Атф какова ее природа

Как устроена АТФ и каковы ее основные функции

АТФ — это аденозинтрифосфорная кислота, которая является универсальным источником энергии клеток.

АТФ — поставщик энергии для всех биохимических процессов, происходящих внутри живых систем. В частности, это неотъемлемая часть образования ферментов. Открытие вещества произошло в 1929 году в Гарвардской медицинской школе.

Химическая структура АТФ представляет собой оригинальное соединение эфира аденозина, а также оригинальных производных рибозы и аденина. Соединение азотистого основания пурина с углеродом рибозы происходит при помощи гликозидной связи. К другому углероду рибозы присоединяется фосфорная кислота (в составе 3-молекул). Они обозначаются буквами ɑ, β и γ.

АТФ также относят к соединениям с высокой степенью энергетической емкости. Вещество содержит связи, высвобождающие максимальное количество энергии. Гидролиз макроэргической связи в молекуле АТФ происходит с параллельным отщеплением 1-2 остатков фосфорной кислоты, которые способствуют выработке до 60 кДж/моль энергетических молекул.

Энергия, полученная в результате, задействуется в различных процессах, требующих энергетических затрат.

Функции АТФ

В организме АТФ отводится несколько важных функций:

• поставляет энергию в организм, с помощью которой протекают различные химические реакции;
• переносит две богатые энергией химические связи, которые обеспечивают биохимические и физиологические процессы;
• переносит биологические мембраны. Одна из целей такого переноса — формирование определенного энергетического потенциала между несколькими мембранами;
• осуществление мышечного сокращения.

Кроме этого, АТФ может выступать:

• в качестве исходного продукта для создания разнообразных нуклеиновых кислот;
• как пусковой механизм для нескольких ферментов в случае присоединения к их активным центрам;
• в качестве субстрата для запуска циклического процесса вторичного посредника, который отвечает за транспортировку сигналов от гормонов в клетку;
• как медиатор в синапсах и сигнальное вещество в пуринэргической передаче сигнала.

Основные свойства АТФ

Синтез АТФ может происходить путем фосфорилирования АДФ. Есть 3 способа:

1. Окислительное фосфорилирование.
2. Фотофосфорилирование. Оно осуществляется в процессе фотосинтеза в хлоропластах растений.
3. Субстратное фосфорилирование.

Первый вариант — путь метаболизма, суть которого заключается в непрерывном потоке энергии, образующейся при окислении различных питательных веществ.

Второй вариант — процесс синтеза АТФ из АДФ при помощи энергии света.

Оба способа реализуются в случае окисления веществ.

Большая часть АТФ формируется на мембранах митохондрий в процессе окислительного фосфорилирования. В случае субстратного фосфорилирования АДФ не подразумевает участия мембранных ферментов. Этот процесс протекает в цитоплазме в ходе гликолиза, а также при переносе фосфатной группы с различных макроэргических соединений.

Как источники энергии, реакции фосфорилирования АТФ и АДФ формируют циклический процесс — он представляет собой суть энергетического обмена. АТФ как источник энергии в организме человека запускает циклический процесс — он является сутью энергетического обмена. Можно сделать вывод, что АТФ является конечной точкой циклов энергетического обмена.

Отмечается, что АТФ — наиболее часто обновляемое вещество. Молекула АТФ живет менее 60 секунд. В течение суток одна молекула АТФ проходит 2-3 тысячи ресинтезов.

В день человеческий организм способен синтезировать до 40 кг АТФ. Это значит, что запасы АТФ в организме не откладываются, что вынуждает для нормальной жизнедеятельности постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Синтез АТФ происходит в процессе дыхания с помощью химической энергии, которая высвобождается при окислении таких органических веществ как глюкоза, а также во время фотосинтеза — с помощью солнечной энергии. Накопление АТФ осуществляется в складках внутренней мембраны митохондрий внутри крист.

Все сбои, происходящие в организме, нужно анализировать с точки зрения наличия определенного количества АТФ в клетках. Если наблюдается дисбаланс энергии, стоит делать клеточный анализ и оценку структур развития организма с точки зрения комплексного подхода.

Функции, строение и процесс накопления тесно связаны с мембранами крист в присутствии кислорода. Образованная в результате бескислородного расщепления глюкозы пировиноградная кислота, окисляется до конечных продуктов СО₂ и НО₂.

Этот многоступенчатый ферментативный процесс получил название цикла Кребса и цикла трикарбоновых кислот.

• при распаде 2-х молекул пировиноградной кислоты происходит образование 36 молекул АТФ;
• 2 молекулы АТФ запасаются в процессе бескислородного расщепления каждой молекулы;
• в результате окислительного фосфорилирования происходит образование энергии АТФ в 18 раз больше, чем в процессе гликолиза.

Особенность процесса накопления АТФ в клетке — понимание ее как энергетического носителя, а не как депо клетки.

Чтобы энергия была сохранена на длительное время, нужно наличие в клетке определенных веществ: жиров и гликогена. Клетки организма имеют чувствительность к изменениям уровня АТФ. При возрастании скорости использования этой молекулы, процесс дыхания становится более интенсивным.

Роль АТФ как связующего звена между клеточным дыханием и требующими затрат энергии процессами видна на схеме строения АТФ.

​​​​​​​

Так как в АТФ нуждаются все клетки, то она считается универсальным носителем энергии. С помощью АТФ происходит поставка энергии для различных процессов: мышечного сокращения, передачи нервных импульсов, активного транспорта и синтеза белков, других типов клеточной активности. Все, что необходимо от вещества — быть подключенным к соответствующей части аппарата клетки.

АТФ есть во всех живых клетках, он доставляет энергию к каждой части клетки и к любому процессу, который нуждается в энергообеспечении.

Источник

2)Атф, роль, синтез

АТФ (аденозинтрифосфат) – универсальная энергетическая валюта, образующаяся в митохондриях в процессе окисления.

Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями. При гидролизе выделяется энергии в 3 раза больше, чем у обычных связей.

Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:

АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:

Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

Роль в организме

• Энергетическая: являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов.
• Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
• Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
• АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клетку гормонального сигнала.
• Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах.

Пути синтеза

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Этот процесс называется фосфорилированием. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях: АДФ + H₃PO₄ + энергия → АТФ + H₂O. Фосфорилирование АДФ возможно двумя способами: субстратное фосфорилирование и окислительное фосфорилирование (используя энергию окисляющихся веществ). Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования H-зависимой АТФ-синтазой. Субстратное фосфорилирование АТФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений. Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена. В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ, так у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ. 3)Уравнение Михаэлиса – зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата. Если ферментативная реакция протекает при оптимальном рН, Т, то ∆υ в зависимости от концентрации субстрата описывается уравнением Михаэлиса-Ментона: υ_max – максимальная скорость в данных условиях [S] – концентрация субстрата. К_m – константа Михаэлиса, определяется как концентрация субстрата на половине экспериментальной кривой. Определенная таким образом К_m не точная. Чем она ниже, тем больше чувствительность к данному субстрату.

Источник