ATP structuur en biologische rol. ATP functies

Elke cel in ons lichaam plaatsvinden miljoenen biochemische reacties. Ze worden gekatalyseerd door een verscheidenheid van enzymen, die vaak energie nodig hebben. Waar is de cel er nodig is? Deze vraag kan worden beantwoord door te kijken naar de structuur van de moleculen ATP - een belangrijke energiebron.

ATP - de universele bron van energie

ATP staat voor adenosine of adenosine trifosfaat. De stof is een van de twee belangrijkste bronnen van energie in elke cel. De structuur en biologische rol van ATP zijn nauw verwant. De meeste biochemische reacties kunnen alleen plaatsvinden met medewerking van moleculen van de stof, met name in plastic metabolisme. Echter zelden ATP rechtstreeks betrokken bij de reactie op het optreden van elke werkwijze vereist energie, wordt ingekapseld in de chemische bindingen van ATP.

De structuur van de moleculen van de stof zodat de resulterende verbinding tussen de fosfaatgroepen voorzien van een enorme hoeveelheid energie. Aldus wordt deze mededeling ook wel energierijke of makroenergeticheskimi (macro = groot veel). Termijn energierijke verbindingen voor het eerst geïntroduceerd wetenschapper F. Lipman en wordt voorgesteld om ze te gebruiken ̴ pictogram wijzen.

Het is zeer belangrijk voor de cel om een constant niveau van ATP te handhaven. Dit is vooral kenmerkend voor spiercellen en zenuwvezels, want zij zijn de meest volatiele en vervulling van zijn taken vereisen een hoog gehalte aan adenosine trifosfaat.

De structuur van moleculen ATP

ATP bestaat uit drie elementen: ribose en adenine residuen van fosforzuur.

Ribose - koolhydraten, die verwijst naar een pentose groep. Dit betekent dat de samenstelling van ribose 5 koolstofatomen die zijn opgenomen in de cyclus. Ribose verbonden met adenine β-N-glycosidische binding aan het eerste koolstofatoom. Ook verbonden met de pentose resten van fosforzuur bij het 5 koolstofatoom.

Adenine - een stikstofhoudende base. Afhankelijk van welke basische stikstofatoom vastgehecht aan de ribose als geïsoleerde GTP (guanosine trifosfaat) TTP (thymidine), CTP (cytidine trifosfaat) en UTP (uridine trifosfaat). Al deze stoffen zijn vergelijkbaar met die van adenosine trifosfaat en uit te voeren ongeveer dezelfde functie, maar ze zijn te vinden in de cel is veel minder vaak voor.

Resten van fosforzuur. Maximaliseren ribose kan treden drie resten van fosforzuur. Als twee daarvan of één respectievelijk een stof genaamd ADP (difosfaat) en AMP (monofosfaat). Geconcludeerd tussen de fosfor resten makroenergeticheskie verbinding, dat vrijkomt bij breuk van 40 tot 60 kJ energie. Indien de twee bindingen verbroken, staat 80, althans - 120 kJ energie. Bij breuk communicatie tussen de ribose eenheid en fosfor wordt vrijgegeven 13,8 kJ, zodat slechts twee trifosfaat molecuul macroergic verbinding (P ̴ ̴ Fp), en in het molecuul ADP - on (P ̴ P).

Hier zijn wat zijn de kenmerken van het ATP-structuur. Vanwege het feit dat tussen het fosforzuur residuen die makroenergeticheskaya bandstructuur en ATP functies toegevoegd.

De structuur en biologische rol van ATP moleculen. Extra functies van adenosine trifosfaat

Naast energie, kan ATP vele andere functies in de cel. Samen met andere nucleotide trifosfaat trifosfaat betrokken bij de bouw van nucleïnezuur. In dit geval, ATP, GTP, TTP, CTP en UTP verschaffers van stikstofbasen. Deze eigenschap wordt gebruikt in het proces van DNA-replicatie en transcriptie.

ATP is ook noodzakelijk voor ionkanalen. Bijvoorbeeld, Na-K-kanaal pompen natrium-3 moleculen uit cellen en pomp kalium-2-molecuul in een cel. Dit ionenstroom is nodig om de positieve lading handhaven op het buitenoppervlak van het membraan en alleen met behulp van ATP kanalen kunnen functioneren. Hetzelfde geldt voor het proton en calciumkanalen.

ATP is een precursor van secundaire messengers cAMP (cyclisch adenosine monofosfaat) - cAMP niet alleen een signaal verkregen celmembraan receptoren, maar ook een allostere effector. Allostere effectoren - zijn stoffen die versnellen of vertragen de enzymatische reacties. Aldus cyclisch adenosine remt het enzym dat de splitsing katalyseert van lactose in de cellen van een bacterie.

ATP molecuul zelf kunt ook een allostere effector zijn. Bovendien is in dergelijke werkwijzen antagonist ATP ADP doet alsof trifosfaat de reactie versnelt, remt vervolgens difosfaat, en vice versa. Dit zijn de functies en de structuur van ATP.

Aangezien de ATP gevormd in de cel

Functionele en structurele ATP zodanig dat de moleculen van de stof snel worden gebruikt en worden vernietigd. Daarom trifosfaat synthese - een belangrijk proces van energie in de cel.

Er zijn drie belangrijkste methode voor de synthese van adenosine trifosfaat:

1. Het substraat fosforylatie.

2. oxidatieve fosforylering.

3. fosforylering.

Substraatfosforylering is gebaseerd op meerdere reacties die optreden in de cel cytoplasma. Deze reacties worden genoemd glycolyse - anaërobe fase van aërobe ademhaling. Hierdoor wordt een cyclus van glycolyse van 1 glucosemolecuul gesynthetiseerd door twee moleculen pyrodruivenzuur worden verder gebruikt om energie te produceren, alsmede twee gesynthetiseerd ATP.

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

Oxidatieve fosforylering. celademhaling

Oxidatieve fosforylering - de vorming van ATP door overdracht van elektronen in de elektron transport keten van het membraan. Door dergelijke overdracht van proton gradiënt wordt gevormd aan een zijde van het membraan en via een reeks ATP synthase eiwit dat verantwoordelijk is opgebouwd moleculen. Het proces vindt plaats in de mitochondriale membraan.

De volgorde van stappen van de glycolyse en oxidatieve fosforylering in mitochondriën is het algemene proces genaamd ademhaling. Na de volledige cyclus van 1 molecule van glucose in de cel 36 is gevormd uit ATP moleculen.

fotofosforylatie

Fosforylatieproces - dit is hetzelfde oxidatieve fosforylering met één verschil: de fosforylatie reacties plaats in chloroplasten cellen onder invloed van licht. ATP geproduceerd tijdens de fotosynthese lichtstadium - het fundamentele proces van het verkrijgen van energie uit groene planten, algen en sommige bacteriën.

In het proces van fotosynthese voor dezelfde elektronen transportketen door elektronen, waardoor een proton gradiënt. De concentratie van protonen aan één zijde van het membraan een bron van ATP-synthese. Assembleren moleculen door het enzym ATP synthase uitgevoerd.

Interessante feiten over ATP

- De gemiddelde cel bevat 0,04% van de totale massa van adenosinetrifosfaat. Echter, de belangrijkste wordt waargenomen in de spiercellen: 0,2-0,5%.

- In de cel, ongeveer 1 miljard moleculen van ATP.

- Elk molecuul bevat niet meer dan 1 minuut te leven.

- Een ATP molecule wordt dagelijks 2000-3000 keer bijgewerkt.

- Samenvattend per dag van het menselijk lichaam synthetiseert 40kg adenosinetrifosfaat, en telkens wanneer de voorraad ATP 250 g

conclusie

ATP structuur en de biologische rol van de moleculen zijn nauw verwant. De stof speelt een belangrijke rol in de processen van het leven, want in de energie-band tussen de fosfaat residuen bevatten een enorme hoeveelheid energie. ATP vervult veel functies in de cel, en daarom is het belangrijk om een constante concentratie van de stof te behouden. Breakdown en synthese gaan met een hoge snelheid, dat wil zeggen. To. De energie relaties worden voortdurend gebruikt in de biochemische reacties. Het is een onmisbaar bestanddeel van elke cel in het lichaam. Hier, misschien, alles wat kan worden gezegd over wat de structuur is ATP.