Povești despre bioenergie Skulachev Vladimir Petrovici

Unde și cum se formează ATP?

Unde și cum se formează ATP?

Primul sistem pentru care a fost elucidat mecanismul de formare a ATP a fost glicoliza, un tip auxiliar de alimentare cu energie care se activează în condiții de deficiență de oxigen. În timpul glicolizei, molecula de glucoză este împărțită în jumătate, iar fragmentele rezultate sunt oxidate în acid lactic.

O astfel de oxidare este asociată cu adăugarea de acid fosforic la fiecare dintre fragmentele moleculei de glucoză, adică cu fosforilarea lor. Transferul ulterior al reziduurilor de fosfat din fragmentele de glucoză în ADP produce ATP.

Mecanismul de formare a ATP în timpul respirației intracelulare și al fotosintezei a rămas complet neclar pentru o lungă perioadă de timp. Se știa doar că enzimele care catalizează aceste procese sunt încorporate în membranele biologice - cele mai subțiri pelicule (aproximativ o milioneme dintr-un centimetru grosime) constând din proteine ​​și substanțe asemănătoare grăsimilor fosforilate - fosfolipide.

Membranele sunt cea mai importantă componentă structurală a oricărei celule vii. Membrana exterioară a celulei separă protoplasma de mediul care înconjoară celula. Nucleul celular este înconjurat de două membrane care formează membrana nucleară - o barieră între conținutul interior al nucleului (nucleoplasmă) și restul celulei (citoplasmă). Pe lângă nucleu, mai multe structuri înconjurate de membrane se găsesc în celulele animale și vegetale. Acesta este reticulul endoplasmatic - un sistem de tuburi minuscule și rezervoare plate, ai căror pereți sunt formați din membrane. Acestea sunt, în sfârșit, mitocondriile - vezicule sferice sau alungite mai mici decât nucleul, dar mai mari decât componentele reticulului endoplasmatic. Diametrul mitocondriilor este de obicei de aproximativ un micron, deși uneori mitocondriile formează structuri ramificate și reticulate cu o lungime de zeci de microni.

În celulele plantelor verzi, pe lângă nucleu, reticul endoplasmatic și mitocondrii, se găsesc și cloroplaste - vezicule membranare mai mari decât mitocondriile.

Fiecare dintre aceste structuri își îndeplinește propria funcție biologică specifică. Astfel, nucleul este sediul ADN-ului. Aici au loc procesele care stau la baza funcției genetice a celulei și începe un lanț complex de procese, care duc în cele din urmă la sinteza proteinelor. Această sinteză este finalizată în cele mai mici granule - ribozomi, dintre care majoritatea sunt asociați cu reticulul endoplasmatic. În mitocondrii apar reacții oxidative, a căror totalitate se numește respirație intracelulară. Cloroplastele sunt responsabile de fotosinteză.

Celulele bacteriene sunt mai simple. De obicei, au doar două membrane - exterioară și interioară. O bacterie este ca o pungă într-o pungă, sau mai bine zis, o fiolă foarte mică, cu perete dublu. Nu există nucleu, mitocondrii, cloroplaste.

Există o ipoteză că mitocondriile și cloroplastele provin din bacterii capturate de o celulă a unei creaturi mai mari și foarte organizate. Într-adevăr, biochimia mitocondriilor și a cloroplastelor seamănă în multe privințe cu cea a bacteriilor. Din punct de vedere morfologic, mitocondriile și cloroplastele sunt, de asemenea, asemănătoare bacteriilor într-un anumit sens: sunt înconjurate de două membrane. În toate cele trei cazuri: în bacterii, mitocondrii și cloroplaste, sinteza ATP are loc în membrana interioară.

Multă vreme s-a crezut că formarea de ATP în timpul respirației și fotosintezei se desfășoară în mod similar cu conversia energiei deja cunoscută în timpul glicolizei (fosforilarea substanței divizate, oxidarea acesteia și transferul reziduului de acid fosforic în ADP). Cu toate acestea, toate încercările de a demonstra experimental această schemă s-au încheiat cu eșec.

ATP este disponibil sub formă de tablete sublinguale și soluție pentru administrare intramusculară / intravenoasă.

Substanța activă a ATP este adenozin trifosfat de sodiu, a cărei moleculă (adenozin-5-trifosfat) este obținută din țesutul muscular al animalelor. În plus, conține ioni de potasiu și magneziu, histidina este un aminoacid important care participă la refacerea țesuturilor deteriorate și este necesar pentru dezvoltarea corectă a organismului în timpul creșterii sale.

Rolul ATP

Trifosfatul de adenozină este un compus macroergic (capabil să acumuleze și să transfere energie) care se formează în corpul uman ca urmare a diferitelor reacții oxidative și în procesul de descompunere a carbohidraților. Este conținut în aproape toate țesuturile și organele, dar mai ales - în mușchii scheletici.

Rolul ATP este de a îmbunătăți metabolismul și aprovizionarea cu energie a țesuturilor. Divizându-se în fosfat anorganic și ADP, trifosfatul de adenozină eliberează energie, care este utilizată pentru contracția musculară, precum și pentru sinteza proteinelor, ureei și intermediarilor metabolici.

Sub influența acestei substanțe, are loc relaxarea mușchilor netezi, tensiunea arterială scade, conducerea impulsurilor nervoase se îmbunătățește și contractilitatea miocardică crește.

Având în vedere cele de mai sus, lipsa de ATP provoacă o serie de boli, precum distrofie, tulburări circulatorii ale creierului, boli coronariene etc.

Proprietățile farmacologice ale ATP

Datorită structurii originale, molecula de adenozin trifosfat are un efect farmacologic caracteristic doar acesteia, care nu este inerent niciunuia dintre componentele chimice. ATP normalizează concentrația ionilor de magneziu și potasiu, reducând în același timp concentrația de acid uric. Prin stimularea metabolismului energetic, îmbunătățește:

• Activitatea sistemelor de transport ionic al membranelor celulare;
• Indicatori ai compoziției lipidice a membranelor;
• Sistemul de protecție antioxidant al miocardului;
• activitatea enzimelor dependente de membrană.

Datorită normalizării proceselor metabolice la nivelul miocardului, cauzate de hipoxie și ischemie, ATP are efecte antiaritmice, de stabilizare a membranei și antiischemice.

De asemenea, acest medicament îmbunătățește:

• contractilitate miocardică;
• Starea funcțională a ventriculului stâng;
• Indicatori ai hemodinamicii periferice și centrale;
• circulația coronariană;
• Debitul cardiac (care crește performanța fizică).

În condiții de ischemie, rolul ATP este de a reduce consumul de oxigen miocardic, de a activa starea funcțională a inimii, în urma căreia dispneea scade în timpul activității fizice și scade frecvența atacurilor de angină.

La pacienții cu tahicardie supraventriculară și paroxistică supraventriculară, la pacienții cu fibrilație atrială și flutter, acest medicament restabilește ritmul sinusal și reduce activitatea focarelor ectopice.

Indicații pentru utilizarea ATP

După cum este indicat în instrucțiunile pentru ATP, medicamentul în tablete este prescris pentru:

• Boală cardiacă ischemică;
• Postinfarct și miocardită cardioscleroză;
• angină instabilă;
• tahicardie supraventriculară și paroxistica supraventriculară;
• Tulburări de ritm de diverse origini (ca parte a tratamentului complex);
• Tulburări vegetative;
• Hiperuricemie de diverse origini;
• Microcardiodistrofie;
• Sindromul de oboseală cronică.

Utilizarea intramusculară a ATP este indicată pentru poliomielite, distrofie și atonie musculară, degenerescență pigmentară a retinei, scleroză multiplă, slăbiciune a travaliului, boli vasculare periferice (tromboangeita obliterantă, boala Raynaud, claudicație intermitentă.

Pe cale intravenoasă, medicamentul este administrat pentru a opri paroxismele tahicardiei supraventriculare.

Contraindicații pentru utilizarea ATP

Instrucțiunile pentru ATP indică faptul că medicamentul nu trebuie utilizat la pacienții cu hipersensibilitate la oricare dintre componentele sale, copii, femei însărcinate și care alăptează, împreună cu doze mari de glicozide cardiace.

De asemenea, nu îl prescrieți pacienților care sunt diagnosticați cu:

• hipermagnezemie;
• hiperkaliemie;
• Infarct miocardic acut;
• Formă severă de astm bronșic și alte boli inflamatorii pulmonare;
• blocarea AV de gradul doi și trei;
• infarct hemoragic;
• hipotensiune arterială;
• Forma severă de bradiaritmie;
• insuficiență cardiacă decompensată;
• sindromul de prelungire a intervalului QT.

Metoda de aplicare a ATP și regimul de dozare

ATP sub formă de tablete se ia de 3-4 ori pe zi sublingual, indiferent de masă. O singură doză poate varia de la 10 la 40 mg. Durata tratamentului este determinată de medicul curant, dar de obicei este de 20-30 de zile. Dacă este necesar, după 10-15 zile de pauză, cursul se repetă.

În afecțiuni cardiace acute, se ia o singură doză la fiecare 5-10 minute până când simptomele dispar, după care se trece la o doză standard. Doza zilnică maximă în acest caz este de 400-600 mg.

Intramuscular, ATP se administrează la 10 mg soluție 1% o dată pe zi în primele zile de tratament, apoi în aceeași doză de două ori pe zi sau 20 mg o dată. Cursul terapiei, de regulă, durează de la 30 la 40 de zile. Dacă este necesar, după o pauză de 1-2 luni, tratamentul se repetă.

Se administrează intravenos 10-20 mg de medicament timp de 5 secunde. Dacă este necesar, reinfuzia se face după 2-3 minute.

Efecte secundare

Recenziile ATP spun că forma de tabletă a medicamentului poate provoca reacții alergice, greață, o senzație de disconfort în epigastru, precum și dezvoltarea hipermagnezemiei și/sau hiperkaliemiei (cu aport prelungit și necontrolat).

În plus față de efectele secundare descrise, atunci când ATP este utilizat intramuscular, conform recenziilor, poate provoca dureri de cap, tahicardie și creșterea diurezei, iar atunci când este administrat intravenos, greață, înroșirea feței.

Articole populare Citiți mai multe articole

02.12.2013

Cu toții ne plimbăm mult în timpul zilei. Chiar dacă avem un stil de viață sedentar, tot mergem - pentru că nu avem...

607953 65 Citește mai mult

10.10.2013

Cincizeci de ani pentru sexul frumos reprezintă un fel de piatră de hotar, după ce a trecut peste care fiecare secundă...

Acid adenozin trifosforic-ATP- o componentă energetică obligatorie a oricărei celule vii. ATP este, de asemenea, o nucleotidă constând din baza azotată a adeninei, zahărul ribozei și trei reziduuri ale moleculei de acid fosforic. Aceasta este o structură instabilă. În procesele metabolice, reziduurile de acid fosforic sunt separate secvenţial din acesta prin ruperea legăturii bogate în energie, dar fragilă, dintre al doilea şi al treilea reziduu de acid fosforic. Desprinderea unei molecule de acid fosforic este însoțită de eliberarea a aproximativ 40 kJ de energie. În acest caz, ATP trece în acid adenozin difosforic (ADP) și, odată cu scindarea ulterioară a reziduului de acid fosforic din ADP, se formează acidul adenozin monofosforic (AMP).

Diagrama schematică a structurii ATP și a transformării sale în ADP ( T.A. Kozlova, V.S. Kucimenko. Biologie în tabele. M., 2000 )

În consecință, ATP este un fel de acumulator de energie în celulă, care este „descărcat” atunci când este divizat. Defalcarea ATP are loc în timpul reacțiilor de sinteză a proteinelor, grăsimilor, carbohidraților și oricăror alte funcții vitale ale celulelor. Aceste reacții merg cu absorbția energiei, care este extrasă în timpul descompunerii substanțelor.

ATP este sintetizatîn mitocondrii în mai multe etape. Primul este pregătitoare - decurge treptat, cu implicarea unor enzime specifice la fiecare pas. În acest caz, compușii organici complecși sunt descompuși în monomeri: proteine ​​- la aminoacizi, carbohidrați - la glucoză, acizi nucleici - la nucleotide etc. Ruperea legăturilor din aceste substanțe este însoțită de eliberarea unei cantități mici de energie. Monomerii rezultați sub acțiunea altor enzime pot suferi o descompunere ulterioară cu formarea de substanțe mai simple până la dioxid de carbon și apă.

Sistem Sinteza ATP în mitocondriile celulei

EXPLICAȚII LA SCHEMA DE CONVERSIE A SUBSTANȚELOR ȘI A ENERGIEI ÎN PROCESUL DE DISIMILARE

Stadiul I - pregătitor: substanțele organice complexe sub acțiunea enzimelor digestive se descompun în unele simple, în timp ce se eliberează numai energie termică.
Proteine ​​-> aminoacizi
Grasimi - > glicerina și acizii grași
Amidon ->glucoza

Etapa II - glicoliză (fără oxigen): efectuată în hialoplasmă, neasociată cu membrane; implică enzime; glucoza este descompusă:

În ciupercile de drojdie, molecula de glucoză, fără participarea oxigenului, este transformată în alcool etilic și dioxid de carbon (fermentație alcoolică):

La alte microorganisme, glicoliza poate fi completată cu formarea de acetonă, acid acetic etc. În toate cazurile, descompunerea unei molecule de glucoză este însoțită de formarea a două molecule de ATP. În timpul descompunerii fără oxigen a glucozei sub forma unei legături chimice, 40% din anergie este reținută în molecula de ATP, iar restul este disipat sub formă de căldură.

Etapa III - hidroliza (oxigen): efectuată în mitocondrii, asociată cu matricea mitocondrială și membrana interioară, enzimele participă la ea, acidul lactic suferă clivaj: CsH6Oz + ZH20 --> 3CO2 + 12H. CO2 (dioxid de carbon) este eliberat din mitocondrii în mediu. Atomul de hidrogen este inclus într-un lanț de reacții, al cărui rezultat final este sinteza ATP. Aceste reacții merg în următoarea ordine:

1. Atomul de hidrogen H, cu ajutorul enzimelor purtătoare, pătrunde în membrana interioară a mitocondriilor, care formează cristae, unde se oxidează: H-e--> H+

2. Proton de hidrogen H+(cationul) este transportat de purtători către suprafața exterioară a membranei creștilor. Pentru protoni, această membrană este impermeabilă, deci se acumulează în spațiul intermembranar, formând un rezervor de protoni.

3. Electroni de hidrogen e sunt transferate pe suprafața interioară a membranei criste și se atașează imediat la oxigen cu ajutorul enzimei oxidază, formând un oxigen activ încărcat negativ (anion): O2 + e--> O2-

4. Cationii și anionii de pe ambele părți ale membranei creează un câmp electric încărcat opus, iar când diferența de potențial ajunge la 200 mV, canalul de protoni începe să funcționeze. Apare în moleculele enzimatice ale ATP sintetazei, care sunt încorporate în membrana interioară care formează cristae.

5. Protoni de hidrogen prin canalul de protoni H+ se grăbesc în interiorul mitocondriilor, creând un nivel ridicat de energie, cea mai mare parte din care merge la sinteza ATP din ADP și P (ADP + P -\u003e ATP) și protoni. H+ interacționează cu oxigenul activ, formând apă și moleculară 02:
(4Н++202- -->2Н20+02)

Astfel, O2, care intră în mitocondrii în timpul respirației organismului, este necesar pentru adăugarea de protoni de hidrogen H. În absența acestuia, întregul proces din mitocondrii se oprește, deoarece lanțul de transport de electroni încetează să funcționeze. Reacția generală a etapei III:

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

Ca urmare a defalcării unei molecule de glucoză, se formează 38 de molecule de ATP: în stadiul II - 2 ATP și în stadiul III - 36 ATP. Moleculele de ATP rezultate merg dincolo de mitocondrii și participă la toate procesele celulare în care este nevoie de energie. Divizându-se, ATP emite energie (o legătură fosfat conține 40 kJ) și revine în mitocondrii sub formă de ADP și F (fosfat).

Fără îndoială, cea mai importantă moleculă din corpul nostru în ceea ce privește producția de energie este ATP (adenozin trifosfat: o adenil nucleotidă care conține trei resturi de acid fosforic și este produsă în mitocondrii).

De fapt, fiecare celulă din corpul nostru stochează și folosește energie pentru reacții biochimice prin ATP, astfel încât ATP poate fi considerat moneda universală a energiei biologice. Toate ființele vii au nevoie de o aprovizionare continuă cu energie pentru a sprijini sinteza proteinelor și ADN-ului, metabolismul și transportul diferiților ioni și molecule și pentru a menține activitatea vitală a organismului. Fibrele musculare în timpul antrenamentului de forță necesită, de asemenea, energie ușor disponibilă. După cum sa menționat deja, energia pentru toate aceste procese este furnizată de ATP. Cu toate acestea, pentru a forma ATP, celulele noastre au nevoie de materii prime. Oamenii obțin această materie primă prin calorii prin oxidarea alimentelor pe care le consumă. Pentru a produce energie, acest aliment trebuie mai întâi transformat într-o moleculă ușor de utilizat, ATP.

Înainte de a fi utilizată, molecula de ATP trebuie să treacă prin mai multe faze.

În primul rând, o coenzimă specială separă unul dintre cei trei fosfați (fiecare conținând zece calorii de energie), care eliberează o cantitate mare de energie și formează produsul de reacție adenozin difosfat (ADP). Dacă este necesară mai multă energie, atunci următoarea grupă fosfat este separată, formând adenozin monofosfat (AMP).

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

Când nu este necesară producția rapidă de energie, are loc reacția inversă - cu ajutorul ADP, fosfagenului și glicogenului, gruparea fosfat este reatașată la moleculă, datorită căreia se formează ATP. Acest proces include transferul de fosfați liberi către alte substanțe conținute în mușchi, care includ și. În același timp, glucoza este luată din depozitele de glicogen și descompusă.

Energia derivată din această glucoză ajută la convertirea glucozei înapoi la forma sa originală, după care fosfații liberi pot fi reatașați la ADP pentru a forma ATP nou. Odată ce ciclul este complet, ATP-ul nou creat este gata pentru următoarea utilizare.

În esență, ATP funcționează ca o baterie moleculară, stochând energie atunci când nu este nevoie și eliberând-o atunci când este necesar. Într-adevăr, ATP este ca o baterie complet reîncărcabilă.

Structura ATP

Molecula de ATP este formată din trei componente:

• Riboză (același zahăr cu cinci atomi de carbon care formează coloana vertebrală a ADN-ului)
• Adenina (atomi de carbon și azot legați)
• Trifosfat

Molecula de riboză este situată în centrul moleculei de ATP, a cărei margine servește drept bază pentru adenozină.
Un lanț de trei fosfați este situat pe cealaltă parte a moleculei de riboză. ATP saturează fibrele lungi și subțiri care conțin proteina miozină, care formează coloana vertebrală a celulelor noastre musculare.

conservarea ATP

Corpul unui adult obișnuit folosește aproximativ 200-300 de moli de ATP zilnic (molul este un termen chimic pentru cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține tot atâtea particule elementare câte atomi de carbon există în 0,012 kg de izotop de carbon-12 ). Cantitatea totală de ATP din organism la un moment dat este de 0,1 mol. Aceasta înseamnă că ATP trebuie refolosit de 2000-3000 de ori în timpul zilei. ATP nu poate fi stocat, astfel încât nivelul de sinteză aproape se potrivește cu nivelul de consum.

sisteme ATP

Datorită importanței ATP-ului din punct de vedere energetic, dar și datorită utilizării pe scară largă a acestuia, organismul are diferite moduri de a produce ATP. Acestea sunt trei sisteme biochimice diferite. Să le considerăm în ordine:

Când mușchii au o perioadă scurtă, dar intensă de activitate (aproximativ 8-10 secunde), se folosește sistemul fosfagen - ATP se combină cu creatina fosfat. Sistemul fosfagen asigură că o cantitate mică de ATP circulă constant în celulele noastre musculare.

Celulele musculare conțin, de asemenea, un fosfat cu energie ridicată, fosfatul de creatină, care este folosit pentru a restabili nivelurile de ATP după o activitate pe termen scurt, de mare intensitate. Enzima creatin kinaza elimină gruparea fosfat din creatina fosfat și o transferă rapid în ADP pentru a forma ATP. Deci, celula musculară convertește ATP în ADP, iar fosfagenul restabilește rapid ADP în ATP. Nivelurile de creatină fosfat încep să scadă după doar 10 secunde de activitate de mare intensitate, iar nivelul de energie scade. Un exemplu de lucru al sistemului fosfagen este, de exemplu, un sprint de 100 de metri.

Sistemul de glicogen și acid lactic furnizează energie organismului într-un ritm mai lent decât sistemul de fosfagen, deși funcționează relativ rapid și furnizează suficient ATP pentru aproximativ 90 de secunde de activitate de mare intensitate. În acest sistem, acidul lactic se formează din glucoză în celulele musculare ca urmare a metabolismului anaerob.

Dat fiind faptul ca organismul nu foloseste oxigen in stare anaeroba, acest sistem furnizeaza energie pe termen scurt fara a activa sistemul cardio-respirator la fel ca si sistemul aerob, dar cu economie de timp. Mai mult, atunci când în modul anaerob, mușchii lucrează rapid, se contractă puternic, întrerup aportul de oxigen, deoarece vasele sunt comprimate.

Acest sistem este uneori denumit respirație anaerobă, iar sprintul de 400 de metri este un bun exemplu.

Dacă activitatea fizică durează mai mult de un spirit de minute, sistemul aerob este inclus în muncă, iar mușchii primesc ATP mai întâi de la, apoi de la grăsimi și în final de la aminoacizi (). Proteinele sunt folosite pentru energie în principal în condiții de foame (în unele cazuri, ținând dieta).

În timpul respirației aerobe, producția de ATP este cea mai lentă, dar există suficientă energie pentru a susține activitatea fizică timp de câteva ore. Acest lucru se datorează faptului că în timpul respirației aerobe, glucoza se descompune în dioxid de carbon și apă fără a fi contracarată de acidul lactic din sistemul glicogen-acid lactic. Glicogenul (o formă stocată de glucoză) în timpul respirației aerobe provine din trei surse:

1. Absorbția glucozei din alimente în tractul gastrointestinal, care prin sistemul circulator pătrunde în mușchi.
2. Glucoză rămasă în mușchi
3. Descompunerea glicogenului hepatic în glucoză, care intră în mușchi prin sistemul circulator.

Concluzie

Dacă v-ați întrebat vreodată de unde obținem energia pentru a efectua o varietate de activități în diferite condiții, răspunsul este - în principal de la ATP. Această moleculă complexă ajută la transformarea diferitelor componente ale alimentelor în energie utilizabilă.

Fără ATP, corpul nostru pur și simplu nu ar putea funcționa. Astfel, rolul ATP în producerea de energie este multifațet, dar în același timp simplu.

Milioane de reacții biochimice au loc în orice celulă a corpului nostru. Ele sunt catalizate de o varietate de enzime care necesită adesea energie. Unde o duce celula? La această întrebare se poate răspunde dacă luăm în considerare structura moleculei ATP - una dintre principalele surse de energie.

ATP este o sursă universală de energie

ATP înseamnă adenozin trifosfat sau adenozin trifosfat. Materia este una dintre cele mai importante două surse de energie din orice celulă. Structura ATP și rolul biologic sunt strâns legate. Majoritatea reacțiilor biochimice pot avea loc numai cu participarea moleculelor unei substanțe, în special acest lucru se aplică.Cu toate acestea, ATP este rareori implicat direct în reacție: pentru ca orice proces să aibă loc, este nevoie de energie care este conținută exact în adenozin trifosfat.

Structura moleculelor substanței este astfel încât legăturile formate între grupele de fosfat transportă o cantitate imensă de energie. Prin urmare, astfel de legături sunt numite și macroergice, sau macroenergetice (macro=mulți, număr mare). Termenul a fost introdus pentru prima dată de omul de știință F. Lipman, iar el a sugerat, de asemenea, folosirea pictogramei ̴ pentru a le desemna.

Este foarte important ca celula să mențină un nivel constant de adenozin trifosfat. Acest lucru este valabil mai ales pentru celulele musculare și fibrele nervoase, deoarece acestea sunt cele mai dependente de energie și au nevoie de un conținut ridicat de adenozin trifosfat pentru a-și îndeplini funcțiile.

Structura moleculei de ATP

Adenozin trifosfat este alcătuit din trei elemente: riboză, adenină și

Riboza- un carbohidrat care apartine grupului pentozelor. Aceasta înseamnă că riboza conține 5 atomi de carbon, care sunt încadrați într-un ciclu. Riboza este legată de adenină printr-o legătură β-N-glicozidică pe primul atom de carbon. De asemenea, reziduurile de acid fosforic de pe al 5-lea atom de carbon sunt atașate de pentoză.

Adenina este o bază azotată.În funcție de ce bază azotată este atașată de riboză, sunt izolate și GTP (guanozin trifosfat), TTP (timidină trifosfat), CTP (citidin trifosfat) și UTP (uridin trifosfat). Toate aceste substanțe sunt similare ca structură cu adenozin trifosfat și îndeplinesc aproximativ aceleași funcții, dar sunt mult mai puțin frecvente în celulă.

Reziduuri de acid fosforic. La o riboză pot fi atașate maximum trei resturi de acid fosforic. Dacă există două sau doar una dintre ele, atunci, respectiv, substanța se numește ADP (difosfat) sau AMP (monofosfat). Între reziduurile de fosfor se încheie legăturile macroenergetice, după ruperea cărora se eliberează de la 40 la 60 kJ de energie. Dacă două legături sunt rupte, se eliberează 80, mai rar - 120 kJ de energie. Când legătura dintre riboză și reziduul de fosfor este ruptă, se eliberează doar 13,8 kJ, prin urmare, există doar două legături de mare energie în molecula de trifosfat (P ̴ P ̴ P) și una în molecula ADP (P ̴). P).

Care sunt caracteristicile structurale ale ATP. Datorită faptului că între resturile de acid fosforic se formează o legătură macroenergetică, structura și funcțiile ATP sunt interconectate.

Structura ATP și rolul biologic al moleculei. Funcții suplimentare ale adenozin trifosfat

Pe lângă energie, ATP poate îndeplini multe alte funcții în celulă. Alături de alți trifosfați nucleotid, trifosfatul este implicat în construcția acizilor nucleici. În acest caz, ATP, GTP, TTP, CTP și UTP sunt furnizorii de baze azotate. Această proprietate este utilizată în procese și transcriere.

ATP este, de asemenea, necesar pentru funcționarea canalelor ionice. De exemplu, canalul Na-K pompează 3 molecule de sodiu din celulă și pompează 2 molecule de potasiu în celulă. Un astfel de curent ionic este necesar pentru a menține o sarcină pozitivă pe suprafața exterioară a membranei și numai cu ajutorul adenozin trifosfatului poate funcționa canalul. Același lucru este valabil și pentru canalele de protoni și calciu.

ATP este un precursor al celui de-al doilea mesager cAMP (ciclic adenozin monofosfat) - cAMP nu numai că transmite semnalul primit de receptorii membranei celulare, dar este și un efector alosteric. Efectorii alosterici sunt substanțe care accelerează sau încetinesc reacțiile enzimatice. Deci, adenozin trifosfat ciclic inhibă sinteza unei enzime care catalizează descompunerea lactozei în celulele bacteriene.

Molecula de adenozin trifosfat în sine poate fi, de asemenea, un efector alosteric. Mai mult, în astfel de procese, ADP acționează ca un antagonist ATP: dacă trifosfatul accelerează reacția, atunci difosfatul încetinește și invers. Acestea sunt funcțiile și structura ATP.

Cum se formează ATP în celulă

Funcțiile și structura ATP sunt astfel încât moleculele substanței sunt rapid utilizate și distruse. Prin urmare, sinteza trifosfatului este un proces important în formarea energiei în celulă.

Există trei moduri cele mai importante de a sintetiza adenozin trifosfat:

1. Fosforilarea substratului.

2. Fosforilarea oxidativă.

3. Fotofosforilarea.

Fosforilarea substratului se bazează pe reacții multiple care au loc în citoplasma celulei. Aceste reacții se numesc glicoliză - etapa anaerobă.Ca urmare a unui ciclu de glicoliză, din 1 moleculă de glucoză sunt sintetizate două molecule, care sunt utilizate în continuare pentru producerea de energie și sunt, de asemenea, sintetizate două ATP.

• C6H12O6 + 2ADP + 2Fn --> 2C3H4O3 + 2ATP + 4H.

Respirația celulară

Fosforilarea oxidativă este formarea de adenozin trifosfat prin transferul de electroni de-a lungul lanțului de transport de electroni al membranei. Ca urmare a acestui transfer, pe una dintre laturile membranei se formează un gradient de protoni, iar cu ajutorul setului integral proteic al ATP sintetazei se construiesc molecule. Procesul are loc pe membrana mitocondrială.

Secvența etapelor de glicoliză și fosforilare oxidativă în mitocondrii formează procesul general numit respirație. După un ciclu complet, din 1 moleculă de glucoză din celulă se formează 36 de molecule de ATP.

Fotofosforilarea

Procesul de fotofosforilare este aceeași fosforilare oxidativă cu o singură diferență: reacțiile de fotofosforilare au loc în cloroplastele celulei sub acțiunea luminii. ATP este produs în timpul etapei de lumină a fotosintezei, principalul proces de producere a energiei în plantele verzi, alge și unele bacterii.

În procesul de fotosinteză, electronii trec prin același lanț de transport de electroni, rezultând formarea unui gradient de protoni. Concentrația de protoni pe o parte a membranei este sursa sintezei ATP. Asamblarea moleculelor este realizată de enzima ATP sintaza.

Celula medie conține 0,04% adenozin trifosfat din masa totală. Cu toate acestea, cea mai mare valoare se observă în celulele musculare: 0,2-0,5%.

Într-o celulă există aproximativ 1 miliard de molecule de ATP.

Fiecare moleculă nu trăiește mai mult de 1 minut.

O moleculă de adenozin trifosfat este reînnoită de 2000-3000 de ori pe zi.

În total, corpul uman sintetizează 40 kg de adenozin trifosfat pe zi, iar în fiecare moment furnizarea de ATP este de 250 g.

Concluzie

Structura ATP-ului și rolul biologic al moleculelor sale sunt strâns legate. Substanța joacă un rol cheie în procesele vieții, deoarece legăturile macroergice dintre reziduurile de fosfat conțin o cantitate imensă de energie. Trifosfatul de adenozină îndeplinește multe funcții în celulă și, prin urmare, este important să se mențină o concentrație constantă a substanței. Dezintegrarea și sinteza au loc cu o viteză mare, deoarece energia legăturilor este utilizată în mod constant în reacțiile biochimice. Este o substanță indispensabilă oricărei celule a corpului. Acesta este, probabil, tot ce se poate spune despre structura ATP.