Struktura ATP a biologické role. Funkce ATP

V každé buňce našeho těla dochází k milionům biochemických reakcí. Ty jsou katalyzovány řadou enzymů, které často vyžadují energii. Kde to buňka bere? Tuto otázku lze zodpovědět, pokud se uvažuje o struktuře molekuly ATP, která je jedním z hlavních zdrojů energie.

ATP - univerzální zdroj energie

ATP se dekóduje jako adenosintrifosfát nebo kyselina adenosintrifosforečná. Látka je jedním z dvou nejdůležitějších zdrojů energie v každé buňce. Struktura ATP a biologická role jsou úzce spjaty. Většina biochemických reakcí se může uskutečnit pouze za účasti molekul hmoty plastová výměna. ATP se však zřídka podílí přímo na reakci: pro tok jakéhokoli procesu, energie obsažené v reakci chemické vazby adenosintrifosfát.

Struktura molekul látky je taková, že výsledné vazby mezi fosfátovými skupinami nesou obrovské množství energie. Proto se takové vztahy nazývají také makroergické nebo makroenergetické (makro = velké, velké číslo). Termín makroergické dluhopisy byl poprvé představen vědcem F. Lipmanem a také navrhl použití značky значок pro jejich označení.

Je velmi důležité, aby buňka udržovala konstantní hladinu adenosintrifosfátu. To platí zejména pro buňky svalové tkáně a nervových vláken, protože jsou nejcitlivější a pro výkon svých funkcí potřebují vysoký obsah adenosintrifosfátu.

Struktura ATP molekuly

Adenosin trifosfát se skládá ze tří prvků: ribóza, adenin a zbytky kyselina fosforečná.

Ribose - sacharid, který patří do skupiny pentóz. To znamená, že v ribózové kompozici je 5 atomů uhlíku, které jsou uzavřeny v cyklu. Ribóza se váže na adenin beta-N-glykosidické vazby na prvním atomu uhlíku. Také jsou zbytky kyseliny fosforečné na 5-ti atomu uhlíku připojeny k pentosy.

Adenin je dusíkatá báze. V závislosti na tom, jaké základní atomem dusíku připojeným k ribózy, jako izolovaný GTP (guanosin trifosfát), TTP (thymidin), CTP (cytidintrifosfát) a UTP (uridin-trifosfát). Všechny tyto látky mají podobnou strukturu jako adenosintrifosfátu a provádět přibližně ve stejnou funkci, ale jsou uvedeny v buňce je mnohem méně časté.

Zbytky kyseliny fosforečné. Pro maximalizaci ribóza mohou spojit tři zbytky kyseliny fosforečné. V případě dvou z nich, nebo pouze jeden, v tomto pořadí, látky ADP (difosfát) a AMP (monofosfát). To je uzavřena mezi makroenergeticheskie připojení zbytků fosforu, který se uvolňuje při přetržení od 40 do 60 kJ energie. Jestliže dvě vazby jsou poškozeny, stojany 80, alespoň - 120 kJ energie. Při přerušení komunikace mezi ribózové části a fosforu se uvolní pouze 13,8 kJ, takže pouze dvě trifosfát molekula makroergní spojení (P ̴ ̴ F P), a v molekule ADP - jeden (P ̴ P).

Zde jsou charakteristiky struktury ATP. Vzhledem k tomu, že se mezi zbytky kyseliny fosforečné vytváří makronergní vazba, struktura a funkce ATP jsou vzájemně propojeny.

Struktura ATP a biologická role molekuly. Další funkce adenosintrifosfátu

Kromě energie může ATP provádět mnoho dalších funkcí v buňce. Spolu s jinými nukleotidovými trifosfáty se trifosfát podílí na konstrukci nukleových kyselin. V tomto případě jsou ATP, GTP, TTF, CTF a UTP dodavateli dusíkatých bází. Tato vlastnost se používá v procesech DNA replikace a přepis.

ATP je také nezbytný pro provoz iontových kanálů. Například, Na-K kanál čerpadla sodný, 3 molekul z buněk, a k čerpadlu draselný 2 molekuly do buňky. Tento proud iontů je zapotřebí udržovat pozitivní náboj na vnějším povrchu membrány, a to pouze za použití ATP kanál může fungovat správně. Totéž platí pro protonové a vápníkové kanály.

ATP je prekurzorem sekundárních poslů cAMP (cyklický adenosin monofosfát) - cAMP přenáší nejen signál získaný z membrán buněk, receptory, ale také je allosterickým efektor. Alosterické efektory jsou látky, které urychlují nebo zpomalují enzymatické reakce. Tak, cyklický adenosin inhibuje enzym, který katalyzuje štěpení laktózy do buněk bakterie.

Samotná molekula adenosintrifosfátu může být také alosterický efektor. Při podobných postupech je antagonistou ATP ADP: pokud trifosfát zrychluje reakci, inhibuje difosfát a naopak. Takové jsou funkce a struktura ATP.

Jak se ATP vytváří v buňce?

Funkce a struktura ATP jsou takové, že molekuly látky jsou rychle používány a zničeny. Proto syntéza trifosfátu je důležitým procesem výroby energie v buňce.

Existují tři nejdůležitější způsoby syntézy adenosintrifosfátu:

1. fosforylace substrátu.

2. Oxidační fosforylace.

3. Fotofosforylace.

Fosforylace substrátu je založena na několika reakcích, které se vyskytují v cytoplazmě buňky. Tyto reakce se nazývají glykolýza - anaerobní fáze aerobní dýchání. Výsledkem 1 cyklu glykolýzy z 1 molekuly glukózy jsou syntetizovány dvě molekuly kyselina pyrohroznová, které jsou dále využívány k výrobě energie a rovněž syntetizují dva ATP.

• C_6.H_12.O_6. + 2ADF + 2FN -> 2C₃H₄O₃ + 2ATF + 4H.

Oxidační fosforylace. Dýchací články

Oxidační fosforylace je tvorba adenosintrifosfátu přenosem elektronů přes elektronový transportní řetězec membrány. Výsledkem tohoto přenosu je na jedné straně membrány tvořen protonový gradient a molekula je konstruována za použití proteinu integrálního komplexu ATP syntázy. Proces probíhá na mitochondriální membráně.

Sekvence fází glykolýzy a oxidativní fosforylace v mitochondriích tvoří obecný proces nazývaný respirace. Po úplném cyklu 1 molekuly glukózy se v buňce vytvoří 36 molekul ATP.

Fotofosforylace

Proces fotofosforylace je stejná oxidační fosforylace s jediným rozdílem: fotofosforylační reakce probíhají v chloroplastu buňky pod vlivem světla. ATP se vytváří během světelného stadia fotosyntézy - hlavního procesu výroby energie v zelených rostlinách, řasách a některých bakteriích.

V procesu fotosyntézy procházejí elektrony stejným transportním řetězcem elektronů, čímž se vytváří protonový gradient. Koncentrace protonů na jedné straně membrány je zdrojem syntézy ATP. Molekuly jsou sestaveny pomocí enzymu ATP syntázy.

Zajímavá fakta o ATP

- Průměrná buňka obsahuje 0,04% adenosintrifosfátu z celé hmotnosti. Nejvyšší hodnota je však pozorována ve svalových buňkách: 0,2-0,5%.

- V buňce je asi 1 miliardu molekul ATP.

- Každá molekula nemá více než jednu minutu.

- Jedna molekula adenosintrifosfátu se obnovuje za den 2000-3000krát.

- Celkově po 24 hodinách lidské tělo syntetizuje 40 kg adenosintrifosfátu a vždy je zásoba ATP 250 g.

Závěr

Struktura ATP a biologická úloha jeho molekul jsou úzce příbuzné. Látka hraje klíčovou roli v procesech života, protože v energetické vazby mezi fosfátových zbytků obsahují velké množství energie. ATP zajišťuje řadu funkcí v buňce, a proto je důležité udržovat konstantní koncentrace látky. Členění a syntéza jdou vysokou rychlostí, tj. K. Energetické vztahy jsou stále používány v biochemických reakcí. Je to nepostradatelná látka jakékoli buňky těla. Tady možná a vše, co lze říci o struktuře ATF.