Будова атф і біологічна роль. Функції атф
У будь-якій клітині нашого організму протікають мільйони біохімічних реакцій. Вони катализируются безліччю ферментів, які часто вимагають витрат енергії. Де ж клітина її бере? На це питання можна відповісти, якщо розглянути будова молекули АТФ - одного з основних джерел енергії.
Содержание
АТФ - універсальний джерело енергії
АТФ розшифровується як аденозинтрифосфат, або аденозинтрифосфорная кислота. Речовина є одним з двох найбільш важливих джерел енергії в будь-якій клітині. Будова АТФ і біологічна роль тісно пов`язані. Більшість біохімічних реакцій може протікати тільки за участю молекул речовини, особливо це стосується пластичного обміну. Однак АТФ рідко безпосередньо бере участь в реакції: для протікання будь-якого процесу потрібна енергія, ув`язнена саме в хімічних зв`язках аденозинтрифосфату.
Будова молекул речовини таке, що утворюються зв`язки між фосфатними групами несуть величезну кількість енергії. Тому такі зв`язки також називаються макроергічними, або макроенергетичних (макро = багато, велика кількість). Термін макроергічні зв`язку вперше ввів вчений Ф. Ліпман, і він же запропонував використовувати значок для їх позначення.
Дуже важливо для клітини підтримувати постійний рівень вмісту аденозинтрифосфату. Особливо це характерно для клітин м`язової тканини і нервових волокон, тому що вони найбільш енергозалежні і для виконання своїх функцій потребують високому вмісті аденозинтрифосфату.
Будова молекули АТФ
АТФ складається з трьох елементів: араб, аденіну і залишків фосфорної кислоти.
рибоза - вуглевод, який відноситься до групи пентоз. Це означає, що в складі рибози 5 атомів вуглецю, які укладені в цикл. Рибоза з`єднується з аденін &beta - N-гликозидной зв`язок на 1-му атомі вуглецю. Також до пентоз приєднуються залишки фосфорної кислоти на 5-му атомі вуглецю.
Аденін - азотистих основ. Залежно від того, яке азотистих основ приєднується до рибози, виділяють також ГТФ (гуанозинтрифосфат), ТТФ (тімідінтріфосфат), ЦТФ (цітідінтріфосфат) і УТФ (урідінтріфосфат). Всі ці речовини схожі за будовою з аденозинтрифосфатом і виконують приблизно такі ж функції, однак вони зустрічаються в клітці набагато рідше.
Залишки фосфорної кислоти. До рибозе може приєднатися максимально три залишку фосфорної кислоти. Якщо їх два або тільки один, то відповідно речовина називається АДФ (дифосфат) або АМФ (монофосфат). Саме між фосфорними залишками укладені макроенергетіческіе зв`язку, після розриву яких вивільняється від 40 до 60 кДж енергії. Якщо розриваються дві зв`язку, виділяється 80, рідше - 120 кДж енергії. При розриві зв`язку між рибозой і фосфорним залишком виділяється всього лише 13,8 кДж, тому в молекулі трифосфата тільки дві макроергічні зв`язку (Р Р Р), а в молекулі АДФ - одна (Р Р).
Ось які особливості будови АТФ. У зв`язку з тим, що між залишками фосфорної кислоти утворюється макроенергетичних зв`язок, будова і функції АТФ пов`язані між собою.
Будова АТФ і біологічна роль молекули. Додаткові функції аденозинтрифосфату
Крім енергетичної, АТФ може виконувати безліч інших функцій в клітці. Поряд з іншими нуклеозидтрифосфатів трифосфат бере участь в побудові нуклеїнових кислот. В цьому випадку АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ і УТФ є постачальниками азотистих основ. Ця властивість використовується в процесах реплікації ДНК і транскрипції.
Також АТФ необхідний для роботи іонних каналів. Наприклад, Na-K канал викачує 3 молекули натрію з клітини і вкачує 2 молекули калію в клітину. Такий струм іонів потрібен для підтримки позитивного заряду на зовнішній поверхні мембрани, і тільки за допомогою аденозинтрифосфату канал може функціонувати. Те ж стосується протонних і кальцієвих каналів.
АТФ є попередником вторинного мессенжера цАМФ (циклічний аденозинмонофосфат) - цАМФ не тільки передає сигнал, отриманий рецепторами мембрани клітини, але і є аллостерическим ефектором. Аллостерічеськіє Ефектори - це речовини, які прискорюють або уповільнюють ферментативні реакції. Так, циклічний аденозинтрифосфат пригнічує синтез ферменту, який каталізує розщеплення лактози в клітинах бактерії.
Сама молекула аденозинтрифосфату також може бути аллостерическим ефектором. Причому в подібних процесах антагоністом АТФ виступає АДФ: якщо трифосфат прискорює реакцію, то дифосфат загальмовує, і навпаки. Такі функції і будова АТФ.
Як утворюється АТФ в клітці
Функції і будова АТФ такі, що молекули речовини швидко використовуються і руйнуються. Тому синтез трифосфата - це важливий процес утворення енергії в клітині.
Виділяють три найбільш важливих способу синтезу аденозинтрифосфату:
1. Субстратне фосфорилирование.
2. Окислювальне фосфорилювання.
3. фотофосфорилювання.
Субстратне фосфорилювання засноване на множинних реакціях, що протікають в цитоплазмі клітини. Ці реакції отримали назву гліколізу - анаеробний етап аеробного дихання. В результаті 1 циклу гліколізу з 1 молекули глюкози синтезується дві молекули піровиноградної кислоти, які далі використовуються для отримання енергії, і також синтезуються два АТФ.
- З6Н12Про6 + 2АДФ + 2Фн --gt; 2С3Н4O3 + 2АТФ + 4Н.
Окислювальне фосфорилювання. дихання клітини
Окислювальне фосфорилювання - це утворення аденозинтрифосфату шляхом передачі електронів по електронно-транспортного ланцюга мембрани. В результаті такої передачі формується градієнт протонів на одній зі сторін мембрани і за допомогою білкового інтегрального комплекту АТФ-синтази йде побудова молекул. Процес протікає на мембрані мітохондрій.
Послідовність стадій гліколізу і окисного фосфорилювання в мітохондріях становить загальний процес під назвою дихання. Після повного циклу з 1 молекули глюкози в клітині утворюється 36 молекул АТФ.
фотофосфорилювання
Процес фотофосфорилування - це той же окисне фосфорилювання лише з однією відмінністю: реакції фотофосфорилування протікають в хлоропластах клітини під дією світла. АТФ утворюється під час світлової стадії фотосинтезу - основного процесу отримання енергії у зелених рослин, водоростей і деяких бактерій.
В процесі фотосинтезу все по тій же електронно-транспортного ланцюга проходять електрони, в результаті чого формується протонний градієнт. Концентрація протонів на одній зі сторін мембрани є джерелом синтезу АТФ. Збірка молекул здійснюється за допомогою ферменту АТФ-синтази.
Цікаві факти про АТФ
- У середньостатистичної клітці міститься 0,04% аденозинтрифосфату від всієї маси. Однак найбільше значення спостерігається в м`язових клітинах: 0,2-0,5%.
- У клітці близько 1 млрд молекул АТФ.
- Кожна молекула живе не більше 1 хвилини.
- Одна молекула аденозинтрифосфату оновлюється в день 2000-3000 раз.
- У сумі за добу організм людини синтезує 40 кг аденозинтрифосфату, і в кожен момент часу запас АТФ становить 250 м
висновок
Будова АТФ і біологічна роль його молекул тісно пов`язані. Речовина грає ключову роль в процесах життєдіяльності, адже в макроергічних зв`язках між фосфатними залишками міститься величезна кількість енергії. АТФ виконує безліч функцій в клітці, і тому важливо підтримувати постійну концентрацію речовини. Розпад і синтез йдуть з великою швидкістю, т. К. Енергія зв`язків постійно використовується в біохімічних реакціях. Це незамінна речовина будь-якої клітини організму. Ось, мабуть, і все, що можна сказати про те, яке будова має АТФ.
