Të gjitha proceset e gjalla bazohen në lëvizjen atomike dhe molekulare. Si procesi i frymëmarrjes ashtu edhe zhvillimi qelizor, ndarja është e pamundur pa energji. Burimi i furnizimit me energji është ATP, çfarë është dhe si formohet, ne do të shqyrtojmë më tej.

Para se të studioni konceptin e ATP, është e nevojshme ta deshifroni atë. Ky term nënkupton trifosfatin nukleozid, i cili është thelbësor për metabolizmin e energjisë dhe materialit në trup.

Ky është një burim unik energjie në themel të proceseve biokimike. Ky përbërës është thelbësor për formimin enzimatik.

ATP u zbulua në Harvard në 1929. Themeluesit ishin shkencëtarë në Shkollën Mjekësore të Harvardit. Këto përfshijnë Karl Loman, Cyrus Fiske dhe Yellapragada Subbarao. Ata identifikuan një përbërje që i ngjante nukleotidit adenil të acideve ribonukleike në strukturë.

Një tipar dallues i përbërjes ishte përmbajtja e tre mbetjeve të acidit fosforik në vend të një. Në vitin 1941, shkencëtari Fritz Lipmann vërtetoi se ATP ka një potencial energjie brenda qelizës. Më pas, u zbulua një enzimë kryesore, e cila u quajt sintaza ATP. Detyra e tij është formimi i molekulave acidike në mitokondri.

ATP është akumuluesi i energjisë në biologjinë qelizore dhe është thelbësor për zbatimin e suksesshëm të reaksioneve biokimike.

Biologjia e acidit trifosforik të adenozinës sugjeron formimin e tij si rezultat i metabolizmit të energjisë. Procesi konsiston në krijimin e 2 molekulave në hapin e dytë. 36 molekulat e mbetura shfaqen në fazën e tretë.

Akumulimi i energjisë në strukturën e acidit ndodh në lidhësin midis mbetjeve të fosforit. Në rastin e shkëputjes së 1 mbetje fosfori, ndodh një çlirim energjie prej 40 kJ.

Si rezultat, acidi shndërrohet në adenozinë difosfat (ADP). Shkëputja e mëvonshme e fosfatit nxit prodhimin e adenozinës monofosfatit (AMP).

Duhet të theksohet se cikli i bimëve përfshin ripërdorimin e AMP dhe ADP, gjë që rezulton në reduktimin e këtyre përbërjeve në një gjendje acide. Kjo sigurohet nga procesi.

Struktura

Zbulimi i thelbit të përbërjes është i mundur pasi të studiohet se cilat komponime janë pjesë e molekulës ATP.

Cilat komponime janë në acid?

• 3 mbetje të acidit fosforik. Mbetjet e acidit kombinohen me njëra-tjetrën përmes lidhjeve energjetike të një natyre të paqëndrueshme. Gjendet edhe me emrin acid ortofosforik;
• adenina: Është një bazë azotike;
• Riboza: Është një karbohidrat pentozë.

Përfshirja e këtyre elementeve në ATP i jep asaj një strukturë nukleotide. Kjo lejon që molekula të klasifikohet si acid nukleik.

E rëndësishme! Si rezultat i ndarjes së molekulave të acidit, lirohet energji. Molekula ATP përmban 40 kJ energji.

Arsimi

Formimi i molekulës ndodh në mitokondri dhe kloroplaste. Momenti themelor në sintezën molekulare të acidit është procesi i disimilimit. Disimilimi është procesi i kalimit të një përbërje komplekse në një përbërje relativisht të thjeshtë për shkak të shkatërrimit.

Si pjesë e sintezës së acidit, është zakon të dallohen disa faza:

1. Përgatitore. Baza e ndarjes është procesi i tretjes, i siguruar nga veprimi enzimatik. Ushqimi që hyn në trup shkatërrohet. Yndyra ndahet në acide yndyrore dhe glicerinë. Proteinat zbërthehen në aminoacide, niseshteja zbërthehet në glukozë. Skena shoqërohet me çlirimin e energjisë termike.
2. Anoksike, ose glikolizë. Procesi i shpërbërjes është baza. Zbërthimi i glukozës ndodh me pjesëmarrjen e enzimave, ndërsa 60% e energjisë së çliruar shndërrohet në nxehtësi, pjesa tjetër mbetet në përbërjen e molekulës.
3. Oksigjen, ose hidrolizë; Ndodh brenda mitokondrive. Ndodh me ndihmën e oksigjenit dhe enzimave. Oksigjeni i nxjerrë nga trupi është i përfshirë. Përfundon i plotë. Ai nënkupton lirimin e energjisë për të formuar një molekulë.

Ekzistojnë mënyrat e mëposhtme të formimit molekular:

1. Fosforilimi i një natyre substrati. Bazuar në energjinë e substancave si rezultat i oksidimit. Pjesa mbizotëruese e molekulës formohet në mitokondri mbi membranat. Ajo kryhet pa pjesëmarrjen e enzimave të membranës. Ajo zhvillohet në pjesën citoplazmike përmes glikolizës. Mundësia e formimit për shkak të transportimit të një grupi fosfat nga komponime të tjera me energji të lartë lejohet.
2. Fosforilimi i natyrës oksiduese. Ndodh për shkak të një reaksioni oksidativ.
3. Fotofosforilimi në bimë gjatë fotosintezës.

Kuptimi

Rëndësia themelore e molekulës për trupin zbulohet përmes funksionit të ATP.

Funksionaliteti ATP përfshin kategoritë e mëposhtme:

1. Energjisë. Siguron trupin me energji, është baza energjetike e proceseve dhe reaksioneve fiziologjike biokimike. Ndodh për shkak të 2 lidhjeve me energji të lartë. Ai nënkupton tkurrjen e muskujve, formimin e një potenciali transmembranor, sigurimin e transportit molekular përmes membranave.
2. baza e sintezës. Konsiderohet si përbërësi fillestar për formimin e mëvonshëm të acideve nukleike.
3. Rregullatore. Në bazë të rregullimit të shumicës së proceseve biokimike. Sigurohet nga përkatësia në efektorin alosterik të serisë enzimatike. Ndikon në veprimtarinë e qendrave rregullatore duke i forcuar apo shtypur ato.
4. Ndërmjetësues. Konsiderohet si një lidhje dytësore në transmetimin e një sinjali hormonal në qelizë. Është një pararendës i formimit të ADP ciklike.
5. ndërmjetësues. Është një substancë sinjalizuese në sinapse dhe ndërveprime të tjera qelizore. Ofron sinjal purinergjik.

Ndër pikat e mësipërme, vendin dominues e zë funksioni energjetik i ATP-së.

Është e rëndësishme të kuptohet, pavarësisht se çfarë funksioni kryen ATP, vlera e tij është universale.

Video e dobishme

Duke përmbledhur

Baza e proceseve fiziologjike dhe biokimike është ekzistenca e molekulës ATP. Detyra kryesore e lidhjeve është furnizimi me energji. Pa lidhje, aktiviteti jetësor i bimëve dhe kafshëve është i pamundur.

Në kontakt me

vazhdimi. Shih nr. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Mësimet e biologjisë në klasat e shkencës

Planifikimi i avancuar, klasa 10

Mësimi 19

Pajisjet: tabela mbi biologjinë e përgjithshme, një diagram i strukturës së molekulës ATP, një diagram i marrëdhënies midis shkëmbimeve plastike dhe energjisë.

I. Test i njohurive

Kryerja e një diktimi biologjik "Përbërjet organike të lëndës së gjallë"

Mësuesi/ja lexon tezat nën numra, nxënësit shënojnë në fletore numrat e atyre tezave që janë të përshtatshme në përmbajtje me versionin e tyre.

Opsioni 1 - proteinat.
Opsioni 2 - karbohidratet.
Opsioni 3 - lipide.
Opsioni 4 - acidet nukleike.

1. Në formën e tij të pastër, ato përbëhen vetëm nga atomet C, H, O.

2. Përveç atomeve C, H, O, ato përmbajnë atome N dhe zakonisht S.

3. Përveç atomeve C, H, O, ato përmbajnë atome N dhe P.

4. Kanë një peshë molekulare relativisht të vogël.

5. Pesha molekulare mund të jetë nga mijëra në disa dhjetëra dhe qindra mijëra dalton.

6. Përbërjet organike më të mëdha me një peshë molekulare deri në disa dhjetëra e qindra miliona dalton.

7. Ata kanë pesha të ndryshme molekulare - nga shumë të vogla në shumë të larta, në varësi të faktit nëse substanca është një monomer apo një polimer.

8. Përbëhen nga monosakaride.

9. Përbëhet nga aminoacide.

10. Përbëhen nga nukleotide.

11. Janë estere të acideve yndyrore më të larta.

12. Njësia strukturore bazë: “bazë azotike – mbetje pentozë – acid fosforik”.

13. Njësia strukturore bazë: “aminoacide”.

14. Njësia strukturore bazë: “monosakaridi”.

15. Njësia strukturore bazë: “glicerol-acid yndyror”.

16. Molekulat e polimerit ndërtohen nga të njëjtat monomere.

17. Molekulat e polimerit ndërtohen nga monomere të ngjashme, por jo saktësisht identike.

18. Nuk janë polimere.

19. Ata kryejnë pothuajse ekskluzivisht funksione energjetike, ndërtimore dhe magazinuese, në disa raste - mbrojtëse.

20. Përveç energjisë dhe ndërtimit, kryejnë funksione katalitike, sinjalizuese, transportuese, motorike dhe mbrojtëse;

21. Ato ruajnë dhe transferojnë vetitë trashëgimore të qelizës dhe trupit.

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

II. Mësimi i materialit të ri

1. Struktura e acidit adenozinotrifosforik

Përveç proteinave, acideve nukleike, yndyrave dhe karbohidrateve, materia e gjallë sintetizohet nje numer i madh i komponimet e tjera organike. Midis tyre, një rol të rëndësishëm në bioenergjetikën e qelizës luan adenozinë trifosfat (ATP). ATP gjendet në të gjitha qelizat bimore dhe shtazore. Në qeliza, acidi trifosforik adenozinë është më shpesh i pranishëm në formën e kripërave të quajtura adenozintrifosfatet. Sasia e ATP-së luhatet dhe është mesatarisht 0.04% (mesatarisht ka rreth 1 miliard molekula ATP në një qelizë). Sasia më e madhe e ATP gjendet në muskujt skeletorë (0.2-0.5%).

Molekula ATP përbëhet nga një bazë azotike - adenina, pentoza - riboza dhe tre mbetje të acidit fosforik, d.m.th. ATP është një nukleotid i veçantë adenil. Ndryshe nga nukleotidet e tjera, ATP përmban jo një, por tre mbetje të acidit fosforik. ATP i referohet substancave makroergjike - substancave që përmbajnë një sasi të madhe energjie në lidhjet e tyre.

Modeli hapësinor (A) dhe formula strukturore (B) e molekulës ATP

Nga përbërja e ATP nën veprimin e enzimave ATPase, një mbetje e acidit fosforik shkëputet. ATP ka një tendencë të fortë për të shkëputur grupin e saj terminal të fosfatit:

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

sepse kjo çon në zhdukjen e zmbrapsjes elektrostatike të pafavorshme energjetike midis ngarkesave negative fqinje. Fosfati që rezulton stabilizohet nga formimi i lidhjeve energjetike të favorshme hidrogjenore me ujin. Shpërndarja e ngarkesës në sistemin ADP + Fn bëhet më e qëndrueshme sesa në ATP. Si rezultat i këtij reaksioni, lëshohen 30.5 kJ (kur prishet një lidhje kovalente konvencionale, lirohet 12 kJ).

Me qëllim që të theksohet "kostoja" e lartë e energjisë e lidhjes fosfor-oksigjen në ATP, është zakon ta shënojmë me shenjën ~ dhe ta quajmë lidhje makroenergjetike. Kur një molekulë e acidit fosforik shkëputet, ATP shndërrohet në ADP (acidi adenozinodifosforik), dhe nëse shkëputen dy molekula të acidit fosforik, atëherë ATP shndërrohet në AMP (acidi monofosforik adenozinë). Shkëputja e fosfatit të tretë shoqërohet me çlirimin e vetëm 13,8 kJ, kështu që në molekulën ATP ka vetëm dy lidhje makroergjike.

2. Formimi i ATP në qelizë

Furnizimi me ATP në qelizë është i vogël. Për shembull, në një muskul, rezervat e ATP janë të mjaftueshme për 20-30 kontraktime. Por një muskul mund të punojë për orë të tëra dhe të prodhojë mijëra kontraktime. Prandaj, së bashku me zbërthimin e ATP në ADP, sinteza e kundërt duhet të ndodhë vazhdimisht në qelizë. Ka disa mënyra Sinteza e ATP në qeliza. Le të njihemi me ta.

1. fosforilimi anaerobik. Fosforilimi është procesi i sintezës së ATP nga ADP dhe fosfati me peshë molekulare të ulët (Pn). Në këtë rast, ne po flasim për proceset pa oksigjen të oksidimit të substancave organike (për shembull, glikoliza është procesi i oksidimit pa oksigjen të glukozës në acidin piruvik). Përafërsisht 40% e energjisë së çliruar gjatë këtyre proceseve (rreth 200 kJ / mol glukozë) shpenzohet në sintezën e ATP, dhe pjesa tjetër shpërndahet në formën e nxehtësisë:

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

2. Fosforilimi oksidativ- ky është procesi i sintezës së ATP për shkak të energjisë së oksidimit të substancave organike me oksigjen. Ky proces u zbulua në fillim të viteve 1930. Shekulli 20 V.A. Engelhardt. Proceset e oksigjenit të oksidimit të substancave organike vazhdojnë në mitokondri. Përafërsisht 55% e energjisë së çliruar në këtë rast (rreth 2600 kJ / mol glukozë) shndërrohet në energjinë e lidhjeve kimike të ATP, dhe 45% shpërndahet në formën e nxehtësisë.

Fosforilimi oksidativ është shumë më efikas se sintezat anaerobe: nëse vetëm 2 molekula ATP sintetizohen gjatë glikolizës gjatë zbërthimit të një molekule glukoze, atëherë 36 molekula ATP formohen gjatë fosforilimit oksidativ.

3. Fotofosforilimi- procesi i sintezës së ATP për shkak të energjisë së dritës së diellit. Kjo rrugë e sintezës së ATP është karakteristikë vetëm për qelizat e afta për fotosintezë (bimët jeshile, cianobakteret). Energjia e kuanteve të dritës së diellit përdoret nga fotosintetika në faza e lehtë fotosinteza për sintezën e ATP.

3. Rëndësia biologjike e ATP

ATP është në qendër të proceseve metabolike në qelizë, duke qenë lidhja midis reaksioneve të sintezës biologjike dhe kalbjes. Roli i ATP në qelizë mund të krahasohet me rolin e një baterie, pasi gjatë hidrolizës së ATP lirohet energjia e nevojshme për procese të ndryshme jetësore ("shkarkimi"), dhe në procesin e fosforilimit ("karikimit") , ATP përsëri akumulon energji në vetvete.

Për shkak të energjisë së çliruar gjatë hidrolizës së ATP, ndodhin pothuajse të gjitha proceset jetësore në qelizë dhe trup: transmetimi i impulseve nervore, biosinteza e substancave, kontraktimet e muskujve, transporti i substancave etj.

III. Konsolidimi i njohurive

Zgjidhja e problemeve biologjike

Detyra 1. Kur vrapojmë shpejt, shpesh marrim frymë, ka djersitje të shtuar. Shpjegoni këto dukuri.

Detyra 2. Pse njerëzit e ngrirë fillojnë të shkelin dhe të kërcejnë në të ftohtë?

Detyra 3. Në veprën e njohur të I. Ilf dhe E. Petrov "Dymbëdhjetë karriget" midis shumë këshillave të dobishme mund të gjeni sa vijon: "Frymë thellë, jeni të emocionuar". Mundohuni ta justifikoni këtë këshillë nga pikëpamja e proceseve energjetike që ndodhin në trup.

IV. Detyre shtepie

Filloni të përgatiteni për testin dhe testin (diktoni pyetjet e testit - shihni mësimin 21).

Mësimi 20

Pajisjet: tabelat mbi biologjinë e përgjithshme.

I. Përgjithësim i njohurive të seksionit

Punë e nxënësve me pyetje (individuale) me verifikim dhe diskutim të mëpasshëm

1. Jepni shembuj të përbërjeve organike që përfshijnë karbonin, squfurin, fosforin, azotin, hekurin, manganin.

2. Si mund të dallohet një qelizë e gjallë nga ajo e vdekur nga përbërja jonike?

3. Cilat substanca janë në qelizë në formë të patretur? Cilat organe dhe inde përfshijnë ato?

4. Jepni shembuj të makronutrientëve të përfshirë në qendrat aktive të enzimave.

5. Cilat hormone përmbajnë elementë gjurmë?

6. Cili është roli i halogjeneve në trupin e njeriut?

7. Si ndryshojnë proteinat nga polimerët artificialë?

8. Cili është ndryshimi midis peptideve dhe proteinave?

9. Si quhet proteina që bën pjesë në hemoglobinën? Nga sa nënnjësi përbëhet?

10. Çfarë është ribonukleaza? Sa aminoacide ka në të? Kur u sintetizua artificialisht?

11. Pse shpejtësia e reaksioneve kimike pa enzima është e ulët?

12. Cilat substanca transportohen nga proteinat përmes membranës qelizore?

13. Si ndryshojnë antitrupat nga antigjenet? A përmbajnë vaksinat antitrupa?

14. Cilat substanca shpërbëjnë proteinat në trup? Sa energji lirohet në këtë rast? Ku dhe si neutralizohet amoniaku?

15. Jepni një shembull të hormoneve peptide: si marrin pjesë në rregullimin e metabolizmit qelizor?

16. Cila është struktura e sheqerit me të cilin pimë çaj? Cilat tre sinonime të tjera për këtë substancë dini?

17. Pse yndyra në qumësht nuk mblidhet në sipërfaqe, por është në pezullim?

18. Sa është masa e ADN-së në bërthamën e qelizave somatike dhe ato germinale?

19. Sa ATP përdor një person në ditë?

20. Nga cilat proteina i bëjnë njerëzit rrobat?

Struktura primare e ribonukleazës pankreatike (124 aminoacide)

II. Detyre shtepie.

Vazhdoni përgatitjen për testin dhe testin në seksionin "Organizimi kimik i jetës".

Mësimi 21

I. Kryerja e një testi me gojë për pyetjet

1. Përbërja elementare e qelizës.

2. Karakteristikat e elementeve organogjene.

3. Struktura e molekulës së ujit. Lidhja hidrogjenore dhe rëndësia e saj në "kiminë" e jetës.

4. Vetitë dhe funksionet biologjike të ujit.

5. Substancat hidrofile dhe hidrofobe.

6. Kationet dhe rëndësia e tyre biologjike.

7. Anionet dhe rëndësia e tyre biologjike.

8. Polimere. polimere biologjike. Dallimet midis polimereve periodike dhe jo periodike.

9. Vetitë e lipideve, funksionet e tyre biologjike.

10. Grupet e karbohidrateve të dalluara nga veçoritë strukturore.

11. Funksionet biologjike të karbohidrateve.

12. Përbërja elementare e proteinave. Aminoacidet. Formimi i peptideve.

13. Strukturat primare, sekondare, terciare dhe kuaternare të proteinave.

14. Funksioni biologjik i proteinave.

15. Dallimet midis enzimave dhe katalizatorëve jobiologjikë.

16. Struktura e enzimave. Koenzimat.

17. Mekanizmi i veprimit të enzimave.

18. Acidet nukleike. Nukleotidet dhe struktura e tyre. Formimi i polinukleotideve.

19. Rregullat e E.Chargaff. Parimi i komplementaritetit.

20. Formimi i një molekule të ADN-së me dy vargje dhe spiralizimi i saj.

21. Klasat e ARN qelizore dhe funksionet e tyre.

22. Dallimet ndërmjet ADN-së dhe ARN-së.

23. Replikimi i ADN-së. Transkriptimi.

24. Struktura dhe roli biologjik i ATP.

25. Formimi i ATP në qelizë.

II. Detyre shtepie

Vazhdoni përgatitjen për testin në seksionin "Organizimi kimik i jetës".

Mësimi 22

I. Kryerja e një testi me shkrim

opsioni 1

1. Ekzistojnë tre lloje të aminoacideve - A, B, C. Sa variante të zinxhirëve polipeptidikë të përbërë nga pesë aminoacide mund të ndërtohen. Specifikoni këto opsione. A do të kenë këto polipeptide të njëjtat veti? Pse?

2. Të gjitha gjallesat përbëhen kryesisht nga komponimet e karbonit dhe silici, analog i karbonit, përmbajtja e të cilit në koren e tokës është 300 herë më shumë se karboni, gjendet vetëm në shumë pak organizma. Shpjegoni këtë fakt nga pikëpamja e strukturës dhe vetive të atomeve të këtyre elementeve.

3. Molekulat ATP të etiketuara me 32P radioaktive në mbetjen e fundit, të tretë të acidit fosforik u futën në një qelizë dhe molekulat ATP të etiketuara me 32P në mbetjen e parë më afër ribozës u futën në një qelizë tjetër. Pas 5 minutash, në të dy qelizat u mat përmbajtja e jonit fosfat inorganik të etiketuar me 32P. Ku do të jetë dukshëm më i lartë?

4. Studimet kanë treguar se 34% e numrit të përgjithshëm të nukleotideve të kësaj mARN është guaninë, 18% është uracil, 28% është citozinë dhe 20% është adeninë. Përcaktoni përbërjen në përqindje të bazave azotike të ADN-së me dy zinxhirë, prej të cilave mARN-ja e specifikuar është një gips.

Opsioni 2

1. Yndyrnat përbëjnë “rezervën e parë” në metabolizmin e energjisë dhe përdoren kur shterohet rezerva e karbohidrateve. Megjithatë, në muskujt skeletorë, në prani të glukozës dhe acideve yndyrore, këto të fundit përdoren në një masë më të madhe. Proteinat si burim energjie përdoren gjithmonë vetëm si mjeti i fundit, kur trupi është i uritur. Shpjegoni këto fakte.

2. Jonet e metaleve të rënda (merkuri, plumbi etj.) dhe arseniku lidhen lehtësisht nga grupet sulfide të proteinave. Duke ditur vetitë e sulfideve të këtyre metaleve, shpjegoni se çfarë ndodh me proteinën kur kombinohet me këto metale. Pse metalet e rënda janë helmuese për trupin?

3. Në reaksionin e oksidimit të substancës A në substancën B, lirohet 60 kJ energji. Sa molekula ATP mund të sintetizohen maksimalisht në këtë reaksion? Si do të përdoret pjesa tjetër e energjisë?

4. Studimet kanë treguar se 27% e numrit të përgjithshëm të nukleotideve të kësaj mARN është guaninë, 15% është uracil, 18% është citozinë dhe 40% është adeninë. Përcaktoni përbërjen në përqindje të bazave azotike të ADN-së me dy zinxhirë, prej të cilave mARN-ja e specifikuar është një gips.

Vazhdon

Substanca më e rëndësishme në qelizat e organizmave të gjallë është adenozinatrifosfati ose adenozinatrifosfati. Nëse futim shkurtesën e këtij emri, fitojmë ATP (ang. ATP). Kjo substancë i përket grupit të trifosfateve nukleozide dhe luan një rol udhëheqës në proceset metabolike në qelizat e gjalla, duke qenë një burim i domosdoshëm energjie për to.

Në kontakt me

Zbuluesit e ATP ishin biokimistët e Shkollës së Mjekësisë Tropikale të Harvardit - Yellapragada Subbarao, Karl Loman dhe Cyrus Fiske. Zbulimi ndodhi në vitin 1929 dhe u bë një moment historik i madh në biologjinë e sistemeve të gjalla. Më vonë, në vitin 1941, biokimisti gjerman Fritz Lipmann zbuloi se ATP në qeliza është bartësi kryesor i energjisë.

Struktura e ATP

Kjo molekulë ka një emër sistematik, i cili shkruhet si më poshtë: 9-β-D-ribofuranosiladenin-5'-trifosfat, ose 9-β-D-ribofuranozil-6-amino-purine-5'-trifosfat. Cilat komponime janë në ATP? Kimikisht, është esteri trifosfat i adenozinës - derivat i adeninës dhe ribozës. Kjo substancë formohet nga lidhja e adeninës, e cila është një bazë azotike purine, me karbonin 1' të ribozës duke përdorur një lidhje β-N-glikozidike. Molekulat α-, β- dhe γ të acidit fosforik më pas lidhen në mënyrë sekuenciale me karbonin 5' të ribozës.

Kështu, molekula ATP përmban komponime të tilla si adenina, riboza dhe tre mbetje të acidit fosforik. ATP është një përbërje e veçantë që përmban lidhje që çlirojnë një sasi të madhe energjie. Lidhje dhe substanca të tilla quhen makroergjike. Gjatë hidrolizës së këtyre lidhjeve të molekulës ATP lirohet një sasi energjie nga 40 deri në 60 kJ/mol, ndërsa ky proces shoqërohet me eliminimin e një ose dy mbetjeve të acidit fosforik.

Kështu janë shkruar këto reaksione kimike:

• 1). ATP + ujë → ADP + acid fosforik + energji;
• 2). ADP + ujë → AMP + acid fosforik + energji.

Energjia e çliruar gjatë këtyre reaksioneve përdoret në procese të mëtejshme biokimike që kërkojnë inpute të caktuara të energjisë.

Roli i ATP në një organizëm të gjallë. Funksionet e tij

Cili është funksioni i ATP? Para së gjithash, energjia. Siç u përmend më lart, roli kryesor i adenozinës trifosfatit është furnizimi me energji i proceseve biokimike në një organizëm të gjallë. Ky rol është për faktin se, për shkak të pranisë së dy lidhjeve me energji të lartë, ATP vepron si burim energjie për shumë procese fiziologjike dhe biokimike që kërkojnë kosto të mëdha energjie. Procese të tilla janë të gjitha reagimet e sintezës së substancave komplekse në trup. Ky është, para së gjithash, transferimi aktiv i molekulave përmes membranave qelizore, duke përfshirë pjesëmarrjen në krijimin e një potenciali elektrik ndërmembranor dhe zbatimin e tkurrjes së muskujve.

Përveç sa më sipër, ne rendisim disa të tjera, funksione jo më pak të rëndësishme të ATP-së, të tilla si:

Si formohet ATP në trup?

Sinteza e acidit trifosforik të adenozinës është në vazhdim, sepse trupi ka gjithmonë nevojë për energji për jetën normale. Në çdo moment, ka shumë pak nga kjo substancë - rreth 250 gramë, të cilat janë një "rezervë emergjente" për një "ditë me shi". Gjatë sëmundjes, ekziston një sintezë intensive e këtij acidi, sepse kërkohet shumë energji për funksionimin e sistemit imunitar dhe sekretor, si dhe të sistemit të termorregullimit të trupit, i cili është i nevojshëm për të luftuar efektivisht fillimin e sëmundjes.

Cila qelizë ka më shumë ATP? Këto janë qeliza të muskujve dhe indeve nervore, pasi proceset e shkëmbimit të energjisë janë më intensive në to. Dhe kjo është e qartë, sepse muskujt janë të përfshirë në lëvizje, e cila kërkon tkurrjen e fibrave të muskujve, dhe neuronet transmetojnë impulse elektrike, pa të cilat puna e të gjitha sistemeve të trupit është e pamundur. Prandaj, është kaq e rëndësishme që qeliza të mbajë një nivel konstant dhe të lartë të adenozinës trifosfatit.

Si mund të formohen molekulat e adenozinës trifosfatit në trup? Ato formohen nga të ashtuquajturat fosforilimi i ADP (adenozina difosfat). Kjo reaksion kimik si në vazhdim:

ADP + acid fosforik + energji→ATP + ujë.

Fosforilimi i ADP ndodh me pjesëmarrjen e katalizatorëve të tillë si enzimat dhe drita, dhe kryhet në një nga tre mënyrat:

Si fosforilimi oksidativ ashtu edhe ai i substratit përdorin energjinë e substancave të oksiduara gjatë një sinteze të tillë.

konkluzioni

Acidi adenozin trifosforikështë substanca më e përditësuar në trup. Sa kohë jeton mesatarisht një molekulë e adenozinës trifosfatit? Në trupin e njeriut, për shembull, jetëgjatësia e tij është më pak se një minutë, kështu që një molekulë e një lënde të tillë lind dhe prishet deri në 3000 herë në ditë. E mahnitshme por gjatë ditës Trupi i njeriut sintetizon rreth 40 kg të kësaj lënde! Kaq e madhe është nevoja për këtë “energji të brendshme” për ne!

I gjithë cikli i sintezës dhe përdorimit të mëtejshëm të ATP-së si lëndë djegëse energjetike për proceset metabolike në organizmin e një qenieje të gjallë është vetë thelbi i metabolizmit të energjisë në këtë organizëm. Kështu, adenozina trifosfati është një lloj "baterie" që siguron funksionimin normal të të gjitha qelizave të një organizmi të gjallë.

Në biologji, ATP është burimi i energjisë dhe baza e jetës. ATP - adenozina trifosfat - është i përfshirë në proceset metabolike dhe rregullon reaksionet biokimike në trup.

Çfarë është kjo?

Për të kuptuar se çfarë është ATP, kimia do të ndihmojë. Formula kimike e molekulës ATP është C10H16N5O13P3. Të kujtosh emrin e plotë është e lehtë nëse e ndash në pjesët përbërëse të tij. Adenozintrifosfati ose acidi adenozintrifosforik është një nukleotid i përbërë nga tre pjesë:

• adenina - baza azotike purine;
• ribozë - monosakarid i lidhur me pentozat;
• tre mbetje të acidit fosforik.

Oriz. 1. Struktura e molekulës ATP.

Një ndarje më e detajuar e ATP është paraqitur në tabelë.

ATP u zbulua për herë të parë nga biokimistët e Harvardit Subbarao, Loman dhe Fiske në 1929. Në vitin 1941, biokimisti gjerman Fritz Lipmann vërtetoi se ATP është burimi i energjisë i një organizmi të gjallë.

Prodhimi i energjisë

Grupet e fosfatit janë të ndërlidhura nga lidhje me energji të lartë që shkatërrohen lehtësisht. Gjatë hidrolizës (ndërveprimit me ujin), lidhjet e grupit të fosfatit prishen, duke lëshuar një sasi të madhe energjie dhe ATP shndërrohet në ADP (acid adenozino difosforik).

Në mënyrë konvencionale, reaksioni kimik duket si ky:

TOP 4 artikujttë cilët lexojnë bashkë me këtë

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energji

Oriz. 2. Hidroliza e ATP.

Një pjesë e energjisë së çliruar (rreth 40 kJ / mol) përfshihet në anabolizëm (asimilimi, metabolizmi plastik), një pjesë shpërndahet në formën e nxehtësisë për të ruajtur temperaturën e trupit. Me hidrolizën e mëtejshme të ADP, një grup tjetër fosfat shkëputet me çlirimin e energjisë dhe formimin e AMP (adenozinës monofosfat). AMP nuk i nënshtrohet hidrolizës.

Sinteza e ATP

ATP ndodhet në citoplazmë, bërthamë, kloroplaste dhe mitokondri. Sinteza e ATP në një qelizë shtazore ndodh në mitokondri, dhe në një qelizë bimore - në mitokondri dhe kloroplaste.

ATP formohet nga ADP dhe fosfati me shpenzimin e energjisë. Ky proces quhet fosforilim:

ADP + H3PO4 + energji → ATP + H2O

Oriz. 3. Formimi i ATP nga ADP.

Në qelizat bimore, fosforilimi ndodh gjatë fotosintezës dhe quhet fotofosforilim. Tek kafshët, procesi ndodh gjatë frymëmarrjes dhe quhet fosforilim oksidativ.

Në qelizat shtazore, sinteza e ATP ndodh në procesin e katabolizmit (disimilimi, metabolizmi i energjisë) gjatë zbërthimit të proteinave, yndyrave, karbohidrateve.

Funksione

Nga përkufizimi i ATP, është e qartë se kjo molekulë është e aftë të sigurojë energji. Përveç energjisë, acidi trifosforik adenozinë kryen karakteristika te tjera:

• është një material për sintezën e acideve nukleike;
• është pjesë e enzimave dhe rregullon proceset kimike, duke përshpejtuar ose ngadalësuar rrjedhën e tyre;
• është një ndërmjetës - transmeton një sinjal në sinapset (pikat e kontaktit të dy membranave qelizore).

Çfarë kemi mësuar?

Nga mësimi i biologjisë në klasën e 10-të, mësuam për strukturën dhe funksionet e ATP - acidit adenozinë trifosforik. ATP përbëhet nga adenina, riboza dhe tre mbetje të acidit fosforik. Gjatë hidrolizës, lidhjet fosfatike shkatërrohen, gjë që çliron energjinë e nevojshme për jetën e organizmave.

Kuiz me temë

Raporti i Vlerësimit

Vleresim mesatar: 4.6. Gjithsej vlerësimet e marra: 621.

Miliona reaksione biokimike ndodhin në çdo qelizë të trupit tonë. Ato katalizohen nga një sërë enzimash që shpesh kërkojnë energji. Ku e çon qeliza? Kjo pyetje mund të përgjigjet nëse marrim parasysh strukturën e molekulës ATP - një nga burimet kryesore të energjisë.

ATP është një burim universal i energjisë

ATP do të thotë adenozinë trifosfat, ose adenozinë trifosfat. Lënda është një nga dy burimet më të rëndësishme të energjisë në çdo qelizë. Struktura e ATP dhe roli biologjik janë të lidhura ngushtë. Shumica e reaksioneve biokimike mund të ndodhin vetëm me pjesëmarrjen e molekulave të një lënde, veçanërisht kjo vlen.Megjithatë, ATP rrallëherë përfshihet drejtpërdrejt në reaksion: që çdo proces të zhvillohet, nevojitet energji që përmbahet pikërisht në adenozinë trifosfat.

Struktura e molekulave të substancës është e tillë që lidhjet e formuara midis grupeve të fosfatit mbajnë një sasi të madhe energjie. Prandaj, lidhje të tilla quhen edhe makroergjike, ose makroenergjike (makro=shumë, numër i madh). Termi u prezantua për herë të parë nga shkencëtari F. Lipman, dhe ai gjithashtu sugjeroi përdorimin e ikonës ̴ për t'i caktuar ato.

Është shumë e rëndësishme që qeliza të mbajë një nivel konstant të adenozinës trifosfatit. Kjo është veçanërisht e vërtetë për qelizat e muskujve dhe fibrat nervore, sepse ato varen më shumë nga energjia dhe kanë nevojë për një përmbajtje të lartë të adenozinës trifosfatit për të kryer funksionet e tyre.

Struktura e molekulës ATP

Adenozina trifosfati përbëhet nga tre elementë: riboza, adenina dhe

Ribozë- një karbohidrat që i përket grupit të pentozave. Kjo do të thotë se riboza përmban 5 atome karboni, të cilët janë të mbyllur në një cikël. Riboza lidhet me adeninën nga një lidhje β-N-glikozidike në atomin e parë të karbonit. Gjithashtu, mbetjet e acidit fosforik në atomin e 5-të të karbonit janë ngjitur në pentozë.

Adenina është një bazë azotike. Në varësi të asaj se cila bazë azotike është e lidhur me ribozën, izolohen edhe GTP (guanozinetrifosfat), TTP (trifosfat timidinë), CTP (citidine trifosfat) dhe UTP (trifosfat uridine). Të gjitha këto substanca janë të ngjashme në strukturë me adenozintrifosfatin dhe kryejnë afërsisht të njëjtat funksione, por ato janë shumë më pak të zakonshme në qelizë.

Mbetjet e acidit fosforik. Një maksimum prej tre mbetjesh të acidit fosforik mund të ngjiten në një ribozë. Nëse ka dy ose vetëm një prej tyre, atëherë, përkatësisht, substanca quhet ADP (difosfat) ose AMP (monofosfat). Midis mbetjeve të fosforit lidhen lidhjet makroenergjetike, pas këputjes së të cilave lirohet nga 40 deri në 60 kJ energji. Nëse prishen dy lidhje, lirohet 80, më rrallë - 120 kJ energji. Kur lidhja midis ribozës dhe mbetjes së fosforit prishet, lëshohet vetëm 13,8 kJ, prandaj, ekzistojnë vetëm dy lidhje me energji të lartë në molekulën e trifosfatit (P ̴ P ̴ P) dhe një në molekulën ADP (P ̴ P).

Cilat janë veçoritë strukturore të ATP. Për shkak të faktit se midis mbetjeve të acidit fosforik formohet një lidhje makroenergjetike, struktura dhe funksionet e ATP janë të ndërlidhura.

Struktura e ATP dhe roli biologjik i molekulës. Funksionet shtesë të adenozinës trifosfatit

Përveç energjisë, ATP mund të kryejë shumë funksione të tjera në qelizë. Së bashku me trifosfatet e tjera nukleotide, trifosfati është i përfshirë në ndërtimin e acideve nukleike. Në këtë rast, ATP, GTP, TTP, CTP dhe UTP janë furnizues të bazave azotike. Kjo veti përdoret në procese dhe transkriptim.

ATP kërkohet gjithashtu për funksionimin e kanaleve jonike. Për shembull, kanali Na-K pompon 3 molekula natriumi nga qeliza dhe pompon 2 molekula kaliumi në qelizë. Një rrymë e tillë joni nevojitet për të mbajtur një ngarkesë pozitive në sipërfaqen e jashtme të membranës dhe vetëm me ndihmën e adenozinës trifosfatit mund të funksionojë kanali. E njëjta gjë vlen edhe për kanalet e protonit dhe kalciumit.

ATP është një pararendës i cAMP-së së dytë të dërguarit (monofosfati ciklik i adenozinës) - cAMP jo vetëm që transmeton sinjalin e marrë nga receptorët e membranës qelizore, por është gjithashtu një efektor alosterik. Efektorët alosterikë janë substanca që përshpejtojnë ose ngadalësojnë reaksionet enzimatike. Pra, adenozina trifosfati ciklik pengon sintezën e një enzime që katalizon ndarjen e laktozës në qelizat bakteriale.

Vetë molekula e adenozinës trifosfatit mund të jetë gjithashtu një efektor alosterik. Për më tepër, në procese të tilla, ADP vepron si një antagonist ATP: nëse trifosfati përshpejton reagimin, atëherë difosfati ngadalësohet dhe anasjelltas. Këto janë funksionet dhe struktura e ATP.

Si formohet ATP në qelizë

Funksionet dhe struktura e ATP-së janë të tilla që molekulat e substancës përdoren dhe shkatërrohen shpejt. Prandaj, sinteza e trifosfatit është proces i rëndësishëm gjenerimi i energjisë në qelizë.

Ekzistojnë tre mënyra më të rëndësishme për sintetizimin e adenozinës trifosfatit:

1. Fosforilimi i substratit.

2. Fosforilimi oksidativ.

3. Fotofosforilimi.

Fosforilimi i substratit bazohet në reaksione të shumta që ndodhin në citoplazmën e qelizës. Këto reaksione quhen glikolizë – faza anaerobe.Si rezultat i 1 ciklit të glikolizës, nga 1 molekulë glukoze sintetizohen dy molekula, të cilat përdoren më tej për prodhimin e energjisë, si dhe sintetizohen edhe dy ATP.

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

Frymëmarrja e qelizave

Fosforilimi oksidativ është formimi i adenozinës trifosfatit nga transferimi i elektroneve përgjatë zinxhirit të transportit të elektroneve të membranës. Si rezultat i këtij transferimi, në njërën nga anët e membranës formohet një gradient protoni dhe me ndihmën e grupit integral proteinik të sintazës ATP, ndërtohen molekulat. Procesi zhvillohet në membranën mitokondriale.

Sekuenca e hapave të glikolizës dhe fosforilimit oksidativ në mitokondri përbën procesin e përgjithshëm të quajtur frymëmarrje. Pas një cikli të plotë, 36 molekula ATP formohen nga 1 molekulë glukoze në qelizë.

Fotofosforilimi

Procesi i fotofosforilimit është i njëjti fosforilim oksidativ me vetëm një ndryshim: reaksionet e fotofosforilimit ndodhin në kloroplastet e qelizës nën veprimin e dritës. ATP prodhohet gjatë fazës së lehtë të fotosintezës, procesi kryesor i prodhimit të energjisë në bimët e gjelbra, algat dhe disa baktere.

Në procesin e fotosintezës, elektronet kalojnë nëpër të njëjtin zinxhir transporti elektronik, duke rezultuar në formimin e një gradienti protoni. Përqendrimi i protoneve në njërën anë të membranës është burimi i sintezës së ATP. Montimi i molekulave kryhet nga enzima ATP sintaza.

Qeliza mesatare përmban 0,04% adenozinë trifosfat të masës totale. Megjithatë, më së shumti rëndësi të madhe vërehet në qelizat e muskujve: 0,2-0,5%.

Ka rreth 1 miliard molekula ATP në një qelizë.

Çdo molekulë jeton jo më shumë se 1 minutë.

Një molekulë e adenozinës trifosfatit rinovohet 2000-3000 herë në ditë.

Në total, trupi i njeriut sintetizon 40 kg adenozinë trifosfat në ditë, dhe në çdo moment furnizimi me ATP është 250 g.

konkluzioni

Struktura e ATP dhe roli biologjik i molekulave të tij janë të lidhura ngushtë. Substanca luan një rol kyç në proceset e jetës, sepse lidhjet makroergjike midis mbetjeve të fosfatit përmbajnë një sasi të madhe energjie. Adenozina trifosfati kryen shumë funksione në qelizë, dhe për këtë arsye është e rëndësishme të ruhet një përqendrim konstant i substancës. Prishja dhe sinteza vazhdojnë me një shpejtësi të madhe, pasi energjia e lidhjeve përdoret vazhdimisht në reaksionet biokimike. Është një substancë e domosdoshme e çdo qelize të trupit. Kjo, ndoshta, është gjithçka që mund të thuhet për strukturën e ATP-së.