Struktura ATP in biološka vloga. Funkcije ATP

V vsaki celici našega telesa potekajo milijoni biokemičnih reakcij. Katalizirajo jih številni encimi, ki pogosto potrebujejo energijo. Kje je celica vzela? Na to vprašanje lahko odgovorimo, če upoštevamo strukturo molekule ATP, ki je eden glavnih virov energije.

ATP - univerzalni vir energije

ATP se dekodira kot adenozin trifosfat ali adenozin trifosforjeva kislina. Snov je eden od dveh najpomembnejših virov energije v katerikoli celici. Struktura ATP in biološka vloga sta tesno povezana. Večina biokemičnih reakcij lahko poteka le s sodelovanjem molekul snovi, še posebej izmenjava plastike. Vendar pa ATP redko sodeluje neposredno v reakciji: za pretok katerega koli procesa, energijo iz kemične vezi adenozin trifosfat.

Struktura molekul snovi je taka, da dobljene vezi med fosfatnimi skupinami prinašajo ogromno količino energije. Zato se taka razmerja imenujejo tudi makroergična ali makroenergetska (makro = velika, veliko število). Izraz makroergijske vezi je najprej predstavil znanstvenik F. Lipman, predlagal pa je tudi uporabo simbola ikona za njihovo označitev.

Za celico je zelo pomembno vzdrževati konstantno raven adenozin trifosfata. To še posebej velja za celice mišičnega tkiva in živčnih vlaken, ker so najbolj nestanovitne, zato za opravljanje svojih nalog potrebujejo visoko vsebnost adenozin trifosfata.

Struktura ATP molekule

Adenozin trifosfat je sestavljen iz treh elementov: riboze, adenina in ostankov fosforna kislina.

Riboza - ogljikovih hidratov, ki spada v skupino pentoz. To pomeni, da je v ribozni sestavi 5 atomov ogljika, ki so zaprti v ciklu. Riboza se veže na adenin beta-N-glikozidna vez na 1-stem ogljikovem atomu. Tudi ostanki fosforne kisline na 5-ih ogljikovem atomu so pritrjeni na pentozo.

Adenin je dušikova baza. Odvisno od vrste bazičnega dušika vezan na ribozo, kot izolirano GTP (gvanozin trifosfat), TTP (timidin), CTP (citidin trifosfat) in UTP (uridin trifosfat). Vse te snovi so podobne strukturi na adenozin trifosfat in opravljajo približno enake funkcije, vendar so v celici veliko manj pogoste.

Ostanki fosforne kisline. Riboso se lahko v največji možni meri poveže s tremi ostanki fosforne kisline. Če sta dva ali le ena, se snov imenuje ADP (difosfat) ali AMP (monofosfat). Ravno med fosforjevimi ostanki nastanejo makroenergetske vezi, potem ko se poruši od 40 do 60 kJ energije. Če sta dve vrsti zlomljeni, se 80 dodelita, redkeje pa 120 kJ energije. Pri pretrgu komunikacijo med deležem riboze in fosfor se sprošča le 13,8 kJ, da le dve trifosfat molekule macroergic priključek (P ̴ ̴ Fp), in v molekuli ADP - ona (P ̴ P).

Tu so značilnosti strukture ATP. Zaradi dejstva, da je med tvorjen ostanki fosforne kisline struktura makroenergeticheskaya vez in funkcije ATP povezana.

Struktura ATP in biološka vloga molekule. Dodatne funkcije adenozin trifosfata

Poleg energije lahko ATP izvaja tudi številne druge funkcije v celici. Skupaj z drugimi nukleotidnimi trifosfati je trifosfat vključen v konstrukcijo nukleinskih kislin. V tem primeru so ATP, GTP, TTF, CTF in UTP dobavitelji dušikovih baz. Ta lastnost se uporablja v procesih Podvajanje DNA in transkripcija.

Tudi ATP je potreben za delovanje ionskih kanalov. Na primer, Na-K kanalov črpalke natrijev 3 molekule iz celic in za črpanje kalijevega 2 molekule v celico. Ta ionski tok je potreben, da se ohrani pozitivni naboj na zunanji površini membrane, in samo z uporabo ATP kanal lahko deloval pravilno. Enako velja za protonske in kalcijeve kanale.

ATP je prekurzor sekundarnih glasnicima cAMP (ciklični adenozin monofosfat) - cAMP prenaša le signal dobljen celične membranske receptorje, ampak je alosterični efektor. Allosterični efektorji so snovi, ki pospešujejo ali upočasnjujejo encimske reakcije. Tako ciklični adenozin inhibira encim, ki katalizira cepitev laktoze v celice bakterija.

Sama molekula adenozin trifosfata je lahko tudi alosterični efektor. V podobnih postopkih je ATP antagonist ADP: če trifosfat pospeši reakcijo, potem difosfat zavira in obratno. Takšne so funkcije in struktura ATP.

Kako se ATP oblikuje v celici?

Funkcije in struktura ATP so takšne, da se molekule snovi hitro uporabljajo in uničijo. Zato je sinteza trifosfata pomemben proces proizvodnje energije v celici.

Na voljo so trije najpomembnejši načini sinteze adenozin trifosfata:

1. Fosforilacija podlage.

2. Oksidativna fosforilacija.

3. Fotofosforilacija.

Fosforilacija podlage temelji na večkratnih reakcijah, ki se pojavljajo v citoplazmi v celici. Te reakcije imenujemo glikoliza - anaerobna faza aerobno dihanje. Kot rezultat 1 cikla glikolize iz ene molekule glukoze se sintetizirata dve molekuli piruvična kislina, ki se nadalje uporabljajo za ustvarjanje energije, in tudi sintezo dveh ATP.

• C₆H_{12. mesto}O podjetju₆ + 2ADF + 2FN -> 2C₃H₄O₃ + 2ATF + 4H.

Oksidativna fosforilacija. Dihalne celice

Oksidativne fosforilacije - je tvorba ATP s prenosom elektronov v elektronski transportni verigi membrane. Zaradi tega prenosa na eni strani membrane nastane protonski gradient, molekula pa je zasnovana z uporabo beljakovinskega integrata ATP sintaznega kompleksa. Postopek poteka na mitohondrijski membrani.

Zaporedje stopenj glikolize in oksidativne fosforilacije v mitohondriji predstavlja splošen proces, imenovan dihanje. Po celotnem ciklu 1 molekule glukoze v celici nastanejo 36 ATP molekul.

Fotofosforilacija

Fosforilacija Postopek - to je enako oksidativna fosforilacija samo z eno razliko: fosforilacijo Reakcije potekajo v kloroplaste celicah pod vplivom svetlobe. ATP se oblikuje med svetlobno fazo fotosinteze - glavni proces proizvodnje energije v zelenih rastlinah, algah in nekaterih bakterijah.

V procesu fotosinteze za iste elektronov transportni verigi prepustni elektronov, ki rezultirajo v protonski gradient. Koncentracija protona na eni strani membrane je vir sinteze ATP. Molekule so sestavljene s pomočjo encima ATP sintaze.

Zanimiva dejstva o ATP

- Povprečna celica vsebuje 0,04% adenozin trifosfata iz celotne mase. Vendar pa največjo vrednost opazimo pri mišičnih celicah: 0,2-0,5%.

- V celici je približno 1 milijarda ATP molekul.

- Vsaka molekula ne živi več kot 1 minuto.

- Ena molekula adenozin trifosfata se obnavlja na dan 2000-3000 krat.

- V celih 24 urah človeško telo sintetizira 40 kg adenozin trifosfata, vsakič pa je zaloga ATP 250 g.

Zaključek

Struktura ATP in biološka vloga njenih molekul so tesno povezani. Snov igra ključno vlogo v življenjskih procesih, saj makroregijske vezi med fosfatnimi ostanki vsebujejo ogromno količino energije. Adenozin trifosfat v celici opravlja veliko funkcij, zato je pomembno ohraniti konstantno koncentracijo snovi. Dezintegracija in sinteza se nadaljujejo visoko, ker se energija vezave nenehno uporablja pri biokemičnih reakcijah. Je nepogrešljiva snov katere koli celice telesa. Tukaj, morda, in vse, kar je mogoče reči o strukturi ATF.