ATP struktur og biologiske rolle. ATP-funktioner

Hver celle i vores krop finde sted millioner af biokemiske reaktioner. De er katalyseret af en række enzymer, som ofte kræver energi. Hvor er den celle, det tager? Dette spørgsmål kan besvares ved at overveje strukturen af molekyler ATP - en væsentlig kilde til energi.

ATP - den universelle energikilde

ATP står for adenosin eller adenosin trifosfat. Stoffet er et af de to vigtigste energikilder i hver eneste celle. Strukturen og biologiske rolle af ATP er tæt forbundne. De fleste biokemiske reaktioner kan finde sted kun med deltagelse af molekyler af stoffet, især i plast metabolisme. Imidlertid ATP sjældent direkte involveret i reaktionen til forekomst af en proces kræver energi, det er indkapslet i de kemiske bindinger i ATP.

Strukturen af molekylerne i stoffet, således at den resulterende forbindelse mellem phosphatgrupperne bærer en enorm mængde energi. Således er en sådan kommunikation også kaldet højenergi eller makroenergeticheskimi (makro = mange store antal). Term energi obligationer for første gang indført en videnskabsmand F. Lipman, og det foreslås at bruge til at betegne dem ̴ ikon.

Det er meget vigtigt for cellen at opretholde et konstant niveau af ATP. Dette er især karakteristisk for muskelceller og nervefibre, fordi de er de mest flygtige og opfylde sine funktioner kræver et højt indhold af adenosintriphosphat.

Strukturen af molekyler ATP

ATP består af tre elementer: ribose og adeninrester af phosphorsyre.

Ribose - kulhydrat, som henviser til en pentosegruppe. Det betyder, at sammensætningen af ribose 5 carbonatomer, som er inkluderet i cyklus. Ribose er forbundet med adenin β-N-glycosidbinding til den første carbonatom. Også sluttet til pentose rester af phosphorsyre på 5. carbonatom.

Adenin - en nitrogenholdig base. Afhængigt af hvilken type af basisk nitrogen bundet til ribose, som isoleret GTP (guanosintriphosphat), TTP (thymidin), CTP (cytidintriphosphat) og UTP (uridintriphosphat). Alle disse stoffer er en lignende struktur som adenosintriphosphat og udføre omtrent den samme funktion, men de findes i cellen er langt mindre udbredt.

Rester af phosphorsyre. For at maksimere ribose kan tilslutte tre rester af phosphorsyre. Hvis to af dem eller kun én henholdsvis et stof, ADP (diphosphat) og AMP (monophosphat). Det konkluderes mellem fosfor rester makroenergeticheskie forbindelse, som kan frigives ved brud på fra 40 til 60 kJ energi. Hvis de to bindinger brydes, står 80, i det mindste - 120 kJ energi. Ved brud kommunikation mellem ribosedelen og fosfor frigives kun 13,8 kJ, så kun to triphosphat molekyle macroergic forbindelse (P ̴ ̴ F P), og i ADP-molekyle - on (P ̴ P).

Her er, hvad er kendetegnene for ATP-struktur. Skyldes, at der mellem phosphorsyre syrerester dannet makroenergeticheskaya bindingsstruktur og ATP funktioner forbundet.

Struktur og biologiske rolle af ATP-molekyler. Yderligere funktioner i adenosintrifosfat

Udover energi, kan ATP udføre mange andre funktioner i cellen. Sammen med andre nukleotidtriphosphatsubstrat triphosphat involveret i opførelsen af nukleinsyre. I dette tilfælde, ATP, GTP, TTP, CTP og UTP er udbydere af nitrogenholdige baser. Denne egenskab anvendes i fremgangsmåderne ifølge DNA-replikation og transkription.

ATP er også nødvendigt for ionkanaler. For eksempel Na-K-kanalen pumper natrium 3 molekyler fra celler og at pumpe kalium-2-molekyle i en celle. Denne ionstrømmen er nødvendig for at opretholde den positive ladning på den ydre overflade af membranen, og kun under anvendelse af ATP-kanalen kan fungere ordentligt. Det samme gælder for proton og calciumkanaler.

ATP er en forløber for sekundære messengers cAMP (cyklisk adenosinmonophosphat) - cAMP ikke kun overfører et signal opnået cellemembranreceptorer, men også er en allosterisk effektor. Allosteriske effektorer - er stoffer, der fremskynder eller forsinke de enzymatiske reaktioner. Således, cyklisk adenosin hæmmer enzymet, der katalyserer spaltningen af lactose til cellerne af en bakterie.

ATP-molekylet kan også være en allosterisk effektor. Øvrigt i sådanne processer antagonist ATP ADP virker som om triphosphat accelererer reaktionen, derefter inhiberer diphosphat, og vice versa. Det er de funktioner og struktur af ATP.

Som ATP dannet i cellen

Funktion og struktur af ATP er sådan, at molekylerne i stoffet anvendes hurtigt og destrueres. Derfor triphosphatsyntese - er en vigtig proces af energi dannelse i cellen.

Der er tre vigtigste metode til syntese af adenosintriphosphat:

1. substratphosphorylering.

2. oxidative fosforylering.

3. fosforylering.

Substratphosphorylering er baseret på flere reaktioner, der forekommer i cellecytoplasmaet. Disse reaktioner kaldes glykolyse - anaerob fase af aerob respiration. Som følge heraf er én cyklus af glycolyse fra 1 glucosemolekyle syntetiseret ved to molekyler af pyrodruesyre er yderligere anvendes til at producere energi, og også to syntetiseret ATP.

• _{C6H 12} O ₆ + + 2ADF 2Fn -> 2C ₃ H ₄ O ₃ + 4H + 2ATF.

Oxidative fosforylering. celle respiration

Oxidativ phosphorylering - er dannelsen af ATP ved overførslen af elektroner i elektrontransportkæden af membranen. Som et resultat af en sådan overførsel af proton gradient dannet på den ene side af membranen og anvendelse af et sæt af protein integreret ATP-syntase er bygget molekyler. Processen foregår i den mitokondriske membran.

Sekvensen af trin i glycolyse og oxidativ phosphorylering i mitokondrier er den generelle proces, der kaldes vejrtrækning. Efter den fulde cyklus fra 1 molekyle glucose i cellen 36 er dannet af ATP molekyler.

photophosphorylation

Fosforyleringsprocessen - dette er den samme oxidative phosphorylering med kun én forskel: de Phosphoryleringsreaktionerne forekomme i kloroplaster celler under påvirkning af lys. ATP produceres under fotosyntesen lys fase - den grundlæggende processen med at få energi fra grønne planter, alger og nogle bakterier.

I fotosyntesen for de samme elektron-transport kæde pass elektroner, hvilket resulterer i en proton-gradient. Koncentrationen af protoner på den ene side af membranen er en kilde til ATP-syntese. Samling molekyler, der bæres af enzymet ATP-syntase.

Interessante fakta om ATP

- Den gennemsnitlige celle indeholder 0,04% af den samlede masse af adenosintriphosphat. Men det vigtigste er observeret i muskelceller: 0,2-0,5%.

- I cellen omkring 1 milliard molekyler ATP.

- Hvert molekyle ikke lever mere end 1 minut.

- Et ATP-molekyle opdateres dagligt 2000-3000 gange.

- Alt i alt pr dag af den menneskelige krop syntetiserer 40 kg adenosintriphosphat, og ved hver gang bestanden af ATP er 250 g

konklusion

ATP struktur og biologiske rolle dens molekyler er nært beslægtede. Stoffet spiller en central rolle i processerne i livet, fordi i den energi binding mellem phosphatrester indeholder en enorm mængde energi. ATP udfører mange funktioner i cellen, og det er derfor vigtigt at opretholde en konstant koncentration af stoffet. Fordeling og syntese går ved høj hastighed, det vil sige. At. De energipolitiske forbindelser er konstant anvendes i biokemiske reaktioner. Det er en uundværlig ingrediens i enhver celle i kroppen. Her måske, alt, hvad der kan siges om, hvad strukturen er ATP.