Histórias sobre bioenergia Skulachev Vladimir Petrovich

Onde e como o ATP é formado?

Onde e como o ATP é formado?

O primeiro sistema para o qual o mecanismo de formação de ATP foi elucidado foi a glicólise, um tipo auxiliar de fornecimento de energia que é ativado em condições de deficiência de oxigênio. Durante a glicólise, a molécula de glicose é dividida ao meio e os fragmentos resultantes são oxidados em ácido lático.

Tal oxidação está associada à adição de ácido fosfórico a cada um dos fragmentos da molécula de glicose, ou seja, à sua fosforilação. A transferência subsequente de resíduos de fosfato de fragmentos de glicose para ADP produz ATP.

O mecanismo de formação de ATP durante a respiração intracelular e fotossíntese permaneceu completamente obscuro por muito tempo. Sabia-se apenas que as enzimas que catalisam esses processos são construídas em membranas biológicas - os filmes mais finos (cerca de um milionésimo de centímetro de espessura) constituídos por proteínas e substâncias semelhantes a gorduras fosforiladas - fosfolipídios.

As membranas são o componente estrutural mais importante de qualquer célula viva. A membrana externa da célula separa o protoplasma do ambiente ao redor da célula. O núcleo da célula é cercado por duas membranas que formam a membrana nuclear - uma barreira entre o conteúdo interno do núcleo (nucleoplasma) e o resto da célula (citoplasma). Além do núcleo, várias outras estruturas cercadas por membranas são encontradas em células animais e vegetais. Este é o retículo endoplasmático - um sistema de tubos minúsculos e tanques planos, cujas paredes são formadas por membranas. Estas são, finalmente, as mitocôndrias - vesículas esféricas ou alongadas menores que o núcleo, mas maiores que os componentes do retículo endoplasmático. O diâmetro das mitocôndrias é geralmente de cerca de um mícron, embora às vezes as mitocôndrias formem estruturas ramificadas e reticuladas com um comprimento de dezenas de mícrons.

Nas células das plantas verdes, além do núcleo, retículo endoplasmático e mitocôndrias, também são encontrados cloroplastos - vesículas de membrana maiores que as mitocôndrias.

Cada uma dessas estruturas desempenha sua própria função biológica específica. Assim, o núcleo é a sede do DNA. Aqui, os processos subjacentes à função genética da célula ocorrem e uma complexa cadeia de processos começa, levando, em última análise, à síntese de proteínas. Essa síntese é completada nos menores grânulos - ribossomos, a maioria dos quais está associada ao retículo endoplasmático. Nas mitocôndrias, ocorrem reações oxidativas, cuja totalidade é chamada de respiração intracelular. Os cloroplastos são responsáveis ​​pela fotossíntese.

As células bacterianas são mais simples. Geralmente eles têm apenas duas membranas - externa e interna. Uma bactéria é como um saco em um saco, ou melhor, um frasco muito pequeno com uma parede dupla. Não há núcleo, nem mitocôndrias, nem cloroplastos.

Há uma hipótese de que as mitocôndrias e os cloroplastos se originaram de bactérias capturadas por uma célula de uma criatura maior e altamente organizada. De fato, a bioquímica das mitocôndrias e cloroplastos em muitos aspectos se assemelha à das bactérias. Morfologicamente, as mitocôndrias e os cloroplastos também são semelhantes às bactérias em certo sentido: são cercados por duas membranas. Nos três casos: em bactérias, mitocôndrias e cloroplastos, a síntese de ATP ocorre na membrana interna.

Durante muito tempo acreditou-se que a formação de ATP durante a respiração e a fotossíntese procede de forma semelhante à já conhecida conversão de energia durante a glicólise (fosforilação da substância dividida, sua oxidação e transferência do resíduo de ácido fosfórico em ADP). No entanto, todas as tentativas de provar experimentalmente esse esquema terminaram em fracasso.

O ATP está disponível na forma de comprimidos sublinguais e solução para administração intramuscular / intravenosa.

A substância ativa do ATP é o trifosfato de adenosina de sódio, cuja molécula (adenosina-5-trifosfato) é obtida do tecido muscular de animais. Além disso, contém íons de potássio e magnésio, a histidina é um importante aminoácido que participa da restauração de tecidos danificados e é necessário para o bom desenvolvimento do corpo durante seu crescimento.

Papel do ATP

O trifosfato de adenosina é um composto macroérgico (capaz de acumular e transferir energia) que se forma no corpo humano como resultado de várias reações oxidativas e no processo de degradação de carboidratos. Está contido em quase todos os tecidos e órgãos, mas acima de tudo - nos músculos esqueléticos.

O papel do ATP é melhorar o metabolismo e o fornecimento de energia dos tecidos. Dividindo-se em fosfato inorgânico e ADP, o trifosfato de adenosina libera energia, que é usada para a contração muscular, bem como para a síntese de proteínas, uréia e intermediários metabólicos.

Sob a influência dessa substância, ocorre o relaxamento do músculo liso, a pressão arterial diminui, a condução dos impulsos nervosos melhora e a contratilidade miocárdica aumenta.

Diante do exposto, a falta de ATP causa uma série de doenças, como distrofia, distúrbios circulatórios do cérebro, doenças coronarianas, etc.

Propriedades farmacológicas do ATP

Devido à estrutura original, a molécula de trifosfato de adenosina tem um efeito farmacológico característico apenas dela, que não é inerente a nenhum dos componentes químicos. O ATP normaliza a concentração de íons de magnésio e potássio, enquanto reduz a concentração de ácido úrico. Ao estimular o metabolismo energético, melhora:

• Atividade dos sistemas de transporte de íons das membranas celulares;
• Indicadores da composição lipídica das membranas;
• Sistema de proteção antioxidante do miocárdio;
• atividade de enzimas dependentes de membrana.

Devido à normalização dos processos metabólicos no miocárdio, causados ​​por hipóxia e isquemia, o ATP tem efeitos antiarrítmicos, estabilizadores de membrana e anti-isquêmicos.

Além disso, este medicamento melhora:

• Contratilidade miocárdica;
• Estado funcional do ventrículo esquerdo;
• Indicadores de hemodinâmica periférica e central;
• Circulação coronariana;
• Débito cardíaco (que aumenta o desempenho físico).

Em condições de isquemia, o papel do ATP é reduzir o consumo de oxigênio do miocárdio, ativar o estado funcional do coração, como resultado da diminuição da falta de ar durante a atividade física e da frequência de ataques de angina.

Em pacientes com taquicardia supraventricular e supraventricular paroxística, em pacientes com fibrilação e flutter atrial, essa droga restaura o ritmo sinusal e reduz a atividade dos focos ectópicos.

Indicações para o uso de ATP

Conforme indicado nas instruções para ATP, o medicamento em comprimidos é prescrito para:

• Doença cardíaca isquêmica;
• Cardiosclerose pós-infarto e miocardite;
• angina instável;
• Taquicardia supraventricular e paroxística supraventricular;
• Distúrbios do ritmo de várias origens (como parte do tratamento complexo);
• Distúrbios vegetativos;
• Hiperuricemia de várias origens;
• Microcardiodistrofia;
• Síndrome de fadiga crônica.

O uso de ATP por via intramuscular é aconselhável para poliomielite, distrofia e atonia muscular, degeneração pigmentar da retina, esclerose múltipla, fraqueza do trabalho de parto, doenças vasculares periféricas (tromboangeíte obliterante, doença de Raynaud, claudicação intermitente.

Por via intravenosa, a droga é administrada para parar os paroxismos de taquicardia supraventricular.

Contra-indicações ao uso de ATP

As instruções do ATP indicam que o medicamento não deve ser utilizado em pacientes com hipersensibilidade a qualquer um de seus componentes, crianças, gestantes e lactantes, juntamente com grandes doses de glicosídeos cardíacos.

Além disso, não prescreva a pacientes diagnosticados com:

• hipermagnesemia;
• Hipercalemia;
• Infarto agudo do miocárdio;
• Forma grave de asma brônquica e outras doenças inflamatórias pulmonares;
• bloqueio AV de segundo e terceiro grau;
• derrame cerebral;
• hipotensão arterial;
• Forma grave de bradiarritmia;
• Insuficiência cardíaca descompensada;
• Síndrome do prolongamento QT.

Método de aplicação de ATP e regime de dosagem

O ATP na forma de comprimidos é tomado 3-4 vezes ao dia por via sublingual, independentemente da refeição. Uma única dosagem pode variar de 10 a 40 mg. A duração do tratamento é determinada pelo médico assistente, mas geralmente é de 20 a 30 dias. Se necessário, após 10 a 15 dias de intervalo, o curso é repetido.

Em condições cardíacas agudas, uma única dose é tomada a cada 5-10 minutos até que os sintomas desapareçam, após o que eles mudam para uma dose padrão. A dosagem diária máxima neste caso é de 400-600 mg.

Por via intramuscular, o ATP é administrado a 10 mg de uma solução a 1% uma vez ao dia nos primeiros dias de tratamento, depois na mesma dose duas vezes ao dia ou 20 mg uma vez. O curso da terapia, por via de regra, dura de 30 a 40 dias. Se necessário, após um intervalo de 1-2 meses, o tratamento é repetido.

Administrado por via intravenosa 10-20 mg da droga por 5 segundos. Se necessário, a reinfusão é feita após 2-3 minutos.

Efeitos colaterais

Comentários da ATP dizem que a forma de comprimido do medicamento pode provocar reações alérgicas, náuseas, desconforto no epigástrio, bem como o desenvolvimento de hipermagnesemia e / ou hipercalemia (com ingestão prolongada e descontrolada).

Além dos efeitos colaterais descritos, quando o ATP é usado por via intramuscular, segundo revisões, pode causar cefaleia, taquicardia e aumento da diurese, e quando administrado por via intravenosa, náuseas, rubor facial.

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Ácido trifosfórico de adenosina-ATP- um componente energético obrigatório de qualquer célula viva. O ATP também é um nucleotídeo que consiste na base nitrogenada da adenina, o açúcar da ribose e três resíduos da molécula de ácido fosfórico. Esta é uma estrutura instável. Nos processos metabólicos, os resíduos de ácido fosfórico são sequencialmente separados dele, quebrando a ligação rica em energia, mas frágil, entre o segundo e o terceiro resíduo de ácido fosfórico. O desprendimento de uma molécula de ácido fosfórico é acompanhado pela liberação de cerca de 40 kJ de energia. Nesse caso, o ATP passa para o ácido adenosina difosfórico (ADP) e com a clivagem adicional do resíduo de ácido fosfórico do ADP, o ácido adenosina monofosfórico (AMP) é formado.

Diagrama esquemático da estrutura do ATP e sua transformação em ADP ( T.A. Kozlova, V. S. Kuchmenko. Biologia em tabelas. M., 2000 )

Consequentemente, o ATP é uma espécie de acumulador de energia na célula, que é "descarregado" quando é dividido. A quebra do ATP ocorre durante as reações de síntese de proteínas, gorduras, carboidratos e quaisquer outras funções vitais das células. Essas reações acompanham a absorção de energia, que é extraída durante a quebra de substâncias.

ATP é sintetizado na mitocôndria em vários estágios. O primeiro é preparatório - prossegue passo a passo, com o envolvimento de enzimas específicas em cada etapa. Nesse caso, os compostos orgânicos complexos são divididos em monômeros: proteínas - em aminoácidos, carboidratos - em glicose, ácidos nucleicos - em nucleotídeos, etc. A quebra de ligações nessas substâncias é acompanhada pela liberação de uma pequena quantidade de energia. Os monômeros resultantes sob a ação de outras enzimas podem sofrer decomposição adicional com a formação de substâncias mais simples até dióxido de carbono e água.

Esquema Síntese de ATP nas mitocôndrias da célula

EXPLICAÇÕES PARA O ESQUEMA DE CONVERSÃO DE SUBSTÂNCIAS E ENERGIA NO PROCESSO DE DISSIMILAÇÃO

Estágio I - preparatório: substâncias orgânicas complexas sob a ação de enzimas digestivas se decompõem em simples, enquanto apenas a energia térmica é liberada.
Proteínas -> aminoácidos
Gorduras- > glicerina e ácidos graxos
Amido ->glicose

Estágio II - glicólise (livre de oxigênio): realizada no hialoplasma, não associada às membranas; envolve enzimas; glicose é quebrada:

Em fungos de levedura, a molécula de glicose, sem a participação do oxigênio, é convertida em álcool etílico e dióxido de carbono (fermentação alcoólica):

Em outros microrganismos, a glicólise pode ser completada com a formação de acetona, ácido acético, etc. Em todos os casos, a quebra de uma molécula de glicose é acompanhada pela formação de duas moléculas de ATP. Durante a quebra da glicose livre de oxigênio na forma de uma ligação química, 40% da anergia é retida na molécula de ATP e o restante é dissipado na forma de calor.

Etapa III - hidrólise (oxigênio): realizada na mitocôndria, associada à matriz mitocondrial e à membrana interna, nela participam enzimas, o ácido lático sofre clivagem: CsH6Oz + ZH20 --> 3CO2 + 12H. O CO2 (dióxido de carbono) é liberado das mitocôndrias para o meio ambiente. O átomo de hidrogênio está incluído em uma cadeia de reações, cujo resultado final é a síntese de ATP. Essas reações seguem a seguinte ordem:

1. O átomo de hidrogênio H, com a ajuda de enzimas transportadoras, entra na membrana interna da mitocôndria, que forma cristas, onde é oxidado: H-e--> H+

2. Próton de hidrogênio H+(cátion) é transportado por carreadores para a superfície externa da membrana das cristas. Para os prótons, essa membrana é impermeável, então eles se acumulam no espaço intermembranar, formando um reservatório de prótons.

3. Elétrons de hidrogênio e são transferidos para a superfície interna da membrana das cristas e imediatamente se ligam ao oxigênio com a ajuda da enzima oxidase, formando um oxigênio ativo (ânion) carregado negativamente: O2 + e--> O2-

4. Cátions e ânions em ambos os lados da membrana criam um campo elétrico de carga oposta, e quando a diferença de potencial atinge 200 mV, o canal de prótons começa a operar. Ocorre nas moléculas enzimáticas da ATP sintetase, que estão embutidas na membrana interna que forma as cristas.

5. Prótons de hidrogênio através do canal de prótons H+ correm para dentro das mitocôndrias, criando um alto nível de energia, a maior parte da qual vai para a síntese de ATP a partir de ADP e P (ADP + P -\u003e ATP) e prótons H+ interagem com o oxigênio ativo, formando água e 02 molecular:
(4Н++202- -->2Н20+02)

Assim, o O2, que entra na mitocôndria durante a respiração do organismo, é necessário para a adição de prótons de hidrogênio H. Na sua ausência, todo o processo na mitocôndria para, pois a cadeia transportadora de elétrons deixa de funcionar. Reação geral do estágio III:

(2CsHbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + + 42H20)

Como resultado da quebra de uma molécula de glicose, 38 moléculas de ATP são formadas: no estágio II - 2 ATP e no estágio III - 36 ATP. As moléculas de ATP resultantes vão além das mitocôndrias e participam de todos os processos celulares onde a energia é necessária. Separando-se, o ATP libera energia (uma ligação fosfato contém 40 kJ) e retorna à mitocôndria na forma de ADP e F (fosfato).

Sem dúvida, a molécula mais importante em nosso corpo em termos de produção de energia é o ATP (trifosfato de adenosina: um nucleotídeo adenil contendo três resíduos de ácido fosfórico e produzido nas mitocôndrias).

Na verdade, cada célula do nosso corpo armazena e usa energia para reações bioquímicas através do ATP, então o ATP pode ser considerado a moeda universal da energia biológica. Todos os seres vivos precisam de um suprimento contínuo de energia para sustentar a síntese de proteínas e DNA, o metabolismo e o transporte de vários íons e moléculas e para manter a atividade vital do organismo. As fibras musculares durante o treinamento de força também requerem energia prontamente disponível. Como já mencionado, a energia para todos esses processos é fornecida pelo ATP. No entanto, para formar ATP, nossas células precisam de matérias-primas. As pessoas obtêm essa matéria-prima através de calorias através da oxidação dos alimentos que ingerem. Para produzir energia, esse alimento deve primeiro ser convertido em uma molécula facilmente utilizável, o ATP.

Antes de ser utilizada, a molécula de ATP deve passar por várias fases.

Primeiro, uma coenzima especial separa um dos três fosfatos (cada um contendo dez calorias de energia), que libera uma grande quantidade de energia e forma o produto da reação difosfato de adenosina (ADP). Se for necessária mais energia, o próximo grupo fosfato é separado, formando o monofosfato de adenosina (AMP).

ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + energia
ATP + H 2 O → AMP + H 4 P 2 O 7 + energia

Quando a produção rápida de energia não é necessária, ocorre a reação inversa - com a ajuda de ADP, fosfagênio e glicogênio, o grupo fosfato é reconectado à molécula, devido ao qual o ATP é formado. Este processo inclui a transferência de fosfatos livres para outras substâncias contidas nos músculos, que incluem e. Ao mesmo tempo, a glicose é retirada das reservas de glicogênio e decomposta.

A energia derivada dessa glicose ajuda a converter a glicose de volta à sua forma original, após o que os fosfatos livres podem ser religados ao ADP para formar novo ATP. Quando o ciclo estiver completo, o ATP recém-criado estará pronto para o próximo uso.

Em essência, o ATP funciona como uma bateria molecular, armazenando energia quando não é necessária e liberando-a quando necessário. De fato, o ATP é como uma bateria totalmente recarregável.

Estrutura do ATP

A molécula de ATP é composta por três componentes:

• Ribose (o mesmo açúcar de cinco carbonos que forma a espinha dorsal do DNA)
• Adenina (átomos de carbono e nitrogênio conectados)
• Trifosfato

A molécula de ribose está localizada no centro da molécula de ATP, cuja borda serve de base para a adenosina.
Uma cadeia de três fosfatos está localizada no outro lado da molécula de ribose. O ATP satura as fibras longas e finas que contêm a proteína miosina, que forma a espinha dorsal de nossas células musculares.

Conservação de ATP

O corpo humano adulto médio usa cerca de 200-300 moles de ATP diariamente (mole é um termo químico para a quantidade de uma substância em um sistema que contém tantas partículas elementares quanto átomos de carbono em 0,012 kg do isótopo carbono-12) . A quantidade total de ATP no corpo em qualquer momento é de 0,1 mol. Isso significa que o ATP deve ser reutilizado 2.000-3.000 vezes durante o dia. O ATP não pode ser armazenado, então o nível de sua síntese quase corresponde ao nível de consumo.

Sistemas ATP

Devido à importância do ATP do ponto de vista energético, e também pela sua ampla utilização, o organismo dispõe de várias formas de produção de ATP. Estes são três sistemas bioquímicos diferentes. Vamos considerá-los em ordem:

Quando os músculos têm um período de atividade curto, mas intenso (cerca de 8-10 segundos), o sistema fosfagênico é usado - ATP combina com fosfato de creatina. O sistema de fosfagênio garante que uma pequena quantidade de ATP esteja constantemente circulando em nossas células musculares.

As células musculares também contêm um fosfato de alta energia, fosfato de creatina, que é usado para restaurar os níveis de ATP após atividade de curta duração e alta intensidade. A enzima creatina quinase remove o grupo fosfato do fosfato de creatina e o transfere rapidamente para o ADP para formar ATP. Assim, a célula muscular converte ATP em ADP e o fosfagênio restaura rapidamente ADP em ATP. Os níveis de fosfato de creatina começam a diminuir após apenas 10 segundos de atividade de alta intensidade, e os níveis de energia caem. Um exemplo do trabalho do sistema fosfagênico é, por exemplo, uma corrida de 100 metros.

O sistema de glicogênio e ácido lático fornece energia ao corpo em um ritmo mais lento do que o sistema de fosfagênio, embora funcione de forma relativamente rápida e forneça ATP suficiente para cerca de 90 segundos de atividade de alta intensidade. Nesse sistema, o ácido lático é formado a partir da glicose nas células musculares como resultado do metabolismo anaeróbico.

Dado que o corpo não utiliza oxigênio no estado anaeróbico, este sistema fornece energia de curto prazo sem ativar o sistema cardiorrespiratório da mesma forma que o sistema aeróbico, mas com economia de tempo. Além disso, quando em modo anaeróbico, os músculos trabalham rapidamente, se contraem com força, cortam o suprimento de oxigênio, pois os vasos são comprimidos.

Esse sistema às vezes é chamado de respiração anaeróbica, e o sprint de 400 metros é um bom exemplo.

Se a atividade física durar mais do que um espírito de minutos, o sistema aeróbico é incluído no trabalho, e os músculos recebem ATP primeiro, depois das gorduras e, finalmente, dos aminoácidos (). A proteína é usada para energia principalmente em condições de fome (dieta em alguns casos).

Durante a respiração aeróbica, a produção de ATP é mais lenta, mas há energia suficiente para sustentar a atividade física por várias horas. Isso ocorre porque durante a respiração aeróbica, a glicose se decompõe em dióxido de carbono e água sem ser neutralizada pelo ácido lático no sistema glicogênio-ácido lático. O glicogênio (uma forma armazenada de glicose) durante a respiração aeróbica vem de três fontes:

1. A absorção de glicose dos alimentos no trato gastrointestinal, que através do sistema circulatório entra nos músculos.
2. Glicose restante nos músculos
3. A quebra do glicogênio hepático em glicose, que entra nos músculos através do sistema circulatório.

Conclusão

Se você já se perguntou de onde obtemos energia para realizar uma variedade de atividades sob diferentes condições, a resposta é - principalmente do ATP. Esta molécula complexa auxilia na conversão de vários componentes dos alimentos em energia utilizável.

Sem ATP, nosso corpo simplesmente não seria capaz de funcionar. Assim, o papel do ATP na produção de energia é multifacetado, mas ao mesmo tempo simples.

Milhões de reações bioquímicas ocorrem em qualquer célula do nosso corpo. Eles são catalisados ​​por uma variedade de enzimas que geralmente requerem energia. Para onde a célula o leva? Essa pergunta pode ser respondida se considerarmos a estrutura da molécula de ATP - uma das principais fontes de energia.

ATP é uma fonte universal de energia

ATP significa trifosfato de adenosina, ou trifosfato de adenosina. A matéria é uma das duas fontes mais importantes de energia em qualquer célula. A estrutura do ATP e o papel biológico estão intimamente relacionados. A maioria das reações bioquímicas só pode ocorrer com a participação de moléculas de uma substância, especialmente isso, mas raramente o ATP está diretamente envolvido na reação: para que qualquer processo ocorra, é necessária energia contida justamente no trifosfato de adenosina.

A estrutura das moléculas da substância é tal que as ligações formadas entre os grupos fosfato carregam uma enorme quantidade de energia. Portanto, tais ligações também são chamadas de macroérgicas ou macroenergéticas (macro=muitos, grande número). O termo foi introduzido pela primeira vez pelo cientista F. Lipman, e ele também sugeriu o uso do ícone ̴ para designá-los.

É muito importante para a célula manter um nível constante de trifosfato de adenosina. Isso é especialmente verdadeiro para células musculares e fibras nervosas, porque são as mais dependentes de energia e precisam de um alto teor de trifosfato de adenosina para desempenhar suas funções.

A estrutura da molécula de ATP

O trifosfato de adenosina é composto por três elementos: ribose, adenina e

Ribose- um carboidrato que pertence ao grupo das pentoses. Isso significa que a ribose contém 5 átomos de carbono, que são incluídos em um ciclo. A ribose está ligada à adenina por uma ligação β-N-glicosídica no 1º átomo de carbono. Além disso, os resíduos de ácido fosfórico no 5º átomo de carbono estão ligados à pentose.

Adenina é uma base nitrogenada. Dependendo de qual base nitrogenada está ligada à ribose, GTP (trifosfato de guanosina), TTP (trifosfato de timidina), CTP (trifosfato de citidina) e UTP (trifosfato de uridina) também são isolados. Todas essas substâncias são semelhantes em estrutura ao trifosfato de adenosina e desempenham aproximadamente as mesmas funções, mas são muito menos comuns na célula.

Resíduos de ácido fosfórico. Um máximo de três resíduos de ácido fosfórico podem ser ligados a uma ribose. Se houver dois deles ou apenas um, então, respectivamente, a substância é chamada de ADP (difosfato) ou AMP (monofosfato). É entre os resíduos de fósforo que se fecham as ligações macroenergéticas, após a ruptura das quais são liberados de 40 a 60 kJ de energia. Se duas ligações forem quebradas, 80, menos frequentemente - 120 kJ de energia são liberados. Quando a ligação entre a ribose e o resíduo de fósforo é quebrada, apenas 13,8 kJ são liberados, portanto, existem apenas duas ligações de alta energia na molécula de trifosfato (P ̴ P ̴ P) e uma na molécula de ADP (P ̴ P).

Quais são as características estruturais do ATP. Devido ao fato de que uma ligação macroenergética é formada entre os resíduos de ácido fosfórico, a estrutura e as funções do ATP estão interligadas.

A estrutura do ATP e o papel biológico da molécula. Funções adicionais do trifosfato de adenosina

Além da energia, o ATP pode desempenhar muitas outras funções na célula. Juntamente com outros trifosfatos de nucleotídeos, o trifosfato está envolvido na construção de ácidos nucleicos. Neste caso, ATP, GTP, TTP, CTP e UTP são os fornecedores de bases nitrogenadas. Esta propriedade é usada em processos e transcrição.

O ATP também é necessário para a operação dos canais iônicos. Por exemplo, o canal Na-K bombeia 3 moléculas de sódio para fora da célula e bombeia 2 moléculas de potássio para dentro da célula. Essa corrente de íons é necessária para manter uma carga positiva na superfície externa da membrana, e somente com a ajuda do trifosfato de adenosina o canal pode funcionar. O mesmo se aplica aos canais de prótons e cálcio.

O ATP é o precursor do segundo mensageiro cAMP (monofosfato de adenosina cíclico) - o cAMP não apenas transmite o sinal recebido pelos receptores da membrana celular, mas também é um efetor alostérico. Efetores alostéricos são substâncias que aceleram ou retardam as reações enzimáticas. Assim, o trifosfato de adenosina cíclico inibe a síntese de uma enzima que catalisa a quebra da lactose nas células bacterianas.

A própria molécula de trifosfato de adenosina também pode ser um efetor alostérico. Além disso, em tais processos, o ADP atua como um antagonista do ATP: se o trifosfato acelera a reação, o difosfato diminui e vice-versa. Estas são as funções e a estrutura do ATP.

Como o ATP é formado na célula

As funções e a estrutura do ATP são tais que as moléculas da substância são rapidamente usadas e destruídas. Portanto, a síntese de trifosfato é um processo importante na formação de energia na célula.

Existem três maneiras mais importantes de sintetizar trifosfato de adenosina:

1. Fosforilação do substrato.

2. Fosforilação oxidativa.

3. Fotofosforilação.

A fosforilação do substrato é baseada em múltiplas reações que ocorrem no citoplasma da célula. Essas reações são chamadas de glicólise - o estágio anaeróbico.Como resultado de 1 ciclo de glicólise, duas moléculas são sintetizadas a partir de 1 molécula de glicose, que são posteriormente usadas para produção de energia, e dois ATP também são sintetizados.

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

Respiração celular

A fosforilação oxidativa é a formação de trifosfato de adenosina pela transferência de elétrons ao longo da cadeia de transporte de elétrons da membrana. Como resultado dessa transferência, um gradiente de prótons é formado em um dos lados da membrana e, com a ajuda do conjunto integral de proteínas da ATP sintase, as moléculas são construídas. O processo ocorre na membrana mitocondrial.

A sequência de etapas da glicólise e fosforilação oxidativa nas mitocôndrias compõe o processo geral chamado respiração. Após um ciclo completo, 36 moléculas de ATP são formadas a partir de 1 molécula de glicose na célula.

Fotofosforilação

O processo de fotofosforilação é a mesma fosforilação oxidativa com apenas uma diferença: as reações de fotofosforilação ocorrem nos cloroplastos da célula sob a ação da luz. O ATP é produzido durante o estágio de luz da fotossíntese, o principal processo de produção de energia em plantas verdes, algas e algumas bactérias.

No processo de fotossíntese, os elétrons passam pela mesma cadeia de transporte de elétrons, resultando na formação de um gradiente de prótons. A concentração de prótons em um lado da membrana é a fonte da síntese de ATP. A montagem das moléculas é realizada pela enzima ATP sintase.

A célula média contém 0,04% de trifosfato de adenosina da massa total. No entanto, o maior valor é observado nas células musculares: 0,2-0,5%.

Existem cerca de 1 bilhão de moléculas de ATP em uma célula.

Cada molécula vive não mais que 1 minuto.

Uma molécula de trifosfato de adenosina é renovada 2.000-3.000 vezes ao dia.

No total, o corpo humano sintetiza 40 kg de trifosfato de adenosina por dia, e em cada momento o suprimento de ATP é de 250 g.

Conclusão

A estrutura do ATP e o papel biológico de suas moléculas estão intimamente relacionados. A substância desempenha um papel fundamental nos processos da vida, porque as ligações macroérgicas entre os resíduos de fosfato contêm uma enorme quantidade de energia. O trifosfato de adenosina desempenha muitas funções na célula e, portanto, é importante manter uma concentração constante da substância. A decomposição e a síntese prosseguem em alta velocidade, uma vez que a energia das ligações é constantemente utilizada em reações bioquímicas. É uma substância indispensável de qualquer célula do corpo. Isso, talvez, seja tudo o que se pode dizer sobre a estrutura do ATP.