Структура на АТР и биологична роля. Функции на ATP

Във всяка клетка на нашето тяло се случват милиони биохимични реакции. Те се катализират от различни ензими, които често изискват енергия. Къде го приема клетката? На този въпрос може да се отговори, ако се вземе предвид структурата на молекулата на АТР, един от основните източници на енергия.

ATP - универсален източник на енергия

АТР се декодира като аденозин трифосфат или аденозин трифосфорна киселина. Веществото е един от двата най-важни източника на енергия във всяка клетка. Структурата на АТР и биологичната роля са тясно свързани. Повечето биохимични реакции могат да се извършват само с участието на молекули на материята, особено пластмасов обмен. Въпреки това, ATP рядко участва пряко в реакцията: за потока на всеки процес, съдържащата се в него енергия химични връзки аденозин трифосфат.

Структурата на молекулите на веществото е такава, че получените връзки между фосфатните групи носят огромно количество енергия. Следователно, такива взаимоотношения се наричат ​​също макроенергийни или макроенергийни (макро = голям, голям брой). Терминът макроенергични връзки беше въведен за пръв път от учените F. Lipman и той също предложи да се използва знакът знак за тяхното обозначаване.

Много е важно клетката да поддържа постоянно ниво на аденозин трифосфат. Това важи особено за клетките на мускулната тъкан и нервните влакна, тъй като те са най-летливи и за да изпълняват функциите си, те се нуждаят от високо съдържание на аденозин трифосфат.

Структурата на молекулата на АТР

Аденозин трифосфатът се състои от три елемента: рибоза, аденин и остатъци фосфорна киселина.

рибоза - въглехидрати, които принадлежат към групата на пентозите. Това означава, че в състава на рибозата има 5 въглеродни атома, които са затворени в един цикъл. Рибозата се свързва с аденин бета-N-гликозидна връзка на 1-ия въглероден атом. Също така остатъците от фосфорна киселина на 5-ия въглероден атом са прикрепени към пентозата.

Аденинът е азотна основа. В зависимост от това какъв вид на основен азотен атом, свързан към рибозата, като изолиран GTP (гуанозин трифосфат), ТТП (тимидин), CTP (цитидин трифосфат) и UTP (уридин трифосфат). Всички тези вещества са сходни по структура с аденозин трифосфата и изпълняват приблизително едни и същи функции, но те са много по-рядко срещани в клетката.

Остатъци от фосфорна киселина. Рибозата може да се свърже възможно най-много с три остатъка от фосфорна киселина. Ако има две или само едно, то веществото се нарича ADP (дифосфат) или AMP (монофосфат), съответно. Той е сключен между фосфор остатъци makroenergeticheskie връзка, която се освобождава при разкъсване на от 40 до 60 кДж на енергия. Ако две облигации са счупени, 80 са разпределени, а по-рядко - 120 kJ енергия. При прекъсване на комуникацията между рибоза част и фосфор се освобождава само 13,8 кДж, така че само две трифосфат молекула macroergic връзка (Р ̴ ̴ F Р), и в молекулата на АДФ - он (P ̴ P).

Ето характеристиките на структурата на ATP. Поради факта, че между остатъците от фосфорна киселина се образува макро-енергийна връзка, структурата и функциите на АТР са взаимосвързани.

Структурата на АТР и биологичната роля на молекулата. Допълнителни функции на аденозин трифосфат

В допълнение към енергията, ATP може да изпълнява много други функции в клетката. Наред с други нуклеотидни трифосфати, трифосфатът участва в конструирането на нуклеинови киселини. В този случай ATP, GTP, TTF, CTF и UTP са доставчици на азотни бази. Тази собственост се използва в процесите ДНК репликация и транскрипция.

Също така, ATP е необходимо за работата на йонните канали. Например, Na-K канал изпомпва 3 натриеви молекули от клетката и помпи 2 калиеви молекули в клетката. Този йонен ток е необходим, за да поддържа положителен заряд на външната повърхност на мембраната и само чрез аденозин трифосфат може да функционира канала. Същото важи и за протонните и калциевите канали.

АТР е прекурсор на вторичните пратеници сАМР (цикличен аденозинмонофосфат) - сАМР не само предава сигнал, получен клетъчна мембранни рецептори, но също така е алостеричен ефектор. Алостеричните ефектори са вещества, които ускоряват или забавят ензимните реакции. По този начин цикличният аденозин трифосфат инхибира синтеза на ензим, който катализира разцепването на лактозата в бактериалните клетки.

Самата молекула на аденозин трифосфат също може да бъде алостеричен ефектор. При подобни процеси АТР антагонистът е ADP: ако трифосфатът ускорява реакцията, тогава дифосфатът инхибира и обратно. Такива са функциите и структурата на АТП.

Как се образува АТР в клетката?

Функциите и структурата на АТР са такива, че молекулите на веществото бързо се използват и унищожават. Ето защо синтезата на трифосфата е важен процес на генериране на енергия в клетката.

Съществуват три най-важни начина на синтез на аденозин трифосфат:

1. Фосфорилиране на субстрата.

2. Оксидативно фосфорилиране.

3. Фотофосфорилиране.

Фосфорилирането на субстрата се основава на множество реакции, възникващи в цитоплазмата на клетката. Тези реакции се наричат ​​гликолиза - анаеробна фаза аеробно дишане. В резултат на 1 цикъл гликолиза от 1 молекула глюкоза се синтезират две молекули пирогроздена киселина, които допълнително се използват за генериране на енергия, а също така синтезират две АТР.

• C₆Н₁₂ох₆ + 2ADF + 2FN -> 2С₃Н₄О₃ + 2ATF + 4H.

Оксидативно фосфорилиране. Дишащи клетки

Оксидативното фосфорилиране е образуването на аденозин трифосфат чрез електронен трансфер чрез електронната транспортна верига на мембраната. В резултат на този трансфер се образува протон градиент от едната страна на мембраната и молекулата се конструира чрез използване на протеиновия интегрален АТР синтазен комплекс. Процесът продължава върху митохондриалната мембрана.

Последователността на етапите на гликолизата и окислителното фосфорилиране в митохондриите представлява общ процес, наречен дишане. След пълен цикъл от 1 молекула глюкоза, в клетката се образуват 36 АТР молекули.

photophosphorylation

Фосфорилирането процес - това е същата окислително фосфорилиране само с една разлика: реакции на фосфорилиране се срещат в хлоропласти клетки под въздействието на светлина. АТР се образува по време на светлия стадий на фотосинтеза - основният процес на производство на енергия в зелени растения, водорасли и някои бактерии.

В процеса на фотосинтезата, електроните преминават през една и съща верига на електронен транспорт, в резултат на което се образува протонен градиент. Концентрацията на протони от едната страна на мембраната е източник на синтеза на АТР. Молекулите се сглобяват посредством ензим на АТР синтазата.

Интересни факти за ATP

- Средната клетка съдържа 0,04% аденозин трифосфат от цялата маса. Най-голяма стойност обаче се наблюдава в мускулните клетки: 0,2-0,5%.

- В клетката има около 1 милиард ATP молекули.

- Всяка молекула живее не повече от 1 минута.

- Една молекула аденозин трифосфат се подновява на ден 2000-3000 пъти.

- За общо 24 часа човешкото тяло синтезира 40 кг аденозин трифосфат и по всяко време артикулът на АТР е 250 г.

заключение

Структурата на АТР и биологичната роля на неговите молекули са тясно свързани. Веществото играе ключова роля в процесите на живот, тъй като макроенергичните връзки между фосфатните остатъци съдържат огромно количество енергия. Аденозин трифосфатът изпълнява много функции в клетката и затова е важно да се поддържа постоянна концентрация на веществото. Дезинтеграцията и синтеза протичат при висока скорост, тъй като свързващата енергия се използва постоянно в биохимичните реакции. Това е незаменима субстанция на всяка клетка на тялото. Тук може би и всичко, което може да се каже за структурата на АТФ.