Všechny živé procesy jsou založeny na atomárním a molekulárním pohybu. Jak dýchací proces, tak buněčný vývoj, dělení není možné bez energie. Zdrojem dodávky energie je ATP, co to je a jak se tvoří, budeme dále zvažovat.

Před studiem pojmu ATP je nutné jej dešifrovat. Tento termín znamená nukleosidtrifosfát, který je nezbytný pro energetický a látkový metabolismus v těle.

Jedná se o jedinečný zdroj energie, který je základem biochemických procesů. Tato sloučenina je zásadní pro tvorbu enzymů.

ATP byl objeven na Harvardu v roce 1929. Zakladateli byli vědci z Harvard Medical School. Mezi ně patřili Karl Loman, Cyrus Fiske a Yellapragada Subbarao. Identifikovali sloučeninu, která se strukturou podobala adenylovému nukleotidu ribonukleových kyselin.

Charakteristickým rysem sloučeniny byl obsah tří zbytků kyseliny fosforečné místo jednoho. V roce 1941 vědec Fritz Lipmann dokázal, že ATP má v buňce energetický potenciál. Následně byl objeven klíčový enzym, který se jmenoval ATP syntáza. Jeho úkolem je tvorba kyselých molekul v mitochondriích.

ATP je akumulátor energie v buněčné biologii a je nezbytný pro úspěšnou realizaci biochemických reakcí.

Biologie kyseliny adenosintrifosforečné naznačuje její tvorbu v důsledku energetického metabolismu. Proces spočívá ve vytvoření 2 molekul ve druhém kroku. Zbývajících 36 molekul se objevuje ve třetí fázi.

K akumulaci energie ve struktuře kyseliny dochází v pojivu mezi zbytky fosforu. V případě oddělení 1 zbytku fosforu dochází k uvolnění energie 40 kJ.

V důsledku toho se kyselina přemění na adenosindifosfát (ADP). Následné oddělení fosfátů podporuje produkci adenosinmonofosfátu (AMP).

Je třeba poznamenat, že rostlinný cyklus zahrnuje opětovné použití AMP a ADP, což vede k redukci těchto sloučenin do kyselého stavu. To je zajištěno procesem.

Struktura

Odhalení podstaty sloučeniny je možné po prostudování, které sloučeniny jsou součástí molekuly ATP.

Jaké sloučeniny jsou v kyselině?

• 3 zbytky kyseliny fosforečné. Kyselé zbytky jsou vzájemně kombinovány prostřednictvím energetických vazeb nestabilní povahy. Nachází se také pod názvem kyselina ortofosforečná;
• adenin: Je dusíkatou bází;
• Ribóza: Je to pentózový sacharid.

Zahrnutí těchto prvků do ATP mu dává nukleotidovou strukturu. To umožňuje, aby byla molekula klasifikována jako nukleová kyselina.

Důležité! V důsledku odštěpení molekul kyseliny se uvolňuje energie. Molekula ATP obsahuje 40 kJ energie.

Vzdělání

K tvorbě molekuly dochází v mitochondriích a chloroplastech. Základním momentem v molekulární syntéze kyseliny je proces disimilace. Disimilace je proces přechodu složité sloučeniny na relativně jednoduchou v důsledku destrukce.

V rámci syntézy kyseliny je obvyklé rozlišovat několik fází:

1. Přípravné. Základem štěpení je trávicí proces, zajišťovaný enzymatickým působením. Potrava, která se dostane do těla, je zničena. Tuk se štěpí na mastné kyseliny a glycerol. Bílkoviny se štěpí na aminokyseliny, škrob se štěpí na glukózu. Etapa je doprovázena uvolňováním tepelné energie.
2. Anoxické neboli glykolýza. Proces rozpadu je základ. K rozkladu glukózy dochází za účasti enzymů, přičemž 60 % uvolněné energie se přemění na teplo, zbytek zůstává ve složení molekuly.
3. Kyslík nebo hydrolýza; Vyskytuje se v mitochondriích. Vyskytuje se za pomoci kyslíku a enzymů. Podílí se na tom kyslík vydechovaný tělem. Konce dokončeny. Znamená to uvolnění energie k vytvoření molekuly.

Existují následující způsoby tvorby molekul:

1. Fosforylace substrátové povahy. Na základě energie látek v důsledku oxidace. Převážná část molekuly se tvoří v mitochondriích na membránách. Provádí se bez účasti membránových enzymů. Probíhá v cytoplazmatické části prostřednictvím glykolýzy. Možnost tvorby v důsledku transportu fosfátové skupiny z jiných vysokoenergetických sloučenin je povolena.
2. Fosforylace oxidační povahy. Vzniká v důsledku oxidační reakce.
3. Fotofosforylace v rostlinách během fotosyntézy.

Význam

Zásadní význam molekuly pro tělo je odhalen prostřednictvím funkce ATP.

Funkce ATP zahrnuje následující kategorie:

1. Energie. Dodává tělu energii, je energetickým základem fyziologických biochemických procesů a reakcí. Vyskytuje se díky 2 vysokoenergetickým vazbám. Zahrnuje svalovou kontrakci, tvorbu transmembránového potenciálu, zajištění molekulárního transportu přes membrány.
2. základ syntézy. Je považován za výchozí sloučeninu pro následnou tvorbu nukleových kyselin.
3. Regulační. Je základem regulace většiny biochemických procesů. Poskytováno tím, že patří k alosterickému efektoru enzymatické řady. Ovlivňuje činnost regulačních center tím, že je posiluje nebo potlačuje.
4. Zprostředkovatel. Je považován za sekundární článek při přenosu hormonálního signálu do buňky. Je to předchůdce tvorby cyklického ADP.
5. prostředník. Je to signální látka v synapsích a dalších buněčných interakcích. Poskytuje purinergní signalizaci.

Mezi výše uvedenými body je dominantní místo věnováno energetické funkci ATP.

Je důležité porozumět, bez ohledu na to, jakou funkci ATP plní, jeho hodnota je univerzální.

Užitečné video

Shrnutí

Základem fyziologických a biochemických procesů je existence molekuly ATP. Hlavním úkolem přípojek je zásobování energií. Bez spojení je životně důležitá činnost rostlin i zvířat nemožná.

V kontaktu s

Pokračování. Viz č. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Hodiny biologie v hodinách přírodopisu

Pokročilé plánování, třída 10

Lekce 19

Zařízení: tabulky z obecné biologie, schéma struktury molekuly ATP, schéma vztahu mezi plastickou a energetickou výměnou.

I. Test znalostí

Vedení biologického diktátu "Organické sloučeniny živé hmoty"

Učitel čte teze pod čísly, žáci si do sešitu zapisují čísla těch tezí, které se obsahově hodí k jejich verzi.

Možnost 1 – proteiny.
Možnost 2 – sacharidy.
Možnost 3 - lipidy.
Možnost 4 – nukleové kyseliny.

1. V čisté formě se skládají pouze z atomů C, H, O.

2. Kromě atomů C, H, O obsahují atomy N a obvykle S.

3. Kromě atomů C, H, O obsahují atomy N a P.

4. Mají relativně malou molekulovou hmotnost.

5. Molekulová hmotnost může být od tisíců do několika desítek a stovek tisíc daltonů.

6. Největší organické sloučeniny s molekulovou hmotností až několik desítek a stovek milionů daltonů.

7. Mají různé molekulové hmotnosti – od velmi malých po velmi vysoké, podle toho, zda se jedná o látku monomer nebo polymer.

8. Skládají se z monosacharidů.

9. Skládají se z aminokyselin.

10. Skládají se z nukleotidů.

11. Jsou to estery vyšších mastných kyselin.

12. Základní strukturní jednotka: "dusíkatá báze - pentóza - zbytek kyseliny fosforečné".

13. Základní strukturní jednotka: "aminokyseliny".

14. Základní strukturní jednotka: "monosacharid".

15. Základní strukturní jednotka: "glycerol-mastná kyselina".

16. Molekuly polymeru jsou sestaveny ze stejných monomerů.

17. Molekuly polymeru jsou vytvořeny z podobných, ale ne zcela identických monomerů.

18. Nejsou polymery.

19. Vykonávají téměř výhradně energetické, stavební a skladovací funkce, v některých případech - ochranné.

20. Kromě energetické a konstrukční plní funkci katalytickou, signální, transportní, motorickou a ochrannou;

21. Ukládají a přenášejí dědičné vlastnosti buňky a těla.

Možnost 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
Možnost 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Možnost 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Možnost 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Učení nového materiálu

1. Struktura kyseliny adenosintrifosforečné

Kromě bílkovin, nukleových kyselin, tuků a sacharidů se v živé hmotě syntetizuje velké množství dalších organických sloučenin. Mezi nimi hraje důležitou roli v bioenergetice buňky adenosintrifosfát (ATP). ATP se nachází ve všech rostlinných a živočišných buňkách. V buňkách je kyselina adenosintrifosforečná nejčastěji přítomna ve formě solí tzv adenosintrifosfáty. Množství ATP kolísá a dosahuje v průměru 0,04 % (v průměru je v buňce asi 1 miliarda molekul ATP). Největší počet ATP se nachází v kosterním svalstvu (0,2–0,5 %).

Molekula ATP se skládá z dusíkaté báze - adeninu, pentózy - ribózy a tří zbytků kyseliny fosforečné, tzn. ATP je speciální adenylnukleotid. Na rozdíl od jiných nukleotidů ATP neobsahuje jeden, ale tři zbytky kyseliny fosforečné. ATP označuje makroergické látky – látky obsahující ve svých vazbách velké množství energie.

Prostorový model (A) a strukturní vzorec (B) molekuly ATP

Ze složení ATP se působením enzymů ATPázy odštěpí zbytek kyseliny fosforečné. ATP má silnou tendenci oddělit svou terminální fosfátovou skupinu:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

protože to vede k vymizení energeticky nepříznivého elektrostatického odpuzování mezi sousedními zápornými náboji. Vzniklý fosfát je stabilizován tvorbou energeticky výhodných vodíkových vazeb s vodou. Distribuce náboje v systému ADP + Fn se stává stabilnější než v ATP. V důsledku této reakce se uvolní 30,5 kJ (při porušení konvenční kovalentní vazby se uvolní 12 kJ).

Aby se zdůraznily vysoké energetické „náklady“ vazby fosfor-kyslík v ATP, je zvykem ji označovat znakem ~ a nazývat ji makroenergetická vazba. Když se odštěpí jedna molekula kyseliny fosforečné, ATP se přemění na ADP (kyselina adenosindifosforečná), a pokud se odštěpí dvě molekuly kyseliny fosforečné, pak se ATP přemění na AMP (kyselina adenosinmonofosforečná). Štěpení třetího fosfátu je doprovázeno uvolněním pouze 13,8 kJ, takže v molekule ATP jsou pouze dvě makroergické vazby.

2. Tvorba ATP v buňce

Zásoba ATP v buňce je malá. Například ve svalu vystačí zásoby ATP na 20–30 kontrakcí. Ale sval může pracovat hodiny a vyvolat tisíce kontrakcí. Proto spolu s rozkladem ATP na ADP musí v buňce nepřetržitě probíhat reverzní syntéza. Existuje několik způsobů Syntéza ATP v buňkách. Pojďme se s nimi seznámit.

1. anaerobní fosforylace. Fosforylace je proces syntézy ATP z ADP a nízkomolekulárního fosfátu (Pn). V tomto případě hovoříme o bezkyslíkatých procesech oxidace organických látek (např. glykolýza je proces bezkyslíkaté oxidace glukózy na kyselinu pyrohroznovou). Přibližně 40 % energie uvolněné během těchto procesů (asi 200 kJ / mol glukózy) se spotřebuje na syntézu ATP a zbytek se rozptýlí ve formě tepla:

C6H12O6 + 2ADP + 2Fn -> 2C3H403 + 2ATP + 4H.

2. Oxidační fosforylace- jedná se o proces syntézy ATP díky energii oxidace organických látek kyslíkem. Tento proces byl objeven na počátku 30. let 20. století. 20. století V.A. Engelhardt. V mitochondriích probíhají kyslíkové procesy oxidace organických látek. Přibližně 55 % uvolněné energie v tomto případě (asi 2600 kJ / mol glukózy) se přemění na energii chemických vazeb ATP a 45 % se rozptýlí ve formě tepla.

Oxidativní fosforylace je mnohem účinnější než anaerobní syntézy: pokud se během glykolýzy při rozpadu molekuly glukózy syntetizují pouze 2 molekuly ATP, pak se při oxidativní fosforylaci vytvoří 36 molekul ATP.

3. Fotofosforylace- proces syntézy ATP díky energii slunečního záření. Tato cesta syntézy ATP je charakteristická pouze pro buňky schopné fotosyntézy (zelené rostliny, sinice). Energii slunečních kvant využívá fotosyntetika v světelná fáze fotosyntéza pro syntézu ATP.

3. Biologický význam ATP

ATP je v centru metabolických procesů v buňce a je spojnicí mezi reakcemi biologické syntézy a rozpadu. Úlohu ATP v buňce lze přirovnat k roli baterie, protože při hydrolýze ATP se uvolňuje energie nezbytná pro různé životní procesy ("vybíjení") a v procesu fosforylace ("nabíjení") , ATP v sobě opět akumuluje energii.

Díky energii uvolněné při hydrolýze ATP probíhají v buňce a těle téměř všechny životně důležité procesy: přenos nervových vzruchů, biosyntéza látek, svalové kontrakce, transport látek atd.

III. Upevňování znalostí

Řešení biologických problémů

Úkol 1. Při rychlém běhu často dýcháme, dochází ke zvýšenému pocení. Vysvětlete tyto jevy.

Úkol 2. Proč mrznoucí lidé začnou v mrazu dupat a skákat?

Úkol 3. Ve známém díle I. Ilfa a E. Petrova „Dvanáct židlí“ mezi mnoha užitečnými radami najdete toto: „Zhluboka dýchejte, jste vzrušeni.“ Pokuste se tuto radu zdůvodnit z pohledu energetických procesů probíhajících v těle.

IV. Domácí práce

Začněte se připravovat na test a testujte (nadiktujte testové otázky – viz lekce 21).

Lekce 20

Zařízení: tabulky z obecné biologie.

I. Zobecnění znalostí sekce

Práce studentů s otázkami (individuálně) s následným ověřením a diskusí

1. Uveďte příklady organických sloučenin, které zahrnují uhlík, síru, fosfor, dusík, železo, mangan.

2. Jak lze podle iontového složení odlišit živou buňku od mrtvé?

3. Jaké látky jsou v buňce v nerozpuštěné formě? Jaké orgány a tkáně zahrnují?

4. Uveďte příklady makroživin obsažených v aktivních centrech enzymů.

5. Jaké hormony obsahují stopové prvky?

6. Jaká je role halogenů v lidském těle?

7. Jak se liší proteiny od umělých polymerů?

8. Jaký je rozdíl mezi peptidy a proteiny?

9. Jak se nazývá bílkovina, která je součástí hemoglobinu? Z kolika podjednotek se skládá?

10. Co je ribonukleáza? Kolik aminokyselin v něm je? Kdy byla uměle syntetizována?

11. Proč je rychlost chemických reakcí bez enzymů nízká?

12. Jaké látky jsou transportovány bílkovinami přes buněčnou membránu?

13. Jak se liší protilátky od antigenů? Obsahují vakcíny protilátky?

14. Jaké látky rozkládají bílkoviny v těle? Kolik energie se v tomto případě uvolní? Kde a jak se neutralizuje amoniak?

15. Uveďte příklad peptidových hormonů: jak se podílejí na regulaci buněčného metabolismu?

16. Jakou strukturu má cukr, se kterým pijeme čaj? Jaká další tři synonyma pro tuto látku znáte?

17. Proč se tuk v mléce neshromažďuje na povrchu, ale je v suspenzi?

18. Jaká je hmotnost DNA v jádře somatických a zárodečných buněk?

19. Kolik ATP spotřebuje člověk za den?

20. Z jakých bílkovin lidé vyrábějí oblečení?

Primární struktura pankreatické ribonukleázy (124 aminokyselin)

II. Domácí práce.

Pokračujte v přípravě na test a test v části "Chemická organizace života."

Lekce 21

I. Provedení ústního testu na otázky

1. Elementární složení buňky.

2. Charakteristika organogenních prvků.

3. Struktura molekuly vody. Vodíková vazba a její význam v "chemii" života.

4. Vlastnosti a biologické funkce vody.

5. Hydrofilní a hydrofobní látky.

6. Kationty a jejich biologický význam.

7. Anionty a jejich biologický význam.

8. Polymery. biologické polymery. Rozdíly mezi periodickými a neperiodickými polymery.

9. Vlastnosti lipidů, jejich biologické funkce.

10. Skupiny sacharidů rozlišené strukturními znaky.

11. Biologické funkce sacharidů.

12. Elementární složení bílkovin. Aminokyseliny. Tvorba peptidů.

13. Primární, sekundární, terciární a kvartérní struktury proteinů.

14. Biologická funkce bílkovin.

15. Rozdíly mezi enzymy a nebiologickými katalyzátory.

16. Struktura enzymů. Koenzymy.

17. Mechanismus účinku enzymů.

18. Nukleové kyseliny. Nukleotidy a jejich struktura. Tvorba polynukleotidů.

19. Pravidla E.Chargaffa. Princip komplementarity.

20. Vznik molekuly dvouvláknové DNA a její spirálizace.

21. Třídy buněčné RNA a jejich funkce.

22. Rozdíly mezi DNA a RNA.

23. Replikace DNA. Transkripce.

24. Struktura a biologická úloha ATP.

25. Tvorba ATP v buňce.

II. Domácí práce

Pokračujte v přípravě na test v části "Chemická organizace života."

Lekce 22

I. Vypracování písemného testu

Možnost 1

1. Existují tři typy aminokyselin - A, B, C. Kolik variant polypeptidových řetězců složených z pěti aminokyselin lze postavit. Zadejte tyto možnosti. Budou mít tyto polypeptidy stejné vlastnosti? Proč?

2. Všechno živé sestává hlavně ze sloučenin uhlíku a křemík, obdoba uhlíku, jehož obsah v zemské kůře je 300krát větší než uhlík, se vyskytuje jen u velmi málo organismů. Vysvětlete tuto skutečnost z hlediska struktury a vlastností atomů těchto prvků.

3. Molekuly ATP označené radioaktivním 32P na posledním třetím zbytku kyseliny fosforečné byly zavedeny do jedné buňky a molekuly ATP označené 32P na prvním zbytku nejblíže ribóze byly zavedeny do jiné buňky. Po 5 minutách byl v obou buňkách změřen obsah anorganického fosfátového iontu značeného32P. Kde bude výrazně vyšší?

4. Studie ukázaly, že 34 % z celkového počtu nukleotidů této mRNA tvoří guanin, 18 % uracil, 28 % cytosin a 20 % adenin. Určete procentuální složení dusíkatých bází dvouvláknové DNA, z nichž je specifikovaná mRNA plísní.

Možnost 2

1. Tuky tvoří "první rezervu" v energetickém metabolismu a používají se při vyčerpání zásob sacharidů. V kosterním svalstvu se však za přítomnosti glukózy a mastných kyselin ve větší míře využívají ty druhé. Bílkoviny jako zdroj energie se používají vždy až v krajním případě, když tělo hladoví. Vysvětlete tato fakta.

2. Ionty těžkých kovů (rtuť, olovo atd.) a arsen jsou snadno vázány sulfidovými skupinami bílkovin. Znáte-li vlastnosti sulfidů těchto kovů, vysvětlete, co se stane s proteinem v kombinaci s těmito kovy. Proč jsou těžké kovy pro tělo jedovaté?

3. Při oxidační reakci látky A na látku B se uvolní 60 kJ energie. Kolik molekul ATP lze při této reakci maximálně syntetizovat? Jak se využije zbytek energie?

4. Studie ukázaly, že 27 % z celkového počtu nukleotidů této mRNA tvoří guanin, 15 % uracil, 18 % cytosin a 40 % adenin. Určete procentuální složení dusíkatých bází dvouvláknové DNA, z níž je odlitek specifikovaná mRNA.

Pokračování příště

Nejdůležitější látkou v buňkách živých organismů je adenosintrifosfát nebo adenosintrifosfát. Pokud zadáme zkratku tohoto názvu, dostaneme ATP (angl. ATP). Tato látka patří do skupiny nukleosidtrifosfátů a hraje vedoucí roli v metabolických procesech v živých buňkách a je pro ně nepostradatelným zdrojem energie.

V kontaktu s

Objeviteli ATP byli biochemici z Harvardské školy tropické medicíny – Yellapragada Subbarao, Karl Loman a Cyrus Fiske. Objev nastal v roce 1929 a stal se významným milníkem v biologii živých systémů. Později, v roce 1941, německý biochemik Fritz Lipmann zjistil, že ATP v buňkách je hlavním nosičem energie.

Struktura ATP

Tato molekula má systematický název, který se píše takto: 9-β-D-ribofuranosyladenin-5'-trifosfát nebo 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purin-5'-trifosfát. Jaké sloučeniny jsou v ATP? Chemicky se jedná o trifosfátový ester adenosinu - derivát adeninu a ribózy. Tato látka vzniká spojením adeninu, což je purinová dusíkatá báze, s 1'-uhlíkem ribózy pomocí β-N-glykosidické vazby. α-, β- a y-molekuly kyseliny fosforečné jsou pak postupně připojeny k 5'-uhlíku ribózy.

Molekula ATP tedy obsahuje sloučeniny jako adenin, ribóza a tři zbytky kyseliny fosforečné. ATP je speciální sloučenina obsahující vazby, které uvolňují velké množství energie. Takové vazby a látky se nazývají makroergní. Při hydrolýze těchto vazeb molekuly ATP se uvolňuje množství energie od 40 do 60 kJ/mol, přičemž tento proces je doprovázen eliminací jednoho nebo dvou zbytků kyseliny fosforečné.

Tak se píšou tyto chemické reakce:

• jeden). ATP + voda → ADP + kyselina fosforečná + energie;
• 2). ADP + voda → AMP + kyselina fosforečná + energie.

Energie uvolněná při těchto reakcích se využívá v dalších biochemických procesech, které vyžadují určité energetické vstupy.

Úloha ATP v živém organismu. Jeho funkce

Jaká je funkce ATP? V první řadě energie. Jak bylo uvedeno výše, hlavní úlohou adenosintrifosfátu je zásobování energií biochemických procesů v živém organismu. Tato role je dána skutečností, že díky přítomnosti dvou vysokoenergetických vazeb působí ATP jako zdroj energie pro mnoho fyziologických a biochemických procesů, které vyžadují velké energetické náklady. Takové procesy jsou všechny reakce syntézy komplexních látek v těle. Jedná se především o aktivní přenos molekul přes buněčné membrány, včetně účasti na vytváření mezimembránového elektrického potenciálu a realizaci svalové kontrakce.

Kromě výše uvedeného uvádíme několik dalších, neméně důležité funkce ATP, jako:

Jak se v těle tvoří ATP?

Syntéza kyseliny adenosintrifosforečné probíhá, protože tělo vždy potřebuje energii pro normální život. V každém okamžiku je této látky velmi málo – asi 250 gramů, které jsou „nouzovou rezervou“ na „deštivý den“. Při nemoci dochází k intenzivní syntéze této kyseliny, protože pro fungování imunitního a vylučovacího systému a také termoregulačního systému těla je potřeba hodně energie, která je nezbytná pro účinný boj s nastupujícím onemocněním.

Která buňka má nejvíce ATP? Jedná se o buňky svalové a nervové tkáně, protože procesy výměny energie jsou v nich nejintenzivnější. A to je zřejmé, protože svaly se zapojují do pohybu, který vyžaduje kontrakci svalových vláken, a neurony přenášejí elektrické impulsy, bez kterých je nemožná práce všech tělesných systémů. Proto je pro buňku tak důležité udržovat konstantní a vysokou hladinu adenosintrifosfátu.

Jak mohou v těle vznikat molekuly adenosintrifosfátu? Jsou tvořeny tzv fosforylace ADP (adenosindifosfát). Tento chemická reakce jak následuje:

ADP + kyselina fosforečná + energie→ATP + voda.

K fosforylaci ADP dochází za účasti takových katalyzátorů, jako jsou enzymy a světlo, a provádí se jedním ze tří způsobů:

Oxidační i substrátová fosforylace využívají energii látek oxidovaných v průběhu takové syntézy.

Závěr

Kyselina adenosintrifosforečná je nejčastěji aktualizovanou látkou v těle. Jak dlouho v průměru žije molekula adenosintrifosfátu? Například v lidském těle je jeho životnost kratší než jedna minuta, takže jedna molekula takové látky se rodí a rozpadá až 3000krát za den. Úžasné, ale během dne Lidské tělo syntetizuje asi 40 kg této látky! Tak velká je potřeba této "vnitřní energie" pro nás!

Celý cyklus syntézy a dalšího využití ATP jako energetického paliva pro metabolické procesy v organismu živé bytosti je samotnou podstatou energetického metabolismu v tomto organismu. Adenosintrifosfát je tedy druh „baterie“, která zajišťuje normální fungování všech buněk živého organismu.

V biologii je ATP zdrojem energie a základem života. ATP - adenosintrifosfát - se podílí na metabolických procesech a reguluje biochemické reakce v těle.

co je to?

K pochopení toho, co je ATP, pomůže chemie. Chemický vzorec molekuly ATP je C10H16N5O13P3. Zapamatovat si celé jméno je snadné, pokud jej rozložíte na jednotlivé části. Adenosintrifosfát nebo kyselina adenosintrifosforečná je nukleotid sestávající ze tří částí:

• adenin - purinová dusíkatá báze;
• ribóza - monosacharid související s pentózami;
• tři zbytky kyseliny fosforečné.

Rýže. 1. Struktura molekuly ATP.

Podrobnější členění ATP je uvedeno v tabulce.

ATP poprvé objevili biochemici z Harvardu Subbarao, Loman a Fiske v roce 1929. V roce 1941 německý biochemik Fritz Lipmann zjistil, že ATP je zdrojem energie živého organismu.

Výroba energie

Fosfátové skupiny jsou propojeny vysokoenergetickými vazbami, které se snadno ničí. Při hydrolýze (interakce s vodou) se rozpadají vazby fosfátové skupiny, uvolňuje se velké množství energie a ATP se přeměňuje na ADP (kyselinu adenosindifosforečnou).

Obvykle chemická reakce vypadá takto:

TOP 4 článkykteří čtou spolu s tímto

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energie

Rýže. 2. Hydrolýza ATP.

Část uvolněné energie (asi 40 kJ / mol) se podílí na anabolismu (asimilace, metabolismus plastů), část se odvádí ve formě tepla k udržení tělesné teploty. Při další hydrolýze ADP dochází k odštěpení další fosfátové skupiny za uvolnění energie a vzniku AMP (adenosinmonofosfát). AMP nepodléhá hydrolýze.

Syntéza ATP

ATP se nachází v cytoplazmě, jádře, chloroplastech a mitochondriích. K syntéze ATP v živočišné buňce dochází v mitochondriích a v rostlinné buňce - v mitochondriích a chloroplastech.

ATP se tvoří z ADP a fosfátu s vynaložením energie. Tento proces se nazývá fosforylace:

ADP + H3PO4 + energie → ATP + H2O

Rýže. 3. Tvorba ATP z ADP.

V rostlinných buňkách dochází k fosforylaci během fotosyntézy a nazývá se fotofosforylace. U zvířat k tomuto procesu dochází při dýchání a nazývá se oxidativní fosforylace.

V živočišných buňkách dochází k syntéze ATP v procesu katabolismu (disimilace, energetický metabolismus) při štěpení bílkovin, tuků, sacharidů.

Funkce

Z definice ATP je zřejmé, že tato molekula je schopna poskytovat energii. Kromě energie působí kyselina adenosintrifosforečná další funkce:

• je materiál pro syntézu nukleových kyselin;
• je součástí enzymů a reguluje chemické procesy, urychluje nebo zpomaluje jejich průběh;
• je zprostředkovatel - předává signál synapsím (bodům kontaktu dvou buněčných membrán).

co jsme se naučili?

Z hodiny biologie v 10. ročníku jsme se učili o struktuře a funkcích ATP - kyseliny adenosintrifosforečné. ATP se skládá z adeninu, ribózy a tří zbytků kyseliny fosforečné. Při hydrolýze se ničí fosfátové vazby, čímž se uvolňuje energie nezbytná pro život organismů.

Tématický kvíz

Vyhodnocení zprávy

Průměrné hodnocení: 4.6. Celková obdržená hodnocení: 621.

V jakékoli buňce našeho těla probíhají miliony biochemických reakcí. Jsou katalyzovány řadou enzymů, které často vyžadují energii. Kde to buňka bere? Na tuto otázku lze odpovědět, pokud vezmeme v úvahu strukturu molekuly ATP - jednoho z hlavních zdrojů energie.

ATP je univerzální zdroj energie

ATP je zkratka pro adenosintrifosfát nebo adenosintrifosfát. Hmota je jedním ze dvou nejdůležitějších zdrojů energie v každé buňce. Struktura ATP a biologická role spolu úzce souvisí. Většina biochemických reakcí může probíhat pouze za účasti molekul látky, zvláště to platí.ATP je však zřídka přímo zapojen do reakce: aby proběhl jakýkoli proces, je zapotřebí energie, která je obsažena právě v adenosintrifosfátu.

Struktura molekul látky je taková, že vazby vytvořené mezi fosfátovými skupinami nesou obrovské množství energie. Proto se takovým vazbám říká také makroergické nebo makroenergetické (makro=mnoho, velký počet). Termín poprvé zavedl vědec F. Lipman a také navrhl k jejich označení použít ikonu ̴.

Pro buňku je velmi důležité udržovat konstantní hladinu adenosintrifosfátu. To platí zejména pro svalové buňky a nervová vlákna, protože jsou energeticky nejvíce závislé a ke svému plnění potřebují vysoký obsah adenosintrifosfátu.

Struktura molekuly ATP

Adenosintrifosfát se skládá ze tří prvků: ribózy, adeninu a

Ribóza- sacharid, který patří do skupiny pentóz. To znamená, že ribóza obsahuje 5 atomů uhlíku, které jsou uzavřeny v cyklu. Ribóza je spojena s adeninem β-N-glykosidickou vazbou na 1. atomu uhlíku. K pentóze jsou také připojeny zbytky kyseliny fosforečné na 5. atomu uhlíku.

Adenin je dusíkatá báze. Podle toho, jaká dusíkatá báze je na ribózu navázána, se izolují také GTP (guanosintrifosfát), TTP (thymidintrifosfát), CTP (cytidintrifosfát) a UTP (uridintrifosfát). Všechny tyto látky jsou svou strukturou podobné adenosintrifosfátu a plní přibližně stejné funkce, ale v buňce se vyskytují mnohem méně často.

Zbytky kyseliny fosforečné. K ribóze mohou být připojeny maximálně tři zbytky kyseliny fosforečné. Pokud jsou dvě nebo pouze jedna z nich, pak se látka nazývá ADP (difosfát) nebo AMP (monofosfát). Právě mezi zbytky fosforu se uzavírají makroenergetické vazby, po jejichž roztržení se uvolní 40 až 60 kJ energie. Pokud dojde k přerušení dvou vazeb, 80, méně často - uvolní se 120 kJ energie. Při porušení vazby mezi ribózou a zbytkem fosforu se uvolní pouze 13,8 kJ, proto jsou v molekule trifosfátu pouze dvě vysokoenergetické vazby (P ̴ P ̴ P) a jedna v molekule ADP (P ̴ P).

Jaké jsou strukturální vlastnosti ATP. Díky tomu, že mezi zbytky kyseliny fosforečné vzniká makroenergetická vazba, dochází k propojení struktury a funkcí ATP.

Struktura ATP a biologická úloha molekuly. Další funkce adenosintrifosfátu

Kromě energie může ATP v buňce vykonávat mnoho dalších funkcí. Spolu s dalšími nukleotidtrifosfáty se trifosfát podílí na konstrukci nukleových kyselin. V tomto případě jsou dodavateli dusíkatých bází ATP, GTP, TTP, CTP a UTP. Tato vlastnost se používá v procesech a transkripci.

ATP je také vyžadován pro provoz iontových kanálů. Například kanál Na-K pumpuje 3 molekuly sodíku z buňky a pumpuje 2 molekuly draslíku do buňky. Takový iontový proud je potřebný k udržení kladného náboje na vnějším povrchu membrány a pouze s pomocí adenosintrifosfátu může kanál fungovat. Totéž platí pro protonové a vápníkové kanály.

ATP je prekurzorem druhého posla cAMP (cyklický adenosinmonofosfát) - cAMP nejen přenáší signál přijatý receptory buněčné membrány, ale je také alosterickým efektorem. Alosterické efektory jsou látky, které urychlují nebo zpomalují enzymatické reakce. Cyklický adenosintrifosfát tedy inhibuje syntézu enzymu, který katalyzuje rozklad laktózy v bakteriálních buňkách.

Samotná molekula adenosintrifosfátu může být také alosterickým efektorem. Navíc v takových procesech působí ADP jako antagonista ATP: pokud trifosfát urychluje reakci, pak se difosfát zpomaluje a naopak. To jsou funkce a struktura ATP.

Jak se v buňce tvoří ATP

Funkce a struktura ATP jsou takové, že molekuly látky jsou rychle využity a zničeny. Proto je syntéza trifosfátu důležitým procesem při tvorbě energie v buňce.

Existují tři nejdůležitější způsoby, jak syntetizovat adenosintrifosfát:

1. Fosforylace substrátu.

2. Oxidační fosforylace.

3. Fotofosforylace.

Fosforylace substrátu je založena na mnoha reakcích probíhajících v cytoplazmě buňky. Tyto reakce se nazývají glykolýza - anaerobní stadium.V důsledku 1 glykolýzového cyklu se z 1 molekuly glukózy syntetizují dvě molekuly, které se dále využívají k výrobě energie a dále se syntetizují dva ATP.

• C6H12O6 + 2ADP + 2Fn --> 2C3H403 + 2ATP + 4H.

Buněčné dýchání

Oxidativní fosforylace je tvorba adenosintrifosfátu přenosem elektronů podél elektronového transportního řetězce membrány. V důsledku tohoto přenosu se na jedné ze stran membrány vytvoří protonový gradient a pomocí proteinového integrálního souboru ATP syntázy se budují molekuly. Proces probíhá na mitochondriální membráně.

Sled kroků glykolýzy a oxidativní fosforylace v mitochondriích tvoří celkový proces zvaný dýchání. Po kompletním cyklu se z 1 molekuly glukózy v buňce vytvoří 36 molekul ATP.

Fotofosforylace

Proces fotofosforylace je stejná oxidativní fosforylace s jediným rozdílem: fotofosforylační reakce probíhají v chloroplastech buňky působením světla. ATP je produkován během světelné fáze fotosyntézy, hlavního procesu výroby energie v zelených rostlinách, řasách a některých bakteriích.

V procesu fotosyntézy elektrony procházejí stejným elektronovým transportním řetězcem, což má za následek vytvoření protonového gradientu. Koncentrace protonů na jedné straně membrány je zdrojem syntézy ATP. Skládání molekul provádí enzym ATP syntáza.

Průměrná buňka obsahuje 0,04 % adenosintrifosfátu z celkové hmoty. Nicméně nejvíce velká důležitost pozorované ve svalových buňkách: 0,2-0,5 %.

V buňce je asi 1 miliarda molekul ATP.

Každá molekula nežije déle než 1 minutu.

Jedna molekula adenosintrifosfátu se obnovuje 2000-3000krát denně.

Celkově lidské tělo syntetizuje 40 kg adenosintrifosfátu denně a v každém časovém bodě je zásoba ATP 250 g.

Závěr

Struktura ATP a biologická úloha jeho molekul spolu úzce souvisí. Látka hraje klíčovou roli v životních procesech, protože makroergické vazby mezi fosfátovými zbytky obsahují obrovské množství energie. Adenosintrifosfát plní v buňce mnoho funkcí, a proto je důležité udržovat konstantní koncentraci látky. Rozpad a syntéza probíhají vysokou rychlostí, protože energie vazeb se neustále využívá v biochemických reakcích. Je nepostradatelnou látkou každé buňky těla. To je možná vše, co lze říci o struktuře ATP.