ATP (adenosin trifosfat)– sebatian organik daripada kumpulan trifosfat nukleosida, yang memainkan peranan utama dalam beberapa proses biokimia, terutamanya dalam membekalkan sel dengan tenaga.

Navigasi artikel

Struktur dan sintesis ATP

Adenosin trifosfat ialah adenin yang mana tiga molekul asid ortofosforik dilampirkan. Adenine adalah sebahagian daripada banyak sebatian lain yang tersebar luas dalam alam semula jadi, termasuk asid nukleik.

Pembebasan tenaga, yang digunakan oleh badan untuk pelbagai tujuan, berlaku semasa hidrolisis ATP, yang membawa kepada kemunculan satu atau dua molekul bebas asid fosforik. Dalam kes pertama, adenosin trifosfat ditukar menjadi adenosin difosfat (ADP), dalam kes kedua, menjadi adenosin monofosfat (AMP).

Sintesis ATP, yang berlaku dalam organisma hidup akibat gabungan adenosin difosfat dengan asid fosforik, boleh berlaku dalam beberapa cara:

1. Utama: fosforilasi oksidatif, yang berlaku dalam organel intraselular - mitokondria, semasa pengoksidaan bahan organik.
2. Laluan kedua: fosforilasi substrat, yang berlaku dalam sitoplasma dan memainkan peranan penting dalam proses anaerobik.

Fungsi ATP

Adenosin trifosfat tidak memainkan sebarang peranan penting dalam penyimpanan tenaga, sebaliknya melaksanakan fungsi pengangkutan dalam metabolisme tenaga selular. Adenosin trifosfat disintesis daripada ADP dan tidak lama lagi ditukar kembali kepada ADP, membebaskan tenaga berguna.

Berhubung dengan vertebrata dan manusia, fungsi utama ATP adalah untuk memastikan aktiviti motor gentian otot.

Bergantung pada tempoh usaha, sama ada kerja jangka pendek atau beban jangka panjang (kitaran), proses tenaga agak berbeza. Tetapi dalam kesemuanya, adenosin trifosfat memainkan peranan yang penting.

Formula struktur ATP:

Sebagai tambahan kepada fungsi tenaganya, adenosin trifosfat memainkan peranan penting dalam penghantaran isyarat antara sel saraf dan interaksi antara sel lain, dalam pengawalan tindakan enzim dan hormon. Ia adalah salah satu produk permulaan untuk sintesis protein.

Berapakah bilangan molekul ATP yang dihasilkan semasa glikolisis dan pengoksidaan?

Hayat satu molekul biasanya tidak lebih daripada satu minit, jadi pada bila-bila masa kandungan bahan ini dalam badan orang dewasa adalah kira-kira 250 gram. Walaupun fakta bahawa jumlah keseluruhan Adenosine Triphosphate yang disintesis setiap hari biasanya setanding dengan berat badan sendiri.

Proses glikolisis berlaku dalam 3 peringkat:

1. Persediaan.
   Pada pintu masuk ke peringkat ini, molekul adenosin trifosfat tidak terbentuk
2. Anaerobik.
   2 molekul ATP terbentuk.
3. Aerobik.
   Semasa itu, pengoksidaan PVA dan asid piruvik berlaku. 36 molekul ATP terbentuk daripada 1 molekul glukosa.

Secara keseluruhan, semasa glikolisis 1 molekul glukosa, 38 molekul ATP terbentuk: 2 semasa peringkat anaerobik glikolisis, 36 semasa pengoksidaan asid piruvik.

Tidak dinafikan, molekul yang paling penting dalam badan kita dari segi penghasilan tenaga ialah ATP (adenosine triphosphate: adenyl nucleotide yang mengandungi tiga residu asid fosforik dan dihasilkan dalam mitokondria).

Malah, setiap sel dalam badan kita menyimpan dan menggunakan tenaga untuk tindak balas biokimia melalui ATP, oleh itu ATP boleh dianggap sebagai mata wang universal tenaga biologi. Semua makhluk hidup memerlukan bekalan tenaga yang berterusan untuk menyokong sintesis protein dan DNA, metabolisme dan pengangkutan pelbagai ion dan molekul, dan mengekalkan fungsi penting badan. Gentian otot juga memerlukan tenaga yang sedia ada semasa latihan kekuatan. Seperti yang telah disebutkan, ATP membekalkan tenaga untuk semua proses ini. Walau bagaimanapun, untuk membentuk ATP, sel kita memerlukan bahan mentah. Manusia memperoleh bahan mentah ini melalui kalori melalui pengoksidaan makanan yang diambil. Untuk menghasilkan tenaga, makanan ini mesti terlebih dahulu ditukar kepada molekul yang mudah digunakan - ATP.

Molekul ATP mesti melalui beberapa fasa sebelum digunakan.

Pertama, koenzim khas digunakan untuk memisahkan satu daripada tiga fosfat (masing-masing mengandungi sepuluh kalori tenaga), membebaskan sejumlah besar tenaga dan membentuk produk tindak balas adenosin difosfat (ADP). Jika lebih banyak tenaga diperlukan, kumpulan fosfat seterusnya diasingkan, membentuk adenosin monofosfat (AMP).

ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + tenaga
ATP + H 2 O → AMP + H 4 P 2 O 7 + tenaga

Apabila pengeluaran tenaga yang cepat tidak diperlukan, tindak balas terbalik berlaku - dengan bantuan ADP, fosfagen dan glikogen, kumpulan fosfat disambung semula pada molekul, mengakibatkan pembentukan ATP. Proses ini melibatkan pemindahan fosfat bebas kepada bahan lain yang terkandung dalam otot, yang termasuk dan. Pada masa yang sama, glukosa diambil daripada rizab glikogen dan dipecahkan.

Tenaga yang diperoleh daripada glukosa ini membantu menukar glukosa kembali ke bentuk asalnya, selepas itu fosfat bebas boleh sekali lagi dilekatkan pada ADP untuk membentuk ATP baru. Setelah kitaran selesai, ATP yang baru dibuat sedia untuk kegunaan seterusnya.

Pada dasarnya, ATP berfungsi seperti bateri molekul, menyimpan tenaga apabila ia tidak diperlukan dan melepaskannya apabila ia diperlukan. Sesungguhnya, ATP adalah seperti bateri yang boleh dicas semula sepenuhnya.

struktur ATP

Molekul ATP terdiri daripada tiga komponen:

• Ribosa (gula lima karbon yang sama yang membentuk tulang belakang DNA)
• Adenine (atom karbon dan nitrogen bersambung)
• Trifosfat

Molekul ribosa terletak di tengah-tengah molekul ATP, yang pinggirnya berfungsi sebagai asas untuk adenosin.
Rantaian tiga fosfat terletak di sisi lain molekul ribosa. ATP menepu gentian panjang dan nipis yang mengandungi protein myosin, yang membentuk asas sel otot kita.

Pengekalan ATP

Purata badan orang dewasa menggunakan kira-kira 200-300 mol ATP setiap hari (mol ialah istilah kimia untuk jumlah bahan dalam sistem yang mengandungi zarah asas sebanyak mana terdapat atom karbon dalam 0.012 kg isotop karbon-12). Jumlah ATP dalam badan pada bila-bila masa ialah 0.1 mol. Ini bermakna ATP mesti digunakan semula 2000-3000 kali sepanjang hari. ATP tidak boleh disimpan, jadi tahap sintesisnya hampir sepadan dengan tahap penggunaan.

sistem ATP

Kerana ATP adalah penting dari sudut tenaga, dan kerana penggunaannya yang meluas, badan mempunyai cara yang berbeza untuk menghasilkan ATP. Ini adalah tiga sistem biokimia yang berbeza. Mari kita lihat mereka dalam urutan:

Apabila otot mempunyai tempoh aktiviti yang singkat tetapi sengit (kira-kira 8-10 saat), sistem fosfagen digunakan - ATP bergabung dengan fosfat kreatin. Sistem fosfagen memastikan bahawa sejumlah kecil ATP sentiasa beredar dalam sel otot kita.

Sel-sel otot juga mengandungi fosfat bertenaga tinggi, kreatin fosfat, yang digunakan untuk memulihkan tahap ATP selepas aktiviti berintensiti tinggi jangka pendek. Enzim creatine kinase mengambil kumpulan fosfat daripada creatine fosfat dan dengan cepat memindahkannya ke ADP untuk membentuk ATP. Jadi, sel otot menukarkan ATP kepada ADP, dan fosfagen dengan cepat mengurangkan ADP kepada ATP. Tahap fosfat kreatin mula menurun selepas hanya 10 saat melakukan aktiviti intensiti tinggi, dan tahap tenaga menurun. Contoh cara sistem fosfagen berfungsi, contohnya, pecut 100 meter.

Sistem asid glikogen-laktik membekalkan tenaga kepada badan pada kadar yang lebih perlahan daripada sistem fosfagen, walaupun ia berfungsi dengan cepat dan menyediakan ATP yang mencukupi untuk kira-kira 90 saat aktiviti berintensiti tinggi. Dalam sistem ini, asid laktik dihasilkan daripada glukosa dalam sel otot melalui metabolisme anaerobik.

Memandangkan fakta bahawa dalam keadaan anaerobik badan tidak menggunakan oksigen, sistem ini menyediakan tenaga jangka pendek tanpa mengaktifkan sistem kardiorespiratori dengan cara yang sama seperti sistem aerobik, tetapi dengan penjimatan masa. Lebih-lebih lagi, apabila dalam mod anaerobik otot bekerja dengan cepat dan mengecut dengan kuat, mereka menyekat bekalan oksigen, kerana kapal dimampatkan.

Sistem ini juga kadang-kadang dipanggil respirasi anaerobik, dan contoh yang baik dalam kes ini ialah pecut 400 meter.

Jika aktiviti fizikal berlangsung lebih daripada beberapa minit, sistem aerobik mula bermain, dan otot menerima ATP terlebih dahulu daripada, kemudian daripada lemak dan akhirnya daripada asid amino (). Protein digunakan untuk tenaga terutamanya dalam keadaan kebuluran (berdiet dalam beberapa kes).

Respirasi aerobik menghasilkan jumlah ATP yang paling perlahan, tetapi menghasilkan tenaga yang cukup untuk mengekalkan aktiviti fizikal selama beberapa jam. Ini berlaku kerana semasa respirasi aerobik, glukosa dipecahkan kepada karbon dioksida dan air tanpa dihalang oleh asid laktik dalam sistem asid glikogen-laktik. Glikogen (bentuk glukosa terkumpul) semasa respirasi aerobik dibekalkan daripada tiga sumber:

1. Penyerapan glukosa daripada makanan dalam saluran gastrousus, yang memasuki otot melalui sistem peredaran darah.
2. Sisa glukosa dalam otot
3. Pemecahan glikogen hati menjadi glukosa, yang memasuki otot melalui sistem peredaran darah.

Kesimpulan

Jika anda pernah terfikir di mana kita mendapat tenaga untuk menjalankan aktiviti yang berbeza dalam keadaan yang berbeza, jawapannya adalah terutamanya ATP. Molekul kompleks ini membantu dalam menukarkan pelbagai komponen makanan kepada tenaga yang mudah digunakan.

Tanpa ATP, badan kita tidak akan dapat berfungsi. Oleh itu, peranan ATP dalam pengeluaran tenaga adalah pelbagai rupa, tetapi pada masa yang sama mudah.

Bahan terpenting dalam sel organisma hidup ialah adenosin trifosfat atau adenosin trifosfat. Jika kita masukkan singkatan nama ini, kita dapat ATP. Bahan ini tergolong dalam kumpulan trifosfat nukleosida dan memainkan peranan utama dalam proses metabolik dalam sel hidup, menjadi sumber tenaga yang tidak boleh digantikan untuk mereka.

Rakan sekelas

Penemu ATP adalah ahli biokimia dari Harvard School of Tropical Medicine - Yellapragada Subbarao, Karl Lohman dan Cyrus Fiske. Penemuan itu berlaku pada tahun 1929 dan menjadi peristiwa penting dalam biologi sistem hidup. Kemudian, pada tahun 1941, ahli biokimia Jerman Fritz Lipmann mendapati bahawa ATP dalam sel adalah pembawa utama tenaga.

struktur ATP

Molekul ini mempunyai nama sistematik, yang ditulis seperti berikut: 9-β-D-ribofuranosyladenine-5′-triphosphate, atau 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purine-5′-triphosphate. Apakah sebatian yang membentuk ATP? Secara kimia, ia adalah ester adenosin trifosfat - terbitan adenin dan ribosa. Bahan ini terbentuk dengan menggabungkan adenine, yang merupakan asas nitrogen purin, dengan 1'-karbon ribosa menggunakan ikatan β-N-glikosidik. Molekul asid α-, β-, dan γ-fosforik kemudiannya ditambah secara berurutan kepada 5'-karbon ribosa.

Oleh itu, molekul ATP mengandungi sebatian seperti adenine, ribosa dan tiga sisa asid fosforik. ATP ialah sebatian khas yang mengandungi ikatan yang membebaskan sejumlah besar tenaga. Ikatan dan bahan sedemikian dipanggil tenaga tinggi. Semasa hidrolisis ikatan molekul ATP ini, sejumlah tenaga dibebaskan dari 40 hingga 60 kJ/mol, dan proses ini disertai dengan penyingkiran satu atau dua sisa asid fosforik.

Ini adalah bagaimana tindak balas kimia ini ditulis:

• 1). ATP + air → ADP + asid fosforik + tenaga;
• 2). ADP + air →AMP + asid fosforik + tenaga.

Tenaga yang dibebaskan semasa tindak balas ini digunakan dalam proses biokimia selanjutnya yang memerlukan input tenaga tertentu.

Peranan ATP dalam organisma hidup. Fungsi-fungsinya

Apakah fungsi yang ATP lakukan? Pertama sekali, tenaga. Seperti yang dinyatakan di atas, peranan utama adenosin trifosfat adalah untuk menyediakan tenaga untuk proses biokimia dalam organisma hidup. Peranan ini disebabkan oleh fakta bahawa, disebabkan oleh kehadiran dua ikatan tenaga tinggi, ATP bertindak sebagai sumber tenaga untuk banyak proses fisiologi dan biokimia yang memerlukan input tenaga yang besar. Proses sedemikian adalah semua tindak balas sintesis bahan kompleks dalam badan. Ini adalah, pertama sekali, pemindahan aktif molekul merentasi membran sel, termasuk penyertaan dalam penciptaan potensi elektrik antara membran, dan pelaksanaan penguncupan otot.

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, kami menyenaraikan beberapa lagi: tidak kurang pentingnya fungsi ATP, seperti:

Bagaimanakah ATP terbentuk dalam badan?

Sintesis asid trifosforik adenosin sedang berjalan, kerana badan sentiasa memerlukan tenaga untuk berfungsi normal. Pada bila-bila masa tertentu, terdapat sangat sedikit bahan ini - kira-kira 250 gram, yang merupakan "rizab kecemasan" untuk "hari hujan." Semasa sakit, sintesis intensif asid ini berlaku, kerana banyak tenaga diperlukan untuk berfungsi sistem imun dan perkumuhan, serta sistem termoregulasi badan, yang diperlukan untuk memerangi permulaan penyakit dengan berkesan.

Sel yang manakah mempunyai ATP paling banyak? Ini adalah sel otot dan tisu saraf, kerana proses pertukaran tenaga berlaku paling intensif di dalamnya. Dan ini jelas, kerana otot mengambil bahagian dalam pergerakan yang memerlukan penguncupan serat otot, dan neuron menghantar impuls elektrik, tanpanya fungsi semua sistem badan adalah mustahil. Inilah sebabnya mengapa sangat penting bagi sel untuk mengekalkan tahap adenosin trifosfat yang malar dan tinggi.

Bagaimanakah molekul adenosin trifosfat boleh terbentuk di dalam badan? Mereka dibentuk oleh apa yang dipanggil fosforilasi ADP (adenosin difosfat). Tindak balas kimia ini kelihatan seperti ini:

ADP + asid fosforik + tenaga → ATP + air.

Fosforilasi ADP berlaku dengan penyertaan pemangkin seperti enzim dan cahaya, dan dijalankan dalam salah satu daripada tiga cara:

Kedua-dua fosforilasi oksidatif dan substrat menggunakan tenaga bahan yang teroksida semasa sintesis tersebut.

Kesimpulan

Asid trifosforik adenosin- Ini adalah bahan yang paling kerap diperbaharui dalam badan. Berapa lama molekul adenosin trifosfat hidup secara purata? Dalam tubuh manusia, sebagai contoh, jangka hayatnya kurang daripada satu minit, jadi satu molekul bahan tersebut dilahirkan dan mereput sehingga 3000 kali sehari. Hebatnya, pada siang hari badan manusia mensintesis kira-kira 40 kg bahan ini! Keperluan untuk "tenaga dalaman" ini sangat besar untuk kami!

Keseluruhan kitaran sintesis dan penggunaan selanjutnya ATP sebagai bahan api tenaga untuk proses metabolik dalam badan makhluk hidup mewakili intipati metabolisme tenaga dalam organisma ini. Oleh itu, adenosin trifosfat adalah sejenis "bateri" yang memastikan fungsi normal semua sel organisma hidup.

Menghantar kerja baik anda ke pangkalan pengetahuan adalah mudah. Gunakan borang di bawah

Pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan asas pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.

Disiarkan pada http://www.allbest.ru/

• pengenalan
• 1.1 Sifat kimia ATP
• 1.2 Sifat fizikal ATP
• 2.1
• 3.1 Peranan dalam sel
• 3.2 Peranan dalam fungsi enzim
• 3.4 Fungsi lain ATP
• Kesimpulan
• Bibliografi

Senarai simbol

ATP - adenosin trifosfat

ADP - adenosin difosfat

AMP - adenosin monofosfat

RNA - asid ribonukleik

DNA - asid deoksiribonukleik

NAD - nicotinamide adenine dinucleotide

PVC - asid piruvik

G-6-P - isomerase fosfoglukosa

F-6-F - fruktosa-6-fosfat

TPP - tiamin pirofosfat

FAD - phenyladenine dinucleotide

Fn - fosfat tanpa had

G - entropi

RNR - ribonukleotida reduktase

pengenalan

Sumber tenaga utama untuk semua makhluk hidup yang mendiami planet kita adalah tenaga cahaya matahari, yang digunakan secara langsung hanya oleh sel-sel tumbuhan hijau, alga, bakteria hijau dan ungu. Dalam sel ini, bahan organik (karbohidrat, lemak, protein, asid nukleik, dll.) terbentuk daripada karbon dioksida dan air semasa proses fotosintesis. Dengan memakan tumbuhan, haiwan memperoleh bahan organik dalam bentuk siap. Tenaga yang tersimpan dalam bahan-bahan ini berlalu bersama mereka ke dalam sel-sel organisma heterotrofik.

Dalam sel-sel organisma haiwan, tenaga sebatian organik semasa pengoksidaan mereka ditukar kepada tenaga ATP. (Karbon dioksida dan air yang dikeluarkan dalam kes ini sekali lagi digunakan oleh organisma autotrof untuk proses fotosintesis.) Semua proses penting dijalankan menggunakan tenaga ATP: biosintesis sebatian organik, pergerakan, pertumbuhan, pembahagian sel, dsb.

Topik pembentukan dan penggunaan ATP dalam badan bukanlah perkara baru untuk masa yang lama, tetapi jarang sekali anda akan menemui perbincangan lengkap kedua-duanya dalam satu sumber dan lebih jarang analisis kedua-dua proses ini sekaligus dan dalam organisma yang berbeza.

Dalam hal ini, kaitan kerja kami telah menjadi kajian menyeluruh tentang pembentukan dan penggunaan ATP dalam organisma hidup, kerana topik ini tidak dipelajari pada tahap yang sepatutnya dalam kesusasteraan sains popular.

Tujuan kerja kami adalah:

· kajian tentang mekanisme pembentukan dan cara penggunaan ATP dalam badan haiwan dan manusia.

Kami diberi tugasan berikut:

· Mengkaji sifat kimia dan sifat ATP;

· Menganalisis laluan pembentukan ATP dalam organisma hidup;

· Pertimbangkan cara menggunakan ATP dalam organisma hidup;

· Pertimbangkan kepentingan ATP untuk tubuh manusia dan haiwan.

Bab 1. Sifat kimia dan sifat ATP

1.1 Sifat kimia ATP

Adenosin trifosfat ialah nukleotida yang memainkan peranan yang amat penting dalam metabolisme tenaga dan bahan dalam organisma; Pertama sekali, sebatian itu dikenali sebagai sumber tenaga sejagat untuk semua proses biokimia yang berlaku dalam sistem hidupan. ATP ditemui pada tahun 1929 oleh Karl Lohmann, dan pada tahun 1941 Fritz Lipmann menunjukkan bahawa ATP adalah pembawa tenaga utama dalam sel.

Nama sistematik ATP:

9-dalam-D-ribofuranosyladenine-5"-trifosfat, atau

9-dalam-D-ribofuranosyl-6-amino-purine-5"-trifosfat.

Secara kimia, ATP ialah ester trifosfat adenosin, yang merupakan terbitan adenin dan ribosa.

Bes nitrogen purin - adenine - disambungkan oleh ikatan β-N-glikosidik kepada 1" karbon ribosa. Tiga molekul asid fosforik secara berurutan dilekatkan pada 5" karbon ribosa, masing-masing ditetapkan oleh huruf: b, c dan d.

Struktur ATP adalah serupa dengan nukleotida adenin yang merupakan sebahagian daripada RNA, hanya daripada satu asid fosforik, ATP mengandungi tiga residu asid fosforik. Sel tidak dapat mengandungi asid dalam kuantiti yang ketara, tetapi hanya garamnya. Oleh itu, asid fosforik memasuki ATP sebagai sisa (sebaliknya kumpulan OH asid terdapat atom oksigen bercas negatif).

Di bawah tindakan enzim, molekul ATP mudah mengalami hidrolisis, iaitu, ia melekatkan molekul air dan dipecahkan untuk membentuk asid adenosin difosforik (ADP):

ATP + H2O ADP + H3PO4.

Penghapusan sisa asid fosforik yang lain menukarkan ADP kepada AMP asid monofosforik adenosin:

ADP + H2O AMP + H3PO4.

Tindak balas ini boleh diterbalikkan, iaitu, AMP boleh bertukar menjadi ADP dan kemudian menjadi ATP, mengumpul tenaga. Memecahkan ikatan peptida biasa membebaskan hanya 12 kJ/mol tenaga. Dan ikatan yang melekatkan sisa asid fosforik adalah tenaga tinggi (ia juga dipanggil tenaga tinggi): pemusnahan setiap daripada mereka melepaskan 40 kJ/mol tenaga. Oleh itu, ATP memainkan peranan utama dalam sel sebagai penumpuk tenaga biologi sejagat. Molekul ATP disintesis dalam mitokondria dan kloroplas (hanya sejumlah kecil disintesis dalam sitoplasma), dan kemudian pergi ke pelbagai organel sel, menyediakan tenaga untuk semua proses penting.

Oleh kerana tenaga ATP, pembahagian sel berlaku, pengangkutan aktif bahan merentasi membran sel, pengekalan potensi elektrik membran semasa penghantaran impuls saraf, serta biosintesis sebatian molekul tinggi dan kerja fizikal.

Dengan peningkatan beban (contohnya, dalam larian jarak dekat), otot berfungsi secara eksklusif kerana bekalan ATP. Dalam sel otot, rizab ini cukup untuk beberapa dozen kontraksi, dan kemudian jumlah ATP mesti diisi semula. Sintesis ATP daripada ADP dan AMP berlaku disebabkan oleh tenaga yang dikeluarkan semasa pemecahan karbohidrat, lipid dan bahan lain. Melakukan kerja mental juga memerlukan sejumlah besar ATP. Atas sebab ini, orang yang mempunyai kerja mental memerlukan peningkatan jumlah glukosa, pecahan yang memastikan sintesis ATP.

1.2 Sifat fizikal ATP

ATP terdiri daripada adenosin dan ribosa - dan tiga kumpulan fosfat. ATP sangat larut dalam air dan agak stabil dalam larutan pada pH 6.8-7.4, tetapi terhidrolisis dengan cepat pada pH yang melampau. Oleh itu, ATP paling baik disimpan dalam garam kontang.

ATP ialah molekul yang tidak stabil. Dalam air yang tidak terbuffer, ia terhidrolisis kepada ADP dan fosfat. Ini kerana kekuatan ikatan antara kumpulan fosfat dalam ATP adalah kurang daripada kekuatan ikatan hidrogen (ikatan penghidratan) antara produknya (ADP + fosfat) dan air. Oleh itu, jika ATP dan ADP berada dalam keseimbangan kimia dalam air, hampir semua ATP akhirnya akan ditukar kepada ADP. Sistem yang jauh dari keseimbangan mengandungi tenaga bebas Gibbs, dan mampu melakukan kerja. Sel hidup mengekalkan nisbah ATP kepada ADP pada satu titik sepuluh urutan magnitud dari keseimbangan, dengan kepekatan ATP seribu kali lebih tinggi daripada kepekatan ADP. Peralihan daripada kedudukan keseimbangan ini bermakna hidrolisis ATP dalam sel membebaskan sejumlah besar tenaga bebas.

Dua ikatan fosfat bertenaga tinggi (yang menyambungkan fosfat bersebelahan) dalam molekul ATP bertanggungjawab untuk kandungan tenaga tinggi molekul tersebut. Tenaga yang disimpan dalam ATP boleh dibebaskan melalui hidrolisis. Terletak distal kepada gula ribosa, kumpulan g-fosfat mempunyai tenaga hidrolisis yang lebih tinggi daripada b- atau b-fosfat. Ikatan yang terbentuk selepas hidrolisis atau fosforilasi sisa ATP adalah lebih rendah tenaga daripada ikatan ATP lain. Semasa hidrolisis ATP bermangkin enzim atau fosforilasi ATP, tenaga bebas yang tersedia boleh digunakan oleh sistem hidup untuk melakukan kerja.

Mana-mana sistem molekul yang berpotensi reaktif yang tidak stabil berpotensi berfungsi sebagai cara untuk menyimpan tenaga bebas jika sel telah mengekalkan kepekatannya jauh dari titik keseimbangan tindak balas. Walau bagaimanapun, seperti kebanyakan biomolekul polimer, pecahan RNA, DNA dan ATP kepada monomer ringkas melibatkan kedua-dua pelepasan tenaga dan entropi, meningkatkan pertimbangan pada kedua-dua kepekatan piawai dan kepekatan yang terdapat dalam sel.

Jumlah tenaga piawai yang dikeluarkan akibat hidrolisis ATP boleh dikira daripada perubahan tenaga yang tidak dikaitkan dengan keadaan semula jadi (standard), kemudian membetulkan kepekatan biologi. Perubahan bersih tenaga haba (enthalpi) pada suhu dan tekanan piawai untuk penguraian ATP kepada ADP dan fosfat tak organik ialah 20.5 kJ/mol, dengan perubahan tenaga bebas sebanyak 3.4 kJ/mol. Tenaga yang dibebaskan oleh pemecahan fosfat atau pirofosfat daripada ATP pada standard keadaan 1 M ialah:

ATP + H 2 O > ADP + P i DG ? = - 30.5 kJ/mol (-7.3 kcal/mol)

ATP + H 2 O > AMP + PP dan DG ? = - 45.6 kJ/mol (-10.9 kcal/mol)

Nilai ini boleh digunakan untuk mengira perubahan tenaga di bawah keadaan fisiologi dan ATP/ADP selular. Walau bagaimanapun, kepentingan yang lebih mewakili dipanggil cas tenaga berfungsi lebih kerap. Nilai diberikan untuk tenaga bebas Gibbs. Tindak balas ini bergantung kepada beberapa faktor, termasuk jumlah kekuatan ion dan kehadiran logam alkali tanah seperti ion Mg 2+ dan Ca 2+. Dalam keadaan biasa, DG ialah kira-kira -57 kJ/mol (-14 kcal/mol).

tenaga bateri biologi protein

Bab 2. Laluan untuk pembentukan ATP

Di dalam badan, ATP disintesis oleh fosforilasi ADP:

ADP + H 3 PO 4 + tenaga> ATP + H 2 O.

Fosforilasi ADP boleh dilakukan dalam dua cara: fosforilasi substrat dan fosforilasi oksidatif (menggunakan tenaga bahan pengoksidaan). Sebahagian besar ATP terbentuk pada membran mitokondria semasa fosforilasi oksidatif oleh sintase ATP yang bergantung kepada H. Fosforilasi substrat ATP tidak memerlukan penyertaan enzim membran ia berlaku semasa glikolisis atau dengan pemindahan kumpulan fosfat daripada sebatian tenaga tinggi yang lain.

Tindak balas fosforilasi ADP dan penggunaan ATP seterusnya sebagai sumber tenaga membentuk proses kitaran yang merupakan intipati metabolisme tenaga.

Di dalam badan, ATP adalah salah satu bahan yang paling kerap diperbaharui. Jadi pada manusia, jangka hayat satu molekul ATP adalah kurang daripada 1 minit. Pada siang hari, satu molekul ATP melalui purata 2000-3000 kitaran sintesis semula (badan manusia mensintesis kira-kira 40 kg ATP sehari), iaitu, secara praktikalnya tiada rizab ATP dicipta dalam badan, dan untuk kehidupan normal ia adalah perlu untuk sentiasa mensintesis molekul ATP baru.

Fosforilasi oksidatif -

Walau bagaimanapun, karbohidrat paling kerap digunakan sebagai substrat. Oleh itu, sel-sel otak tidak dapat menggunakan mana-mana substrat lain untuk pemakanan selain daripada karbohidrat.

Karbohidrat pra-kompleks dipecahkan kepada yang mudah, yang membawa kepada pembentukan glukosa. Glukosa adalah substrat universal dalam proses respirasi selular. Pengoksidaan glukosa dibahagikan kepada 3 peringkat:

1. glikolisis;

2. dekarboksilasi oksidatif dan kitaran Krebs;

3. fosforilasi oksidatif.

Dalam kes ini, glikolisis adalah fasa biasa untuk respirasi aerobik dan anaerobik.

2 .1.1 GlicoLiz- proses enzimatik pemecahan glukosa secara berurutan dalam sel, disertai dengan sintesis ATP. Glikolisis dalam keadaan aerobik membawa kepada pembentukan asid piruvat (piruvat), glikolisis dalam keadaan anaerobik membawa kepada pembentukan asid laktik (laktat). Glikolisis adalah laluan utama katabolisme glukosa dalam haiwan.

Laluan glikolitik terdiri daripada 10 tindak balas berjujukan, setiap satunya dimangkinkan oleh enzim yang berasingan.

Proses glikolisis boleh dibahagikan kepada dua peringkat. Peringkat pertama, yang berlaku dengan penggunaan tenaga 2 molekul ATP, terdiri daripada pemisahan molekul glukosa kepada 2 molekul gliseraldehid-3-fosfat. Pada peringkat kedua, pengoksidaan gliseraldehid-3-fosfat yang bergantung kepada NAD berlaku, disertai dengan sintesis ATP. Glikolisis itu sendiri adalah proses anaerobik sepenuhnya, iaitu, ia tidak memerlukan kehadiran oksigen untuk tindak balas berlaku.

Glikolisis adalah salah satu proses metabolik tertua, yang dikenali dalam hampir semua organisma hidup. Mungkin, glikolisis muncul lebih daripada 3.5 bilion tahun yang lalu dalam prokariot primordial.

Hasil glikolisis ialah penukaran satu molekul glukosa kepada dua molekul asid piruvik (PVA) dan pembentukan dua setara penurun dalam bentuk koenzim NADH.

Persamaan lengkap untuk glikolisis ialah:

C 6 H 12 O 6 + 2NAD + + 2ADP + 2P n = 2NAD H + 2PVK + 2ATP + 2H 2 O + 2H +.

Dalam ketiadaan atau kekurangan oksigen dalam sel, asid piruvat mengalami pengurangan kepada asid laktik, maka persamaan am glikolisis adalah seperti berikut:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2P n = 2 laktat + 2ATP + 2H 2 O.

Oleh itu, semasa pemecahan anaerobik satu molekul glukosa, jumlah hasil bersih ATP ialah dua molekul yang diperoleh dalam tindak balas fosforilasi substrat ADP.

Dalam organisma aerobik, produk akhir glikolisis menjalani transformasi selanjutnya dalam kitaran biokimia yang berkaitan dengan respirasi selular. Akibatnya, selepas pengoksidaan lengkap semua metabolit satu molekul glukosa pada peringkat terakhir respirasi selular - fosforilasi oksidatif, yang berlaku pada rantai pernafasan mitokondria dengan kehadiran oksigen - tambahan 34 atau 36 molekul ATP disintesis untuk setiap glukosa molekul.

Reaksi pertama glikolisis ialah fosforilasi molekul glukosa, yang berlaku dengan penyertaan enzim heksokinase khusus tisu dengan perbelanjaan tenaga 1 molekul ATP; bentuk aktif glukosa terbentuk - glukosa-6-fosfat (G-6-F):

Untuk tindak balas berlaku, kehadiran ion Mg 2+ dalam medium adalah perlu, yang dengannya molekul ATP terikat secara kompleks. Tindak balas ini tidak dapat dipulihkan dan merupakan yang pertama kunci tindak balas glikolisis.

Fosforilasi glukosa mempunyai dua tujuan: pertama, disebabkan oleh fakta bahawa membran plasma, telap kepada molekul glukosa neutral, tidak membenarkan molekul G-6-P bercas negatif melaluinya, glukosa terfosforilasi dikunci di dalam sel. Kedua, semasa fosforilasi, glukosa ditukar kepada bentuk aktif yang boleh mengambil bahagian dalam tindak balas biokimia dan dimasukkan ke dalam kitaran metabolik.

Isoenzim heksokinase hepatik, glukokinase, adalah penting dalam mengawal tahap glukosa darah.

Dalam tindak balas seterusnya ( 2 ) oleh enzim phosphoglucoisomerase G-6-P ditukar menjadi fruktosa 6-fosfat (F-6-F):

Tiada tenaga diperlukan untuk tindak balas ini dan tindak balas boleh diterbalikkan sepenuhnya. Pada peringkat ini, fruktosa juga boleh dimasukkan ke dalam proses glikolisis melalui fosforilasi.

Seterusnya, dua tindak balas mengikuti hampir serta-merta satu demi satu: fosforilasi tidak boleh balik fruktosa-6-fosfat ( 3 ) dan belahan aldol boleh balik yang terhasil fruktosa 1,6-bifosfat (F-1.6-bF) kepada dua triosa ( 4 ).

Fosforilasi P-6-P dijalankan oleh fosfofruktokinase dengan perbelanjaan tenaga molekul ATP yang lain; ini yang kedua kunci tindak balas glikolisis, peraturannya menentukan keamatan glikolisis secara keseluruhan.

belahan Aldol F-1.6-bF berlaku di bawah tindakan fruktosa-1,6-bifosfat aldolase:

Hasil daripada tindak balas keempat, dihidroksiaseton fosfat Dan gliseraldehid-3-fosfat, dan yang pertama hampir serta-merta di bawah pengaruh fosfotriose isomerase pergi ke yang kedua ( 5 ), yang mengambil bahagian dalam transformasi selanjutnya:

Setiap molekul gliseraldehid fosfat dioksidakan oleh NAD+ dengan kehadiran dehidrogenase gliseraldehid fosfat kepada 1,3- ddan fosfoglise- rata (6 ):

Seterusnya dengan 1,3-difosfogliserat mengandungi ikatan tenaga tinggi di kedudukan 1, enzim phosphoglycerate kinase memindahkan sisa asid fosforik ke molekul ADP (tindak balas 7 ) - molekul ATP terbentuk:

Ini adalah tindak balas pertama fosforilasi substrat. Mulai saat ini, proses pemecahan glukosa berhenti menjadi tidak menguntungkan dari segi tenaga, kerana kos tenaga peringkat pertama diberi pampasan: 2 molekul ATP disintesis (satu untuk setiap 1,3-diphosphoglycerate) dan bukannya dua yang dibelanjakan dalam tindak balas 1 Dan 3 . Untuk tindak balas ini berlaku, kehadiran ADP dalam sitosol diperlukan, iaitu, apabila terdapat lebihan ATP dalam sel (dan kekurangan ADP), kelajuannya berkurangan. Oleh kerana ATP, yang tidak dimetabolismekan, tidak disimpan dalam sel tetapi dimusnahkan semata-mata, tindak balas ini adalah pengawal selia penting glikolisis.

Kemudian secara berurutan: fosfogliserol mutase terbentuk 2-fosfo- gliserat (8 ):

Bentuk enolase fosfoenolpiruvat (9 ):

Akhirnya, tindak balas kedua fosforilasi substrat ADP berlaku dengan pembentukan bentuk enol piruvat dan ATP ( 10 ):

Tindak balas berlaku di bawah tindakan kinase piruvat. Ini adalah tindak balas utama terakhir glikolisis. Pengisomeran bentuk enol piruvat kepada piruvat berlaku secara bukan enzim.

Sejak pembentukannya F-1.6-bF Hanya tindak balas yang membebaskan tenaga berlaku 7 Dan 10 , di mana fosforilasi substrat ADP berlaku.

peraturan glikolisis

Terdapat peraturan tempatan dan am.

Peraturan tempatan dijalankan dengan mengubah aktiviti enzim di bawah pengaruh pelbagai metabolit di dalam sel.

Peraturan glikolisis secara keseluruhan, serta-merta untuk seluruh organisma, berlaku di bawah pengaruh hormon, yang, mempengaruhi melalui molekul utusan sekunder, mengubah metabolisme intraselular.

Insulin memainkan peranan penting dalam merangsang glikolisis. Glukagon dan adrenalin adalah perencat hormon glikolisis yang paling ketara.

Insulin merangsang glikolisis melalui:

· pengaktifan tindak balas hexokinase;

· rangsangan fosfofruktokinase;

· rangsangan piruvat kinase.

Hormon lain juga mempengaruhi glikolisis. Sebagai contoh, somatotropin menghalang enzim glikolitik, dan hormon tiroid adalah perangsang.

Glikolisis dikawal melalui beberapa langkah utama. Tindak balas yang dimangkinkan oleh hexokinase ( 1 ), fosfofruktokinase ( 3 ) dan piruvat kinase ( 10 ) dicirikan oleh penurunan ketara dalam tenaga bebas dan boleh dikatakan tidak dapat dipulihkan, yang membolehkan mereka menjadi titik pengawalseliaan glikolisis yang berkesan.

Glikolisis ialah laluan katabolik yang sangat penting. Ia membekalkan tenaga untuk tindak balas selular, termasuk sintesis protein. Produk perantaraan glikolisis digunakan dalam sintesis lemak. Piruvat juga boleh digunakan untuk mensintesis alanin, aspartat dan sebatian lain. Terima kasih kepada glikolisis, prestasi mitokondria dan ketersediaan oksigen tidak mengehadkan kuasa otot semasa beban melampau jangka pendek.

2.1.2 Dekarboksilasi oksidatif - pengoksidaan piruvat kepada asetil-KoA berlaku dengan penyertaan beberapa enzim dan koenzim, bersatu secara struktur menjadi sistem multienzim yang dipanggil kompleks piruvat dehidrogenase.

Pada peringkat I proses ini, piruvat kehilangan kumpulan karboksilnya akibat interaksi dengan tiamin pirofosfat (TPP) di pusat aktif enzim piruvat dehidrogenase (E 1). Pada peringkat II, kumpulan oksietil kompleks E 1 -TPP-CHOH-CH 3 dioksidakan untuk membentuk kumpulan asetil, yang secara serentak dipindahkan ke amida asid lipoik (koenzim) yang dikaitkan dengan enzim dihydrolipoylacetyltransferase (E 2). Enzim ini memangkin peringkat III - pemindahan kumpulan asetil kepada koenzim CoA (HS-KoA) dengan pembentukan produk akhir asetil-KoA, iaitu sebatian bertenaga tinggi (makroergik).

Pada peringkat IV, bentuk lipoamida teroksida dijana semula daripada kompleks dihydrolipoamide-E 2 yang dikurangkan. Dengan penyertaan enzim dihydrolipoyl dehydrogenase (E 3), hidrogen dipindahkan daripada kumpulan sulfhidril dihidrolipoamida yang dikurangkan kepada FAD, yang bertindak sebagai kumpulan prostetik enzim ini dan terikat rapat dengannya. Pada peringkat V, FADH 2 dihidro-lipoil dehidrogenase yang dikurangkan memindahkan hidrogen kepada koenzim NAD untuk membentuk NADH + H +.

Proses dekarboksilasi oksidatif piruvat berlaku dalam matriks mitokondria. Ia melibatkan (sebagai sebahagian daripada kompleks multienzim kompleks) 3 enzim (piruvat dehidrogenase, dihydrolipoyl acetyltransferase, dihydrolipoyl dehydrogenase) dan 5 koenzim (TPF, asid lipoik amida, koenzim A, FAD dan NAD), di mana tiga daripadanya secara relatifnya dikaitkan dengan enzim. (TPF-E 1, lipoamide-E 2 dan FAD-E 3), dan dua mudah dipisahkan (HS-KoA dan NAD).

nasi. 1 Mekanisme tindakan kompleks piruvat dehidrogenase

E 1 - piruvat dehidrogenase; E 2 - di-hydrolipoylacetyltransferase; E 3 - dihydrolipoyl dehydrogenase; Nombor dalam bulatan menunjukkan peringkat proses.

Semua enzim ini, yang mempunyai struktur subunit, dan koenzim disusun menjadi satu kompleks. Oleh itu, produk perantaraan dapat berinteraksi dengan cepat antara satu sama lain. Telah ditunjukkan bahawa rantai polipeptida subunit dihydrolipoyl acetyltransferase yang membentuk kompleks membentuk teras kompleks, di mana piruvat dehidrogenase dan dihydrolipoyl dehydrogenase terletak. Secara amnya diterima bahawa kompleks enzim asli terbentuk melalui pemasangan sendiri.

Tindak balas keseluruhan yang dimangkinkan oleh kompleks piruvat dehidrogenase boleh diwakili seperti berikut:

Piruvat + NAD + + HS-CoA - > Acetyl-CoA + NADH + H + + CO 2.

Tindak balas disertai dengan penurunan ketara dalam tenaga bebas standard dan boleh dikatakan tidak dapat dipulihkan.

Asetil-KoA yang terbentuk semasa dekarboksilasi oksidatif mengalami pengoksidaan selanjutnya dengan pembentukan CO 2 dan H 2 O. Pengoksidaan lengkap asetil-KoA berlaku dalam kitaran asid trikarboksilik (kitaran Krebs). Proses ini, serta dekarboksilasi oksidatif piruvat, berlaku dalam mitokondria sel.

2 .1.3 KitarantrikarbonikmasamT (kitaran Crebsa, citertebal kitaran) ialah bahagian tengah laluan umum katabolisme, proses aerobik biokimia kitaran di mana sebatian dua dan tiga karbon, terbentuk sebagai produk perantaraan dalam organisma hidup semasa pemecahan karbohidrat, lemak dan protein, ditukar kepada CO 2. Dalam kes ini, hidrogen yang dilepaskan dihantar ke rantai pernafasan tisu, di mana ia dioksidakan lagi kepada air, secara langsung mengambil bahagian dalam sintesis sumber tenaga sejagat - ATP.

Kitaran Krebs adalah langkah penting dalam pernafasan semua sel yang menggunakan oksigen, persimpangan banyak laluan metabolik dalam badan. Sebagai tambahan kepada peranan tenaga yang penting, kitaran juga mempunyai fungsi plastik yang ketara, iaitu, ia merupakan sumber penting molekul prekursor, dari mana, semasa transformasi biokimia lain, sebatian penting untuk kehidupan sel disintesis, seperti asid amino, karbohidrat, asid lemak, dll.

Kitaran transformasi limauasid dalam sel hidup ditemui dan dikaji oleh ahli biokimia Jerman Sir Hans Krebs, untuk kerja ini dia (bersama F. Lipman) telah dianugerahkan Hadiah Nobel (1953).

Dalam eukariota, semua tindak balas kitaran Krebs berlaku di dalam mitokondria, dan enzim yang memangkinkannya, kecuali satu, berada dalam keadaan bebas dalam matriks mitokondria, kecuali suksinat dehidrogenase, yang disetempat pada membran mitokondria dalam, tertanam dalam lipid dwilapisan. Dalam prokariot, tindak balas kitaran berlaku dalam sitoplasma.

Persamaan umum untuk satu revolusi kitaran Krebs ialah:

Asetil-KoA > 2CO 2 + KoA + 8e ?

peraturan kitaranA:

Kitaran Krebs dikawal "oleh mekanisme maklum balas negatif" dengan kehadiran sejumlah besar substrat (acetyl-CoA, oxaloacetate), kitaran berfungsi secara aktif, dan apabila terdapat lebihan produk tindak balas (NAD, ATP), ia dihalang. Peraturan juga dijalankan dengan bantuan hormon; sumber utama asetil-KoA adalah glukosa, oleh itu hormon yang menggalakkan pecahan aerobik glukosa menyumbang kepada fungsi kitaran Krebs. Hormon ini adalah:

· insulin;

· adrenalin.

Glukagon merangsang sintesis glukosa dan menghalang tindak balas kitaran Krebs.

Sebagai peraturan, kerja kitaran Krebs tidak terganggu kerana tindak balas anaplerotik yang mengisi semula kitaran dengan substrat:

Piruvat + CO 2 + ATP = Oksaloasetat (substrat Kitaran Krebs) + ADP + Fn.

Kerja sintesis ATP

Proses fosforilasi oksidatif dijalankan oleh kompleks kelima rantai pernafasan mitokondria - Proton ATP synthase, yang terdiri daripada 9 subunit daripada 5 jenis:

3 subunit (d,e,f) menyumbang kepada integriti ATP sintase

· Subunit ialah unit berfungsi asas. Ia mempunyai 3 konformasi:

· Konformasi L - melekatkan ADP dan Fosfat (masukkan mitokondria dari sitoplasma menggunakan pembawa khas)

T-konformasi - fosfat bergabung dengan ADP dan ATP terbentuk

· Konformasi O - ATP dipisahkan daripada subunit b dan dipindahkan ke subunit b.

· Untuk subunit menukar konformasinya, proton hidrogen diperlukan, kerana konformasi berubah 3 kali, 3 proton hidrogen diperlukan. Proton dipam dari ruang antara membran mitokondria di bawah pengaruh potensi elektrokimia.

· subunit b mengangkut ATP ke pengangkut membran, yang "membuang" ATP ke dalam sitoplasma. Sebagai balasan, pengangkut yang sama mengangkut ADP dari sitoplasma. Membran dalam mitokondria juga mengandungi pengangkut Fosfat dari sitoplasma ke mitokondria, tetapi proton hidrogen diperlukan untuk operasinya. Pengangkut sedemikian dipanggil translocases.

Jumlah keluar

Untuk mensintesis 1 molekul ATP, 3 proton diperlukan.

Perencat oksidatif fosforilasi

Inhibitor menyekat kompleks V:

· Oligomycin - menyekat saluran proton ATP sintase.

· Atractyloside, cyclophylline - blok translocases.

Pemutus sambungan oksidatif fosforilasi

Pemutus sambungan- bahan lipofilik yang mampu menerima proton dan memindahkannya melalui membran dalam mitokondria, memintas kompleks V (saluran protonnya). Penyambung:

· Semulajadi- produk peroksidasi lipid, asid lemak rantai panjang; dos besar hormon tiroid.

· tiruan- dinitrophenol, eter, derivatif vitamin K, anestetik.

2.2 Fosforilasi substrat

Substrat A tepatfosforil Dan bersiar-siar ( biokimia), sintesis sebatian fosforus yang kaya dengan tenaga kerana tenaga tindak balas redoks glikolisis (dimangkin oleh phosphoglyceraldehyde dehydrogenase dan enolase) dan semasa pengoksidaan asid a-ketoglutaric dalam kitaran asid trikarboksilik (di bawah tindakan a-ketoglutarate dehydrogenase dan suksinat tiokinase). Kes S. f telah diterangkan untuk bakteria. semasa pengoksidaan asid piruvik.C. f., berbeza dengan fosforilasi dalam rantai pengangkutan elektron, tidak dihalang oleh racun "membuka gandingan" (contohnya, dinitrophenol) dan tidak dikaitkan dengan penetapan enzim dalam membran mitokondria. Sumbangan S. f. sumbangan kepada kumpulan ATP selular dalam keadaan aerobik adalah jauh lebih rendah daripada sumbangan fosforilasi dalam rantai pengangkutan elektron.

Bab 3. Cara-cara menggunakan ATP

3.1 Peranan dalam sel

Peranan utama ATP dalam badan dikaitkan dengan menyediakan tenaga untuk pelbagai tindak balas biokimia. Sebagai pembawa dua ikatan tenaga tinggi, ATP berfungsi sebagai sumber tenaga langsung untuk banyak proses biokimia dan fisiologi yang memakan tenaga. Semua ini adalah tindak balas sintesis bahan kompleks dalam badan: pelaksanaan pemindahan aktif molekul melalui membran biologi, termasuk penciptaan potensi elektrik transmembran; pelaksanaan penguncupan otot.

Seperti yang diketahui dalam biotenaga organisma hidup, dua perkara utama adalah penting:

a) tenaga kimia disimpan melalui pembentukan ATP ditambah dengan tindak balas katabolik eksergonik pengoksidaan substrat organik;

b) tenaga kimia digunakan melalui pemecahan ATP, ditambah dengan tindak balas endergonik anabolisme dan proses lain yang memerlukan tenaga.

Timbul persoalan mengapa molekul ATP memenuhi peranan utamanya dalam bioenergetik. Untuk menyelesaikannya, pertimbangkan struktur ATP Struktur ATP - (di pH 7,0 tetracharge anion) .

ATP ialah sebatian termodinamik yang tidak stabil. Ketidakstabilan ATP ditentukan, pertama, oleh tolakan elektrostatik di kawasan kelompok cas negatif dengan nama yang sama, yang membawa kepada ketegangan dalam keseluruhan molekul, tetapi ikatan terkuat ialah P-O-P, dan kedua, oleh resonans tertentu. Selaras dengan faktor terakhir, terdapat persaingan antara atom fosforus untuk elektron mudah alih yang tidak dikongsi bagi atom oksigen yang terletak di antara mereka, kerana setiap atom fosforus mempunyai cas positif separa disebabkan oleh pengaruh penerima elektron yang ketara P=O dan P - kumpulan O. Oleh itu, kemungkinan kewujudan ATP ditentukan oleh kehadiran jumlah tenaga kimia yang mencukupi dalam molekul untuk mengimbangi tegasan fizikokimia ini. Molekul ATP mengandungi dua ikatan fosfoanhidrida (pirofosfat), yang hidrolisisnya disertai dengan penurunan ketara dalam tenaga bebas (pada pH 7.0 dan 37 o C).

ATP + H 2 O = ADP + H 3 PO 4 G0I = - 31.0 KJ/mol.

ADP + H 2 O = AMP + H 3 PO 4 G0I = - 31.9 KJ/mol.

Salah satu masalah utama biotenaga ialah biosintesis ATP, yang dalam alam semula jadi berlaku melalui fosforilasi ADP.

Fosforilasi ADP ialah proses endergonik dan memerlukan sumber tenaga. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, dua sumber tenaga sedemikian mendominasi alam semula jadi - tenaga suria dan tenaga kimia sebatian organik yang dikurangkan. Tumbuhan hijau dan beberapa mikroorganisma mampu mengubah tenaga kuanta cahaya yang diserap menjadi tenaga kimia, yang dibelanjakan untuk fosforilasi ADP dalam peringkat cahaya fotosintesis. Proses penjanaan semula ATP ini dipanggil fosforilasi fotosintesis. Transformasi tenaga pengoksidaan sebatian organik kepada ikatan makroenergetik ATP dalam keadaan aerobik berlaku terutamanya melalui fosforilasi oksidatif. Tenaga bebas yang diperlukan untuk pembentukan ATP dijana dalam rantaian oksidatif pernafasan mitokondria.

Satu lagi jenis sintesis ATP dikenali, dipanggil fosforilasi substrat. Berbeza dengan fosforilasi oksidatif, yang dikaitkan dengan pemindahan elektron, penderma kumpulan fosforil yang diaktifkan (- PO3 H2), yang diperlukan untuk penjanaan semula ATP, adalah perantaraan proses glikolisis dan kitaran asid trikarboksilik. Dalam semua kes ini, proses oksidatif membawa kepada pembentukan sebatian tenaga tinggi: 1,3-diphosphoglycerate (glikolisis), succinyl-CoA (kitaran asid trikarboksilik), yang, dengan penyertaan enzim yang sesuai, dapat menyuburkan ADP dan membentuk ATP. Transformasi tenaga pada tahap substrat adalah satu-satunya cara sintesis ATP dalam organisma anaerobik. Proses sintesis ATP ini membolehkan anda mengekalkan kerja otot rangka yang sengit semasa tempoh kebuluran oksigen. Perlu diingat bahawa ia adalah satu-satunya laluan untuk sintesis ATP dalam sel darah merah matang yang tidak mempunyai mitokondria.

Peranan yang sangat penting dalam bioenergetik sel dimainkan oleh adenil nukleotida, yang mana dua residu asid fosforik dilampirkan. Bahan ini dipanggil asid trifosforik adenosin (ATP). Tenaga disimpan dalam ikatan kimia antara residu asid fosforik molekul ATP, yang dibebaskan apabila fosforit organik dipisahkan:

ATP= ADP+P+E,

di mana F ialah enzim, E ialah tenaga pembebasan. Dalam tindak balas ini, asid fosfat adenosin (ADP) terbentuk - baki molekul ATP dan fosfat organik. Semua sel menggunakan tenaga ATP untuk proses biosintesis, pergerakan, pengeluaran haba, impuls saraf, luminescence (contohnya, bakteria luminescent), iaitu, untuk semua proses penting.

ATP ialah penumpuk tenaga biologi sejagat. Tenaga cahaya yang terkandung dalam makanan yang diambil disimpan dalam molekul ATP.

Bekalan ATP dalam sel adalah kecil. Jadi, rizab ATP dalam otot cukup untuk 20 - 30 kontraksi. Dengan kerja yang sengit, tetapi jangka pendek, otot bekerja secara eksklusif kerana pecahan ATP yang terkandung di dalamnya. Selepas menyelesaikan kerja, seseorang bernafas dengan berat - dalam tempoh ini, karbohidrat dan bahan lain dipecahkan (tenaga terkumpul) dan bekalan ATP dalam sel dipulihkan.

Peranan ATP sebagai penghantar dalam sinaps juga diketahui.

3.2 Peranan dalam fungsi enzim

Sel hidup adalah sistem kimia yang jauh dari keseimbangan: lagipun, pendekatan sistem hidup kepada keseimbangan bermakna perpecahan dan kematiannya. Produk setiap enzim biasanya cepat dimakan kerana ia digunakan sebagai substrat oleh enzim lain dalam laluan metabolik. Lebih penting lagi, sejumlah besar tindak balas enzim melibatkan penguraian ATP kepada ADP dan fosfat bukan organik. Untuk ini menjadi mungkin, kumpulan ATP pula mesti dikekalkan pada tahap yang jauh dari keseimbangan, supaya nisbah kepekatan ATP kepada kepekatan produk hidrolisisnya adalah tinggi. Oleh itu, kumpulan ATP memainkan peranan sebagai "bateri" yang mengekalkan pemindahan tenaga dan atom yang berterusan ke dalam sel di sepanjang laluan metabolik yang ditentukan oleh kehadiran enzim.

Jadi, mari kita pertimbangkan proses hidrolisis ATP dan kesannya terhadap fungsi enzim. Mari kita bayangkan proses biosintetik biasa di mana dua monomer - A dan B - mesti bergabung antara satu sama lain dalam tindak balas dehidrasi (juga dipanggil pemeluwapan), disertai dengan pembebasan air:

A - N + B - OH - AB + H2O

Tindak balas terbalik, yang dipanggil hidrolisis, di mana molekul air memecahkan sebatian terikat kovalen A - B, akan hampir sentiasa menguntungkan secara bertenaga. Ini berlaku, sebagai contoh, semasa pemecahan hidrolitik protein, asid nukleik dan polisakarida kepada subunit.

Strategi umum di mana sel A - B dibentuk dengan A - H dan B - OH termasuk urutan tindak balas berbilang peringkat, akibatnya n Menghubungkan sintesis yang tidak menggalakkan secara bertenaga bagi sebatian yang diperlukan dengan tindak balas berfaedah yang seimbang berlaku.

Adakah hidrolisis ATP sepadan dengan nilai negatif yang besar? G, oleh itu, hidrolisis ATP sering memainkan peranan sebagai tindak balas yang menggalakkan secara bertenaga, kerana tindak balas biosintesis intraselular dijalankan.

Dalam laluan dari A - H dan B - OH - A - B, dikaitkan dengan hidrolisis ATP, tenaga hidrolisis mula-mula menukar B - OH menjadi perantaraan tenaga tinggi, yang kemudiannya bertindak balas secara langsung dengan A - H, membentuk A - B mekanisme mudah untuk proses ini melibatkan pemindahan fosfat dari ATP ke B - OH dengan pembentukan B - OPO 3, atau B - O - P, dan dalam kes ini jumlah tindak balas berlaku hanya dalam dua peringkat:

1) B - OH + ATP - B - B - P + ADP

2) A - N + B - O - R - A - B + R

Oleh kerana sebatian perantaraan B - O - P yang terbentuk semasa tindak balas dimusnahkan semula, tindak balas keseluruhan boleh diterangkan menggunakan persamaan berikut:

3) A-N + B - OH - A - B dan ATP - ADP + P

Reaksi pertama yang tidak menguntungkan secara bertenaga ternyata mungkin kerana ia dikaitkan dengan tindak balas kedua yang menguntungkan secara bertenaga (hidrolisis ATP). Contoh tindak balas biosintetik berganding jenis ini ialah sintesis asid amino glutamin.

Nilai G hidrolisis ATP kepada ADP dan fosfat tak organik bergantung kepada kepekatan semua bahan bertindak balas dan biasanya untuk keadaan sel terletak dalam julat dari - 11 hingga - 13 kcal / mol. Tindak balas hidrolisis ATP akhirnya boleh digunakan untuk menjalankan tindak balas termodinamik yang tidak menguntungkan dengan nilai G kira-kira +10 kcal/mol, sudah tentu dengan adanya urutan tindak balas yang sesuai. Walau bagaimanapun, untuk banyak tindak balas biosintesis walaupun ini tidak mencukupi? G = - 13 kcal/mol. Dalam kes ini dan lain-lain, laluan hidrolisis ATP diubah supaya AMP dan PP (pirofosfat) terbentuk terlebih dahulu. Pada peringkat seterusnya, pirofosfat juga mengalami hidrolisis; jumlah perubahan tenaga bebas keseluruhan proses adalah lebih kurang - 26 kcal/mol.

Bagaimanakah tenaga daripada hidrolisis pirofosfat digunakan dalam tindak balas biosintetik? Salah satu cara boleh ditunjukkan melalui contoh sintesis sebatian A - B dengan A - H dan B - OH di atas. Dengan bantuan enzim yang sesuai, B - OH boleh bertindak balas dengan ATP dan bertukar menjadi sebatian tenaga tinggi B - O - P - P. Kini tindak balas terdiri daripada tiga peringkat:

1) B - OH + ATP - B - B - P - P + AMP

2) A - N + B - O - R - R - A - B + RR

3) PP + H2O - 2P

Jumlah tindak balas boleh diwakili seperti berikut:

A - H + B - OH - A - B dan ATP + H2O - AMP + 2P

Memandangkan enzim sentiasa mempercepatkan tindak balas bermangkin dalam kedua-dua arah hadapan dan sebaliknya, sebatian A - B boleh terurai dengan bertindak balas dengan pirofosfat (tindak balas, kebalikan langkah 2). Walau bagaimanapun, tindak balas hidrolisis pirofosfat secara bertenaga (langkah 3) membantu mengekalkan kestabilan sebatian A-B dengan mengekalkan kepekatan pirofosfat sangat rendah (ini menghalang tindak balas terbalik daripada langkah 2 daripada berlaku). Oleh itu, tenaga hidrolisis pirofosfat memastikan bahawa tindak balas berjalan ke arah hadapan. Contoh tindak balas biosintetik penting jenis ini ialah sintesis polinukleotida.

3.3 Peranan dalam sintesis DNA dan RNA dan protein

Dalam semua organisma yang diketahui, deoksiribonukleotida yang membentuk DNA disintesis oleh tindakan enzim ribonukleotida reduktase (RNR) pada ribonukleotida yang sepadan. Enzim ini mengurangkan bahagian otribosa gula kepada deoksiribosa dengan mengeluarkan oksigen daripada kumpulan hidroksil 2", substrat ribonukleosida difosfat dan produk deoksiribonukleosida difosfat. Semua enzim reduktase menggunakan mekanisme radikal sulfhidril yang biasa bergantung kepada sisa sistein reaktif yang teroksida untuk membentuk ikatan disulfida. semasa tindak balas Enzim PHP diproses melalui tindak balas dengan thioredoxin atau glutaredoxin.

Kawal selia RHP dan enzim yang berkaitan mengekalkan keseimbangan dalam hubungan antara satu sama lain. Kepekatan yang sangat rendah menghalang sintesis DNA dan pembaikan DNA dan membawa maut kepada sel, manakala nisbah yang tidak normal adalah mutagenik disebabkan oleh peningkatan kemungkinan penggabungan DNA polimerase semasa proses sintesis DNA.

Semasa sintesis asid nukleik RNA, adenosin yang diperoleh daripada ATP adalah salah satu daripada empat nukleotida yang digabungkan terus ke dalam molekul RNA oleh RNA polimerase. Tenaga, pempolimeran ini berlaku dengan penghapusan pirofosfat (dua kumpulan fosfat). Proses ini adalah serupa dalam biosintesis DNA, kecuali ATP dikurangkan kepada dATP deoksiribonukleotida, sebelum digabungkan ke dalam DNA.

DALAM sintesis tupai. Aminoacyl-tRNA synthetases menggunakan enzim ATP sebagai sumber tenaga untuk melekatkan molekul tRNA pada asid amino spesifiknya, membentuk aminoacyl-tRNA, sedia untuk dipindahkan ke ribosom. Tenaga boleh didapati melalui hidrolisis ATP oleh adenosin monofosfat (AMP), yang menyingkirkan dua kumpulan fosfat.

ATP digunakan untuk banyak fungsi selular, termasuk kerja pengangkutan bahan yang bergerak merentasi membran sel. Ia juga digunakan untuk kerja mekanikal, membekalkan tenaga yang diperlukan untuk penguncupan otot. Ia membekalkan tenaga bukan sahaja kepada otot jantung (untuk peredaran darah) dan otot rangka (contohnya, untuk pergerakan badan kasar), tetapi juga kepada kromosom dan flagela supaya mereka boleh melaksanakan banyak fungsi mereka. Peranan utama ATP adalah dalam kerja kimia, menyediakan tenaga yang diperlukan untuk sintesis beberapa ribu jenis makromolekul yang mesti wujud oleh sel.

ATP juga digunakan sebagai suis hidup-mati untuk mengawal tindak balas kimia dan untuk menghantar maklumat. Bentuk rantai protein yang menghasilkan blok binaan dan struktur lain yang digunakan dalam kehidupan ditentukan terutamanya oleh ikatan kimia yang lemah yang mudah pecah dan disusun semula. Litar ini boleh memendekkan, memanjangkan dan berubah bentuk sebagai tindak balas kepada input atau output tenaga. Perubahan dalam rantai mengubah bentuk protein dan juga boleh mengubah fungsinya atau menyebabkan ia menjadi aktif atau tidak aktif.

Molekul ATP boleh mengikat satu bahagian molekul protein, menyebabkan bahagian lain molekul yang sama tergelincir atau bergerak sedikit yang menyebabkan ia mengubah bentuknya, menyahaktifkan molekul. Setelah dikeluarkan, ATP menyebabkan protein kembali ke bentuk asalnya, dan dengan itu ia berfungsi semula.

Kitaran boleh diulang sehingga molekul kembali, berkesan bertindak sebagai kedua-dua suis hidup/mati. Kedua-dua penambahan fosforus (fosforilasi) dan penyingkiran fosforus daripada protein (defosforilasi) boleh berfungsi sama ada sebagai suis hidup atau mati.

3.4 Fungsi lain ATP

Peranan V metabolisme, sintesis Dan aktif pengangkutan

Oleh itu, ATP memindahkan tenaga antara tindak balas metabolik yang dipisahkan secara spatial. ATP adalah sumber tenaga utama untuk kebanyakan fungsi selular. Ini melibatkan sintesis makromolekul, termasuk DNA dan RNA, dan protein. ATP juga memainkan peranan penting dalam pengangkutan makromolekul merentasi membran sel, seperti eksositosis dan endositosis.

Peranan V struktur sel Dan pergerakan

ATP terlibat dalam mengekalkan struktur selular dengan memudahkan pemasangan dan pembongkaran elemen sitoskeletal. Disebabkan proses ini, ATP diperlukan untuk penguncupan filamen aktin dan miosin diperlukan untuk penguncupan otot. Proses terakhir ini adalah salah satu keperluan tenaga asas haiwan dan penting untuk pergerakan dan pernafasan.

Peranan V isyarat sistem

Dalamekstraselularisyaratsistem

ATP juga merupakan molekul isyarat. ATP, ADP, atau adenosin diiktiraf sebagai reseptor purinergik. Purinoreceptors mungkin merupakan reseptor yang paling banyak dalam tisu mamalia.

Pada manusia, peranan isyarat ini penting dalam kedua-dua sistem saraf pusat dan periferi. Aktiviti bergantung kepada pembebasan ATP daripada sinaps, akson dan glia oleh pengaktifan purinergik reseptor membran

Dalamintraselisyaratsistem

ATP adalah kritikal dalam proses transduksi isyarat. Ia digunakan oleh kinase sebagai sumber kumpulan fosfat dalam tindak balas pemindahan fosfat mereka. Kinase pada penyokong seperti protein membran atau lipid adalah bentuk isyarat biasa. Fosforilasi protein oleh kinase boleh mengaktifkan lata ini, seperti lata protein kinase yang diaktifkan mitogen.

ATP juga digunakan oleh adenylate cyclase dan ditukarkan kepada molekul utusan kedua yang dipanggil AMP, yang terlibat dalam mencetuskan isyarat kalsium untuk melepaskan kalsium daripada simpanan intrasel. [38] Bentuk isyarat ini amat penting dalam fungsi otak, walaupun ia terlibat dalam pengawalseliaan banyak proses selular lain.

Kesimpulan

1. Adenosine triphosphate ialah nukleotida yang memainkan peranan yang amat penting dalam pertukaran tenaga dan bahan dalam organisma; Pertama sekali, sebatian itu dikenali sebagai sumber tenaga sejagat untuk semua proses biokimia yang berlaku dalam sistem hidupan. Secara kimia, ATP ialah ester trifosfat adenosin, yang merupakan terbitan adenin dan ribosa. Struktur ATP adalah serupa dengan nukleotida adenin yang merupakan sebahagian daripada RNA, hanya daripada satu asid fosforik, ATP mengandungi tiga residu asid fosforik. Sel tidak dapat mengandungi asid dalam kuantiti yang ketara, tetapi hanya garamnya. Oleh itu, asid fosforik memasuki ATP sebagai sisa (sebaliknya kumpulan OH asid terdapat atom oksigen bercas negatif).

2. Dalam badan, ATP disintesis oleh fosforilasi ADP:

ADP + H 3 PO 4 + tenaga> ATP + H 2 O.

Fosforilasi ADP boleh dilakukan dalam dua cara: fosforilasi substrat dan fosforilasi oksidatif (menggunakan tenaga bahan pengoksidaan).

Fosforilasi oksidatif - salah satu komponen terpenting dalam respirasi selular, yang membawa kepada penghasilan tenaga dalam bentuk ATP. Substrat untuk fosforilasi oksidatif adalah produk pecahan sebatian organik - protein, lemak dan karbohidrat. Proses fosforilasi oksidatif berlaku pada krista mitokondria.

Substrat A tepatfosforil Dan bersiar-siar ( biokimia), sintesis sebatian fosforus yang kaya dengan tenaga disebabkan oleh tenaga tindak balas redoks glikolisis dan semasa pengoksidaan asid a-ketoglutarik dalam kitaran asid trikarboksilik.

3. Peranan utama ATP dalam badan dikaitkan dengan membekalkan tenaga untuk pelbagai tindak balas biokimia. Sebagai pembawa dua ikatan tenaga tinggi, ATP berfungsi sebagai sumber tenaga langsung untuk banyak proses biokimia dan fisiologi yang memakan tenaga. Dalam biotenaga organisma hidup, perkara berikut adalah penting: tenaga kimia disimpan melalui pembentukan ATP, ditambah dengan tindak balas katabolik eksergonik pengoksidaan substrat organik; Tenaga kimia digunakan melalui pecahan ATP, ditambah pula dengan tindak balas endergonik anabolisme dan proses lain yang memerlukan tenaga.

4. Dengan peningkatan beban (contohnya, dalam larian jarak dekat), otot bekerja secara eksklusif kerana bekalan ATP. Dalam sel otot, rizab ini cukup untuk beberapa dozen kontraksi, dan kemudian jumlah ATP mesti diisi semula. Sintesis ATP daripada ADP dan AMP berlaku disebabkan oleh tenaga yang dikeluarkan semasa pemecahan karbohidrat, lipid dan bahan lain. Melakukan kerja mental juga memerlukan sejumlah besar ATP. Atas sebab ini, orang yang mempunyai kerja mental memerlukan peningkatan jumlah glukosa, pecahan yang memastikan sintesis ATP.

Sebagai tambahan kepada tenaga, ATP melakukan beberapa fungsi lain yang sama penting dalam badan:

· Bersama-sama dengan trifosfat nukleosida lain, ATP ialah produk permulaan dalam sintesis asid nukleik.

· Selain itu, ATP memainkan peranan penting dalam pengawalseliaan banyak proses biokimia. Sebagai efektor alosterik beberapa enzim, ATP, menyertai pusat pengawalseliaan mereka, meningkatkan atau menyekat aktiviti mereka.

· ATP juga merupakan prekursor segera untuk sintesis kitaran adenosin monofosfat, penghantar sekunder penghantaran isyarat hormon ke dalam sel.

Peranan ATP sebagai penghantar dalam sinaps juga diketahui.

Bibliografi

1. Lemeza, N.A. Manual biologi untuk pemohon ke universiti / L.V. Kamlyuk N.D. Lisov. - Mn.: Unipress, 2011 - 624 p.

2. Lodish, H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Biologi Sel Molekul, ed ke-5. - New York: W. H. Freeman, 2004.

3. Romanovsky, Yu.M. Penukar tenaga molekul sel hidup. Proton ATP synthase - motor molekul berputar / Yu.M. Romanovsky A.N. Tikhonov // UFN. - 2010. - T.180. - P.931 - 956.

4. Voet D, Voet JG. Biokimia Vol 1 3rd ed. - Wiley: Hoboken, NJ. - N-Y: W. H. Freeman dan Syarikat, 2002. - 487 gosok.

5. Kimia am. Kimia biofizikal. Kimia unsur biogenik. M.: Sekolah Tinggi, 1993

6. Vershubsky, A.V. Biofizik. / A.V. Vershubsky, V.I. Priklonsky, A.N. Tikhonov. - M: 471-481.

7. Alberts B. Biologi molekul sel dalam 3 jilid. / Alberts B., Bray D., Lewis J. et al M.: Mir, 1994.1558 hlm.

8. Nikolaev A.Ya. Kimia biologi - M.: Agensi Maklumat Perubatan LLC, 1998.

9. Berg, J. M. Biokimia, edisi antarabangsa. / Berg, J. M, Tymoczko, J. L, Stryer, L. - New York: WH Freeman, 2011; p287.

10. Knorre D.G. Kimia biologi: Buku teks. untuk kimia, biologi Dan madu. pakar. universiti - ed. ke-3, rev. / Knorre D.G., Mysina S.D. - M.: Lebih tinggi. sekolah, 2000. - 479 p.: sakit.

11. Eliot, V. Biokimia dan biologi molekul / V. Eliot, D. Eliot. - M.: Rumah Penerbitan Institut Penyelidikan Kimia Bioperubatan Akademi Sains Perubatan Rusia, LLC "Materik-alpha", 1999, - 372 p.

12. Shina CL, K., 7 Areieh, W. Mengenai Tenaga Hidrolisis ATP dalam Larutan. Journal Of Physical Chemistry B, 113 (47), (2009).

13. Berg, J. M. Biokimia / J. M. Berg: J. L. Tymoczko, L. Stryer. - N-Y: W. H. Freeman dan Syarikat, 2002. - 1514 hlm.

...

Dokumen yang serupa

Sebatian organik dalam tubuh manusia. Struktur, fungsi dan klasifikasi protein. Asid nukleik (polinukleotida), ciri struktur dan sifat RNA dan DNA. Karbohidrat dalam alam semula jadi dan badan manusia. Lipid adalah lemak dan bahan seperti lemak.

abstrak, ditambah 09/06/2009


Proses sintesis protein dan peranannya dalam kehidupan organisma hidup. Fungsi dan sifat kimia asid amino. Sebab kekurangan mereka dalam tubuh manusia. Jenis makanan yang mengandungi asid penting. Asid amino disintesis dalam hati.

pembentangan, ditambah 23/10/2014


Tenaga, penyimpanan dan fungsi membina sokongan karbohidrat. Sifat monosakarida sebagai sumber tenaga utama dalam tubuh manusia; glukosa. Wakil utama disakarida; sukrosa. Polisakarida, pembentukan kanji, metabolisme karbohidrat.

laporan, ditambah 04/30/2010


Fungsi metabolik dalam badan: menyediakan organ dan sistem dengan tenaga yang dijana semasa pemecahan nutrien; mengubah molekul makanan menjadi bahan binaan; pembentukan asid nukleik, lipid, karbohidrat dan komponen lain.

abstrak, ditambah 01/20/2009


Peranan dan kepentingan protein, lemak dan karbohidrat untuk perjalanan normal semua proses penting. Komposisi, struktur dan sifat utama protein, lemak dan karbohidrat, tugas dan fungsi terpentingnya dalam badan. Sumber utama nutrien ini.

pembentangan, ditambah 04/11/2013


Ciri-ciri struktur molekul kolesterol sebagai komponen penting dalam membran sel. Kajian tentang mekanisme pengawalan metabolisme kolesterol dalam tubuh manusia. Analisis ciri-ciri berlakunya lipoprotein berketumpatan rendah berlebihan dalam aliran darah.

abstrak, ditambah 06/17/2012


Metabolisme protein, lipid dan karbohidrat. Jenis pemakanan manusia: pemakanan omnivor, berasingan dan rendah karbohidrat, vegetarianisme, diet makanan mentah. Peranan protein dalam metabolisme. Kurang lemak dalam badan. Perubahan dalam badan akibat perubahan dalam jenis diet.

kerja kursus, ditambah 02/02/2014


Pertimbangan penyertaan besi dalam proses oksidatif dan dalam sintesis kolagen. Membiasakan diri dengan kepentingan hemoglobin dalam proses pembentukan darah. Pening, sesak nafas dan gangguan metabolik akibat kekurangan zat besi dalam tubuh manusia.

pembentangan, ditambah 02/08/2012


Sifat fluorin dan besi. Keperluan harian badan. Fungsi fluorin dalam badan, pengaruh, dos maut, interaksi dengan bahan lain. Besi dalam tubuh manusia, sumbernya. Akibat kekurangan zat besi untuk badan dan lebihannya.

pembentangan, ditambah 02/14/2017


Protein sebagai sumber makanan, fungsi utamanya. Asid amino terlibat dalam penciptaan protein. Struktur rantai polipeptida. Transformasi protein dalam badan. Protein lengkap dan tidak lengkap. Struktur protein, sifat kimia, tindak balas kualitatif.

Monosakarida(gula ringkas) terdiri daripada satu molekul yang mengandungi daripada 3 hingga 6 atom karbon. Disakarida- sebatian yang terbentuk daripada dua monosakarida. Polisakarida ialah bahan bermolekul tinggi yang terdiri daripada sejumlah besar (dari beberapa puluh hingga beberapa puluh ribu) monosakarida.

Pelbagai karbohidrat terdapat dalam kuantiti yang banyak dalam organisma. Fungsi utama mereka:

1. Tenaga: karbohidrat adalah sumber tenaga utama untuk badan. Di antara monosakarida, ini adalah fruktosa, yang banyak ditemui dalam tumbuhan (terutamanya dalam buah-buahan), dan terutamanya glukosa (pecahan satu gram daripadanya membebaskan 17.6 kJ tenaga). Glukosa ditemui dalam buah-buahan dan bahagian lain tumbuhan, dalam darah, limfa, dan tisu haiwan. Daripada disakarida, adalah perlu untuk membezakan sukrosa (gula tebu atau bit), yang terdiri daripada glukosa dan fruktosa, dan laktosa (gula susu), yang dibentuk oleh sebatian glukosa dan galaktosa. Sukrosa terdapat dalam tumbuhan (terutamanya buah-buahan), dan laktosa terdapat dalam susu. Mereka memainkan peranan penting dalam pemakanan haiwan dan manusia. Polisakarida seperti kanji dan glikogen, monomernya adalah glukosa, sangat penting dalam proses tenaga. Mereka adalah bahan rizab tumbuhan dan haiwan, masing-masing. Sekiranya terdapat sejumlah besar glukosa dalam badan, ia digunakan untuk mensintesis bahan-bahan ini, yang terkumpul di dalam sel-sel tisu dan organ. Oleh itu, kanji didapati dalam kuantiti yang banyak dalam buah-buahan, biji, dan ubi kentang; glikogen - dalam hati, otot. Seperti yang diperlukan, bahan-bahan ini dipecahkan, membekalkan glukosa kepada pelbagai organ dan tisu badan.
2. Struktur: contohnya, monosakarida seperti deoksiribosa dan ribosa terlibat dalam pembentukan nukleotida. Pelbagai karbohidrat adalah sebahagian daripada dinding sel (selulosa dalam tumbuhan, kitin dalam kulat).

Lipid (lemak)- bahan organik yang tidak larut dalam air (hidrofobik), tetapi mudah larut dalam pelarut organik (kloroform, petrol, dll.). Molekul mereka terdiri daripada gliserol dan asid lemak. Kepelbagaian yang terakhir menentukan kepelbagaian lipid. Fosfolipid (mengandungi, sebagai tambahan kepada asid lemak, sisa asid fosforik) dan glikolipid (sebatian lipid dan sakarida) didapati secara meluas dalam membran sel.

Fungsi lipid adalah struktur, bertenaga dan pelindung.

Asas struktur membran sel ialah lapisan lipid dwimolekul (dibentuk daripada dua lapisan molekul), di mana molekul pelbagai protein tertanam.

Apabila 1 g lemak dipecahkan, 38.9 kJ tenaga dibebaskan, iaitu kira-kira dua kali lebih banyak daripada apabila 1 g karbohidrat atau protein dipecahkan. Lemak boleh terkumpul di dalam sel pelbagai tisu dan organ (hati, tisu subkutaneus pada haiwan, benih dalam tumbuhan), dalam kuantiti yang banyak membentuk bekalan "bahan api" yang ketara dalam badan.

Mempunyai kekonduksian terma yang lemah, lemak memainkan peranan penting dalam melindungi daripada hipotermia (contohnya, lapisan lemak subkutan dalam ikan paus dan pinniped).

ATP (adenosin trifosfat). Ia berfungsi sebagai pembawa tenaga sejagat dalam sel. Tenaga yang dibebaskan semasa pemecahan bahan organik (lemak, karbohidrat, protein, dll.) tidak boleh digunakan secara langsung untuk melakukan sebarang kerja, tetapi pada mulanya disimpan dalam bentuk ATP.

Adenosin trifosfat terdiri daripada adenina bes nitrogen, ribosa dan tiga molekul (atau lebih tepatnya, sisa) asid fosforik (Rajah 1).

nasi. 1. Komposisi molekul ATP

Apabila satu residu asid fosforik disingkirkan, ADP (adenosin difosfat) terbentuk dan kira-kira 30 kJ tenaga dibebaskan, yang dibelanjakan untuk melakukan sebarang kerja dalam sel (contohnya, penguncupan sel otot, proses sintesis bahan organik. , dll.):

Oleh kerana bekalan ATP dalam sel adalah terhad, ia sentiasa dipulihkan kerana tenaga yang dikeluarkan semasa pemecahan bahan organik lain; ATP dipulihkan dengan menambahkan molekul asid fosforik kepada ADP:

Oleh itu, dua peringkat utama boleh dibezakan dalam transformasi biologi tenaga:

1) Sintesis ATP - penyimpanan tenaga dalam sel;

2) pembebasan tenaga tersimpan (dalam proses pemecahan ATP) untuk melakukan kerja di dalam sel.