Φυσιολογία ATP. Μόριο ATP - τι είναι και ποιος είναι ο ρόλος του στο σώμα
Συνέχιση. Βλέπε Νο. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005
Μαθήματα βιολογίας σε μαθήματα Φυσικών Επιστημών
Προχωρημένος Σχεδιασμός, 10η τάξη
Μάθημα 19
Εξοπλισμός:πίνακες γενικής βιολογίας, ένα διάγραμμα της δομής του μορίου ATP, ένα διάγραμμα της σχέσης μεταξύ πλαστικών και ενεργειακών ανταλλαγών.
Ι. Τεστ Γνώσεων
Διεξαγωγή βιολογικής υπαγόρευσης "Οργανικές ενώσεις ζωντανής ύλης"
Ο δάσκαλος διαβάζει τις διατριβές κάτω από τους αριθμούς, οι μαθητές σημειώνουν στο τετράδιο τους αριθμούς εκείνων των διατριβών που είναι κατάλληλες ως προς το περιεχόμενο στην έκδοσή τους.
Επιλογή 1 - πρωτεΐνες.
Επιλογή 2 - υδατάνθρακες.
Επιλογή 3 - λιπίδια.
Επιλογή 4 - νουκλεϊκά οξέα.
1. Στην καθαρή τους μορφή αποτελούνται μόνο από άτομα C, H, O.
2. Εκτός από τα άτομα C, H, O, περιέχουν άτομα N και συνήθως S.
3. Εκτός από τα άτομα C, H, O, περιέχουν άτομα N και P.
4. Έχουν σχετικά μικρό μοριακό βάρος.
5. Το μοριακό βάρος μπορεί να είναι από χιλιάδες έως αρκετές δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες dalton.
6. Οι μεγαλύτερες οργανικές ενώσεις με μοριακό βάρος έως αρκετές δεκάδες και εκατοντάδες εκατομμύρια dalton.
7. Έχουν διαφορετικά μοριακά βάρη - από πολύ μικρό έως πολύ υψηλό, ανάλογα με το αν η ουσία είναι μονομερές ή πολυμερές.
8. Αποτελούνται από μονοσακχαρίτες.
9. Αποτελούνται από αμινοξέα.
10. Αποτελούνται από νουκλεοτίδια.
11. Είναι εστέρες ανώτερων λιπαρών οξέων.
12. Βασική δομική ενότητα: «αζωτούχα βάση - πεντόζη - υπόλειμμα φωσφορικού οξέος».
13. Βασική δομική ενότητα: «αμινοξέα».
14. Βασική δομική μονάδα: «μονοσακχαρίτης».
15. Βασική δομική ενότητα: «γλυκερίνη-λιπαρό οξύ».
16. Τα μόρια πολυμερών κατασκευάζονται από τα ίδια μονομερή.
17. Τα μόρια πολυμερών κατασκευάζονται από παρόμοια, αλλά όχι ακριβώς πανομοιότυπα, μονομερή.
18. Δεν είναι πολυμερή.
19. Εκτελούν σχεδόν αποκλειστικά λειτουργίες ενέργειας, κατασκευής και αποθήκευσης, σε ορισμένες περιπτώσεις - προστατευτικές.
20. Εκτός από την ενέργεια και την κατασκευή, επιτελούν καταλυτικές, σηματοδοτικές, μεταφορικές, μηχανικές και προστατευτικές λειτουργίες.
21. Αποθηκεύουν και μεταφέρουν τις κληρονομικές ιδιότητες του κυττάρου και του σώματος.
Επιλογή 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
Επιλογή 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Επιλογή 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Επιλογή 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.
II. Εκμάθηση νέου υλικού
1. Η δομή του τριφωσφορικού οξέος αδενοσίνης
Εκτός από τις πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα, τα λίπη και τους υδατάνθρακες, ένας μεγάλος αριθμός άλλων οργανικών ενώσεων συντίθεται στη ζωντανή ύλη. Μεταξύ αυτών, σημαντικό ρόλο στη βιοενεργειακή του κυττάρου διαδραματίζει τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).Το ATP βρίσκεται σε όλα τα φυτικά και ζωικά κύτταρα. Στα κύτταρα, το τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης υπάρχει συχνότερα με τη μορφή αλάτων που ονομάζονται τριφωσφορικές αδενοσίνες. Η ποσότητα του ATP κυμαίνεται και είναι κατά μέσο όρο 0,04% (κατά μέσο όρο υπάρχουν περίπου 1 δισεκατομμύριο μόρια ATP σε ένα κύτταρο). Η μεγαλύτερη ποσότητα ATP βρίσκεται στους σκελετικούς μύες (0,2–0,5%).
Το μόριο ATP αποτελείται από μια αζωτούχα βάση - αδενίνη, πεντόζη - ριβόζη και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος, δηλ. Το ATP είναι ένα ειδικό αδενυλονουκλεοτίδιο. Σε αντίθεση με άλλα νουκλεοτίδια, το ATP περιέχει όχι ένα, αλλά τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Το ATP αναφέρεται σε μακροεργικές ουσίες - ουσίες που περιέχουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας στους δεσμούς τους.
Χωρικό μοντέλο (Α) και δομικός τύπος (Β) του μορίου ΑΤΡ
Από τη σύνθεση του ATP υπό τη δράση των ενζύμων ATPase, ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος αποκόπτεται. Το ATP έχει μια ισχυρή τάση να αποσπά την τελική του φωσφορική ομάδα:
ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,
επειδή Αυτό οδηγεί στην εξαφάνιση της ενεργειακά δυσμενούς ηλεκτροστατικής απώθησης μεταξύ γειτονικών αρνητικών φορτίων. Το προκύπτον φωσφορικό άλας σταθεροποιείται με το σχηματισμό ενεργειακά ευνοϊκών δεσμών υδρογόνου με το νερό. Η κατανομή φόρτισης στο σύστημα ADP + Fn γίνεται πιο σταθερή από ότι στο ATP. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, απελευθερώνονται 30,5 kJ (όταν σπάσει ένας συμβατικός ομοιοπολικός δεσμός, απελευθερώνονται 12 kJ).
Για να τονιστεί το υψηλό ενεργειακό «κόστος» του δεσμού φωσφόρου-οξυγόνου στο ATP, συνηθίζεται να τον συμβολίζουμε με το πρόσημο ~ και να τον ονομάζουμε μακροενεργειακό δεσμό. Όταν ένα μόριο φωσφορικού οξέος διασπάται, το ATP μετατρέπεται σε ADP (αδενοσινοδιφωσφορικό οξύ) και εάν αποκοπούν δύο μόρια φωσφορικού οξέος, τότε το ATP μετατρέπεται σε AMP (αδενοσινομονοφωσφορικό οξύ). Η διάσπαση του τρίτου φωσφορικού συνοδεύεται από την απελευθέρωση μόνο 13,8 kJ, έτσι ώστε να υπάρχουν μόνο δύο μακροεργικοί δεσμοί στο μόριο ATP.
2. Σχηματισμός ΑΤΡ στο κύτταρο
Η παροχή ATP στο κύτταρο είναι μικρή. Για παράδειγμα, σε έναν μυ, τα αποθέματα ATP είναι αρκετά για 20-30 συσπάσεις. Αλλά ένας μυς μπορεί να λειτουργεί για ώρες και να παράγει χιλιάδες συσπάσεις. Επομένως, μαζί με τη διάσπαση του ATP σε ADP, η αντίστροφη σύνθεση πρέπει να συμβαίνει συνεχώς στο κύτταρο. Υπάρχουν διάφορες οδοί για τη σύνθεση του ATP στα κύτταρα. Ας τους γνωρίσουμε.
1. αναερόβια φωσφορυλίωση.Η φωσφορυλίωση είναι η διαδικασία σύνθεσης ATP από ADP και φωσφορικό χαμηλού μοριακού βάρους (Pn). Σε αυτή την περίπτωση, μιλάμε για διαδικασίες οξείδωσης οργανικών ουσιών χωρίς οξυγόνο (για παράδειγμα, η γλυκόλυση είναι η διαδικασία οξείδωσης της γλυκόζης χωρίς οξυγόνο σε πυροσταφυλικό οξύ). Περίπου το 40% της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια αυτών των διεργασιών (περίπου 200 kJ / mol γλυκόζης) δαπανάται για τη σύνθεση ATP και το υπόλοιπο διαχέεται με τη μορφή θερμότητας:
C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn -–> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.
2. Οξειδωτική φωσφορυλίωση- αυτή είναι η διαδικασία σύνθεσης ATP λόγω της ενέργειας οξείδωσης οργανικών ουσιών με οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία ανακαλύφθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1930. 20ος αιώνας V.A. Ένγκελχαρντ. Οι διεργασίες οξυγόνου οξείδωσης οργανικών ουσιών προχωρούν στα μιτοχόνδρια. Περίπου το 55% της ενέργειας που απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση (περίπου 2600 kJ / mol γλυκόζης) μετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών ATP και το 45% διαχέεται με τη μορφή θερμότητας.
Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι πολύ πιο αποτελεσματική από τις αναερόβιες συνθέσεις: εάν μόνο 2 μόρια ATP συντίθενται κατά τη γλυκόλυση κατά τη διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης, τότε σχηματίζονται 36 μόρια ATP κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση.
3. Φωτοφωσφορυλίωση- η διαδικασία σύνθεσης ATP λόγω της ενέργειας του ηλιακού φωτός. Αυτή η οδός σύνθεσης ATP είναι χαρακτηριστική μόνο για κύτταρα ικανά για φωτοσύνθεση (πράσινα φυτά, κυανοβακτήρια). Η ενέργεια των κβαντών του ηλιακού φωτός χρησιμοποιείται από τα φωτοσυνθετικά στην ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης για τη σύνθεση του ATP.
3. Βιολογική σημασία του ATP
Το ATP βρίσκεται στο κέντρο των μεταβολικών διεργασιών στο κύτταρο, αποτελώντας τον σύνδεσμο μεταξύ των αντιδράσεων βιολογικής σύνθεσης και αποσύνθεσης. Ο ρόλος του ATP στο κύτταρο μπορεί να συγκριθεί με τον ρόλο μιας μπαταρίας, αφού κατά την υδρόλυση του ATP απελευθερώνεται η ενέργεια που απαιτείται για διάφορες διαδικασίες ζωής ("εκφόρτιση") και στη διαδικασία της φωσφορυλίωσης ("φόρτιση") , το ATP πάλι συσσωρεύει ενέργεια από μόνη της.
Λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση του ATP, συμβαίνουν σχεδόν όλες οι ζωτικές διεργασίες στο κύτταρο και το σώμα: μετάδοση νευρικών ερεθισμάτων, βιοσύνθεση ουσιών, μυϊκές συσπάσεις, μεταφορά ουσιών κ.λπ.
III. Εμπέδωση γνώσεων
Επίλυση βιολογικών προβλημάτων
Εργασία 1. Όταν τρέχουμε γρήγορα, συχνά αναπνέουμε, υπάρχει αυξημένη εφίδρωση. Εξηγήστε αυτά τα φαινόμενα.
Εργασία 2. Γιατί οι παγωμένοι άνθρωποι αρχίζουν να πατάνε και να πηδούν στο κρύο;
Εργασία 3. Στο γνωστό έργο των I. Ilf και E. Petrov «Οι δώδεκα καρέκλες» ανάμεσα σε πολλές χρήσιμες συμβουλές μπορείτε να βρείτε τα εξής: «Αναπνεύστε βαθιά, είστε ενθουσιασμένοι». Προσπαθήστε να δικαιολογήσετε αυτή τη συμβουλή από την άποψη των ενεργειακών διεργασιών που συμβαίνουν στο σώμα.
IV. Εργασία για το σπίτι
Αρχίστε να προετοιμάζεστε για το τεστ και το τεστ (υπαγορεύστε ερωτήσεις τεστ - βλέπε μάθημα 21).
Μάθημα 20
Εξοπλισμός:πίνακες γενικής βιολογίας.
Ι. Γενίκευση των γνώσεων της ενότητας
Εργασία μαθητών με ερωτήσεις (ατομικά) με επακόλουθη επαλήθευση και συζήτηση
1. Δώστε παραδείγματα οργανικών ενώσεων που περιλαμβάνουν άνθρακα, θείο, φώσφορο, άζωτο, σίδηρο, μαγγάνιο.
2. Πώς μπορεί να ξεχωρίσει ένα ζωντανό κύτταρο από ένα νεκρό με ιοντική σύσταση;
3. Ποιες ουσίες βρίσκονται στο κύτταρο σε αδιάλυτη μορφή; Ποια όργανα και ιστούς περιλαμβάνουν;
4. Δώστε παραδείγματα μακροθρεπτικών συστατικών που περιλαμβάνονται στα ενεργά κέντρα των ενζύμων.
5. Ποιες ορμόνες περιέχουν ιχνοστοιχεία;
6. Ποιος είναι ο ρόλος των αλογόνων στο ανθρώπινο σώμα;
7. Σε τι διαφέρουν οι πρωτεΐνες από τα τεχνητά πολυμερή;
8. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πεπτιδίων και πρωτεϊνών;
9. Πώς ονομάζεται η πρωτεΐνη που αποτελεί μέρος της αιμοσφαιρίνης; Από πόσες υπομονάδες αποτελείται;
10. Τι είναι η ριβονουκλεάση; Πόσα αμινοξέα περιέχει; Πότε συντέθηκε τεχνητά;
11. Γιατί είναι χαμηλός ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων χωρίς ένζυμα;
12. Ποιες ουσίες μεταφέρονται από τις πρωτεΐνες μέσω της κυτταρικής μεμβράνης;
13. Σε τι διαφέρουν τα αντισώματα από τα αντιγόνα; Τα εμβόλια περιέχουν αντισώματα;
14. Ποιες ουσίες διασπούν τις πρωτεΐνες στο σώμα; Πόση ενέργεια απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση; Πού και πώς εξουδετερώνεται η αμμωνία;
15. Δώστε ένα παράδειγμα πεπτιδικών ορμονών: πώς συμμετέχουν στη ρύθμιση του κυτταρικού μεταβολισμού;
16. Ποια είναι η δομή της ζάχαρης με την οποία πίνουμε τσάι; Ποια άλλα τρία συνώνυμα για αυτήν την ουσία γνωρίζετε;
17. Γιατί το λίπος του γάλακτος δεν συλλέγεται στην επιφάνεια, αλλά βρίσκεται σε εναιώρηση;
18. Ποια είναι η μάζα του DNA στον πυρήνα των σωματικών και γεννητικών κυττάρων;
19. Πόσο ATP χρησιμοποιεί ένα άτομο την ημέρα;
20. Από ποιες πρωτεΐνες φτιάχνουν τα ρούχα οι άνθρωποι;
Πρωτογενής δομή της παγκρεατικής ριβονουκλεάσης (124 αμινοξέα)
II. Εργασία για το σπίτι.
Συνεχίστε την προετοιμασία για τη δοκιμή και τη δοκιμή στην ενότητα "Χημική οργάνωση της ζωής".
Μάθημα 21
Ι. Διεξαγωγή προφορικού τεστ σε ερωτήσεις
1. Στοιχειώδης σύνθεση του κυττάρου.
2. Χαρακτηριστικά οργανικών στοιχείων.
3. Η δομή του μορίου του νερού. Ο δεσμός υδρογόνου και η σημασία του στη «χημεία» της ζωής.
4. Ιδιότητες και βιολογικές λειτουργίες του νερού.
5. Υδρόφιλες και υδρόφοβες ουσίες.
6. Κατιόντα και η βιολογική τους σημασία.
7. Ανιόντα και η βιολογική τους σημασία.
8. Πολυμερή. βιολογικά πολυμερή. Διαφορές μεταξύ περιοδικών και μη περιοδικών πολυμερών.
9. Ιδιότητες των λιπιδίων, οι βιολογικές τους λειτουργίες.
10. Ομάδες υδατανθράκων που διακρίνονται από δομικά χαρακτηριστικά.
11. Βιολογικές λειτουργίες των υδατανθράκων.
12. Στοιχειώδης σύνθεση πρωτεϊνών. Αμινοξέα. Ο σχηματισμός πεπτιδίων.
13. Πρωτογενείς, δευτεροταγείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς δομές πρωτεϊνών.
14. Βιολογική λειτουργία πρωτεϊνών.
15. Διαφορές μεταξύ ενζύμων και μη βιολογικών καταλυτών.
16. Η δομή των ενζύμων. Συνένζυμα.
17. Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων.
18. Νουκλεϊκά οξέα. Τα νουκλεοτίδια και η δομή τους. Ο σχηματισμός πολυνουκλεοτιδίων.
19. Κανόνες E.Chargaff. Η αρχή της συμπληρωματικότητας.
20. Σχηματισμός μορίου δίκλωνου DNA και σπειροειδοποίηση του.
21. Κατηγορίες κυτταρικού RNA και οι λειτουργίες τους.
22. Διαφορές μεταξύ DNA και RNA.
23. Αντιγραφή DNA. Μεταγραφή.
24. Δομή και βιολογικός ρόλος του ΑΤΡ.
25. Ο σχηματισμός ΑΤΡ στο κύτταρο.
II. Εργασία για το σπίτι
Συνεχίστε την προετοιμασία για τη δοκιμή στην ενότητα "Χημική οργάνωση της ζωής".
Μάθημα 22
Ι. Διεξαγωγή γραπτής δοκιμασίας
Επιλογή 1
1. Υπάρχουν τρεις τύποι αμινοξέων - Α, Β, Γ. Πόσες παραλλαγές πολυπεπτιδικών αλυσίδων που αποτελούνται από πέντε αμινοξέα μπορούν να κατασκευαστούν. Καθορίστε αυτές τις επιλογές. Αυτά τα πολυπεπτίδια θα έχουν τις ίδιες ιδιότητες; Γιατί;
2. Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται κυρίως από ενώσεις άνθρακα, και το πυρίτιο, το ανάλογο του άνθρακα, η περιεκτικότητα του οποίου στον φλοιό της γης είναι 300 φορές μεγαλύτερη από τον άνθρακα, βρίσκεται μόνο σε πολύ λίγους οργανισμούς. Εξηγήστε αυτό το γεγονός ως προς τη δομή και τις ιδιότητες των ατόμων αυτών των στοιχείων.
3. Μόρια ΑΤΡ επισημασμένα με ραδιενεργό 32Ρ στο τελευταίο, τρίτο υπόλειμμα φωσφορικού οξέος εισήχθησαν σε ένα κύτταρο και μόρια ΑΤΡ που σημάνθηκαν με 32Ρ στο πρώτο υπόλειμμα πιο κοντά στη ριβόζη εισήχθησαν σε άλλο κύτταρο. Μετά από 5 λεπτά, η περιεκτικότητα σε ανόργανο φωσφορικό ιόν σημασμένο με 32Ρ μετρήθηκε και στα δύο κύτταρα. Πού θα είναι σημαντικά υψηλότερο;
4. Μελέτες έχουν δείξει ότι το 34% του συνολικού αριθμού νουκλεοτιδίων αυτού του mRNA είναι γουανίνη, 18% ουρακίλη, 28% κυτοσίνη και 20% αδενίνη. Προσδιορίστε την εκατοστιαία σύνθεση των αζωτούχων βάσεων του δίκλωνου DNA, του οποίου το καθορισμένο mRNA είναι χυτό.
Επιλογή 2
1. Τα λίπη αποτελούν το «πρώτο απόθεμα» στον ενεργειακό μεταβολισμό και χρησιμοποιούνται όταν εξαντληθεί το απόθεμα υδατανθράκων. Ωστόσο, στους σκελετικούς μύες, παρουσία γλυκόζης και λιπαρών οξέων, τα τελευταία χρησιμοποιούνται σε μεγαλύτερο βαθμό. Οι πρωτεΐνες ως πηγή ενέργειας χρησιμοποιούνται πάντα μόνο ως έσχατη λύση, όταν το σώμα λιμοκτονεί. Εξηγήστε αυτά τα γεγονότα.
2. Τα ιόντα βαρέων μετάλλων (υδράργυρος, μόλυβδος κ.λπ.) και το αρσενικό δεσμεύονται εύκολα από θειούχες ομάδες πρωτεϊνών. Γνωρίζοντας τις ιδιότητες των σουλφιδίων αυτών των μετάλλων, εξηγήστε τι συμβαίνει στην πρωτεΐνη όταν συνδυάζεται με αυτά τα μέταλλα. Γιατί τα βαρέα μέταλλα είναι δηλητηριώδη για τον οργανισμό;
3. Στην αντίδραση οξείδωσης της ουσίας Α στην ουσία Β απελευθερώνονται 60 kJ ενέργειας. Πόσα μόρια ATP μπορούν να συντεθούν στο μέγιστο σε αυτή την αντίδραση; Πώς θα χρησιμοποιηθεί η υπόλοιπη ενέργεια;
4. Μελέτες έχουν δείξει ότι το 27% του συνολικού αριθμού νουκλεοτιδίων αυτού του mRNA είναι γουανίνη, 15% ουρακίλη, 18% κυτοσίνη και 40% αδενίνη. Προσδιορίστε την εκατοστιαία σύνθεση των αζωτούχων βάσεων του δίκλωνου DNA, του οποίου το καθορισμένο mRNA είναι χυτό.
Συνεχίζεται
19. Λειτουργίες κυτταρικών μιτοχονδρίων. Το ATP και ο ρόλος του στο κύτταρο.
Η κύρια πηγή ενέργειας για το κύτταρο είναι τα θρεπτικά συστατικά: υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες, τα οποία οξειδώνονται με τη βοήθεια του οξυγόνου. Σχεδόν όλοι οι υδατάνθρακες, πριν φτάσουν στα κύτταρα του σώματος, μετατρέπονται σε γλυκόζη λόγω της εργασίας του γαστρεντερικού σωλήνα και του ήπατος. Μαζί με τους υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες διασπώνται επίσης - σε αμινοξέα και λιπίδια - σε λιπαρά οξέα. Στο κύτταρο, τα θρεπτικά συστατικά οξειδώνονται υπό την επίδραση του οξυγόνου και με τη συμμετοχή ενζύμων που ελέγχουν τις αντιδράσεις απελευθέρωσης ενέργειας και την αξιοποίησή της. Σχεδόν όλες οι οξειδωτικές αντιδράσεις συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια και η απελευθερωμένη ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή μιας μακροεργικής ένωσης - ATP. Στο μέλλον, το ATP, και όχι τα θρεπτικά συστατικά, χρησιμοποιείται για την παροχή ενέργειας για τις ενδοκυτταρικές μεταβολικές διεργασίες.
Το μόριο ATP περιέχει: (1) την αζωτούχα βάση αδενίνη. (2) υδατάνθρακας πεντόζης ριβόζη, (3) τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Τα δύο τελευταία φωσφορικά άλατα συνδέονται μεταξύ τους και με το υπόλοιπο μόριο με μακροεργικούς φωσφορικούς δεσμούς, που υποδεικνύονται με το σύμβολο ~ στον τύπο ATP. Ανάλογα με τις φυσικές και χημικές συνθήκες που χαρακτηρίζουν το σώμα, η ενέργεια κάθε τέτοιου δεσμού είναι 12.000 θερμίδες ανά 1 mol ATP, που είναι πολλές φορές υψηλότερη από την ενέργεια ενός συνηθισμένου χημικού δεσμού, γι' αυτό οι φωσφορικοί δεσμοί ονομάζονται μακροεργικοί. Επιπλέον, αυτοί οι δεσμοί καταστρέφονται εύκολα, παρέχοντας ενέργεια στις ενδοκυτταρικές διεργασίες μόλις παραστεί ανάγκη.
Όταν απελευθερώνεται ενέργεια, το ATP δίνει μια ομάδα φωσφορικών και μετατρέπεται σε διφωσφορική αδενοσίνη. Η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για όλες σχεδόν τις κυτταρικές διεργασίες, για παράδειγμα, σε αντιδράσεις βιοσύνθεσης και κατά τη συστολή των μυών.
Η αναπλήρωση των αποθεμάτων ATP γίνεται με ανασυνδυασμό του ADP με το υπόλοιπο φωσφορικό οξύ λόγω της ενέργειας των θρεπτικών συστατικών. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά. Το ATP καταναλώνεται και συσσωρεύεται συνεχώς, γι' αυτό και ονομάζεται ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Ο χρόνος κύκλου εργασιών του ATP είναι μόνο λίγα λεπτά.
Ο ρόλος των μιτοχονδρίων στις χημικές αντιδράσεις του σχηματισμού ΑΤΡ. Όταν η γλυκόζη εισέρχεται στο κύτταρο, υπό τη δράση των κυτταροπλασματικών ενζύμων μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οξύ (αυτή η διαδικασία ονομάζεται γλυκόλυση). Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιείται για τη μετατροπή μιας μικρής ποσότητας ADP σε ATP, λιγότερο από το 5% των συνολικών αποθεμάτων ενέργειας.
Η σύνθεση ATP πραγματοποιείται κατά 95% στα μιτοχόνδρια. Το πυροσταφυλικό οξύ, τα λιπαρά οξέα και τα αμινοξέα, που σχηματίζονται αντίστοιχα από υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες, μετατρέπονται τελικά στη μιτοχονδριακή μήτρα σε μια ένωση που ονομάζεται ακετυλο-CoA. Αυτή η ένωση, με τη σειρά της, εισέρχεται σε μια σειρά από ενζυματικές αντιδράσεις, γνωστές συλλογικά ως κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος ή κύκλος Krebs, για να εγκαταλείψει την ενέργειά της. Στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος, το ακετυλο-CoA διασπάται σε άτομα υδρογόνου και μόρια διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται από τα μιτοχόνδρια, μετά από το κύτταρο με διάχυση και αποβάλλεται από το σώμα μέσω των πνευμόνων.
Τα άτομα υδρογόνου είναι χημικά πολύ ενεργά και επομένως αντιδρούν αμέσως με το οξυγόνο που διαχέεται στα μιτοχόνδρια. Η μεγάλη ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται σε αυτή την αντίδραση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή πολλών μορίων ADP σε ATP. Αυτές οι αντιδράσεις είναι αρκετά περίπλοκες και απαιτούν τη συμμετοχή ενός τεράστιου αριθμού ενζύμων που αποτελούν τους μιτοχονδριακούς κρύστες. Στο αρχικό στάδιο, ένα ηλεκτρόνιο αποσπάται από το άτομο υδρογόνου και το άτομο μετατρέπεται σε ιόν υδρογόνου. Η διαδικασία τελειώνει με την προσθήκη ιόντων υδρογόνου στο οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, σχηματίζεται νερό και μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία της συνθετάσης ATP, μιας μεγάλης σφαιρικής πρωτεΐνης που δρα ως φυματίδια στην επιφάνεια των μιτοχονδριακών κρυστάλλων. Κάτω από τη δράση αυτού του ενζύμου, το οποίο χρησιμοποιεί την ενέργεια των ιόντων υδρογόνου, το ADP μετατρέπεται σε ATP. Νέα μόρια ATP αποστέλλονται από τα μιτοχόνδρια σε όλα τα μέρη του κυττάρου, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα, όπου η ενέργεια αυτής της ένωσης χρησιμοποιείται για να παρέχει μια ποικιλία λειτουργιών. Αυτή η διαδικασία σύνθεσης ATP ονομάζεται γενικά χημειοσμωτικός μηχανισμός σχηματισμού ATP.
Ενέργεια μυϊκής δραστηριότητας
Όπως ήδη αναφέρθηκε, και οι δύο φάσεις της μυϊκής δραστηριότητας - σύσπαση και χαλάρωση - προχωρούν στην υποχρεωτική χρήση της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση ATP.
Ωστόσο, τα αποθέματα ATP στα μυϊκά κύτταρα είναι ασήμαντα (σε ηρεμία, η συγκέντρωση του ATP στους μύες είναι περίπου 5 mmol / l) και επαρκούν για μυϊκή εργασία για 1-2 δευτερόλεπτα. Επομένως, για να εξασφαλιστεί μεγαλύτερη μυϊκή δραστηριότητα στους μύες, πρέπει να γίνει αναπλήρωση των αποθεμάτων ATP. Ο σχηματισμός ATP στα μυϊκά κύτταρα απευθείας κατά τη διάρκεια της σωματικής εργασίας ονομάζεται επανασύνθεση ATP και συνοδεύεται από κατανάλωση ενέργειας.
Έτσι, κατά τη λειτουργία των μυών, δύο διεργασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα σε αυτούς: η υδρόλυση ATP, η οποία παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για συστολή και χαλάρωση, και η επανασύνθεση ATP, η οποία αναπληρώνει την απώλεια αυτής της ουσίας. Εάν χρησιμοποιείται μόνο η χημική ενέργεια του ATP για τη διασφάλιση της συστολής και της χαλάρωσης των μυών, τότε η χημική ενέργεια μιας μεγάλης ποικιλίας ενώσεων είναι κατάλληλη για την επανασύνθεση του ATP: υδατάνθρακες, λίπη, αμινοξέα και φωσφορική κρεατίνη.
Η δομή και ο βιολογικός ρόλος του ATP
Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) είναι ένα νουκλεοτίδιο. Το μόριο ATP (αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ) αποτελείται από την αζωτούχα βάση της αδενίνης, το σάκχαρο πέντε άνθρακα της ριβόζης και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος που αλληλοσυνδέονται με έναν μακροεργικό δεσμό. Κατά την υδρόλυση του απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Το ATP είναι το κύριο macroerg του κυττάρου, ένας συσσωρευτής ενέργειας με τη μορφή της ενέργειας των χημικών δεσμών υψηλής ενέργειας.
Υπό φυσιολογικές συνθήκες, δηλαδή υπό τις συνθήκες που υπάρχουν σε ένα ζωντανό κύτταρο, η διάσπαση ενός mol ATP (506 g) συνοδεύεται από την απελευθέρωση 12 kcal, ή 50 kJ ενέργειας.
Τρόποι σχηματισμού ATP
Αερόβια οξείδωση (αναπνοή ιστού)
Συνώνυμα: οξειδωτική φωσφορυλίωση, αναπνευστική φωσφορυλίωση, αερόβια φωσφορυλίωση.
Αυτό το μονοπάτι λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια.
Ο κύκλος του τρικαρβοξυλικού οξέος ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Άγγλο βιοχημικό G. Krebs (Εικ. 4).
Η πρώτη αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο κιτρική συνθάση, στο οποίο η ακετυλομάδα του ακετυλο-CoA συμπυκνώνεται με οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό οξύ. Προφανώς, σε αυτή την αντίδραση, το κιτρυλ-CoA που συνδέεται με το ένζυμο σχηματίζεται ως ενδιάμεσο. Στη συνέχεια το τελευταίο υδρολύεται αυθόρμητα και μη αναστρέψιμα για να σχηματίσει κιτρικό και HS-CoA.
Ως αποτέλεσμα της δεύτερης αντίδρασης, το σχηματιζόμενο κιτρικό οξύ υφίσταται αφυδάτωση με το σχηματισμό cis-ακονιτικού οξέος, το οποίο, προσκολλώντας ένα μόριο νερού, περνά στο ισοκιτρικό οξύ (ισοκιτρικό). Αυτές οι αναστρέψιμες αντιδράσεις ενυδάτωσης-αφυδάτωσης καταλύονται από το ένζυμο ακονιτάτη υδρτάση (ακονιτάση). Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια αμοιβαία μετατόπιση του Η και του ΟΗ στο μόριο του κιτρικού.
Ρύζι. 4. Κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (κύκλος Krebs)
Η τρίτη αντίδραση φαίνεται να περιορίζει τον ρυθμό του κύκλου του Krebs. Το ισοκιτρικό οξύ αφυδρογονώνεται παρουσία εξαρτώμενης από NAD ισοκιτρικής αφυδρογονάσης. Κατά την αντίδραση της ισοκιτρικής αφυδρογονάσης, το ισοκιτρικό οξύ αποκαρβοξυλιώνεται ταυτόχρονα. Η εξαρτώμενη από το NAD ισοσιτρική αφυδρογονάση είναι ένα αλλοστερικό ένζυμο που απαιτεί την ADP ως ειδικό ενεργοποιητή. Επιπλέον, το ένζυμο χρειάζεται ή ιόντα για να εκδηλώσει τη δραστηριότητά του.
Κατά την τέταρτη αντίδραση, το α-κετογλουταρικό οξύ αποκαρβοξυλιώνεται οξειδωτικά για να σχηματίσει την ένωση υψηλής ενέργειας σουκινυλ-CoA. Ο μηχανισμός αυτής της αντίδρασης είναι παρόμοιος με την αντίδραση της οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης του πυροσταφυλικού σε ακετυλο-CoA. Το σύμπλοκο α-κετογλουταρικής αφυδρογονάσης μοιάζει με το σύμπλοκο της πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης στη δομή του. Τόσο στη μία όσο και στην άλλη περίπτωση, στην αντίδραση συμμετέχουν 5 συνένζυμα: TPP, αμίδιο λιποϊκού οξέος, HS-CoA, FAD και NAD +.
Η πέμπτη αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο succinyl-CoA συνθετάση. Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, το succinyl-CoA, με τη συμμετοχή GTP και ανόργανου φωσφορικού, μετατρέπεται σε ηλεκτρικό οξύ (ηλεκτρικό). Ταυτόχρονα, ο σχηματισμός ενός υψηλής ενέργειας φωσφορικού δεσμού GTP συμβαίνει λόγω του υψηλής ενέργειας θειοαιθερικού δεσμού του σουκινυλ-CoA.
Ως αποτέλεσμα της έκτης αντίδρασης, το ηλεκτρικό αφυδρογονώνεται σε φουμαρικό οξύ. Η οξείδωση του ηλεκτρικού καταλύεται από την ηλεκτρική αφυδρογονάση,
στο μόριο του οποίου το συνένζυμο FAD είναι σταθερά (ομοιοπολικά) συνδεδεμένο με την πρωτεΐνη. Με τη σειρά της, η ηλεκτρική αφυδρογονάση είναι στενά συνδεδεμένη με την εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη.
Η έβδομη αντίδραση πραγματοποιείται υπό την επίδραση του ενζύμου φουμαρική υδράση (φουμαράση). Το προκύπτον φουμαρικό οξύ ενυδατώνεται, το προϊόν της αντίδρασης είναι μηλικό οξύ (μηλικό).
Τέλος, κατά την όγδοη αντίδραση του κύκλου του τρικαρβοξυλικού οξέος, το L-μηλικό οξειδώνεται σε οξαλοξικό υπό την επίδραση της εξαρτώμενης από μιτοχονδριακό NAD μηλικής αφυδρογονάσης.
Κατά τη διάρκεια μιας στροφής του κύκλου, κατά τη διάρκεια της οξείδωσης ενός μορίου ακετυλο-CoA στον κύκλο του Krebs και του συστήματος οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, μπορούν να σχηματιστούν 12 μόρια ATP.
Αναερόβια οξείδωση
Συνώνυμα: φωσφορυλίωση υποστρώματος, αναερόβια σύνθεση ATP. Πηγαίνει στο κυτταρόπλασμα, το διαχωρισμένο υδρογόνο συνδέεται με κάποια άλλη ουσία. Ανάλογα με το υπόστρωμα, διακρίνονται δύο οδοί αναερόβιας ανασύνθεσης ATP: η φωσφορική κρεατίνη (κινάση κρεατίνης, αλακτική) και η γλυκολυτική (γλυκόλυση, γαλακτικό). Στην πρώτη περίπτωση, το υπόστρωμα είναι φωσφορική κρεατίνη, στη δεύτερη - γλυκόζη.
Αυτά τα μονοπάτια προχωρούν χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου.
Κρίνοντας από τα παραπάνω απαιτείται τεράστια ποσότητα ATP. Στους σκελετικούς μύες, κατά τη μετάβασή τους από την κατάσταση ηρεμίας στη συσταλτική δραστηριότητα - 20 φορές (ή ακόμα και αρκετές εκατοντάδες φορές) ο ρυθμός διάσπασης του ATP αυξάνεται απότομα ταυτόχρονα.
Ωστόσο, Το ATP αποθηκεύεται στους μύεςείναι σχετικά ασήμαντα (περίπου 0,75% της μάζας του) και μπορούν να διαρκέσουν μόνο για 2-3 δευτερόλεπτα έντονης εργασίας.
Εικ.15. Τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP, ATP). Μοριακή μάζα 507,18g/mol
Αυτό συμβαίνει επειδή το ATP είναι ένα μεγάλο, βαρύ μόριο ( εικ.15). ATPείναι ένα νουκλεοτίδιο που σχηματίζεται από την αζωτούχα βάση αδενίνη, τη ριβόζη με πέντε άνθρακα και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Οι φωσφορικές ομάδες στο μόριο ΑΤΡ διασυνδέονται με δεσμούς υψηλής ενέργειας (μακροεργικούς). Έχει υπολογιστεί ότι αν το σώμα περιείχε ποσότητα ATPεπαρκής για χρήση σε μέσα σε μια μέρα, τότε το βάρος ενός ατόμου, ακόμη και με καθιστικό τρόπο ζωής, θα ήταν υψηλό 75% περισσότερο.
Για να διατηρηθεί μια παρατεταμένη συστολή, τα μόρια ATP πρέπει να σχηματίζονται κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού με τον ίδιο ρυθμό που διασπώνται κατά τη συστολή. Επομένως, το ATP είναι μια από τις πιο συχνά ενημερωμένες ουσίες, επομένως στους ανθρώπους, η διάρκεια ζωής ενός μορίου ATP είναι μικρότερη από 1 λεπτό. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ένα μόριο ATP περνά κατά μέσο όρο από 2000-3000 κύκλους επανασύνθεσης (το ανθρώπινο σώμα συνθέτει περίπου 40 kg ATP την ημέρα, αλλά περιέχει περίπου 250 g σε κάθε δεδομένη στιγμή), δηλαδή, πρακτικά δεν υπάρχει απόθεμα ATP στο σώμα, και για την κανονική ζωή είναι απαραίτητο να συντίθενται συνεχώς νέα μόρια ATP.
Έτσι, για να διατηρηθεί η δραστηριότητα του μυϊκού ιστού σε ένα ορισμένο επίπεδο, απαιτείται ταχεία επανασύνθεση του ATP με τον ίδιο ρυθμό που καταναλώνεται.Αυτό συμβαίνει στη διαδικασία της επαναφωσφορυλίωσης, όταν το ADP και τα φωσφορικά άλατα συνδυάζονται.
σύνθεση ATP - ADP φωσφορυλίωση
Στο σώμα, το ATP σχηματίζεται από ADP και ανόργανο φωσφορικό άλας λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση των οργανικών ουσιών και στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωσφορυλίωση.Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να δαπανηθούν τουλάχιστον 40 kJ / mol ενέργειας, η οποία συσσωρεύεται σε μακροεργικούς δεσμούς:
ADP + H 3 PO 4 + ενέργεια→ ATP + H 2 O
Φωσφορυλίωση της ADP
Φωσφορυλίωση υποστρώματος ΑΤΡ Οξειδωτική φωσφορυλίωση ΑΤΡ
Η φωσφορυλίωση της ADP είναι δυνατή με δύο τρόπους: φωσφορυλίωση υποστρώματος και οξειδωτική φωσφορυλίωση (χρησιμοποιώντας την ενέργεια οξειδωτικών ουσιών). Ο κύριος όγκος του ATP σχηματίζεται στις μιτοχονδριακές μεμβράνες κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση από την Η-εξαρτώμενη ATP συνθάση.
Οι αντιδράσεις της φωσφορυλίωσης ADP και η επακόλουθη χρήση του ATP ως πηγή ενέργειας σχηματίζουν μια κυκλική διαδικασία που είναι η ουσία του ενεργειακού μεταβολισμού.
Υπάρχουν τρεις τρόποι με τους οποίους το ATP παράγεται κατά τη συστολή των μυϊκών ινών.
Τρεις κύριες οδοί για την επανασύνθεση ATP:
1 - σύστημα φωσφορικής κρεατίνης (CP).
2 - γλυκόλυση
3 - οξειδωτική φωσφορυλίωση
Σύστημα φωσφορικής κρεατίνης (CP) -
Φωσφορυλίωση της ADP με μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από φωσφορική κρεατίνη
Αναερόβια επανασύνθεση φωσφορικής κρεατίνης του ATP.
Εικ.16. Φωσφορική κρεατίνη ( CF) Σύστημα επανασύνθεσης ATP στο σώμα
Να διατηρήσει τη δραστηριότητα του μυϊκού ιστού σε ένα ορισμένο επίπεδο απαιτείται ταχεία επανασύνθεση του ATP. Αυτό συμβαίνει στη διαδικασία της επαναφωσφορυλίωσης, όταν το ADP και τα φωσφορικά άλατα συνδυάζονται. Η πιο διαθέσιμη ουσία που χρησιμοποιείται για την επανασύνθεση ATP είναι κυρίως η φωσφορική κρεατίνη ( εικ.16), μεταφέροντας εύκολα την φωσφορική του ομάδα στην ADP:
CrF + ADP → Κρεατίνη + ATP
Το CRF είναι μια ένωση της ουσίας που περιέχει άζωτο κρεατινίνη με φωσφορικό οξύ. Η συγκέντρωσή του στους μύες είναι περίπου 2-3%, δηλαδή 3-4 φορές υψηλότερη από αυτή του ATP. Μια μέτρια (κατά 20–40%) μείωση της περιεκτικότητας σε ATP οδηγεί αμέσως στη χρήση CRF. Ωστόσο, στη μέγιστη εργασία, τα αποθέματα φωσφορικής κρεατίνης εξαντλούνται επίσης γρήγορα. Μέσω ADP φωσφορυλίωσης φωσφορική κρεατίνηεξασφαλίζεται πολύ γρήγορος σχηματισμός ΑΤΡ στην αρχή της συστολής.
Κατά τη διάρκεια της περιόδου ανάπαυσης, η συγκέντρωση της φωσφορικής κρεατίνης στις μυϊκές ίνες αυξάνεται σε επίπεδο περίπου πέντε φορές υψηλότερο από την περιεκτικότητα σε ATP. Στην αρχή της συστολής, όταν η συγκέντρωση ATP αρχίζει να μειώνεται και η συγκέντρωση ADP αρχίζει να αυξάνεται λόγω της διάσπασης της ATP από τη δράση της μυοσίνης ATPase, η αντίδραση μετατοπίζεται προς το σχηματισμό ATP λόγω της φωσφορικής κρεατίνης. Σε αυτή την περίπτωση, η ενεργειακή μετάβαση συμβαίνει με τόσο υψηλό ρυθμό που στην αρχή της συστολής, η συγκέντρωση του ATP στις μυϊκές ίνες αλλάζει ελάχιστα, ενώ η συγκέντρωση της φωσφορικής κρεατίνης πέφτει γρήγορα.
Αν και το ATP σχηματίζεται από τη φωσφορική κρεατίνη πολύ γρήγορα, μέσω μιας ενζυματικής αντίδρασης (Εικ. 16), η ποσότητα της ATP περιορίζεται από την αρχική συγκέντρωση της φωσφορικής κρεατίνης στο κύτταρο. Προκειμένου μια μυϊκή σύσπαση να διαρκέσει περισσότερο από μερικά δευτερόλεπτα, πρέπει να εμπλακούν οι άλλες δύο πηγές σχηματισμού ATP που αναφέρθηκαν παραπάνω. Μετά την έναρξη της συστολής που παρέχεται από τη χρήση φωσφορικής κρεατίνης, ενεργοποιούνται οι πιο αργές, πολυενζυματικές οδοί οξειδωτικής φωσφορυλίωσης και γλυκόλυσης, λόγω των οποίων ο ρυθμός σχηματισμού ATP αυξάνεται σε επίπεδο που αντιστοιχεί στον ρυθμό διάσπασης του ATP.
Ποιο είναι το ταχύτερο σύστημα σύνθεσης ATP;
Το σύστημα CP (φωσφορική κρεατίνη) είναι το ταχύτερο σύστημα επανασύνθεσης ATP στον οργανισμό, καθώς περιλαμβάνει μόνο μία ενζυματική αντίδραση. Πραγματοποιεί τη μεταφορά φωσφορικών υψηλής ενέργειας απευθείας από το CP στο ADP με το σχηματισμό ATP. Ωστόσο, η ικανότητα αυτού του συστήματος να επανασυνθέτει ATP είναι περιορισμένη, καθώς τα αποθέματα CP στο κύτταρο είναι μικρά. Δεδομένου ότι αυτό το σύστημα δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο για τη σύνθεση ATP, θεωρείται αναερόβια πηγή ATP.
Πόσο ΚΙ αποθηκεύεται στον οργανισμό;
Τα συνολικά αποθέματα ΚΙ και ATP στο σώμα θα ήταν αρκετά για λιγότερο από 6 δευτερόλεπτα έντονης σωματικής δραστηριότητας.
Ποιο είναι το πλεονέκτημα της αναερόβιας παραγωγής ATP με χρήση CF;
Το σύστημα CF/ATP χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια βραχυπρόθεσμης έντονης άσκησης. Βρίσκεται στις κεφαλές των μορίων μυοσίνης, δηλαδή απευθείας στον τόπο κατανάλωσης ενέργειας. Το σύστημα CF/ATF χρησιμοποιείται όταν ένα άτομο κάνει γρήγορες κινήσεις, όπως γρήγορη αναρρίχηση σε ένα βουνό, άλματα εις ύψος, τρέξιμο εκατό μέτρων, γρήγορη σηκωμένη από το κρεβάτι, τρέξιμο μακριά από μια μέλισσα ή άλμα μακριά από ένα φορτηγό ενώ διασχίζει ο δρόμος.
γλυκόλυση
Φωσφορυλίωση της ADP στο κυτταρόπλασμα
Η διάσπαση του γλυκογόνου και της γλυκόζης υπό αναερόβιες συνθήκες για το σχηματισμό γαλακτικού οξέος και ATP.
Για να επαναφέρετε το ATP προκειμένου να συνεχιστεί η έντονη μυϊκή δραστηριότηταη διαδικασία περιλαμβάνει την ακόλουθη πηγή παραγωγής ενέργειας - την ενζυματική διάσπαση των υδατανθράκων σε συνθήκες χωρίς οξυγόνο (αναερόβιες).
Εικ.17. Γενικό σχήμα γλυκόλυσης
Η διαδικασία της γλυκόλυσης αναπαρίσταται σχηματικά ως εξής (σελ είναι.17).
Η εμφάνιση ελεύθερων φωσφορικών ομάδων κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης καθιστά δυνατή την επανασύνθεση του ATP από το ADP. Ωστόσο, εκτός από το ATP, σχηματίζονται δύο μόρια γαλακτικού οξέος.
Επεξεργάζομαι, διαδικασία η γλυκόλυση είναι πιο αργήσε σύγκριση με την ανασύνθεση ATP φωσφορικής κρεατίνης. Η διάρκεια της μυϊκής εργασίας σε αναερόβιες (χωρίς οξυγόνο) συνθήκες είναι περιορισμένη λόγω της εξάντλησης των αποθεμάτων γλυκογόνου ή γλυκόζης και λόγω της συσσώρευσης γαλακτικού οξέος.
Παράγεται αναερόβια παραγωγή ενέργειας με γλυκόλυση αντιοικονομικό με υψηλή κατανάλωση γλυκογόνου, δεδομένου ότι χρησιμοποιείται μόνο μέρος της ενέργειας που περιέχεται σε αυτό (το γαλακτικό οξύ δεν χρησιμοποιείται στη γλυκόλυση, αν και περιέχει σημαντική ποσότητα ενέργειας).
Φυσικά, ήδη σε αυτό το στάδιο, μέρος του γαλακτικού οξέος οξειδώνεται από κάποια ποσότητα οξυγόνου σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό:
С3Н6О3 + 3О2 = 3СО2 + 3Н2О 41
Η ενέργεια που προκύπτει πηγαίνει στην επανασύνθεση υδατανθράκων από άλλα μέρη του γαλακτικού οξέος. Ωστόσο, η περιορισμένη ποσότητα οξυγόνου κατά τη διάρκεια πολύ έντονης σωματικής δραστηριότητας είναι ανεπαρκής για να υποστηρίξει τις αντιδράσεις που στοχεύουν στη μετατροπή του γαλακτικού οξέος και στην επανασύνθεση υδατανθράκων.
Από πού προέρχεται το ATP για σωματική δραστηριότητα που διαρκεί περισσότερο από 6 δευτερόλεπτα;
Στο γλυκόλυσηΤο ATP σχηματίζεται χωρίς τη χρήση οξυγόνου (αναερόβια). Η γλυκόλυση συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα του μυϊκού κυττάρου. Στη διαδικασία της γλυκόλυσης, οι υδατάνθρακες οξειδώνονται σε πυροσταφυλικό ή γαλακτικό και απελευθερώνονται 2 μόρια ATP (3 μόρια αν ξεκινήσετε τον υπολογισμό με γλυκογόνο). Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, το ATP συντίθεται γρήγορα, αλλά πιο αργά από ότι στο σύστημα CF.
Ποιο είναι το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης - πυροσταφυλικό ή γαλακτικό;
Όταν η γλυκόλυση προχωρά αργά και τα μιτοχόνδρια δέχονται επαρκώς μειωμένο NADH, το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετυλο-CoA (αντίδραση που απαιτεί NAD) και υφίσταται πλήρη οξείδωση στον κύκλο Krebs και CPE. Όταν τα μιτοχόνδρια δεν μπορούν να παρέχουν επαρκή πυροσταφυλική οξείδωση ή αναγέννηση δεκτών ηλεκτρονίων (NAD ή FADH), το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε γαλακτικό. Η μετατροπή του πυροσταφυλικού σε γαλακτικό μειώνει τη συγκέντρωση του πυροσταφυλικού, η οποία εμποδίζει τα τελικά προϊόντα να αναστέλλουν την αντίδραση και η γλυκόλυση συνεχίζεται.
Πότε είναι το γαλακτικό το κύριο τελικό προϊόν της γλυκόλυσης;
Το γαλακτικό σχηματίζεται όταν τα μιτοχόνδρια δεν μπορούν να οξειδώσουν επαρκώς το πυροσταφυλικό ή να αναγεννήσουν αρκετούς δέκτες ηλεκτρονίων. Αυτό συμβαίνει σε χαμηλή ενζυματική δραστηριότητα των μιτοχονδρίων, με ανεπαρκή παροχή οξυγόνου, σε υψηλό ρυθμό γλυκόλυσης. Γενικά, ο σχηματισμός γαλακτικού οξέος αυξάνεται κατά την υποξία, την ισχαιμία, την αιμορραγία, μετά από λήψη υδατανθράκων, τις υψηλές συγκεντρώσεις γλυκογόνου στους μύες και την υπερθερμία που προκαλείται από την άσκηση.
Με ποιους άλλους τρόπους μπορεί να μεταβολιστεί το πυροσταφυλικό;
Κατά τη διάρκεια της άσκησης ή μιας δίαιτας χαμηλών θερμίδων, το πυροσταφυλικό μετατρέπεται στο μη απαραίτητο αμινοξύ αλανίνη. Η αλανίνη που συντίθεται στους σκελετικούς μύες εισέρχεται στο ήπαρ με τη ροή του αίματος, όπου μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό στη συνέχεια μετατρέπεται σε γλυκόζη, η οποία εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τον κύκλο Cori και ονομάζεται κύκλος της αλανίνης.
Στα κύτταρα όλων των οργανισμών υπάρχουν μόρια ATP - τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Το ATP είναι μια καθολική κυτταρική ουσία, το μόριο της οποίας έχει δεσμούς πλούσιους σε ενέργεια. Το μόριο ATP είναι ένα είδος νουκλεοτιδίου, το οποίο, όπως και άλλα νουκλεοτίδια, αποτελείται από τρία συστατικά: μια αζωτούχα βάση - αδενίνη, έναν υδατάνθρακα - ριβόζη, αλλά αντί για ένα περιέχει τρία υπολείμματα μορίων φωσφορικού οξέος (Εικ. 12). Οι δεσμοί που υποδεικνύονται στο σχήμα από το εικονίδιο είναι πλούσιοι σε ενέργεια και ονομάζονται μακροεργικοί. Κάθε μόριο ATP περιέχει δύο μακροεργικούς δεσμούς.
Όταν ο δεσμός υψηλής ενέργειας σπάσει και ένα μόριο φωσφορικού οξέος διασπαστεί με τη βοήθεια ενζύμων, απελευθερώνονται 40 kJ / mol ενέργειας και το ATP μετατρέπεται σε ADP - διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Με την εξάλειψη ενός ακόμη μορίου φωσφορικού οξέος, απελευθερώνονται άλλα 40 kJ / mol. Σχηματίζεται AMP - μονοφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Αυτές οι αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες, δηλαδή, το AMP μπορεί να μετατραπεί σε ADP, το ADP σε ATP.
Τα μόρια ATP όχι μόνο διασπώνται, αλλά και συντίθενται, επομένως η περιεκτικότητά τους στο κύτταρο είναι σχετικά σταθερή. Η σημασία του ATP στη ζωή του κυττάρου είναι τεράστια. Αυτά τα μόρια παίζουν πρωταγωνιστικό ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό που είναι απαραίτητος για τη διασφάλιση της ζωτικής δραστηριότητας του κυττάρου και του οργανισμού συνολικά.
Ένα μόριο RNA, κατά κανόνα, είναι μια μονή αλυσίδα που αποτελείται από τέσσερις τύπους νουκλεοτιδίων - A, U, G, C. Τρεις κύριοι τύποι RNA είναι γνωστοί: mRNA, rRNA, tRNA. Η περιεκτικότητα σε μόρια RNA στο κύτταρο δεν είναι σταθερή, εμπλέκονται στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών. Το ATP είναι η καθολική ενεργειακή ουσία του κυττάρου, στην οποία υπάρχουν πλούσιοι σε ενέργεια δεσμοί. Το ATP παίζει κεντρικό ρόλο στην ανταλλαγή ενέργειας στο κύτταρο. Το RNA και το ATP βρίσκονται τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.
Κάθε κύτταρο, όπως και κάθε ζωντανό σύστημα, έχει την ικανότητα να διατηρεί τη σύστασή του και όλες τις ιδιότητές του σε σχετικά σταθερό επίπεδο. Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα σε ATP στα κύτταρα είναι περίπου 0,04%, και αυτή η τιμή διατηρείται σταθερά, παρά το γεγονός ότι το ATP καταναλώνεται συνεχώς στο κύτταρο κατά τη διάρκεια της ζωής. Ένα άλλο παράδειγμα: η αντίδραση του κυτταρικού περιεχομένου είναι ελαφρώς αλκαλική και αυτή η αντίδραση διατηρείται σταθερά, παρά το γεγονός ότι τα οξέα και οι βάσεις σχηματίζονται συνεχώς στη διαδικασία του μεταβολισμού. Όχι μόνο η χημική σύνθεση του κυττάρου, αλλά και οι άλλες ιδιότητές του διατηρούνται σταθερά σε ένα ορισμένο επίπεδο. Η υψηλή σταθερότητα των ζωντανών συστημάτων δεν μπορεί να εξηγηθεί από τις ιδιότητες των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται, καθώς οι πρωτεΐνες, τα λίπη και οι υδατάνθρακες έχουν μικρή σταθερότητα. Η σταθερότητα των ζωντανών συστημάτων είναι ενεργή, οφείλεται σε πολύπλοκες διαδικασίες συντονισμού και ρύθμισης.
Σκεφτείτε, για παράδειγμα, πώς διατηρείται η σταθερότητα του περιεχομένου ATP στο κελί. Όπως γνωρίζουμε, το ATP καταναλώνεται από το κύτταρο όταν εκτελεί οποιαδήποτε δραστηριότητα. Η σύνθεση του ATP συμβαίνει ως αποτέλεσμα διεργασιών χωρίς οξυγόνο και διάσπαση της γλυκόζης με οξυγόνο. Είναι προφανές ότι η σταθερότητα της περιεκτικότητας σε ATP επιτυγχάνεται λόγω της ακριβούς εξισορρόπησης και των δύο διαδικασιών - της κατανάλωσης ATP και της σύνθεσής του: μόλις μειωθεί η περιεκτικότητα σε ATP στο κύτταρο, οι διεργασίες χωρίς οξυγόνο και οξυγόνο διασπούν αμέσως τη γλυκόζη. ενεργοποιείται, κατά τη διάρκεια της οποίας συντίθεται το ATP και αυξάνεται η περιεκτικότητα σε ATP στο κελί. Όταν το επίπεδο της ATP φτάσει στο κανονικό, η σύνθεση ATP επιβραδύνεται.
Η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των διαδικασιών που διασφαλίζουν τη διατήρηση της κανονικής σύνθεσης του κυττάρου γίνεται αυτόματα σε αυτό. Μια τέτοια ρύθμιση ονομάζεται αυτορρύθμιση ή αυτορρύθμιση.
Η βάση για τη ρύθμιση της κυτταρικής δραστηριότητας είναι οι διαδικασίες πληροφοριών, δηλαδή οι διαδικασίες στις οποίες η επικοινωνία μεταξύ των επιμέρους συνδέσμων του συστήματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας σήματα. Το σήμα είναι μια αλλαγή που συμβαίνει σε κάποιο μέρος του συστήματος. Ως απόκριση στο σήμα, ξεκινά μια διαδικασία, με αποτέλεσμα να εξαλείφεται η αλλαγή που έχει συμβεί. Όταν αποκατασταθεί η κανονική κατάσταση του συστήματος - αυτό χρησιμεύει ως νέο σήμα για τον τερματισμό της διαδικασίας.
Πώς λειτουργεί το σύστημα σηματοδότησης κυψελών, πώς παρέχει διαδικασίες αυτορρύθμισης σε αυτό;
Η λήψη των σημάτων μέσα στο κύτταρο πραγματοποιείται από τα ένζυμα του. Τα ένζυμα, όπως και οι περισσότερες πρωτεΐνες, έχουν ασταθή δομή. Υπό την επίδραση πολλών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων πολλών χημικών παραγόντων, η δομή του ενζύμου διαταράσσεται και η καταλυτική του δράση χάνεται. Αυτή η αλλαγή, κατά κανόνα, είναι αναστρέψιμη, δηλαδή, μετά την αφαίρεση του ενεργού παράγοντα, η δομή του ενζύμου επανέρχεται στο φυσιολογικό και η καταλυτική του λειτουργία αποκαθίσταται.
Ο μηχανισμός της κυτταρικής αυτορρύθμισης βασίζεται στο γεγονός ότι η ουσία, το περιεχόμενο της οποίας ρυθμίζεται, είναι ικανή για ειδική αλληλεπίδραση με το ένζυμο που τη δημιουργεί. Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, η δομή του ενζύμου παραμορφώνεται και η καταλυτική του δράση χάνεται.
Ο μηχανισμός αυτορρύθμισης των κυττάρων λειτουργεί ως εξής. Γνωρίζουμε ήδη ότι οι χημικές ουσίες που παράγονται σε ένα κύτταρο συνήθως προέρχονται από πολλές διαδοχικές ενζυματικές αντιδράσεις. Θυμηθείτε τις διαδικασίες διάσπασης γλυκόζης χωρίς οξυγόνο και χωρίς οξυγόνο. Κάθε μία από αυτές τις διαδικασίες είναι μια μεγάλη σειρά - τουλάχιστον μια ντουζίνα διαδοχικές αντιδράσεις. Είναι προφανές ότι για τη ρύθμιση τέτοιων πολυωνυμικών διεργασιών, αρκεί η απενεργοποίηση οποιουδήποτε συνδέσμου. Αρκεί να απενεργοποιήσετε τουλάχιστον μία αντίδραση - και ολόκληρη η γραμμή θα σταματήσει. Με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιείται η ρύθμιση της περιεκτικότητας σε ATP στο κύτταρο. Ενώ το κύτταρο είναι σε ηρεμία, η περιεκτικότητα σε ATP σε αυτό είναι περίπου 0,04%. Σε τόσο υψηλή συγκέντρωση ATP, αντιδρά με ένα από τα ένζυμα χωρίς τη διάσπαση του οξυγόνου της γλυκόζης. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, όλα τα μόρια αυτού του ενζύμου στερούνται δραστηριότητας και οι γραμμές μεταφοράς χωρίς οξυγόνο και οι διαδικασίες οξυγόνου είναι ανενεργές. Εάν, λόγω οποιασδήποτε δραστηριότητας του κυττάρου, η συγκέντρωση του ATP σε αυτό μειωθεί, τότε η δομή και η λειτουργία του ενζύμου αποκαθίστανται και χωρίς οξυγόνο εκκινούνται διεργασίες οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, παράγεται ATP, η συγκέντρωσή του αυξάνεται. Όταν φτάσει στον κανόνα (0,04%), ο μεταφορέας χωρίς διεργασίες οξυγόνου και οξυγόνου απενεργοποιείται αυτόματα.
2241-2250
2241. Η γεωγραφική απομόνωση οδηγεί στην ειδογένεση, αφού στους πληθυσμούς του αρχικού είδους
Α) απόκλιση
Β) σύγκλιση
Β) αρωματοποίηση
Δ) εκφυλισμός
2242. Οι μη ανανεώσιμοι φυσικοί πόροι της βιόσφαιρας περιλαμβάνουν
Α) κοιτάσματα ασβέστη
Β) τροπικά δάση
Β) άμμος και άργιλος
Δ) κάρβουνο
2243. Ποια είναι η πιθανότητα εκδήλωσης υπολειπόμενου χαρακτηριστικού στον φαινότυπο στους απογόνους της πρώτης γενιάς, αν και οι δύο γονείς έχουν τον γονότυπο Αα;
Α) 0%
Β) 25%
Γ) 50%
Δ) 75%
Αφηρημένη
2244. Στο μόριο υπάρχουν δεσμοί πλούσιοι σε ενέργεια μεταξύ υπολειμμάτων φωσφορικού οξέος
Ενας σκίουρος
Β) ΑΤΡ
Β) mRNA
Δ) DNA
2245. Με ποιους λόγους το ζώο που απεικονίζεται στο σχήμα αποδίδεται στην κατηγορία των εντόμων;
Α) τρία ζεύγη ποδιών για περπάτημα
Β) δύο απλά μάτια
γ) ένα ζευγάρι διαφανών φτερών
Δ) τεμαχισμός του σώματος σε κεφάλι και κοιλιά
Αφηρημένη
2246. Ένας ζυγώτης, σε αντίθεση με έναν γαμίτη, σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του
Α) γονιμοποίηση
Β) παρθενογένεση
Β) σπερματογένεση
Δ) I διαίρεση μείωσης
2247. Τα άγονα υβρίδια στα φυτά σχηματίζονται ως αποτέλεσμα
Α) ενδοειδική διασταύρωση
Β) πολυπλοϊδοποίηση
Β) μακρινός υβριδισμός
Δ) ανάλυση διασταύρωσης
Πόσο ATP υπάρχει στο σώμα;
2249. Στα Rh-αρνητικά άτομα, σε σύγκριση με τα Rh-θετικά, τα ερυθροκύτταρα του αίματος διαφέρουν ως προς τη σύνθεση
Α) λιπίδια
Β) υδατάνθρακες
Β) ορυκτά
Δ) πρωτεΐνες
2250. Όταν τα κύτταρα του κροταφικού λοβού του εγκεφαλικού φλοιού καταστρέφονται, ένα άτομο
Α) παίρνει μια παραμορφωμένη ιδέα για το σχήμα των αντικειμένων
Β) δεν διακρίνει την ένταση και το ύψος του ήχου
Β) χάνει τον συντονισμό
Δ) δεν διακρίνει οπτικά σήματα
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018
ανιχνευτής adblock
1. Ποιες λέξεις λείπουν από την πρόταση και αντικαθίστανται από γράμματα (α-γ);
"Η σύνθεση του μορίου ΑΤΡ περιλαμβάνει μια αζωτούχα βάση (α), έναν μονοσακχαρίτη πέντε άνθρακα (β) και (γ) ένα υπόλειμμα (δ) ενός οξέος."
Οι ακόλουθες λέξεις αντικαθίστανται από γράμματα: α - αδενίνη, β - ριβόζη, γ - τρία, δ - φωσφορικό.
2. Συγκρίνετε τη δομή του ΑΤΡ και τη δομή ενός νουκλεοτιδίου. Βρείτε ομοιότητες και διαφορές.
Στην πραγματικότητα, το ATP είναι ένα παράγωγο του νουκλεοτιδίου αδενυλίου του RNA (μονοφωσφορική αδενοσίνη ή AMP). Η σύνθεση των μορίων και των δύο ουσιών περιλαμβάνει την αζωτούχα βάση αδενίνη και τη ριβόζη με πέντε άνθρακα. Οι διαφορές οφείλονται στο γεγονός ότι στη σύνθεση του αδενυλονουκλεοτιδίου του RNA (όπως και στη σύνθεση οποιουδήποτε άλλου νουκλεοτιδίου) υπάρχει μόνο ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος και δεν υπάρχουν μακροεργικοί (υψηλής ενέργειας) δεσμοί. Το μόριο ATP περιέχει τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος, μεταξύ των οποίων υπάρχουν δύο μακροεργικοί δεσμοί, έτσι το ATP μπορεί να λειτουργήσει ως συσσωρευτής και φορέας ενέργειας.
3. Ποια είναι η διαδικασία της υδρόλυσης ATP;
ATP: ενεργειακό νόμισμα
Σύνθεση ATP; Ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος του ATP;
Στη διαδικασία της υδρόλυσης, ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος αποκόπτεται από το μόριο ΑΤΡ (αποφωσφορυλίωση). Σε αυτή την περίπτωση, ο μακροεργικός δεσμός σπάει, απελευθερώνονται 40 kJ / mol ενέργειας και το ATP μετατρέπεται σε ADP (διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης):
ATP + H2O → ADP + H3PO4 + 40 kJ
Το ADP μπορεί να υποβληθεί σε περαιτέρω υδρόλυση (που συμβαίνει σπάνια) με την εξάλειψη μιας άλλης φωσφορικής ομάδας και την απελευθέρωση μιας δεύτερης «μερίδας» ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, το ADP μετατρέπεται σε AMP (αδενοσινομονοφωσφορικό οξύ):
ADP + H2O → AMP + H3PO4 + 40 kJ
Η σύνθεση του ATP συμβαίνει ως αποτέλεσμα της προσθήκης ενός υπολείμματος φωσφορικού οξέος στο μόριο ADP (φωσφορυλίωση). Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται κυρίως σε μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες, εν μέρει στο υαλόπλασμα των κυττάρων. Για το σχηματισμό 1 mol ATP από ADP, πρέπει να δαπανηθούν τουλάχιστον 40 kJ ενέργειας:
ADP + H3PO4 + 40 kJ → ATP + H2O
Το ATP είναι μια καθολική αποθήκη (συσσωρευτής) και φορέας ενέργειας στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Σε όλες σχεδόν τις βιοχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε κύτταρα με ενεργειακό κόστος, το ATP χρησιμοποιείται ως προμηθευτής ενέργειας. Χάρη στην ενέργεια του ATP, συντίθενται νέα μόρια πρωτεϊνών, υδατανθράκων, λιπιδίων, πραγματοποιείται ενεργή μεταφορά ουσιών, η κίνηση των μαστιγίων και των βλεφαρίδων, η κυτταρική διαίρεση, οι μύες λειτουργούν, μια σταθερή θερμοκρασία σώματος θερμόαιμων ζώων συντηρούνται κ.λπ.
4. Ποιοι δεσμοί ονομάζονται μακροεργικοί; Ποιες λειτουργίες μπορούν να επιτελούν ουσίες που περιέχουν μακροεργικούς δεσμούς;
Οι μακροεργικοί δεσμοί ονομάζονται δεσμοί, μετά το σπάσιμο των οποίων απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας (για παράδειγμα, η θραύση κάθε μακροεργικού δεσμού ATP συνοδεύεται από την απελευθέρωση 40 kJ / mol ενέργειας). Ουσίες που περιέχουν μακροεργικούς δεσμούς μπορούν να χρησιμεύσουν ως συσσωρευτές, φορείς και προμηθευτές ενέργειας για διάφορες διαδικασίες ζωής.
5. Ο γενικός τύπος του ATP είναι С10H16N5O13P3. Η υδρόλυση 1 mol ATP σε ADP απελευθερώνει 40 kJ ενέργειας. Πόση ενέργεια απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση 1 kg ATP;
● Υπολογίστε τη μοριακή μάζα του ATP:
M (С10H16N5O13P3) = 12 × 10 + 1 × 16 + 14 × 5 + 16 × 13 + 31 × 3 = 507 g/mol.
● Η υδρόλυση 507 g ATP (1 mol) απελευθερώνει 40 kJ ενέργειας.
Αυτό σημαίνει ότι κατά την υδρόλυση 1000 g ATP, θα απελευθερωθούν τα ακόλουθα: 1000 g × 40 kJ: 507 g ≈ 78,9 kJ.
Απάντηση: κατά την υδρόλυση 1 kg ATP σε ADP, θα απελευθερωθούν περίπου 78,9 kJ ενέργειας.
6. Μόρια ΑΤΡ επισημασμένα με ραδιενεργό φώσφορο 32Ρ στο τελευταίο (τρίτο) υπόλειμμα φωσφορικού οξέος εισήχθησαν σε ένα κύτταρο και μόρια ΑΤΡ σημασμένα με 32Ρ στο πρώτο (πλησιέστερο στη ριβόζη) υπόλειμμα εισήχθησαν σε άλλο κύτταρο. Μετά από 5 λεπτά, η περιεκτικότητα σε ανόργανο φωσφορικό ιόν σημασμένο με 32Ρ μετρήθηκε και στα δύο κύτταρα. Πού είναι ψηλότερα και γιατί;
Το τελευταίο (τρίτο) υπόλειμμα φωσφορικού οξέος αποκόπτεται εύκολα κατά τη διάρκεια της υδρόλυσης ATP, ενώ το πρώτο (που βρίσκεται πιο κοντά στη ριβόζη) δεν διασπάται ακόμη και κατά την υδρόλυση δύο σταδίων του ATP σε AMP. Ως εκ τούτου, η περιεκτικότητα σε ραδιενεργό ανόργανο φωσφορικό άλας θα είναι υψηλότερη στο κύτταρο στο οποίο έχει εισαχθεί το ATP, επισημασμένο με το τελευταίο (τρίτο) υπόλειμμα φωσφορικού οξέος.
Dashkov M.L.
Ιστοσελίδα: dashkov.by
Ένα μόριο RNA, σε αντίθεση με το DNA, είναι συνήθως μια μονή αλυσίδα νουκλεοτιδίων, η οποία είναι πολύ μικρότερη από το DNA. Ωστόσο, η συνολική μάζα του RNA σε ένα κύτταρο είναι μεγαλύτερη από αυτή του DNA. Τα μόρια RNA βρίσκονται τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα.
Τρεις κύριοι τύποι RNA είναι γνωστοί: πληροφοριακός, ή μήτρας, - mRNA. ριβοσωμικό - rRNA, μεταφορά - tRNA, που διαφέρουν ως προς το σχήμα, το μέγεθος και τη λειτουργία των μορίων. Η κύρια λειτουργία τους είναι η συμμετοχή στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών.
Βλέπετε ότι το μόριο RNA, όπως και το μόριο DNA, αποτελείται από τέσσερις τύπους νουκλεοτιδίων, τρία από τα οποία περιέχουν τις ίδιες αζωτούχες βάσεις με τα νουκλεοτίδια του DNA (A, G, C). Ωστόσο, αντί της αζωτούχου βάσης της θυμίνης, η σύνθεση του RNA περιλαμβάνει μια άλλη αζωτούχα βάση - ουρακίλη (U). Έτσι, η σύνθεση των νουκλεοτιδίων του μορίου RNA περιλαμβάνει αζωτούχες βάσεις: A, G, C, U. Επιπλέον, αντί για τον υδατάνθρακα δεοξυριβόζη, το RNA περιέχει ριβόζη.
Στα κύτταρα όλων των οργανισμών υπάρχουν μόρια ATP - τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Το ATP είναι μια καθολική κυτταρική ουσία, το μόριο της οποίας έχει δεσμούς πλούσιους σε ενέργεια. Το μόριο ATP είναι ένα είδος νουκλεοτιδίου, το οποίο, όπως και άλλα νουκλεοτίδια, αποτελείται από τρία συστατικά: μια αζωτούχα βάση - αδενίνη, έναν υδατάνθρακα - ριβόζη, αλλά αντί για ένα περιέχει τρία υπολείμματα μορίων φωσφορικού οξέος. Κάθε μόριο ATP περιέχει δύο μακροεργικούς δεσμούς.
Όταν ένας δεσμός υψηλής ενέργειας σπάσει και ένα μόριο φωσφορικού οξέος αποκόπτεται με τη βοήθεια ενζύμων, απελευθερώνονται 40 kJ / mol ενέργειας και το ATP μετατρέπεται σε ADP - διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Με την εξάλειψη ενός ακόμη μορίου φωσφορικού οξέος, απελευθερώνονται άλλα 40 kJ / mol. Σχηματίζεται AMP - μονοφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Αυτές οι αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες, δηλαδή, το AMP μπορεί να μετατραπεί σε ADP, το ADP σε ATP.
Μόριο ATP - τι είναι και ποιος είναι ο ρόλος του στο σώμα
Τα μόρια ATP όχι μόνο διασπώνται, αλλά και συντίθενται, επομένως η περιεκτικότητά τους στο κύτταρο είναι σχετικά σταθερή. Η σημασία του ATP στη ζωή του κυττάρου είναι τεράστια. Αυτά τα μόρια παίζουν πρωταγωνιστικό ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό που είναι απαραίτητος για τη διασφάλιση της ζωτικής δραστηριότητας του κυττάρου και του οργανισμού συνολικά.
Ο θείος Βάνια η πλοκή του έργου. «Θείος Ιβάν. Στάση απέναντι στον καθηγητή των άλλων
Ο μικρός Τσάχης, με το παρατσούκλι Zinnober
Maikov, Apollon Nikolaevich - σύντομη βιογραφία