Structura ATP și rolul biologic. funcţiile ATP

Fiecare celula din corpul nostru au loc milioane de reactii biochimice. Acestea sunt catalizate de o varietate de enzime, care necesită de multe ori de energie. În cazul în care este celula este nevoie? Această întrebare se poate răspunde prin luarea în considerare structura moleculelor de ATP - o sursă majoră de energie.

ATP - sursa universală de energie

ATP standuri pentru adenozină, sau adenozin trifosfat. Substanța este una dintre cele două cele mai importante surse de energie in fiecare celula. Structura și rolul biologic al ATP sunt strâns legate. Cele mai multe reactii biochimice pot avea loc doar cu participarea moleculelor de substanță, în special în metabolismul plastic. Cu toate acestea, ATP este rareori implicată direct în reacție pentru apariția oricărui proces necesită energie, este învelită în legăturile chimice ale ATP.

Structura moleculelor substanței astfel încât legătura rezultată dintre grupările fosfat suportă o mare cantitate de energie. Astfel, această comunicare este numită energie înaltă sau makroenergeticheskimi (macro = multe număr mare). obligațiuni de energie pe termen pentru prima dată, a introdus un om de știință F. Lipman, și se propune să utilizeze pentru a le desemna pictograma ̴.

Este foarte important pentru celula pentru a menține un nivel constant de ATP. Acest lucru este deosebit de caracteristică a celulelor musculare și a fibrelor nervoase, deoarece acestea sunt cele mai volatile și să-și îndeplinească funcțiile sale necesită un conținut ridicat de adenozin trifosfat.

Structura moleculelor de ATP

ATP este format din trei elemente: riboză și adenina reziduurile de acid fosforic.

Riboza - glucide, care se referă la o grupă pentoză. Aceasta înseamnă că compoziția atomilor riboza 5 carbon, care sunt incluse în ciclul. Riboza este legat cu legătură β-N-glicozidică adenina la primul atom de carbon. De asemenea, a aderat la resturile pentozo ale acidului fosforic la atomul de carbon 5-a.

Adenină - o bază azotată. În funcție de ce fel de azot bazic atașat la riboză, ca GTP izolat (guanozin trifosfat), TTP (timidina), CTP (citidin trifosfat) si UTP (uridin trifosfat). Toate aceste substanțe sunt similare în structură de adenozin trifosfat și de a efectua aproximativ aceeași funcție, dar ele se găsesc în celula este mult mai puțin frecvente.

Reziduurile de acid fosforic. Pentru a maximiza riboza se poate alătura trei resturi de acid fosforic. Dacă doi dintre ei sau numai unul, respectiv, o substanță numită ADP (difosfat) și AMP (monofosfat). Se concluzionează între conexiunea makroenergeticheskie reziduurile de fosfor, care este eliberată la ruptura de la 40 la 60 kJ de energie. În cazul în care cele două legături sunt rupte, standuri 80, cel puțin - 120 kJ de energie. La comunicarea pauză între fragmentul riboză și fosfor este eliberat numai 13,8 kJ, deci numai două trifosfat molecula conexiune macroergice (P ̴ ̴ F P), iar în molecula de ADP - unul (P ̴ P).

Iată care sunt caracteristicile structurii ATP. Datorită faptului că între resturile de acid fosforic format structura legăturii makroenergeticheskaya și funcțiile ATP legate.

Structura și rolul biologic al moleculelor ATP. Caracteristici suplimentare de adenozin trifosfat

În afară de energie, ATP se pot efectua multe alte funcții în celulă. Împreună cu alte trifosfat trifosfat nucleotidă implicat în construcția de acid nucleic. În acest caz, ATP, GTP, TTP, CTP și UTP sunt furnizori de baze azotate. Această proprietate este folosită în procesul de replicare a ADN - ului și de transcriere.

ATP-ul este de asemenea necesară pentru canalele ionice. De exemplu, pompele Na-K sodiu canal 3 molecule din celule și la pompa de potasiu 2 molecule într-o celulă. Este nevoie de acest curent de ioni pentru a menține sarcina pozitivă pe suprafața exterioară a membranei, și numai cu ajutorul ATP canal poate funcționa corect. Același lucru este valabil și pentru canalele de protoni și de calciu.

ATP-ul este un precursor de mesageri secundari cAMP (adenozin monofosfat ciclic) - cAMP nu numai transmite un semnal obținut receptori de membrană celulară, dar, de asemenea, este un efector alosteric. efectori alosterici - sunt substanțe care accelerează sau încetini reacțiile enzimatice. Astfel, ciclic adenozina inhibă enzima care catalizează scindarea lactozei în celulele o bacterie.

ATP molecula în sine poate fi, de asemenea, un efector alosteric. Mai mult, în astfel de procese antagonist ATP ADP acționează ca în cazul în care trifosfat accelerează reacția, apoi inhibă difosfat, și vice-versa. Acestea sunt funcțiile și structura ATP.

Deoarece ATP format în celulă

Funcția și structura ATP sunt astfel încât moleculele substanței sunt utilizate rapid și sunt distruse. Prin urmare, sinteza trifosfat - este un important proces de formare a energiei în celulă.

Există trei metode cele mai importante pentru sinteza adenozin trifosfat:

1. Fosforilarea substratului.

2. Fosforilarea oxidativă.

3. fosforilare.

Fosforilarea substratului se bazează pe reacțiile multiple care apar în citoplasmă celulei. Aceste reacții sunt numite glicoliză - etapa anaerobă a respirației aerobe. Ca rezultat, un ciclu de glicoliză din molecula de glucoză 1 este sintetizat prin două molecule de acid piruvic sunt utilizate în continuare pentru a produce energie, și , de asemenea , doi sintetizat ATP.

• C ₆ H ₁₂ O ₆ + + 2ADF 2Fn -> 2C ₃ H ₄ O ₃ + 4H + 2ATF.

fosforilării oxidative. respirația celulară

Fosforilarea oxidativă - este formarea de ATP prin transferul de electroni în lanțul de transport de electroni a membranei. Ca rezultat al acestui transfer al gradientului de protoni este format pe o parte a membranei și folosind un set de proteine ATP integral sintaza este construi molecule. Procesul are loc în membrana mitocondrială.

Secvența de pași de glicolizei și a fosforilării oxidative in mitocondrii este procesul general numit de respirație. După ciclu complet de la 1 moleculă de glucoză în celula 36 este formată din molecule ATP.

photophosphorylation

Procesul de fosforilare - aceasta este aceeași fosforilarea oxidativă cu o singură diferență: reacțiile de fosforilare apar în celulele cloroplaste sub influența luminii. ATP-ul produs în timpul etapei de lumină fotosintezei - procesul de bază de obținere a energiei din plante verzi, alge și unele bacterii.

În procesul de fotosinteză pentru aceleași electroni de transport electronii trec în lanț, rezultând într-un gradient de protoni. Concentrația de protoni pe o parte a membranei este o sursă de sinteză ATP. Asamblarea moleculelor transportate de sintaza enzima ATP.

fapte interesante despre ATP

- Celula medie conține 0,04% din masa totală de adenozintrifosfat. Cu toate acestea, cel mai important este observată în celulele musculare: 0,2-0,5%.

- In celula, aproximativ 1 miliard de molecule de ATP.

- Fiecare moleculă nu trăiește mai mult de 1 minut.

- O moleculă de ATP-ul este actualizat zilnic 2000-3000 de ori.

- In concluzie, pe zi a corpului uman sintetizeaza adenozintrifosfat 40 kg, iar la fiecare moment stocul de ATP este de 250 g

concluzie

Structura ATP și rolul biologic al moleculelor sale sunt strâns legate. Substanța joacă un rol-cheie în procesele de viață, pentru că în legătura energetică între resturile de fosfat conțin o mare cantitate de energie. ATP îndeplinește mai multe funcții în celulă, și, prin urmare, este important să se mențină o concentrație constantă a substanței. Detalierea și sinteză merg la o viteză mare, de exemplu. Pentru a. Relațiile de energie sunt utilizate în mod constant în reacțiile biochimice. Este un ingredient indispensabil oricărei celule din organism. Aici, probabil, tot ce se poate spune despre ce structura este ATP.