορίων της ουσίας είναι τέτοια που οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ των φωσφορικών ομάδων μεταφέρουν τεράστια ποσότητα ενέργειας. Επομένως, τέτοιοι δεσμοί ονομάζονται επίσης μακροεργικοί, ή μακροενεργετικοί (μακρο=πολλοί, μεγάλος αριθμός). Ο όρος εισήχθη για πρώτη φορά από τον επιστήμονα F. Lipman, και πρότεινε επίσης τη χρήση του εικονιδίου ̴ για να τα χαρακτηρίσουν.

Είναι πολύ σημαντικό για το κύτταρο να διατηρεί ένα σταθερό επίπεδο τριφωσφορικής αδενοσίνης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα κύτταρα του μυϊκού ιστού και των νευρικών ινών, επειδή είναι τα πιο ενεργειακά εξαρτώμενα και χρειάζονται υψηλή περιεκτικότητα σε τριφωσφορική αδενοσίνη για να εκτελέσουν τις λειτουργίες τους.

Η δομή του μορίου ATP

Η τριφωσφορική αδενοσίνη αποτελείται από τρία στοιχεία: ριβόζη, αδενίνη και

Ριβόζη- ένας υδατάνθρακας που ανήκει στην ομάδα των πεντόζων. Αυτό σημαίνει ότι η ριβόζη περιέχει 5 άτομα άνθρακα, τα οποία περικλείονται σε έναν κύκλο. Η ριβόζη συνδέεται με την αδενίνη μέσω ενός β-Ν-γλυκοσιδικού δεσμού στο 1ο άτομο άνθρακα. Επίσης, υπολείμματα φωσφορικού οξέος στο 5ο άτομο άνθρακα συνδέονται με την πεντόζη.

Η αδενίνη είναι μια αζωτούχα βάση.Ανάλογα με το ποια αζωτούχα βάση είναι συνδεδεμένη με τη ριβόζη, απομονώνονται επίσης GTP (τριφωσφορική γουανοσίνη), TTP (τριφωσφορική θυμιδίνη), CTP (τριφωσφορική κυτιδίνη) και UTP (τριφωσφορική ουριδίνη). Όλες αυτές οι ουσίες έχουν παρόμοια δομή με την τριφωσφορική αδενοσίνη και εκτελούν περίπου τις ίδιες λειτουργίες, αλλά είναι πολύ λιγότερο συχνές στο κύτταρο.

Υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Το πολύ τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος μπορούν να προσκολληθούν σε μια ριβόζη. Εάν υπάρχουν δύο ή μόνο ένα από αυτά, τότε, αντίστοιχα, η ουσία ονομάζεται ADP (διφωσφορικό) ή AMP (μονοφωσφορικό). Μεταξύ των υπολειμμάτων φωσφόρου συνάπτονται μακροενεργειακοί δεσμοί, μετά τη ρήξη των οποίων απελευθερώνονται από 40 έως 60 kJ ενέργειας. Εάν σπάσουν δύο δεσμοί, απελευθερώνονται 80, λιγότερο συχνά - 120 kJ ενέργειας. Όταν ο δεσμός μεταξύ της ριβόζης και του υπολείμματος φωσφόρου σπάσει, απελευθερώνονται μόνο 13,8 kJ, επομένως, υπάρχουν μόνο δύο δεσμοί υψηλής ενέργειας στο μόριο τριφωσφορικού (P ̴ P ̴ P) και ένας στο μόριο ADP (P ̴ Π).

Ποια είναι τα δομικά χαρακτηριστικά του ATP. Λόγω του γεγονότος ότι ένας μακροενεργειακός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ των υπολειμμάτων φωσφορικού οξέος, η δομή και οι λειτουργίες του ATP αλληλοσυνδέονται.

Η δομή του ATP και ο βιολογικός ρόλος του μορίου. Πρόσθετες λειτουργίες τριφωσφορικής αδενοσίνης

Εκτός από την ενέργεια, το ATP μπορεί να εκτελέσει πολλές άλλες λειτουργίες στο κύτταρο. Μαζί με άλλα τριφωσφορικά νουκλεοτίδια, το τριφωσφορικό εμπλέκεται στην κατασκευή νουκλεϊκών οξέων. Στην περίπτωση αυτή, οι ATP, GTP, TTP, CTP και UTP είναι οι προμηθευτές αζωτούχων βάσεων. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται σε διαδικασίες και μεταγραφή.

Το ATP απαιτείται επίσης για τη λειτουργία των καναλιών ιόντων. Για παράδειγμα, το κανάλι Na-K αντλεί 3 μόρια νατρίου έξω από το κύτταρο και αντλεί 2 μόρια καλίου στο κύτταρο. Ένα τέτοιο ρεύμα ιόντων χρειάζεται για να διατηρηθεί ένα θετικό φορτίο στην εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης και μόνο με τη βοήθεια της τριφωσφορικής αδενοσίνης μπορεί να λειτουργήσει το κανάλι. Το ίδιο ισχύει για τα κανάλια πρωτονίων και ασβεστίου.

Το ATP είναι ο πρόδρομος του δεύτερου αγγελιοφόρου cAMP (κυκλική μονοφωσφορική αδενοσίνη) - το cAMP όχι μόνο μεταδίδει το σήμα που λαμβάνεται από τους υποδοχείς της κυτταρικής μεμβράνης, αλλά είναι επίσης ένας αλλοστερικός τελεστής. Οι αλλοστερικοί τελεστές είναι ουσίες που επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τις ενζυμικές αντιδράσεις. Έτσι, η κυκλική τριφωσφορική αδενοσίνη αναστέλλει τη σύνθεση ενός ενζύμου που καταλύει τη διάσπαση της λακτόζης στα βακτηριακά κύτταρα.

Το ίδιο το μόριο τριφωσφορικής αδενοσίνης μπορεί επίσης να είναι αλλοστερικός τελεστής. Επιπλέον, σε τέτοιες διεργασίες, το ADP δρα ως ανταγωνιστής του ATP: εάν το τριφωσφορικό επιταχύνει την αντίδραση, τότε το διφωσφορικό επιβραδύνει και το αντίστροφο. Αυτές είναι οι λειτουργίες και η δομή του ATP.

Πώς σχηματίζεται το ATP στο κύτταρο

Οι λειτουργίες και η δομή του ATP είναι τέτοιες που τα μόρια της ουσίας χρησιμοποιούνται και καταστρέφονται γρήγορα. Επομένως, η σύνθεση του τριφωσφορικού είναι μια σημαντική διαδικασία για το σχηματισμό ενέργειας στο κύτταρο.

Υπάρχουν τρεις πιο σημαντικοί τρόποι σύνθεσης τριφωσφορικής αδενοσίνης:

1. Φωσφορυλίωση υποστρώματος.

2. Οξειδωτική φωσφορυλίωση.

3. Φωτοφωσφορυλίωση.

Η φωσφορυλίωση του υποστρώματος βασίζεται σε πολλαπλές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Αυτές οι αντιδράσεις ονομάζονται γλυκόλυση - το αναερόβιο στάδιο. Ως αποτέλεσμα 1 κύκλου γλυκόλυσης, δύο μόρια συντίθενται από 1 μόριο γλυκόζης, τα οποία χρησιμοποιούνται περαιτέρω για την παραγωγή ενέργειας και συντίθενται επίσης δύο ATP.

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

Κυτταρική αναπνοή

Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι ο σχηματισμός τριφωσφορικής αδενοσίνης με τη μεταφορά ηλεκτρονίων κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων της μεμβράνης. Ως αποτέλεσμα αυτής της μεταφοράς, σχηματίζεται μια βαθμίδα πρωτονίου σε μία από τις πλευρές της μεμβράνης και με τη βοήθεια του ενσωματωμένου πρωτεϊνικού συνόλου της συνθάσης ATP, δημιουργούνται μόρια. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.

Η αλληλουχία των σταδίων της γλυκόλυσης και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης στα μιτοχόνδρια είναι γενική διαδικασίαπου ονομάζεται αναπνοή. Μετά από έναν πλήρη κύκλο, 36 μόρια ATP σχηματίζονται από 1 μόριο γλυκόζης στο κύτταρο.

Φωτοφωσφορυλίωση

Η διαδικασία της φωτοφωσφορυλίωσης είναι η ίδια οξειδωτική φωσφορυλίωση με μία μόνο διαφορά: οι αντιδράσεις φωτοφωσφορυλίωσης συμβαίνουν στους χλωροπλάστες του κυττάρου υπό τη δράση του φωτός. Το ATP παράγεται κατά το ελαφρύ στάδιο της φωτοσύνθεσης, της κύριας διαδικασίας παραγωγής ενέργειας στα πράσινα φυτά, τα φύκια και ορισμένα βακτήρια.

Κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα ηλεκτρόνια διέρχονται από την ίδια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μια βαθμίδα πρωτονίων. Η συγκέντρωση των πρωτονίων στη μία πλευρά της μεμβράνης είναι η πηγή της σύνθεσης του ATP. Η συναρμολόγηση των μορίων πραγματοποιείται από το ένζυμο συνθάση ATP.

Το μέσο κύτταρο περιέχει 0,04% τριφωσφορική αδενοσίνη της συνολικής μάζας. Ωστόσο, η υψηλότερη τιμή παρατηρείται στα μυϊκά κύτταρα: 0,2-0,5%.

Υπάρχουν περίπου 1 δισεκατομμύριο μόρια ATP σε ένα κύτταρο.

Κάθε μόριο ζει όχι περισσότερο από 1 λεπτό.

Ένα μόριο τριφωσφορικής αδενοσίνης ανανεώνεται 2000-3000 φορές την ημέρα.

Συνολικά, το ανθρώπινο σώμα συνθέτει 40 κιλά τριφωσφορικής αδενοσίνης ημερησίως και σε κάθε χρονικό σημείο η παροχή ATP είναι 250 g.

συμπέρασμα

Η δομή του ATP και ο βιολογικός ρόλος των μορίων του συνδέονται στενά. Η ουσία παίζει βασικό ρόλο στις διαδικασίες ζωής, επειδή οι μακροεργικοί δεσμοί μεταξύ των υπολειμμάτων φωσφορικών αλάτων περιέχουν τεράστια ποσότητα ενέργειας. Η τριφωσφορική αδενοσίνη εκτελεί πολλές λειτουργίες στο κύτταρο και επομένως είναι σημαντικό να διατηρείται μια σταθερή συγκέντρωση της ουσίας. Η αποσύνθεση και η σύνθεση προχωρούν με μεγάλη ταχύτητα, αφού η ενέργεια των δεσμών χρησιμοποιείται συνεχώς σε βιοχημικές αντιδράσεις. Είναι μια απαραίτητη ουσία οποιουδήποτε κυττάρου του σώματος. Αυτό, ίσως, είναι το μόνο που μπορεί να ειπωθεί για τη δομή της ATP.

Στη βιολογία, το ATP είναι η πηγή ενέργειας και η βάση της ζωής. Το ATP - τριφωσφορική αδενοσίνη - εμπλέκεται στις μεταβολικές διεργασίες και ρυθμίζει τις βιοχημικές αντιδράσεις στο σώμα.

Τι είναι αυτό?

Για να καταλάβετε τι είναι το ATP, η χημεία θα σας βοηθήσει. Ο χημικός τύπος του μορίου ATP είναι C10H16N5O13P3. Το να θυμάστε το πλήρες όνομα είναι εύκολο αν το αναλύσετε στα συστατικά μέρη του. Η τριφωσφορική αδενοσίνη ή τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης είναι ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από τρία μέρη:

• αδενίνη - αζωτούχα βάση πουρίνης.
• ριβόζη - μονοσακχαρίτης που σχετίζεται με πεντόζες.
• τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος.

Ρύζι. 1. Η δομή του μορίου ΑΤΡ.

Μια πιο λεπτομερής ανάλυση του ATP παρουσιάζεται στον πίνακα.

Το ATP ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους βιοχημικούς του Χάρβαρντ Subbarao, Loman και Fiske το 1929. Το 1941, ο Γερμανός βιοχημικός Fritz Lipmann διαπίστωσε ότι το ATP είναι η πηγή ενέργειας ενός ζωντανού οργανισμού.

Παραγωγή ενέργειας

Οι φωσφορικές ομάδες συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υψηλής ενέργειας που καταστρέφονται εύκολα. Κατά την υδρόλυση (αλληλεπίδραση με το νερό), οι δεσμοί της φωσφορικής ομάδας διασπώνται, απελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας και το ATP μετατρέπεται σε ADP (διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης).

Υπό όρους χημική αντίδρασηως εξής:

TOP 4 άρθραπου διάβασε μαζί με αυτό

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + ενέργεια

Ρύζι. 2. Υδρόλυση ΑΤΡ.

Μέρος της εκλυόμενης ενέργειας (περίπου 40 kJ / mol) εμπλέκεται στον αναβολισμό (αφομοίωση, πλαστικός μεταβολισμός), μέρος διαχέεται με τη μορφή θερμότητας για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος. Με περαιτέρω υδρόλυση του ADP, μια άλλη φωσφορική ομάδα αποκόπτεται με την απελευθέρωση ενέργειας και το σχηματισμό AMP (μονοφωσφορική αδενοσίνη). Το AMP δεν υφίσταται υδρόλυση.

Σύνθεση ATP

Το ATP βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα, τον πυρήνα, τους χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια. Η σύνθεση ATP σε ένα ζωικό κύτταρο συμβαίνει στα μιτοχόνδρια και σε ένα φυτικό κύτταρο - στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες.

Το ATP σχηματίζεται από το ADP και το φωσφορικό άλας με τη δαπάνη ενέργειας. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωσφορυλίωση:

ADP + H3PO4 + ενέργεια → ATP + H2O

Ρύζι. 3. Σχηματισμός ATP από ADP.

ΣΤΟ φυτικά κύτταραΗ φωσφορυλίωση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και ονομάζεται φωτοφωσφορυλίωση. Στα ζώα, η διαδικασία συμβαίνει κατά την αναπνοή και ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Στα ζωικά κύτταρα, η σύνθεση ATP λαμβάνει χώρα κατά τη διαδικασία του καταβολισμού (απομίμηση, μεταβολισμός ενέργειας) κατά τη διάσπαση πρωτεϊνών, λιπών, υδατανθράκων.

Λειτουργίες

Από τον ορισμό του ATP, είναι σαφές ότι αυτό το μόριο είναι ικανό να παρέχει ενέργεια. Εκτός από την ενέργεια, το αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ αποδίδει άλλα χαρακτηριστικά:

• είναι ένα υλικό για τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων.
• είναι μέρος των ενζύμων και ρυθμίζει τις χημικές διεργασίες, επιταχύνοντας ή επιβραδύνοντας την πορεία τους.
• είναι μεσολαβητής - μεταδίδει ένα σήμα στις συνάψεις (σημεία επαφής δύο κυτταρικών μεμβρανών).

Τι μάθαμε;

Από το μάθημα βιολογίας της 10ης τάξης μάθαμε για τη δομή και Λειτουργίες ATP- τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Το ATP αποτελείται από αδενίνη, ριβόζη και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Κατά την υδρόλυση, οι φωσφορικοί δεσμοί καταστρέφονται, γεγονός που απελευθερώνει την απαραίτητη ενέργεια για τη ζωή των οργανισμών.

Κουίζ θέματος

Έκθεση Αξιολόγησης

μέση βαθμολογία: 4.6. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 621.

Όλες οι ζωντανές διεργασίες βασίζονται στην ατομική και μοριακή κίνηση. Τόσο η αναπνευστική διαδικασία όσο και η κυτταρική ανάπτυξη, η διαίρεση είναι αδύνατη χωρίς ενέργεια. Η πηγή παροχής ενέργειας είναι το ATP, τι είναι και πώς σχηματίζεται, θα εξετάσουμε περαιτέρω.

Πριν μελετήσουμε την έννοια του ATP, είναι απαραίτητο να το αποκρυπτογραφήσουμε. Αυτός ο όρος σημαίνει τριφωσφορικό νουκλεοσίδιο, το οποίο είναι απαραίτητο για τον μεταβολισμό της ενέργειας και των υλικών στο σώμα.

Αυτή είναι μια μοναδική πηγή ενέργειας που βασίζεται στις βιοχημικές διεργασίες.Αυτή η ένωση είναι θεμελιώδης για τον ενζυματικό σχηματισμό.

Το ATP ανακαλύφθηκε στο Χάρβαρντ το 1929. Οι ιδρυτές ήταν επιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ. Μεταξύ αυτών ήταν οι Karl Loman, Cyrus Fiske και Yellapragada Subbarao. Αναγνώρισαν μια ένωση που έμοιαζε με το αδενυλονουκλεοτίδιο των ριβονουκλεϊκών οξέων στη δομή.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της ένωσης ήταν η περιεκτικότητα σε τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος αντί για ένα. Το 1941, ο επιστήμονας Fritz Lipmann απέδειξε ότι το ATP έχει ενεργειακό δυναμικό μέσα στο κύτταρο. Στη συνέχεια, ανακαλύφθηκε ένα βασικό ένζυμο, το οποίο ονομάστηκε συνθάση ATP. Το καθήκον του είναι ο σχηματισμός όξινων μορίων στα μιτοχόνδρια.

Το ATP είναι ο συσσωρευτής ενέργειας στην κυτταρική βιολογία και είναι απαραίτητος για την επιτυχή υλοποίηση βιοχημικών αντιδράσεων.

Η βιολογία του τριφωσφορικού οξέος αδενοσίνης υποδηλώνει το σχηματισμό του ως αποτέλεσμα του ενεργειακού μεταβολισμού. Η διαδικασία αποτελείται από τη δημιουργία 2 μορίων στο δεύτερο βήμα. Τα υπόλοιπα 36 μόρια εμφανίζονται στο τρίτο στάδιο.

Η συσσώρευση ενέργειας στη δομή του οξέος συμβαίνει στο συνδετικό μεταξύ των υπολειμμάτων φωσφόρου. Στην περίπτωση αποκόλλησης 1 υπολείμματος φωσφόρου, εμφανίζεται απελευθέρωση ενέργειας 40 kJ.

Ως αποτέλεσμα, το οξύ μετατρέπεται σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP). Η επακόλουθη αποκόλληση φωσφορικών προάγει την παραγωγή μονοφωσφορικής αδενοσίνης (AMP).

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο φυτικός κύκλος περιλαμβάνει την επαναχρησιμοποίηση των AMP και ADP, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την αναγωγή αυτών των ενώσεων σε όξινη κατάσταση. Αυτό παρέχεται από τη διαδικασία.

Δομή

Η αποκάλυψη της ουσίας της ένωσης είναι δυνατή μετά τη μελέτη ποιες ενώσεις αποτελούν μέρος του μορίου ΑΤΡ.

Ποιες ενώσεις υπάρχουν στο οξύ;

• 3 υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Τα υπολείμματα οξέος συνδυάζονται μεταξύ τους μέσω ενεργειακών δεσμών ασταθούς φύσης. Βρίσκεται επίσης με το όνομα ορθοφωσφορικό οξύ.
• αδενίνη: Είναι μια αζωτούχα βάση.
• Ριβόζη: Είναι ένας υδατάνθρακας πεντόζης.

Η συμπερίληψη αυτών των στοιχείων στο ATP του δίνει μια νουκλεοτιδική δομή. Αυτό επιτρέπει στο μόριο να ταξινομηθεί ως νουκλεϊκό οξύ.

Σπουδαίος!Ως αποτέλεσμα της διάσπασης των μορίων του οξέος, απελευθερώνεται ενέργεια. Το μόριο ATP περιέχει 40 kJ ενέργειας.

Εκπαίδευση

Ο σχηματισμός του μορίου συμβαίνει στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. Η θεμελιώδης στιγμή στη μοριακή σύνθεση του οξέος είναι η διαδικασία αφομοίωσης. Η αφομοίωση είναι η διαδικασία μετάβασης μιας σύνθετης ένωσης σε μια σχετικά απλή λόγω καταστροφής.

Ως μέρος της σύνθεσης του οξέος, είναι συνηθισμένο να διακρίνονται διάφορα στάδια:

1. Προετοιμασία. Η βάση του διαχωρισμού είναι η πεπτική διαδικασία, που παρέχεται από την ενζυματική δράση. Η τροφή που εισέρχεται στον οργανισμό καταστρέφεται. Το λίπος διασπάται σε λιπαρά οξέα και γλυκερίνη. Οι πρωτεΐνες διασπώνται σε αμινοξέα, το άμυλο διασπάται σε γλυκόζη. Η σκηνή συνοδεύεται από την απελευθέρωση θερμικής ενέργειας.
2. Ανοξική, ή γλυκόλυση. Η διαδικασία της αποσύνθεσης είναι η βάση. Η διάσπαση της γλυκόζης συμβαίνει με τη συμμετοχή ενζύμων, ενώ το 60% της εκλυόμενης ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα, το υπόλοιπο παραμένει στη σύνθεση του μορίου.
3. Οξυγόνο ή υδρόλυση. Εμφανίζεται μέσα στα μιτοχόνδρια. Εμφανίζεται με τη βοήθεια οξυγόνου και ενζύμων. Εμπλέκεται το οξυγόνο που εκπνέει το σώμα. Τελειώνει ολοκληρωμένο. Υπονοεί την απελευθέρωση ενέργειας για να σχηματιστεί ένα μόριο.

Υπάρχουν οι εξής τρόποι μοριακού σχηματισμού:

1. Φωσφορυλίωση υποστρώματος. Βασίζεται στην ενέργεια των ουσιών ως αποτέλεσμα της οξείδωσης. Το κυρίαρχο τμήμα του μορίου σχηματίζεται στα μιτοχόνδρια στις μεμβράνες. Πραγματοποιείται χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων μεμβράνης. Λαμβάνει χώρα στο κυτταροπλασματικό τμήμα μέσω της γλυκόλυσης. Επιτρέπεται η επιλογή σχηματισμού λόγω της μεταφοράς μιας φωσφορικής ομάδας από άλλες ενώσεις υψηλής ενέργειας.
2. Φωσφορυλίωση οξειδωτικού χαρακτήρα. Εμφανίζεται λόγω οξειδωτικής αντίδρασης.
3. Φωτοφωσφορυλίωση στα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση.

Εννοια

Η θεμελιώδης σημασία του μορίου για τον οργανισμό αποκαλύπτεται μέσω της λειτουργίας του ATP.

Η λειτουργικότητα ATP περιλαμβάνει τις ακόλουθες κατηγορίες:

1. Ενέργεια. Παρέχει στο σώμα ενέργεια, είναι η ενεργειακή βάση των φυσιολογικών βιοχημικών διεργασιών και αντιδράσεων. Εμφανίζεται λόγω 2 δεσμών υψηλής ενέργειας. Συνεπάγεται συστολή των μυών, σχηματισμό διαμεμβρανικού δυναμικού, παροχή μοριακής μεταφοράς μέσω μεμβρανών.
2. βάση της σύνθεσης. Θεωρείται η αρχική ένωση για τον επακόλουθο σχηματισμό νουκλεϊκών οξέων.
3. Ρυθμιστική. Βρίσκεται στη βάση της ρύθμισης των περισσότερων βιοχημικών διεργασιών. Παρέχεται από το ότι ανήκει στον αλλοστερικό τελεστή της ενζυμικής σειράς. Επηρεάζει τη δραστηριότητα των ρυθμιστικών κέντρων ενισχύοντας ή καταστέλλοντάς τα.
4. Μεσολαβητής. Θεωρείται δευτερεύων κρίκος στη μετάδοση ορμονικού σήματος στο κύτταρο. Είναι πρόδρομος του σχηματισμού κυκλικής ADP.
5. μεσολαβητής. Είναι μια ουσία σηματοδότησης σε συνάψεις και άλλες κυτταρικές αλληλεπιδράσεις. Παρέχει πουρινεργική σηματοδότηση.

Μεταξύ των παραπάνω σημείων, κυρίαρχη θέση δίνεται στην ενεργειακή συνάρτηση του ΑΤΡ.

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε, ανεξάρτητα από τη λειτουργία που εκτελεί το ATP, η αξία του είναι καθολική.

Χρήσιμο βίντεο

Ανακεφαλαίωση

Η βάση των φυσιολογικών και βιοχημικών διεργασιών είναι η ύπαρξη του μορίου ATP. Το κύριο καθήκον των συνδέσεων είναι η παροχή ενέργειας. Χωρίς σύνδεση, η ζωτική δραστηριότητα τόσο των φυτών όσο και των ζώων είναι αδύνατη.

Σε επαφή με

Το ATP, ή το αδενοσινο τριφωσφορικό οξύ στο σύνολό του, είναι ο «συσσωρευτής» ενέργειας στα κύτταρα του σώματος. Καμία βιοχημική αντίδραση δεν λαμβάνει χώρα χωρίς τη συμμετοχή του ATP. Τα μόρια ATP βρίσκονται στο DNA και στο RNA.

Σύνθεση ATP

Το μόριο ATP έχει τρία συστατικά: τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος, αδενίνη και ριβόζη.Δηλαδή, το ATP έχει τη δομή νουκλεοτιδίου και αναφέρεται σε νουκλεϊκά οξέα. Η ριβόζη είναι ένας υδατάνθρακας και η αδενίνη είναι μια αζωτούχα βάση. Τα υπολείμματα του οξέος ενώνονται μεταξύ τους με ασταθείς ενεργειακούς δεσμούς. Η ενέργεια εμφανίζεται όταν τα μόρια του οξέος χωρίζονται. Ο διαχωρισμός συμβαίνει λόγω βιοκαταλυτών. Μετά την αποκόλληση, το μόριο ATP έχει ήδη μετατραπεί σε ADP (εάν αποκοπεί ένα μόριο) ή AMP (εάν αποκοπούν δύο μόρια οξέος). Με τον διαχωρισμό ενός μορίου φωσφορικού οξέος απελευθερώνονται 40 kJ ενέργειας.

Ρόλος στο σώμα

Το ATP δεν παίζει μόνο ενεργειακό ρόλο στο σώμα, αλλά και έναν αριθμό άλλων:

• είναι το αποτέλεσμα της σύνθεσης νουκλεϊκών οξέων.
• ρύθμιση πολλών βιοχημικών διεργασιών.
• ουσία σηματοδότησης σε άλλες κυτταρικές αλληλεπιδράσεις.

Σύνθεση ATP

Η παραγωγή ATP λαμβάνει χώρα σε χλωροπλάστες και μιτοχόνδρια. Η πιο σημαντική διαδικασία στη σύνθεση των μορίων ATP είναι η αφομοίωση. Η αφομοίωση είναι η καταστροφή του πολύπλοκου στο απλούστερο.

Η σύνθεση του ATP δεν λαμβάνει χώρα σε ένα στάδιο, αλλά σε τρία στάδια:

1. Το πρώτο στάδιο είναι προπαρασκευαστικό. Κάτω από τη δράση των ενζύμων στην πέψη, επέρχεται η αποσύνθεση αυτού που έχουμε απορροφήσει. Σε αυτή την περίπτωση, τα λίπη αποσυντίθενται σε γλυκερίνη και λιπαρά οξέα, οι πρωτεΐνες σε αμινοξέα και το άμυλο σε γλυκόζη. Δηλαδή, όλα είναι προετοιμασμένα για περαιτέρω χρήση. Η θερμική ενέργεια απελευθερώνεται
2. Το δεύτερο βήμα είναι η γλυκόλυση (ανοξική). Η διάσπαση εμφανίζεται ξανά, αλλά εδώ υποβαθμίζεται και η γλυκόζη. Εμπλέκονται επίσης ένζυμα. Αλλά το 40% της ενέργειας παραμένει στο ATP και το υπόλοιπο ξοδεύεται ως θερμότητα.
3. Το τρίτο στάδιο είναι η υδρόλυση (οξυγόνο). Εμφανίζεται ήδη στα ίδια τα μιτοχόνδρια. Εδώ συμμετέχουν τόσο το οξυγόνο που εισπνέουμε όσο και τα ένζυμα. Μετά την πλήρη αφομοίωση, απελευθερώνεται ενέργεια για το σχηματισμό του ATP.