Аденозинтрифосфат (АТФ) – определение, структура и функции | fissi

Atp алу

АТФ-ны екі жолмен алуға болады: тотығу фосфорлану және субстрат деңгейіндегі фосфорлану. Біріншісі оттегін қажет етеді, ал екіншісі қажет етпейді. Түзілген АТФ-тың 95% -ы митохондрияда болады.

Atp циклі

ATP ешқашан сақталмайды. Ол пайдалану мен синтездің үздіксіз циклінде. Бұл қалыптасқан АТФ пен оның гидролизденген өнімі АДФ арасында тепе-теңдік туғызады.

Ақуыз синтезіне қатысу

Ақуыз молекулалары амин қышқылдарынан тұрады, бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы байланысқан. Оларды қалыптастыру үшін төрт жоғары энергетикалық байланыстың үзілуі қажет. Басқаша айтқанда, орташа ұзындықтағы ақуыздың түзілуі үшін АТФ молекулаларының едәуір саны гидролизденуі керек.

Ақуыз синтезі рибосома деп аталатын құрылымдарда жүреді. Бұлар РНҚ-да болатын кодты түсіндіре алады және оны аминқышқылдар тізбегіне, АТФ-тәуелді процеске айналдырады.

Ең белсенді жасушаларда ақуыз синтезі осы маңызды жұмыста синтезделген АТФ 75% -на дейін бағытталуы мүмкін.

Екінші жағынан, жасуша ақуыздарды синтездеп қана қоймайды, оған липидтер, холестерин және басқа да маңызды заттар қажет, бұл үшін АТФ байланыстарында энергия қажет.

Атф, адф, амф, цамф

Другие молекулы связаны с АТФ и имеют сходные названия, такие как аденозиндифосфат (АДФ), аденозинмонофосфат (АМФ) и циклический АМФ (цАМФ). Чтобы избежать путаницы, важно знать некоторые различия между этими молекулами.

Басқа энергия молекулалары

ATP – бұл жасушалық метаболизмде болатын нуклеозидті бисфосфаттан тұратын жалғыз молекула емес. Құрылымы АТФ-қа ұқсас бірқатар энергия молекулалары бар, олар салыстырмалы энергетикалық мінез-құлыққа ие, бірақ олар АТФ сияқты танымал емес.

Ең көрнекті мысал – белгілі Кребс циклында және глюконеогенді жолда қолданылатын ГТП, гуанозинтрифосфат. Аз пайдаланылатын басқалары CTP, TTP және UTP болып табылады.

Биоэнергетика

ADP велосипедпен қамтамасыз етіледі энергия биологиялық жүйеде жұмыс істеу үшін қажет термодинамикалық энергияны бір көзден екінші көзге ауыстыру процесі. Энергияның екі түрі бар: потенциалды энергия және кинетикалық энергия.

Потенциалды энергияны жинақталған энергия немесе жұмысты орындау үшін қол жетімді энергия деп санауға болады. Кинетикалық энергия – бұл заттың қозғалысы нәтижесінде пайда болатын энергиясы. АТФ-тың маңыздылығы потенциалды энергияны фосфаттық байланыста сақтау қабілетінде.

Бұлшықеттің бір жиырылуын тиімді жасау үшін миозин мен актин арасында бірнеше реакциялар қажет, демек, әр бұлшықеттің жиырылуын жасау үшін көп мөлшерде АТФ болуы қажет. Осы себепті биологиялық процестер АДФ-тен АТФ-тің потенциалды энергиясын толтырудың тиімді жолдарын жасау үшін дамыды.[2]

АТФ фосфор байланысының бірін үзу шамамен 30,5 құрайды килоджоуль пер Моль ATP мөлшері (7.3 ккал).[3] ADP түрлендірілуі немесе тамақтағы қол жетімді химиялық энергияны шығару процесі арқылы ATP-ге қайта қосылуы мүмкін; адамдарда бұл үнемі арқылы жүзеге асырылады аэробты тыныс алу ішінде митохондрия.[2] Өсімдіктер қолданылады фотосинтетикалық күн сәулесінен энергияны түрлендіру және сақтау жолдары, сонымен қатар ADP-ді АТФ-қа айналдыру.[3] Жануарлар глюкозаның және басқа молекулалардың ыдырауында бөлінген энергияны АДФ-ті АТФ-қа айналдыру үшін пайдаланады, оны кейіннен өсуді және жасушаларды күтіп ұстау үшін пайдалануға болады.[2]

Викторина

1. Как можно получить АТФ?A. ФерментацияB. Клеточное дыханиеC. фотофосфорилированияD. Все вышеперечисленное

Ответ на вопрос № 1

D верно. АТФ может быть получен с помощью всех этих методов, хотя разные организмы используют разные методы для его производства и не используют все три из этих методов. Вариант B, клеточное дыхание, включает аэробное и анаэробное дыхание.

2. Где производится АТФ в клетке?A. МитохондрииB. ядроC. РибосомыD.Эндоплазматическая сеть

Ответ на вопрос № 2

верно. АТФ производится в митохондриях, которые являются органеллами в клетке, где происходит клеточное дыхание. Вот почему митохондрии часто называют «электростанцией клетки».

3. В каком типе генетического материала обнаружен аденин?A. ДНКB. РНКC. И ДНК, и РНКD. Ни ДНК, ни РНК

Ответ на вопрос № 3

С верно. Аденин находится как в ДНК, так и в РНК. В ДНК аденин связывается с тимин в то время как в РНК аденин связывается с урацилом. Когда аденин присоединяется к рибозному сахару, он образует аденозин, который является частью АТФ.

Гидролиз

АТФ гидролизі – бұл судың қатысуымен молекуланың ыдырауын қамтитын реакция. Реакция келесі түрде ұсынылған:

ATP Су ⇋ ADP Pмен энергия. Қайда, Р терминімен бейорганикалық фосфат тобына жатады, ал АДФ – аденозин дифосфат. Реакция қайтымды болатындығын ескеріңіз.

АТФ гидролизі – бұл өте үлкен энергияның бөлінуін қамтитын құбылыс. Пирофосфат байланысының кез келгенінің үзілуі бір мольге 7 ккал бөледі – атап айтқанда АТФ-тен АДФ-қа 7,3 және АТФ-тен аденозин монофосфат (АМФ) алу үшін 8,2. Бұл ATP мольіне 12000 калорияға тең.

Гликолиз

Гликолизді барлық тірі организмдер орындайды және 10 сатыдан тұрады. Жалпы процестің таза реакциясы гликолиз бұл:[6]

Глюкоза 2 NAD 2 P_мен 2 ADP → 2 пируват 2 ATP 2 NADH 2 H₂O

1 және 3 қадамдар АТФ гидролизінен алынған энергияны ADP және P-ге енгізуді талап етедімен (бейорганикалық фосфат), ал 7 және 10 сатыларында әрқайсысы АТФ беретін АДФ енгізуді қажет етеді.[7] The ферменттер құрамында глюкозаны ыдырату үшін қажет цитоплазма, гликолитикалық реакциялар жүретін тірі жасушаларды толтыратын тұтқыр сұйықтық.

Әдебиеттер тізімі

Жалпы сипаттамасы

• Органикалық молекулалардың тотығу реакцияларында бөлініп шығатын энергия Аденозин үш фосфат қышқылы түрінде митохондрияларға жиналады.
• Аденозин үш фосфат қышқылы гидролизденіп бір макроэнергиялық байланыс үзілгенде, 8,4 ккал/моль бөлінеді.
• Глюкозаның бір молекуласы клеткада көміртек оксиді (СО2) мен суға (Н2О) дейін ыдырауынан Аденозин үш фосфат қышқылының 38 молекуласы синтезделеді.

Жасушаның митохондриясындағы атф синтезінің сызбасы

I кезең-дайындық кезеңі: ферменттер әсерінен күрделі органикалық заттар қарапайым ыдырайды, бұл ретте тек жылу энергиясы бөлінеді.

Белоктар – аминқышқылдары,

майлар – глицерин және

май қышқылдары,

крахмал – глюкоза

II кезең-гликолиз сатысы (оттексіз): гиалоплазмада жүзеге асырылады, мембраналармен байланыспайды; оған ферменттер қатысады; ыдырауға глюкоза ұшырайды

III кезең-гидролиз( оттегі): митохондрияларда жүзеге асырылады, митохондрий матриксімен және ішкі мембранамен байланысты, онда ферменттер қатысады, ыдырауға сүт қышқылы ұшырайды: СзН6Оз ЗН20 –>3СО2 12Н. С02 (көміртегі диоксиді) митохондрийден қоршаған ортаға бөлінеді. Сутегі атомы реакциялар тізбегіне қосылады, оның соңғы нәтижесі-АТФ синтезі

Источник энергии

АТФ является основным носителем энергии, которая используется для всех клеточных активностей. Когда АТФ гидролизуется и превращается в аденозиндифосфат (АДФ), выделяется энергия. Удаление одной фосфатной группы высвобождает 7,3 килокалорий на моль или 30,6 кДж на моль при стандартных условиях.

АТФ производится несколькими различными способами. Фотофосфорилирование – это метод, специфичный для растений и цианобактерий. Это создание АТФ из АДФ с использованием энергии солнечного света, и происходит во время фотосинтез, АТФ также образуется из процесса клеточного дыхания в митохондрии клетки.

Это может быть через аэробного дыхания, который требует кислорода, или анаэробное дыхание, чего нет. Аэробного дыхания производит АТФ (наряду с углекислым газом и водой) из глюкозы и кислорода. Анаэробное дыхание использует химические вещества, кроме кислорода, и этот процесс в основном используется археями и бактерии которые живут в анаэробных условиях.

Ферментация является еще одним способом получения АТФ, который не требует кислорода; он отличается от анаэробного дыхания, потому что он не использует цепь переноса электронов, Дрожжи и бактерии являются примерами организмов, которые используют ферментацию для образования АТФ.

Катаболизм

Он қадам катаболикалық жолы гликолиз ыдырауындағы бос энергияның бөлінуінің бастапқы фазасы глюкоза және оны екі кезеңге бөлуге болады, дайындық кезеңі және төлем кезеңі. ADP және фосфат төлемдерінің реакцияларында АТФ синтездеу үшін ізашар ретінде қажет TCA циклі және тотығу фосфорлануы механизм.[4] Гликолиздің төлем кезеңінде фосфоглицерат киназа және пируват киназа ферменттері АДФ-ке фосфат тобының қосылуын жеңілдетеді. субстрат деңгейіндегі фосфорлану.[5]

Көмірсулар мен майлар алмасуының өзара байланысы

Қан тромбоциттерін белсендіру

Қалыпты жағдайда кішкентай диск пішінді тромбоциттер бір-бірімен әсер етпей, қанмен еркін айналады. ADP сақталады тығыз денелер ішінде қантромбоциттер және тромбоциттердің активтенуі кезінде шығарылады.

• P2Y1 рецепторлар тромбоциттердің агрегациясын бастайды және ADP-мен өзара әрекеттесу нәтижесінде пішін өзгереді.
• P2Y12 рецепторлар ADP реакциясын одан әрі күшейтеді және агрегацияның аяқталуын көрсетеді.

Қандағы АДФ айналады аденозин әрекетімен ecto-ADPasesарқылы тромбоциттердің одан әрі активтенуін тежейді аденозин рецепторлары.

Құрылым

АТФ, оның аты айтып тұрғандай, үш фосфаты бар нуклеотид. Оның ерекше құрылымы, атап айтқанда екі пирофосфат байланысы оны энергияға бай қосылыс етеді. Ол келесі элементтерден тұрады:

– азотты негіз, аденин. Азот негіздері – бұл құрылымында бір немесе бірнеше азот болатын циклдық қосылыстар. Біз оларды компоненттер ретінде нуклеин қышқылдарында, ДНҚ мен РНҚ-да табамыз.

– Рибоза молекуланың ортасында орналасқан. Бұл пентоза түріндегі қант, өйткені оның құрамында бес көміртек атомы бар. Оның химиялық формуласы C болып табылады5H10НЕМЕСЕ5. Аденин сақинасына рибозаның көміртегі 1 бекітілген.

– үш фосфат радикалы. Соңғы екеуі «жоғары энергия байланыстары» және графикалық құрылымдарда көлбеу белгісімен көрсетілген: ~. Фосфат тобы – биологиялық жүйелердегі маңыздылардың бірі. Үш топ альфа, бета және гамма деп аталады, жақыннан алысқа дейін.

Бұл сілтеме өте лабильді, сондықтан ағзаның физиологиялық жағдайлары қажет болған кезде тез, оңай және өздігінен бөлінеді. Бұл үш фосфат тобының теріс зарядтары үнемі бір-бірінен алыстауға тырысатындықтан болады.

Лагерь

Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) происходит от АТФ и является еще одним мессенджером, используемым для передачи сигнала и активации определенных протеинкиназ. Это можно разбить на AMP. Пути цАМФ могут играть роль в некоторых раковых заболеваниях, таких как карцинома, У бактерий он играет роль в обмене веществ.

• Клеточное дыхание – Энергия из питательных веществ преобразуется в АТФ.
• Передача сигнала – передача сигналов снаружи клетки внутрь.
• Гидролиз – Разрыв связи в молекуле и расщепление ее на более мелкие молекулы в результате реакции с водой.
• киназа – Фермент, который переносит фосфатную группу из АТФ в другую молекулу.

Лимон қышқылының циклі

The лимон қышқылының циклі, сондай-ақ Кребс циклі немесе TCA циклі (трикарбон қышқылы) циклі ретінде белгілі, бұл 8 сатылы процесс, бұл гликолиз нәтижесінде пайда болған пируватты қабылдайды және 4 NADH, FADH2 және GTP түзеді, ол әрі қарай ATP-ге айналады.[8] ГТП сукцинил-КоА синтетаза арқылы түзіліп, содан кейін АТФ-қа айналдырылған 5-қадамда ғана АДФ қолданылады (GTP ADP → GSYH ATP).[9]

Локомотивке энергия беріңіз

Механикалық жұмыс – АТФ-тің маңызды функцияларының бірі. Мысалы, біздің денеміз бұлшықет талшықтарын қысқарта алуы үшін, оған көп мөлшерде энергия қажет.

Бұлшықеттерде химиялық энергия оны құрайтын жиырылу қабілеті бар ақуыздарды қайта құрудың арқасында механикалық энергияға айналуы мүмкін. Бұл құрылымдардың ұзындығы өзгертілген, қысқарған, бұл қозғалыс буынына айналатын шиеленісті тудырады.

Басқа организмдерде жасушалардың қозғалысы да АТФ болуының арқасында жүреді. Мысалы, белгілі бір бір жасушалы организмдердің ығысуына мүмкіндік беретін кірпікшелер мен флагелла қозғалысы АТФ қолдану арқылы жүреді.

Тағы бір ерекше қозғалыс – бұл псевдоподтың жасуша ұшына шығуын қамтитын амебті қозғалыс. Лейкоциттер мен фибробласттарды қоса алғанда, бірнеше локомотив механизмін жасушалардың типтері қолданады.

Жыныстық жасушалар жағдайында локомотив эмбрионның тиімді дамуы үшін өте маңызды. Эмбриондық жасушалар өздерінің шыққан жерінен белгілі бір құрылымдар пайда болуы керек аймаққа дейін маңызды қашықтықты жүріп өтеді.

Митохондриялық atp синтаза кешені

Бастапқы фазаларында гликолиз және TCA циклі, кофакторлар сияқты NAD электрондарды беру және қабылдау[12] бұл көмек электронды тасымалдау тізбегіішкі митохондриялық мембрана арқылы протон градиентін шығару қабілеті.[13] ATP синтаза кешені митохондриялық мембранада бар (F0 бөлігі) және матрицаға шығады (F1бөлігі).

Химиялық градиент нәтижесінде алынған энергия содан кейін органикалық емес фосфат пен ADP-ге реакцияның активті учаскесінде қосылу арқылы АТФ синтезделеді. ATP синтезі фермент; бұл үшін теңдеуді ADP P түрінде жазуға боладымен → ATP.

Натрий мен калийді мембрана арқылы тасымалдау үшін энергияны жеткізу

Жасуша – бұл белгілі бір концентрацияларды сақтауды қажет ететін өте динамикалық орта. Көптеген молекулалар жасушаға кездейсоқ немесе кездейсоқ енбейді. Молекула немесе зат ену үшін ол оны өзінің арнайы тасымалдаушысы арқылы жасауы керек.

Тасымалдаушылар – бұл мембрана арқылы өтіп, клеткалық «қақпашылар» ретінде жұмыс істейтін, материалдар ағынын басқаратын ақуыздар. Сондықтан мембрана жартылай өткізгіш: белгілі қосылыстардың енуіне мүмкіндік береді, ал басқалары кірмейді.

Белгілі көліктердің бірі – натрий-калий сорғысы. Бұл механизм белсенді тасымалдау ретінде жіктеледі, өйткені иондардың қозғалысы олардың концентрациясына қарсы жүреді және бұл қозғалысты жүзеге асырудың жалғыз жолы – жүйеге энергияны ATP түрінде енгізу.

Жасушада түзілген АТФ-тың үштен бірі сорғыны белсенді күйде ұстауға жұмсалады деп есептеледі. Натрий иондары жасушадан үнемі, ал калий иондары кері бағытта айдалады.

Логикалық тұрғыдан алғанда, АТФ қолдану натрий мен калий тасымалдаумен шектелмейді. Кальций, магний сияқты басқа иондар бар, олардың арасында энергия энергиясы қажет.

Определение аденозинтрифосфата

Аденозинтрифосфат, также известный как АТФ, является молекула который несет энергию внутри клеток. Это основная энергетическая валюта клетка и является конечным продуктом процессов фотофосфорилирования (добавление фосфатная группа к молекуле, использующей энергию света), клеточное дыхание, а также ферментация, Все живые существа используют АТФ.

Передача сигнала

АТФ является сигнальной молекулой, используемой для клеточной коммуникации. Киназы, которые являются ферментами, которые фосфорилируют молекулы, используют АТФ в качестве источника фосфатных групп. Киназы важны для передачи сигнала, то есть как физический или химический сигнал передается от рецепторов снаружи клетки внутрь клетки.

Синтез днк

Нуклеиновая основа аденина является частью аденозина, молекулы, которая образуется из АТФ и помещается непосредственно в РНК. Другие нуклеиновые основания в РНК, цитозине, гуанине и урациле, аналогично образуются из CTP, GTP и UTP. Аденин также обнаружен в ДНК, и его включение очень похоже, за исключением того, что АТФ превращается в форму дезоксиаденозинтрифосфата (dATP), прежде чем стать частью цепи ДНК.

Тотығу фосфорлануы

Тотығу фосфорлануы екі фазалы қоректік тотығу процесін қамтиды: қалпына келтірілген NADH және FADH коферменттерін алу2 дәрумендерден алынған.

Бұл молекулалардың азаюы қоректік заттардан гидрогендерді қолдануды қажет етеді. Майларда коферменттердің түзілуі олардың құрылымында пептидтермен немесе көмірсулармен салыстырғанда өте көп мөлшерде болатын гидрогендердің арқасында керемет.

Коэнзим өндірісінің бірнеше бағыты болғанымен, ең маңызды жол – Кребс циклі. Кейін редуцирленген коферменттер митохондрияда орналасқан тыныс алу тізбегінде шоғырланады, ол электрондарды оттекке өткізеді.

Электрондарды тасымалдау тізбегі протондарды (H ) сыртқа айдайтын мембраналық байланысқан ақуыздар қатарынан тұрады (суретті қараңыз). Бұл протондар АТФ синтезіне жауап беретін басқа ақуыз – АТФ синтазы арқылы мембранаға еніп, қайтадан өтеді.

Басқаша айтқанда, біз коферменттерді азайтуымыз керек, көп АДФ пен оттегі су мен АТФ түзеді.

Тыныс алу. атф құрылысы мен қызметі flashcards | quizlet

Фосфорланудың субстрат деңгейі

Субстрат деңгейіндегі фосфорлану жоғарыда сипатталған механизм сияқты маңызды емес және ол оттегі молекулаларын қажет етпейтіндіктен, көбінесе ашытуға байланысты. Осылайша, ол өте тез болғанымен, аз энергияны бөліп алады, егер оны тотығу процесімен салыстырсақ, ол шамамен он бес есе аз болар еді.

Біздің ағзада ашыту процестері бұлшықет деңгейінде жүреді. Бұл тін оттексіз жұмыс істей алады, сондықтан глюкоза молекуласы сүт қышқылына дейін ыдырауы мүмкін (мысалы, біз спортпен толықтай айналысқан кезде).

Ашыту кезінде түпкілікті өнім алуға болатын энергетикалық әлеуетке ие.Бұлшықетте ашыту жағдайында сүт қышқылындағы көміртектер бастапқы молекуланың: глюкозаның қалпына келтіру деңгейінде болады.

Сонымен, энергия өндірісі 1,3-бифосфоглират пен фосфоенолпируватты қосқанда жоғары энергетикалық байланысы бар молекулалардың түзілуі арқылы жүреді.

Мысалы, гликолизде бұл қосылыстардың гидролизі АТФ молекулаларының өндірісімен байланысты, демек «субстрат деңгейінде» деген ұғым бар.

Энергетикалық процестер мынадай болып бөлінеді:

• Химиялық энергияның түзілу және жинақталу процесі, негізінен аденозинтрифосфат, креатинфосфат және гликогеннің синтез процестері.
• Босап шығу процесі, яғни, химиялық энергияны механикалық, жылулық, электрикалық және т.б. энергия түріне түрлендіру.