Будова АТФ і біялагічная ролю. функцыі АТФ

У любой клетцы нашага арганізма працякаюць мільёны біяхімічных рэакцый. Яны каталізуе мноствам ферментаў, якія часта патрабуюць выдаткаў энергіі. Дзе ж клетка яе бярэ? На гэтае пытанне можна адказаць, калі разгледзець будова малекулы АТФ - аднаго з асноўных крыніц энергіі.

АТФ - універсальны крыніца энергіі

АТФ расшыфроўваецца як аденозинтрифосфат, або аденозинтрифосфорная кіслата. Рэчыва з'яўляецца адным з двух найбольш важных крыніц энергіі ў любой клетцы. Будова АТФ і біялагічная ролю цесна звязаныя. Большасць біяхімічных рэакцый можа працякаць толькі пры ўдзеле малекул рэчывы, асабліва гэта тычыцца пластычнага абмену. Аднак АТФ рэдка непасрэдна ўдзельнічае ў рэакцыі: для праходжання любога працэсу патрэбна энергія, складзеная менавіта ў хімічных сувязях аденозинтрифосфата.

Будову малекул рэчывы такое, што ўтвараюцца сувязі паміж фасфатнай групы нясуць велізарная колькасць энергіі. Таму такія сувязі таксама называюцца макроэргическими, або макроэнергетическими (макра = шмат, вялікая колькасць). Тэрмін макроэргические сувязі ўпершыню ўвёў вучоны Ф. Ліпман, і ён жа прапанаваў выкарыстоўваць значок ̴ для іх абазначэння.

Вельмі важна для клеткі падтрымліваць пастаянны ўзровень утрымання аденозинтрифосфата. Асабліва гэта характэрна для клетак мышачнай тканіны і нервовых валокнаў, таму што яны найбольш энергазалежнасці і для выканання сваіх функцый маюць патрэбу ў высокім змесце аденозинтрифосфата.

Будова малекулы АТФ

Аденозинтрифосфат складаецца з трох элементаў: рыбоза, аденина і рэшткаў фосфарнай кіслаты.

Рыбоза - вуглявод, які адносіцца да групы пентозы. Гэта значыць, што ў складзе рыбоза 5 атамаў вугляроду, якія заключаны ў цыкл. Рыбоза злучаецца з аденином β-N-гликозидной сувязь на 1-ым атаме вугляроду. Таксама да пентозы далучаюцца рэшткі фосфарнай кіслаты на 5-ым атаме вугляроду.

Аденин - азоцістых падстаў. У залежнасці ад таго, якое азоцістых падстаў далучаецца да рыбоза, вылучаюць таксама ГТФ (гуанозинтрифосфат), ТТФ (тимидинтрифосфат), ЦТФ (цитидинтрифосфат) і УТФ (уридинтрифосфат). Усе гэтыя рэчывы падобныя па будынку з аденозинтрифосфатом і выконваюць прыкладна такія ж функцыі, аднак яны сустракаюцца ў клетцы нашмат радзей.

Рэшткі фосфарнай кіслаты. Да рыбоза можа далучыцца максімальна тры астатку фосфарнай кіслаты. Калі іх два ці толькі адзін, то адпаведна рэчыва завецца АДФ (дифосфат) або АМФ (монофосфат). Менавіта паміж фосфарнымі рэшткамі заключаны макроэнергетические сувязі, пасля разрыву якіх вызваляецца ад 40 да 60 кДж энергіі. Калі разрываюцца дзве сувязі, вылучаецца 80, радзей - 120 кДж энергіі. Пры парыве сувязі паміж рыбоза і фосфарных астаткам вылучаецца ўсяго толькі 13,8 кДж, таму ў малекуле трифосфата толькі дзве макроэргические сувязі (Р ̴ Р ̴ Р), а ў малекуле АДФ - адна (Р ̴ Р).

Вось якія асаблівасці будовы АТФ. Па прычыне таго, што паміж рэшткамі фосфарнай кіслаты утвараецца макроэнергетическая сувязь, будова і функцыі АТФ звязаныя паміж сабой.

Будова АТФ і біялагічная ролю малекулы. Дадатковыя функцыі аденозинтрифосфата

Акрамя энергетычнай, АТФ можа выконваць мноства іншых функцый у клетцы. Разам з іншымі нуклеотидтрифосфатами трифосфат ўдзельнічае ў пабудове нуклеінавых кіслот. У гэтым выпадку АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ і УТФ з'яўляюцца пастаўшчыкамі азоцістых падстаў. Гэта ўласцівасць выкарыстоўваецца ў працэсах рэплікацыі ДНК і транскрыпцыі.

Таксама АТФ неабходны для працы іённых каналаў. Напрыклад, Na-K канал выкачвае 3 малекулы натрыю з клеткі і упампоўвае 2 малекулы калію ў клетку. Такі ток іёнаў патрэбен для падтрымання станоўчага зарада на вонкавай паверхні мембраны, і толькі з дапамогай аденозинтрифосфата канал можа функцыянаваць. Тое ж тычыцца пратонных і кальцыевых каналаў.

АТФ з'яўляецца папярэднікам другаснага мессенжера цамф (цыклічны аденозинмонофосфат) - цамф не толькі перадае сігнал, атрыманы рэцэптарамі мембраны клеткі, але і з'яўляецца аллостерическим эффекторам. Аллостерические эффекторы - гэта рэчывы, якія паскараюць або запавольваюць ферментатыўныя рэакцыі. Так, цыклічны аденозинтрифосфат інгібіруе сінтэз фермента, які каталізуе расшчапленне лактозы ў клетках бактэрыі.

Сама малекула аденозинтрифосфата таксама можа быць аллостерическим эффекторам. Прычым у падобных працэсах антаганістам АТФ выступае АДФ: калі трифосфат паскарае рэакцыю, то дифосфат затарможвае, і наадварот. Такія функцыі і будова АТФ.

Як утворыцца АТФ ў клетцы

Функцыі і будова АТФ такія, што малекулы рэчыва хутка выкарыстоўваюцца і руйнуюцца. Таму сінтэз трифосфата - гэта важны працэс адукацыі энергіі ў клетцы.

Вылучаюць тры найбольш важных спосабу сінтэзу аденозинтрифосфата:

1. субстратнай фасфараляванне.

2. акісляльнага фасфаралявання.

3. Фотофосфорилирование.

Субстратнай фасфараляванне заснавана на множных рэакцыях, якія праходзяць у цытаплазме клеткі. Гэтыя рэакцыі атрымалі назву гліколізу - анаэробны этап аэробнага дыхання. У выніку 1 цыклу гліколізу з 1 малекулы глюкозы сінтэзуецца дзве малекулы пировиноградной кіслаты, якія далей выкарыстоўваюцца для атрымання энергіі, і таксама сінтэзуюцца два АТФ.

• З ₆ Н ₁₂ Аб ₆ + 2АДФ + 2Фн -> 2С ₃ Н ₄ O ₃ + 2АТФ + 4Н.

Акісляльнае фасфараляванне. дыханне клеткі

Акісляльнае фасфараляванне - гэта адукацыя аденозинтрифосфата шляхам перадачы электронаў па электронна-транспартнай ланцугу мембраны. У выніку такой перадачы фармуецца градыент пратонаў на адной з бакоў мембраны і з дапамогай бялковага інтэгральнага камплекты АТФ-синтазы ідзе пабудова малекул. Працэс працякае на мембране мітахондрый.

Паслядоўнасць стадый гліколізу і акісляльнага фасфаралявання ў мітахондрыях складае агульны працэс пад назвай дыханне. Пасля поўнага цыклу з 1 малекулы глюкозы ў клетцы утвараецца 36 малекул АТФ.

Фотофосфорилирование

Працэс фотофосфорилирования - гэта тое ж акісляльнае фасфараляванне толькі з адным адрозненнем: рэакцыі фотофосфорилирования працякаюць у хларапластах клеткі пад дзеяннем святла. АТФ утворыцца падчас светлавой стадыі фотасінтэзу - асноўнага працэсу атрымання энергіі каля зялёных раслін, багавіння і некаторых бактэрый.

У працэсе фотасінтэзу усё па той жа электронна-транспартнай ланцугу праходзяць электроны, у выніку чаго фармуецца пратонны градыент. Канцэнтрацыя пратонаў на адной з бакоў мембраны з'яўляецца крыніцай сінтэзу АТФ. Зборка малекул ажыццяўляецца з дапамогай фермента АТФ-синтазы.

Цікавыя факты аб АТФ

- У сярэднестатыстычнай клетцы змяшчаецца 0,04% аденозинтрифосфата ад усёй масы. Аднак самае вялікае значэнне назіраецца ў цягліцавых клетках: 0,2-0,5%.

- У клетцы каля 1 млрд малекул АТФ.

- Кожная малекула жыве не больш за 1 хвіліны.

- Адна малекула аденозинтрифосфата абнаўляецца ў дзень 2000-3000 раз.

- У суме за суткі арганізм чалавека сінтэзуе 40 кг аденозинтрифосфата, і ў кожны момант часу запас АТФ складае 250 г.

заключэнне

Будова АТФ і біялагічная роля яго малекул цесна звязаныя. Рэчыва гуляе ключавую ролю ў працэсах жыццядзейнасці, бо ў макроэргических сувязях паміж фасфатных рэшткамі змяшчаецца вялікая колькасць энергіі. Аденозинтрифосфат выконвае мноства функцый у клетцы, і таму важна падтрымліваць пастаянную канцэнтрацыю рэчывы. Распад і сінтэз ідуць з вялікай хуткасцю, т. К. Энергія сувязяў пастаянна выкарыстоўваецца ў біяхімічных рэакцыях. Гэта незаменнае рэчыва любой клеткі арганізма. Вось, мабыць, і ўсё, што можна сказаць пра тое, якое будынак мае АТФ.