Funkcije ATP. Kakšna je funkcija ATP?

Če parafraziramo znani izraz "gibanje - to je življenje", postane jasno, da so vse manifestacije dnevni snovi - rast, razmnoževanje, prehranske procesi sinteze snovi, dihanje - so v resnici, je gibanje atomov in molekul, ki sestavljajo celice. Ali so ti procesi možni brez sodelovanja energije? Seveda ne.

Kje žive snovi, od velikanskih organizmov, kot je modri kit ali ameriška sekvoja, do ultramikroskopskih bakterij, pridobijo svoje rezerve?

Biokemija je našla odgovor na to vprašanje. Adenozin trifosforjeva kislina je univerzalna snov, ki jo uporabljajo vsi prebivalci našega planeta. V tem članku bomo preučili strukturo in funkcije ATP v različnih skupinah živih organizmov. Poleg tega bomo ugotovili, kateri organeli so odgovorni za sintezo rastlinskih in živalskih celic.

Zgodovina odkritja

V začetku dvajsetega stoletja v laboratoriju Harvard Medical School, nekaj znanstvenikov, in sicer Subbaris, Lohman in Frisco, je pokazala, spojine, podobne po strukturi adenina nukleotidov RNA. Vseeno pa ni vseboval niti enega, temveč treh celih ostankov fosfatne kisline, povezanih z monosaharidno ribozo. Po dveh desetletjih je F. Lipman, ki je proučeval funkcije ATP, potrdil znanstveno domnevo, da ta spojina nosi energijo. Od tega trenutka so biokemisti imeli odlično priložnost, da se podrobno seznanijo s kompleksnim mehanizmom sinteze te snovi, ki se pojavlja v celici. Kasneje je bila odkrita ključna spojina: encim je ATP sintaza, odgovorna za tvorbo molekul kisline v mitohondriji. Za določitev, katere funkcije ATF opravlja, bomo ugotovili, kateri procesi se pojavljajo v živih organizmih, ki jih ni mogoče uresničiti brez sodelovanja te snovi.

Oblike energetskega obstoja v bioloških sistemih

Različne reakcije, ki se pojavljajo v živih organizmih, zahtevajo različne vrste energije, ki se lahko pretvorijo drug v drugega. Ti vključujejo mehanske procese (gibanje bakterij in protozoa, zmanjšanje miofibril v mišičnem tkivu), biokemijska sinteza. Ta seznam vsebuje tudi električne impulze, na katerih temelji vzburjenost in zaviranje, toplotne reakcije, ki vzdržujejo stalno telesno temperaturo pri toplokrvnih živalih in ljudeh. Svetlobni sij morskega planktona, nekaterih žuželk in globokomorskih rib se nanaša tudi na vrste energije, ki jih proizvajajo živa telesa.

Vse zgoraj opisane pojave, ki se pojavljajo v bioloških sistemih, ni mogoče brez ATP molekul, katerih funkcije so shranjevanje energije v obliki makroergičnih vezi. Nastajajo med adenil nukleozidom in ostanki fosfatne kisline.

Od kod prihaja celična energija?

Po zakonih termodinamike pojav in izginotje energije izvirajo iz določenih razlogov. Cepitev organskih spojin, ki tvorijo hrano: beljakovine, ogljikove hidrate in zlasti lipide, povzročajo sproščanje energije. Primarni procesi hidrolize se pojavijo v prebavnem traktu, kjer so makromolekule organskih spojin izpostavljene encimom. Del prejete energije se razprši v obliki toplote ali se uporablja za vzdrževanje optimalne temperature notranje vsebine celice. Preostali del se nabere v obliki v mitohondriji - elektrarnah celice. To je glavna naloga molekule ATP - zagotavljanje in dopolnitev energetskih potreb telesa.

Kakšna je vloga katabolnih reakcij

Osnovna enota žive snovi je celica, lahko deluje le pod pogojem stalne prenove energije v življenjskem ciklu. Za izpolnitev tega stanja v celičnem metabolizmu obstaja smer imenovan disimilacija, katabolizem ali energetski metabolizem. V anoksični fazi, to je najenostavnejši način oblikovanja in shranjevanje energije vsake molekule glukoze, v odsotnosti kisika, 2 sintetizirane molekule energijska snov izvaja glavne funkcije ATP v celici - predložiti z energijo. Večina reakcij anoksične faze se pojavlja v citoplazmi.

Odvisno od strukture celice, lahko teče na različne načine, na primer v obliki glikolize, fermentacije alkohola ali mlečne kisline. Vendar pa biokemične značilnosti teh metabolnih procesov ne vplivajo na funkcijo, ki jo ATP izvaja v celici. Univerzalno je: ohraniti zaloge energije v celici.

Kako je struktura molekule povezana z njegovimi funkcijami

Prej smo ugotovili, da je sestavek adenozin trifosfata tri fosfatne ostanki spojen z bazo nitrata - adenin, in monosaharida - riboze. Ker skoraj vse reakcije izvajajo v celični citoplazmi v vodnem mediju z učinkovanjem kisline molekul hidrolitična encimi prekinil kovalentne vezi, da se najprej tvori adenozin diphosphoric kislino, ki ji sledi AMP. Povratne reakcije, ki vodijo v sintezo adenozin trifosfatne kisline, se pojavijo v prisotnosti encima fosfotransferaze. Ker ATP služi kot univerzalni vir celičnega življenja, vključuje dve makroergični povezavi. Z zaporednim razpadom vsakega od njih se razporedi 42 kJ. Ta vir se uporablja v metabolizmu celice, v njenih rastnih in reproduktivnih procesih.

Vrednost ATP sintaze

V organih splošne vrednosti - mitohondrije, ki se nahajajo v rastlinskih in živalskih celicah, je encimski sistem - dihalna veriga. Vsebuje encim - ATP sintazo. Molekule biokatalizatorja, ki imajo obliko heksamera, sestavljene iz beljakovinskih globulinov, so potopljene tako v membrano kot v stromu mitohondrije. Zaradi aktivnosti encima sinteza energijske snovi celice izhaja iz ADP in ostankov anorganske fosfatne kisline. Oblikovane ATP molekule izpolnjujejo funkcijo kopičenja energije, potrebne za njegovo vitalno aktivnost. Posebna značilnost biokatalizatorja je, da se s prekomerno koncentracijo energetskih spojin obnaša kot hidrolitični encim, ki razdeli svoje molekule.

Značilnosti sinteze adenozin trifosfata

Rastline imajo resne značilnosti metabolizma, ki kardinalno ločujejo te organizme od živali. Povezan je z avtotrofičnim hranjenjem in sposobnostjo obdelave fotosinteze. Tvorba molekul, ki vsebujejo makroergične vezi, se pojavlja v rastlinah v celičnih organoidih - kloroplastih. Že znano, da je encim ATP-sintaza vključen v njih v sestavi thylakoids in stroma kloroplastov. Funkcija ATP v celici je shranjevanje energije v avtotrofnih in heterotrofnih organizmih, vključno s človekom.

Spojine z makroergičnimi vezmi so sintetizirane v saprotrofih in heterotrofih v reakcijah oksidativno fosforilacijo, prehajajo kristali mitohondrije. Kot vidimo, v procesu evolucije v različnih skupinah živih organizmov je bil oblikovan popoln mehanizem za sintezo takšne spojine kot ATP, katere funkcije so sestavljene iz zagotavljanje celic z energijo.