Pokračovanie. Pozri č. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Hodiny biológie na hodinách prírodovedy

Pokročilé plánovanie, 10. ročník

Lekcia 19

Vybavenie: tabuľky zo všeobecnej biológie, diagram štruktúry molekuly ATP, diagram vzťahu medzi plastickou a energetickou výmenou.

I. Test vedomostí

Vedenie biologického diktátu „Organické zlúčeniny živej hmoty“

Učiteľ prečíta tézy pod číslami, žiaci si zapíšu do zošita čísla tých téz, ktoré sa obsahovo hodia k ich verzii.

Možnosť 1 - proteíny.
Možnosť 2 - sacharidy.
Možnosť 3 - lipidy.
Možnosť 4 - nukleové kyseliny.

1. V čistej forme sa skladajú iba z atómov C, H, O.

2. Okrem atómov C, H, O obsahujú atómy N a zvyčajne S.

3. Okrem atómov C, H, O obsahujú atómy N a P.

4. Majú relatívne malú molekulovú hmotnosť.

5. Molekulová hmotnosť môže byť od tisícok do niekoľkých desiatok a stoviek tisíc daltonov.

6. Najväčšie organické zlúčeniny s molekulovou hmotnosťou až niekoľko desiatok a stoviek miliónov daltonov.

7. Majú rôzne molekulové hmotnosti – od veľmi malých po veľmi vysoké, v závislosti od toho, či ide o látku monomér alebo polymér.

8. Pozostávajú z monosacharidov.

9. Pozostávajú z aminokyselín.

10. Pozostávajú z nukleotidov.

11. Sú to estery vyšších mastných kyselín.

12. Základná štruktúrna jednotka: "dusíkatá zásada - pentóza - zvyšok kyseliny fosforečnej".

13. Základná štruktúrna jednotka: „aminokyseliny“.

14. Základná štruktúrna jednotka: "monosacharid".

15. Základná štruktúrna jednotka: "glycerol-mastná kyselina".

16. Molekuly polymérov sú postavené z rovnakých monomérov.

17. Molekuly polymérov sú vytvorené z podobných, ale nie úplne identických monomérov.

18. Nie sú polyméry.

19. Vykonávajú takmer výlučne energetické, stavebné a skladovacie funkcie, v niektorých prípadoch - ochranné.

20. Okrem energie a konštrukcie plnia katalytické, signálne, transportné, motorické a ochranné funkcie;

21. Ukladajú a prenášajú dedičné vlastnosti bunky a tela.

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

II. Učenie sa nového materiálu

1. Štruktúra kyseliny adenozíntrifosforečnej

Okrem bielkovín, nukleových kyselín, tukov a sacharidov sa v živej hmote syntetizuje veľké množstvo ďalších organických zlúčenín. Medzi nimi hrá dôležitú úlohu v bioenergetike bunky adenozíntrifosfát (ATP). ATP sa nachádza vo všetkých rastlinných a živočíšnych bunkách. V bunkách je kyselina adenozíntrifosforečná najčastejšie prítomná vo forme solí tzv adenozíntrifosfáty. Množstvo ATP kolíše a dosahuje v priemere 0,04 % (v bunke je v priemere asi 1 miliarda molekúl ATP). Najväčšie množstvo ATP sa nachádza v kostrových svaloch (0,2–0,5 %).

Molekula ATP pozostáva z dusíkatej bázy – adenínu, pentózy – ribózy a troch zvyškov kyseliny fosforečnej, t.j. ATP je špeciálny adenylnukleotid. Na rozdiel od iných nukleotidov ATP neobsahuje jeden, ale tri zvyšky kyseliny fosforečnej. ATP označuje makroergické látky - látky obsahujúce vo svojich väzbách veľké množstvo energie.

Priestorový model (A) a štruktúrny vzorec (B) molekuly ATP

Zo zloženia ATP pôsobením enzýmov ATPázy sa odštiepi zvyšok kyseliny fosforečnej. ATP má silnú tendenciu oddeľovať svoju terminálnu fosfátovú skupinu:

ATP 4– + H20 ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

pretože to vedie k zániku energeticky nepriaznivého elektrostatického odpudzovania medzi susednými zápornými nábojmi. Vzniknutý fosforečnan sa stabilizuje tvorbou energeticky výhodných vodíkových väzieb s vodou. Rozloženie náboja v systéme ADP + Fn sa stáva stabilnejším ako v ATP. V dôsledku tejto reakcie sa uvoľní 30,5 kJ (pri prerušení konvenčnej kovalentnej väzby sa uvoľní 12 kJ).

Aby sa zdôraznili vysoké energetické „náklady“ väzby fosfor-kyslík v ATP, je zvykom označovať ju znakom ~ a nazývať ju makroenergetická väzba. Keď sa odštiepi jedna molekula kyseliny fosforečnej, ATP sa premení na ADP (kyselina adenozíndifosforečná) a ak sa odštiepia dve molekuly kyseliny fosforečnej, potom sa ATP premení na AMP (kyselina adenozínmonofosforečná). Štiepenie tretieho fosfátu je sprevádzané uvoľnením len 13,8 kJ, takže v molekule ATP sú len dve makroergické väzby.

2. Tvorba ATP v bunke

Zásoba ATP v bunke je malá. Napríklad vo svale stačia zásoby ATP na 20–30 kontrakcií. Ale sval môže pracovať celé hodiny a produkovať tisíce kontrakcií. Preto spolu s rozkladom ATP na ADP musí v bunke nepretržite prebiehať reverzná syntéza. Existuje niekoľko ciest pre syntézu ATP v bunkách. Poďme sa s nimi zoznámiť.

1. anaeróbna fosforylácia. Fosforylácia je proces syntézy ATP z ADP a fosfátu s nízkou molekulovou hmotnosťou (Pn). V tomto prípade rozprávame sa o bezkyslíkatých procesoch oxidácie organických látok (napríklad glykolýza je proces bezkyslíkatej oxidácie glukózy na kyselinu pyrohroznovú). Približne 40% energie uvoľnenej počas týchto procesov (asi 200 kJ / mol glukózy) sa spotrebuje na syntézu ATP a zvyšok sa rozptýli vo forme tepla:

C6H1206 + 2ADP + 2Fn -> 2C3H403 + 2ATP + 4H.

2. Oxidačná fosforylácia- ide o proces syntézy ATP v dôsledku energie oxidácie organických látok kyslíkom. Tento proces bol objavený začiatkom 30. rokov 20. storočia. 20. storočie V.A. Engelhardt. V mitochondriách prebiehajú kyslíkové procesy oxidácie organických látok. Približne 55 % uvoľnenej energie (asi 2600 kJ/mol glukózy) sa v tomto prípade premení na energiu chemických väzieb ATP a 45 % sa rozptýli vo forme tepla.

Oxidačná fosforylácia je oveľa účinnejšia ako anaeróbne syntézy: ak sa počas glykolýzy počas rozpadu molekuly glukózy syntetizujú iba 2 molekuly ATP, potom sa počas oxidatívnej fosforylácie vytvorí 36 molekúl ATP.

3. Fotofosforylácia- proces syntézy ATP vďaka energii slnečné svetlo. Táto cesta syntézy ATP je charakteristická len pre bunky schopné fotosyntézy (zelené rastliny, sinice). Energiu slnečných kvantov využíva fotosyntetika v svetelná fáza fotosyntéza na syntézu ATP.

3. Biologický význam ATP

ATP je v centre metabolických procesov v bunke a je spojovacím článkom medzi reakciami biologickej syntézy a rozpadu. Úlohu ATP v bunke možno porovnať s úlohou batérie, keďže pri hydrolýze ATP sa uvoľňuje energia potrebná pre rôzne životné procesy ("vybíjanie") a v procese fosforylácie ("nabíjanie") , ATP v sebe opäť akumuluje energiu.

V dôsledku energie uvoľnenej počas hydrolýzy ATP prebiehajú takmer všetky životne dôležité procesy v bunke a tele: prenos nervových impulzov, biosyntéza látok, svalové kontrakcie, transport látok atď.

III. Upevnenie vedomostí

Riešenie biologických problémov

Úloha 1. Pri rýchlom behu často dýchame, dochádza k zvýšenému poteniu. Vysvetlite tieto javy.

Úloha 2. Prečo mrznúci ľudia začínajú v mrazoch dupať a skákať?

Úloha 3. V známom diele I. Ilfa a E. Petrova „Dvanásť stoličiek“ medzi mnohými užitočné rady nájdete aj toto: "Zhlboka dýchaj, si vzrušený." Skúste si túto radu zdôvodniť z pohľadu energetických procesov prebiehajúcich v tele.

IV. Domáca úloha

Začnite sa pripravovať na test a testujte (nadiktujte testové otázky – pozri lekciu 21).

Lekcia 20

Vybavenie: tabuľky zo všeobecnej biológie.

I. Zovšeobecnenie poznatkov sekcie

Práca žiakov s otázkami (individuálne) s následným overením a diskusiou

1. Uveďte príklady organických zlúčenín, ktoré zahŕňajú uhlík, síru, fosfor, dusík, železo, mangán.

2. Ako možno podľa iónového zloženia rozlíšiť živú bunku od mŕtvej?

3. Aké látky sú v bunke v nerozpustenej forme? Aké orgány a tkanivá zahŕňajú?

4. Uveďte príklady makroživín obsiahnutých v aktívnych centrách enzýmov.

5. Aké hormóny obsahujú stopové prvky?

6. Aká je úloha halogénov v ľudskom organizme?

7. Čím sa líšia proteíny od umelých polymérov?

8. Aký je rozdiel medzi peptidmi a proteínmi?

9. Ako sa nazýva bielkovina, ktorá je súčasťou hemoglobínu? Z koľkých podjednotiek sa skladá?

10. Čo je ribonukleáza? Koľko aminokyselín je v ňom? Kedy bol umelo syntetizovaný?

11. Prečo je rýchlosť chemických reakcií bez enzýmov nízka?

12. Aké látky transportujú bielkoviny cez bunkovú membránu?

13. Ako sa líšia protilátky od antigénov? Obsahujú vakcíny protilátky?

14. Aké látky rozkladajú bielkoviny v tele? Koľko energie sa v tomto prípade uvoľní? Kde a ako sa neutralizuje amoniak?

15. Uveďte príklad peptidových hormónov: ako sa podieľajú na regulácii bunkového metabolizmu?

16. Aká je štruktúra cukru, s ktorým pijeme čaj? Aké ďalšie tri synonymá pre túto látku poznáte?

17. Prečo sa tuk v mlieku nezhromažďuje na povrchu, ale je v suspenzii?

18. Aká je hmotnosť DNA v jadre somatických a zárodočných buniek?

19. Koľko ATP spotrebuje človek denne?

20. Z akých bielkovín si ľudia vyrábajú oblečenie?

Primárna štruktúra pankreatickej ribonukleázy (124 aminokyselín)

II. Domáca úloha.

Pokračujte v príprave na test a test v časti „Chemická organizácia života“.

Lekcia 21

I. Vykonanie ústneho testu z otázok

1. Elementárne zloženie bunky.

2. Charakteristika organogénnych prvkov.

3. Štruktúra molekuly vody. Vodíková väzba a jej význam v „chémii“ života.

4. Vlastnosti a biologické funkcie vody.

5. Hydrofilné a hydrofóbne látky.

6. Katióny a ich biologický význam.

7. Anióny a ich biologický význam.

8. Polyméry. biologické polyméry. Rozdiely medzi periodickými a neperiodickými polymérmi.

9. Vlastnosti lipidov, ich biologické funkcie.

10. Skupiny uhľohydrátov vyznačujúce sa štruktúrnymi znakmi.

11. Biologické funkcie sacharidov.

12. Elementárne zloženie bielkovín. Aminokyseliny. Tvorba peptidov.

13. Primárne, sekundárne, terciárne a kvartérne štruktúry bielkovín.

14. Biologická funkcia bielkoviny.

15. Rozdiely medzi enzýmami a nebiologickými katalyzátormi.

16. Štruktúra enzýmov. Koenzýmy.

17. Mechanizmus účinku enzýmov.

18. Nukleové kyseliny. Nukleotidy a ich štruktúra. Tvorba polynukleotidov.

19. Pravidlá E.Chargaffa. Princíp komplementarity.

20. Vznik molekuly dvojvláknovej DNA a jej špirálovitosť.

21. Triedy bunkovej RNA a ich funkcie.

22. Rozdiely medzi DNA a RNA.

23. replikácia DNA. Prepis.

24. Štruktúra a biologická úloha ATP.

25. Tvorba ATP v bunke.

II. Domáca úloha

Pokračujte v príprave na test v časti „Chemická organizácia života“.

Lekcia 22

I. Vykonanie písomného testu

možnosť 1

1. Existujú tri typy aminokyselín - A, B, C. Koľko variantov polypeptidových reťazcov pozostávajúcich z piatich aminokyselín možno postaviť. Zadajte tieto možnosti. Budú mať tieto polypeptidy rovnaké vlastnosti? prečo?

2. Všetko živé sa skladá hlavne zo zlúčenín uhlíka a kremík, analóg uhlíka, ktorého obsah v zemskej kôre je 300-krát väčší ako uhlík, sa nachádza len v niekoľkých organizmoch. Vysvetlite túto skutočnosť z hľadiska štruktúry a vlastností atómov týchto prvkov.

3. Molekuly ATP označené rádioaktívnym 32P na poslednom, treťom zvyšku kyseliny fosforečnej sa zaviedli do jednej bunky a molekuly ATP označené 32P na prvom zvyšku najbližšie k ribóze sa zaviedli do inej bunky. Po 5 minútach sa v oboch bunkách zmeral obsah anorganického fosfátového iónu označeného32P. Kde bude výrazne vyššia?

4. Štúdie ukázali, že 34 % z celkového počtu nukleotidov tejto mRNA tvorí guanín, 18 % uracil, 28 % cytozín a 20 % adenín. Určiť percentuálne zloženie dusíkaté bázy dvojvláknovej DNA, z ktorých je špecifikovaná mRNA odliatok.

Možnosť 2

1. Tuky tvoria "prvú rezervu" v energetickom metabolizme a využívajú sa pri vyčerpaní zásob sacharidov. V kostrových svaloch sa však v prítomnosti glukózy a mastných kyselín vo väčšej miere využívajú práve tie druhé. Proteíny ako zdroj energie sa využívajú vždy len ako posledná možnosť, keď telo hladuje. Vysvetlite tieto skutočnosti.

2. Ióny ťažkých kovov (ortuť, olovo atď.) a arzénu sa ľahko viažu sulfidovými skupinami bielkovín. Keď poznáte vlastnosti sulfidov týchto kovov, vysvetlite, čo sa stane s proteínom, keď sa skombinuje s týmito kovmi. Prečo sú ťažké kovy pre telo jedovaté?

3. Pri oxidačnej reakcii látky A na látku B sa uvoľní 60 kJ energie. Koľko molekúl ATP môže byť v tejto reakcii maximálne syntetizované? Ako sa využije zvyšok energie?

4. Štúdie ukázali, že 27 % z celkového počtu nukleotidov tejto mRNA tvorí guanín, 15 % uracil, 18 % cytozín a 40 % adenín. Určte percentuálne zloženie dusíkatých báz dvojvláknovej DNA, z ktorej je odliatok špecifikovaná mRNA.

Pokračovanie nabudúce

Najdôležitejšou látkou v bunkách živých organizmov je adenozíntrifosfát alebo adenozíntrifosfát. Ak zadáme skratku tohto názvu, dostaneme ATP (angl. ATP). Táto látka patrí do skupiny nukleozidtrifosfátov a hrá vedúcu úlohu v metabolických procesoch v živých bunkách a je pre ne nenahraditeľným zdrojom energie.

V kontakte s

Objaviteľmi ATP boli biochemici z Harvardskej školy tropickej medicíny – Yellapragada Subbarao, Karl Loman a Cyrus Fiske. Objav nastal v roku 1929 a stal sa významným míľnikom v biológii živých systémov. Neskôr, v roku 1941, nemecký biochemik Fritz Lipmann zistil, že ATP v bunkách je hlavným nosičom energie.

Štruktúra ATP

Táto molekula má systematický názov, ktorý je napísaný takto: 9-β-D-ribofuranosyladenín-5'-trifosfát alebo 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purín-5'-trifosfát. Aké zlúčeniny sú v ATP? Chemicky je to trifosfátový ester adenozínu - derivát adenínu a ribózy. Táto látka vzniká spojením adenínu, čo je purínová dusíkatá zásada, s 1'-uhlíkom ribózy pomocou β-N-glykozidickej väzby. α-, β- a y-molekuly kyseliny fosforečnej sú potom postupne pripojené k 5'-uhlíku ribózy.

Molekula ATP teda obsahuje zlúčeniny ako adenín, ribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej. ATP je špeciálna zlúčenina obsahujúca väzby, ktoré uvoľňujú veľké množstvo energie. Takéto väzby a látky sa nazývajú makroergické. Pri hydrolýze týchto väzieb molekuly ATP sa uvoľní množstvo energie od 40 do 60 kJ/mol, pričom tento proces je sprevádzaný elimináciou jedného alebo dvoch zvyškov kyseliny fosforečnej.

Takto sú napísané tieto chemické reakcie:

• jeden). ATP + voda → ADP + kyselina fosforečná + energia;
• 2). ADP + voda → AMP + kyselina fosforečná + energia.

Energia uvoľnená pri týchto reakciách sa využíva v ďalších biochemických procesoch, ktoré si vyžadujú určité energetické vstupy.

Úloha ATP v živom organizme. Jeho funkcie

Aká je funkcia ATP? V prvom rade energia. Ako bolo uvedené vyššie, hlavnou úlohou adenozíntrifosfátu je zásobovanie energiou biochemických procesov v živom organizme. Táto úloha je spôsobená skutočnosťou, že vďaka prítomnosti dvoch vysokoenergetických väzieb pôsobí ATP ako zdroj energie pre mnohé fyziologické a biochemické procesy, ktoré si vyžadujú veľké náklady na energiu. Takéto procesy sú všetky reakcie syntézy zložitých látok v tele. Ide predovšetkým o aktívny prenos molekúl cez bunkové membrány, vrátane účasti na vytváraní medzimembránového elektrického potenciálu a pri realizácii svalovej kontrakcie.

Okrem vyššie uvedeného uvádzame niekoľko ďalších, nemenej dôležité funkcie ATP, ako napríklad:

Ako sa v tele tvorí ATP?

Syntéza kyseliny adenozíntrifosforečnej prebieha, pretože telo vždy potrebuje energiu pre normálny život. V každom okamihu je tejto látky veľmi málo – asi 250 gramov, ktoré sú „núdzovou rezervou“ na „daždivý deň“. Počas choroby dochádza k intenzívnej syntéze tejto kyseliny, pretože na prácu imunitného a imunitného systému je potrebné veľa energie vylučovacie systémy, ako aj systém termoregulácie organizmu, ktorý je nevyhnutný pre účinný boj proti vzniku ochorenia.

Ktorá bunka má najviac ATP? Sú to bunky svalových a nervových tkanív, pretože procesy výmeny energie sú v nich najintenzívnejšie. A to je zrejmé, pretože svaly sú zapojené do pohybu, ktorý vyžaduje kontrakciu svalových vlákien a neuróny prenášajú elektrické impulzy, bez ktorých nie je možná práca všetkých systémov tela. Preto je také dôležité, aby si bunka zachovala nezmenenú a vysoký stupeň adenosintrifosfátu.

Ako sa môžu v tele tvoriť molekuly adenozíntrifosfátu? Sú tvorené tzv fosforylácia ADP (adenozíndifosfát). Toto chemická reakcia nasledovne:

ADP + kyselina fosforečná + energia→ATP + voda.

Fosforylácia ADP nastáva za účasti takých katalyzátorov, ako sú enzýmy a svetlo, a uskutočňuje sa jedným z troch spôsobov:

Oxidačná aj substrátová fosforylácia využívajú energiu látok oxidovaných v priebehu takejto syntézy.

Záver

Kyselina adenozíntrifosforečná je najčastejšie aktualizovaná látka v tele. Ako dlho v priemere žije molekula adenozíntrifosfátu? Napríklad v ľudskom tele je jeho životnosť kratšia ako jedna minúta, takže jedna molekula takejto látky sa rodí a rozkladá až 3000-krát za deň. Úžasné, ale počas dňa Ľudské telo syntetizuje asi 40 kg tejto látky! Tak veľká je potreba tejto „vnútornej energie“ pre nás!

Celý cyklus syntézy a ďalšieho využitia ATP ako energetického paliva pre metabolické procesy v tele živej bytosti je samotnou podstatou energetického metabolizmu v tomto tele. Adenozíntrifosfát je teda akousi „batériou“, ktorá zabezpečuje normálne fungovanie všetkých buniek živého organizmu.

ATP alebo kyselina adenozíntrifosforečná v plnom rozsahu je „akumulátorom“ energie v bunkách tela. Bez účasti ATP neprebehne ani jedna biochemická reakcia. Molekuly ATP sa nachádzajú v DNA a RNA.

Zloženie ATP

Molekula ATP má tri zložky: tri zvyšky kyseliny fosforečnej, adenín a ribóza. To znamená, že ATP má štruktúru nukleotidu a vzťahuje sa na nukleové kyseliny. Ribóza je sacharid a adenín je dusíkatá báza. Zvyšky kyseliny sú navzájom spojené nestabilnými energetickými väzbami. Energia sa objaví, keď sa molekuly kyseliny odštiepia. K separácii dochádza v dôsledku biokatalyzátorov. Po oddelení sa molekula ATP už premení na ADP (ak sa odštiepi jedna molekula) alebo AMP (ak sa odštiepia dve molekuly kyseliny). Pri oddelení jednej molekuly kyseliny fosforečnej sa uvoľní 40 kJ energie.

Úloha v tele

ATP hrá v tele nielen energetickú úlohu, ale aj množstvo ďalších:

• je výsledkom syntézy nukleových kyselín.
• regulácia mnohých biochemických procesov.
• signalizačná látka v iných bunkových interakciách.

Syntéza ATP

Produkcia ATP prebieha v chloroplastoch a mitochondriách. Najdôležitejším procesom pri syntéze molekúl ATP je disimilácia. Disimilácia je zničenie komplexu k jednoduchšiemu.

Syntéza ATP neprebieha v jednej fáze, ale v troch fázach:

1. Prvá etapa je prípravná. Pôsobením enzýmov pri trávení dochádza k rozkladu toho, čo sme vstrebali. Tuky sa v tomto prípade rozkladajú na glycerol a mastné kyseliny, bielkoviny na aminokyseliny a škrob na glukózu. To znamená, že všetko je pripravené na ďalšie použitie. Uvoľňuje sa tepelná energia
2. Druhým krokom je glykolýza (anoxická). Opäť dochádza k rozkladu, ale tu sa tiež odbúrava glukóza. Zapojené sú aj enzýmy. Ale 40% energie zostáva v ATP a zvyšok sa minie ako teplo.
3. Tretím stupňom je hydrolýza (kyslík). Vyskytuje sa už v samotných mitochondriách. Tu sa zúčastňuje ako kyslík, ktorý inhalujeme, tak aj enzýmy. Po úplnej disimilácii sa uvoľní energia na tvorbu ATP.

Obrázok ukazuje dva spôsoby Obrázky štruktúry ATP. Adenozínmonofosfát (AMP), adenozíndifosfát (ADP) a adenozíntrifosfát (ATP) patria do triedy zlúčenín nazývaných nukleozid. Nukleotidová molekula pozostáva z päťuhlíkového cukru, dusíkatej bázy a kyseliny fosforečnej. V molekule AMP je cukor reprezentovaný ribózou a bázou je adenín. ADP má dve fosfátové skupiny, zatiaľ čo ATP má tri.

Hodnota ATP

Keď sa ATP rozloží na ADP a uvoľňuje sa energia anorganického fosfátu (Fn):

Reakcia prebieha absorpciou vody, teda ide o hydrolýzu (v našom článku sme sa s týmto veľmi častým typom biochemických reakcií stretli už mnohokrát). Tretia fosfátová skupina odštiepená od ATP zostáva v bunke vo forme anorganického fosfátu (Pn). Výťažok voľnej energie pri tejto reakcii je 30,6 kJ na 1 mol ATP.

Od ADP a fosfát, ATP môže byť znovu syntetizovaný, ale to vyžaduje 30,6 kJ energie na 1 mol novovzniknutého ATP.

V tejto reakcii, nazývaná kondenzačná reakcia, sa uvoľňuje voda. Pridanie fosfátu k ADP sa nazýva fosforylačná reakcia. Obe vyššie uvedené rovnice je možné kombinovať:

Táto reverzibilná reakcia je katalyzovaná enzýmom tzv ATPáza.

Všetky bunky, ako už bolo spomenuté, potrebujú na výkon svojej práce energiu a pre všetky bunky akéhokoľvek organizmu zdroj tejto energie slúži ako ATP. Preto sa ATP nazýva „univerzálny nosič energie“ alebo „energetická mena“ buniek. Dobrým prirovnaním sú elektrické batérie. Pamätajte, prečo ich nepoužívame. S ich pomocou môžeme v jednom prípade prijímať svetlo, v druhom zvuk, niekedy mechanický pohyb a niekedy z nich potrebujeme skutočnú elektrickú energiu. Výhodou batérií je, že rovnaký zdroj energie – batériu – môžeme využiť na rôzne účely, podľa toho, kam ju vložíme. ATP hrá rovnakú úlohu v bunkách. Dodáva energiu pre takéto rôzne procesy ako svalová kontrakcia, prenos nervových vzruchov, aktívny transport látok alebo syntéza bielkovín a pre všetky ostatné typy bunkovej aktivity. Aby to bolo možné, musí sa jednoducho „pripojiť“ k príslušnej časti bunkového aparátu.

Analógia môže pokračovať. Batérie je potrebné najskôr vyrobiť a niektoré z nich (nabíjateľné) je možné nabíjať rovnako. Keď sa batérie vyrábajú v továrni, určité množstvo energie v nich musí byť uložené (a teda spotrebované továrňou). Syntéza ATP tiež vyžaduje energiu; jeho zdrojom je oxidácia organických látok v procese dýchania. Pretože sa počas oxidácie uvoľňuje energia na fosforyláciu ADP, táto fosforylácia sa nazýva oxidačná fosforylácia. Pri fotosyntéze sa ATP vyrába pomocou svetelnej energie. Tento proces sa nazýva fotofosforylácia (pozri časť 7.6.2). V bunke sú aj „továrne“, ktoré produkujú väčšinu ATP. Toto sú mitochondrie; sú v nich umiestnené chemické „montážne linky“, na ktorých sa pri aeróbnom dýchaní tvorí ATP. Nakoniec sa vybité „akumulátory“ dobijú aj v bunke: po tom, čo sa ATP po uvoľnení energie v ňom obsiahnutej premení na ADP a Fn, môže sa rýchlo syntetizovať znova z ADP a Fn vďaka energii prijatej v procese dýchanie z oxidácie nových častí organickej hmoty.

množstvo ATP v klietke pri akomkoľvek tento moment veľmi malé. Preto v ATPčlovek by mal vidieť iba nosič energie, a nie jej depot. Na dlhodobé ukladanie energie slúžia látky ako tuky či glykogén. Bunky sú veľmi citlivé na hladinu ATP. Akonáhle sa zvýši rýchlosť jeho používania, zvýši sa aj rýchlosť dýchacieho procesu, ktorý túto úroveň udržiava.

Úloha ATP ako prepojenie medzi bunkovým dýchaním a procesmi spotrebúvajúcimi energiu je možné vidieť na obrázku Tento diagram vyzerá jednoducho, ale ilustruje veľmi dôležitý vzorec.

Dá sa teda povedať, že funkciou dýchania celkovo je produkujú ATP.

Zhrňme si vyššie uvedené.
1. Syntéza ATP z ADP a anorganického fosfátu vyžaduje 30,6 kJ energie na 1 mol ATP.
2. ATP je prítomný vo všetkých živých bunkách a je teda univerzálnym nosičom energie. Iné nosiče energie sa nepoužívajú. To zjednodušuje záležitosť - potrebný bunkový aparát môže byť jednoduchší a pracovať efektívnejšie a hospodárnejšie.
3. ATP ľahko dodáva energiu do akejkoľvek časti bunky akémukoľvek procesu, ktorý potrebuje energiu.
4. ATP rýchlo uvoľňuje energiu. To si vyžaduje len jednu reakciu – hydrolýzu.
5. Rýchlosť reprodukcie ATP z ADP a anorganického fosfátu (rýchlosť dýchacieho procesu) sa dá ľahko upraviť podľa potrieb.
6. ATP sa syntetizuje počas dýchania v dôsledku chemickej energie uvoľnenej počas oxidácie organických látok, ako je glukóza, a počas fotosyntézy - v dôsledku slnečnej energie. Tvorba ATP z ADP a anorganického fosfátu sa nazýva fosforylačná reakcia. Ak je energia na fosforyláciu dodávaná oxidáciou, hovorí sa o oxidatívnej fosforylácii (tento proces prebieha pri dýchaní), ale ak sa na fosforyláciu využíva svetelná energia, potom sa tento proces nazýva fotofosforylácia (prebieha pri fotosyntéze).

V biológii je ATP zdrojom energie a základom života. ATP - adenozíntrifosfát - sa podieľa na metabolických procesoch a reguluje biochemické reakcie v tele.

Čo je toto?

Aby sme pochopili, čo je ATP, pomôže chémia. Chemický vzorec molekuly ATP je C10H16N5O13P3. Zapamätať si celé meno je jednoduché, ak ho rozložíte na jednotlivé časti. Adenozíntrifosfát alebo kyselina adenozíntrifosforečná je nukleotid pozostávajúci z troch častí:

• adenín - purínová dusíkatá zásada;
• ribóza - monosacharid súvisiaci s pentózami;
• tri zvyšky kyseliny fosforečnej.

Ryža. 1. Štruktúra molekuly ATP.

Podrobnejšie rozdelenie ATP je uvedené v tabuľke.

ATP prvýkrát objavili biochemici z Harvardu Subbarao, Loman a Fiske v roku 1929. V roku 1941 nemecký biochemik Fritz Lipmann zistil, že ATP je zdrojom energie živého organizmu.

Výroba energie

Fosfátové skupiny sú vzájomne prepojené vysokoenergetickými väzbami, ktoré sa ľahko zničia. Pri hydrolýze (interakcii s vodou) sa väzby fosfátovej skupiny rozpadajú, pričom sa uvoľňuje veľké množstvo energie a ATP sa mení na ADP (kyselinu adenozíndifosforečnú).

Chemická reakcia zvyčajne vyzerá takto:

TOP 4 článkyktorí čítajú spolu s týmto

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energia

Ryža. 2. Hydrolýza ATP.

Časť uvoľnenej energie (asi 40 kJ / mol) sa podieľa na anabolizme (asimilácia, metabolizmus plastov), ​​časť sa odvádza vo forme tepla na udržanie telesnej teploty. Pri ďalšej hydrolýze ADP sa odštiepi ďalšia fosfátová skupina s uvoľnením energie a vznikom AMP (adenozínmonofosfát). AMP nepodlieha hydrolýze.

Syntéza ATP

ATP sa nachádza v cytoplazme, jadre, chloroplastoch a mitochondriách. Syntéza ATP v živočíšnej bunke sa vyskytuje v mitochondriách a v rastlinnej bunke - v mitochondriách a chloroplastoch.

ATP sa tvorí z ADP a fosfátu s výdajom energie. Tento proces sa nazýva fosforylácia:

ADP + H3PO4 + energia → ATP + H2O

Ryža. 3. Tvorba ATP z ADP.

V rastlinných bunkách dochádza k fosforylácii počas fotosyntézy a nazýva sa fotofosforylácia. U zvierat tento proces prebieha počas dýchania a nazýva sa oxidatívna fosforylácia.

V živočíšnych bunkách dochádza k syntéze ATP v procese katabolizmu (disimilácia, energetický metabolizmus) pri rozklade bielkovín, tukov, sacharidov.

Funkcie

Z definície ATP je zrejmé, že táto molekula je schopná poskytnúť energiu. Okrem energie pôsobí kyselina adenozíntrifosforečná ďalšie vlastnosti:

• je materiálom na syntézu nukleových kyselín;
• je súčasťou enzýmov a reguluje chemické procesy, urýchľuje alebo spomaľuje ich priebeh;
• je mediátor – prenáša signál do synapsií (bodov kontaktu dvoch bunkových membrán).

Čo sme sa naučili?

Na hodine biológie v 10. ročníku sme sa učili o štruktúre a funkciách ATP – kyseliny adenozíntrifosforečnej. ATP sa skladá z adenínu, ribózy a troch zvyškov kyseliny fosforečnej. Pri hydrolýze sa ničia fosfátové väzby, čím sa uvoľňuje energia potrebná pre život organizmov.

Tématický kvíz

Hodnotenie správy

priemerné hodnotenie: 4.6. Celkový počet získaných hodnotení: 621.