ATP struktur och biologiska roll. ATP-funktioner

Varje cell i vår kropp äga rum miljontals biokemiska reaktioner. De katalyseras av ett flertal enzymer, som ofta kräver energi. Var är cellen som krävs? Denna fråga kan besvaras genom att betrakta strukturen hos molekyler ATP - en viktig energikälla.

ATP - den universella energikälla

ATP står för adenosin eller adenosintrifosfat. Ämnet är en av de två viktigaste energikällor i varje cell. Strukturen och biologisk roll ATP är nära besläktade. De flesta biokemiska reaktioner kan endast ske med deltagande av molekyler av ämnet, särskilt i plast metabolism. Emellertid ATP sällan direkt involverat i reaktionen för förekomst av någon process kräver energi, den är inkapslad i de kemiska bindningarna i ATP.

Strukturen av molekylerna av ämnet så att den erhållna förbindningen mellan fosfatgrupperna bära en stor mängd energi. Sålunda, är sådan kommunikation kallas också hög energi eller makroenergeticheskimi (makro = många stora antalet). Term energi obligationer för första gången infört en vetenskapsman F. Lipman, och det föreslås att använda för att beteckna dessa ̴ ikon.

Det är mycket viktigt för cellen att upprätthålla en konstant nivå av ATP. Detta är särskilt utmärkande för muskelceller och nervfibrer, eftersom de är de mest volatila och att fullgöra sina funktioner kräver en hög halt av adenosintrifosfat.

Strukturen hos molekyler ATP

ATP består av tre element: ribos och adeninrester av fosforsyra.

Ribos - kolhydrater, som hänvisar till en pentos grupp. Detta innebär att sammansättningen av ribos 5 kolatomer, som ingår i cykeln. Ribos är förbunden med adenin β-N-glykosidbindning till den första kolatomen. Även förbundna med de pentos- rester av fosforsyra vid den 5: e kolatomen.

Adenin - en kvävehaltig bas. Beroende på vilken typ av basiskt kväve bunden till ribos, som isolerat GTP (guanosin trifosfat), TTP (tymidin), CTP (cytidin-trifosfat) och UTP (uridintrifosfat). Alla dessa ämnen är liknande struktur som adenosintrifosfat och utför ungefär samma funktion, men de finns i cellen mycket mindre vanligt.

Rester av fosforsyra. Att maximera ribos kan ansluta tre rester av fosforsyra. Om två av dem eller endast en, respektive, ett ämne som kallas ADP (difosfat) och AMP (monofosfat). Dras slutsatsen mellan fosforrester makroenergeticheskie anslutning, vilket frigörs vid bristning av från 40 till 60 kJ energi. Om de två bindningarna bryts står 80, åtminstone - 120 kJ energi. Vid brott kommunikation mellan ribosdelen och fosfor frisätts endast 13,8 kJ, så att bara två trifosfat molekyl macroergic anslutning (P ̴ ̴ A P), och i molekylen av ADP - on (P ̴ P).

Här är det som kännetecknar ATP struktur. På grund av det faktum att mellan fosforsyrarester bildade makroenergeticheskaya bindningsstruktur och ATP-funktionerna kopplade.

Strukturen och den biologiska rollen av ATP-molekyler. Ytterligare funktioner i adenosintrifosfat

Förutom energi, kan ATP utföra många andra funktioner i cellen. Tillsammans med annan nukleotidtrifosfat trifosfat involverade i konstruktionen av nukleinsyra. I det här fallet, ATP, GTP, TTP, CTP och UTP är leverantörer av kvävebaser. Denna egenskap används i processerna för DNA-replikation och transkription.

ATP är också nödvändigt för jonkanaler. Exempelvis pumpar Na-K-kanal natrium 3-molekyler från celler och att pumpa kalium 2-molekylen i en cell. behövs denna jonström att upprätthålla den positiva laddningen på den yttre ytan av membranet, och endast med användning av ATP-kanal kan fungera korrekt. Detsamma gäller för proton och kalciumkanaler.

ATP är en prekursor av sekundära budbärare cAMP (cykliskt adenosinmonofosfat) - cAMP överför inte bara en signal erhållen cellmembranreceptorer, men också är en allosterisk effektor. Allosteriska effektorer - ämnen som påskyndar eller bromsa de enzymatiska reaktioner. Sålunda hämmar cykliskt adenosin det enzym som katalyserar klyvningen av laktos in i cellerna i en bakterie.

ATP-molekyl i sig kan också vara en allosterisk effektor. Dessutom i sådana processer antagonisten ATP ADP verkar som om trifosfat accelererar reaktionen, inhiberar sedan difosfat, och vice versa. Dessa är de funktioner och struktur av ATP.

Som den ATP som bildas i cellen

Funktion och struktur av ATP är sådana att molekyler av ämnet används snabbt och förstörs. Därför trifosfat syntes - är en viktig process för energibildning i cellen.

Det finns tre viktigaste metoden för syntes av adenosintrifosfat:

1. Substrat fosforylering.

2. Oxidativ fosforylering.

3. fosforylering.

Substratfosforylering bygger på flera reaktioner som sker i cellens cytoplasma. Dessa reaktioner kallas glykolys - anaerob skede av aerob respiration. Som ett resultat, är en cykel av glykolys från en glukosmolekyl syntetiseras av två molekyler av pyrodruvsyra används vidare för att producera energi, och även två syntetiserad ATP.

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

Oxidativ fosforylering. cellandningen

Oxidativ fosforylering - är bildningen av ATP genom överföring av elektroner i elektrontransportkedjan hos membranet. Som ett resultat av sådan överföring av protongradient bildas på en sida av membranet och med användning av en uppsättning av protein integrerad ATP-syntas är bygga molekyler. Processen sker i mitokondriemembranet.

Sekvensen av stegen för glykolys och oxidativ fosforylering i mitokondrier är den allmänna process som kallas andning. Efter den fullständiga cykeln från en molekyl av glukos i cellen 36 är bildad av ATP-molekyler.

photophosphorylation

Fosforylering processen - detta är samma oxidativ fosforylering med endast en skillnad: de fosforyleringsreaktionerna inträffa i kloroplaster celler under inverkan av ljus. ATP produceras under fotosyntes ljus scenen - den grundläggande processen för att erhålla energi från gröna växter, alger och vissa bakterier.

I processen för fotosyntesen för samma elektrontransportkedja pass elektroner, vilket resulterar i en protongradient. Koncentrationen av protoner på ena sidan av membranet är en källa för ATP-syntes. Montering molekyler som bärs av enzymet ATP-syntas.

Intressanta fakta om ATP

- Den genomsnittliga cell innehåller 0,04% av den totala massan av adenosintrifosfat. Men det viktigaste observeras i muskelceller: 0,2-0,5%.

- I cellen, ca 1 miljard molekyler ATP.

- Varje molekyl inte leva mer än en minut.

- En ATP-molekylen uppdateras dagligen 2000-3000 gånger.

- Sammanfattningsvis per dag av människokroppen syntetiserar 40kg adenosintrifosfat, och vid varje tidpunkt beståndet av ATP är 250 g

slutsats

ATP struktur och biologisk roll dess molekyler är nära besläktade. Substansen har en nyckelroll i processerna i livet, eftersom energi bindningen mellan fosfatresterna innehåller en stor mängd energi. ATP utför många funktioner i cellen, och därför är det viktigt att upprätthålla en konstant koncentration av ämnet. Nedbrytning och syntes kommer vid en hög hastighet, dvs.. Till. De energiförbindelserna ständigt används i biokemiska reaktioner. Det är ett oumbärligt ingrediens i varje cell i kroppen. Här kanske allt som kan sägas om vad strukturen är ATP.