Tüm canlı süreçlerin temeli atomik-moleküler harekettir. Enerji olmadan hem solunum süreci hem de hücresel gelişim ve bölünme mümkün değildir. Enerji arzının kaynağı ATP'dir, ne olduğu ve nasıl oluştuğu aşağıda tartışılacaktır.

ATP kavramını incelemeden önce onu deşifre etmek gerekir. Bu terim, vücuttaki enerji ve madde metabolizması için gerekli olan nükleozid trifosfat anlamına gelir.

Bu, biyokimyasal süreçlerin altında yatan eşsiz bir enerji kaynağıdır. Bu bileşik enzimatik oluşum için temeldir.

ATP, 1929'da Harvard'da keşfedildi. Kurucular Harvard Tıp Fakültesi'nden bilim adamlarıydı. Bunlar arasında Karl Lohman, Cyrus Fiske ve Yellapragada Subbarao vardı. Yapısı ribonükleik asitlerin adenil nükleotidine benzeyen bir bileşik belirlediler.

Bileşiğin ayırt edici bir özelliği, bir yerine üç fosforik asit kalıntısının içeriğiydi. 1941'de bilim adamı Fritz Lipmann, ATP'nin hücre içinde enerji potansiyeline sahip olduğunu kanıtladı. Daha sonra ATP sentaz adı verilen anahtar bir enzim keşfedildi. Görevi mitokondride asidik moleküllerin oluşumudur.

ATP, hücre biyolojisinde bir enerji akümülatörüdür ve biyokimyasal reaksiyonların başarılı bir şekilde uygulanması için gereklidir.

Adenozin trifosforik asidin biyolojisi, enerji metabolizmasının bir sonucu olarak oluştuğunu göstermektedir. İşlem, ikinci aşamada 2 molekül oluşturulmasından oluşur. Geriye kalan 36 molekül üçüncü aşamada ortaya çıkar.

Asit yapısında enerji birikimi fosfor kalıntıları arasındaki bağlantı kısmında meydana gelir. 1 adet fosfor kalıntısının ayrılması durumunda 40 kJ enerji açığa çıkar.

Sonuç olarak asit, adenozin difosfata (ADP) dönüştürülür. Daha sonraki fosfat ekstraksiyonu, adenozin monofosfatın (AMP) ortaya çıkmasını teşvik eder.

Bitki döngüsünün AMP ve ADP'nin yeniden kullanımını içerdiği ve bunun da bu bileşiklerin asit durumuna indirgenmesiyle sonuçlandığı unutulmamalıdır. Bu süreçle sağlanır.

Yapı

Bir bileşiğin özünün açıklanması, hangi bileşiklerin ATP molekülünün parçası olduğunu inceledikten sonra mümkündür.

Asit hangi bileşikleri içerir:

• 3 fosforik asit kalıntısı. Asidik kalıntılar, kararsız nitelikteki enerjik bağlar aracılığıyla birbirleriyle birleştirilir. Ayrıca fosforik asit adı altında da bulunur;
• adenin: Azotlu bir bazdır;
• Riboz: Bir pentoz karbonhidrattır.

Bu elementlerin ATP'ye dahil edilmesi ona bir nükleotid yapısı kazandırır. Bu, molekülün bir nükleik asit olarak sınıflandırılmasına izin verir.

Önemli! Asidik moleküllerin parçalanması sonucunda enerji açığa çıkar. ATP molekülü 40 kJ enerji içerir.

Eğitim

Molekülün oluşumu mitokondri ve kloroplastlarda meydana gelir. Asidin moleküler sentezindeki temel nokta disimilasyon işlemidir. Disimilasyon, karmaşık bir bileşiğin yıkım nedeniyle nispeten basit bir bileşiğe geçiş sürecidir.

Asit sentezi çerçevesinde birkaç aşamayı ayırt etmek gelenekseldir:

1. Hazırlık. Bölünmenin temeli, enzimatik etkiyle sağlanan sindirim sürecidir. Vücuda giren besinler çürümeye uğrar. Yağın parçalanması yağ asitlerine ve gliserole dönüşür. Proteinler amino asitlere, nişasta ise glikoz oluşumuna parçalanır. Sahneye termal enerjinin salınması eşlik ediyor.
2. Anoksik veya glikoliz. Çürüme sürecine dayanmaktadır. Glikoz parçalanması enzimlerin katılımıyla gerçekleşir, açığa çıkan enerjinin %60'ı ısıya dönüşür, geri kalanı molekülde kalır.
3. Oksijen veya hidroliz; Mitokondri içinde gerçekleşir. Oksijen ve enzimlerin yardımıyla oluşur. Vücudun soluduğu oksijen buna katılır. Bitişler tamamlandı. Bir molekül oluşturmak için enerjinin salınmasını içerir.

Aşağıdaki moleküler oluşum yolları mevcuttur:

1. Substrat niteliğindeki fosforilasyon. Oksidasyondan kaynaklanan maddelerin enerjisine dayanır. Molekülün baskın kısmı zarlardaki mitokondride oluşur. Membran enzimlerinin katılımı olmadan gerçekleştirilir. Sitoplazmik kısımda glikoliz yoluyla meydana gelir. Fosfat grubunun diğer yüksek enerjili bileşiklerden taşınması nedeniyle oluşma seçeneğine izin verilir.
2. Oksidatif fosforilasyon. Oksidatif reaksiyon nedeniyle oluşur.
3. Fotosentez sırasında bitkilerde fotofosforilasyon.

Anlam

Bir molekülün vücut için temel önemi, ATP'nin gerçekleştirdiği işlevle ortaya çıkar.

ATP işlevselliği aşağıdaki kategorileri içerir:

1. Enerji. Vücuda enerji sağlar ve fizyolojik biyokimyasal süreçler ve reaksiyonlar için enerji temelidir. 2 adet yüksek enerjili bağ nedeniyle oluşur. Kas kasılmasını, transmembran potansiyelinin oluşumunu ve membranlar arasında moleküler taşınımının sağlanmasını içerir.
2. Sentezin temeli. Daha sonra nükleik asitlerin oluşumu için başlangıç ​​bileşiği olarak kabul edilir.
3. Düzenleyici. Çoğu biyokimyasal sürecin düzenlenmesinin temelini oluşturur. Enzimatik serinin allosterik bir efektörüne ait olarak sağlanır. Düzenleyici merkezlerin faaliyetlerini güçlendirerek veya bastırarak etkiler.
4. Aracı. Hormonal sinyallerin hücreye iletilmesinde ikincil bir bağlantı olarak kabul edilir. Döngüsel ADP oluşumunun öncüsüdür.
5. Arabulucu. Sinapslarda ve diğer hücresel etkileşimlerde bir sinyal maddesidir. Purinerjik sinyal sağlanır.

Yukarıdaki noktalar arasında baskın yer ATP'nin enerji fonksiyonuna verilmektedir.

Anlamak önemlidir ATP hangi işlevi yerine getirirse getirsin önemi evrenseldir.

Yararlı video

Özetleyelim

Fizyolojik ve biyokimyasal süreçlerin temeli ATP molekülünün varlığıdır. Bağlantıların asıl görevi enerji teminidir. Bağlantı olmadan hem bitkilerin hem de hayvanların yaşam aktivitesi mümkün değildir.

Temas halinde

Devam. Bkz. No. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Fen derslerinde biyoloji dersleri

İleri planlama, 10. sınıf

Ders 19. ATP'nin kimyasal yapısı ve biyolojik rolü

Teçhizat: genel biyoloji ile ilgili tablolar, ATP molekülünün yapısının diyagramı, plastik ve enerji metabolizması arasındaki ilişkinin diyagramı.

I. Bilgi testi

Biyolojik bir dikte yapmak “Canlı maddenin organik bileşikleri”

Öğretmen sayıların altındaki özetleri okur, öğrenciler kendi versiyonlarının içeriğine uyan özetlerin numaralarını not defterlerine yazarlar.

Seçenek 1 – proteinler.
Seçenek 2 – karbonhidratlar.
Seçenek 3 – lipitler.
Seçenek 4 – nükleik asitler.

1. Saf hallerinde yalnızca C, H, O atomlarından oluşurlar.

2. C, H, O atomlarının yanı sıra N ve genellikle S atomlarını da içerirler.

3. C, H, O atomlarının yanı sıra N ve P atomlarını da içerirler.

4. Nispeten küçük bir moleküler ağırlığa sahiptirler.

5. Molekül ağırlığı binlerce ila birkaç on ve yüzbinlerce dalton arasında olabilir.

6. Birkaç on ve yüz milyonlarca daltona kadar moleküler ağırlığa sahip en büyük organik bileşikler.

7. Maddenin monomer veya polimer olmasına bağlı olarak çok küçükten çok yükseğe kadar farklı molekül ağırlıklarına sahiptirler.

8. Monosakkaritlerden oluşur.

9. Amino asitlerden oluşur.

10. Nükleotidlerden oluşur.

11. Yüksek yağ asitlerinin esterleridir.

12. Temel yapısal birim: “azot bazı-pentoz-fosforik asit kalıntısı.”

13. Temel yapı birimi: “amino asitler”.

14. Temel yapı birimi: “monosakkarit”.

15. Temel yapı birimi: “gliserol-yağ asidi.”

16. Polimer molekülleri aynı monomerlerden oluşur.

17. Polimer molekülleri benzer fakat tamamen aynı olmayan monomerlerden oluşur.

18. Polimer değillerdir.

19. Neredeyse yalnızca enerji, inşaat ve depolama işlevlerini yerine getirirler ve bazı durumlarda koruyucudurlar.

20. Enerji ve inşaatın yanı sıra katalitik, sinyalizasyon, taşıma, motor ve koruyucu işlevleri yerine getirirler;

21. Hücrenin ve organizmanın kalıtsal özelliklerini saklar ve iletirler.

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

II. Yeni materyal öğrenme

1. Adenozin trifosforik asidin yapısı

Proteinler, nükleik asitler, yağlar ve karbonhidratların yanı sıra canlı maddeler de sentezlenir. çok sayıda diğer organik bileşikler. Bunlar arasında hücrenin biyoenerjetiğinde önemli bir rol oynanır. adenozin trifosforik asit (ATP). ATP tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. Hücrelerde adenozin trifosforik asit çoğunlukla tuzlar formunda bulunur. adenozin trifosfatlar. ATP miktarı dalgalanır ve ortalama %0,04'tür (bir hücrede ortalama 1 milyar ATP molekülü vardır). En büyük ATP miktarı iskelet kaslarında bulunur (%0,2-0,5).

ATP molekülü azotlu bir baz - adenin, bir pentoz - riboz ve üç fosforik asit kalıntısından oluşur; ATP özel bir adenil nükleotiddir. Diğer nükleotidlerden farklı olarak ATP bir değil üç fosforik asit kalıntısı içerir. ATP, makroerjik maddeleri, yani bağlarında büyük miktarda enerji içeren maddeleri ifade eder.

ATP molekülünün uzaysal modeli (A) ve yapısal formülü (B)

Fosforik asit kalıntısı, ATPaz enzimlerinin etkisi altında ATP'den ayrılır. ATP'nin terminal fosfat grubunu ayırma konusunda güçlü bir eğilimi vardır:

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

Çünkü bu, bitişik negatif yükler arasındaki enerji açısından uygun olmayan elektrostatik itmenin ortadan kalkmasına yol açar. Ortaya çıkan fosfat, su ile enerji açısından uygun hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle stabilize edilir. ADP + Fn sistemindeki yük dağılımı ATP'ye göre daha kararlı hale gelir. Bu reaksiyon 30,5 kJ açığa çıkarır (normal bir kovalent bağın kırılması 12 kJ açığa çıkar).

ATP'deki fosfor-oksijen bağının yüksek enerji "maliyetini" vurgulamak için genellikle ~ işaretiyle gösterilir ve makroenerjetik bağ olarak adlandırılır. Bir molekül fosforik asit çıkarıldığında ATP, ADP'ye (adenozin difosforik asit) dönüştürülür ve iki molekül fosforik asit çıkarılırsa ATP, AMP'ye (adenozin monofosforik asit) dönüştürülür. Üçüncü fosfatın bölünmesine yalnızca 13,8 kJ'lik bir salınım eşlik eder, böylece ATP molekülünde yalnızca iki gerçek yüksek enerjili bağ bulunur.

2. Hücrede ATP oluşumu

Hücredeki ATP arzı azdır. Örneğin bir kastaki ATP rezervi 20-30 kasılma için yeterlidir. Ancak bir kas saatlerce çalışıp binlerce kasılma üretebilir. Bu nedenle hücrede ATP'nin ADP'ye parçalanmasıyla birlikte ters sentezin de sürekli olarak gerçekleşmesi gerekir. Birkaç yol var ATP sentezi hücrelerde. Onları tanıyalım.

1. Anaerobik fosforilasyon. Fosforilasyon, ADP ve düşük molekül ağırlıklı fosfattan (Pn) ATP sentezi işlemidir. Bu durumda, organik maddelerin oksijensiz oksidasyon süreçlerinden bahsediyoruz (örneğin glikoliz, glikozun pirüvik asite oksijensiz oksidasyon sürecidir). Bu işlemler sırasında açığa çıkan enerjinin yaklaşık %40'ı (yaklaşık 200 kJ/mol glikoz) ATP sentezi için harcanır, geri kalanı ise ısı olarak dağılır:

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

2. Oksidatif fosforilasyon organik maddelerin oksijenle oksidasyon enerjisini kullanarak ATP sentezi işlemidir. Bu süreç 1930'ların başında keşfedildi. XX yüzyıl V.A. Engelhardt. Organik maddelerin oksidasyonunun oksijen süreçleri mitokondride meydana gelir. Bu durumda açığa çıkan enerjinin yaklaşık %55'i (yaklaşık 2600 kJ/mol glikoz) ATP'nin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür ve %45'i ısı olarak dağılır.

Oksidatif fosforilasyon, anaerobik sentezden çok daha etkilidir: glikoliz işlemi sırasında, bir glikoz molekülünün parçalanması sırasında yalnızca 2 ATP molekülü sentezlenirse, oksidatif fosforilasyon sırasında 36 ATP molekülü oluşur.

3. Fotofosforilasyon– güneş ışığının enerjisini kullanarak ATP sentezi süreci. ATP sentezinin bu yolu yalnızca fotosentez yapabilen hücrelerin (yeşil bitkiler, siyanobakteriler) karakteristiğidir. Güneş ışığı kuantumunun enerjisi fotosentetikler tarafından kullanılır. ışık fazı ATP'yi sentezlemek için fotosentez.

3. ATP'nin biyolojik önemi

ATP, hücredeki metabolik süreçlerin merkezinde yer alır ve biyolojik sentez ile bozunma reaksiyonları arasında bir bağlantı oluşturur. ATP'nin bir hücredeki rolü bir pilin rolüyle karşılaştırılabilir, çünkü ATP'nin hidrolizi sırasında çeşitli hayati süreçler için gerekli enerji açığa çıkar ("deşarj") ve fosforilasyon sürecinde ("şarj") ATP yine enerji biriktirir.

ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle hücrede ve vücutta hemen hemen tüm hayati süreçler meydana gelir: sinir uyarılarının iletimi, maddelerin biyosentezi, kas kasılmaları, maddelerin taşınması vb.

III. Bilginin pekiştirilmesi

Biyolojik sorunları çözmek

Görev 1. Hızlı koştuğumuz zaman hızlı nefes alırız ve terleme artar. Bu olayları açıklayın.

Sorun 2. Donan insanlar neden soğukta ayaklarını yere vurup zıplamaya başlıyor?

Görev 3. I. Ilf ve E. Petrov'un ünlü eseri “On İki Sandalye”de, pek çok yararlı ipucu arasında şunlar bulunabilir: “Derin nefes alın, heyecanlandınız.” Bu tavsiyeyi vücutta meydana gelen enerji süreçleri açısından haklı çıkarmaya çalışın.

IV. Ev ödevi

Test ve test için hazırlanmaya başlayın (test sorularını dikte edin - bkz. ders 21).

Ders 20. “Yaşamın kimyasal organizasyonu” bölümündeki bilginin genelleştirilmesi

Teçhizat: genel biyoloji ile ilgili tablolar.

I. Bölüme ilişkin bilgilerin genelleştirilmesi

Öğrenciler sorularla (bireysel olarak) çalışır, ardından kontrol eder ve tartışır.

1. Karbon, kükürt, fosfor, azot, demir, manganez içeren organik bileşiklere örnekler verin.

2. İyonik bileşimine göre canlı bir hücreyi ölü bir hücreden nasıl ayırt edebilirsiniz?

3. Hücrede çözünmemiş halde hangi maddeler bulunur? Hangi organ ve dokuları içerirler?

4. Enzimlerin aktif bölgelerinde bulunan makro elementlere örnekler verin.

5. Hangi hormonlar mikro elementler içerir?

6. Halojenlerin insan vücudundaki rolü nedir?

7. Proteinlerin yapay polimerlerden farkı nedir?

8. Peptitlerin proteinlerden farkı nedir?

9. Hemoglobin'i oluşturan proteinin adı nedir? Kaç alt birimden oluşur?

10. Ribonükleaz nedir? Kaç aminoasit içerir? Yapay olarak ne zaman sentezlendi?

11. Enzimlerin olmadığı kimyasal reaksiyonların hızı neden düşüktür?

12. Hangi maddeler proteinler tarafından hücre zarından taşınır?

13. Antikorların antijenlerden farkı nedir? Aşılar antikor içerir mi?

14. Proteinler vücutta hangi maddelere ayrışır? Ne kadar enerji açığa çıkıyor? Amonyak nerede ve nasıl nötralize edilir?

15. Peptit hormonlarına bir örnek verin: Hücresel metabolizmanın düzenlenmesinde nasıl rol oynarlar?

16. Çay içtiğimiz şekerin yapısı nedir? Bu maddenin diğer üç eşanlamlısını biliyorsunuz?

17. Sütün içindeki yağ neden yüzeyde değil de süspansiyon şeklinde toplanıyor?

18. Somatik ve germ hücrelerinin çekirdeğindeki DNA'nın kütlesi nedir?

19. Bir kişi günde ne kadar ATP kullanıyor?

20. İnsanlar kıyafet yapmak için hangi proteinleri kullanıyor?

Pankreas ribonükleazının birincil yapısı (124 amino asit)

II. Ev ödevi.

"Yaşamın kimyasal organizasyonu" bölümünde test ve test için hazırlanmaya devam edin.

Ders 21. “Yaşamın kimyasal organizasyonu” bölümündeki test dersi

I. Sorular üzerinde sözlü sınav yapılması

1. Hücrenin temel bileşimi.

2. Organojenik elementlerin özellikleri.

3. Su molekülünün yapısı. Hidrojen bağı ve yaşamın “kimyasındaki” önemi.

4. Suyun özellikleri ve biyolojik fonksiyonları.

5. Hidrofilik ve hidrofobik maddeler.

6. Katyonlar ve biyolojik önemi.

7. Anyonlar ve biyolojik önemi.

8. Polimerler. Biyolojik polimerler. Periyodik ve periyodik olmayan polimerler arasındaki farklar.

9. Lipitlerin özellikleri, biyolojik fonksiyonları.

10. Yapısal özellikleriyle ayırt edilen karbonhidrat grupları.

11. Karbonhidratların biyolojik fonksiyonları.

12. Proteinlerin temel bileşimi. Amino asitler. Peptit oluşumu.

13. Proteinlerin birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül yapıları.

14. Proteinlerin biyolojik işlevi.

15. Enzimler ve biyolojik olmayan katalizörler arasındaki farklar.

16. Enzimlerin yapısı. Koenzimler.

17. Enzimlerin etki mekanizması.

18. Nükleik asitler. Nükleotidler ve yapıları. Polinükleotidlerin oluşumu.

19. E. Chargaff'ın Kuralları. Tamamlayıcılık ilkesi.

20. Çift sarmallı bir DNA molekülünün oluşumu ve spiralleşmesi.

21. Hücresel RNA sınıfları ve fonksiyonları.

22. DNA ve RNA arasındaki farklar.

23. DNA replikasyonu. Transkripsiyon.

24. ATP'nin yapısı ve biyolojik rolü.

25. Hücrede ATP oluşumu.

II. Ev ödevi

“Yaşamın kimyasal organizasyonu” bölümünde teste hazırlanmaya devam edin.

Ders 22. “Yaşamın kimyasal organizasyonu” bölümündeki test dersi

I. Yazılı sınavın yapılması

seçenek 1

1. Üç tip amino asit vardır - A, B, C. Beş amino asitten oluşan polipeptit zincirlerinin kaç çeşidi oluşturulabilir. Lütfen bu seçenekleri belirtin. Bu polipeptitler aynı özelliklere sahip olacak mı? Neden?

2. Tüm canlılar esas olarak karbon bileşiklerinden oluşur ve yerkabuğunda içeriği karbondan 300 kat daha fazla olan karbon benzeri silikon, yalnızca çok az organizmada bulunur. Bu gerçeği, bu elementlerin atomlarının yapısı ve özellikleri açısından açıklayınız.

3. Son üçüncü fosforik asit kalıntısında radyoaktif 32P ile işaretlenmiş ATP molekülleri bir hücreye, riboza en yakın birinci kalıntıda 32P ile işaretlenmiş ATP molekülleri diğer hücreye verildi. 5 dakika sonra her iki hücrede de 32P ile işaretlenmiş inorganik fosfat iyonunun içeriği ölçüldü. Nerede önemli ölçüde daha yüksek olacak?

4. Araştırmalar bu mRNA'nın toplam nükleotid sayısının %34'ünün guanin, %18'inin urasil, %28'inin sitozin ve %20'sinin adenin olduğunu göstermiştir. Belirtilen mRNA'nın bir kopyası olduğu çift sarmallı DNA'nın azotlu bazlarının yüzde bileşimini belirleyin.

seçenek 2

1. Yağlar, enerji metabolizmasında “birinci rezervi” oluşturur ve karbonhidrat rezervi tükendiğinde kullanılır. Ancak iskelet kaslarında glikoz ve yağ asitlerinin varlığında ikincisi daha büyük ölçüde kullanılır. Proteinler her zaman enerji kaynağı olarak ancak vücut aç kaldığında son çare olarak kullanılır. Bu gerçekleri açıklayın.

2. Ağır metal iyonları (cıva, kurşun vb.) ve arsenik, proteinlerin sülfit grupları tarafından kolayca bağlanır. Bu metallerin sülfitlerinin özelliklerini bilerek, bu metallerle birleştiğinde proteine ​​ne olacağını açıklayınız. Ağır metaller neden vücut için zehirdir?

3. A maddesinin B maddesine oksidasyon reaksiyonunda 60 kJ enerji açığa çıkar. Bu reaksiyonda maksimum kaç ATP molekülü sentezlenebilir? Geri kalan enerji nasıl kullanılacak?

4. Yapılan çalışmalar bu mRNA'nın toplam nükleotid sayısının %27'sinin guanin, %15'inin urasil, %18'inin sitozin ve %40'ının adenin olduğunu göstermiştir. Belirtilen mRNA'nın bir kopyası olduğu çift sarmallı DNA'nın azotlu bazlarının yüzde bileşimini belirleyin.

Devam edecek

Canlı organizmaların hücrelerindeki en önemli madde adenozin trifosfat veya adenozin trifosfattır. Bu ismin kısaltmasını girersek ATP elde ederiz. Bu madde nükleosid trifosfatlar grubuna aittir ve canlı hücrelerdeki metabolik süreçlerde öncü bir rol oynayarak onlar için yeri doldurulamaz bir enerji kaynağıdır.

Temas halinde

ATP'nin kaşifleri, Harvard Tropikal Tıp Okulu'ndan Yellapragada Subbarao, Karl Lohman ve Cyrus Fiske'den biyokimyacılardı. Keşif 1929'da gerçekleşti ve canlı sistemlerin biyolojisinde önemli bir dönüm noktası oldu. Daha sonra 1941'de Alman biyokimyacı Fritz Lipmann, hücrelerdeki ATP'nin enerjinin ana taşıyıcısı olduğunu keşfetti.

ATP yapısı

Bu molekülün sistematik bir adı vardır ve şu şekilde yazılır: 9-β-D-ribofuranosiladenin-5'-trifosfat veya 9-β-D-ribofuranosil-6-amino-purin-5'-trifosfat. ATP'yi hangi bileşikler oluşturur? Kimyasal olarak adenosin trifosfat esterdir. adenin ve ribozun türevi. Bu madde, bir pürin azotlu bazı olan adeninin, bir β-N-glikosidik bağ kullanılarak ribozun 1'-karbonu ile birleştirilmesiyle oluşur. α-, β- ve γ-fosforik asit molekülleri daha sonra ribozun 5′-karbonuna sırayla eklenir.

Dolayısıyla ATP molekülü adenin, riboz ve üç fosforik asit kalıntısı gibi bileşikler içerir. ATP, büyük miktarda enerji açığa çıkaran bağlar içeren özel bir bileşiktir. Bu tür bağ ve maddelere yüksek enerji denir. ATP molekülünün bu bağlarının hidrolizi sırasında 40 ila 60 kJ/mol arasında bir miktarda enerji açığa çıkar ve bu işleme bir veya iki fosforik asit kalıntısının ortadan kaldırılması eşlik eder.

Bu kimyasal reaksiyonlar bu şekilde yazılıyor:

• 1). ATP + su → ADP + fosforik asit + enerji;
• 2). ADP + su →AMP + fosforik asit + enerji.

Bu reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji, belirli enerji girdileri gerektiren ileri biyokimyasal işlemlerde kullanılır.

ATP'nin canlı bir organizmadaki rolü. İşlevleri

ATP hangi işlevi yerine getirir? Her şeyden önce enerji. Yukarıda bahsedildiği gibi adenosin trifosfatın ana rolü, canlı bir organizmadaki biyokimyasal süreçler için enerji sağlamaktır. Bu rol, iki yüksek enerjili bağın varlığı nedeniyle ATP'nin, büyük enerji girdisi gerektiren birçok fizyolojik ve biyokimyasal süreç için bir enerji kaynağı olarak hareket etmesinden kaynaklanmaktadır. Bu tür süreçlerin tümü vücuttaki karmaşık maddelerin sentezinin reaksiyonlarıdır. Bu, her şeyden önce, zarlar arası elektriksel potansiyelin yaratılmasına katılım ve kas kasılmasının uygulanması da dahil olmak üzere moleküllerin hücre zarları boyunca aktif transferidir.

Yukarıdakilere ek olarak birkaç tane daha listeliyoruz: ATP'nin daha az önemli işlevleri yok, örneğin:

ATP vücutta nasıl oluşur?

Adenozin trifosforik asit sentezi devam ediyorÇünkü vücudun normal işleyişi için her zaman enerjiye ihtiyacı vardır. Herhangi bir anda bu maddeden çok az miktarda bulunur - yaklaşık 250 gram, bu da "yağmurlu bir gün" için "acil durum rezervidir". Hastalık sırasında, bu asidin yoğun sentezi meydana gelir, çünkü bağışıklık ve boşaltım sistemlerinin işleyişinin yanı sıra hastalığın başlangıcıyla etkili bir şekilde mücadele etmek için gerekli olan vücudun termoregülasyon sistemi için çok fazla enerji gerekir.

Hangi hücreler en fazla ATP'ye sahiptir? Bunlar kas ve sinir dokusu hücreleridir, çünkü enerji değişim süreçleri içlerinde en yoğun şekilde meydana gelir. Ve bu açıktır, çünkü kaslar, kas liflerinin kasılmasını gerektiren harekete katılır ve nöronlar, tüm vücut sistemlerinin işleyişinin imkansız olduğu elektriksel uyarıları iletir. Bu nedenle hücrenin adenozin trifosfatı sabit ve yüksek seviyede tutması çok önemlidir.

Adenozin trifosfat molekülleri vücutta nasıl oluşabilir? Sözde tarafından oluşturulurlar ADP'nin fosforilasyonu (adenozin difosfat). Bu Kimyasal reaksiyon aşağıdaki gibi:

ADP + fosforik asit + enerji → ATP + su.

ADP'nin fosforilasyonu, enzimler ve ışık gibi katalizörlerin katılımıyla meydana gelir ve üç yoldan biriyle gerçekleştirilir:

Hem oksidatif hem de substrat fosforilasyonu, bu sentez sırasında oksitlenen maddelerin enerjisini kullanır.

Çözüm

Adenozin trifosforik asit- Vücutta en sık yenilenen maddedir. Bir adenozin trifosfat molekülü ortalama ne kadar süre yaşar? Örneğin insan vücudunda ömrü bir dakikadan kısa olduğundan, böyle bir maddenin bir molekülü günde 3000 defaya kadar doğar ve bozunur. Şaşırtıcı bir şekilde, gün boyunca insan vücudu bu maddenin yaklaşık 40 kg'ını sentezler! Bu “iç enerjiye” olan ihtiyacımız bizim için o kadar büyük ki!

ATP'nin canlı bir varlığın vücudundaki metabolik süreçler için enerji yakıtı olarak tüm sentez döngüsü ve daha fazla kullanılması, bu organizmadaki enerji metabolizmasının özünü temsil eder. Dolayısıyla adenozin trifosfat, canlı bir organizmanın tüm hücrelerinin normal çalışmasını sağlayan bir tür "pil" dir.

Biyolojide ATP enerjinin kaynağı ve yaşamın temelidir. ATP - adenosin trifosfat - metabolik süreçlerde rol oynar ve vücuttaki biyokimyasal reaksiyonları düzenler.

Bu nedir?

Kimya ATP'nin ne olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır. ATP molekülünün kimyasal formülü C10H16N5O13P3'tür. Adını bileşenlerine ayırırsanız tam adı hatırlamak kolaydır. Adenozin trifosfat veya adenozin trifosforik asit, üç bölümden oluşan bir nükleotiddir:

• adenin - purin azotlu bazı;
• riboz - pentozlarla ilgili bir monosakarit;
• üç fosforik asit kalıntısı.

Pirinç. 1. ATP molekülünün yapısı.

ATP'nin daha ayrıntılı bir açıklaması tabloda sunulmaktadır.

ATP ilk olarak 1929'da Harvard biyokimyacıları Subbarao, Lohman ve Fiske tarafından keşfedildi. 1941'de Alman biyokimyacı Fritz Lipmann, ATP'nin canlı bir organizma için enerji kaynağı olduğunu keşfetti.

Enerji üretimi

Fosfat grupları, kolayca yok edilebilen yüksek enerjili bağlarla birbirine bağlanır. Hidroliz sırasında (su ile etkileşim), fosfat grubunun bağları parçalanarak büyük miktarda enerji açığa çıkar ve ATP, ADP'ye (adenozin difosforik asit) dönüştürülür.

Geleneksel olarak kimyasal reaksiyon şöyle görünür:

EN İYİ 4 makalebununla birlikte okuyanlar

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + enerji

Pirinç. 2. ATP hidrolizi.

Açığa çıkan enerjinin bir kısmı (yaklaşık 40 kJ/mol) anabolizmaya (asimilasyon, plastik metabolizma) katılırken, bir kısmı da vücut ısısını korumak için ısı şeklinde dağılır. ADP'nin daha fazla hidrolizi ile başka bir fosfat grubu bölünerek enerji açığa çıkar ve AMP (adenozin monofosfat) oluşur. AMP hidrolize uğramaz.

ATP sentezi

ATP sitoplazmada, çekirdekte, kloroplastlarda ve mitokondride bulunur. Bir hayvan hücresinde ATP sentezi mitokondride ve bir bitki hücresinde mitokondri ve kloroplastlarda meydana gelir.

ATP, enerji harcanmasıyla ADP ve fosfattan oluşur. Bu işleme fosforilasyon denir:

ADP + H3PO4 + enerji → ATP + H2O

Pirinç. 3. ADP'den ATP oluşumu.

Bitki hücrelerinde fotosentez sırasında fosforilasyon meydana gelir ve buna fotofosforilasyon denir. Hayvanlarda bu süreç solunum sırasında meydana gelir ve oksidatif fosforilasyon olarak adlandırılır.

Hayvan hücrelerinde ATP sentezi, proteinlerin, yağların ve karbonhidratların parçalanması sırasında katabolizma (disimilasyon, enerji metabolizması) sürecinde meydana gelir.

Fonksiyonlar

ATP'nin tanımından bu molekülün enerji sağlama yeteneğine sahip olduğu açıktır. Adenozin trifosforik asit, enerjinin yanı sıra aşağıdaki görevleri de yerine getirir: diğer fonksiyonlar:

• nükleik asitlerin sentezi için bir malzemedir;
• enzimlerin bir parçasıdır ve kimyasal süreçleri düzenler, oluşumlarını hızlandırır veya yavaşlatır;
• bir aracıdır - sinapslara (iki hücre zarı arasındaki temas yerleri) bir sinyal iletir.

Ne öğrendik?

10. sınıf biyoloji dersinde ATP - adenozin trifosforik asidin yapısını ve fonksiyonlarını öğrendik. ATP, adenin, riboz ve üç fosforik asit kalıntısından oluşur. Hidroliz sırasında organizmaların yaşamı için gerekli enerjiyi açığa çıkaran fosfat bağları kırılır.

Konuyla ilgili deneme

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama puanı: 4.6. Alınan toplam puan: 621.

Vücudumuzun herhangi bir hücresinde milyonlarca biyokimyasal reaksiyon meydana gelir. Genellikle enerji gerektiren çeşitli enzimler tarafından katalize edilirler. Hücre bunu nereden alıyor? Ana enerji kaynaklarından biri olan ATP molekülünün yapısını düşünürsek bu soru cevaplanabilir.

ATP evrensel bir enerji kaynağıdır

ATP, adenozin trifosfat veya adenozin trifosfat anlamına gelir. Bu madde herhangi bir hücredeki en önemli iki enerji kaynağından biridir. ATP'nin yapısı ve biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Biyokimyasal reaksiyonların çoğu yalnızca bir maddenin moleküllerinin katılımıyla meydana gelebilir, bu özellikle doğrudur, ancak ATP nadiren doğrudan reaksiyona dahil olur: herhangi bir işlemin gerçekleşmesi için, tam olarak adenozin trifosfatta bulunan enerjiye ihtiyaç vardır.

Maddenin moleküllerinin yapısı, fosfat grupları arasında oluşan bağların büyük miktarda enerji taşıyacak şekildedir. Bu nedenle bu tür bağlara makroerjik veya makroenerjetik (makro=çok, çok miktarda) adı da verilir. Terim ilk olarak bilim adamı F. Lipman tarafından tanıtıldı ve ayrıca bunları belirtmek için ̴ sembolünün kullanılmasını önerdi.

Hücrenin sabit bir adenosin trifosfat seviyesini koruması çok önemlidir. Bu özellikle kas hücreleri ve sinir lifleri için geçerlidir çünkü bunlar enerjiye en bağımlı olanlardır ve işlevlerini yerine getirmek için yüksek miktarda adenozin trifosfat gerektirirler.

ATP molekülünün yapısı

Adenozin trifosfat üç elementten oluşur: riboz, adenin ve kalıntılar

Riboz- pentoz grubuna ait bir karbonhidrat. Bu, ribozun bir döngü içinde yer alan 5 karbon atomu içerdiği anlamına gelir. Riboz, adenine 1. karbon atomundaki β-N-glikosidik bağ yoluyla bağlanır. Pentoza 5. karbon atomundaki fosforik asit kalıntıları da eklenir.

Adenin azotlu bir bazdır. Riboza hangi azotlu bazın bağlandığına bağlı olarak GTP (guanozin trifosfat), TTP (timidin trifosfat), CTP (sitidin trifosfat) ve UTP (üridin trifosfat) da ayırt edilir. Tüm bu maddeler yapı olarak adenozin trifosfata benzer ve yaklaşık olarak aynı işlevleri yerine getirir, ancak hücrede çok daha az yaygındırlar.

Fosforik asit kalıntıları. Riboza en fazla üç fosforik asit kalıntısı bağlanabilir. İki veya yalnızca bir tane varsa, maddeye ADP (difosfat) veya AMP (monofosfat) adı verilir. Makroenerjetik bağların oluştuğu fosfor kalıntıları arasında, kopmadan sonra 40 ila 60 kJ enerji açığa çıkar. İki bağ kırılırsa, 80, daha az sıklıkla - 120 kJ enerji açığa çıkar. Riboz ve fosfor kalıntısı arasındaki bağ koptuğunda yalnızca 13,8 kJ açığa çıkar, dolayısıyla trifosfat molekülünde yalnızca iki yüksek enerjili bağ vardır (P ̴ P ̴ P), ADP molekülünde ise bir (P ̴) vardır. P).

Bunlar ATP'nin yapısal özellikleridir. Fosforik asit kalıntıları arasında makroenerjetik bir bağ oluşması nedeniyle ATP'nin yapısı ve fonksiyonları birbirine bağlıdır.

ATP'nin yapısı ve molekülün biyolojik rolü. Adenozin trifosfatın ek fonksiyonları

ATP, enerjinin yanı sıra hücrede birçok başka işlevi de yerine getirebilir. Diğer nükleotid trifosfatlarla birlikte trifosfat, nükleik asitlerin yapımında rol oynar. Bu durumda ATP, GTP, TTP, CTP ve UTP azotlu bazların tedarikçileridir. Bu özellik işlemlerde ve transkripsiyonda kullanılır.

ATP ayrıca iyon kanallarının çalışması için de gereklidir. Örneğin Na-K kanalı, 3 sodyum molekülünü hücre dışına, 2 potasyum molekülünü hücre içine pompalar. Bu iyon akımı, zarın dış yüzeyinde pozitif yükü korumak için gereklidir ve kanal yalnızca adenozin trifosfatın yardımıyla işlev görebilir. Aynı durum proton ve kalsiyum kanalları için de geçerlidir.

ATP, ikinci haberci cAMP'nin (siklik adenozin monofosfat) öncüsüdür - cAMP yalnızca hücre zarı reseptörleri tarafından alınan sinyali iletmekle kalmaz, aynı zamanda allosterik bir efektördür. Allosterik efektörler enzimatik reaksiyonları hızlandıran veya yavaşlatan maddelerdir. Böylece siklik adenozin trifosfat, bakteri hücrelerinde laktozun parçalanmasını katalize eden bir enzimin sentezini inhibe eder.

Adenozin trifosfat molekülünün kendisi de allosterik bir efektör olabilir. Ayrıca, bu tür işlemlerde ADP, ATP'ye karşı bir antagonist görevi görür: eğer trifosfat reaksiyonu hızlandırırsa, difosfat onu inhibe eder ve bunun tersi de geçerlidir. Bunlar ATP'nin işlevleri ve yapısıdır.

ATP hücrede nasıl oluşur?

ATP'nin işlevleri ve yapısı, maddenin moleküllerinin hızla kullanılıp yok edilmesini sağlayacak şekildedir. Bu nedenle trifosfat sentezi hücrede enerji oluşumunda önemli bir süreçtir.

Adenozin trifosfatın sentezi için en önemli üç yöntem vardır:

1. Substrat fosforilasyonu.

2. Oksidatif fosforilasyon.

3. Fotofosforilasyon.

Substrat fosforilasyonu hücre sitoplazmasında meydana gelen çoklu reaksiyonlara dayanır. Bu reaksiyonlara glikoliz - anaerobik aşama denir.1 glikoliz döngüsü sonucunda 1 molekül glikozdan iki molekül sentezlenir, bunlar daha sonra enerji üretmek için kullanılır ve ayrıca iki ATP de sentezlenir.

• C6H1206 + 2ADP + 2Pn --> 2C3H403 + 2ATP + 4H.

Hücre solunumu

Oksidatif fosforilasyon, elektronların membran elektron taşıma zinciri boyunca aktarılmasıyla adenozin trifosfatın oluşmasıdır. Bu transferin bir sonucu olarak, zarın bir tarafında bir proton gradyanı oluşur ve ATP sentazın protein integral seti yardımıyla moleküller oluşturulur. İşlem mitokondriyal membranda gerçekleşir.

Mitokondrideki glikoliz ve oksidatif fosforilasyonun aşamalarının sırası, solunum adı verilen ortak bir süreci oluşturur. Tam bir döngünün ardından hücredeki 1 glikoz molekülünden 36 ATP molekülü oluşur.

Fotofosforilasyon

Fotofosforilasyon işlemi oksidatif fosforilasyonla aynıdır, tek farkı: fotofosforilasyon reaksiyonları ışığın etkisi altında hücrenin kloroplastlarında meydana gelir. ATP, yeşil bitkilerde, alglerde ve bazı bakterilerde ana enerji üretim süreci olan fotosentezin hafif aşamasında üretilir.

Fotosentez sırasında elektronlar aynı elektron taşıma zincirinden geçerek proton gradyanının oluşmasına neden olur. Membranın bir tarafındaki protonların konsantrasyonu ATP sentezinin kaynağıdır. Moleküllerin montajı ATP sentaz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

Ortalama hücre, ağırlıkça %0,04 adenozin trifosfat içerir. Ancak en çok büyük önem kas hücrelerinde gözlendi: %0,2-0,5.

Bir hücrede yaklaşık 1 milyar ATP molekülü vardır.

Her molekül 1 dakikadan fazla yaşamaz.

Bir molekül adenozin trifosfat günde 2000-3000 kez yenilenir.

Toplamda insan vücudu günde 40 kg adenozin trifosfat sentezler ve herhangi bir zamanda ATP rezervi 250 g'dır.

Çözüm

ATP'nin yapısı ve moleküllerinin biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Bu madde yaşam süreçlerinde önemli bir rol oynuyor çünkü fosfat kalıntıları arasındaki yüksek enerjili bağlar büyük miktarda enerji içeriyor. Adenozin trifosfat hücrede birçok işlevi yerine getirir ve bu nedenle maddenin sabit bir konsantrasyonunu korumak önemlidir. Biyokimyasal reaksiyonlarda bağların enerjisi sürekli kullanıldığından bozunma ve sentez yüksek hızda meydana gelir. Bu vücuttaki herhangi bir hücre için gerekli bir maddedir. Muhtemelen ATP'nin yapısı hakkında söylenebilecek tek şey budur.