Բոլոր կենդանի գործընթացները հիմնված են ատոմային և մոլեկուլային շարժման վրա: Ե՛վ շնչառական պրոցեսը, և՛ բջջային զարգացումը, բաժանումն անհնար է առանց էներգիայի։ Էներգիայի մատակարարման աղբյուրը ATP-ն է, ինչ է այն և ինչպես է այն ձևավորվում, մենք կքննարկենք հետագա:

Նախքան ATP-ի հայեցակարգը ուսումնասիրելը, անհրաժեշտ է վերծանել այն: Այս տերմինը նշանակում է նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատ, որն անհրաժեշտ է մարմնում էներգիայի և նյութափոխանակության համար:

Սա կենսաքիմիական գործընթացների հիմքում ընկած էներգիայի եզակի աղբյուր է:Այս միացությունը հիմնարար է ֆերմենտային ձևավորման համար:

ATP-ն հայտնաբերվել է Հարվարդում 1929 թվականին։ Հիմնադիրները Հարվարդի բժշկական դպրոցի գիտնականներն էին։ Դրանց թվում էին Կառլ Լոմանը, Սայրուս Ֆիսկեն և Յելապրագադա Սուբբարաոն: Նրանք հայտնաբերել են մի միացություն, որն իր կառուցվածքով նման է ռիբոնուկլեինաթթուների ադենիլ նուկլեոտիդին։

Միացության տարբերակիչ առանձնահատկությունը մեկի փոխարեն երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդների պարունակությունն էր: 1941 թվականին գիտնական Ֆրից Լիպմանը ապացուցեց, որ ATP-ն բջջի ներսում էներգետիկ ներուժ ունի: Հետագայում հայտնաբերվեց առանցքային ֆերմենտ, որը կոչվում էր ATP synthase: Նրա խնդիրն է միտոքոնդրիայում թթվային մոլեկուլների ձևավորումը:

ATP-ն էներգիայի կուտակիչն է բջջային կենսաբանության մեջ և կարևոր է կենսաքիմիական ռեակցիաների հաջող իրականացման համար:

Ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի կենսաբանությունը հուշում է դրա առաջացումը էներգետիկ նյութափոխանակության արդյունքում։ Գործընթացը բաղկացած է երկրորդ քայլում 2 մոլեկուլ ստեղծելուց։ Մնացած 36 մոլեկուլները հայտնվում են երրորդ փուլում։

Թթվի կառուցվածքում էներգիայի կուտակումը տեղի է ունենում ֆոսֆորի մնացորդների միջև կապող նյութում։ 1 ֆոսֆորի մնացորդի անջատման դեպքում տեղի է ունենում 40 կՋ էներգիայի արտազատում։

Արդյունքում թթուն վերածվում է ադենոզին դիֆոսֆատի (ADP): Ֆոսֆատի հետագա անջատումը նպաստում է ադենոզին մոնոֆոսֆատի (AMP) արտադրությանը:

Հարկ է նշել, որ բույսերի ցիկլը ներառում է AMP-ի և ADP-ի կրկնակի օգտագործումը, ինչը հանգեցնում է այդ միացությունների վերածմանը թթվային վիճակի: Սա ապահովվում է գործընթացով։

Կառուցվածք

Միացության էության բացահայտումը հնարավոր է ուսումնասիրելուց հետո, թե որ միացություններն են ATP մոլեկուլի մաս:

Ի՞նչ միացություններ կան թթուներում:

• 3 ֆոսֆորական թթվի մնացորդներ. Թթվային մնացորդները միացվում են միմյանց հետ անկայուն բնույթի էներգետիկ կապերի միջոցով։ Այն նաև հանդիպում է օրթոֆոսֆորական թթու անվան տակ;
• ադենին. ազոտային հիմք է.
• Ռիբոզ: Այն պենտոզայի ածխաջրածին է:

Այս տարրերի ընդգրկումը ATP-ում նրան տալիս է նուկլեոտիդային կառուցվածք: Սա թույլ է տալիս մոլեկուլը դասակարգել որպես նուկլեինաթթու:

Կարևոր.Թթվային մոլեկուլների պառակտման արդյունքում էներգիա է ազատվում: ATP մոլեկուլը պարունակում է 40 կՋ էներգիա։

Կրթություն

Մոլեկուլի ձևավորումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիումներում և քլորոպլաստներում: Թթվի մոլեկուլային սինթեզի հիմնական պահը դիսիմիլացիայի գործընթացն է։ Դիսիմիլացիան բարդ միացության ոչնչացման հետևանքով համեմատաբար պարզի անցնելու գործընթացն է։

Որպես թթվի սինթեզի մաս, ընդունված է տարբերակել մի քանի փուլ.

1. Նախապատրաստական. Պառակտման հիմքը մարսողական պրոցեսն է, որն ապահովվում է ֆերմենտային գործողությամբ։ Սնունդը, որը մտնում է օրգանիզմ, ոչնչացվում է։ Ճարպը տրոհվում է ճարպաթթուների և գլիցերինի: Սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, օսլան՝ գլյուկոզայի։ Բեմը ուղեկցվում է ջերմային էներգիայի արտազատմամբ։
2. Անօքսիկ կամ գլիկոլիզ: Քայքայման գործընթացը հիմքն է։ Գլյուկոզայի քայքայումը տեղի է ունենում ֆերմենտների մասնակցությամբ, մինչդեռ թողարկված էներգիայի 60%-ը վերածվում է ջերմության, մնացածը մնում է մոլեկուլի բաղադրության մեջ։
3. Թթվածին կամ հիդրոլիզ; Հանդիպում է միտոքոնդրիումներում։ Առաջանում է թթվածնի և ֆերմենտների օգնությամբ։ Ներառված է մարմնի արտաշնչած թթվածինը: Ավարտվում է ավարտված: Այն ենթադրում է էներգիայի արտազատում՝ մոլեկուլ առաջացնելու համար։

Գոյություն ունեն մոլեկուլային ձևավորման հետևյալ եղանակները.

1. Սուբստրատային բնույթի ֆոսֆորիլացում: Օքսիդացման արդյունքում նյութերի էներգիայի հիման վրա։ Մոլեկուլի գերակշռող մասը ձևավորվում է միտոքոնդրիումներում՝ թաղանթների վրա։ Այն իրականացվում է առանց թաղանթային ֆերմենտների մասնակցության։ Այն տեղի է ունենում ցիտոպլազմային մասում՝ գլիկոլիզի միջոցով։ Թույլատրվում է այլ բարձր էներգիայի միացություններից ֆոսֆատային խմբի փոխադրման շնորհիվ ձևավորման տարբերակը։
2. Օքսիդատիվ բնույթի ֆոսֆորիլացում։ Առաջանում է օքսիդատիվ ռեակցիայի պատճառով։
3. Ֆոտոֆոսֆորիլացումը բույսերում ֆոտոսինթեզի ընթացքում:

Իմաստը

Մարմնի համար մոլեկուլի հիմնարար նշանակությունը բացահայտվում է ATP-ի ֆունկցիայի միջոցով:

ATP ֆունկցիոնալությունը ներառում է հետևյալ կատեգորիաները.

1. Էներգիա. Ապահովում է օրգանիզմին էներգիա, հանդիսանում է ֆիզիոլոգիական կենսաքիմիական պրոցեսների և ռեակցիաների էներգետիկ հիմքը։ Առաջանում է 2 բարձր էներգիայի կապերի պատճառով։ Այն ենթադրում է մկանների կծկում, տրանսմեմբրանային ներուժի ձևավորում, թաղանթների միջոցով մոլեկուլային տրանսպորտի ապահովում։
2. սինթեզի հիմքը. Այն համարվում է նուկլեինաթթուների հետագա առաջացման մեկնարկային միացություն։
3. Կարգավորող. Կենսաքիմիական գործընթացների մեծ մասի կարգավորման հիմքում ընկած է: Ապահովված է ֆերմենտային շարքի ալոստերիկ էֆեկտորին պատկանելու պատճառով։ Այն ազդում է կարգավորող կենտրոնների գործունեության վրա՝ ուժեղացնելով կամ ճնշելով դրանք։
4. Միջնորդ. Այն համարվում է բջիջ հորմոնալ ազդանշանի փոխանցման երկրորդական օղակ: Դա ցիկլային ADP-ի առաջացման նախադրյալ է:
5. միջնորդ. Այն ազդանշանային նյութ է սինապսներում և այլ բջջային փոխազդեցություններում: Ապահովում է պուրիներգիկ ազդանշան:

Վերոնշյալ կետերի շարքում գերիշխող տեղն է հատկացնում ATP-ի էներգետիկ ֆունկցիան։

Կարևոր է հասկանալ, անկախ նրանից, թե ինչ գործառույթ է կատարում ATP-ն, դրա արժեքը ունիվերսալ է:

Օգտակար տեսանյութ

Ամփոփելով

Ֆիզիոլոգիական և կենսաքիմիական պրոցեսների հիմքը ATP մոլեկուլի առկայությունն է։ Միացումների հիմնական խնդիրը էներգիայի մատակարարումն է։ Առանց կապի անհնար է ինչպես բույսերի, այնպես էլ կենդանիների կենսագործունեությունը։

հետ շփման մեջ

Շարունակություն. Տե՛ս No 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005 թ.

Կենսաբանության դասեր բնագիտության դասարաններում

Ընդլայնված պլանավորում, 10-րդ դասարան

Դաս 19

Սարքավորումներ:ընդհանուր կենսաբանության վերաբերյալ աղյուսակներ, ATP մոլեկուլի կառուցվածքի դիագրամ, պլաստիկի և էներգիայի փոխանակման փոխհարաբերությունների դիագրամ:

I. Գիտելիքների ստուգում

Կենսաբանական թելադրանքի անցկացում «Կենդանի նյութի օրգանական միացություններ»

Ուսուցիչը կարդում է թեզերը թվերի տակ, ուսանողները նոթատետրում գրում են այն թեզիսների համարները, որոնք բովանդակությամբ համապատասխանում են իրենց տարբերակին:

Տարբերակ 1 - սպիտակուցներ:
Տարբերակ 2 - ածխաջրեր:
Տարբերակ 3 - լիպիդներ:
Տարբերակ 4 - նուկլեինաթթուներ:

1. Մաքուր տեսքով դրանք բաղկացած են միայն C, H, O ատոմներից։

2. Բացի C, H, O ատոմներից, դրանք պարունակում են N և սովորաբար S ատոմներ։

3. Բացի C, H, O ատոմներից, դրանք պարունակում են N և P ատոմներ։

4. Նրանք ունեն համեմատաբար փոքր մոլեկուլային քաշ:

5. Մոլեկուլային զանգվածը կարող է լինել հազարներից մինչև մի քանի տասնյակ և հարյուր հազարավոր դալտոններ:

6. Ամենամեծ օրգանական միացությունները, որոնց մոլեկուլային զանգվածը հասնում է մի քանի տասնյակ և հարյուր միլիոնավոր դալտոնների:

7. Նրանք ունեն տարբեր մոլեկուլային կշիռներ՝ շատ փոքրից մինչև շատ բարձր՝ կախված նրանից՝ նյութը մոնոմեր է, թե պոլիմեր։

8. Կազմված են մոնոսաքարիդներից։

9. Կազմված է ամինաթթուներից։

10. Կազմված են նուկլեոտիդներից։

11. Դրանք ավելի բարձր ճարպաթթուների եթերներ են։

12. Հիմնական կառուցվածքային միավոր՝ «ազոտային հիմք՝ պենտոզա-ֆոսֆորաթթվի մնացորդ»։

13. Հիմնական կառուցվածքային միավոր՝ «ամինաթթուներ».

14. Հիմնական կառուցվածքային միավոր՝ «մոնոսաքարիդ».

15. Հիմնական կառուցվածքային միավոր՝ «գլիցերին-ճարպաթթու».

16. Պոլիմերային մոլեկուլները կառուցված են նույն մոնոմերներից։

17. Պոլիմերային մոլեկուլները կառուցված են նմանատիպ, բայց ոչ լրիվ նույնական մոնոմերներից:

18. Պոլիմերներ չեն:

19. Նրանք գրեթե բացառապես կատարում են էներգետիկ, շինարարական և պահեստավորման գործառույթներ, որոշ դեպքերում՝ պաշտպանիչ։

20. Բացի էներգիայից և շինարարությունից, կատարում են կատալիտիկ, ազդանշանային, տրանսպորտային, շարժիչային և պաշտպանիչ գործառույթներ.

21. Պահպանում և փոխանցում են բջջի և մարմնի ժառանգական հատկությունները։

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

II. Նոր նյութ սովորելը

1. Ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի կառուցվածքը

Բացի սպիտակուցներից, նուկլեինաթթուներից, ճարպերից և ածխաջրերից, կենդանի նյութում սինթեզվում են մեծ թվով այլ օրգանական միացություններ։ Դրանցից բջջի բիոէներգետիկայում կարևոր դեր է խաղում ադենոզին տրիֆոսֆատ (ATP): ATP-ն հայտնաբերված է բոլոր բուսական և կենդանական բջիջներում: Բջիջներում ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուն առավել հաճախ առկա է աղերի տեսքով, որոնք կոչվում են ադենոզին տրիֆոսֆատներ. ATP-ի քանակը տատանվում է և միջինում կազմում է 0,04% (միջինում կա մոտ 1 միլիարդ ATP մոլեկուլ մեկ բջջում): Ամենամեծ թիվը ATP-ն հայտնաբերվում է կմախքի մկաններում (0,2–0,5%)։

ATP մոլեկուլը բաղկացած է ազոտային հիմքից՝ ադենինից, պենտոզից՝ ռիբոզից և ֆոսֆորաթթվի երեք մնացորդներից, այսինքն. ATP-ն հատուկ ադենիլ նուկլեոտիդ է: Ի տարբերություն այլ նուկլեոտիդների, ATP-ն պարունակում է ոչ թե մեկ, այլ երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդ։ ATP-ն վերաբերում է մակրոէերգիկ նյութերին՝ իրենց կապերում մեծ քանակությամբ էներգիա պարունակող նյութեր:

ATP մոլեկուլի տարածական մոդելը (A) և կառուցվածքային բանաձևը (B):

ATP-ի բաղադրությունից ATPase ֆերմենտների ազդեցությամբ անջատվում է ֆոսֆորաթթվի մնացորդ: ATP-ն ունի իր վերջնական ֆոսֆատ խումբը անջատելու ուժեղ միտում.

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30.5 կՋ + Fn,

որովհետեւ դա հանգեցնում է հարևան բացասական լիցքերի միջև էներգետիկ անբարենպաստ էլեկտրաստատիկ վանման անհետացմանը: Ստացված ֆոսֆատը կայունանում է ջրի հետ էներգետիկ բարենպաստ ջրածնային կապերի ձևավորմամբ։ Լիցքավորման բաշխումը ADP + Fn համակարգում դառնում է ավելի կայուն, քան ATP-ում: Այս ռեակցիայի արդյունքում ազատվում է 30,5 կՋ (երբ պայմանական կովալենտային կապը խզվում է, ազատվում է 12 կՋ)։

ATP-ում ֆոսֆոր-թթվածին կապի բարձր էներգիայի «արժեքը» ընդգծելու համար ընդունված է այն նշել ~ նշանով և անվանել մակրոէներգետիկ կապ։ Երբ ֆոսֆորաթթվի մեկ մոլեկուլ անջատվում է, ATP-ն վերածվում է ADP-ի (ադենոզին դիֆոսֆորական թթու), իսկ եթե ֆոսֆորաթթվի երկու մոլեկուլ է անջատվում, ապա ATP-ն վերածվում է AMP-ի (ադենոզին մոնոֆոսֆորական թթու): Երրորդ ֆոսֆատի ճեղքումն ուղեկցվում է ընդամենը 13,8 կՋ արտազատմամբ, այնպես որ ATP մոլեկուլում կա ընդամենը երկու մակրոէերգիկ կապ։

2. Բջջում ATP-ի առաջացում

Բջջում ATP-ի մատակարարումը փոքր է: Օրինակ, մկանում ATP-ի պաշարները բավարար են 20-30 կծկումների համար: Բայց մկանը կարող է ժամերով աշխատել և հազարավոր կծկումներ առաջացնել: Հետևաբար, ATP-ի ADP-ի տրոհման հետ մեկտեղ, բջիջում պետք է շարունակաբար տեղի ունենա հակադարձ սինթեզ: Կան մի քանի ուղիներ ATP սինթեզբջիջներում. Եկեք ծանոթանանք նրանց հետ:

1. անաէրոբ ֆոսֆորիլացում.Ֆոսֆորիլացումը ATP-ի սինթեզի գործընթացն է ADP-ից և ցածր մոլեկուլային քաշի ֆոսֆատից (Pn): Տվյալ դեպքում խոսքը թթվածնազուրկ օրգանական նյութերի օքսիդացման գործընթացների մասին է (օրինակ՝ գլիկոլիզը գլյուկոզայի թթվածնազուրկ օքսիդացման գործընթացն է դեպի պիրուինաթթու)։ Այս գործընթացների ընթացքում թողարկված էներգիայի մոտավորապես 40% -ը (մոտ 200 կՋ / մոլ գլյուկոզա) ծախսվում է ATP սինթեզի վրա, իսկ մնացածը ցրվում է ջերմության տեսքով.

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn -–> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H:

2. Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում- սա ATP-ի սինթեզի գործընթացն է թթվածնով օրգանական նյութերի օքսիդացման էներգիայի շնորհիվ: Այս գործընթացը հայտնաբերվեց 1930-ականների սկզբին։ 20 րդ դար Վ.Ա. Էնգելհարդտ. Միտոքոնդրիայում ընթանում են օրգանական նյութերի օքսիդացման թթվածնային գործընթացները։ Այս դեպքում արձակված էներգիայի մոտավորապես 55%-ը (մոտ 2600 կՋ/մոլ գլյուկոզա) վերածվում է ATP-ի քիմիական կապերի էներգիայի, իսկ 45%-ը ցրվում է ջերմության տեսքով։

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումը շատ ավելի արդյունավետ է, քան անաէրոբ սինթեզները. եթե գլյուկոզայի մոլեկուլի քայքայման ժամանակ գլիկոլիզի ժամանակ սինթեզվում է միայն 2 ATP մոլեկուլ, ապա օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման ժամանակ ձևավորվում է 36 ATP մոլեկուլ:

3. Ֆոտոֆոսֆորիլացում- արևի լույսի էներգիայի շնորհիվ ATP-ի սինթեզի գործընթացը: ATP-ի սինթեզի այս ուղին բնորոշ է միայն ֆոտոսինթեզի ընդունակ բջիջներին (կանաչ բույսեր, ցիանոբակտերիաներ): Արևի լույսի քվանտայի էներգիան օգտագործվում է ֆոտոսինթետիկների միջոցով թեթև փուլֆոտոսինթեզ՝ ATP-ի սինթեզի համար:

3. ATP-ի կենսաբանական նշանակությունը

ATP-ն բջջում նյութափոխանակության գործընթացների կենտրոնում է՝ հանդիսանալով կապը կենսաբանական սինթեզի և քայքայման ռեակցիաների միջև։ Բջջում ATP-ի դերը կարելի է համեմատել մարտկոցի դերի հետ, քանի որ ATP-ի հիդրոլիզի ժամանակ ազատվում է կյանքի տարբեր գործընթացների համար անհրաժեշտ էներգիան («լիցքաթափում»), իսկ ֆոսֆորիլացման («լիցքավորում») գործընթացում: , ATP-ն կրկին էներգիա է կուտակում իր մեջ։

ATP հիդրոլիզի ժամանակ արտազատվող էներգիայի շնորհիվ բջջի և մարմնի գրեթե բոլոր կենսական գործընթացները տեղի են ունենում՝ նյարդային ազդակների փոխանցում, նյութերի կենսասինթեզ, մկանների կծկում, նյութերի տեղափոխում և այլն։

III. Գիտելիքների համախմբում

Կենսաբանական խնդիրների լուծում

Առաջադրանք 1. Արագ վազելիս հաճախ ենք շնչում, ավելացել է քրտնարտադրությունը։ Բացատրե՛ք այս երեւույթները։

Առաջադրանք 2. Ինչու՞ են սառած մարդիկ սկսում ցրտահարվել և ցատկել:

Առաջադրանք 3. Ի.Իլֆի և Է.Պետրովի հայտնի աշխատության մեջ «Տասներկու աթոռները» բազմաթիվ օգտակար խորհուրդների շարքում կարելի է գտնել հետևյալը՝ «Խորը շնչիր, հուզված ես»: Փորձեք հիմնավորել այս խորհուրդը մարմնում տեղի ունեցող էներգետիկ գործընթացների տեսանկյունից։

IV. Տնային աշխատանք

Սկսեք պատրաստվել թեստին և թեստին (թելադրեք թեստի հարցեր - տես դաս 21):

Դաս 20

Սարքավորումներ:ընդհանուր կենսաբանության աղյուսակներ.

I. Բաժնի գիտելիքների ընդհանրացում

Ուսանողների աշխատանք հարցերով (անհատական) հետագա ստուգմամբ և քննարկմամբ

1. Բերե՛ք օրգանական միացությունների օրինակներ, որոնք ներառում են ածխածին, ծծումբ, ֆոսֆոր, ազոտ, երկաթ, մանգան:

2. Ինչպե՞ս կարելի է կենդանի բջիջը տարբերել մեռածից իոնային բաղադրությամբ:

3. Ի՞նչ նյութեր կան բջջում չլուծված վիճակում: Ի՞նչ օրգաններ և հյուսվածքներ են դրանք ներառում:

4. Բերե՛ք ֆերմենտների ակտիվ կենտրոններում ընդգրկված մակրոէլեմենտների օրինակներ:

5. Ո՞ր հորմոններն են պարունակում հետքի տարրեր:

6. Ի՞նչ դեր ունեն հալոգենները մարդու օրգանիզմում:

7. Ինչո՞վ են սպիտակուցները տարբերվում արհեստական ​​պոլիմերներից:

8. Ո՞րն է տարբերությունը պեպտիդների և սպիտակուցների միջև:

9. Ինչպե՞ս է կոչվում այն ​​սպիտակուցը, որը կազմում է հեմոգլոբինի մի մասը: Քանի՞ ենթամիավորներից է այն բաղկացած:

10. Ի՞նչ է ռիբոնուկլեազը: Քանի՞ ամինաթթու կա դրա մեջ: Ե՞րբ է այն արհեստականորեն սինթեզվել:

11. Ինչու՞ է ցածր քիմիական ռեակցիաների արագությունն առանց ֆերմենտների:

12. Ի՞նչ նյութեր են տեղափոխում սպիտակուցները բջջային թաղանթով:

13. Ինչո՞վ են հակամարմինները տարբերվում անտիգեններից: Արդյո՞ք պատվաստանյութերը հակամարմիններ են պարունակում:

14. Ո՞ր նյութերն են օրգանիզմում քայքայում սպիտակուցները: Որքա՞ն էներգիա է արտազատվում այս դեպքում: Որտե՞ղ և ինչպե՞ս է վնասազերծվում ամոնիակը:

15. Բերեք պեպտիդ հորմոնների օրինակ՝ ինչպե՞ս են դրանք մասնակցում բջջային նյութափոխանակության կարգավորմանը:

16. Ի՞նչ կառուցվածք ունի շաքարավազը, որով թեյ ենք խմում: Ի՞նչ այլ երեք հոմանիշներ գիտեք այս նյութի համար:

17. Ինչո՞ւ կաթի ճարպը չի հավաքվում մակերեսի վրա, այլ գտնվում է կասեցման մեջ:

18. Որքա՞ն է ԴՆԹ-ի զանգվածը սոմատիկ և սեռական բջիջների միջուկում:

19. Որքա՞ն ATP է օգտագործում մարդը օրական:

20. Ի՞նչ սպիտակուցներից են մարդիկ հագուստ պատրաստում:

Ենթաստամոքսային գեղձի ռիբոնուկլեազի առաջնային կառուցվածքը (124 ամինաթթուներ)

II. Տնային աշխատանք.

Շարունակեք պատրաստվել թեստի և թեստի «Կյանքի քիմիական կազմակերպում» բաժնում:

Դաս 21

I. Հարցերի բանավոր թեստավորման անցկացում

1. Բջջի տարրական կազմը.

2. Օրգանական տարրերի բնութագրերը.

3. Ջրի մոլեկուլի կառուցվածքը. Ջրածնային կապը և դրա նշանակությունը կյանքի «քիմիայում».

4. Ջրի հատկությունները և կենսաբանական գործառույթները.

5. Հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ նյութեր.

6. Կատիոնները և դրանց կենսաբանական նշանակությունը.

7. Անիոնները և դրանց կենսաբանական նշանակությունը.

8. Պոլիմերներ. կենսաբանական պոլիմերներ. Տարբերությունները պարբերական և ոչ պարբերական պոլիմերների միջև:

9. Լիպիդների հատկությունները, նրանց կենսաբանական գործառույթները.

10. Կառուցվածքային հատկանիշներով տարբերվող ածխաջրերի խմբեր.

11. Ածխաջրերի կենսաբանական գործառույթները.

12. Սպիտակուցների տարրական կազմը. Ամինաթթուներ. Պեպտիդների ձևավորում.

13. Սպիտակուցների առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդական կառուցվածքները.

14. Սպիտակուցների կենսաբանական ֆունկցիան.

15. Տարբերությունները ֆերմենտների և ոչ կենսաբանական կատալիզատորների միջև:

16. Ֆերմենտների կառուցվածքը. Կոֆերմենտներ.

17. Ֆերմենտների գործողության մեխանիզմը.

18. Նուկլեինաթթուներ. Նուկլեոտիդները և դրանց կառուցվածքը. Պոլինուկլեոտիդների ձևավորում.

19. E.Chargaff-ի կանոններ. Փոխլրացման սկզբունքը.

20. ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլի առաջացում և դրա պարույրացում:

21. Բջջային ՌՆԹ-ի դասերը և դրանց գործառույթները:

22. ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի տարբերությունները.

23. ԴՆԹ-ի վերարտադրություն. Տառադարձում.

24. ATP-ի կառուցվածքը և կենսաբանական դերը:

25. Բջջում ATP-ի առաջացումը.

II. Տնային աշխատանք

Շարունակեք պատրաստվել թեստի «Կյանքի քիմիական կազմակերպում» բաժնում:

Դաս 22

I. Գրավոր թեստավորման անցկացում

Տարբերակ 1

1. Կան երեք տեսակի ամինաթթուներ՝ A, B, C։ Հինգ ամինաթթուներից բաղկացած պոլիպեպտիդային շղթաների քանի տարբերակ կարելի է կառուցել։ Նշեք այս տարբերակները: Արդյո՞ք այս պոլիպեպտիդները կունենան նույն հատկությունները: Ինչո՞ւ։

2. Բոլոր կենդանի արարածները հիմնականում կազմված են ածխածնի միացություններից, իսկ սիլիցիումը՝ ածխածնի անալոգը, որի պարունակությունը երկրի ընդերքում 300 անգամ ավելի է, քան ածխածինը, հանդիպում է միայն շատ քիչ օրգանիզմներում։ Բացատրեք այս փաստը այս տարրերի ատոմների կառուցվածքի և հատկությունների տեսանկյունից:

3. ATP մոլեկուլները, որոնք պիտակավորված էին ռադիոակտիվ 32P-ով վերջին՝ ֆոսֆորական թթվի երրորդ մնացորդում, ներմուծվեցին մեկ բջջ, իսկ ATP մոլեկուլները, որոնք պիտակավորված էին 32P-ով առաջին մնացորդի մոտ ռիբոզային, ներմուծվեցին մեկ այլ բջիջ: 5 րոպե անց երկու բջիջներում էլ չափվել է 32P պիտակավորված անօրգանական ֆոսֆատի իոնի պարունակությունը: Որտեղ այն զգալիորեն ավելի բարձր կլինի:

4. Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այս mRNA-ի նուկլեոտիդների ընդհանուր թվի 34%-ը կազմում է գուանինը, 18%-ը՝ ուրացիլը, 28%-ը՝ ցիտոզինը, 20%-ը՝ ադենինը։ Որոշեք երկշղթա ԴՆԹ-ի ազոտային հիմքերի տոկոսային բաղադրությունը, որոնցից նշված mRNA-ն կաղապար է:

Տարբերակ 2

1. Ճարպերը կազմում են «առաջին ռեզերվը» էներգետիկ նյութափոխանակության մեջ և օգտագործվում են ածխաջրերի պաշարը սպառելիս։ Սակայն կմախքի մկաններում գլյուկոզայի և ճարպաթթուների առկայության դեպքում վերջիններս ավելի մեծ չափով են օգտագործվում։ Սպիտակուցները որպես էներգիայի աղբյուր միշտ օգտագործվում են միայն որպես վերջին միջոց, երբ օրգանիզմը սովամահ է լինում։ Բացատրեք այս փաստերը:

2. Ծանր մետաղների (սնդիկ, կապար և այլն) և մկնդեղի իոնները հեշտությամբ կապվում են սպիտակուցների սուլֆիդային խմբերով։ Իմանալով այս մետաղների սուլֆիդների հատկությունները, բացատրեք, թե ինչ է տեղի ունենում սպիտակուցի հետ, երբ միացվում է այս մետաղների հետ: Ինչու են ծանր մետաղները թունավոր օրգանիզմի համար:

3. A նյութի B նյութի օքսիդացման ռեակցիայի ժամանակ անջատվում է 60 կՋ էներգիա։ Քանի՞ ATP մոլեկուլ կարող է առավելագույնս սինթեզվել այս ռեակցիայում: Ինչպե՞ս է օգտագործվելու էներգիայի մնացած մասը:

4. Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այս mRNA-ի նուկլեոտիդների ընդհանուր թվի 27%-ը կազմում է գուանինը, 15%-ը՝ ուրացիլը, 18%-ը՝ ցիտոզինը, 40%-ը՝ ադենինը։ Որոշեք երկշղթա ԴՆԹ-ի ազոտային հիմքերի տոկոսային բաղադրությունը, որոնցից նշված mRNA-ն կաղապար է:

Շարունակելի

Կենդանի օրգանիզմների բջիջներում ամենակարևոր նյութը ադենոզին տրիֆոսֆատն է կամ ադենոզին տրիֆոսֆատը։ Եթե ​​մուտքագրենք այս անվան հապավումը, կստանանք ATP (անգլ. ATP): Այս նյութը պատկանում է նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատների խմբին և առաջատար դեր է խաղում կենդանի բջիջներում նյութափոխանակության գործընթացներում՝ հանդիսանալով նրանց համար էներգիայի անփոխարինելի աղբյուր։

հետ շփման մեջ

ATP-ի հայտնաբերողները Հարվարդի արևադարձային բժշկության դպրոցի կենսաքիմիկոսներ են՝ Յելապրագադա Սուբբարաոն, Կառլ Լոմանը և Սայրուս Ֆիսկեն։ Բացահայտումը տեղի է ունեցել 1929 թվականին և դարձել կենդանի համակարգերի կենսաբանության կարևոր իրադարձություն: Ավելի ուշ՝ 1941 թվականին, գերմանացի կենսաքիմիկոս Ֆրից Լիպմանը պարզեց, որ բջիջներում ATP-ն էներգիայի հիմնական կրողն է։

ATP-ի կառուցվածքը

Այս մոլեկուլն ունի համակարգային անվանում, որը գրված է հետևյալ կերպ. Ի՞նչ միացություններ կան ATP-ում: Քիմիապես դա ադենոզինի եռաֆոսֆատ էսթերն է. ադենինի և ռիբոզի ածանցյալ. Այս նյութը ձևավորվում է ադենինի միացումից, որը պուրինային ազոտային հիմք է, ռիբոզի 1'-ածխածնի հետ՝ օգտագործելով β-N-գլիկոզիդային կապը: Ֆոսֆորաթթվի α-, β- և γ-մոլեկուլները հաջորդաբար կցվում են ռիբոզի 5'-ածխածինին։

Այսպիսով, ATP մոլեկուլը պարունակում է այնպիսի միացություններ, ինչպիսիք են ադենինը, ռիբոզը և երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդներ: ATP-ն հատուկ միացություն է, որը պարունակում է կապեր, որոնք մեծ քանակությամբ էներգիա են թողնում: Այդպիսի կապերն ու նյութերը կոչվում են մակրոերգիկ։ ATP մոլեկուլի այս կապերի հիդրոլիզի ընթացքում էներգիայի քանակություն է թողարկվում 40-ից մինչև 60 կՋ / մոլ, մինչդեռ այս գործընթացը ուղեկցվում է մեկ կամ երկու ֆոսֆորաթթվի մնացորդների վերացումով:

Այս քիմիական ռեակցիաները գրված են այսպես:

• մեկը): ATP + ջուր → ADP + ֆոսֆորաթթու + էներգիա;
• 2). ADP + ջուր → AMP + ֆոսֆորաթթու + էներգիա:

Այս ռեակցիաների ընթացքում արձակված էներգիան օգտագործվում է հետագա կենսաքիմիական գործընթացներում, որոնք պահանջում են որոշակի էներգիայի մուտքեր:

ATP-ի դերը կենդանի օրգանիզմում. Դրա գործառույթները

Ո՞րն է ATP-ի գործառույթը:Առաջին հերթին էներգիան։ Ինչպես նշվեց վերևում, ադենոզին տրիֆոսֆատի հիմնական դերը կենդանի օրգանիզմում կենսաքիմիական գործընթացների էներգիայի մատակարարումն է: Այս դերը պայմանավորված է նրանով, որ երկու բարձր էներգիայի կապերի առկայության պատճառով ATP-ն հանդես է գալիս որպես էներգիայի աղբյուր բազմաթիվ ֆիզիոլոգիական և կենսաքիմիական գործընթացների համար, որոնք պահանջում են էներգիայի մեծ ծախսեր: Նման պրոցեսները մարմնի բարդ նյութերի սինթեզի բոլոր ռեակցիաներն են: Սա, առաջին հերթին, մոլեկուլների ակտիվ փոխանցումն է բջջային թաղանթների միջոցով, ներառյալ մասնակցությունը միջմեմբրանային էլեկտրական ներուժի ստեղծմանը և մկանների կծկման իրականացմանը:

Բացի վերը նշվածից, մենք թվարկում ենք ևս մի քանիսը. ATP-ի ոչ պակաս կարևոր գործառույթները, ինչպիսիք են.

Ինչպե՞ս է ձևավորվում ATP-ն մարմնում:

Ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի սինթեզը շարունակվում է, քանի որ օրգանիզմը միշտ էներգիայի կարիք ունի նորմալ կյանքի համար։ Ցանկացած պահի այս նյութից շատ քիչ է լինում՝ մոտ 250 գրամ, որոնք «արտակարգ պահուստներ» են «անձրևոտ օրվա» համար։ Հիվանդության ժամանակ տեղի է ունենում այս թթվի ինտենսիվ սինթեզ, քանի որ մեծ էներգիա է պահանջվում իմունային և արտազատվող համակարգերի, ինչպես նաև մարմնի ջերմակարգավորման համակարգի աշխատանքի համար, որն անհրաժեշտ է հիվանդության առաջացման դեմ արդյունավետ պայքարելու համար:

Ո՞ր բջիջն ունի ամենաշատ ATP: Սրանք մկանային և նյարդային հյուսվածքների բջիջներ են, քանի որ դրանցում ամենաինտենսիվ են էներգիայի փոխանակման գործընթացները: Եվ դա ակնհայտ է, քանի որ մկանները ներգրավված են շարժման մեջ, որը պահանջում է մկանային մանրաթելերի կծկում, իսկ նեյրոնները փոխանցում են էլեկտրական ազդակներ, առանց որոնց անհնար է մարմնի բոլոր համակարգերի աշխատանքը։ Հետևաբար, բջջի համար այնքան կարևոր է պահպանել ադենոզին տրիֆոսֆատի մշտական ​​և բարձր մակարդակը:

Ինչպե՞ս կարող են մարմնում առաջանալ ադենոզին տրիֆոսֆատի մոլեկուլներ: Դրանք ձեւավորվում են այսպես կոչված ADP-ի ֆոսֆորիլացում (ադենոզին դիֆոսֆատ). Սա քիմիական ռեակցիաԻնչպես նշված է հետեւյալում:

ADP + ֆոսֆորաթթու + էներգիա→ATP + ջուր:

ADP-ի ֆոսֆորիլացումը տեղի է ունենում այնպիսի կատալիզատորների մասնակցությամբ, ինչպիսիք են ֆերմենտները և լույսը, և իրականացվում է երեք եղանակներից մեկով.

Ե՛վ օքսիդատիվ, և՛ սուբստրատի ֆոսֆորիլացումը օգտագործում է այնպիսի նյութերի էներգիան, որոնք օքսիդացված են նման սինթեզի ընթացքում:

Եզրակացություն

Ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուօրգանիզմում ամենահաճախ թարմացվող նյութն է: Որքա՞ն է միջինում ապրում ադենոզին տրիֆոսֆատի մոլեկուլը: Մարդու մարմնում, օրինակ, նրա կյանքի տեւողությունը մեկ րոպեից պակաս է, ուստի նման նյութի մեկ մոլեկուլ ծնվում եւ քայքայվում է օրական մինչեւ 3000 անգամ։ Զարմանալի է, բայց օրվա ընթացքում մարդու մարմինըսինթեզում է մոտ 40 կգ այս նյութը: Այնքան մեծ է մեզ համար այս «ներքին էներգիայի» կարիքը:

ATP-ի սինթեզի և հետագա օգտագործման ամբողջ ցիկլը որպես կենդանի էակի մարմնում նյութափոխանակության գործընթացների էներգիայի վառելիք այս մարմնում էներգետիկ նյութափոխանակության բուն էությունն է: Այսպիսով, ադենոզին տրիֆոսֆատը մի տեսակ «մարտկոց» է, որն ապահովում է կենդանի օրգանիզմի բոլոր բջիջների բնականոն գործունեությունը։

Կենսաբանության մեջ ATP-ն էներգիայի աղբյուր է և կյանքի հիմք: ATP - ադենոզին տրիֆոսֆատ - ներգրավված է նյութափոխանակության գործընթացներում և կարգավորում է կենսաքիմիական ռեակցիաները մարմնում:

Ինչ է սա?

Հասկանալու համար, թե ինչ է ATP-ն, քիմիան կօգնի: ATP մոլեկուլի քիմիական բանաձևը C10H16N5O13P3 է: Ամբողջական անունը հիշելը հեշտ է, եթե այն բաժանեք իր բաղադրիչ մասերի: Ադենոզին տրիֆոսֆատը կամ ադենոզին տրիֆոսֆատը նուկլեոտիդ է, որը բաղկացած է երեք մասից.

• ադենին - պուրինային ազոտային հիմք;
• ռիբոզա - պենտոզների հետ կապված մոնոսաքարիդ;
• ֆոսֆորական թթվի երեք մնացորդ.

Բրինձ. 1. ATP մոլեկուլի կառուցվածքը.

ATP-ի ավելի մանրամասն դասակարգումը ներկայացված է աղյուսակում:

ATP-ն առաջին անգամ հայտնաբերվել է Հարվարդի կենսաքիմիկոսներ Սուբբարաոյի, Լոմանի և Ֆիսկեի կողմից 1929 թվականին։ 1941 թվականին գերմանացի կենսաքիմիկոս Ֆրից Լիպմանը հաստատեց, որ ATP-ն կենդանի օրգանիզմի էներգիայի աղբյուրն է։

Էներգիայի արտադրություն

Ֆոսֆատային խմբերը փոխկապակցված են բարձր էներգիայի կապերով, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են: Հիդրոլիզի ժամանակ (ջրի հետ փոխազդեցություն) ֆոսֆատային խմբի կապերը քայքայվում են՝ ազատելով մեծ քանակությամբ էներգիա, և ATP-ն վերածվում է ADP-ի (ադենոզին դիֆոսֆորաթթու)։

Պայմանականորեն, քիմիական ռեակցիան ունի հետևյալ տեսքը.

ԹՈՓ 4 հոդվածներովքեր կարդում են սրա հետ մեկտեղ

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + էներգիա

Բրինձ. 2. ATP-ի հիդրոլիզ.

Ազատված էներգիայի մի մասը (մոտ 40 կՋ/մոլ) ներգրավված է անաբոլիզմի մեջ (ձուլում, պլաստիկ նյութափոխանակություն), մի մասը ջերմության տեսքով ցրվում է մարմնի ջերմաստիճանը պահպանելու համար։ ADP-ի հետագա հիդրոլիզով մեկ այլ ֆոսֆատ խումբ անջատվում է էներգիայի արտազատմամբ և AMP-ի (ադենոզին մոնոֆոսֆատ) ձևավորմամբ: AMP-ը հիդրոլիզ չի անցնում:

ATP սինթեզ

ATP-ն գտնվում է ցիտոպլազմայում, միջուկում, քլորոպլաստներում և միտոքոնդրիումներում։ Կենդանական բջիջներում ATP-ի սինթեզը տեղի է ունենում միտոքոնդրիումներում, իսկ բուսական բջիջում՝ միտոքոնդրիումներում և քլորոպլաստներում:

ATP-ն առաջանում է ADP-ից և ֆոսֆատից՝ էներգիայի ծախսումով։ Այս գործընթացը կոչվում է ֆոսֆորիլացում.

ADP + H3PO4 + էներգիա → ATP + H2O

Բրինձ. 3. ATP-ի ձևավորում ADP-ից.

Բուսական բջիջներում ֆոսֆորիլացումը տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզի ժամանակ և կոչվում է ֆոտոֆոսֆորիլացում։ Կենդանիների մոտ այդ գործընթացը տեղի է ունենում շնչառության ժամանակ և կոչվում է օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում։

Կենդանական բջիջներում ATP-ի սինթեզը տեղի է ունենում կատաբոլիզմի (դիսիմիլացիա, էներգիայի նյութափոխանակություն) պրոցեսում՝ սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի տրոհման ժամանակ։

Գործառույթներ

ATP-ի սահմանումից պարզ է դառնում, որ այս մոլեկուլն ունակ է էներգիա ապահովել։ Բացի էներգիայից, կատարում է ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուն այլ հատկանիշներ:

• նյութ է նուկլեինաթթուների սինթեզի համար.
• ֆերմենտների մի մասն է և կարգավորում է քիմիական գործընթացները՝ արագացնելով կամ դանդաղեցնելով դրանց ընթացքը.
• միջնորդ է - ազդանշան է փոխանցում սինապսներին (երկու բջջային թաղանթների շփման կետեր):

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Կենսաբանության 10-րդ դասարանի դասից իմացանք ATP-ի կառուցվածքն ու գործառույթները՝ ադենոզինտրիֆոսֆորաթթու: ATP-ն կազմված է ադենինից, ռիբոզից և երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդներից։ Հիդրոլիզի ժամանակ քայքայվում են ֆոսֆատային կապերը, որոնք ազատում են օրգանիզմների կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան։

Թեմայի վիկտորինան

Հաշվետվության գնահատում

Միջին գնահատականը: 4.6. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 621։

Մեր մարմնի ցանկացած բջիջում տեղի են ունենում միլիոնավոր կենսաքիմիական ռեակցիաներ: Նրանք կատալիզացվում են մի շարք ֆերմենտների կողմից, որոնք հաճախ էներգիա են պահանջում: Որտե՞ղ է այն տանում բջիջը: Այս հարցին կարելի է պատասխանել, եթե դիտարկենք ATP մոլեկուլի կառուցվածքը՝ էներգիայի հիմնական աղբյուրներից մեկը:

ATP-ն էներգիայի համընդհանուր աղբյուր է

ATP նշանակում է ադենոզին տրիֆոսֆատ կամ ադենոզին տրիֆոսֆատ: Նյութը ցանկացած բջջի էներգիայի երկու կարևոր աղբյուրներից մեկն է: ATP-ի կառուցվածքը և կենսաբանական դերը սերտորեն կապված են: Կենսաքիմիական ռեակցիաների մեծ մասը կարող է տեղի ունենալ միայն նյութի մոլեկուլների մասնակցությամբ, հատկապես դա վերաբերում է: Այնուամենայնիվ, ATP-ն հազվադեպ է անմիջականորեն ներգրավված ռեակցիայի մեջ. ցանկացած գործընթացի համար անհրաժեշտ է էներգիա, որը պարունակվում է հենց ադենոզին տրիֆոսֆատում:

Նյութի մոլեկուլների կառուցվածքն այնպիսին է, որ ֆոսֆատ խմբերի միջև առաջացած կապերը հսկայական քանակությամբ էներգիա են կրում։ Ուստի նման կապերը կոչվում են նաև մակրոէերգիկ, կամ մակրոէներգետիկ (մակրո=շատ, մեծ թիվ)։ Տերմինը առաջին անգամ ներմուծել է գիտնական Ֆ. Լիփմանը, և նա նաև առաջարկել է օգտագործել ̴ պատկերակը դրանք նշանակելու համար։

Բջջի համար շատ կարևոր է պահպանել ադենոզին տրիֆոսֆատի մշտական ​​մակարդակը: Սա հատկապես ճիշտ է մկանային հյուսվածքի և նյարդային մանրաթելերի բջիջների համար, քանի որ դրանք ամենից կախված են էներգիայից և իրենց գործառույթներն իրականացնելու համար անհրաժեշտ է ադենոզին տրիֆոսֆատի բարձր պարունակություն:

ATP մոլեկուլի կառուցվածքը

Ադենոզին տրիֆոսֆատը կազմված է երեք տարրերից՝ ռիբոզ, ադենին և

Ռիբոզա- ածխաջրեր, որը պատկանում է պենտոզների խմբին: Սա նշանակում է, որ ռիբոզան պարունակում է 5 ածխածնի ատոմ, որոնք պարփակված են ցիկլի մեջ։ Ռիբոզը կապված է ադենինի հետ β-N-գլիկոզիդային կապով ածխածնի 1-ին ատոմի վրա։ Նաև ածխածնի 5-րդ ատոմի ֆոսֆորաթթվի մնացորդները կցվում են պենտոզային:

Ադենինը ազոտային հիմք է։Կախված նրանից, թե որ ազոտային հիմքն է կցված ռիբոզին, առանձնացվում են նաև GTP (գուանոզին տրիֆոսֆատ), TTP (թիմիդին տրիֆոսֆատ), CTP (ցիտիդին տրիֆոսֆատ) և UTP (ուրիդին տրիֆոսֆատ): Այս բոլոր նյութերը կառուցվածքով նման են ադենոզին տրիֆոսֆատին և կատարում են մոտավորապես նույն գործառույթները, բայց դրանք շատ ավելի քիչ են տարածված բջջում:

Ֆոսֆորական թթվի մնացորդներ. Առավելագույնը երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդներ կարող են կցվել ռիբոզային: Եթե ​​դրանք երկուսն են կամ միայն մեկը, ապա, համապատասխանաբար, նյութը կոչվում է ADP (դիֆոսֆատ) կամ AMP (մոնոֆոսֆատ): Հենց ֆոսֆորի մնացորդների միջև են կնքվում մակրոէներգետիկ կապեր, որոնց խզումից հետո արձակվում է 40-ից մինչև 60 կՋ էներգիա։ Երկու կապի խզման դեպքում 80, ավելի քիչ հաճախ՝ 120 կՋ էներգիա է անջատվում։ Երբ ռիբոզի և ֆոսֆորի մնացորդի միջև կապը խզվում է, արձակվում է ընդամենը 13,8 կՋ, հետևաբար, եռաֆոսֆատի մոլեկուլում կա միայն երկու բարձր էներգիայի կապ (P ̴ P ̴ P), և մեկը ADP մոլեկուլում (P ̴): Պ).

Որո՞նք են ATP-ի կառուցվածքային առանձնահատկությունները: Շնորհիվ այն բանի, որ ֆոսֆորաթթվի մնացորդների միջև ձևավորվում է մակրոէներգետիկ կապ, ATP-ի կառուցվածքը և գործառույթները փոխկապակցված են:

ATP-ի կառուցվածքը և մոլեկուլի կենսաբանական դերը. Ադենոզին տրիֆոսֆատի լրացուցիչ գործառույթները

Էներգիայից բացի, ATP-ն կարող է բջիջում կատարել բազմաթիվ այլ գործառույթներ: Այլ նուկլեոտիդ տրիֆոսֆատների հետ մեկտեղ եռաֆոսֆատը մասնակցում է նուկլեինաթթուների կառուցմանը։ Այս դեպքում ազոտային հիմքերի մատակարարներն են ATP, GTP, TTP, CTP և UTP: Այս հատկությունն օգտագործվում է գործընթացների և արտագրման մեջ:

ATP-ն անհրաժեշտ է նաև իոնային ալիքների աշխատանքի համար: Օրինակ՝ Na-K ալիքը բջջից դուրս է մղում նատրիումի 3 մոլեկուլ, իսկ բջջ է մղում կալիումի 2 մոլեկուլ։ Նման իոնային հոսանք անհրաժեշտ է մեմբրանի արտաքին մակերեսի վրա դրական լիցք պահպանելու համար, և միայն ադենոզին տրիֆոսֆատի օգնությամբ կարող է գործել ալիքը։ Նույնը վերաբերում է պրոտոնային և կալցիումային ալիքներին:

ATP-ն երկրորդ սուրհանդակային cAMP-ի (ցիկլային ադենոզին մոնոֆոսֆատ) ավետաբերն է. cAMP-ը ոչ միայն փոխանցում է բջջային թաղանթային ընկալիչների ստացած ազդանշանը, այլև ալոստերիկ էֆեկտոր է: Ալոստերիկ էֆեկտորները նյութեր են, որոնք արագացնում կամ դանդաղեցնում են ֆերմենտային ռեակցիաները։ Այսպիսով, ցիկլային ադենոզին տրիֆոսֆատը արգելակում է ֆերմենտի սինթեզը, որը կատալիզացնում է բակտերիալ բջիջներում լակտոզայի քայքայումը:

Ադենոզին տրիֆոսֆատի մոլեկուլն ինքնին կարող է լինել նաև ալոստերիկ էֆեկտոր: Ավելին, նման գործընթացներում ADP-ն հանդես է գալիս որպես ATP անտագոնիստ. եթե եռաֆոսֆատը արագացնում է ռեակցիան, ապա դիֆոսֆատը դանդաղում է և հակառակը։ Սրանք ATP-ի գործառույթներն ու կառուցվածքն են:

Ինչպես է ATP-ն ձևավորվում բջջում

ATP-ի գործառույթներն ու կառուցվածքն այնպիսին են, որ նյութի մոլեկուլները արագորեն օգտագործվում և ոչնչացվում են։ Հետևաբար, եռաֆոսֆատի սինթեզը կարևոր գործընթաց է բջջում էներգիայի ձևավորման գործում:

Ադենոզին տրիֆոսֆատի սինթեզման երեք կարևոր եղանակ կա.

1. Սուբստրատի ֆոսֆորիլացում.

2. Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում.

3. Ֆոտոֆոսֆորիլացում.

Սուբստրատի ֆոսֆորիլացումը հիմնված է բազմաթիվ ռեակցիաների վրա, որոնք տեղի են ունենում բջջի ցիտոպլազմայում: Այս ռեակցիաները կոչվում են գլիկոլիզ՝ անաէրոբ փուլ: Գլիկոլիզի 1 ցիկլի արդյունքում 1 գլյուկոզայի մոլեկուլից սինթեզվում է երկու մոլեկուլ, որոնք հետագայում օգտագործվում են էներգիայի արտադրության համար, և սինթեզվում են նաև երկու ATP:

• C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H:

Բջջային շնչառություն

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումն ադենոզին տրիֆոսֆատի ձևավորումն է՝ էլեկտրոնների տեղափոխմամբ մեմբրանի էլեկտրոնների տեղափոխման շղթայի երկայնքով։ Այս փոխանցման արդյունքում մեմբրանի կողմերից մեկում առաջանում է պրոտոնային գրադիենտ, և ATP սինթազի սպիտակուցային ինտեգրալ հավաքածուի օգնությամբ կառուցվում են մոլեկուլներ։ Գործընթացը տեղի է ունենում միտոքոնդրիալ մեմբրանի վրա։

Միտոքոնդրիայում գլիկոլիզի և օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման քայլերի հաջորդականությունը կազմում է շնչառություն կոչվող ընդհանուր գործընթացը: Ամբողջական ցիկլից հետո բջջի 1 գլյուկոզայի մոլեկուլից ձևավորվում է 36 ATP մոլեկուլ։

Ֆոտոֆոսֆորիլացում

Ֆոտոֆոսֆորիլացման գործընթացը նույն օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումն է միայն մեկ տարբերությամբ՝ լույսի ազդեցության տակ բջջի քլորոպլաստներում տեղի են ունենում ֆոտոֆոսֆորիլացման ռեակցիաներ։ ATP-ն արտադրվում է ֆոտոսինթեզի թեթև փուլում՝ կանաչ բույսերի, ջրիմուռների և որոշ բակտերիաների էներգիա արտադրող հիմնական գործընթացի ժամանակ։

Ֆոտոսինթեզի գործընթացում էլեկտրոնները անցնում են նույն էլեկտրոնների փոխադրման շղթայով, որի արդյունքում առաջանում է պրոտոնային գրադիենտ։ Մեմբրանի մի կողմում պրոտոնների կոնցենտրացիան ATP-ի սինթեզի աղբյուրն է։ Մոլեկուլների հավաքումն իրականացվում է ATP սինթազ ֆերմենտի միջոցով։

Միջին բջիջը պարունակում է ընդհանուր զանգվածի 0,04% ադենոզին տրիֆոսֆատ: Այնուամենայնիվ, ամենաշատը մեծ նշանակությունդիտվում է մկանային բջիջներում՝ 0,2-0,5%:

Բջջում կա մոտ 1 միլիարդ ATP մոլեկուլ:

Յուրաքանչյուր մոլեկուլ ապրում է ոչ ավելի, քան 1 րոպե:

Ադենոզին տրիֆոսֆատի մեկ մոլեկուլը թարմացվում է օրական 2000-3000 անգամ։

Ընդհանուր առմամբ, մարդու մարմինը օրական սինթեզում է 40 կգ ադենոզին տրիֆոսֆատ, և յուրաքանչյուր պահի ATP-ի մատակարարումը կազմում է 250 գ:

Եզրակացություն

ATP-ի կառուցվածքը և նրա մոլեկուլների կենսաբանական դերը սերտորեն կապված են: Նյութը առանցքային դեր է խաղում կյանքի գործընթացներում, քանի որ ֆոսֆատի մնացորդների միջև մակրոէերգիկ կապերը պարունակում են հսկայական էներգիա: Ադենոզին տրիֆոսֆատը բջջում կատարում է բազմաթիվ գործառույթներ, և, հետևաբար, կարևոր է պահպանել նյութի մշտական ​​կոնցենտրացիան: Քայքայումը և սինթեզը ընթանում են մեծ արագությամբ, քանի որ կապերի էներգիան անընդհատ օգտագործվում է կենսաքիմիական ռեակցիաներում։ Այն մարմնի ցանկացած բջջի անփոխարինելի նյութ է։ Սա, թերեւս, այն ամենն է, ինչ կարելի է ասել «Էյ Թի Փի»-ի կառուցվածքի մասին։