Молекула атф это: Молекула АТФ — что это и какова её роль в организме

Содержание

Молекула АТФ — что это и какова её роль в организме

АТФ — это сокращённое название Аденозин Три-Фосфорной кислоты. А также можно встретить название Аденозинтрифосфат. Это нуклеоид, который играет огромную роль в обмене энергией в организме. Аденозин Три-Фосфорная кислота — это универсальный источник энергии, участвующий во всех биохимических процессах организма. Открыта эта молекула была в 1929 году учёным Карлом Ломанном. А значимость ее была подтверждена Фрицем Липманом в 1941 году.

Структура и формула АТФ

Если говорить об АТФ более подробно, то это молекула, которая даёт энергию всем процессам, происходящим в организме, в том числе она же даёт энергию для движения. При расщеплении молекулы АТФ происходит сокращение мышечного волокна, вследствие чего выделяется энергия, позволяющая произойти сокращению. Синтезируется Аденозинтрифосфат из инозина — в живом организме.

Для того чтобы дать организму энергию Аденозинтрифосфату необходимо пройти несколько этапов. Вначале отделяется один из фосфатов — с помощью специального коэнзима. Каждый из фосфатов даёт десять калорий. В процессе вырабатывается энергия и получается АДФ (аденозин дифосфат).

Если организму для действия нужно больше энергии, то отделяется ещё один фосфат. Тогда формируется АМФ (аденозин монофосфат). Главный источник для выработки Аденозинтрифосфата — это глюкоза, в клетке она расщепляется на пируват и цитозол. Аденозинтрифосфат насыщает энергией длинные волокна, которые содержат протеин — миозин. Именно он формирует мышечные клетки.

В моменты, когда организм отдыхает, цепочка идёт в обратную сторону, т. е. формируется Аденозин Три-Фосфорная кислота. Опять же в этих целях используется глюкоза. Созданные молекулы Аденозинтрифосфата будут вновь использоваться, как только это станет необходимо. Когда энергия не нужна, она сохраняется в организме и высвобождается как только это потребуется.

Молекула АТФ состоит из нескольких, а точнее, трёх компонентов:

  1. Рибоза — это пятиуглеродный сахар, такой же лежит в основе ДНК.
  2. Аденин — это объединённые атомы азота и углерода.
  3. Трифосфат.

В самом центре молекулы Аденозинтрифосфата находится молекула рибозы, а её край является основной для аденозина. С другой стороны рибозы расположена цепочка из трёх фосфатов.

Системы АТФ

При этом нужно понимать, что запасов АТФ будет достаточно только первые две или три секунды двигательной активности, после чего её уровень снижается. Но при этом работа мышц может осуществляться только с помощью АТФ. Благодаря специальным системам в организме постоянно синтезируются новые молекулы АТФ. Включение новых молекул происходит в зависимости от длительности нагрузки.

Молекулы АТФ синтезируют три основные биохимические системы:

  1. Фосфагенная система (креатин-фосфат).
  2. Система гликогена и молочной кислоты.
  3. Аэробное дыхание.

Рассмотрим каждую из них в отдельности.

Фосфагенная система — в случае если мышцы будут работать недолго, но крайне интенсивно (порядка 10 секунд), будет использоваться фосфагенная система. В этом случае АДФ связывается с креатин фосфатом. Благодаря этой системе происходит постоянная циркуляция небольшого количества Аденозинтрифосфата в мышечных клетках. Так как в самих мышечных клетках тоже имеется фосфат креатина, он используется, чтобы восстановить уровень АТФ после высокоинтенсивной короткой работы. Но уже секунд через десять уровень креатин фосфата начинает снижаться — такой энергии хватает на короткий забег или интенсивную силовую нагрузку в бодибилдинге.

Гликоген и молочная кислота — снабжает энергией организм медленнее, чем предыдущая. Она синтезирует АТФ, которой может хватить на полторы минуты интенсивной работы. В процессе глюкоза в мышечных клетках формируется в молочную кислоту за счёт анаэробного метаболизма.

Так как в анаэробном состоянии кислород организмом не используется, то данная система даёт энергию так же как и в аэробной системе, но время экономится. В анаэробном режиме мышцы сокращаются крайне мощно и быстро. Такая система может позволить пробежать четыреста метров спринта или более длительную интенсивную тренировку в зале. Но долгое время работать таким образом не позволит болезненность в мышцах, которая появляется из-за переизбытка молочной кислоты.

Аэробное дыхание — эта система включается, если тренировка продолжается более двух минут. Тогда мышцы начинают получать Аденозинтрифосфат из углеводов, жиров и протеинов. В этом случае АТФ синтезируется медленно, зато энергии хватает надолго — физическая активность может продолжаться несколько часов. Это происходит благодаря тому, что глюкоза распадается без препятствий, у неё нет никаких противодействий, препятствующих со стороны — как препятствует молочная кислота в анаэробном процессе.

Роль АТФ в организме

Из предыдущего описания понятно, что основная роль аденозинтрифосфата в организме — это обеспечение энергией всех многочисленных биохимических процессов и реакций в организме. Большинство энергозатратных процессов у живых существ происходят благодаря АТФ.

Но помимо этой главной функции, аденозинтрифосфат выполняет и другие:

  1. Играет важную роль, являясь исходным продуктом, в синтезе нуклеиновых кислот.
  2. Регулирует различные биохимические процессы.
  3. Аденозинтрифосфат — предшественник синтеза циклического аденозинмонофосфата (посредника передачи гормонального сигнала в клетку).
  4. Является медиатором в синапсах.

Роль АТФ в организме и жизни человека хорошо известна не только учёным, но и многим спортсменам и бодибилдерам, так как её понимание помогает сделать тренировки более эффективными и правильно рассчитывать нагрузки. Для людей, которые занимаются силовыми тренировками в зале, спринтерскими забегами и другими видами спорта, очень важно понимать, какие упражнения требуется выполнять в тот или иной момент времени. Благодаря этому можно сформировать желаемое строение тела, проработать мышечную структуру, снизить излишний вес и добиться других желаемых результатов.

АТФ: что это такое в биологии и какие соединения в себе содержит молекула

В основе всех живых процессов лежит атомно-молекулярное движение. Как дыхательный процесс, так и клеточное развитие, деление невозможны без энергии. Источником энергетического снабжения является АТФ, что это такое и как образуется рассмотрим далее.

Сущность понятия

Перед изучением понятия АТФ необходима его расшифровка. Данный термин означает нуклеозидтрифосфат, который существенно значим для энергетического и вещественного обмена в составе организма.

Это уникальный энергетический источник, лежащий в основе биохимических процессов. Данное соединение является основополагающим для ферментативного образования.

АТФ был открыт в Гарварде в 1929 году. Основоположниками стали ученые Гарвардской медицинской школы. В их число вошли Карл Ломан, Сайрус Фиске и Йеллапрагада Суббарао. Они выявили соединение, которое по строению напоминало адениловый нуклеотид рибонуклеиновых кислот.

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

Отличительной особенностью соединения было содержание трех остатков фосфорной кислоты вместо одного. В 1941 году ученый Фриц Липман доказал, что АТФ имеет энергетический потенциал в пределах клетки. Впоследствии был обнаружен ключевой фермент, который получил название АТФ-синтаза. Его задача – образование в митохондриях кислотных молекул.

АТФ – это энергетический аккумулятор в клеточной биологии, является обязательным для успешного осуществления биохимических реакций.

Биология аденозинтрифосфорной кислоты предполагает ее образование в результате энергетического обмена. Процесс состоит из создания 2 молекул на второй стадии. Остальные 36 молекул появляются на третьем этапе.

Скопление энергии в структуре кислоты происходит в связующей части между остатками фосфора. В случае отсоединения 1 фосфорного остатка происходит энергетическое выделение 40 кДж.

В результате кислота превращается в аденозиндифосфат (АДФ). Последующее фосфатное отсоединение способствует появлению аденозинмонофосфата (АМФ).

Следует отметить, цикл растений предусматривает повторное использование АМФ и АДФ, в результате которого происходит восстановление этих соединений до состояния кислоты. Это обеспечивается процессом фотосинтеза.

Строение

Раскрытие сущности соединения возможно после изучения того, какие соединения входят в состав молекулы АТФ.

Какие соединения входят в состав кислоты:

  • 3 остатка фосфорной кислоты. Кислотные остатки объединяются друг с другом посредством энергетических связей неустойчивого характера. Встречается также под названием ортофосфорной кислоты,
  • аденин: Является азотистым основанием,
  • рибоза: Представляет собой пентозный углевод.

Вхождение в состав АТФ данных элементов присваивает ей нуклеотидное строение. Это позволяет относить молекулу к категории нуклеиновых кислот.

Важно! В результате отщепления кислотных молекул происходит высвобождение энергии. Молекула АТФ содержит 40 кДж энергии.

Образование

Формирование молекулы происходит в митохондриях и хлоропластах. Основополагающий момент в молекулярном синтезе кислоты – диссимиляционный процесс. Диссимиляция – процесс перехода сложного соединения до относительно простого за счет разрушения.

В рамках синтеза кислоты принято выделять несколько стадий:

  1. Подготовительная. Основа расщепления – пищеварительный процесс, обеспечивается за счет ферментативного действия. Распаду подвергается пища, попавшая в организм. Происходит жировое разложение до жирных кислот и глицерина. Белки распадаются до аминокислот, крахмал – до образования глюкозы. Этап сопровождается выделением энергии теплового характера.
  2. Бескислородная, или гликолиз. В основе лежит процесс распада. Происходит глюкозное расщепление с участием ферментов, при этом 60% выделяемой энергии превращается в тепло, остальная часть остается в составе молекулы.
  3. Кислородная, или гидролиз, Осуществляется внутри митохондрий. Происходит с помощью кислорода и ферментов. Участвует выдыхаемый организмом кислород. Завершается полной диссимиляцией. Подразумевает энергетическое выделение для формирования молекулы.

Существуют следующие пути молекулярного образования:

  1. Фосфорилирование субстратного характера. Основано на энергии веществ в результате окисления. Превалирующая часть молекулы формируется в митохондриях на мембранах. Осуществляется без участия ферментов мембраны. Совершается в цитоплазматической части посредством гликолиза. Допускается вариант образования за счет транспортировки фосфатной группы с иных макроэргических соединений.
  2. Фосфорилирование окислительного характера. Происходит за счет окислительной реакции.
  3. Фотофосфорилирование у растений в ходе фотосинтеза.

Это интересно! Биология: какие органические вещества и соединения входят в состав клетки

Значение

Основополагающее значение молекулы для организма раскрывается через то, какую функцию выполняет АТФ.

Функционал АТФ включает следующие категории:

  1. Энергетическую. Обеспечивает организм энергией, является энергетической основой физиологических биохимических процессов и реакций. Происходит за счет 2 высокоэнергетических связей. Подразумевает мышечное сокращение, формирование трансмембранного потенциала, обеспечение молекулярного переноса сквозь мембраны.
  2. Основу синтеза. Считается исходным соединением для последующего образования нуклеиновых кислот.
  3. Регулятивную. Лежит в основе регуляции большинства процессов биохимического характера. Обеспечивается за счет принадлежности к аллостерическому эффектору ферментативного ряда. Воздействует на активность регуляторных центров путем их усиления или подавления.
  4. Посредническую. Считается вторичным звеном в передаче гормонального сигнала в клетку. Является предшественником образования циклического АДФ.
  5. Медиаторную. Является сигнальным веществом в синапсах и иных взаимодействиях клеточного характера. Обеспечивается пуринергическая сигнальная передача.

Это интересно! Каково значение гомеостаза и что это такое

Среди вышеперечисленных моментов главенствующее место отводится энергетической функции АТФ.

Важно понимать, независимо от того, какую функцию выполняет АТФ, ее значение универсально.

Полезное видео

Подведем итоги

В основе физиологических и биохимических процессов лежит существование молекулы АТФ. Основная задача соединений – энергетическое обеспечение. Без соединения невозможна жизнедеятельность как растений, так и животных.

АТФ в бодибилдинге — SportWiki энциклопедия

АТФ (аденозин трифосфат: аденин, связанный с тремя фосфатными группами) - молекула, которая служит источником энергии для всех процессов в организме, в том числе для движения. Сокращение мышечного волокна происходит при одновременном расщеплении молекулы АТФ, в результате чего выделяется энергия, которая идёт на осуществление сокращения. В организме АТФ синтезируется из инозина.

АТФ должна пройти через несколько ступеней, чтобы дать нам энергию. Сначала при помощи специального коэнзима отделяется один из трёх фосфатов (каждый из которых даёт десять калорий), высвобождается энергия и получается аденозин дифосфат (АДФ). Если энергии требуется больше, то отделяется следующий фосфат, формируя аденозин монофосфат (АМФ). Главным источником для производства АТФ служит глюкоза, которая в клетке инициально расщепляется на пируват и цитозол.

Во время отдыха происходит обратная реакция – при помощи АДФ, фосфагена и гликогена фосфатная группа вновь присоединяется к молекуле, формируя АТФ. Для этих целей из запасов гликогена берётся глюкоза. Вновь созданный АТФ готов к следующему использованию. В сущности АТФ работает как молекулярная батарея, сохраняя энергию, когда она не нужна, и высвобождая в случае необходимости.

Структура АТФ[править | править код]

Молекула АТФ состоит из трёх компонентов:

1. Рибоза (тот же самый пятиуглеродный сахар, что формирует основу ДНК)
2. Аденин (соединённые атомы углерода и азота)
3. Трифосфат

Молекула рибозы располагается в центре молекулы АТФ, край которой служит базой для аденозина. Цепочка из трёх фосфатов располагается с другой стороны молекулы рибозы. АТФ насыщает длинные, тонкие волокна, содержащие протеин, называемый миозином, который формирует основу наших мышечных клеток.

Последовательное включение энергетических систем во время выполнения упражнений

Запасов АТФ достаточно только на первые 2-3 секунды двигательной активности, однако мышцы могут работать только при наличии АТФ. Для этого существуют специальные системы, которые постоянно синтезируют новые молекулы АТФ, они включаются в зависимости от продолжительности нагрузки (см. рисунок). Это три основные биохимические системы:

1. Фосфагенная система (Креатин-фосфат)
2. Система гликогена и молочной кислоты
3. Аэробное дыхание

Фосфагенная система[править | править код]

Когда мышцам предстоит короткая, но интенсивная активность (приблизительно 8-10 секунд), используется фосфагенная система – АДФ соединяется с креатина фосфатом. Фосфагенная система обеспечивает постоянную циркуляцию небольшого количества АТФ в наших мышечных клетках. Мышечные клетки также содержат высокоэнергетический фосфат – фосфат креатина, который используется для восстановления уровня АТФ после кратковременной, высокоинтенсивной работы. Энзим креатин киназа отнимает фосфатную группу у креатина фосфата и быстро передаёт её АДФ для формирования АТФ. Итак, мышечная клетка превращает АТФ в АДФ, а фосфаген быстро восстанавливает АДФ до АТФ. Уровень креатина фосфата начинает снижаться уже через 10 секунд высокоинтенсивной активности. Пример использования фосфагенной системы энергоснабжения – это спринт на 100 метров.

Система гликогена и молочной кислоты[править | править код]

Система гликогена и молочной кислоты снабжает организм энергией медленнее, чем фосфагенная система, и предоставляет достаточно АТФ примерно для 90 секунд высокоинтенсивной активности. В ходе процесса из глюкозы мышечных клеток в результате анаэробного метаболизма происходит формирование молочной кислоты.

Учитывая тот факт, что в анаэробном состоянии организм не использует кислород, эта система даёт кратковременную энергию без активации кардио-респираторной системы точно так же, как и аэробная система, но с экономией времени. Более того, когда в анаэробном режиме мышцы работают быстро, они очень мощно сокращаются, перекрывая поступление кислорода, так как сосуды оказываются сжатыми. Эту систему ещё можно назвать анаэробно-респираторной, и хорошим примером работы организма в этом режиме послужит 400-метровый спринт. Обычно продолжать работать таким образом атлетам не даёт мышечная болезненность, возникающая в результате накопления молочной кислоты в тканях.

Аэробное дыхание[править | править код]

Если упражнения длятся более двух минут, в работу включается аэробная система, и мышцы получают АТФ вначале из углеводов, потом из жиров и наконец из аминокислот (протеинов). Протеин используется для получения энергии в основном в условиях голода (диеты в некоторых случаях). При аэробном дыхании производство АТФ проходит наиболее медленно, но энергии получается достаточно, чтобы поддерживать физическую активность на протяжении нескольких часов. Это происходит, потому что глюкоза распадается на диоксид углерода и воду беспрепятственно, не испытывая противодействия со стороны, например, молочной кислоты, как в случае анаэробной работы.

Простым языком про молекулы АТФ. Что такое АТФ

Что оно такое – молекулы АТФ?!

 

В наших клетках происходят различные энергетические процессы: запасание и использование энергии, ее трансформация и высвобождение. Кажется невероятным, что какая-то абстрактная энергия вдруг может преобразовываться и создавать другие молекулы, выполняя при этом полезную работу для организма.

Для справки: АТФ (аденозинтрифосфат) – молекула, которая выполняет роль источника энергии для всех процессов в организме, в том числе, и для движения. Открыта эта молекула была в 1929 году. Главным источником для производства молекулы АТФ служит глюкоза.

По сути, молекула АТФ – это своеобразная молекулярная батарея, которая сохраняет энергию в те моменты, когда она не используется, и потом высвобождает энергию при необходимости организма.

Структура и формула энергетических молекул

 

При расщеплении молекулы АТФ происходит сокращение мышечного волокна, из-за чего выделяется энергия, позволяющая мышцам сокращаться.

Для того чтобы дать организму энергию АТФ проходит несколько этапов. В процессе каждого этапа вырабатывается большее количество энергии, но всегда то, которое затребовано самим организмом.

Главный источник для выработки АТФ — это глюкоза, которая расщепляется в клетках. Молекулы АТФ насыщают энергией длинные волокна мышечных тканей, которые содержат протеин — миозин. Именно так формируются мышечные клетки.

Когда наш организм отдыхает – цепочка процессов преображения молекулы АТФ идёт в обратную сторону. И в этих целях также задействована глюкоза. Созданные молекулы АТФ будут вновь использоваться, как только это станет необходимо организму.

Когда созданная молекулами энергия не нужна, она сохраняется в организме и высвобождается тогда, когда это потребуется.

 

Молекулы АТФ синтезируют три основные биохимические системы:

– Фосфагенная система

– Система гликогена и молочной кислоты

– Аэробное дыхание

Что это дает нашему организму?!

 

Фосфагенная система – будет использоваться когда мышцы работают недолго, но очень интенсивно (порядка 10 секунд). Благодаря этой системе происходит постоянная циркуляция небольшого количества молекул АТФ в мышечных клетках. Такой энергии хватит на короткий забег или интенсивную силовую нагрузку в бодибилдинге.

 

Гликоген и молочная кислота — снабжают энергией организм медленнее, чем предыдущая система. Используется энергия АТФ, которой может хватить на полторы минуты интенсивной работы. В анаэробном режиме мышцы сокращаются крайне мощно и быстро. Именно благодаря этой системе можно пробежать 400 метров спринтерского бега или рассчитывать на более длительную интенсивную тренировку в зале. Но долгое время так работать не позволит ощущение боли в мышцах, которая появляется из-за переизбытка молочной кислоты.

 

Аэробное дыхание — эта система включается, если тренировка продолжается более двух минут. Тогда мышцы начинают получать энергию молекул АТФ из углеводов, жиров и протеинов. В этом случае АТФ синтезируется медленно, зато энергии хватает надолго — физическая активность может продолжаться несколько часов. Это происходит благодаря тому, что глюкоза распадается без препятствий, у неё нет никаких сторонних противодействий — как препятствует молочная кислота в предыдущем анаэробном процессе.

Роль АТФ в организме

 

После описания синтеза трех биохимических систем становится понятно, что основная роль АТФ в организме — это обеспечение энергией всех многочисленных биохимических процессов и реакций организма.

То есть большинство энергозатратных процессов у живых существ происходит благодаря АТФ.

Но кроме этого молекула АТФ играет важную роль в синтезе нуклеиновых кислот, регулирует различные биохимические процессы, передает гормональные сигналы клеткам организма и другое.

Вместо выводов

 

Итак, АТФ – это молекула, которая даёт энергию всем процессам, происходящим в организме, в том числе, она даёт энергию для движения.

Важная роль АТФ в организме и жизни человека доказана не только учёными, но и многими спортсменами, бодибилдерами, фитнес-тренерами. Понимание важности этого вопроса помогает сделать тренировки более эффективными и правильно рассчитать свои физнагрузки.

Для всех, кто занимается силовыми тренировками в зале, фитнесом, бегом и другими видами спорта, нужно понимать и помнить – какие блоки упражнений необходимо выполнять в то или иное время тренировки. Благодаря этому можно откорректировать форму фигуры, проработать мышечную структуру, снизить лишний вес и добиться других улучшающих результатов для своего организма.

Facebook

Google+

VK

Odnoklassniki

Mail.ru

Twitter

Аденозинтрифосфат — Википедия. Что такое Аденозинтрифосфат

Аденозинтрифосфат
Общие
Сокращения АТФ (англ. ATP)
Хим. формула C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃
Физические свойства
Молярная масса 507,18 г/моль
Термические свойства
144 градус Цельсия[1]
Химические свойства
Растворимость в воде растворимость в воде (20 °C) - 5 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS 56-65-5
PubChem 5957
Рег. номер EINECS 200-283-2
SMILES
InChI

 

1S/C10h26N5O13P3/c11-8-5-9(13-2-12-8)15(3-14-5)10-7(17)6(16)4(26-10)1-25-30(21,22)28-31(23,24)27-29(18,19)20/h3-4,6-7,10,16-17H,1h3,(H,21,22)(H,23,24)(h3,11,12,13)(h3,18,19,20)/t4-,6-,7-,10-/m1/s1
ChEBI 15422 и 40938
ChemSpider 5742
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Аденозинтрифосфа́т или Аденозинтрифосфорная кислота (сокр. АТФ, англ. АТР) — нуклеозидтрифосфат, имеющий большое значение в обмене энергии и веществ в организмах. АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах, в частности для образования ферментов. Открытие вещества произошло в 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы — Карлом Ломаном, Сайрусом Фиске и Йеллапрагадой Суббарао[2], а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке[3].

Химические свойства

Структура аденозинтрифосфорной кислоты

Систематическое наименование АТФ:

9-β-D-рибофуранозиладенин-5'-трифосфат, или
9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5'-трифосфат.

Химически АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы.

Пуриновое азотистое основание — аденин — соединяется β-N-гликозидной связью с 1'-углеродом рибозы. К 5'-углероду рибозы последовательно присоединяются три молекулы фосфорной кислоты, обозначаемые соответственно буквами: α, β и γ.

АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия
АДФ + H2O → АМФ + H3PO4 + энергия

Высвобождённая энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

Роль в организме

Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов. Всё это реакции синтеза сложных веществ в организме: осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, в том числе и для создания трансмембранного электрического потенциала; осуществления мышечного сокращения.

Помимо энергетической АТФ выполняет в организме ещё ряд других не менее важных функций:

  • Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
  • Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
  • АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клетку гормонального сигнала.
  • Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах и сигнального вещества в других межклеточных взаимодействиях (пуринергическая передача сигнала).

Пути синтеза

В организме АТФ синтезируется путём фосфорилирования АДФ:

АДФ + H3PO4 + энергия → АТФ + H2O.

Фосфорилирование АДФ возможно тремя способами:

В первых двух способах используется энергия окисляющихся веществ. Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования H-зависимой АТФ-синтазой. Субстратное фосфорилирование АТФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в цитоплазме в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений.

Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена.

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но содержит в каждый конкретный момент примерно 250 г), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

См. также

Примечания

Литература

  • Voet D, Voet JG. Biochemistry Vol 1 3rd ed.. — Wiley: Hoboken, NJ., 2004. — ISBN 978-0-471-19350-0.
  • Lodish, H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Molecular Cell Biology, 5th ed.. — New York: WH Freeman, 2004. — ISBN 9780716743668.

ATP - молекула месяца - январь 1998 г.

ATP - молекула месяца - январь 1998 г. - версия только для HTML

Я не понимаю?

Акроним аденозинтрифосфата - АТФ, что звучит как 80p (сокращение от 80 пенсов).

Но что такое АТФ?

Все живые существа, растения и животные, для своего функционирования нуждаются в постоянном источнике энергии. Энергия используется для всех процессов, поддерживающих жизнь в организме.Некоторые из этих процессов происходят постоянно, например, метаболизм пищевых продуктов, синтез больших, биологически важных молекул, , например, . белки и ДНК, а также транспорт молекул и ионов по организму. Другие процессы происходят только в определенное время, например, сокращение мышц и другие клеточные движения. Животные получают энергию путем окисления съеденной пищи, растения - путем улавливания солнечного света с помощью хлорофилла (см. Страницу MOTM за май 2000 г. о хлорофилле).Однако, прежде чем энергия может быть использована, она сначала преобразуется в форму, с которой организм может легко справиться. Этот особый носитель энергии - молекула АТФ.

Как это работает?

Ключ к тому, как это работает, - в его структуре. Молекула АТФ состоит из трех компонентов. В центре находится молекула сахара, рибоза, (тот же сахар, который составляет основу ДНК и РНК). С одной стороны от него прикреплено основание (группа, состоящая из связанных колец из атомов углерода и азота).В данном случае основанием является аденин . При соединении сахар и основание известны как аденозин . Другая сторона сахара прикреплена к цепочке из трех фосфатных групп. Эти фосфаты имеют решающее значение для активности АТФ.


АТФ состоит из основания, в данном случае аденина (зеленый), рибозы (пурпурный) и фосфатной цепи (синий).
Пурпурный + зеленый вместе называются аденсоином.

Как это?

АТФ работает, теряя самую последнюю фосфатную группу по указанию фермента. Эта реакция высвобождает много энергии, которую организм может затем использовать для наращивания белков, сокращения мышц, выработки тепла и т. Д. В продукте реакции на одну фосфатную группу меньше, и так называется аденозин ди фосфат (АДФ), и высвобожденный фосфатная группа либо попадает в раствор в виде ортофосфата (HPO 4 ), либо присоединяется к другой молекуле, такой как спирт.Еще больше энергии можно извлечь, удалив вторую фосфатную группу с образованием моно фосфата аденозина (АМФ).

ATP + H 2 O ADP + HPO 4 + много энергии

ADP + H 2 O AMP + HPO 4 + много энергии

ADP AMP

Когда организм находится в состоянии покоя и энергия не требуется немедленно, происходит обратная реакция, и фосфатные группы присоединяются к молекуле по одной, используя энергию, полученную из пищи или солнечного света. Таким образом, молекула АТФ действует как своего рода перезаряжаемая химическая батарея, накапливая энергию, когда она не нужна, но способная мгновенно высвобождать ее, когда она требуется организму. Было подсчитано, что человеческое тело содержит только 250 г АТФ за один раз, что примерно равно батарее AA. Но за день он перерабатывает в АТФ больше собственного веса.

Но я думал, что энергия хранится в виде жира?

Для длительного хранения, то есть дней или лет, излишки энергии из пищи используются для синтеза длинноцепочечных жирных кислот (см. Страницу MOTM за апрель 2012 года о лауриновой кислоте) и хранятся в виде жира, распределенного по всему телу, или в виде гликогена ( форма полимеризованной глюкозы, см. страницу MOTM за апрель 2007 г. о глюкозе) в печени.Когда телу требуется энергия для определенного процесса, например, для сокращения мышц, накопленный жир или гликоген удаляются из запасов ферментами и транспортируются с кровью к рассматриваемым клеткам. Там он подвергается окислению, реагируя с кислородом, доставляемым гемоглобином в кровоток (см. Страницу MOTM за февраль 2006 г. о гемоглобине), с образованием отработанных продуктов - воды и CO 2 и высвобождения большого количества энергии. Энергия преобразует ADP и AMP обратно в ATP (подзарядка локальной батареи), которая затем используется в качестве источника энергии для клеточного процесса.Итак, АТФ - это очень временный накопитель энергии, локализованный в каждой ячейке.

В растениях долгосрочным запасом энергии является другая полимеризованная форма сахара, называемая крахмалом (см. Страницу MOTM о глюкозе). При фотосинтезе молекула хлорофилла улавливает энергию солнца и использует ее для производства АТФ из АДФ (см. Страницу MOTM за май 2000 года о хлорофилле). Затем АТФ транспортируется в другие части клетки, которые снова расщепляют его на АДФ и используют высвободившуюся энергию для превращения диоксида углерода и воды в глюкозу, высвобождая кислород. Затем ферменты полимеризуют глюкозу в крахмал и хранят для дальнейшего использования. Гидролиз накопленного крахмала с использованием ферментов (называемых амилазами ) позволяет растению извлекать глюкозу и использовать высвободившуюся энергию для производства АТФ, который затем может использоваться в качестве местного источника энергии в клетках для использования в различных биологических процессах, таких как рост . Ферменты амилазы также присутствуют в слюне человека и позволяют нам переваривать крахмал. Продукты, содержащие много крахмала, но мало сахара, такие как рис и картофель, часто имеют немного сладкий вкус, потому что амилаза в слюне превращает часть крахмала в сахар при их жевании.

Значит, мы получаем АТФ из пищи?

Мы получаем эти компоненты из пищи, но в нашем организме они превращаются в АТФ. Фосфатные группы являются ключевым ингредиентом, и они являются частью того, что биологи называют циклом фосфора . Тот факт, что АТФ является универсальным запасом энергии Природы, объясняет, почему фосфаты являются жизненно важным ингредиентом в рационе всех живых существ. Современные удобрения часто содержат соединения фосфора, извлеченные из костей животных.Эти соединения используются растениями для производства АТФ. Затем животные поедают растения, метаболизируют фосфаты и производят собственный АТФ. Мы также едим растения и других животных и превращаем их фосфор в наш собственный АТФ. А когда мы умираем, наш фосфор возвращается в экосистему, чтобы снова начать цикл ...


Цикл фосфора в природе.

Где производится АТФ?

У животных АТФ рециклируется в митохондриях, которые представляют собой органеллы, обнаруженные в клетках животных, и которые могут составлять до 25% от общего объема клетки.Митохондрии напоминают более мелкие клетки, заключенные в более крупных клетках животных. Они также содержат собственную ДНК, которая отличается от ДНК, обнаруженной в ядрах более крупных клеток. Это наблюдение привело ученых к предположению, что митохондрии когда-то были отдельными клетками (своего рода примитивными бактериями), которые развили хитрый трюк, синтезируя АТФ и таким образом накапливая энергию. Другим, более крупным клеткам не хватало этой жизненно важной способности, но вместо того, чтобы тратить несколько миллионов лет на развитие собственной системы, они просто поглотили митохондриальные клетки и использовали их в качестве внутренних источников питания.Митохондрии также выигрывают от этого симбиоза, будучи защищенными от опасностей внешнего мира и питаемыми более крупными организмами за небольшую часть их АТФ.

Просвечивающая электронная микрофотография
клеток митохондрии в легочной ткани.
Округлые хлоропласты внутри
клеток тимьянового мха.

В растениях АТФ рециклируется в клеточных мембранах хлоропластов (клетки, специализирующиеся на фотосинтезе, обнаруженные в листьях и на поверхности растений).Световая энергия солнца перекачивает ионы H + через клеточную мембрану, и создаваемая при этом разность потенциалов дает ферментам энергию, необходимую для повторного присоединения фосфатных групп к АМФ или АДФ. Энергия, запасенная в АТФ, используется для преобразования CO 2 в глюкозу и более крупные органические молекулы. Древними предками хлоропластов были одноклеточные водоросли, называемые цианобактериями, которые существуют и сегодня. Считается, что хлоропласты рано развили способность к фотосинтезу и, как и митохондрии, затем были поглощены более крупными клетками.Затем между двумя клетками развивались симбиотические отношения, пока не наступил момент, когда они оба больше не могли выжить друг без друга.

Эта теория эндосимбиоза (эндосимбиоз означает, что один партнер находится внутри другого) как для митохондрий, так и для хлоропластов, считается одним из ключевых этапов эволюции. Обилие энергии в форме АТФ, передаваемой многоклеточным организмам их новыми внутренними источниками питания, позволило некоторым организмам другим клеткам свободу специализироваться и стать светочувствительными (глазными) клетками, волосками для восприятия или движения, антеннами. , и т. Д. ., что значительно усложняет жизнь на Земле.

Так сколько же на самом деле будет стоить пинта АТФ?

Если вы купили его в виде водного раствора его динатриевой соли, стоимость пинты будет около 150 000 долларов в зависимости от того, какую концентрацию вы хотите и какого поставщика вы выбрали, в любом случае, значительно больше, чем 80 пенсов!

Stop press: Нобелевская премия по химии 1997 г.

Нобелевскую премию по химии 1997 года разделили:

  • Доктор Джон Уокер из Лаборатории молекулярной биологии (LMB) Совета медицинских исследований в Кембридже,
  • Доктор Пол Бойер из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе,
  • и Д-р Йенс Скоу из Орхусского университета в Дании.

Приз за определение детального механизма, с помощью которого АТФ передает энергию. Фермент, производящий АТФ, называется АТФ-синтазой или АТФазой, и он находится на митохондриях в клетках животных или хлоропластах в клетках растений. Сначала Уокер определил аминокислотную последовательность этого фермента, а затем разработал его трехмерную структуру. Бойер показал, что вопреки ранее принятому мнению, этап производства АТФ, требующий энергии, - это не синтез АДФ и фосфата, а начальное связывание АДФ и фосфата с ферментом.Скоу был первым, кто показал, что этот фермент способствует переносу ионов через мембраны, дав объяснение переноса ионов нервных клеток, а также фундаментальных свойств всех живых клеток. Позже он показал, что фосфатная группа, оторванная от АТФ, напрямую связывается с ферментом. Этот фермент способен переносить ионы натрия при таком фосфорилировании, но ионы калия, когда это не так.

Библиография

  • D.E. Брайант, К.Е.Р. Марриотт, С.А. Макгрегор, К. Килнер, М.А. Пасек, Т.П. Kee, Chem. Comm. 46 (2010) 3726-3728. (Предшественники АТФ)
  • S. Trnroth-Horsefield, R. Neutze, Proc. Natl. Акад. Sci. США 105 (2008) 195656. (Обзор ATP)
  • H. Lodish, A. Berk, P. Matsudaira, C.A. Кайзер, М. Кригер, С.Л. Зипурски, Дж. Дарнелл, Molecular Cell Biology (W.H. Freeman, New York, 2004).
  • J.R. Knowles, Annu. Ред.Biochem ., 49 (1980) 877919. (Механизм действия)
  • A.M. Smith, Biomacromol ., 2 (2001) 33541. (Биосинтез крахмала)
  • K. Henze W. Martin, Nature , 426 (2003) 1278. (Митохондрии)
  • S.G. Andersson, O. Karlberg, B. Canbck, C.G. Курляндия, Фил. Т рангов. R. Soc. Лонд., Б, Биол. Sci ., 358 (2003) 16577. (Митохондриальная ДНК)
  • Н.А.Кэмпбелл, Б.Уильямсон; Р.Дж. Heyden, Биология: изучение жизни (Бостон, Массачусетс, 2006, Pearson Prentice Hall). (Хлоропласты)
  • C. Mereschkowsky, Biol. Centralbl . 25 (1905) 593604. (Оригинальная теория эндосимбиоза)
  • J.J. Wernegreen, PLoS Biol. 2 (2004) e68 (обзор эндосимбиоза)

Вернуться на страницу «Молекула месяца». [DOI: 10.6084 / m9.figshare.5245498]

Идеальная валюта энергии для клетки

Введение

Чтобы функционировать, для каждой машины требуются определенные детали, такие как винты, пружины, кулачки, шестерни и шкивы.Точно так же все биологические машины должны иметь много хорошо спроектированных деталей для работы. Примеры включают единицы называется органов , таких как печень, почки и сердце. Эти сложные жизненные единицы состоят из еще более мелких частей, называемых клеток которые, в свою очередь, построены из еще более мелких машин, известных как органелл . Клеточные органеллы включают митохондрии, Гольджи комплексы, микротрубочки и центриоли. Даже ниже этого уровня другие части настолько малы, что формально классифицируются как макромолекул (большие молекулы).
Рис. 1. Виды АТФ и родственных структур.

Критически важный макромолекула - возможно, «вторая по важности после ДНК »- ATP . АТФ представляет собой сложную наномашину который служит основной энергетической валютой клетки (Trefil, 1992, с.93). Наномашина - это сложное прецизионное устройство микроскопических размеров. машина, которая соответствует стандартному определению машины. АТФ это «наиболее широко распространенное высокоэнергетическое соединение в человеческое тело »(Риттер, 1996, с.301). Эта вездесущая молекула «используется для создания сложных молекул, сокращения мышц, генерации электричество в нервах и светлячки. Все источники топлива Природа, все продукты питания живых существ, производят АТФ, который в Turn приводит в действие практически любую активность клетки и организма. Представьте себе метаболическую путаницу, если бы это было не так: каждый из различные продукты питания будут генерировать разные валюты энергии и каждая из множества клеточных функций будет иметь торговать в своей уникальной валюте »(Корнберг, 1989, с.62).

ATP - это аббревиатура для аденозинтрифосфата , сложной молекулы, содержащей нуклеозид , аденозин и хвост, состоящий из трех фосфаты. (См. Рисунок 1 для простой структурной формулы и модель АТФ, заполненная пространством.) Насколько известно, все организмы из самые простые бактерии для человека используют АТФ в качестве основной энергии валюта. Уровень энергии, который он несет, как раз нужное количество для большинства биологических реакций. Питательные вещества содержат энергию с низким содержанием энергии ковалентные связи, которые не очень полезны для большинства видов работают в камерах.

Эти низкоэнергетические связи должны быть переведены в высокоэнергетические связи, и это роль АТФ. Постоянный запас АТФ настолько важен, что яд, который атакует любой из белков, используемых в производстве АТФ, убивает организм в считанные минуты. Например, некоторые цианидные соединения ядовиты. потому что они связываются с атомом меди в цитохромоксидазе. Этот связывание блокирует систему транспорта электронов в митохондриях где происходит производство АТФ (Goodsell, 1996, стр.74).

Как АТФ передает энергию

Энергия обычно высвобождается из молекулы АТФ для работы в клетке в результате реакции который удаляет одну из фосфатно-кислородных групп, оставляя аденозин ди фосфат (АДФ). Когда ATP преобразуется в ADP, ATP считается, что израсходовано . Тогда ADP обычно сразу перерабатывается в митохондриях, где перезаряжается и выходит снова как СПС. По словам Trefil (1992, стр. 93), «зацепление и отсоединение последнего фосфата [от АТФ] - вот что держит весь мир работает ».

Огромная сумма активности, которая происходит внутри каждого из примерно ста триллион человеческих клеток показывает тот факт, что в любой момент каждая клетка содержит около одного миллиарда молекул АТФ.Этот количества достаточно для нужд этой клетки только для нескольких минут и должны быть быстро переработаны. Учитывая сто триллионов клеток у среднего мужчины, около 10 23 или один секстиллион молекул АТФ в норме существуют в теле. Конечный фосфат каждого АТФ равен добавлял и удалял 3 раза каждую минуту »(Корнберг, 1989, стр. 65).

Всего человек содержание в организме АТФ составляет всего около 50 грамм, что необходимо постоянно перерабатывается каждый день. Главный источник энергии для строительства АТФ - это еда; АТФ - это просто носитель и регулирование-хранение единица энергии.Среднее ежедневное потребление пищи 2500 калорий. означает оборот в 180 кг (400 фунтов) АТФ (Корнберг, 1989, с. 65).

Структура АТФ

ATP содержит пуриновое основание , аденин и сахар , рибоза , которые вместе образуют нуклеозид , аденозин . Основные строительные блоки для построения АТФ используются углерод, водород, азот, кислород, и фосфор, которые собраны в комплекс, содержащий количество субатомных частей, эквивалентное более 500 водороду атомы.Одна фосфатно-эфирная связь и две фосфатно-ангидридные связи удерживают вместе три фосфата (PO 4 ) и рибозу. Постройка также содержит гликозидную связь b-N, удерживающую рибозу и аденин вместе.

Рис. 2. Двумерная палочная модель семейства молекул аденозинфосфата, показывающая расположение атома и связей.

Фосфаты хорошо известные молекулы с высокой энергией, что означает, что относительно высокие уровни энергии высвобождаются при удалении фосфатных групп.На самом деле, высокое энергосодержание не является результатом простого фосфатная связь, но полное взаимодействие всех атомов внутри молекулы АТФ.

Потому что сумма энергии, выделяемой при разрыве фосфатной связи, очень близко к тому, что требуется для типичной биологической реакции, мало энергии потрачено впустую. Как правило, АТФ связан с другой реакцией - a процесс называется сцеплением , что означает, что происходят две реакции в то же время и в том же месте, обычно используя тот же ферментный комплекс.Высвобождение фосфата из АТФ экзотермично. (реакция, которая выделяет тепло) и реакция связана to является эндотермическим (для возникновения требуется подводимая энергия). В концевую фосфатную группу затем переносят гидролизом на другое соединение, процесс, называемый фосфорилированием , производящий АДФ, фосфат (P и ) и энергия.

Саморегулирование Система АТФ была описана следующим образом:

Высокоэнергетический облигации АТФ на самом деле являются весьма нестабильными облигациями.Потому что они нестабильны, энергия АТФ легко высвобождается, когда АТФ гидролизуется в клеточных реакциях. Обратите внимание, что АТФ представляет собой энергетическую связь . агент и , а не топливо. Это не кладезь энергии отложить на будущее. Скорее производится одним комплектом реакций и почти сразу потребляется другим. АТФ образуется по мере необходимости, в первую очередь за счет окислительных процессов в митохондрии. Кислород не потребляется, если только АДФ и фосфат молекулы доступны, и они не станут доступными, пока АТФ гидролизуется с помощью энергоемкого процесса. Энергия метаболизм поэтому в основном саморегулирующийся (Hickman, Roberts, и Ларсон, 1997, стр.43). [Курсив мой]

АТФ не является чрезмерно нестабилен, но устроен так, что его гидролиз идет медленно в отсутствие катализатора. Это гарантирует, что накопленная энергия «высвобождается только в присутствии соответствующего фермента» (Макмерри и Кастеллион, 1996, с. 601).

Функция ATP

АТФ используется для многих функций ячейки, включая транспортных работ перемещаемых вещества через клеточные мембраны.Он также используется для механических работа , обеспечивая энергию, необходимую для сокращения мышц. Поставляет энергию не только в сердечную мышцу (для кровообращения) и скелетные мышцы (например, для грубых движений тела), но также хромосомам и жгутикам, чтобы они могли выполнять свои много функций. Основная роль АТФ в химической работе , поставляя необходимую энергию для синтеза многотысячных типов макромолекул, которые необходимы клетке для существования.

АТФ также используется как двухпозиционный переключатель для управления химическими реакциями и для отправлять сообщения.Форма белковых цепей, производящих строительные блоки и другие конструкции, используемые в жизни, в основном определяются слабыми химическими связями, которые легко разрываются и восстанавливаются. Эти цепи могут укорачиваться, удлиняться и менять форму в ответ на ввод или вывод энергии. Изменения в цепях меняются форма белка, а также может изменить его функцию или вызвать он становится активным или неактивным.

ATP молекула может связываться с одной частью молекулы белка, вызывая другую часть той же молекулы скользит или слегка перемещается, что вызывает он изменит свою конформацию, инактивируя молекулу.Последующие удаление АТФ заставляет белок возвращаться к своей первоначальной форме, и, таким образом, он снова работает. Цикл можно повторять до тех пор, пока молекула перерабатывается, эффективно выполняя функцию включения и выключения переключатель (Hoagland and Dodson, 1995, стр.104). Оба добавляют фосфор (фосфорилирование) и удаление фосфора из белка (дефосфорилирование) может служить в качестве переключателя включения или выключения.

Как производится АТФ?

АТФ произведено в результате нескольких клеточных процессов, включая ферментацию, дыхание и фотосинтез. Чаще всего клетки используют АДФ в качестве молекулы-предшественника, а затем добавить к ней фосфор. У эукариот это может происходить либо в растворимой части цитоплазмы (цитозоль) или в специальных энергопроизводящих структурах, называемых митохондриями. Зарядка АДФ для образования АТФ в митохондриях называется хемиосмотической . Фосфорилирование . Этот процесс происходит в специально сконструированных камеры, расположенные во внутренних мембранах митохондрий.

Рис.3. Схема макромолекулы АТФ-синтазы с указанием ее субъединиц и наномашинных свойств. АТФ-синтаза преобразует АДФ в АТФ, этот процесс называется зарядкой. За АТФ-синтазой показана мембрана, в которой установлена ​​АТФ-синтаза. Что касается АТФ, который заряжен в митохондриях, АТФ-синтаза находится во внутренней мембране.

Митохондрия сам функционирует, чтобы произвести электрический химический градиент - отчасти как батарея - аккумулируя ионы водорода в космосе между внутренней и внешней мембраной. Эта энергия исходит от приблизительно 10 000 ферментных цепей в мембранных мешках на митохондриальные стенки. Большая часть пищевой энергии для большинства организмов производится цепью переноса электронов. Клеточное окисление в цикле Кребса вызывает накопление электронов, которое используется для вытолкнуть ионы H + наружу через внутренняя митохондриальная мембрана (Hickman et al., 1997, p. 71).

В качестве заряда накапливается, он обеспечивает электрический потенциал, который высвобождает его энергия, вызывая поток ионов водорода через внутреннюю мембрану во внутреннюю камеру.Энергия вызывает прикрепление фермента к АДФ, который катализирует добавление третьего фосфора с образованием АТФ. Таким же образом растения могут производить АТФ в своих митохондриях. но растения также могут производить АТФ, используя энергию солнечного света. в хлоропластах, как обсуждается позже. В случае эукариотических животные энергия поступает из пищи, которая превращается в пируват а затем к ацетилкоферменту A (ацетил-КоА). Ацетил КоА затем входит в цикл Кребса, который высвобождает энергию, в результате в превращении АДФ обратно в АТФ.

Как это разность потенциалов служит для повторного присоединения фосфатов к молекулам АДФ? Чем больше протонов в области, тем сильнее они отталкиваются. разное. Когда отталкивание достигает определенного уровня, водород ионы вытесняются из конструкции, похожей на вращающуюся дверь. на внутренней мембране митохондрий называется АТФ-синтаза комплексы. Этот фермент выполняет функцию повторного присоединения фосфатов к молекулы АДФ, снова образуя АТФ.

АТФ-синтаза вращающаяся дверь напоминает молекулярное водяное колесо, которое поток ионов водорода, чтобы построить молекулы АТФ.Каждый вращение колеса требует энергии около девяти водородов ионы, возвращающиеся во внутреннюю камеру митохондрий (Goodsell, 1996, с.74). На АТФ-синтазе расположены три активных сайта: каждый из которых преобразует ADP в ATP с каждым поворотом колеса. В максимальных условиях колесо АТФ-синтазы вращается со скоростью до 200 оборотов в секунду, производя 600 АТФ во время в ту секунду.

АТФ используется в соединение с ферментами, чтобы заставить определенные молекулы связываться вместе.Правильная молекула сначала стыкуется с активным центром фермента вместе с молекулой АТФ. Затем фермент катализирует перенос одного из фосфатов АТФ в молекулу, тем самым передавая к этой молекуле энергия, запасенная в молекуле АТФ. Далее вторая молекула стыкуется рядом с секундным активным участком фермента. В фосфат затем передается ему, обеспечивая необходимую энергию чтобы связать две молекулы, теперь прикрепленные к ферменту. Однажды они связаны, новая молекула высвобождается.Эта операция аналогична использовать механическое приспособление для правильного позиционирования двух металлических частей которые затем свариваются. После сварки они выпускаются как единое целое, и затем процесс может начаться снова.

А Двойной энергетический пакет

Хотя АТФ содержит количество энергии, необходимое для большинства реакций, в разы больше требуется энергия. Решение для ATP - выпустить два фосфаты вместо одного, производя монофосфат аденозина (АМФ) плюс цепь из двух фосфатов, называемая пирофосфатом .То, как аденозинмонофосфат превращается в АТФ, снова иллюстрирует: точность и сложность энергетической системы клетки. В ферменты, используемые в гликолизе, цикле лимонной кислоты и электроне транспортная система, все настолько точны, что заменят только фосфат одиночный . Они не могут добавить два новых фосфатов к молекуле AMP с образованием АТФ.

Решение сложный фермент под названием аденилаткиназа , который передает одиночный фосфат от АТФ до AMP, производя два Молекулы АДФ.Затем две молекулы АДФ могут войти в нормальный Цикл Кребса предназначен для преобразования АДФ в АТФ. Аденилаткиназа требуется атом магния - и это одна из причин почему так важно достаточное количество диетического магния.

Аденилаткиназа представляет собой высокоорганизованный, но компактный фермент с активным центром расположен глубоко внутри молекулы. Требуется глубокий активный сайт потому что реакции, которые он катализирует, чувствительны к воде. Если

молекул АТФ - Big Chemical Encyclopedia

Если принять клеточную свободную энергию гидролиза АТФ равной -50 кДж / моль, то свободная энергия, доступная от гидролиза одиночной молекулы АТФ, равна... [Pg.554]

Вторая половина гликолитического пути включает реакции, которые преобразуют метаболическую энергию в молекуле глюкозы в АТФ. Всего производится четыре новых молекулы АТФ. Если рассматривать два как компенсацию двух АТФ, потребленных в фазе 1, получается чистый выход 2 АТФ на глюкозу. Фаза II начинается с окисления глицеральдегид-3-фосфата, реакции с большим ... [Pg.622]

Поскольку 2 НАДН, образующиеся при гликолизе, в этом случае переносятся глицеринфосфатным челноком, каждый из них дает только 1.5 АТФ, как уже было описано. С другой стороны, если эти 2 НАДН принимают участие в челноке малат-аспартат, каждый из них дает 2,5 АТФ, что дает всего (в данном случае) 32 АТФ, образовавшихся на окисленную глюкозу. Большая часть АТФ - 26 из 30 или 28 из 32 - производится путем окислительного фосфорилирования, только 4 молекулы АТФ возникают в результате прямого синтеза во время гликолиза и цикла TCA. [Pg.704]

Рассчитайте приблизительное количество молекул АТФ, которое может быть получено в результате окисления cAl 1-гептадеценовой кислоты до COg и воды.[Pg.800]

В цитоплазме мРНК прикрепляется к рибосоме и действует как матрица для конструирования белка с правильной аминокислотной последовательностью (процесс, известный как трансляция). Отдельные аминокислоты доставляются к рибосоме молекулами транспортной РНК (тРНК) и добавляются к растущей аминокислотной цепи в порядке, указанном мРНК. Каждый раз, когда нуклеотид добавляется к растущей цепи РНК, одна молекула АТФ расщепляется до АДФ. Каждый раз, когда тРНК связывает аминокислоту и каждый раз, когда аминокислота добавляется к белку, дополнительный АТФ расщепляется до АДФ.Поскольку белки могут содержать многие сотни аминокислот, клетка должна расходовать энергию 1000 или более молекул АТФ, чтобы построить каждую молекулу белка. [Pg.173]

Те, кто придерживается нормальной диеты, принимают пищу в форме углеводов, жиров и белков. Поскольку он имеет низкое содержание воды и производит очень много молекул АТФ, жир дает 9,3 калорий на грамм, в то время как углеводы и белки дают менее половины (4,1 и 4,3 калорий на Ги-ам соответственно). Таким образом, мы получаем огромное количество калорий из небольшого количества съеденного жира.Среднестатистический человек в США придерживается диеты, в которой 50 процентов калорий составляют углеводы, 35 процентов - жир и 15 процентов - белок. Нам нужно около 1 грамма белка на килограмм веса в день, чтобы заменить расщепляющиеся белки организма. Человек весом 70 кг ... [Pg.177]

АТФаза, передающая протоны вакуолярного типа, представляет собой гетерэомерный белковый комплекс, который, по-видимому, перемещает два протона через мембрану везикул для каждой молекулы АТФ, которая гидролизуется с образованием химического вещества (ApH ) и электрические (A) градиенты.Хотя АТФазы, присутствующие в различных классах внутриклеточных везикул, имеют . .. [Стр.1269]

Для гидролиза ацетилфосфата в условиях, преобладающих в организме, AG = -41 кДж-моль. Если фосфорилирование уксусной кислоты (обратное гидролизу ацетилфосфата) было вызвано взаимодействием с гидролизом АТФ при pH = 7, каково минимальное количество молекул АТФ (в молях), которые должны быть гидролизованы для образования ... [Pg.427]

Фосфат также играет центральную роль в передаче и контроле химической энергии внутри клеток, главным образом посредством гидролиза концевой фосфатноэфирной связи молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) (рис.14-3b). Кроме того, фосфат является необходимым компонентом фосфолипидов, которые являются важными компонентами клеточных мембран, и, как упоминалось ранее, апатита, который образует структурные части тела, такие как зубы и кости. Поэтому неудивительно, что круговорот фосфора тесно связан с биологическими процессами. Эта связь фактически неразрывна, поскольку организмы не могут существовать без P, и их существование в значительной степени контролирует естественное распределение P. [Pg.363]

Зарядка молекулы тРНК аминоацильной составляющей требует гидролиз АТФ до АМФ, эквивалентный гидролизу двух АТФ до двух АДФ и фосфатов.Поступление аминоацил-тРНК в сайт A приводит к гидролизу одного GTP до GDP. Транслокация вновь образованной пептидил-тРНК из сайта A в сайт P посредством EF2 аналогичным образом приводит к гидролизу GTP до GDP и фосфата. Таким образом, энергетические потребности для образования одной пептидной связи включают эквивалент гидролиза двух молекул АТФ до АДФ и двух молекул ГТФ до GDP или гидролиз четырех высокоэнергетических фосфатных связей. Рибосома эукариот может включать до шести аминокислот в секунду, прокариотические рибосомы включают до 18 аминокислот в секунду.Таким образом, процесс синтеза пептидов происходит с большой скоростью и точностью, пока не будет достигнут кодон терминации. [Стр.370]

C13-0024. Нуклеотиды могут содержать более одной фосфатной группы. Одним из примеров является энергоаккумулирующий аденозинтрифосфат (АТФ), который обсуждается в главе 14. Молекула АТФ образуется в двух последовательных реакциях конденсации между фосфорной кислотой и фосфатной группой АМФ ... [Pg.943]

Точное время процессы, с помощью которых углеводы и жиры преобразуются в CO2 и h3O, зависят от условий и конкретных потребностей клетки.Каждый возможный путь включает сложную серию химических реакций, многие из которых сопровождаются превращением АДФ в АТФ. Одна молекула глюкозы, например, окисляется до CO2 и h3O в последовательности многих отдельных реакций, которые могут превратить до 36 молекул АДФ в молекулы АТФ h22 Og + 6 O2 + 36 ADP + 36 h4 PO4 6 CO2 + 36 ATP +42 h3O ... [Pg.1027]

Жиры, такие как пальмитиновая кислота, метаболизируются путями, аналогичными тем, которые используются при окислении глюкозы. Полное окисление пальмитиновой кислоты имеет стандартное изменение свободной энергии -9790 кДж / моль и дает 130 молекул АТФ на молекулу потребленной пальмитиновой кислоты.Вы должны убедиться, что этот метаболический процесс имеет примерно такую ​​же эффективность, что и окисление глюкозы. [Pg.1030]

При окислении органических питательных веществ в клетке в среднем синтезируется около 6 моль АТФ на каждый моль потребленного кислорода. Таким образом, средняя эффективность преобразования химической энергии при окислении органических веществ (470 кДж / моль) в энергию молекул АТФ составляет около 40%. [Pg.586]

Молекула АТФ - универсальный носитель энергии в клетке, и он является основным.Он будет поддерживать все реакции и процессы, требующие энергоактивного переноса ионов Гиббса (работа ионного насоса), биосинтеза белков и других веществ, сокращения мышц и так далее. Он также используется для временного хранения энергии в ячейке. [Pg.586]

Отдельные этапы многоступенчатого химического восстановления COj с помощью NADPHj требуют подачи энергии. Этот запас обеспечивается участием молекул АТФ на этих этапах. Хлоропласты растений содержат мало митохондрий.Следовательно, молекулы АТФ образуются в растениях не в результате окислительного фосфорилирования АДФ, а в результате реакции фосфорилирования, связанной с отдельными стадиями реакции фотосинтеза, особенно со стадиями перехода от ФСII к ФСI. Механизм синтеза АТФ, очевидно, аналогичен электрохимическому механизму их образования путем окислительного фосфорилирования, благодаря градиентам концентрации ионов водорода между двумя сторонами внутренних мембран хлоропластов, возникает определенный мембранный потенциал, за счет которого может быть синтезирован АТФ. из ADP.В реакции участвуют три молекулы АТФ на молекулу COj. [Pg.588]

Пируваткиназа (PK) является одним из трех постулируемых ферментов, регулирующих скорость гликолиза. Этот фермент переносит высокоэнергетический фосфат фосфоенолпирувата на АДФ, который требует для своей активности как одновалентных, так и двухвалентных катионов. Энолпируват, образующийся в этой реакции, самопроизвольно превращается в кетоформу пирувата с синтезом одной молекулы АТФ. PK имеет четыре изофермента у млекопитающих M, M2, L и R.Тип M2, который считается прототипом, является единственной формой, обнаруживаемой в ранних тканях плода и экспрессирующейся во многих тканях взрослого человека. Эта форма постепенно заменяется M (типом в скелетных мышцах, сердце и головном мозге, L-типом в печени и R-типом в эритроцитах во время развития или дифференцировки (M26). Изоферменты M и M2 отображаются Кинетика Михаэлиса-Ментен в отношении фосфоенолпирувата.Изофермент Mj не подвержен влиянию фруктозо-1,6-дифосфата (F-1,6-DP), а M2 аллостерически активируется этим соединением.Типы L и R взаимодействуют в ... [Pg.9]

Активная форма фермента, по сути, представляет собой димер, расположенный в фосфолипидной области цитоплазматической мембраны (рис. 6.16), и молекула АТФ связана между обеими макромолекулами. [Pg.463]

При активном переносе энергия расходуется на перемещение вещества против градиента его концентрации из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией. Этот процесс используется для накопления вещества на одной или другой стороне плазматической мембраны.Наиболее распространенным примером активного транспорта является натрий-калиевый насос, в котором задействована активность Na + -K + АТФазы, внутреннего белка мембраны.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *