АТФ. Будова та функції

До складу молекули аденозинтрифосфату (АТФ, аденозинтрифосфорної кислоти) входять:

• аденін (ставиться до пуринових основ),
• рибоза (п'ятивуглецевий цукор, відноситься до пентоз);
• три фосфатні групи (залишки фосфорної кислоти).

На відміну від полімерних молекул нуклеїнових кислот (ДНК і РНК) молекула АТФ є мономером, подібним до одного нуклеотиду, що входить до складу РНК. При цьому АТФ - органічна речовина, оскільки характерно для живих організмів і синтезується в них.

АТФ схильний гідролізу (реакція приєднання води), при якому відбувається відщеплення кінцевих фосфатних груп, та виділяється енергія, що йде різні клітинні процеси (синтез інших органічних речовин, їх транспорт, рух органоїдів і клітини, терморегуляцію та інших.).

Зазвичай відщеплюється лише кінцевий фосфат, рідше другий. В обох випадках кількість енергії досить велика (близько 40 кДж/моль, за різними джерелами кількість енергії, що виділяється, становить від 30 до 60 кДж/моль). Якщо відбувається відщеплення третьої групи, виділяється лише близько 13 кДж. Тому кажуть, що в молекулі АТФ два останні фосфати пов'язані. макроергічної (високоенергетичним) зв'язком, який позначають знаком «~». Таким чином, будову АТФ можна виразити формулою:

Аденін - Рибоза - Ф ~ Ф ~ Ф

При відщепленні від АТФ (аденозинтрифосфату) одного залишку фосфорної кислоти утворюється АДФ (аденозиндифосфат).

АДФ - це аденозиндифосфат, який містить вже два залишки фосфорної кислоти. Найчастіше до нього потім знову приєднується фосфат із утворенням АТФ:

Ця реакція йде з поглинанням енергії, накопичення якої відбувається в результаті рада ферментативних реакцій і процесів перенесення іонів (в основному в матриксі та на внутрішній мембрані мітохондрій).

Однак від АДФ може відщепитися ще один фосфат, пов'язаний макроергіческій зв'язком, при цьому утворюється АМФ (аденозинмонофосфату) АМФ входить до складу РНК.

Головна функція аденозинтрифосфату в клітині полягають у тому, що він є для неї універсальною формою для запасу енергії, що вивільняється при диханні, коли АДФ шляхом фосфорилювання перетворюється на АТФ. Мобільність АТФ дозволяє приймати енергію від АТФ. доставляти енергію в будь-яку ділянку клітини.

Більшість молекул АТФ утворюється в мітохондріях у реакціях клітинного дихання.

АТФ утворюється у процесі клітинного дихання. Також він синтезується в хлоропластах рослин, в м'язових клітинах з допомогою креатинфосфата.

Крім енергетичної ролі аденозинтрифосфат виконує низку інших функцій.

Синтез та розпад АТФ у клітині відбувається постійно і у великих кількостях.

Що підвищує АТФ

Аденозинтрифосфат (скор. АТФ, англ. АТР ) - Нуклеотид, відіграє виключно важливу роль в обміні енергії та речовин в організмах; насамперед з'єднання відоме як універсальне джерело енергії всім біохімічних процесів, які у живих системах. АТФ був відкритий в 1929 Карлом Ломанном [1] , а в 1941 Фріц Ліпман показав, що АТФ є основним переносником енергії в клітині [2] .

Хімічні властивості

Систематичне найменування АТФ:

9-β-D-рибофуранозиладенін-5'-трифосфат, або 9-β-D-рибофуранозил-6-аміно-пурін-5'-трифосфат.

Хімічно АТФ являє собою трифосфорний ефір аденозину, який є похідним аденіну та рибози.

Пуринова азотиста основа - аденін - з'єднується β-N-глікозидним зв'язком з 1'-вуглецем рибози. До 5'-вуглецю рибози послідовно приєднуються три молекули фосфорної кислоти, що позначаються відповідно до літер: α, β і γ.

АТФ відноситься до так званих макроергічних сполук, тобто до хімічних сполук, що містять зв'язки, при гідроліз яких відбувається звільнення значної кількості енергії. Гідроліз макроергічних зв'язків молекули АТФ, що супроводжується відщепленням 1 або 2 залишків фосфорної кислоти, призводить до виділення, за різними даними, від 40 до 60 кДж/моль.

Вивільнена енергія використовується в різноманітних процесах, що протікають із витратою енергії.

Роль в організмі

Головна роль АТФ в організмі пов'язана із забезпеченням енергією численних біохімічних реакцій. Як носій двох високоенергетичних зв'язків, АТФ служить безпосереднім джерелом енергії для безлічі енерговитратних біохімічних і фізіологічних процесів.Усе це реакції синтезу складних речовин у організмі: здійснення активного перенесення молекул через біологічні мембрани, зокрема й у створення трансмембранного електричного потенціалу; здійснення м'язового скорочення.

Крім енергетичної АТФ виконує в організмі ще низку інших не менш важливих функцій:

• Разом з іншими нуклеозидтрифосфатами АТФ є вихідним продуктом при синтезі нуклеїнових кислот.
• Крім того, АТФ відводиться важливе місце у регуляції безлічі біохімічних процесів. Як алостеричний ефектор ряду ферментів, АТФ, приєднуючись до їх регуляторних центрів, посилює або пригнічує їх активність.
• АТФ є також безпосереднім попередником синтезу циклічного аденозинмонофосфату - вторинного посередника передачі в клітину гормонального сигналу.
• Також відома роль АТФ як медіатор у синапсах

Шляхи синтезу

В організмі АТФ синтезується з АДФ, використовуючи енергію речовин, що окислюються:

Фосфорилювання АДФ можливе двома способами: субстратне фосфорилювання та окисне фосфорилювання. Основна маса АТФ утворюється на мембранах мітохондрій у ході окисного фосфорилювання H-залежною АТФ-синтазою. Субстратне фосфорилювання АТФ не потребує участі мембранних ферментів, воно відбувається у процесі гліколізу чи шляхом перенесення фосфатної групи з інших макроергічних сполук.

Реакції фосфорилювання АДФ та подальшого використання АТФ як джерело енергії утворюють циклічний процес, що становить суть енергетичного обміну.

В організмі АТФ є однією з найчастіше оновлюваних речовин, так у людини тривалість життя однієї молекули АТФ менше 1 хв.Протягом доби одна молекула АТФ проходить у середньому 2000-3000 циклів ресинтезу (людський організм синтезує близько 40 кг АТФ на день), тобто запасу АТФ в організмі практично не створюється, і для нормальної життєдіяльності необхідно постійно синтезувати нові молекули АТФ.

Примітки

1. ↑ Lohmann, K. (1929) Über die Pyrophosphatfraktion im Muskel. Naturwissenschaften 17, 624-625.
2. ↑ Lipmann F. (1941) Adv. Enzymol. 1, 99–162.

Посилання

1. Biochemistry Vol 1 3rd ed.. - Wiley: Hoboken, NJ.
2. Molecular Cell Biology, 5th ed. - New York: WH Freeman, 2004. - ISBN 9780716743668

Будова та функції АТФ, роль у життєдіяльності клітини

АТФ – у розшифровці аденозинтрифосфорна кислота або аденозинтрифосфат – це нуклеозидтрифосфат, багатофункціональне джерело енергії. Для протікання будь-якого біохімічного процесу живої клітині потрібна енергія, укладена у хімічних зв'язках АТФ.

Молекула була виявлена ​​в 1929 Карлом Ломаном, Сайрусом Фіске і Йеллапрагадою Суббарао - вченими Гарвардської медичної школи. У галузі біології це відкриття стало ключовим. 1941 року німецько-американський біохімік Фріц Ліпман довів, що АТФ головний провідник енергії у клітці.

Будова аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ)

Систематичне найменування

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (аж до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

Структура та склад

• аденін (складова частина безлічі необхідних для життя нуклеотидів, не розчинний у воді);
• рибоза (п'ятивуглецевий цукор, що становить важливі нуклеотиди, наприклад РНК);
• три залишки фосфорної кислоти (неорганічна кислота, добре розчинна у воді).

Роль та функції АТФ в організмі

1. Енергозабезпечення біохімічних процесів. Усі біохімічні реакції у клітинах, котрим необхідні витрати енергії, отримують її з допомогою АТФ.
2. Є медіатором, тобто. передає сигнал синапсів. Синапс - місце зіткнення двох клітинних мембран.
3. Регулювання біохімічних процесів. АТФ входить до складу ферментів і може уповільнювати чи прискорювати перебіг реакцій.
4. Участь у синтезі АМФ та АДФ. До рибоз в будові АТФ можуть приєднатися до трьох залишків фосфорної кислоти. Якщо їх менше трьох, утворюються такі речовини: АМФ (аденозин-монофосфат) при одному залишку фосфорної кислоти і АДФ (аденозин-дифосфат) при двох.
5. Участь у синтезі нуклеїнових кислот. Використання АТФ разом з іншими нуклеотидтрифосфатами як постачальників азотистих основ для будівництва нуклеїнових кислот.

Значення АТФ для життєдіяльності клітини

• постачання енергії для біохімічних процесів;
• очищення клітин від відходів;
• транспортування речовин.

Синтез АТФ в організмі

Синтез АТФ протікає в мітохондріях у три етапи:

1. Підготовчий. Розпад складних органічних речовин під впливом травних ферментів, виділення енергії як тепла.
2. Гліколіз. Без кисню. Розщеплення глюкози з допомогою ферментів.
3. Гідроліз. За участю кисню. Розщеплення молочної кислоти з допомогою ферментів. На цьому етапі запускається ланцюг хімічних реакцій із воднем. Їхній кінцевий результат — синтез АТФ.

Наскільки корисною була для вас стаття?