Barcha tirik jarayonlar atom va molekulyar harakatga asoslangan. Nafas olish jarayoni ham, hujayra rivojlanishi, bo'linish ham energiyasiz mumkin emas. Energiya ta'minoti manbai ATP, u nima va u qanday hosil bo'ladi, biz bundan keyin ko'rib chiqamiz.

ATP kontseptsiyasini o'rganishdan oldin uni shifrlash kerak. Bu atama organizmdagi energiya va moddiy metabolizm uchun zarur bo'lgan nukleozid trifosfat degan ma'noni anglatadi.

Bu biokimyoviy jarayonlarga asoslangan noyob energiya manbai. Ushbu birikma enzimatik hosil bo'lish uchun asosiy hisoblanadi.

ATP 1929 yilda Garvardda kashf etilgan. Ta'sischilar Garvard tibbiyot maktabi olimlari edi. Ular orasida Karl Loman, Sayrus Fiske va Yellapragada Subbarao bor edi. Ular tuzilishi bo'yicha ribonuklein kislotalarning adenil nukleotidiga o'xshash birikmani aniqladilar.

Murakkabning o'ziga xos xususiyati bitta o'rniga uchta fosfor kislotasi qoldig'ining tarkibi edi. 1941 yilda olim Frits Lipman ATP hujayra ichida energiya salohiyatiga ega ekanligini isbotladi. Keyinchalik, ATP sintaza deb nomlangan asosiy ferment topildi. Uning vazifasi mitoxondriyadagi kislotali molekulalarni hosil qilishdir.

ATP hujayra biologiyasida energiya akkumulyatori bo'lib, biokimyoviy reaktsiyalarni muvaffaqiyatli amalga oshirish uchun zarurdir.

Adenozin trifosfor kislotasining biologiyasi uning energiya almashinuvi natijasida hosil bo'lishini ko'rsatadi. Jarayon ikkinchi bosqichda 2 ta molekulani yaratishdan iborat. Qolgan 36 ta molekula uchinchi bosqichda paydo bo'ladi.

Kislota tuzilishidagi energiyaning to'planishi fosfor qoldiqlari orasidagi bog'lovchida sodir bo'ladi. 1 ta fosfor qoldig'i ajralsa, 40 kJ energiya ajralib chiqadi.

Natijada kislota adenozin difosfatga (ADP) aylanadi. Keyinchalik fosfat ajralishi adenozin monofosfat (AMP) ishlab chiqarishga yordam beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, o'simlik tsikli AMP va ADP ni qayta ishlatishni o'z ichiga oladi, bu esa bu birikmalarning kislota holatiga tushishiga olib keladi. Bu jarayon tomonidan ta'minlanadi.

Tuzilishi

Murakkabning mohiyatini oshkor qilish qaysi birikmalar ATP molekulasining bir qismi ekanligini o'rgangandan so'ng mumkin.

Kislota tarkibida qanday birikmalar mavjud?

• Fosfor kislotasining 3 ta qoldig'i. Kislota qoldiqlari bir-biri bilan beqaror tabiatning energiya aloqalari orqali birlashtiriladi. U ortofosfor kislotasi nomi bilan ham uchraydi;
• adenin: azotli asosdir;
• Riboza: bu pentoza uglevodidir.

Bu elementlarning ATP tarkibiga kirishi unga nukleotid tuzilishini beradi. Bu molekulani nuklein kislota sifatida tasniflash imkonini beradi.

Muhim! Kislota molekulalarining ajralishi natijasida energiya ajralib chiqadi. ATP molekulasida 40 kJ energiya mavjud.

Ta'lim

Molekulaning hosil bo'lishi mitoxondriya va xloroplastlarda sodir bo'ladi. Kislota molekulyar sintezidagi asosiy moment dissimilyatsiya jarayonidir. Dissimilyatsiya - bu murakkab birikmaning yo'q qilinishi tufayli nisbatan oddiyga o'tish jarayoni.

Kislota sintezining bir qismi sifatida bir necha bosqichlarni ajratish odatiy holdir:

1. Tayyorgarlik. Bo'linishning asosi fermentativ ta'sir bilan ta'minlangan ovqat hazm qilish jarayonidir. Tanaga kiradigan oziq-ovqat yo'q qilinadi. Yog 'yog' kislotalari va glitseringa bo'linadi. Proteinlar aminokislotalarga, kraxmal glyukozaga parchalanadi. Bosqich issiqlik energiyasini chiqarish bilan birga keladi.
2. Anoksik yoki glikoliz. Parchalanish jarayoni asosdir. Glyukozaning parchalanishi fermentlar ishtirokida sodir bo'ladi, chiqarilgan energiyaning 60% issiqlikka aylanadi, qolgan qismi molekula tarkibida qoladi.
3. Kislorod yoki gidroliz; Mitoxondriya ichida uchraydi. Kislorod va fermentlar yordamida yuzaga keladi. Tana tomonidan chiqarilgan kislorod ishtirok etadi. Tugadi. Bu molekula hosil qilish uchun energiya chiqishini nazarda tutadi.

Molekulyar hosil bo'lishning quyidagi usullari mavjud:

1. Substrat tabiatining fosforlanishi. Oksidlanish natijasida moddalarning energiyasiga asoslangan. Molekulaning asosiy qismi membranalardagi mitoxondriyalarda hosil bo'ladi. U membrana fermentlarining ishtirokisiz amalga oshiriladi. U sitoplazmatik qismda glikoliz orqali sodir bo'ladi. Fosfat guruhini boshqa yuqori energiyali birikmalardan tashish natijasida hosil bo'lish variantiga ruxsat beriladi.
2. Oksidlanish xususiyatiga ega fosforlanish. Oksidlanish reaktsiyasi tufayli yuzaga keladi.
3. Fotosintez jarayonida o'simliklarda fotofosforlanish.

Ma'nosi

Molekulaning organizm uchun asosiy ahamiyati ATP funktsiyasi orqali aniqlanadi.

ATP funktsiyasi quyidagi toifalarni o'z ichiga oladi:

1. Energiya. Organizmni energiya bilan ta'minlaydi, fiziologik biokimyoviy jarayonlar va reaktsiyalarning energiya asosi hisoblanadi. 2 ta yuqori energiyali bog'lanish tufayli yuzaga keladi. Bu mushaklarning qisqarishini, transmembran potentsialini shakllantirishni, membranalar orqali molekulyar transportni ta'minlashni nazarda tutadi.
2. sintez asosi. U nuklein kislotalarning keyingi hosil bo'lishi uchun boshlang'ich birikma hisoblanadi.
3. Normativ. Ko'pgina biokimyoviy jarayonlarni tartibga solish asosida yotadi. Enzimatik qatorning allosterik effektoriga mansubligi bilan ta'minlanadi. U tartibga solish markazlarini kuchaytirish yoki bostirish orqali ularning faoliyatiga ta'sir qiladi.
4. Vositachi. U hujayraga gormonal signalni uzatishda ikkilamchi bo'g'in hisoblanadi. Bu tsiklik ADP shakllanishining kashshofidir.
5. vositachi. Bu sinapslarda va boshqa hujayrali o'zaro ta'sirlarda signal beruvchi moddadir. Punerjik signalizatsiyani ta'minlaydi.

Yuqoridagi fikrlar orasida ATP ning energiya funktsiyasi ustunlik qiladi.

Buni tushunish muhimdir, ATP qanday funktsiyani bajarmasin, uning qiymati universaldir.

Foydali video

Xulosa qilish

Fiziologik va biokimyoviy jarayonlarning asosi ATP molekulasining mavjudligidir. Ulanishlarning asosiy vazifasi - energiya ta'minoti. Ulanishsiz o'simliklar va hayvonlarning hayotiy faoliyati mumkin emas.

Bilan aloqada

Davomi. Qarang: № 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Tabiatshunoslik darslarida biologiya darslari

Murakkab rejalashtirish, 10-sinf

19-dars

Uskunalar: umumiy biologiya bo'yicha jadvallar, ATP molekulasining tuzilishi diagrammasi, plastmassa va energiya almashinuvi o'rtasidagi munosabatlar diagrammasi.

I. Bilimlar testi

"Tirik moddaning organik birikmalari" biologik diktant o'tkazish.

O'qituvchi raqamlar ostidagi tezislarni o'qiydi, talabalar daftarga mazmuni bo'yicha ularning versiyasiga mos keladigan tezislarning raqamlarini yozadilar.

Variant 1 - oqsillar.
Variant 2 - uglevodlar.
Variant 3 - lipidlar.
Variant 4 - nuklein kislotalar.

1. Sof shaklda ular faqat C, H, O atomlaridan iborat.

2. Ularda C, H, O atomlaridan tashqari N va odatda S atomlari mavjud.

3. Ularda C, H, O atomlaridan tashqari N va P atomlari ham bor.

4. Ular nisbatan kichik molekulyar massaga ega.

5. Molekulyar og'irligi mingdan bir necha o'nlab va yuz minglab daltongacha bo'lishi mumkin.

6. Molekulyar og'irligi bir necha o'nlab va yuzlab million daltongacha bo'lgan eng yirik organik birikmalar.

7. Ularning molekulyar og'irliklari har xil - moddaning monomer yoki polimer ekanligiga qarab juda kichikdan juda yuqorigacha.

8. Monosaxaridlardan tashkil topgan.

9. Aminokislotalardan iborat.

10. Nukleotidlardan tashkil topgan.

11. Ular yuqori yog'li kislotalarning efirlari.

12. Asosiy tuzilish birligi: “azotli asos – pentoza – fosfor kislotasi qoldig’i”.

13. Asosiy tuzilish birligi: "aminokislotalar".

14. Asosiy tuzilma birligi: "monosaxarid".

15. Asosiy tuzilish birligi: "glitserin-yog'li kislota".

16. Polimer molekulalari bir xil monomerlardan qurilgan.

17. Polimer molekulalari o'xshash, lekin mutlaqo bir xil bo'lmagan monomerlardan qurilgan.

18. Polimerlar emas.

19. Ular deyarli faqat energiya, qurilish va saqlash funktsiyalarini bajaradilar, ba'zi hollarda - himoya.

20. Energetika va qurilishdan tashqari ular katalitik, signal, transport, motor va himoya funktsiyalarini bajaradi;

21. Ular hujayra va tananing irsiy xususiyatlarini saqlaydi va uzatadi.

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

II. Yangi materialni o'rganish

1. Adenozin trifosfor kislotasining tuzilishi

Oqsillar, nuklein kislotalar, yog'lar va uglevodlardan tashqari tirik moddalar sintezlanadi katta miqdorda boshqa organik birikmalar. Ular orasida hujayra bioenergetikasida muhim rol o'ynaydi adenozin trifosfat (ATP). ATP barcha o'simlik va hayvonlar hujayralarida mavjud. Hujayralarda adenozin trifosforik kislota ko'pincha tuzlar shaklida mavjud adenozin trifosfatlar. ATP miqdori o'zgarib turadi va o'rtacha 0,04% ni tashkil qiladi (hujayrada o'rtacha 1 milliardga yaqin ATP molekulalari mavjud). ATP ning eng katta miqdori skelet mushaklarida (0,2-0,5%) mavjud.

ATP molekulasi azotli asos - adenin, pentoza - riboza va fosfor kislotasining uchta qoldig'idan iborat, ya'ni. ATP maxsus adenil nukleotiddir. Boshqa nukleotidlardan farqli o'laroq, ATP bir emas, balki uchta fosfor kislotasi qoldig'ini o'z ichiga oladi. ATP makroergik moddalarga ishora qiladi - ularning bog'larida katta miqdorda energiya bo'lgan moddalar.

ATP molekulasining fazoviy modeli (A) va strukturaviy formulasi (B).

ATPaz fermentlari ta'sirida ATP tarkibidan fosfor kislotasi qoldig'i ajralib chiqadi. ATP o'zining terminal fosfat guruhini ajratishga kuchli moyillikka ega:

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

chunki bu qo'shni manfiy zaryadlar orasidagi energetik jihatdan noqulay elektrostatik repulsiyaning yo'qolishiga olib keladi. Olingan fosfat suv bilan energetik jihatdan qulay vodorod aloqalarini hosil qilish orqali barqarorlashadi. ADP + Fn tizimidagi zaryad taqsimoti ATP ga qaraganda barqarorroq bo'ladi. Bu reaksiya natijasida 30,5 kJ ajralib chiqadi (odatiy kovalent bog` uzilganda 12 kJ ajralib chiqadi).

ATPdagi fosfor-kislorod bog'ining yuqori energiyali "narxi"ni ta'kidlash uchun uni ~ belgisi bilan belgilash va uni makroenergetik bog'lanish deb atash odatiy holdir. Fosfor kislotasining bir molekulasi ajralganda, ATP ADP (adenozin difosfor kislotasi) ga, agar fosfor kislotasining ikkita molekulasi ajralib chiqsa, ATP AMP (adenozin monofosfor kislotasi) ga aylanadi. Uchinchi fosfatning ajralishi atigi 13,8 kJ ning chiqishi bilan birga keladi, shuning uchun ATP molekulasida faqat ikkita makroergik bog'lanish mavjud.

2. Hujayrada ATP ning hosil bo'lishi

Hujayradagi ATP ta'minoti kichikdir. Masalan, mushakda ATP zahiralari 20-30 qisqarish uchun etarli. Ammo mushak soatlab ishlashi va minglab qisqarishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Shuning uchun hujayrada ATP ning ADP ga parchalanishi bilan birga teskari sintez doimiy ravishda sodir bo'lishi kerak. Bir necha usullar mavjud ATP sintezi hujayralarda. Keling, ular bilan tanishaylik.

1. anaerob fosforlanish. Fosforlanish - bu ADP va past molekulyar og'irlikdagi fosfatdan (Pn) ATP sintezi jarayoni. Bunda gap organik moddalarning kislorodsiz oksidlanish jarayonlari haqida ketmoqda (masalan, glikoliz glyukozaning piruvik kislotagacha kislorodsiz oksidlanish jarayonidir). Ushbu jarayonlarda chiqarilgan energiyaning taxminan 40% (taxminan 200 kJ / mol glyukoza) ATP sinteziga sarflanadi, qolgan qismi esa issiqlik shaklida tarqaladi:

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

2. Oksidlanishli fosforlanish- bu organik moddalarning kislorod bilan oksidlanish energiyasi tufayli ATP sintezi jarayoni. Bu jarayon 1930-yillarning boshlarida kashf etilgan. 20-asr V.A. Engelxardt. Mitoxondriyalarda organik moddalarning kislorodli oksidlanish jarayonlari boradi. Bu holda chiqarilgan energiyaning taxminan 55% (taxminan 2600 kJ / mol glyukoza) ATP kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi va 45% issiqlik shaklida tarqaladi.

Oksidlanishli fosforillanish anaerob sintezlarga qaraganda ancha samarali: agar glyukoza molekulasining parchalanishida glikoliz jarayonida atigi 2 ta ATP molekulasi sintezlansa, oksidlovchi fosforlanish jarayonida 36 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi.

3. Fotofosforlanish- quyosh nuri energiyasi hisobiga ATP sintezi jarayoni. ATP sintezining bu yo'li faqat fotosintezga qodir bo'lgan hujayralar (yashil o'simliklar, siyanobakteriyalar) uchun xarakterlidir. Quyosh nuri kvantlarining energiyasi fotosintetiklar tomonidan ishlatiladi yorug'lik fazasi ATP sintezi uchun fotosintez.

3. ATP ning biologik ahamiyati

ATP hujayradagi metabolik jarayonlarning markazida bo'lib, biologik sintez va parchalanish reaktsiyalari o'rtasidagi aloqadir. ATP ning hujayradagi rolini batareyaning roli bilan solishtirish mumkin, chunki ATP gidrolizlanishi paytida turli xil hayotiy jarayonlar uchun zarur bo'lgan energiya ("zaryad") chiqariladi va fosforlanish jarayonida ("zaryadlanish") , ATP yana o'zida energiya to'playdi.

ATP gidrolizi jarayonida ajralib chiqadigan energiya tufayli hujayra va tanadagi deyarli barcha hayotiy jarayonlar sodir bo'ladi: nerv impulslarining uzatilishi, moddalarning biosintezi, mushaklarning qisqarishi, moddalarni tashish va boshqalar.

III. Bilimlarni mustahkamlash

Biologik muammolarni hal qilish

Vazifa 1. Tez yugurganda, biz tez-tez nafas olamiz, terlash kuchayadi. Ushbu hodisalarni tushuntiring.

Vazifa 2. Nima uchun muzlab qolgan odamlar sovuqda oyoqlarini oyoq osti qilish va sakrashni boshlaydilar?

Vazifa 3. I. Ilf va E. Petrovning "O'n ikki stul" mashhur asarida ko'plab foydali maslahatlar orasida quyidagilarni topishingiz mumkin: "Chuqur nafas oling, hayajonlanasiz". Ushbu maslahatni tanada sodir bo'ladigan energiya jarayonlari nuqtai nazaridan asoslashga harakat qiling.

IV. Uy vazifasi

Test va testga tayyorgarlik ko'rishni boshlang (test savollarini yozing - 21-darsga qarang).

20-dars

Uskunalar: Umumiy biologiya bo'yicha jadvallar.

I. Bo'lim bo'yicha bilimlarni umumlashtirish

Talabalarning savollar bilan ishlashi (yakka tartibda) keyinchalik tekshirish va muhokama qilish

1. Uglerod, oltingugurt, fosfor, azot, temir, marganets kabi organik birikmalarga misollar keltiring.

2. Tirik hujayrani o'lik hujayradan ion tarkibiga ko'ra qanday ajratish mumkin?

3. Qanday moddalar hujayrada erimagan holda bo'ladi? Ular qanday organlar va to'qimalarni o'z ichiga oladi?

4. Fermentlarning faol markazlariga kiruvchi makroelementlarga misollar keltiring.

5. Qanday gormonlar tarkibida mikroelementlar mavjud?

6. Galogenlarning inson organizmidagi roli qanday?

7. Oqsillar sun’iy polimerlardan nimasi bilan farq qiladi?

8. Peptidlar va oqsillar o'rtasidagi farq nima?

9. Gemoglobin tarkibiga kiruvchi oqsil qanday nomlanadi? U nechta bo'limdan iborat?

10. Ribonukleaza nima? Unda qancha aminokislotalar mavjud? U qachon sun'iy ravishda sintez qilingan?

11. Fermentlarsiz kimyoviy reaksiyalarning tezligi nima uchun past?

12. Hujayra membranasi orqali oqsillar orqali qanday moddalar tashiladi?

13. Antikorlar antigenlardan qanday farq qiladi? Vaktsinalarda antikorlar bormi?

14. Organizmdagi oqsillarni qanday moddalar parchalaydi? Bu holatda qancha energiya ajralib chiqadi? Ammiak qayerda va qanday zararsizlantiriladi?

15. Peptid gormonlariga misol keltiring: ular hujayra almashinuvini tartibga solishda qanday ishtirok etadi?

16. Biz choy ichadigan shakar qanday tuzilishga ega? Ushbu moddaning yana qanday uchta sinonimini bilasiz?

17. Nima uchun sutdagi yog 'yuzada to'planmaydi, lekin suspenziyada?

18. Somatik va jinsiy hujayralar yadrosidagi DNK ning massasi qancha?

19. Odam kuniga qancha ATP sarflaydi?

20. Odamlar qanday oqsillardan kiyim yasaydilar?

Pankreatik ribonukleazaning asosiy tuzilishi (124 aminokislotalar)

II. Uy vazifasi.

Sinovga tayyorgarlikni davom eting va "Hayotning kimyoviy tashkil etilishi" bo'limida test qiling.

21-dars

I. Savollar bo'yicha og'zaki test o'tkazish

1. Hujayraning elementar tarkibi.

2. Organogen elementlarning xarakteristikasi.

3. Suv molekulasining tuzilishi. Vodorod aloqasi va uning hayot “kimyosi”dagi ahamiyati.

4. Suvning xossalari va biologik vazifalari.

5. Gidrofil va hidrofobik moddalar.

6. Kationlar va ularning biologik ahamiyati.

7. Anionlar va ularning biologik ahamiyati.

8. Polimerlar. biologik polimerlar. Davriy va davriy bo'lmagan polimerlarning farqlari.

9. Lipidlarning xossalari, biologik vazifalari.

10. Strukturaviy xususiyatlari bilan ajralib turadigan uglevodlar guruhlari.

11. Uglevodlarning biologik funktsiyalari.

12. Oqsillarning elementar tarkibi. Aminokislotalar. Peptidlarning shakllanishi.

13. Oqsillarning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va to`rtinchi darajali tuzilmalari.

14. Oqsillarning biologik funktsiyasi.

15. Fermentlar va biologik bo'lmagan katalizatorlar o'rtasidagi farqlar.

16. Fermentlarning tuzilishi. Kofermentlar.

17. Fermentlarning ta'sir qilish mexanizmi.

18. Nuklein kislotalar. Nukleotidlar va ularning tuzilishi. Polinukleotidlarning shakllanishi.

19. E.Chargaff qoidalari. Bir-birini to'ldirish printsipi.

20. Ikki zanjirli DNK molekulasining hosil bo`lishi va uning spirallanishi.

21. Hujayra RNK sinflari va ularning vazifalari.

22. DNK va RNKning farqlari.

23. DNK replikatsiyasi. Transkripsiya.

24. ATP ning tuzilishi va biologik roli.

25. Hujayrada ATP ning hosil bo'lishi.

II. Uy vazifasi

Sinovga tayyorgarlikni "Hayotning kimyoviy tashkil etilishi" bo'limida davom eting.

22-dars

I. Yozma test o‘tkazish

Variant 1

1. Aminokislotalarning uch turi mavjud - A, B, C. Beshta aminokislotadan iborat polipeptid zanjirlarining nechta variantini qurish mumkin. Ushbu variantlarni belgilang. Ushbu polipeptidlar bir xil xususiyatlarga ega bo'ladimi? Nega?

2. Barcha tirik mavjudotlar asosan uglerod birikmalaridan iborat bo'lib, yer qobig'idagi tarkibi ugleroddan 300 marta ko'p bo'lgan uglerodning analogi kremniy juda oz sonli organizmlarda uchraydi. Ushbu faktni ushbu elementlar atomlarining tuzilishi va xususiyatlari bilan izohlang.

3. Oxirgi, uchinchi fosfor kislotasi qoldig'ida radioaktiv 32P bilan belgilangan ATP molekulalari bir hujayraga, ribozaga eng yaqin bo'lgan birinchi qoldiqda 32P bilan belgilangan ATP molekulalari boshqa hujayraga kiritildi. 5 daqiqadan so'ng, 32P bilan belgilangan noorganik fosfat ionining tarkibi ikkala hujayrada ham o'lchandi. Qayerda sezilarli darajada yuqori bo'ladi?

4. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu mRNKning umumiy nukleotidlari sonining 34% guanin, 18% urasil, 28% sitozin va 20% adenindir. Belgilangan mRNK mog'or bo'lgan ikki zanjirli DNKning azotli asoslarining foiz tarkibini aniqlang.

Variant 2

1. Yog'lar energiya almashinuvidagi "birinchi zahira"ni tashkil qiladi va uglevodlar zahirasi tugaganda ishlatiladi. Biroq, skelet mushaklarida, glyukoza va yog 'kislotalari mavjudligida, ikkinchisi ko'proq darajada qo'llaniladi. Proteinlar energiya manbai sifatida har doim faqat oxirgi chora sifatida, tana och qolganda ishlatiladi. Ushbu faktlarni tushuntiring.

2. Og'ir metallar (simob, qo'rg'oshin va boshqalar) va mishyak ionlari oqsillarning sulfid guruhlari bilan oson bog'lanadi. Bu metallar sulfidlarining xossalarini bilib, bu metallar bilan birlashganda oqsil bilan nima sodir bo‘lishini tushuntiring. Nima uchun og'ir metallar tanaga zaharli?

3. A moddaning B moddaga oksidlanish reaksiyasida 60 kJ energiya ajralib chiqadi. Bu reaksiyada qancha ATP molekulasini maksimal sintez qilish mumkin? Qolgan energiya qanday ishlatiladi?

4. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu mRNKning umumiy nukleotidlari sonining 27% guanin, 15% urasil, 18% sitozin va 40% adenindir. Belgilangan mRNK quyma bo'lgan ikki zanjirli DNKning azotli asoslarining foiz tarkibini aniqlang.

Davomi bor

Tirik organizmlar hujayralaridagi eng muhim modda adenozin trifosfat yoki adenozin trifosfatdir. Agar biz ushbu nomning qisqartmasini kiritsak, biz ATP (eng. ATP) olamiz. Ushbu modda nukleozid trifosfatlar guruhiga kiradi va tirik hujayralardagi metabolik jarayonlarda etakchi rol o'ynaydi va ular uchun ajralmas energiya manbai hisoblanadi.

Bilan aloqada

ATP kashfiyotchilari Garvard tropik tibbiyot maktabining biokimyogarlari - Yellapragada Subbarao, Karl Loman va Cyrus Fiske edi. Bu kashfiyot 1929 yilda sodir bo'lgan va tirik tizimlar biologiyasida muhim bosqichga aylandi. Keyinchalik, 1941 yilda nemis biokimyogari Fritz Lipmann hujayralardagi ATP asosiy energiya tashuvchisi ekanligini aniqladi.

ATP tuzilishi

Bu molekulaning sistematik nomi bor, u quyidagicha yoziladi: 9-b-D-ribofuranosiladenin-5'-trifosfat yoki 9-b-D-ribofuranozil-6-amino-purin-5'-trifosfat. ATP tarkibida qanday birikmalar mavjud? Kimyoviy jihatdan bu adenozinning trifosfat efiridir - adenin va riboza hosilasi. Bu modda purinli azotli asos bo'lgan adeninning ribozaning 1'-uglerodiga b-N-glikozid bog'i yordamida ulanishi natijasida hosil bo'ladi. Keyin fosfor kislotasining a-, b- va g-molekulalari ribozaning 5'-uglerodiga ketma-ket biriktiriladi.

Shunday qilib, ATP molekulasida adenin, riboza va uchta fosfor kislotasi qoldig'i kabi birikmalar mavjud. ATP katta miqdorda energiya chiqaradigan aloqalarni o'z ichiga olgan maxsus birikma. Bunday aloqalar va moddalar makroergik deb ataladi. ATP molekulasining ushbu aloqalarini gidrolizlash jarayonida 40 dan 60 kJ / mol gacha energiya chiqariladi, bu jarayon bir yoki ikkita fosfor kislotasi qoldiqlarini yo'q qilish bilan birga keladi.

Bu kimyoviy reaksiyalar shunday yoziladi:

• 1). ATP + suv → ADP + fosfor kislotasi + energiya;
• 2). ADP + suv → AMP + fosfor kislotasi + energiya.

Ushbu reaktsiyalar paytida chiqarilgan energiya ma'lum energiya sarfini talab qiladigan keyingi biokimyoviy jarayonlarda ishlatiladi.

ATP ning tirik organizmdagi roli. Uning funktsiyalari

ATP qanday vazifani bajaradi? Birinchidan, energiya. Yuqorida aytib o'tilganidek, adenozin trifosfatning asosiy roli tirik organizmdagi biokimyoviy jarayonlarni energiya bilan ta'minlashdir. Bu rol ikkita yuqori energiyali aloqa mavjudligi tufayli ATP katta energiya xarajatlarini talab qiladigan ko'plab fiziologik va biokimyoviy jarayonlar uchun energiya manbai bo'lib xizmat qilishi bilan bog'liq. Bunday jarayonlar organizmdagi murakkab moddalar sintezining barcha reaktsiyalaridir. Bu, birinchi navbatda, hujayra membranalari orqali molekulalarning faol o'tkazilishi, shu jumladan intermembran elektr potentsialini yaratishda ishtirok etish va mushaklarning qisqarishini amalga oshirish.

Yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda biz yana bir nechtasini sanab o'tamiz, ATP ning muhim funktsiyalari, kabi:

ATP organizmda qanday hosil bo'ladi?

Adenozin trifosfor kislotasining sintezi davom etmoqda, chunki normal hayot uchun tana doimo energiyaga muhtoj. Har qanday vaqtda bu moddaning juda oz miqdori bor - taxminan 250 gramm, bu "yomg'irli kun" uchun "favqulodda zaxira". Kasallik paytida ushbu kislotaning intensiv sintezi mavjud, chunki immunitet va ekskretor tizimlarning ishlashi, shuningdek, kasallikning boshlanishi bilan samarali kurashish uchun zarur bo'lgan tananing termoregulyatsiyasi tizimi uchun juda ko'p energiya talab qilinadi.

Qaysi hujayrada eng ko'p ATP mavjud? Bu mushak va asab to'qimalarining hujayralari, chunki ularda energiya almashinuvi jarayonlari eng intensivdir. Va bu aniq, chunki mushaklar harakatda ishtirok etadi, bu mushak tolalarining qisqarishini talab qiladi va neyronlar elektr impulslarini uzatadi, ularsiz barcha tana tizimlarining ishi mumkin emas. Shuning uchun hujayra uchun adenozin trifosfatning doimiy va yuqori darajasini saqlab turish juda muhimdir.

Organizmda adenozin trifosfat molekulalari qanday hosil bo'lishi mumkin? Ular deb atalmish tomonidan tuzilgan ADP (adenozin difosfat) ning fosforlanishi. Bu kimyoviy reaksiya quyida bayon qilinganidek:

ADP + fosfor kislotasi + energiya→ATP + suv.

ADP ning fosforlanishi fermentlar va yorug'lik kabi katalizatorlar ishtirokida sodir bo'ladi va uchta usuldan birida amalga oshiriladi:

Oksidlovchi ham, substrat fosforlanishi ham bunday sintez jarayonida oksidlangan moddalar energiyasidan foydalanadi.

Xulosa

Adenozin trifosfor kislotasi tanadagi eng tez-tez yangilanadigan moddadir. Adenozin trifosfat molekulasi o'rtacha qancha vaqt yashaydi? Masalan, inson tanasida uning umri bir daqiqadan kam, shuning uchun bunday moddaning bir molekulasi kuniga 3000 martagacha tug'iladi va parchalanadi. Ajoyib, lekin kun davomida inson tanasi taxminan 40 kg bu moddani sintez qiladi! Biz uchun bu "ichki energiya"ga ehtiyoj juda katta!

Tirik mavjudot organizmidagi metabolik jarayonlar uchun energiya yoqilg'isi sifatida ATP sintezining butun tsikli va undan keyingi foydalanish bu organizmdagi energiya almashinuvining mohiyatidir. Shunday qilib, adenozin trifosfat tirik organizmning barcha hujayralarining normal ishlashini ta'minlaydigan o'ziga xos "batareya" dir.

Biologiyada ATP energiya manbai va hayotning asosidir. ATP - adenozin trifosfat - metabolik jarayonlarda ishtirok etadi va organizmdagi biokimyoviy reaktsiyalarni tartibga soladi.

Nima bu?

ATP nima ekanligini tushunish uchun kimyo yordam beradi. ATP molekulasining kimyoviy formulasi C10H16N5O13P3. Agar siz uni tarkibiy qismlarga ajratsangiz, to'liq ismni eslab qolish oson. Adenozin trifosfat yoki adenozin trifosforik kislota uch qismdan iborat nukleotiddir:

• adenin - purinli azotli asos;
• riboza - pentozalarga tegishli monosaxarid;
• fosfor kislotasining uchta qoldig'i.

Guruch. 1. ATP molekulasining tuzilishi.

ATP ning batafsil taqsimoti jadvalda keltirilgan.

ATP birinchi marta 1929 yilda Garvard biokimyogarlari Subbarao, Loman va Fiske tomonidan kashf etilgan. 1941 yilda nemis biokimyogari Fritz Lipman ATP tirik organizmning energiya manbai ekanligini aniqladi.

Energiya ishlab chiqarish

Fosfat guruhlari osongina yo'q qilinadigan yuqori energiyali aloqalar bilan o'zaro bog'langan. Gidroliz paytida (suv bilan o'zaro ta'sir qilish) fosfat guruhining aloqalari parchalanib, ko'p miqdorda energiya ajralib chiqadi va ATP ADP (adenozin difosfor kislotasi) ga aylanadi.

An'anaviy ravishda kimyoviy reaktsiya quyidagicha ko'rinadi:

TOP 4 ta maqolabu bilan birga o'qiganlar

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energiya

Guruch. 2. ATP ning gidrolizlanishi.

Chiqarilgan energiyaning bir qismi (taxminan 40 kJ / mol) anabolizmda (assimilyatsiya, plastik metabolizm) ishtirok etadi, bir qismi tana haroratini ushlab turish uchun issiqlik shaklida tarqaladi. ADP ning keyingi gidrolizi bilan yana bir fosfat guruhi energiya ajralib chiqishi va AMP (adenozin monofosfat) hosil bo'lishi bilan ajralib chiqadi. AMP gidrolizga uchramaydi.

ATP sintezi

ATP sitoplazmada, yadroda, xloroplastlarda va mitoxondriyalarda joylashgan. Hayvon hujayrasida ATP sintezi mitoxondriyalarda, o'simlik hujayrasida esa mitoxondriya va xloroplastlarda sodir bo'ladi.

ATP ADP va fosfatdan energiya sarflanishi bilan hosil bo'ladi. Bu jarayon fosforlanish deb ataladi:

ADP + H3PO4 + energiya → ATP + H2O

Guruch. 3. ADP dan ATP hosil bo'lishi.

O'simlik hujayralarida fosforlanish fotosintez jarayonida sodir bo'ladi va fotofosforlanish deyiladi. Hayvonlarda bu jarayon nafas olish jarayonida sodir bo'ladi va oksidlovchi fosforlanish deb ataladi.

Hayvon hujayralarida ATP sintezi oqsillar, yog'lar, uglevodlar parchalanishi jarayonida katabolizm (dissimilyatsiya, energiya almashinuvi) jarayonida sodir bo'ladi.

Funksiyalar

ATP ta'rifidan bu molekulaning energiya bilan ta'minlashga qodir ekanligi aniq. Energiyadan tashqari, adenozin trifosfor kislotasi ham ishlaydi boshqa xususiyatlar:

• nuklein kislotalarni sintez qilish uchun materialdir;
• fermentlarning bir qismidir va kimyoviy jarayonlarni tartibga soladi, ularning kursini tezlashtiradi yoki sekinlashtiradi;
• vositachi hisoblanadi - signalni sinapslarga uzatadi (ikki hujayra membranasining aloqa nuqtalari).

Biz nimani o'rgandik?

10-sinf biologiya darsidan ATP - adenozin trifosfor kislotasining tuzilishi va vazifalari bilan tanishdik. ATP adenin, riboza va uchta fosfor kislotasi qoldig'idan iborat. Gidroliz jarayonida fosfat aloqalari yo'q qilinadi, bu organizmlarning hayoti uchun zarur bo'lgan energiyani chiqaradi.

Mavzu viktorina

Hisobotni baholash

O'rtacha reyting: 4.6. Qabul qilingan umumiy baholar: 621.

Bizning tanamizning har qanday hujayrasida millionlab biokimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi. Ular ko'pincha energiya talab qiladigan turli fermentlar tomonidan katalizlanadi. Hujayra uni qayerga olib boradi? Agar asosiy energiya manbalaridan biri bo'lgan ATP molekulasining tuzilishini ko'rib chiqsak, bu savolga javob berish mumkin.

ATP universal energiya manbai hisoblanadi

ATP adenozin trifosfat yoki adenozin trifosfat degan ma'noni anglatadi. Materiya har qanday hujayradagi ikkita eng muhim energiya manbalaridan biridir. ATP ning tuzilishi va biologik roli chambarchas bog'liq. Ko'pgina biokimyoviy reaktsiyalar faqat moddaning molekulalari ishtirokida sodir bo'lishi mumkin, ayniqsa, bu tegishli.Ammo ATP kamdan-kam hollarda reaksiyada bevosita ishtirok etadi: har qanday jarayon sodir bo'lishi uchun aynan adenozin trifosfat tarkibida bo'lgan energiya kerak bo'ladi.

Moddaning molekulalarining tuzilishi shundayki, fosfat guruhlari o'rtasida hosil bo'lgan bog'lar juda katta miqdorda energiya olib boradi. Shuning uchun bunday bog'lanishlar makroergik yoki makroenergetik (makro=ko'p, katta son) deb ham ataladi. Bu atama birinchi marta olim F. Lipman tomonidan kiritilgan va u ham ularni belgilash uchun ̴ belgisidan foydalanishni taklif qilgan.

Hujayra uchun adenozin trifosfatning doimiy darajasini saqlab turish juda muhimdir. Bu, ayniqsa, mushak hujayralari va asab tolalari uchun to'g'ri keladi, chunki ular energiyaga eng ko'p qaram bo'lib, o'z vazifalarini bajarish uchun adenozin trifosfatning yuqori miqdoriga muhtoj.

ATP molekulasining tuzilishi

Adenozin trifosfat uchta elementdan iborat: riboza, adenin va

Riboza- pentozalar guruhiga kiruvchi uglevod. Bu shuni anglatadiki, riboza 5 ta uglerod atomini o'z ichiga oladi, ular tsiklga o'raladi. Riboza adenin bilan 1-uglerod atomidagi b-N-glikozidik bog' orqali bog'langan. Shuningdek, 5-uglerod atomidagi fosfor kislotasi qoldiqlari pentozaga biriktirilgan.

Adenin azotli asosdir. Ribozaga qaysi azotli asos biriktirilganligiga qarab GTP (guanozin trifosfat), TTP (timidin trifosfat), CTP (sitidin trifosfat) va UTP (uridin trifosfat) ham ajratiladi. Ushbu moddalarning barchasi tuzilishi jihatidan adenozin trifosfatga o'xshaydi va taxminan bir xil funktsiyalarni bajaradi, ammo ular hujayrada kamroq tarqalgan.

Fosfor kislotasi qoldiqlari. Ribozaga maksimal uchta fosfor kislotasi qoldig'i biriktirilishi mumkin. Agar ulardan ikkitasi yoki faqat bittasi bo'lsa, unda mos ravishda modda ADP (difosfat) yoki AMP (monofosfat) deb ataladi. Aynan fosfor qoldiqlari o'rtasida makroenergetik bog'lanishlar hosil bo'ladi, ularning uzilishidan keyin 40 dan 60 kJ gacha energiya ajralib chiqadi. Agar ikkita aloqa uzilsa, 80, kamroq - 120 kJ energiya chiqariladi. Riboza va fosfor qoldig'i o'rtasidagi bog'lanish buzilganda atigi 13,8 kJ ajralib chiqadi, shuning uchun trifosfat molekulasida faqat ikkita (P ̴ P ̴ P) va ADP molekulasida (P ̴) bitta yuqori energiyali aloqa mavjud. P).

ATP ning strukturaviy xususiyatlari qanday. Fosfor kislotasi qoldiqlari o'rtasida makroenergetik bog'lanish hosil bo'lganligi sababli, ATP ning tuzilishi va funktsiyalari o'zaro bog'liqdir.

ATP ning tuzilishi va molekulaning biologik roli. Adenozin trifosfatning qo'shimcha funktsiyalari

Energiyadan tashqari, ATP hujayrada boshqa ko'plab funktsiyalarni bajarishi mumkin. Boshqa nukleotid trifosfatlar bilan bir qatorda trifosfat nuklein kislotalarni qurishda ishtirok etadi. Bunday holda, ATP, GTP, TTP, CTP va UTP azotli asoslarni etkazib beruvchilardir. Bu xususiyat jarayonlar va transkripsiyada qo'llaniladi.

Ion kanallarining ishlashi uchun ATP ham talab qilinadi. Masalan, Na-K kanali hujayradan 3 molekula natriyni va hujayra ichiga 2 molekula kaliyni haydab chiqaradi. Bunday ion oqimi membrananing tashqi yuzasida musbat zaryadni ushlab turish uchun kerak bo'ladi va faqat adenozin trifosfat yordamida kanal ishlay oladi. Xuddi shu narsa proton va kaltsiy kanallari uchun ham amal qiladi.

ATP ikkinchi xabarchi cAMP (tsiklik adenozin monofosfat) ning kashshofidir - cAMP nafaqat hujayra membranasi retseptorlari tomonidan qabul qilingan signalni uzatadi, balki allosterik effektor hamdir. Allosterik effektorlar - fermentativ reaksiyalarni tezlashtiruvchi yoki sekinlashtiruvchi moddalar. Shunday qilib, tsiklik adenozin trifosfat bakteriya hujayralarida laktoza parchalanishini katalizlovchi ferment sintezini inhibe qiladi.

Adenozin trifosfat molekulasining o'zi ham allosterik effektor bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, bunday jarayonlarda ADP ATP antagonisti sifatida ishlaydi: agar trifosfat reaksiyani tezlashtirsa, difosfat sekinlashadi va aksincha. Bular ATPning funktsiyalari va tuzilishi.

Hujayrada ATP qanday hosil bo'ladi

ATP ning vazifalari va tuzilishi shundayki, moddaning molekulalari tezda ishlatiladi va yo'q qilinadi. Shuning uchun trifosfat sintezi hisoblanadi muhim jarayon hujayrada energiya ishlab chiqarish.

Adenozin trifosfatni sintez qilishning uchta eng muhim usuli mavjud:

1. Substratning fosforlanishi.

2. Oksidlanishli fosforlanish.

3. Fotofosforillanish.

Substrat fosforlanishi hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladigan ko'plab reaktsiyalarga asoslanadi. Bu reaksiyalar glikoliz - anaerob bosqich deyiladi.1 glikoliz sikli natijasida 1 glyukoza molekulasidan ikkita molekula sintezlanadi, keyinchalik ular energiya ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va ikkita ATP ham sintezlanadi.

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

Hujayra nafasi

Oksidlanishli fosforlanish - bu membrananing elektron tashish zanjiri bo'ylab elektronlarni o'tkazish orqali adenozin trifosfat hosil bo'lishi. Ushbu uzatish natijasida membrananing bir tomonida proton gradienti hosil bo'ladi va ATP sintazasining oqsil integral to'plami yordamida molekulalar quriladi. Jarayon mitoxondriyal membranada sodir bo'ladi.

Mitoxondriyadagi glikoliz va oksidlovchi fosforlanish bosqichlarining ketma-ketligi nafas olish deb ataladigan umumiy jarayonni tashkil qiladi. To'liq tsikldan so'ng hujayradagi 1 glyukoza molekulasidan 36 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi.

Fotofosforlanish

Fotofosforlanish jarayoni bir xil oksidlovchi fosforlanishdir, faqat bitta farq bilan: yorug'lik ta'sirida hujayraning xloroplastlarida fotofosforlanish reaktsiyalari sodir bo'ladi. ATP yashil o'simliklar, suv o'tlari va ba'zi bakteriyalarda asosiy energiya ishlab chiqaruvchi jarayon bo'lgan fotosintezning yorug'lik bosqichida ishlab chiqariladi.

Fotosintez jarayonida elektronlar bir xil elektron tashish zanjiri orqali o'tadi, natijada proton gradienti hosil bo'ladi. Membrananing bir tomonidagi protonlar kontsentratsiyasi ATP sintezining manbai hisoblanadi. Molekulalarning yig'ilishi ATP sintaza fermenti tomonidan amalga oshiriladi.

O'rtacha hujayrada umumiy massaning 0,04% adenozin trifosfat mavjud. Biroq, eng ko'p katta ahamiyatga ega mushak hujayralarida kuzatiladi: 0,2-0,5%.

Hujayrada 1 milliardga yaqin ATP molekulalari mavjud.

Har bir molekula 1 daqiqadan ortiq yashamaydi.

Adenozin trifosfatning bir molekulasi kuniga 2000-3000 marta yangilanadi.

Hammasi bo'lib, inson tanasi kuniga 40 kg adenozin trifosfat sintez qiladi va har bir vaqtda ATP ta'minoti 250 g ni tashkil qiladi.

Xulosa

ATP ning tuzilishi va uning molekulalarining biologik roli chambarchas bog'liq. Moddaning hayotiy jarayonlarida asosiy rol o'ynaydi, chunki fosfat qoldiqlari orasidagi makroergik aloqalar juda katta energiyani o'z ichiga oladi. Adenozin trifosfat hujayrada ko'p funktsiyalarni bajaradi va shuning uchun moddaning doimiy konsentratsiyasini saqlab turish muhimdir. Parchalanish va sintez yuqori tezlikda boradi, chunki biokimyoviy reaktsiyalarda bog'lanish energiyasi doimo ishlatiladi. Bu tananing har qanday hujayrasining ajralmas moddasi. Bu, ehtimol, ATP tuzilishi haqida aytish mumkin bo'lgan narsadir.