ATP struktur og biologiske rolle. ATP-funksjoner

Hver celle i kroppen vår tar sted millioner av biokjemiske reaksjoner. De er katalysert med en rekke enzymer, noe som ofte krever energi. Hvor er cellen som trengs? Dette spørsmålet kan besvares ved å betrakte strukturen av molekylene av ATP - en viktig kilde til energi.

ATP - den universelle energikilde

ATP står for adenosin, eller adenosin trifosfat. Stoffet er en av de to viktigste energikilder i hver celle. Strukturen og biologiske rolle av ATP er nært beslektet. De fleste biokjemiske reaksjoner kan finne sted bare med deltakelse av molekyler av substansen, spesielt i plast metabolisme. Imidlertid ATP blir sjelden direkte involvert i reaksjonen for å foreligge når prosessen krever energi, det er innkapslet i de kjemiske bindinger av ATP.

Strukturen av molekylene i stoffet, slik at den resulterende forbindelsen mellom fosfatgruppene bærer en stor mengde energi. Således er en slik kommunikasjon også kalt høy-energi eller makroenergeticheskimi (makro = mange store antall). Uttrykket energi bindinger for første gang innført en vitenskapsmann F. Lipman, og det er foreslått å bruke for å betegne dem ̴ ikon.

Det er svært viktig for cellen for å opprettholde et konstant nivå av ATP. Dette er spesielt karakteristisk for muskelceller og nervefibre, fordi de er de mest flyktige og for å oppfylle sine funksjoner krever et høyt innhold av adenosintrifosfat.

Strukturen av molekyler av ATP

ATP består av tre elementer: ribose og adeninrester av fosforsyre.

Ribose - karbohydrat, som refererer til en pentosegruppe. Dette betyr at sammensetningen av ribose 5 karbonatomer som inngår i kretsløpet. Ribose er forbundet med adenin β-N-glykosidbinding til det første karbonatom. Også forbundet med de pentose- rester av fosforsyre ved den femte karbonatom.

Adenin - en nitrogenholdig base. Avhengig av hva slags basisk nitrogen bundet til ribose, som isolerte GTP (guanosintrifosfat), TTP (tymidin), CTP (cytidine) og UTP (uridintrifosfat). Alle disse stoffene er like i struktur til adenosintrifosfat og utføre tilnærmet den samme funksjon, men de finnes i cellen er mye mindre vanlig.

Rester av fosforsyre. For å maksimere ribose kan slutte seg til tre rester av fosforsyre. Hvis to av dem eller bare den ene, henholdsvis, en substans som kalles ADP (difosfat) og AMP (monofosfat). Det konkluderes mellom fosforester makroenergeticheskie forbindelse, som frigjøres ved brudd fra 40 til 60 kJ av energi. Hvis de to bindingene er brutt, står 80, i det minste - 120 kJ av energi. Ved brudd kommunikasjon mellom ribosedelen og fosfor frigjøres bare 13,8 kJ, slik at bare to trifosfat molekyl macroergic forbindelse (P ̴ ̴ F P), og i det molekyl ADP - ett (P ̴ P).

Her er hva kjennetegner ATP struktur. På grunn av det faktum at det mellom de fosforsyrerestene som dannes makroenergeticheskaya bindingsstrukturen og ATP-funksjoner knyttet.

Strukturen og biologiske rolle av ATP-molekyler. Andre funksjoner av adenosin trifosfat

Foruten energi, kan ATP utføre mange andre funksjoner i cellen. Sammen med et annet nukleotid trifosfat trifosfat som er involvert i konstruksjonen av nukleinsyre. I dette tilfellet, ATP, GTP, TTP, CTP og UTP er leverandører av nitrogenholdige baser. Denne egenskapen benyttes i prosesser av DNA-replikasjon og transkripsjon.

ATP er også nødvendig for ionekanaler. For eksempel, Na-K kanalpumper natrium 3 molekyler fra celler, og til å pumpe kalium-2-molekyl inn i en celle. Dette ionestrøm som er nødvendig for å opprettholde den positive ladning på den ytre overflate av membranen, og bare ved anvendelse av ATP-kanal kan fungere. Det samme gjelder for proton og kalsiumkanaler.

ATP er en forløper for sekundære budbringere cAMP (cyklisk adenosin monofosfat) - cAMP ikke bare overfører et signal som oppnås celle-membranreseptorer, men også er et allosterisk effektor. Allosteriske effektorer - er stoffer som fremskynde eller forsinke enzymatiske reaksjoner. Således hemmer cyklisk adenosin enzymet som katalyserer spalting av laktose i cellene i en bakterie.

ATP-molekylet i seg selv kan også være en allosterisk effektor. Videre, i slike prosesser antagonist ATP ADP virker som om trifosfat akselererer reaksjonen, hemmer deretter difosfat, og vice versa. Disse er de funksjoner og struktur av ATP.

Som det ATP som dannes i cellen

Funksjon og struktur av ATP er slik at molekylene i stoffet brukes raskt og blir ødelagt. Derfor trifosfat syntese - er en viktig prosess for energidannelse i cellen.

Det er tre viktigste metoden for syntesen av adenosintrifosfat:

1. substratfosforylering.

2. Oksidativ fosforylering.

3. fosforylering.

Substratfosforylering er basert på flere reaksjoner som forekommer i cellecytoplasmaet. Disse reaksjonene kalles glykolyse - anaerobe fasen av aerob respirasjon. Som et resultat av dette er en syklus av glykolyse fra 1 glukose molekyl syntetiseres ved hjelp av to molekyler av pyrodruesyre blir videre anvendt for å produsere energi, og også to syntetisert ATP.

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

Oksidativ fosforylering. celle respirasjon

Oksidativ fosforylering - er dannelsen av ATP ved overføring av elektroner i elektrontransportkjeden av membranen. Som et resultat av en slik overføring av proton gradient er dannet på den ene siden av membranen og ved hjelp av et sett av protein som er nødvendig ATP syntase er bygge-molekyler. Prosessen foregår i mitokondrie-membran.

Sekvensen av trinn for glykolyse og oksydativ fosforylering i mitokondriene er generell prosess som kalles puste. Etter at full syklus fra 1 molekyl av glukose i cellen 36 er dannet av ATP-molekyler.

fotofosforylering

Fosforylering prosess - dette er den samme oksidativ fosforylering med bare én forskjell: fosforyleringsreaksjonene forekomme i kloroplaster celler under påvirkning av lys. ATP produsert under foto lys fasen - den grunnleggende prosessen med å skaffe energi fra grønne planter, alger og enkelte bakterier.

I prosessen med fotosyntese for de samme elektrontransportkjeden pass elektroner, noe som resulterer i en proton-gradient. Konsentrasjonen av protoner på den ene siden av membranen er en kilde av ATP syntese. Montering av molekyler som bæres av enzymet ATP-syntase.

Interessante fakta om ATP

- Den gjennomsnittlige celle inneholder 0,04% av den totale massen av adenosintrifosfat. Men det viktigste er observert i muskelceller: 0,2-0,5%.

- I cellen 1 milliard molekyler av ATP.

- Hvert molekyl ikke leve mer enn ett minutt.

- En ATP-molekylet blir oppdatert daglig 2000-3000 ganger.

- I sum pr dag av menneskekroppen syntetiserer 40 kg adenosintrifosfat, og at hver gang det lager av ATP er 250 g

konklusjon

ATP struktur og biologiske rolle av molekylene er nært beslektet. Substansen har en nøkkelrolle i livsprosessen, fordi i den energi bindingen mellom fosfatester inneholder en stor mengde energi. ATP utfører mange funksjoner i cellen, og derfor er det viktig å opprettholde en konstant konsentrasjon av stoffet. Sammenbrudd og syntese går med høy hastighet, altså. Å. Energi relasjoner er stadig brukt i biokjemiske reaksjoner. Det er en uunnværlig bestanddel av en hvilken som helst celle i kroppen. Her, kanskje, alt som kan sies om hva strukturen er ATP.