Структура на АТП и биолошка улога. Функции на АТП

Во секоја клетка од нашето тело се случуваат милиони биохемиски реакции. Тие се катализирани од различни ензими кои често бараат енергија. Каде ќелијата ја зема? Ова прашање може да се одговори ако се разгледа структурата на молекулата на АТП, еден од главните извори на енергија.

АТП е универзален извор на енергија

АТП се декодира како аденозин трифосфат или аденозин трифосфорна киселина. Супстанцијата е еден од двата најважни извори на енергија во секоја клетка. Структурата на АТП и биолошката улога се тесно поврзани. Повеќето биохемиски реакции можат да се појават само со учество на молекули од материјата, особено во однос на пластичниот метаболизам. Сепак, АТП ретко е директно вклучен во реакцијата: за протокот на кој било процес потребна е енергија, која е содржана токму во хемиските врски на аденозин трифосфатот.

Структурата на молекулите на супстанцијата е таква што резултирачките врски меѓу фосфатните групи носат огромна количина на енергија. Затоа, таквите врски се нарекуваат и макроергични, или макро-енергетски (макро = голем, голем број). Терминот макроергиски обврзници првпат го вовел научникот Ф. Липман, а тој, исто така, предложил користење на симболот на знакот за нивно назначување.

Многу е важно клетката да одржува постојано ниво на аденозин трифосфат. Ова е особено точно за клетките на мускулното ткиво и нервните влакна, бидејќи тие се најстабилни и бараат висока содржина на аденозин трифосфат за да ги извршуваат своите функции.

Структурата на АТП молекулата

Аденозин трифосфатот се состои од три елементи: остатоци од рибоза, аденин и фосфорна киселина.

Рибозата е јаглени хидрати што припаѓа на групата пентоза. Ова значи дека во составот на рибоза има 5 јаглеродни атоми кои се затворени во еден циклус. Рибозата се врзува за аденинот на β-N-гликозидната врска на 1-от јаглероден атом. Исто така, остатоците од фосфорна киселина на 5-тиот јаглероден атом се додаваат во пентозата.

Аденин е азотна база. Во зависност од тоа која азотен базна е прикачена на рибозата, исто така се изолирани GTP (гуанозин трифосфат), TTP (тимидин трифосфат), TCC (цитидин трифосфат) и UTP (уридин трифосфат). Сите овие супстанции се слични во структурата на аденозин трифосфатот и вршат приближно исти функции, но тие се многу поретки во клетката.

Остатоци од фосфорна киселина . Рибозата може да се поврзе колку што е можно со три остатоци од фосфорна киселина. Ако има две или само еден, тогаш супстанцијата се нарекува АДП (дифосфат) или АМП (монофосфат), соодветно. Токму меѓу фосфорните остатоци се прават макро-енергетски врски, откако прекинувањето се ослободува од 40 до 60 kJ енергија. Доколку се скршат две обврзници, 80 се распределени, а поретко - 120 kJ енергија. Ако врската помеѓу рибозата и остатокот од фосфор е скршена, само 13,8 kJ се ослободуваат, така што во молекулата на трифосфат има само две макроелектрични врски (P P P P P) и еден (P P P) во молекулата АДП.

Еве ги карактеристиките на структурата на АТП. Поради тоа што е формирана макрон-енергетска врска меѓу остатоците од фосфорна киселина, структурата и функциите на АТП се меѓусебно поврзани.

Структурата на АТП и биолошката улога на молекулата. Дополнителни функции на аденозин трифосфат

Покрај енергијата, АТП може да изврши и многу други функции во ќелијата. Заедно со други нуклеотидни трифосфати, трифосфатот е вклучен во изградбата на нуклеинските киселини. Во овој случај, ATP, GTP, TTF, CTF и UTP се добавувачи на азотни бази. Ова својство се користи во процесите на репликација и транскрипција на ДНК .

Исто така, ATP е неопходно за работење на јонски канали. На пример, Na-K каналот пумпа 3 молекули на натриум надвор од ќелијата и пумпа 2 молекули на калиум во клетката. Оваа јонска струја е потребна за да се одржи позитивен полнеж на надворешната површина на мембраната, а само преку аденозин трифосфат може да функционира каналот. Истото важи и за протонските и за калциумовите канали.

АТП е претходник на секундарниот гласник cAMP (цикличен аденозин монофосфат) - cAMP не само што го пренесува сигналот добиен од рецепторите на клеточната мембрана, туку е алостеричен ефектор. Алостеричните ефектори се супстанции кои ги забрзуваат или забавуваат ензимските реакции. Така, цикличниот аденозин трифосфат ја инхибира синтезата на ензимот кој го катализира расцепувањето на лактоза во бактериските клетки.

Самата молекула на аденозин трифосфат, исто така, може да биде алостеричен ефектор. И во слични процеси АТП антагонистот е АДП: ако трифосфатот ја забрзува реакцијата, тогаш дифосфатот се инхибира, и обратно. Такви се функциите и структурата на АТП.

Како се формира АТФ во ќелија

Функциите и структурата на АТП се такви што молекулите на супстанцијата брзо се користат и уништуваат. Затоа, синтезата на трифосфатот е важен процес на производство на енергија во клетката.

Постојат три најважни начини на синтеза на аденозин трифосфат:

1. Фосфорилација на подлогата.

2. Оксидативна фосфорилација.

3. Фотофосфорилација.

Фосфорилацијата на субстратот се базира на повеќекратни реакции кои се јавуваат во цитоплазмата на клетката. Овие реакции се нарекуваат гликолиза - анаеробна фаза на аеробна респирација. Како резултат на 1 циклус на гликолиза од 1 молекула на гликоза, се синтетизираат две молекули на пирувична киселина, кои понатаму се користат за производство на енергија, а исто така се синтетизираат и два АТП.

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

Оксидативна фосфорилација. Дишење клетки

Оксидативна фосфорилација е формирање на аденозин трифосфат преку електронски трансфер преку електронскиот транспортен ланец на мембраната. Како резултат на овој трансфер, на една страна од мембраната се формира протонен градиент, а молекулата е изградена преку интегралниот протеински комплекс АТП синтаза. Процесот продолжува на митохондријалната мембрана.

Низата од фази на гликолизата и оксидативната фосфорилација во митохондриите претставува општ процес наречен респирација. По комплетен циклус од 1 молекула на гликоза, 36 АТП молекули се формираат во клетката.

Фотофосфорилација

Процесот на фотофосфорилација е ист оксидативен фосфорилација со само една разлика: реакциите на фотофосфорилација се одвиваат во хлоропластите на клетката под влијание на светлината. АТП се формира за време на светлосната фаза на фотосинтезата - главниот процес на добивање енергија од зелените растенија, алгите и некои бактерии.

Во процесот на фотосинтеза, електроните поминува низ истиот електронски транспортен синџир, што резултира со формирање на протон градиент. Концентрацијата на протони на едната страна од мембраната е извор на синтезата на АТП. Молекулите се собираат со помош на АТП синтаза ензим.

Интересни факти за АТП

- Просечната клетка содржи 0,04% аденозин трифосфат од целата маса. Сепак, најголема вредност се забележува кај мускулните клетки: 0,2-0,5%.

- Во ќелијата има околу 1 милијарда АТП молекули.

- Секоја молекула не живее повеќе од 1 минута.

- Една молекула на аденозин трифосфат се обновува на ден 2000-3000 пати.

- Во вкупно еден ден, човечкото тело синтетизира 40 кг аденозин трифосфата, а во секој момент, тежината на АТП е 250 g.

Заклучок

Структурата на АТП и биолошката улога на молекулите се тесно поврзани. Супстанцата игра клучна улога во животните процеси, бидејќи макроенергичните врски меѓу фосфатните остатоци содржат огромна количина на енергија. Аденозин трифосфатот врши многу функции во клетката, и затоа е важно да се одржи константна концентрација на супстанцијата. Дезинтеграцијата и синтезата продолжуваат со голема брзина, бидејќи енергијата за врзување постојано се користи во биохемиските реакции. Тоа е неопходна супстанција на секоја клетка на телото. Овде, можеби, и сето тоа може да се каже за тоа каква структура има АТП.