ATP-molekyylin ominaisuudet. ATP:n rakenne ja biologinen rooli. ATP:n toiminnot. Oksidatiivinen dekarboksylaatio - pyruvaatin hapettuminen asetyyli-CoA:ksi tapahtuu useiden entsyymien ja koentsyymien osallistuessa, jotka on rakenteellisesti yhdistetty monientsyymijärjestelmäksi, joka vastaanotti

Mikä tahansa organismi voi olla olemassa niin kauan kuin ulkoisesta ympäristöstä saadaan ravinteita ja niin kauan kuin sen elintärkeän toiminnan tuotteita vapautuu tähän ympäristöön. Solun sisällä on jatkuva erittäin monimutkainen kemiallisten muutosten kompleksi, jonka ansiosta solurungon komponentit muodostuvat ravintoaineista. Aineen muutosprosessien kokonaisuutta elävässä organismissa, johon liittyy sen jatkuva uusiutuminen, kutsutaan aineenvaihdunnaksi.

Osaa yleisestä vaihdosta, joka koostuu ravinteiden imeytymisestä, assimilaatiosta ja solun rakennekomponenttien luomisesta niiden kustannuksella, kutsutaan assimilaatioksi - tämä on rakentavaa vaihtoa. Yleisen vaihdon toinen osa on dissimilaatioprosessit, ts. orgaanisten aineiden hajoamis- ja hapettumisprosessit, joiden seurauksena solu saa energiaa, on energianvaihto. Rakentava ja energianvaihto muodostavat yhden kokonaisuuden.

Rakentavassa vaihdossa solu syntetisoi kehonsa biopolymeerejä melko rajallisesta määrästä alhaisen molekyylipainon yhdisteitä. Biosynteettiset reaktiot etenevät erilaisten entsyymien osallistuessa ja vaativat energiaa.

Elävät organismit voivat käyttää vain kemiallisesti sitoutunutta energiaa. Jokaisella aineella on tietty määrä potentiaalista energiaa. Sen tärkeimmät materiaalin kantajat ovat kemialliset sidokset, joiden katkeaminen tai muuntuminen johtaa energian vapautumiseen. Joidenkin sidosten energiataso on 8-10 kJ - näitä sidoksia kutsutaan normaaleiksi. Muut sidokset sisältävät paljon enemmän energiaa - 25-40 kJ - nämä ovat niin sanottuja makroergisiä sidoksia. Lähes kaikissa tunnetuissa yhdisteissä, joissa on tällaisia ​​sidoksia, on koostumuksessaan fosfori- tai rikkiatomeja, joiden tilalle nämä sidokset sijaitsevat molekyylissä. Adenosiinitrifosforihappo (ATP) on yksi niistä yhdisteistä, joilla on tärkeä rooli solujen elämässä.

Adenosiinitrifosforihappo (ATP) koostuu orgaanisesta adeniiniemäksestä (I), riboosihiilihydraatista (II) ja kolmesta fosforihappotähteestä (III). Adeniinin ja riboosin yhdistelmää kutsutaan adenosiiniksi. Pyrofosfaattiryhmillä on makroergisiä sidoksia, merkitty ~. Yhden ATP-molekyylin hajoamiseen veden mukana seuraa yhden fosforihappomolekyylin eliminoituminen ja sen vapautuminen. ilmaista energiaa, joka on 33-42 kJ / mol. Kaikkia ATP:tä sisältäviä reaktioita säätelevät entsyymijärjestelmät.

Kuva 1. Adenosiinitrifosforihappo (ATP)

Energian aineenvaihdunta solussa. ATP-synteesi

ATP:n synteesi tapahtuu mitokondrioiden kalvoissa hengityksen aikana, joten kaikki hengitysketjun entsyymit ja kofaktorit, kaikki oksidatiivisen fosforylaation entsyymit sijaitsevat näissä organelleissa.

ATP-synteesi tapahtuu siten, että kaksi H + -ionia irtoaa ADP:stä ja fosfaatista (P) kalvon oikealla puolella, mikä kompensoi kahden H +:n menetyksen aineen B pelkistymisen aikana. Toinen happiatomeista fosfaatista siirtyy kalvon toiselle puolelle ja, kun se on kiinnittänyt kaksi H-ionia + vasemmasta osastosta, muodostaa H 2 O. Fosforyylijäännös kiinnittyy ADP:hen muodostaen ATP:tä.

Kuva 2. ATP:n hapettumisen ja synteesin kaavio mitokondriokalvoissa

Organismien soluissa on tutkittu monia ATP:n sisältämää energiaa käyttäviä biosynteettisiä reaktioita, joiden aikana karboksylaatio- ja dekarboksylaatioprosessit, amidisidosten synteesi, makroergisten yhdisteiden muodostuminen, jotka kykenevät siirtämään energiaa ATP:stä anabolisiin reaktioihin aineiden synteesi tapahtuu. Näillä reaktioilla on tärkeä rooli kasviorganismien aineenvaihduntaprosesseissa.

ATP:n ja muiden korkeaenergisten nukleosidipolyfosfaattien (GTP, CTP, UGF) osallistuessa monosakkaridimolekyylit, aminohapot, typpipitoiset emäkset, asyyliglyserolit voidaan aktivoida synteesillä aktiivisia välituotteita, jotka ovat nukleotidijohdannaisia. Joten esimerkiksi tärkkelyksen synteesiprosessissa ADP-glukoosipyrofosforylaasi-entsyymin kanssa muodostuu glukoosin aktivoitu muoto - adenosiinidifosfaattiglukoosi, josta tulee helposti glukoosijäämien luovuttaja rakenteen rakenteen muodostumisen aikana. tämän polysakkaridin molekyylejä.

ATP-synteesi tapahtuu kaikkien organismien soluissa fosforylaatioprosessissa, ts. epäorgaanisen fosfaatin lisääminen ADP:hen. ADP:n fosforylaatioon tarvittava energia syntyy energia-aineenvaihdunnan aikana. Energia-aineenvaihdunta tai dissimilaatio on joukko orgaanisten aineiden halkeamisreaktioita, joihin liittyy energian vapautuminen. Elinympäristöstä riippuen dissimilaatio voi tapahtua kahdessa tai kolmessa vaiheessa.

Useimmissa elävissä organismeissa - aerobit, jotka elävät happiympäristö, - dissimiloinnin aikana suoritetaan kolme vaihetta: valmisteleva, hapeton ja happiton vaihe, jonka aikana eloperäinen aine hajoaa epäorgaanisiksi yhdisteiksi. Happipuutteisessa ympäristössä tai hapen puutteessa elävissä anaerobeissa dissimilaatio etenee vain kahdessa ensimmäisessä vaiheessa, jolloin muodostuu orgaanisia väliyhdisteitä, jotka ovat edelleen runsaasti energiaa.

Ensimmäinen vaihe - valmisteleva - koostuu monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden entsymaattisesta jakamisesta yksinkertaisempiksi (proteiinit - aminohapoiksi, rasvat - glyseroliksi ja rasvahapoiksi, polysakkaridit - monosakkarideiksi, nukleiinihapot - nukleotideiksi). Luomuruokasubstraattien hajottaminen tapahtuu monisoluisten organismien maha-suolikanavan eri tasoilla. Orgaanisten aineiden solunsisäinen pilkkoutuminen tapahtuu lysosomien hydrolyyttisten entsyymien vaikutuksesta. Tässä tapauksessa vapautuva energia hajoaa lämmön muodossa, ja tuloksena olevat pienet orgaaniset molekyylit voivat halkeilla edelleen tai solut voivat käyttää niitä "rakennusmateriaalina" omien orgaanisten yhdisteidensä synteesiin.

Toinen vaihe - epätäydellinen hapetus (happiton) - suoritetaan suoraan solun sytoplasmassa, se ei tarvitse happea ja koostuu orgaanisten substraattien edelleen jakamisesta. Solun pääasiallinen energianlähde on glukoosi. Glukoosin hapetonta, epätäydellistä hajoamista kutsutaan glykolyysiksi.

Glykolyysi on monivaiheinen entsymaattinen prosessi, jossa kuusihiilinen glukoosi muunnetaan kahdeksi kolmehiiliseksi pyruviinihappomolekyyliksi (pyruvaatti, PVA) C3H4O3. Glykolyysireaktioiden aikana suuri määrä energia - 200 kJ/mol. Osa tästä energiasta (60 %) haihtuu lämmönä, loput (40 %) käytetään ATP:n synteesiin.

Yhden glukoosimolekyylin glykolyysin seurauksena muodostuu kaksi molekyyliä PVC:tä, ATP:tä ja vettä sekä vetyatomeja, jotka solu varastoituu NADH:n muodossa, ts. osana spesifistä kantajaa -dia. Glykolyysituotteiden - pyruvaatin ja vedyn NAD H:n muodossa - tuleva kohtalo voi kehittyä eri tavoin. Hiivassa tai kasvisoluissa hapen puutteessa tapahtuu alkoholikäymistä - PVC pelkistetään etyylialkoholiksi:

Eläinsoluissa, jotka kokevat tilapäistä hapenpuutetta, esimerkiksi ihmisen lihassoluissa liiallisen rasituksen aikana, sekä joissakin bakteereissa tapahtuu maitohappokäymistä, jossa pyruvaatti pelkistyy maitohapoksi. Kun ympäristössä on happea, glykolyysituotteet halkeavat edelleen lopputuotteiksi.

Kolmas vaihe - täydellinen hapetus (hengitys) - etenee hapen pakollisella osallistumisella. Aerobinen hengitys on reaktioketju, jota ohjaavat sisäkalvon ja mitokondriomatriisin entsyymit. Kerran mitokondrioissa PVC on vuorovaikutuksessa matriisientsyymien kanssa ja muodostaa: hiilidioksidia, joka erittyy solusta; vetyatomit, jotka osana kantajia lähetetään sisäkalvoon; asetyylikoentsyymi A (asetyyli-CoA), joka osallistuu trikarboksyylihapposykliin (Krebsin sykli). Krebsin sykli on peräkkäisten reaktioiden ketju, jonka aikana yhdestä asetyyli-CoA-molekyylistä muodostuu kaksi CO2-molekyyliä, ATP-molekyyli ja neljä vetyatomiparia, jotka siirtyvät kantajamolekyyleihin - NAD ja FAD (flaviiniadeniinidinukleotidi). Glykolyysin ja Krebsin syklin kokonaisreaktio voidaan esittää seuraavasti:

Joten happivapaan dissimilaatiovaiheen ja Krebsin syklin seurauksena glukoosimolekyyli hajoaa epäorgaaniseksi hiilidioksidiksi (CO2), ja tässä prosessissa vapautuva energia kuluu osittain ATP-synteesiin, mutta pääosin säästyy. elektronikuormitetuissa kantoaaloissa NAD H2 ja FAD H2. Kantajaproteiinit kuljettavat vetyatomeja sisäiselle mitokondriokalvolle, jossa ne kulkeutuvat kalvoon rakennettua proteiiniketjua pitkin. Hiukkasten kuljetus kuljetusketjua pitkin tapahtuu siten, että protonit jäävät kalvon ulkopuolelle ja kerääntyvät kalvojen väliseen tilaan, jolloin se muuttuu H+-säiliöksi, kun taas elektronit siirtyvät sisäkalvon sisäpinnalle. mitokondriokalvo, jossa ne lopulta yhdistyvät hapen kanssa.

Elektroninkuljetusketjun entsyymien toiminnan seurauksena sisäinen mitokondriokalvo varautuu negatiivisesti sisältä ja positiivisesti ulkopuolelta (H:n takia), jolloin sen pintojen välille syntyy potentiaaliero. Tiedetään, että ATP-syntetaasientsyymin molekyylit, joissa on ionikanava, on upotettu mitokondrioiden sisäkalvoon. Kun potentiaaliero kalvon poikki saavuttaa kriittisen tason (200 mV), positiivisesti varautuneet H+-hiukkaset alkavat työntää ATPaasikanavan läpi sähkökentän voimalla ja kalvon sisäpinnalla ollessaan vuorovaikutuksessa hapen kanssa, muodostaen vettä.

Normaali aineenvaihduntareaktioiden kulku molekyylitasolla johtuu katabolian ja anabolismin prosessien harmonisesta yhdistelmästä. Kun kataboliset prosessit häiriintyvät, ilmaantuu ensinnäkin energiaongelmia, ATP:n regeneraatio häiriintyy sekä biosynteettisissä prosesseissa tarvittavien alkuperäisten anabolisubstraattien saanti. Anabolisten prosessien vauriot, jotka ovat ensisijaisia ​​tai liittyvät kataboliaprosessien muutoksiin, puolestaan ​​​​johtavat toiminnallisesti tärkeiden yhdisteiden - entsyymien, hormonien jne. - lisääntymisen häiriintymiseen.

Aineenvaihduntaketjujen eri linkkien rikkominen on seurauksiltaan epätasa-arvoista. Merkittävimmät, syvälliset patologiset muutokset kataboliassa tapahtuvat, kun biologinen hapettumisjärjestelmä vaurioituu kudoshengitysentsyymien estämisen, hypoksian jne. vuoksi tai kudoshengityksen ja oksidatiivisen fosforylaation konjugaatiomekanismien vaurioitumisen vuoksi (esimerkiksi kudoksen irtoaminen). hengitys ja oksidatiivinen fosforylaatio tyrotoksikoosissa). Näissä tapauksissa solut menettävät pääenergian lähteen, lähes kaikki katabolian oksidatiiviset reaktiot estyvät tai menettävät kyvyn kerätä vapautunutta energiaa ATP-molekyyleihin. Estämällä trikarboksyylihappokierron reaktioita katabolian energiantuotanto vähenee noin kahdella kolmasosalla.

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Lähetetty http://www.allbest.ru/

• Johdanto
• 1.1 ATP:n kemialliset ominaisuudet
• 1.2 Fyysiset ominaisuudet ATP
• 2.1
• 3.1 Rooli häkissä
• 3.2 Rooli entsyymien työssä
• 3.4 Muut ATP:n toiminnot
• Johtopäätös
• Bibliografinen luettelo

Luettelo symboleista

ATP - adenosiinitrifosfaatti

ADP - adenosiinidifosfaatti

AMP - adenosiinimonofosfaatti

RNA - ribonukleiinihappo

DNA - deoksiribonukleiinihappo

NAD -di

PVC - pyruviinihappo

G-6-F - fosfoglukoosi-isomeraasi

F-6-F - fruktoosi-6-fosfaatti

TPP - tiamiinipyrofosfaatti

FAD - fenyyliadeniinidinukleotidi

Fn - rajoittamaton fosfaatti

G - entropia

RNR - ribonukleotidireduktaasi

Johdanto

Energia on tärkein energialähde kaikille planeetallamme asuville eläville olennoille. auringonvalo, jota käyttävät suoraan vain vihreiden kasvien, levien, vihreiden ja violettien bakteerien solut. Näissä soluissa orgaanisia aineita (hiilihydraatteja, rasvoja, proteiineja, nukleiinihappoja jne.) muodostuu hiilidioksidista ja vedestä fotosynteesin aikana. Syömällä kasveja eläimet saavat orgaanista ainesta valmiissa muodossa. Näihin aineisiin varastoitunut energia kulkee niiden mukana heterotrofisten organismien soluihin.

Eläinorganismien soluissa orgaanisten yhdisteiden energia muuttuu niiden hapettumisen aikana ATP:n energiaksi. ( Hiilidioksidi ja samalla vapautuvaa vettä käyttävät taas autotrofiset organismit fotosynteesiprosesseihin.) ATP:n energian ansiosta kaikki elämänprosessit tapahtuvat: orgaanisten yhdisteiden biosynteesi, liikkuminen, kasvu, solujen jakautuminen jne.

Aihe ATP:n muodostumisesta ja käytöstä elimistössä ei ole enää pitkään aikaan uusi, mutta harvoin, josta löytyy molempien täydellinen tarkastelu yhdestä lähteestä ja vielä harvemmin analyysi molemmista näistä prosesseista kerralla ja erilaisia ​​organismeja.

Tässä suhteessa työmme merkityksellisyydestä on tullut perusteellinen tutkimus ATP:n muodostumisesta ja käytöstä elävissä organismeissa, koska. tätä aihetta ei ole tutkittu asianmukaisella tasolla populaaritieteellisessä kirjallisuudessa.

Työmme tavoitteena oli:

· tutkia ATP:n muodostumismekanismeja ja käyttötapoja eläinten ja ihmisten kehossa.

Saimme seuraavat tehtävät:

· Tutkia ATP:n kemiallista luonnetta ja ominaisuuksia;

· Analysoida ATP:n muodostumisreittejä elävissä organismeissa;

· Harkitse tapoja käyttää ATP:tä elävissä organismeissa;

Harkitse ATP:n merkitystä ihmisille ja eläimille.

Luku 1. ATP:n kemiallinen luonne ja ominaisuudet

1.1 ATP:n kemialliset ominaisuudet

Adenosiinitrifosfaatti on nukleotidi, jolla on erittäin tärkeä rooli energian ja aineiden vaihdossa organismeissa; Ensinnäkin yhdiste tunnetaan universaalina energialähteenä kaikille elävissä järjestelmissä tapahtuville biokemiallisille prosesseille. Karl Lohmann löysi ATP:n vuonna 1929, ja vuonna 1941 Fritz Lipmann osoitti, että ATP on solun tärkein energian kantaja.

ATP:n systemaattinen nimi:

9-in-D-ribofuranosyyliadeniini-5"-trifosfaatti, tai

9-in-D-ribofuranosyyli-6-aminopuriini-5"-trifosfaatti.

Kemiallisesti ATP on adenosiinin trifosfaattiesteri, joka on adeniinin ja riboosin johdannainen.

Puriinin typpipitoinen emäs - adeniini - on yhdistetty n-N-glykosidisidoksella riboosin 1 "-hiileen. Kolme fosforihappomolekyyliä on kiinnittynyt peräkkäin riboosin 5"-hiileen, joita merkitään kirjaimilla: b, c ja d.

Rakenteeltaan ATP on samanlainen kuin RNA:n osana oleva adeniininukleotidi, vain yhden fosforihapon sijasta ATP sisältää kolme fosforihappotähdettä. Solut eivät pysty sisältämään huomattavia määriä happoja, vaan ainoastaan ​​niiden suoloja. Siksi fosforihappo tulee ATP:hen jäännöksenä (hapon OH-ryhmän sijaan on negatiivisesti varautunut happiatomi).

Entsyymien vaikutuksesta ATP-molekyyli hydrolysoituu helposti, eli se kiinnittyy vesimolekyyliin ja hajoaa muodostaen adenosiinidifosforihappoa (ADP):

ATP + H2O ADP + H3PO4.

Toisen fosforihappotähteen pilkkominen muuttaa ADP:n adenosiinimonofosforihappo-AMP:ksi:

ADP + H2O AMP + H3PO4.

Nämä reaktiot ovat palautuvia, eli AMP voidaan muuntaa ADP:ksi ja sitten ATP:ksi, mikä kerää energiaa. Tavallisen tuhoaminen peptidisidos vapauttaa vain 12 kJ/mol energiaa. Ja sidokset, jotka kiinnittävät fosforihappojäämiä, ovat korkeaenergisiä (niitä kutsutaan myös makroergisiksi): kun jokainen niistä tuhoutuu, vapautuu 40 kJ / mol energiaa. Siksi ATP:llä on keskeinen rooli soluissa universaalina biologisena energian kerääjänä. ATP-molekyylejä syntetisoidaan mitokondrioissa ja kloroplasteissa (vain pieni määrä niistä syntetisoituu sytoplasmassa), ja sitten ne pääsevät solun eri organelleihin ja tarjoavat energiaa kaikkiin elämänprosesseihin.

ATP:n energian ansiosta tapahtuu solun jakautumista, aktiivista aineiden siirtymistä solukalvojen läpi, kalvon sähköpotentiaalin ylläpitoa siirtoprosessissa hermoimpulssit, sekä makromolekyyliyhdisteiden biosynteesiä ja fyysistä työtä.

Lisääntyneellä kuormituksella (esimerkiksi sprintissä) lihakset toimivat yksinomaan ATP:n tarjonnan ansiosta. Lihassoluissa tämä reservi riittää useisiin kymmeniin supistuksiin, ja sitten ATP-määrää on täydennettävä. ATP:n synteesi ADP:stä ja AMP:stä johtuu hiilihydraattien, lipidien ja muiden aineiden hajoamisen aikana vapautuvasta energiasta. Suuri määrä ATP:tä kuluu myös henkisen työn suorittamiseen. Tästä syystä henkiset työntekijät tarvitsevat lisääntynyttä määrää glukoosia, jonka hajoaminen varmistaa ATP:n synteesin.

1.2 ATP:n fysikaaliset ominaisuudet

ATP koostuu adenosiinista ja riboosista - ja kolmesta fosfaattiryhmästä. ATP on erittäin liukoinen veteen ja melko stabiili liuoksissa pH:ssa 6,8-7,4, mutta hydrolysoituu nopeasti äärimmäisissä pH-arvoissa. Siksi ATP säilyy parhaiten vedettömissä suoloissa.

ATP on epästabiili molekyyli. Puskuroimattomassa vedessä se hydrolysoituu ADP:ksi ja fosfaatiksi. Tämä johtuu siitä, että ATP:n fosfaattiryhmien välisten sidosten vahvuus on pienempi kuin sen tuotteiden (ADP + fosfaatti) ja veden välisten vetysidosten (hydraatiosidosten) vahvuus. Jos siis ATP ja ADP ovat mukana kemiallinen tasapaino vedessä lähes kaikki ATP muuttuu lopulta ADP:ksi. Järjestelmä, joka on kaukana tasapainosta, sisältää Gibbsin vapaata energiaa ja pystyy tekemään työtä. Elävät solut ylläpitävät ATP:n ja ADP:n suhdetta pisteessä, joka on kymmenen suuruusluokkaa tasapainosta, ja ATP-pitoisuus on tuhat kertaa suurempi kuin ADP-pitoisuus. Tämä siirtymä tasapainoasennosta tarkoittaa, että ATP-hydrolyysi solussa vapauttaa suuren määrän vapaata energiaa.

ATP-molekyylin kaksi korkeaenergistä fosfaattisidosta (ne, jotka yhdistävät vierekkäisiä fosfaatteja) ovat vastuussa kyseisen molekyylin korkeasta energiasisällöstä. ATP:hen varastoitunut energia voi vapautua hydrolyysistä. Riboosisokerista kauimpana sijaitsevalla z-fosfaattiryhmällä on suurempi hydrolyysienergia kuin β- tai β-fosfaatilla. ATP-tähteen hydrolyysin tai fosforylaation jälkeen muodostuneet sidokset ovat energialtaan alhaisempia kuin muut ATP-sidokset. Entsyymikatalysoidun ATP-hydrolyysin tai ATP-fosforyloinnin aikana elävät järjestelmät voivat käyttää käytettävissä olevaa vapaata energiaa työhön.

Mikä tahansa epävakaa järjestelmä mahdollisesti reaktiivisia molekyylejä voi mahdollisesti toimia keinona varastoida vapaata energiaa, jos solut ovat pitäneet pitoisuutensa kaukana reaktion tasapainopisteestä. Kuitenkin, kuten useimpien polymeeristen biomolekyylien kohdalla, RNA:n, DNA:n ja ATP:n hajoaminen yksinkertaisiksi monomeereiksi johtuu sekä energian vapautumisesta että entropiasta, harkinnan lisääntymisestä sekä standardipitoisuuksissa että myös niissä pitoisuuksissa, joissa se tapahtuu solussa.

ATP-hydrolyysin seurauksena vapautuvan energian standardimäärä voidaan laskea energian muutoksista, jotka eivät liity luonnollisiin (standardi) olosuhteisiin, ja sitten korjataan biologinen pitoisuus. Lämpöenergian (entalpian) nettomuutos standardilämpötilassa ja paineessa ATP:n hajoamiseksi ADP:ksi ja epäorgaanisiksi fosfaateiksi on 20,5 kJ/mol, vapaan energian muutoksen ollessa 3,4 kJ/mol. Energiaa vapautuu pilkkomalla fosfaattia tai pyrofosfaattia ATP:stä tilastandardiin 1 M ovat:

ATP + H 2 O > ADP + P I DG? = -30,5 kJ/mol (-7,3 kcal/mol)

ATP + H 2 O > AMP + PP i DG? = -45,6 kJ/mol (-10,9 kcal/mol)

Näitä arvoja voidaan käyttää energian muutoksen laskemiseen fysiologisissa olosuhteissa ja solun ATP/ADP:ssä. Edustavampi merkitys, nimeltään energiavaraus, toimii kuitenkin usein. Arvot on annettu Gibbsin vapaalle energialle. Nämä reaktiot riippuvat useista tekijöistä, mukaan lukien kokonaisionivahvuus ja maa-alkalimetallien, kuten Mg2+- ja Ca2+-ionien, läsnäolo. Normaaliolosuhteissa DG on noin -57 kJ/mol (-14 kcal/mol).

proteiinibiologinen akkuenergia

kappale 2

Elimistössä ATP syntetisoituu ADP:n fosforylaatiolla:

ADP + H3PO4+ energiaa> ATP + H2O.

ADP:n fosforylaatio on mahdollista kahdella tavalla: substraattifosforylaatiolla ja oksidatiivisella fosforylaatiolla (käyttämällä hapettavien aineiden energiaa). Suurin osa ATP:stä muodostuu mitokondrioiden kalvoille H-riippuvaisen ATP-syntaasin oksidatiivisen fosforylaation aikana. ATP:n substraattifosforylaatio ei vaadi kalvoentsyymien osallistumista, se tapahtuu glykolyysiprosessissa tai siirtämällä fosfaattiryhmä muista makroergisista yhdisteistä.

ADP:n fosforylaation reaktiot ja sitä seuraava ATP:n käyttö energialähteenä muodostavat syklisen prosessin, joka on energia-aineenvaihdunnan ydin.

ATP on elimistössä yksi useimmin päivittyvistä aineista. Joten ihmisillä yhden ATP-molekyylin elinikä on alle 1 minuutti. Päivän aikana yksi ATP-molekyyli käy läpi keskimäärin 2000-3000 uudelleensynteesisykliä (ihmiskeho syntetisoi noin 40 kg ATP:tä vuorokaudessa), eli elimistössä ei käytännössä ole ATP-varastoa ja normaalielämää varten se on tarvitaan jatkuvasti uusien ATP-molekyylien syntetisoimiseksi.

Oksidatiivinen fosforylaatio -

Kuitenkin useimmiten hiilihydraatteja käytetään substraattina. Joten aivosolut eivät pysty käyttämään mitään muuta substraattia ravintoon, paitsi hiilihydraatteja.

Esikompleksiset hiilihydraatit hajoavat yksinkertaisiksi glukoosin muodostumiseen asti. Glukoosi on universaali substraatti soluhengitysprosessissa. Glukoosin hapetus on jaettu kolmeen vaiheeseen:

1. glykolyysi;

2. oksidatiivinen dekarboksylaatio ja Krebsin sykli;

3. oksidatiivinen fosforylaatio.

Tässä tapauksessa glykolyysi on yleinen vaihe aerobisessa ja anaerobisessa hengityksessä.

2 .1.1 ChikoLiz- entsymaattinen prosessi, jossa glukoosi hajoaa peräkkäin soluissa, johon liittyy ATP:n synteesi. Glykolyysi aerobisissa olosuhteissa johtaa pyruviinihapon (pyruvaatti) muodostumiseen, glykolyysi anaerobisissa olosuhteissa johtaa maitohapon (laktaatin) muodostumiseen. Glykolyysi on pääasiallinen glukoosin katabolian reitti eläimillä.

Glykolyyttinen reitti koostuu 10 peräkkäisestä reaktiosta, joista jokaista katalysoi erillinen entsyymi.

Glykolyysiprosessi voidaan jakaa ehdollisesti kahteen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe, joka etenee 2 ATP-molekyylin energiankulutuksella, on glukoosimolekyylin pilkkominen 2 glyseraldehydi-3-fosfaattimolekyyliksi. Toisessa vaiheessa tapahtuu NAD-riippuvaista glyseraldehydi-3-fosfaatin hapettumista, johon liittyy ATP-synteesi. Glykolyysi itsessään on täysin anaerobinen prosessi, eli se ei vaadi hapen läsnäoloa reaktioiden tapahtumiseen.

Glykolyysi on yksi vanhimmista lähes kaikissa elävissä organismeissa tunnetuista aineenvaihduntaprosesseista. Oletettavasti glykolyysi ilmestyi yli 3,5 miljardia vuotta sitten primaarisissa prokaryooteissa.

Glykolyysin seurauksena yksi glukoosimolekyyli muuttuu kahdeksi palorypälehappomolekyyliksi (PVA) ja muodostuu kaksi pelkistävää ekvivalenttia koentsyymin NAD H muodossa.

Glykolyysin täydellinen yhtälö on:

C6H12O6 + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD H + 2PVC + 2ATP + 2H20 + 2H+.

Jos solussa ei ole happea tai sitä puuttuu, palorypälehappo pelkistyy maitohapoksi, jolloin glykolyysin yleinen yhtälö on seuraava:

C6H12O6 + 2ADP + 2P n \u003d 2 laktaatti + 2ATP + 2H 2O.

Siten yhden glukoosimolekyylin anaerobisen hajoamisen aikana ATP:n kokonaissaanto on kaksi ADP-substraatin fosforylaatioreaktioissa saatua molekyyliä.

Aerobisissa organismeissa glykolyysin lopputuotteet käyvät läpi uusia muutoksia soluhengitykseen liittyvissä biokemiallisissa sykleissä. Tämän seurauksena yhden glukoosimolekyylin kaikkien metaboliittien täydellisen hapettumisen jälkeen soluhengityksen viimeisessä vaiheessa - mitokondrioiden hengitysketjussa hapen läsnä ollessa tapahtuva oksidatiivinen fosforylaatio - syntetisoidaan lisäksi 34 tai 36 ATP-molekyyliä jokaista glukoosia kohden. molekyyli.

Ensimmäinen glykolyysin reaktio on glukoosimolekyylin fosforylaatio, joka tapahtuu kudosspesifisen heksokinaasientsyymin osallistuessa yhden ATP-molekyylin energiankulutuksella; muodostuu glukoosin aktiivinen muoto - glukoosi-6-fosfaatti (G-6-F):

Jotta reaktio etenee, väliaineessa on oltava Mg 2+ -ioneja, joihin ATP-molekyylikompleksi sitoutuu. Tämä reaktio on peruuttamaton ja on ensimmäinen avain reaktio glykolyysi.

Glukoosin fosforylaatiolla on kaksi tavoitetta: ensinnäkin, koska neutraalia glukoosimolekyyliä läpäisevä plasmakalvo ei päästä negatiivisesti varautuneita G-6-P-molekyylejä läpi, fosforyloitu glukoosi lukittuu solun sisään. Toiseksi, fosforylaation aikana glukoosi muuttuu aktiiviseksi muotoksi, joka voi osallistua biokemiallisiin reaktioihin ja sisällyttää aineenvaihduntasykleihin.

Maksassa on heksokinaasin isoentsyymi - glukokinaasi merkitys verensokerin säätelyssä.

Seuraavassa reaktiossa ( 2 ) muuttuu fosfoglukoisomeraasi G-6-P:ksi fruktoosi-6-fosfaatti (F-6-F):

Tämä reaktio ei vaadi energiaa, ja reaktio on täysin palautuva. Tässä vaiheessa fruktoosi voidaan myös sisällyttää glykolyysiprosessiin fosforyloimalla.

Sitten kaksi reaktiota seuraa lähes välittömästi peräkkäin: fruktoosi-6-fosfaatin peruuttamaton fosforylaatio ( 3 ) ja tuloksena olevan reversiibeli aldolhalkaisu fruktoosi-1,6-bisfosfaatti (F-1,6-bF) kahdeksi triosiksi ( 4 ).

F-6-F:n fosforylaatio suoritetaan fosfofruktokinaasilla toisen ATP-molekyylin energiankulutuksella; tämä on toinen avain reaktio glykolyysi, sen säätely määrää glykolyysin intensiteetin kokonaisuutena.

Aldolin pilkkominen F-1,6-bF esiintyy fruktoosi-1,6-bisfosfaattialdolaasin vaikutuksesta:

Neljännen reaktion seurauksena dihydroksiasetonifosfaatti Ja glyseraldehydi-3-fosfaatti, ja ensimmäinen on melkein heti toiminnan alla fosfotrioosi-isomeraasi menee toiselle 5 ), joka on mukana lisämuunnoksissa:

Jokainen hapettuu NAD+:n vaikutuksesta dehydrogenaasit glyseraldehydifosfaatti ennen 1,3- disfosfoglysiini- rata (6 ):

Lähtöisin 1,3-difosfoglyseraatti, joka sisältää makroergisen sidoksen 1-asemassa, fosfoglyseraattikinaasientsyymi siirtää fosforihappotähteen ADP-molekyyliin (reaktio 7 ) - muodostuu ATP-molekyyli:

Tämä on ensimmäinen substraatin fosforylaation reaktio. Tästä hetkestä lähtien glukoosin hajoamisprosessi lakkaa olemasta energian kannalta kannattamaton, koska ensimmäisen vaiheen energiakustannukset kompensoidaan: syntetisoidaan 2 ATP-molekyyliä (yksi kutakin 1,3-difosfoglyseraattia kohden) niiden kahden sijasta, jotka kulutetaan reaktiot 1 Ja 3 . Tämän reaktion tapahtuminen edellyttää ADP:n läsnäoloa sytosolissa, eli kun ATP:tä on liikaa solussa (ja ADP:n puute), sen nopeus laskee. Koska ATP, joka ei metaboloidu, ei kerrostu soluun, vaan se yksinkertaisesti tuhoutuu, tämä reaktio on tärkeä glykolyysin säätelijä.

Sitten peräkkäin: muodostuu fosfoglyserolimutaasia 2-fosfo- glyseraatti (8 ):

Enolaasi muodostuu fosfoenolipyruvaatti (9 ):

Ja lopuksi, ADP:n substraatin fosforylaation toinen reaktio tapahtuu, kun muodostuu pyruvaatin ja ATP:n enolimuoto ( 10 ):

Reaktio etenee pyruvaattikinaasin vaikutuksesta. Tämä on glykolyysin viimeinen avainreaktio. Pyruvaatin enolimuodon isomeroituminen pyruvaaiksi tapahtuu ei-entsymaattisesti.

Alusta alkaen F-1,6-bF vain reaktiot etenevät energian vapautuessa 7 Ja 10 , jossa tapahtuu ADP:n substraattifosforylaatiota.

Säätö glykolyysi

Erota paikalliset ja yleiset määräykset.

Paikallinen säätely tapahtuu muuttamalla entsyymien aktiivisuutta erilaisten solun sisällä olevien metaboliittien vaikutuksesta.

Glykolyysin säätely kokonaisuudessaan, välittömästi koko organismille, tapahtuu hormonien vaikutuksesta, jotka vaikuttavat sekundääristen lähettimien molekyylien kautta muuttavat solunsisäistä aineenvaihduntaa.

Insuliinilla on tärkeä rooli glykolyysin stimuloinnissa. Glukagoni ja adrenaliini ovat merkittävimmät glykolyysin hormonaaliset estäjät.

Insuliini stimuloi glykolyysiä seuraavilla tavoilla:

heksokinaasireaktion aktivointi;

fosfofruktokinaasin stimulointi;

pyruvaattikinaasin stimulointi.

Myös muut hormonit vaikuttavat glykolyysiin. Esimerkiksi somatotropiini estää glykolyysientsyymejä, ja kilpirauhashormonit ovat stimulantteja.

Glykolyysiä säädellään useilla avainvaiheilla. Heksokinaasin katalysoimat reaktiot ( 1 ), fosfofruktokinaasi ( 3 ) ja pyruvaattikinaasi ( 10 ) joille on ominaista merkittävä vapaan energian väheneminen ja ne ovat käytännössä peruuttamattomia, minkä ansiosta ne voivat olla tehokkaita kohtia glykolyysin säätelyssä.

Glykolyysi on poikkeuksellisen tärkeä katabolinen reitti. Se tarjoaa energiaa solureaktioihin, mukaan lukien proteiinisynteesiin. Glykolyysin välituotteita käytetään rasvojen synteesissä. Pyruvaattia voidaan käyttää myös alaniinin, aspartaatin ja muiden yhdisteiden syntetisoimiseen. Glykolyysin ansiosta mitokondrioiden suorituskyky ja hapen saatavuus eivät rajoita lihasvoimaa lyhytaikaisissa äärimmäisissä kuormituksissa.

2.1.2 Oksidatiivinen dekarboksylaatio - pyruvaatin hapettuminen asetyyli-CoA:ksi tapahtuu useiden entsyymien ja koentsyymien osallistuessa, jotka ovat rakenteellisesti yhdistyneet monientsyymijärjestelmään, jota kutsutaan "pyruvaattidehydrogenaasikompleksiksi".

Tämän prosessin vaiheessa I pyruvaatti menettää karboksyyliryhmänsä johtuen vuorovaikutuksesta tiamiinipyrofosfaatin (TPP) kanssa osana p(E 1) aktiivista keskustaa. Vaiheessa II E1-TPF-CHOH-CH3-kompleksin hydroksietyyliryhmä hapetetaan asetyyliryhmän muodostamiseksi, joka samanaikaisesti siirtyy lipoiinihappoamidiin (koentsyymi), joka liittyy dihydrolipoyy(E2). Tämä entsyymi katalysoi III-vaihetta - asetyyliryhmän siirtymistä koentsyymi-CoA:ksi (HS-KoA) muodostumisen myötä. lopputuote asetyyli-CoA, joka on korkeaenerginen (makroerginen) yhdiste.

Vaiheessa IV lipoamidin hapetettu muoto regeneroidaan pelkistetystä dihydrolipoamidi-E2-kompleksista. Dihydr(E3) osallistuessa vetyatomit siirtyvät dihydrolipoamidin pelkistetyistä sulfhydryyliryhmistä FAD:hen, joka toimii tämän entsyymin proteettisena ryhmänä ja liittyy siihen vahvasti. Vaiheessa V pelkistetty FADH2-dihydrolipoyylidehydrogenaasi siirtää vetyä koentsyymiin NAD muodostaen NADH + H+:a.

Pyruvaatin oksidatiivinen dekarboksylaatioprosessi tapahtuu mitokondriomatriisissa. Se sisältää (osana monimutkaista monientsyymikompleksia) 3 entsyymiä (pyruvaattidehydrogenaasi,asi, dihydrolipoyylidehydrogenaasi) ja 5 koentsyymiä (TPF, lipoiinihappoamidi, koentsyymi A, FAD ja NAD), joista kolme liittyy suhteellisen voimakkaasti entsyymeihin ( TPF-E1, lipoamidi-E2 ja FAD-E3) ja kaksi ovat helposti dissosioituvia (HS-KoA ja NAD).

Riisi. 1 Pyvaikutusmekanismi

E1 - pyruvaattidehydrogenaasi; E2 -tsi; E3 - dihydrolipoyylidehydrogenaasi; ympyröissä olevat numerot osoittavat prosessin vaiheita.

Kaikki nämä entsyymit, joilla on alayksikkörakenne, ja koentsyymit on järjestetty yhdeksi kompleksiksi. Siksi välituotteet pystyvät olemaan nopeasti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. On osoitettu, ettäasialayksiköiden polypeptidiketjut, jotka muodostavat kompleksin, muodostavat ikään kuin kompleksin ytimen, jonka ympärillä pyruvaattidehydrogenaasi ja dihydrolipoyylidehydrogenaasi sijaitsevat. On yleisesti hyväksyttyä, että natiivi entsyymikompleksi muodostuu itsekokoonpanon kautta.

Pykatalysoima kokonaisreaktio voidaan esittää seuraavasti seuraavalla tavalla:

Pyruvaatti + NAD + + HS-KoA -\u003e Asetyyli-CoA + NADH + H + + CO 2.

Reaktioon liittyy merkittävä standardi vapaan energian lasku ja se on käytännössä peruuttamaton.

Oksidatiivisessa dekarboksylaatioprosessissa muodostuva asetyyli-CoA hapettuu edelleen, jolloin muodostuu CO 2:ta ja H20:ta. Asetyyli-CoA:n täydellinen hapettuminen tapahtuu trikarboksyylihappokierrossa (Krebsin sykli). Tämä prosessi, kuten pyruvaatin oksidatiivinen dekarboksylaatio, tapahtuu solujen mitokondrioissa.

2 .1.3 KierrätricarbonhapanT (sykli Crebsa, sitratny sykli) on keskeinen osa yleistä katabolian polkua, syklistä biokemiallista aerobista prosessia, jonka aikana elävissä organismeissa hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien hajoamisen aikana muodostuvien välituotteina muodostuvien kahden ja kolmen hiilen yhdisteet muuttuvat. CO 2 tapahtuu. Tässä tapauksessa vapautunut vety lähetetään kudosten hengitysketjuun, jossa se hapetetaan edelleen vedeksi ja osallistuu suoraan yleisen energialähteen - ATP:n - synteesiin.

Krebsin sykli on keskeinen vaihe kaikkien happea käyttävien solujen hengityksessä, elimistön monien aineenvaihduntareittien risteyskohdassa. Merkittävän energiaroolin lisäksi syklille on osoitettu myös merkittävä plastinen tehtävä, eli se on tärkeä esiastemolekyylien lähde, josta muiden biokemiallisten muutosten aikana solun elämälle tärkeitä yhdisteitä kuten aminohappoja , hiilihydraatteja, rasvahappoja jne. syntetisoidaan.

Muutoksen kiertokulku sitruunahapot elävissä soluissa löysi ja tutki saksalainen biokemisti Sir Hans Krebs, josta hän (yhdessä F. Lipmanin kanssa) palkittiin Nobel palkinto(1953).

Eukaryooteissa kaikki Krebsin syklin reaktiot tapahtuvat mitokondrioiden sisällä, ja niitä katalysoivat entsyymit yhtä lukuun ottamatta ovat vapaassa tilassa mitokondriomatriisissa, lukuun ottamatta sukkinaattidehydrogenaasia, joka sijaitsee mitokondrioiden sisäkalvolla. integroituu lipidikaksoiskerrokseen. Prokaryooteissa syklin reaktiot tapahtuvat sytoplasmassa.

Krebsin syklin yhden kierroksen yleinen yhtälö on:

Asetyyli-CoA > 2CO 2 + CoA + 8e?

Säätö sykliA:

Krebsin sykliä säädellään "negatiivisen takaisinkytkentämekanismin mukaan", suuren määrän substraattien (asetyyli-CoA, oksaloasetaatti) läsnä ollessa, sykli toimii aktiivisesti ja reaktiotuotteiden (NAD, ATP) ylimäärällä se on estetty. Säätely tapahtuu myös hormonien avulla, pääasiallinen asetyyli-CoA:n lähde on glukoosi, joten glukoosin aerobista hajoamista edistävät hormonit osallistuvat Krebsin kiertokulkuun. Nämä hormonit ovat:

Insuliini

adrenaliini.

Glukagoni stimuloi glukoosisynteesiä ja estää Krebsin syklin reaktioita.

Krebsin syklin työ ei yleensä keskeydy anapleroottisten reaktioiden vuoksi, jotka täydentävät sykliä substraateilla:

Pyruvaatti + CO 2 + ATP = oksaloasetaatti (Krebsin syklin substraatti) + ADP + Fn.

Job ATP-syntaasi

Oksidatiivisen fosforylaation prosessin suorittaa mitokondrioiden hengitysketjun viides kompleksi - protoni-ATP-syntaasi, joka koostuu 9:stä 5 tyypin alayksiköstä:

3 alayksikköä (d,e,f) edistävät ATP-syntaasin eheyttä

· Alayksikkö on toiminnallinen perusyksikkö. Siinä on 3 konformaatiota:

L-konformaatio - kiinnittää ADP:tä ja fosfaattia (ne tulevat mitokondrioihin sytoplasmasta erityisillä kantajilla)

T-konformaatio - fosfaatti kiinnittyy ADP:hen ja muodostuu ATP

O-konformaatio - ATP irtoaa b-alayksiköstä ja siirtyy b-alayksikköön.

Jotta alayksikkö muuttaa konformaatiota, tarvitaan vetyprotoni, koska konformaatio muuttuu 3 kertaa, tarvitaan 3 vetyprotonia. Protonit pumpataan mitokondrioiden välisestä kalvotilasta sähkökemiallisen potentiaalin vaikutuksesta.

· b-alayksikkö kuljettaa ATP:tä kalvon kantajalle, joka "syöttää" ATP:n sytoplasmaan. Vastineeksi sama kantaja kuljettaa ADP:tä sytoplasmasta. Mitokondrioiden sisäkalvolla on myös fosfaatin kantaja sytoplasmasta mitokondrioon, mutta sen toiminta vaatii vetyprotonin. Tällaisia ​​kantajia kutsutaan translokaaseiksi.

Kaikki yhteensä poistu

Yhden ATP-molekyylin synteesiin tarvitaan 3 protonia.

Inhibiittorit hapettava fosforylaatio

Inhibiittorit estävät V-kompleksin:

Oligomysiini - estää ATP-syntaasin protonikanavat.

Atraktylosidi, syklofylliini - estävät translokaasit.

Irrottimet hapettava fosforylaatio

Irrottimet- lipofiiliset aineet, jotka pystyvät vastaanottamaan protoneja ja kuljettamaan niitä mitokondrioiden sisäkalvon läpi ohittaen V-kompleksin (sen protonikanavan). Erottimet:

· luonnollinen- lipidien peroksidaatiotuotteet, pitkäketjuiset rasvahapot; suuria annoksia kilpirauhashormonia.

· keinotekoinen- dinitrofenoli, eetteri, K-vitamiinijohdannaiset, anestesia-aineet.

2.2 Substraatin fosforylaatio

Substr A muufosforyyli Ja ing ( biokemiallinen), energiarikkaiden fosforiyhdisteiden synteesi johtuen glykolyysin redox-reaktioiden energiasta (katalysoi fja enolaasi) ja a-ketoglutaarihapon hapettumisen aikana trikarboksyylihappokierrossa (a-ketoglutaraatin vaikutuksesta) dehydrogenaasi ja sukkinaattitiokinaasi). Bakteereille on kuvattu S.-tapauksia f. piruviinihapon hapettumisen aikana.S. f., toisin kuin fosforylaatio elektroninkuljetusketjussa, myrkyt (esimerkiksi dinitrofenoli) eivät estä sitä, eikä se liity entsyymien kiinnittymiseen mitokondriokalvoihin. S. f.:n panos. ATP:n solupooliin aerobisissa olosuhteissa on paljon pienempi kuin fosforylaation osuus elektronien kuljetusketjuun.

Luku 3

3.1 Rooli häkissä

Koti ATP:n rooli kehossa liittyy energian tuottamiseen lukuisille bio kemialliset reaktiot. Kahden korkeaenergisen sidoksen kantajana ATP toimii suorana energialähteenä monille energiaa kuluttaville biokemiallisille ja fysiologisille prosesseille. Kaikki nämä ovat monimutkaisten aineiden synteesireaktioita kehossa: molekyylien aktiivisen siirron toteuttaminen biologiset kalvot mukaan lukien transmembraanisen sähköpotentiaalin luomiseen; lihasten supistuksen toteuttaminen.

Kuten tiedät, elävien organismien bioenergetiikassa kaksi pääkohtaa ovat tärkeitä:

a) kemiallinen energia varastoituu ATP:n muodostumisen kautta yhdistettynä eksergonisiin katabolisiin orgaanisten substraattien hapettumisreaktioihin;

b) kemiallista energiaa hyödynnetään pilkkomalla ATP:tä, joka liittyy anabolismin endergonisiin reaktioihin ja muihin energiankulutusta vaativiin prosesseihin.

Herää kysymys, miksi ATP-molekyyli vastaa keskeistä rooliaan bioenergetiikassa. Sen ratkaisemiseksi harkitse ATP:n rakennetta Rakenne ATP - (klo pH 7,0 tetralataus anioni) .

ATP on termodynaamisesti epästabiili yhdiste. ATP:n epävakaus määräytyy ensinnäkin samannimisen negatiivisten varausten joukon alueella tapahtuvalla sähköstaattisella repulilla, joka johtaa koko molekyylin jännitteeseen, mutta vahvin sidos on P - O - P, ja toiseksi, tietyllä resonanssilla. Jälkimmäisen tekijän mukaan fosforiatomien välillä on kilpailua niiden välissä sijaitsevista happiatomin yksinäisistä liikkuvista elektroneista, koska jokaisella fosforiatomilla on osittainen positiivinen varaus johtuen P=O:n ja P-:n merkittävästä elektronin vastaanottajavaikutuksesta. O-ryhmät. Siten ATP:n olemassaolon mahdollisuus määräytyy riittävän määrän kemiallisen energian läsnäolosta molekyylissä, mikä mahdollistaa näiden fysikaalis-kemiallisten rasitusten kompensoinnin. ATP-molekyylissä on kaksi fosfoanhydridi- (pyrofosfaatti-) sidosta, joiden hydrolyysiin liittyy vapaan energian merkittävä väheneminen (pH 7,0 ja 37 o C).

ATP + H 2 O \u003d ADP + H 3 RO 4 G0I \u003d - 31,0 kJ / mol.

ADP + H 2 O \u003d AMP + H 3 RO 4 G0I \u003d - 31,9 kJ / mol.

Yksi bioenergetiikan keskeisistä ongelmista on ATP:n biosynteesi, joka tapahtuu villieläimissä ADP:n fosforylaatiolla.

ADP:n fosforylaatio on endergoninen prosessi ja vaatii energialähteen. Kuten aiemmin todettiin, luonnossa vallitsee kaksi tällaista energianlähdettä - aurinkoenergia ja pelkistettyjen orgaanisten yhdisteiden kemiallinen energia. Vihreät kasvit ja jotkut mikro-organismit pystyvät muuttamaan absorboituneiden valokvanttien energian kemialliseksi energiaksi, joka kuluu ADP:n fosforylaatioon fotosynteesin valovaiheessa. Tätä ATP-regeneraatioprosessia kutsutaan fotosynteettiseksi fosforylaatioksi. Orgaanisten yhdisteiden hapetusenergian muuttuminen ATP:n makroenergeettisiksi sidoksiksi aerobisissa olosuhteissa tapahtuu pääasiassa oksidatiivisen fosforylaation kautta. ATP:n muodostumiseen tarvittava vapaa energia syntyy mitokodrien hengitysteiden oksidatiivisessa ketjussa.

Tunnetaan toinen ATP-synteesin tyyppi, jota kutsutaan substraattifosforylaatioksi. Toisin kuin elektroninsiirtoon liittyvä oksidatiivinen fosforylaatio, ATP:n regeneraatiolle välttämättömän aktivoidun fosforyyliryhmän (-PO3H2) luovuttaja ovat glykolyysi- ja trikarboksyylihapposyklin prosessien välituotteita. Kaikissa näissä tapauksissa oksidatiiviset prosessit johtavat korkeaenergisten yhdisteiden muodostumiseen: 1,3 - difosfoglyseraatti (glykolyysi), sukkinyyli - CoA (trikarboksyylihappokierto), jotka pystyvät sopivien entsyymien osallistuessa foliirioimaan ADP:tä ja muodostavat ATP:n. Energian muunnos substraattitasolla on ainoa tapa ATP-synteesiin anaerobisissa organismeissa. Tämän ATP-synteesiprosessin avulla voit ylläpitää luustolihasten intensiivistä työtä hapenpuutteen aikana. On muistettava, että se on ainoa tapa ATP-synteesiin kypsissä punasoluissa, joissa ei ole mitokondrioita.

Adenyylinukleotidilla on erityisen tärkeä rooli solujen bioenergetiikassa, johon on kiinnittynyt kaksi fosforihappotähdettä. Tätä ainetta kutsutaan adenosiinitrifosfaatiksi (ATP). ATP-molekyylin fosforihappotähteiden välisiin kemiallisiin sidoksiin varastoituu energiaa, joka vapautuu orgaanisen fosforiitin irtoaessa:

ATP \u003d ADP + P + E,

jossa F on entsyymi, E on vapauttava energia. Tässä reaktiossa muodostuu adenosiinifosforihappoa (ADP) - loppuosa ATP-molekyylistä ja orgaaninen fosfaatti. Kaikki solut käyttävät ATP:n energiaa biosynteesiin, liikkumiseen, lämmöntuotantoon, hermoimpulsseihin, luminesenssiin (esim. luminesoivat bakteerit), eli kaikkiin elämänprosesseihin.

ATP on universaali biologisen energian kerääjä. Ruoan sisältämä valoenergia varastoituu ATP-molekyyleihin.

ATP:n tarjonta solussa on pieni. Eli lihaksessa ATP-varasto riittää 20-30 supistukseen. Lisääntyneellä, mutta lyhytaikaisella työllä lihakset toimivat yksinomaan niiden sisältämän ATP:n jakautumisen vuoksi. Työn päätyttyä henkilö hengittää raskaasti - tänä aikana hiilihydraattien ja muiden aineiden hajoaminen tapahtuu (energiaa kertyy) ja ATP:n tarjonta soluissa palautuu.

Tunnetaan myös ATP:n rooli välittäjäaineena synapseissa.

3.2 Rooli entsyymien työssä

Elävä solu on kemiallinen järjestelmä, joka on kaukana tasapainosta: loppujen lopuksi elävän järjestelmän lähestyminen tasapainoon tarkoittaa sen hajoamista ja kuolemaa. Kunkin entsyymin tuote kuluu yleensä nopeasti loppuun, koska toinen entsyymi käyttää sitä substraattina aineenvaihduntareitillä. Vielä tärkeämpää on, että suuri määrä entsymaattisia reaktioita liittyy ATP:n hajoamiseen ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi. Jotta tämä olisi mahdollista, ATP-pooli on puolestaan ​​pidettävä tasolla, joka on kaukana tasapainosta, jotta ATP:n pitoisuuden suhde sen hydrolyysituotteiden pitoisuuteen on korkea. Siten ATP-poolilla on "akkumulaattorin" rooli, joka ylläpitää jatkuvaa energian ja atomien siirtoa solussa entsyymien läsnäolon määräämiä metaboliareittejä pitkin.

Tarkastellaan siis ATP-hydrolyysiprosessia ja sen vaikutusta entsyymien työhön. Kuvittele tyypillinen biosynteesiprosessi, jossa kahden monomeerin - A ja B - täytyy yhdistyä keskenään dehydraatioreaktiossa (se kutsutaan myös kondensaatioksi), johon liittyy veden vapautuminen:

A - H + B - OH - AB + H2O

Käänteinen reaktio, jota kutsutaan hydrolyysiksi, jossa vesimolekyyli hajottaa kovalenttisesti sitoutuneen A-B-yhdisteen, on lähes aina energeettisesti suotuisa. Tämä tapahtuu esimerkiksi proteiinien, nukleiinihappojen ja polysakkaridien hydrolyyttisen pilkkomisen aikana alayksiköiksi.

Yleinen strategia, jolla solu A-B muodostetaan A-N:n ja B-OH:n kanssa, sisältää monivaiheisen reaktiosarjan, jonka seurauksena syntyy energeettisesti epäedullinen haluttujen yhdisteiden synteesi tasapainoisella edullisella reaktiolla.

Vastaako ATP-hydrolyysi suurta negatiivista arvoa? G, siksi ATP-hydrolyysillä on usein energeettisesti suotuisan reaktion rooli, jonka vuoksi solunsisäisiä biosynteesireaktioita suoritetaan.

Matkalla A-H:sta ja B-OH-A-B:stä, jotka liittyvät ATP-hydrolyysiin, hydrolyysienergia muuttaa ensin B-OH:n korkeaenergiseksi välituotteeksi, joka sitten reagoi suoraan A-H:n kanssa muodostaen A-B:n. Yksinkertainen mekanismi tälle prosessille sisältää fosfaatin siirron ATP:stä B-OH:iin muodostamalla B-ORO 3 tai B-O-R, ja tässä tapauksessa kokonaisreaktio tapahtuu vain kahdessa vaiheessa:

1) B - OH + ATP - B - C - R + ADP

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

Koska reaktion aikana muodostunut välituoteyhdiste B - O - P tuhoutuu jälleen, kokonaisreaktiot voidaan kuvata käyttämällä seuraavia yhtälöitä:

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

Ensimmäinen, energeettisesti epäsuotuisa reaktio, on mahdollinen, koska se liittyy toiseen, energeettisesti suotuisaan reaktioon (ATP-hydrolyysi). Esimerkki tämän tyyppisistä vastaavista biosynteettisistä reaktioista voi olla glutamiinin aminohapon synteesi.

ATP:n hydrolyysin G-arvo ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi riippuu kaikkien reagoivien aineiden pitoisuudesta ja on tavallisesti soluolosuhteissa alueella -11 - -13 kcal/mol. ATP-hydrolyysireaktiolla voidaan lopuksi suorittaa termodynaamisesti epäsuotuisa reaktio, jonka G-arvo on noin +10 kcal/mol, tietysti sopivan reaktiosekvenssin läsnä ollessa. Kuitenkin moniin biosynteettisiin reaktioihin, jopa ? G = -13 kcal/mol. Näissä ja muissa tapauksissa ATP:n hydrolyysin reitti muuttuu siten, että AMP ja PP (pyrofosfaatti) muodostuvat ensin. Seuraavassa vaiheessa pyrofosfaatti myös hydrolysoituu; koko prosessin vapaan energian kokonaismuutos on noin -26 kcal/mol.

Miten pyrofosfaatin hydrolyysin energiaa käytetään biosynteettisissä reaktioissa? Yksi tavoista voidaan osoittaa esimerkillä edellä olevasta yhdisteiden A-B synteesistä A-H:n ja B-OH:n kanssa. Sopivan entsyymin avulla B - OH voi reagoida ATP:n kanssa ja muuttua korkeaenergiseksi yhdisteeksi B - O - R - R. Nyt reaktio koostuu kolmesta vaiheesta:

1) B - OH + ATP - B - C - R - R + AMP

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

3) PP + H2O - 2P

Kokonaisreaktio voidaan esittää seuraavasti:

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

Koska entsyymi aina nopeuttaa reaktiota, se katalysoi sekä suoraan että epäsuorasti. käänteinen suunta, yhdiste A - B voi hajota reagoimalla pyrofosfaatin kanssa (vaiheen 2 käänteinen reaktio). Pyrofosfaattihydrolyysin energeettisesti suotuisa reaktio (vaihe 3) edistää kuitenkin stabiilisuuden säilyttämistä. liitännät A-B johtuen siitä, että pyrofosfaatin pitoisuus pysyy hyvin alhaisena (tämä estää reaktion, käänteinen vaiheeseen 2). Siten pyrofosfaatin hydrolyysin energia varmistaa, että reaktio etenee eteenpäin. Esimerkki tärkeästä tämän tyyppisestä biosynteettisestä reaktiosta on polynukleotidien synteesi.

3.3 Rooli DNA:n ja RNA:n sekä proteiinien synteesissä

Kaikissa tunnetuissa organismeissa deoksiribonukleotidit, jotka muodostavat DNA:n, syntetisoidaan ribonukleotidireduktaasi (RNR) -entsyymien vaikutuksesta vastaaviin ribonukleotideihin. Nämä entsyymit pelkistävät sokerijäännöksen riboosista deoksiriboosiksi poistamalla happea 2" hydroksyyliryhmistä, ribonukleosididifosfaattien substraateista ja deoksiribonukleosidifosfaattien tuotteista. Kaikki reduktaasientsyymit käyttävät yhteistä sulfhydryyliradikaalimekanismia, joka riippuu reaktiivisesta kysteiinistä, jotka ovat jäännöksiä. hapettuu muodostaen disulfidisidoksia reaktion aikana PHP-entsyymi prosessoidaan reaktiolla tioredoksiinin tai glutaredoksiinin kanssa.

PHP:n ja siihen liittyvien entsyymien säätely ylläpitää tasapainoa suhteessa toisiinsa. Erittäin pieni pitoisuus estää DNA-synteesiä ja DNA:n korjausta ja on tappava solulle, kun taas epänormaali suhde on mutageeninen, koska DNA-polymeraasin liittymisen todennäköisyys kasvaa DNA-synteesin aikana.

RNA-nukleiinihappojen synteesissä ATP:stä peräisin oleva adenosiini on yksi neljästä nukleotidista, jotka RNA-polymeraasi liittää suoraan RNA-molekyyleihin. Energia, tämä polymeroituminen tapahtuu poistamalla pyrofosfaatti (kaksi fosfaattiryhmää). Tämä prosessi on samanlainen DNA:n biosynteesissä, paitsi että ATP pelkistyy deoksiribonukleotidiksi dATP ennen kuin se liitetään DNA:han.

SISÄÄN synteesi orava. Aminoasyyli-tRNA-syntetaasit käyttävät ATP-entsyymejä energialähteenä tRNA-molekyylin kiinnittämiseksi sen spesifiseen aminohappoon muodostaen aminoasyyli-tRNA:n, joka on valmis translaatioon ribosomeiksi. Energiaa tulee saataville adenosiinimonofosfaatin (AMP) ATP-hydrolyysin seurauksena kahden fosfaattiryhmän poistamiseksi.

ATP:tä käytetään moniin solutoimintoihin, mukaan lukien aineiden kuljettamiseen solukalvojen läpi. Sitä käytetään myös mekaaninen työ, joka toimittaa lihasten supistukseen tarvittavaa energiaa. Se ei toimita energiaa vain sydänlihakseen (verenkiertoa varten) ja luustolihaksille (esimerkiksi kehon kokonaisliikettä varten), vaan myös kromosomeille ja siimoille, jotta ne voivat suorittaa monia toimintojaan. ATP:n tärkeä rooli kemiallinen työ, joka tarjoaa tarvittavan energian useiden tuhansien makromolekyylityyppien synteesiin, joita solu tarvitsee ollakseen olemassa.

ATP:tä käytetään myös on-off-kytkimenä sekä kemiallisten reaktioiden ohjaamiseen että tiedon lähettämiseen. Rakennuspalikoita ja muita elämässä käytettyjä rakenteita tuottavien proteiiniketjujen muodon määräävät pääasiassa heikot kemialliset sidokset, jotka helposti hajoavat ja rakentuvat uudelleen. Nämä piirit voivat lyhentää, pidentää ja muuttaa muotoa vasteena energian sisään- tai ulostulolle. Muutokset ketjuissa muuttavat proteiinin muotoa ja voivat myös muuttaa sen toimintaa tai saada sen aktiiviseksi tai inaktiiviseksi.

ATP-molekyylit voivat sitoutua proteiinimolekyylin yhteen osaan, mikä saa toisen osan samasta molekyylistä liukumaan tai liikkumaan hieman, mikä saa sen muuttamaan konformaatiotaan ja inaktivoimalla molekyylejä. Kun ATP on poistettu, se saa proteiinin palaamaan alkuperäiseen muotoonsa ja siten se toimii uudelleen.

Sykli voidaan toistaa niin kauan kuin molekyyli palaa, toimien tehokkaasti sekä kytkimenä että kytkimenä. Sekä fosforin lisääminen (fosforylaatio) että fosforin poistaminen proteiinista (defosforylaatio) voivat toimia joko päälle- tai poiskytkimenä.

3.4 Muut ATP:n toiminnot

Rooli V aineenvaihdunta, synteesi Ja aktiivinen kuljetus

Siten ATP siirtää energiaa spatiaalisesti erotettujen metabolisten reaktioiden välillä. ATP on useimpien solutoimintojen pääasiallinen energialähde. Tämä sisältää makromolekyylien, mukaan lukien DNA:n ja RNA:n, sekä proteiinien synteesin. ATP:llä on myös tärkeä rooli makromolekyylien kuljettamisessa solukalvojen läpi, kuten eksosytoosissa ja endosytoosissa.

Rooli V rakenne soluja Ja liikettä

ATP osallistuu solurakenteen ylläpitämiseen helpottamalla sytoskeletaalisten elementtien kokoamista ja purkamista. Tämän prosessin ansiosta aktiinifilamenttien supistumiseen tarvitaan ATP:tä ja lihasten supistukseen myosiinia. Tämä viimeinen prosessi on yksi eläinten perusenergiatarpeista, ja se on välttämätön liikkumiselle ja hengittämiselle.

Rooli V signaali järjestelmät

Sisäänsolunulkoinensignaalijärjestelmät

ATP on myös signaalimolekyyli. ATP, ADP tai adenosiini tunnistetaan purinergisiksi reseptoreiksi. Purinoreseptorit voivat olla yleisimmät reseptorit nisäkkään kudoksissa.

Ihmisillä tämä signalointirooli on tärkeä sekä keskus- että ääreishermostossa. Aktiivisuus riippuu ATP:n vapautumisesta synapseista, aksoneista ja glia purinergic aktivoi kalvoreseptoreita

Sisäänsolunsisäinensignaalijärjestelmät

ATP on kriittinen signaalinsiirtoprosesseissa. Kinaasit käyttävät sitä fosfaattiryhmien lähteenä fosfaatinsiirtoreaktioissaan. Kinaasit substraateilla, kuten proteiineissa tai kalvolipideissä, ovat yleinen signaalimuoto. Proteiinin fosforylaatio kinaasilla voi aktivoida tämän kaskadin, kuten mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasikaskadin.

Adenylaattisyklaasi käyttää myös ATP:tä, ja se muunnetaan toiseksi lähettimolekyyliksi AMP, joka osallistuu kalsiumsignaalien laukaisemiseen kalsiumin vapauttamiseksi solunsisäisistä varastoista. [38] Tämä aaltomuoto on erityisen tärkeä aivojen toiminnassa, vaikka se osallistuu lukuisten muiden soluprosessien säätelyyn.

Johtopäätös

1. Adenosiinitrifosfaatti - nukleotidi, jolla on erittäin tärkeä rooli organismien energian ja aineiden aineenvaihdunnassa; Ensinnäkin yhdiste tunnetaan universaalina energialähteenä kaikille elävissä järjestelmissä tapahtuville biokemiallisille prosesseille. Kemiallisesti ATP on adenosiinin trifosfaattiesteri, joka on adeniinin ja riboosin johdannainen. Rakenteeltaan ATP on samanlainen kuin RNA:n osana oleva adeniininukleotidi, vain yhden fosforihapon sijasta ATP sisältää kolme fosforihappotähdettä. Solut eivät pysty sisältämään huomattavia määriä happoja, vaan ainoastaan ​​niiden suoloja. Siksi fosforihappo tulee ATP:hen jäännöksenä (hapon OH-ryhmän sijaan on negatiivisesti varautunut happiatomi).

2. Kehossa ATP syntetisoituu ADP-fosforylaatiolla:

ADP + H3PO4+ energiaa> ATP + H2O.

ADP:n fosforylaatio on mahdollista kahdella tavalla: substraattifosforylaatiolla ja oksidatiivisella fosforylaatiolla (käyttämällä hapettavien aineiden energiaa).

Oksidatiivinen fosforylaatio - yksi tärkeimmistä soluhengityksen komponenteista, mikä johtaa energian tuotantoon ATP:n muodossa. Oksidatiivisen fosforylaation substraatit ovat orgaanisten yhdisteiden - proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien - hajoamistuotteita. Oksidatiivisen fosforylaation prosessi tapahtuu mitokondrioiden kidepinnalla.

Substr A muufosforyyli Ja ing ( biokemiallinen), energiarikkaiden fosforiyhdisteiden synteesi glykolyysin redox-reaktioiden energian ja a-ketoglutaarihapon hapettumisen aikana trikarboksyylihappokierrossa.

3. ATP:n päärooli kehossa liittyy energian tuottamiseen lukuisiin biokemiallisiin reaktioihin. Kahden korkeaenergisen sidoksen kantajana ATP toimii suorana energialähteenä monille energiaa kuluttaville biokemiallisille ja fysiologisille prosesseille. Elävien organismien bioenergetiikassa seuraavat asiat ovat tärkeitä: kemiallinen energia varastoituu ATP:n muodostumisen kautta yhdistettynä eksergonisiin katabolisiin orgaanisten substraattien hapettumisreaktioihin; kemiallista energiaa hyödynnetään pilkkomalla ATP:tä, joka liittyy anabolismin endergonisiin reaktioihin ja muihin energiankulutusta vaativiin prosesseihin.

4. Lisääntyneellä kuormituksella (esimerkiksi sprintissä) lihakset toimivat yksinomaan ATP:n saannin ansiosta. Lihassoluissa tämä reservi riittää useisiin kymmeniin supistuksiin, ja sitten ATP-määrää on täydennettävä. ATP:n synteesi ADP:stä ja AMP:stä johtuu hiilihydraattien, lipidien ja muiden aineiden hajoamisen aikana vapautuvasta energiasta. Suuri määrä ATP:tä kuluu myös henkisen työn suorittamiseen. Tästä syystä henkiset työntekijät tarvitsevat lisääntynyttä määrää glukoosia, jonka hajoaminen varmistaa ATP:n synteesin.

Energia-ATP:n lisäksi se suorittaa useita muita yhtä tärkeitä toimintoja kehossa:

· Yhdessä muiden nukleosiditrifosfaattien kanssa ATP on nukleiinihappojen synteesin lähtötuote.

Lisäksi ATP:llä on tärkeä rooli monien biokemiallisten prosessien säätelyssä. Koska ATP on useiden entsyymien allosteerinen efektori, se lisää tai tukahduttaa niiden toimintaa yhdistämällä niiden säätelykeskuksiin.

ATP on myös syklisen adenosiinimonofosfaatin synteesin välitön esiaste. toissijainen välittäjä hormonaalisen signaalin välittäminen soluun.

ATP:n rooli välittäjänä synapseissa tunnetaan myös.

Bibliografinen luettelo

1. Lemeza, N.A. Biologian käsikirja yliopistoihin hakijoille / L.V. Kamlyuk N.D. Lisov. - Minsk: Unipress, 2011 - 624 s.

2. Lodish, H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Molecular Cell Biology, 5. painos. - New York: W. H. Freeman, 2004.

3. Romanovsky, Yu.M. Elävän solun molekyylienergian muuntimet. Protoni ATP -syntaasi - pyörivä molekyylimoottori / Yu.M. Romanovsky A.N. Tikhonov // UFN. - 2010. - T.180. - S.931 - 956.

4 Voet D, Voet JG. Biochemistry Vol 1 3rd ed. Wiley: Hoboken, NJ. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 487 ruplaa.

5. Yleinen kemia. Biofysikaalinen kemia. Biogeenisten alkuaineiden kemia. M.: valmistua koulusta, 1993

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

7. Alberts B. Solun molekyylibiologia 3 tilavuudessa. / Alberts B., Bray D., Lewis J. et ai., M.: Mir, 1994.1558 s.

8. Nikolaev A.Ya. Biologinen kemia - M .: LLC "Medical Information Agency", 1998.

9. Berg, J. M. Biochemistry, kansainvälinen painos. / Berg, J. M, Tymoczko, J. L, Stryer, L. - New York: W. H. Freeman, 2011; s. 287.

10. Knorre DG. Biologinen kemia: Proc. kemian, biol. Ja kulta. asiantuntija. yliopistot. - 3. painos, Rev. / Knorre DG, Mysina S.D. - M.: Korkeampi. koulu, 2000. - 479 s.: ill.

11. Eliot, V. Biochemistry and molekyylibiologia/ V. Eliot, D. Eliot. - M.: Venäjän lääketieteen akatemian biolääketieteellisen kemian tutkimuslaitoksen kustantamo, OOO "Materik-alpha", 1999, - 372 s.

12. Shina CL, K., 7 Areieh, W. On the Energetics of ATP Hydrolysis in Solution. Journal of Physical Chemistry B, 113 (47), (2009).

13. Berg, J. M. Biochemistry / J. M. Berg: J. L. Tymoczko, L. Stryer. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 1514 s.

Samanlaisia ​​asiakirjoja

orgaaniset yhdisteet ihmiskehossa. Proteiinien rakenne, toiminnot ja luokittelu. Nukleiinihapot (polynukleotidit), RNA:n ja DNA:n rakenteelliset ominaisuudet ja ominaisuudet. Hiilihydraatit luonnossa ja ihmiskehossa. Lipidit ovat rasvoja ja rasvan kaltaisia ​​aineita.

tiivistelmä, lisätty 9.6.2009


Proteiinisynteesin prosessi ja niiden rooli elävien organismien elämässä. Toiminnot ja Kemialliset ominaisuudet aminohappoja. Syyt niiden puutteeseen ihmiskehossa. Välttämättömiä happoja sisältävät elintarvikkeet. Maksassa syntetisoituvat aminohapot.

esitys, lisätty 23.10.2014


Hiilihydraattien energia-, varastointi- ja tuki-rakennustoiminnot. Monosakkaridien ominaisuudet pääasiallisena energianlähteenä ihmiskehossa; glukoosi. Disakkaridien tärkeimmät edustajat; sakkaroosia. Polysakkaridit, tärkkelyksen muodostuminen, hiilihydraattien aineenvaihdunta.

raportti, lisätty 30.4.2010


Aineenvaihduntatoiminnot kehossa: elinten ja järjestelmien tarjoaminen energialla, joka syntyy ravintoaineiden hajoamisen aikana; ruokamolekyylien muuttaminen rakennuspalikiksi; nukleiinihappojen, lipidien, hiilihydraattien ja muiden komponenttien muodostuminen.

tiivistelmä, lisätty 20.1.2009


Proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien rooli ja merkitys kaikkien elintoimintojen normaalille kululle. Proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien koostumus, rakenne ja keskeiset ominaisuudet, niiden kriittisiä tehtäviä ja toimii kehossa. Näiden ravintoaineiden tärkeimmät lähteet.

esitys, lisätty 11.4.2013


Kolesterolimolekyylien rakenteen karakterisointi tärkeänä komponenttina solukalvo. Tutkimus ihmiskehon kolesterolin aineenvaihdunnan säätelymekanismeista. Analyysi verenkierrossa olevien ylimääräisten matalatiheyksisten lipoproteiinien esiintymisestä.

tiivistelmä, lisätty 17.6.2012


Proteiinien, lipidien ja hiilihydraattien aineenvaihdunta. Ihmisen ravitsemustyypit: kaikkiruokainen, erillinen ja vähähiilihydraattinen ravinto, kasvissyönti, raakaruokaruokavalio. Proteiinien rooli aineenvaihdunnassa. Rasvan puute kehossa. Muutokset kehossa ruokavalion tyypin muutoksen seurauksena.

lukukausityö, lisätty 2.2.2014


Raudan osallistuminen oksidatiivisiin prosesseihin ja kollageenin synteesiin. Tutustuminen hemoglobiinin merkitykseen verenmuodostusprosesseissa. Huimaus, hengenahdistus ja aineenvaihduntahäiriöt, jotka johtuvat ihmiskehon raudan puutteesta.

esitys, lisätty 8.2.2012


Fluorin ja raudan ominaisuudet. kehon päivittäinen tarve. Fluorin toiminnot elimistössä, vaikutus, tappava annos, vuorovaikutus muiden aineiden kanssa. Rauta ihmiskehossa, sen lähteet. Raudanpuutteen seuraukset elimistöön ja sen ylimäärästä.

esitys, lisätty 14.2.2017


Proteiinit ravinnon lähteinä, niiden päätehtävät. Aminohapot osallistuvat proteiinien valmistukseen. Polypeptidiketjun rakenne. Proteiinien muuntaminen kehossa. Täydelliset ja epätäydelliset proteiinit. Proteiinin rakenne, kemialliset ominaisuudet, kvalitatiiviset reaktiot.

Kaikkien organismien soluissa on ATP-molekyylejä - adenosiinitrifosforihappoa. ATP on universaali soluaine, jonka molekyylissä on runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia. ATP-molekyyli on eräänlainen nukleotidi, joka, kuten muutkin nukleotidit, koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä - adeniinista, hiilihydraatista - riboosista, mutta sisältää yhden sijasta kolme fosforihappomolekyylijäännöstä (kuva 12). Kuvassa kuvakkeella merkityt sidokset ovat energiarikkaita ja niitä kutsutaan makroergisiksi. Jokainen ATP-molekyyli sisältää kaksi makroergistä sidosta.

Kun korkeaenerginen sidos katkeaa ja yksi fosforihappomolekyyli lohkaistaan ​​entsyymien avulla, vapautuu 40 kJ/mol energiaa ja ATP muuttuu ADP-adenosiinidifosforihapoksi. Kun yksi fosforihappomolekyyli poistetaan, vapautuu vielä 40 kJ / mol; Muodostuu AMP - adenosiinimonofosforihappo. Nämä reaktiot ovat palautuvia, eli AMP voidaan muuntaa ADP:ksi, ADP ATP:ksi.

ATP-molekyylejä ei vain hajoa, vaan myös syntetisoidaan, joten niiden pitoisuus solussa on suhteellisen vakio. ATP:n merkitys solun elämässä on valtava. Näillä molekyyleillä on johtava rooli energia-aineenvaihdunnassa, joka on välttämätön solun ja koko organismin elintärkeän toiminnan varmistamiseksi.

RNA-molekyyli on pääsääntöisesti yksiketjuinen, joka koostuu neljästä nukleotidityypistä - A, U, G, C. RNA:ta tunnetaan kolmea päätyyppiä: mRNA, rRNA, tRNA. RNA-molekyylien pitoisuus solussa ei ole vakio, ne osallistuvat proteiinien biosynteesiin. ATP on solun universaali energia-aine, jossa on runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia. ATP:llä on keskeinen rooli solun energianvaihdossa. RNA:ta ja ATP:tä löytyy sekä solun tumasta että sytoplasmasta.

Jokaisella solulla, kuten kaikilla elävällä järjestelmällä, on kyky säilyttää koostumus ja kaikki ominaisuudet suhteellisen vakiona. Esimerkiksi ATP:n pitoisuus soluissa on noin 0,04 %, ja tämä arvo säilyy vakaasti huolimatta siitä, että ATP:tä kuluu solussa jatkuvasti elämän aikana. Toinen esimerkki: solusisällön reaktio on lievästi emäksinen, ja tämä reaktio säilyy vakaasti huolimatta siitä, että happoja ja emäksiä muodostuu jatkuvasti aineenvaihduntaprosessissa. Pysyi vakaasti tietyllä tasolla, ei vain kemiallinen koostumus soluja, vaan myös sen muita ominaisuuksia. Elävien järjestelmien korkeaa vakautta ei voida selittää niiden materiaalien ominaisuuksilla, joista ne on rakennettu, koska proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit ovat vähän stabiileja. Elävien järjestelmien vakaus on aktiivista, se johtuu monimutkaisista koordinaatio- ja säätelyprosesseista.

Harkitse esimerkiksi, kuinka solun ATP-sisällön pysyvyys säilyy. Kuten tiedämme, solu kuluttaa ATP:tä, kun se suorittaa mitä tahansa toimintaa. ATP:n synteesi tapahtuu prosessien seurauksena ilman happea ja glukoosin hapen hajoamista. On selvää, että ATP-pitoisuuden pysyvyys saavutetaan molempien prosessien - ATP:n kulutuksen ja sen synteesin - täsmällisen tasapainottamisen ansiosta: heti kun ATP-pitoisuus solussa vähenee, prosessit ilman happea ja glukoosin happi hajoavat välittömästi. päälle, jolloin ATP syntetisoituu ja ATP-pitoisuus solussa kasvaa. Kun ATP:n taso saavuttaa normin, ATP:n synteesi hidastuu.

Solun normaalin koostumuksen säilymisen varmistavien prosessien kytkeminen päälle ja pois tapahtuu siinä automaattisesti. Tällaista säätelyä kutsutaan itsesäätelyksi tai itsesäätelyksi.

Solun toiminnan säätelyn perustana ovat informaatioprosessit, eli prosessit, joissa järjestelmän yksittäisten linkkien välinen kommunikaatio tapahtuu signaalien avulla. Signaali on muutos, joka tapahtuu jossain järjestelmän osassa. Vastauksena signaaliin käynnistetään prosessi, jonka seurauksena tapahtunut muutos eliminoidaan. Kun järjestelmän normaali tila palautuu - tämä toimii uutena signaalina prosessin sulkemiseksi.

Miten solusignalointijärjestelmä toimii, miten se tarjoaa autosäätelyprosesseja siinä?

Signaalien vastaanottaminen solun sisällä tapahtuu sen entsyymien avulla. Entsyymeillä, kuten useimpien proteiinien, rakenne on epävakaa. Useiden tekijöiden, mukaan lukien monet kemialliset aineet, vaikutuksesta entsyymin rakenne häiriintyy ja sen katalyyttinen aktiivisuus häviää. Tämä muutos on pääsääntöisesti palautuva, eli aktiivisen tekijän poistamisen jälkeen entsyymin rakenne palautuu normaaliksi ja sen katalyyttinen toiminta palautuu.

Solujen autosäätelymekanismi perustuu siihen, että aine, jonka pitoisuutta säädellään, pystyy spesifiseen vuorovaikutukseen sitä tuottavan entsyymin kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena entsyymin rakenne muuttuu ja sen katalyyttinen aktiivisuus häviää.

Solujen autosäätelymekanismi toimii seuraavasti. Tiedämme jo sen kemialliset aineet Solussa tuotetut aineet syntyvät yleensä useiden peräkkäisten entsymaattisten reaktioiden seurauksena. Muista hapettomat ja hapettomat glukoosin hajoamisprosessit. Jokainen näistä prosesseista on pitkä sarja - vähintään tusina peräkkäistä reaktiota. On aivan ilmeistä, että tällaisten moninomisten prosessien säätelyyn riittää yhden linkin kytkeminen pois päältä. Riittää, kun sammutat vähintään yhden reaktion - ja koko linja pysähtyy. Tällä tavalla solun ATP-pitoisuuden säätely suoritetaan. Solun ollessa levossa sen ATP-pitoisuus on noin 0,04 %. Sellaisella korkea pitoisuus ATP se reagoi jonkin entsyymin kanssa ilman glukoosin hapen hajoamisprosessia. Tämän reaktion seurauksena kaikki tämän entsyymin molekyylit menettävät aktiivisuuden ja kuljetinlinjat ilman happea ja happiprosesseja ovat passiivisia. Jos ATP:n pitoisuus solussa pienenee jonkin solun aktiivisuuden vuoksi, entsyymin rakenne ja toiminta palautuvat ja käynnistetään ilman happea ja happiprosessit. Tämän seurauksena ATP:tä tuotetaan, sen pitoisuus kasvaa. Kun se saavuttaa normin (0,04%), kuljetin ilman happea ja happiprosesseja sammuu automaattisesti.

2241-2250

2241. Maantieteellinen eristyneisyys johtaa lajitteluun, koska alkuperäisen lajin populaatioissa
A) ero
B) konvergenssi
B) aromorfoosi
D) rappeuma

2242. Uusiutumattomiin luonnonvarat biosfäärit sisältävät
A) kalkkijäämiä
B) trooppiset metsät
B) hiekkaa ja savea
D) kivihiili

2243. Millä todennäköisyydellä fenotyypin resessiivinen piirre ilmenee ensimmäisen sukupolven jälkeläisissä, jos molemmilla vanhemmilla on Aa-genotyyppi?
A) 0 %
B) 25 %
C) 50 %
D) 75 %

Abstrakti

2244. Molekyylissä on runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia fosforihappotähteiden välillä
Orava
B) ATP
B) mRNA
D) DNA

2245. Millä perusteella kuvassa esitetty eläin on luokiteltu hyönteisten luokkaan?
A) kolme paria kävelyjalkoja
B) kaksi yksinkertaista silmää
c) yksi pari läpinäkyviä siipiä
D) kehon pilkkominen päähän ja vatsaan

Abstrakti

2246. Tsygootti, toisin kuin sukusolu, muodostuu seurauksena
A) lannoitus
B) partenogeneesi
B) spermatogeneesi
D) Meioosin I-jako

2247. Kasveissa syntyy hedelmättömiä hybridejä
A) lajinsisäinen risteytys
B) polyploidisaatio
B) etähybridisaatio
D) ristin analysointi

Kuinka paljon ATP:tä on kehossa?

2249. Rh-negatiivisilla ihmisillä veren punasolujen koostumus eroaa Rh-positiivisiin verrattuna
A) lipidit
B) hiilihydraatit
B) mineraalit
D) proteiinit

2250. Kun aivokuoren ohimolohkon solut tuhoutuvat, ihminen
A) saa vääristyneen kuvan esineiden muodosta
B) ei tee eroa äänen voimakkuuden ja korkeuden välillä
B) menettää koordinaatiokykynsä
D) ei erottele visuaalisia signaaleja

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018

adblock-tunnistin

1. Mitä sanoja lauseesta puuttuu ja ne on korvattu kirjaimilla (а-г)?

"ATP-molekyylin koostumus sisältää typpipitoisen emäksen (a), viiden hiilen monosakkaridin (b) ja (c) hapon tähteen (d).

Seuraavat sanat korvataan kirjaimilla: a - adeniini, b - riboosi, c - kolme, d - fosfori.

2. Vertaa ATP:n ja nukleotidin rakennetta. Etsi yhtäläisyyksiä ja eroja.

Itse asiassa ATP on RNA:n adenyylinukleotidin (adenosiinimonofosfaatti tai AMP) johdannainen. Molempien aineiden molekyylien koostumus sisältää typpipitoisen emäksen adeniinin ja viiden hiilen sokeririboosin. Erot johtuvat siitä, että RNA:n adenyylinukleotidin koostumuksessa (kuten minkä tahansa muun nukleotidin koostumuksessa) on vain yksi fosforihappotähde, eikä siinä ole makroergisiä (suurienergisiä) sidoksia. ATP-molekyyli sisältää kolme fosforihappotähdettä, joiden välillä on kaksi makroergistä sidosta, joten ATP voi toimia akkumulaattorina ja energian kantajana.

3. Mikä on ATP:n hydrolyysiprosessi?

ATP: energiavaluutta

ATP-synteesi? Mikä on biologinen rooli ATP?

Hydrolyysiprosessissa yksi fosforihappojäännös lohkeaa ATP-molekyylistä (defosforylaatio). Tässä tapauksessa makroerginen sidos katkeaa, energiaa vapautuu 40 kJ / mol ja ATP muuttuu ADP:ksi (adenosiinidifosforihapoksi):

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + 40 kJ

ADP voi käydä läpi lisähydrolyysin (mitä tapahtuu harvoin) toisen fosfaattiryhmän eliminoituessa ja toisen "energian osan" vapautuessa. Tässä tapauksessa ADP muunnetaan AMP:ksi (adenosiinimonofosforihapoksi):

ADP + H2O → AMP + H3PO4 + 40 kJ

ATP:n synteesi tapahtuu fosforihappotähteen lisäämisen seurauksena ADP-molekyyliin (fosforylaatio). Tämä prosessi suoritetaan pääasiassa mitokondrioissa ja kloroplasteissa, osittain solujen hyaloplasmassa. Jotta ADP:stä muodostuisi 1 mooli ATP:tä, energiaa on käytettävä vähintään 40 kJ:

ADP + H3PO4 + 40 kJ → ATP + H2O

ATP on yleinen energiavarasto (akku) ja energian kantaja elävien organismien soluissa. Lähes kaikissa biokemiallisissa prosesseissa, jotka tapahtuvat soluissa energiakustannuksilla, ATP:tä käytetään energian toimittajana. ATP:n energian ansiosta syntetisoidaan uusia proteiineja, hiilihydraatteja, lipidejä, tapahtuu aktiivista aineiden kuljetusta, siipien ja värekkojen liikettä, tapahtuu solujen jakautumista, lihakset toimivat, lämminveristen eläinten tasainen kehon lämpötila on huollettu jne.

4. Mitä sidoksia kutsutaan makroergisiksi? Mitä toimintoja makroergisiä sidoksia sisältävät aineet voivat suorittaa?

Makroergisiä sidoksia kutsutaan sidoksiksi, joiden rikkoutuessa vapautuu suuri määrä energiaa (esimerkiksi kunkin ATP-makroergisen sidoksen katkeamiseen liittyy 40 kJ / mol energian vapautuminen). Makroergisiä sidoksia sisältävät aineet voivat toimia akkuina, kantajina ja energian toimittajina eri elämänprosesseissa.

5. ATP:n yleinen kaava on С10H16N5O13P3. 1 mol ATP:n hydrolyysi ADP:ksi vapauttaa 40 kJ energiaa. Kuinka paljon energiaa vapautuu 1 kg ATP:n hydrolyysin aikana?

● Laske ATP:n moolimassa:

M (С10H16N5O13P3) = 12 × 10 + 1 × 16 + 14 × 5 + 16 × 13 + 31 × 3 = 507 g/mol.

● 507 g ATP:n (1 mol) hydrolyysi vapauttaa 40 kJ energiaa.

Tämä tarkoittaa, että 1000 g ATP:n hydrolyysin aikana vapautuu: 1000 g × 40 kJ: 507 g ≈ 78,9 kJ.

Vastaus: 1 kg ATP:n hydrolyysin aikana ADP:ksi vapautuu noin 78,9 kJ energiaa.

6. ATP-molekyylit, jotka oli leimattu radioaktiivisella fosfori 32P:llä viimeisessä (kolmannessa) fosforihappotähteessä, vietiin yhteen soluun ja ATP-molekyylit, jotka oli leimattu 32P:llä ensimmäisestä (lähimpänä riboosia) tähteestä, vietiin toiseen soluun. Viiden minuutin kuluttua 32P:llä leimatun epäorgaanisen fosfaatti-ionin pitoisuus mitattiin molemmissa soluissa. Missä se on korkeampi ja miksi?

Fosforihapon viimeinen (kolmas) jäännös irtoaa helposti ATP-hydrolyysin aikana, kun taas ensimmäinen (lähin riboosia) ei lohkea edes ATP:n kaksivaiheisen hydrolyysin aikana AMP:ksi. Siksi radioaktiivisen epäorgaanisen fosfaatin pitoisuus on korkeampi solussa, johon on lisätty viimeisellä (kolmannella) fosforihappojäännöksellä leimattua ATP:tä.

Dashkov M.L.

Verkkosivusto: dashkov.by

RNA-molekyyli, toisin kuin DNA, on yleensä yksi nukleotidiketju, joka on paljon lyhyempi kuin DNA. Kuitenkin RNA:n kokonaismassa solussa on suurempi kuin DNA:n. RNA-molekyylejä löytyy sekä tumasta että sytoplasmasta.

Tunnetaan kolme päätyyppiä RNA:ta: informaatio eli matriisi, - mRNA; ribosomaalinen - rRNA, kuljetus - tRNA, jotka eroavat molekyylien muodosta, koosta ja toiminnasta. Niiden päätehtävä on osallistuminen proteiinien biosynteesiin.

Näet, että RNA-molekyyli, kuten DNA-molekyyli, koostuu neljästä nukleotidityypistä, joista kolme sisältää samat typpipitoiset emäkset kuin DNA-nukleotidit (A, G, C). Tymiinin typpipitoisen emäksen sijasta RNA:n koostumus sisältää kuitenkin toisen typpipitoisen emäksen - urasiilin (U). Siten RNA-molekyylin nukleotidien koostumus sisältää typpipitoisia emäksiä: A, G, C, U. Lisäksi RNA sisältää hiilihydraattideoksiriboosin sijasta riboosia.

Kaikkien organismien soluissa on ATP-molekyylejä - adenosiinitrifosforihappoa. ATP on universaali soluaine, jonka molekyylissä on runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia. ATP-molekyyli on eräänlainen nukleotidi, joka, kuten muut nukleotidit, koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä - adeniinista, hiilihydraatista - riboosista, mutta sisältää yhden sijasta kolme fosforihappomolekyylijäännöstä. Jokainen ATP-molekyyli sisältää kaksi makroergistä sidosta.

Kun korkeaenerginen sidos katkeaa ja yksi fosforihappomolekyyli lohkeaa irti entsyymien avulla, vapautuu 40 kJ/mol energiaa ja ATP muuttuu ADP-adenosiinidifosforihapoksi. Kun yksi fosforihappomolekyyli poistetaan, vapautuu vielä 40 kJ / mol; Muodostuu AMP - adenosiinimonofosforihappo. Nämä reaktiot ovat palautuvia, eli AMP voidaan muuntaa ADP:ksi, ADP ATP:ksi.

ATP-molekyyli - mikä se on ja mikä on sen rooli kehossa

ATP-molekyylejä ei vain hajoa, vaan myös syntetisoidaan, joten niiden pitoisuus solussa on suhteellisen vakio. ATP:n merkitys solun elämässä on valtava. Näillä molekyyleillä on johtava rooli energia-aineenvaihdunnassa, joka on välttämätön solun ja koko organismin elintärkeän toiminnan varmistamiseksi.

Ihmiskehossa on noin 70 biljoonaa solua. Tervettä kasvua varten jokainen heistä tarvitsee auttajia - vitamiineja. Vitamiinimolekyylit ovat pieniä, mutta niiden puutos on aina havaittavissa. Jos on vaikea sopeutua pimeään, tarvitset A- ja B2-vitamiinia, hilsettä on ilmaantunut - ei ole tarpeeksi B12, B6, P, mustelmat eivät parane pitkään - C-vitamiinin puutos.Tällä oppitunnilla saat opit kuinka ja missä strateginen vitamiinitarjonta, miten vitamiinit aktivoivat kehoa, ja opit myös ATP:stä - solun pääenergian lähteestä.

Aihe: Sytologian perusteet

Oppitunti: ATP:n rakenne ja toiminnot

Kuten muistat, nukleiinihapotkoostuu nukleotideista. Kävi ilmi, että solussa olevat nukleotidit voivat olla sitoutuneessa tilassa tai vapaassa tilassa. Vapaassa tilassa ne suorittavat useita tärkeitä toimintoja kehon elämälle.

Tällaisille ilmaiseksi nukleotidit pätee ATP-molekyyli tai adenosiinitrifosforihappo(adenosiinitrifosfaatti). Kuten kaikki nukleotidit, ATP koostuu viiden hiilen sokerista. riboosi, typpipitoinen emäs - adeniini ja toisin kuin DNA- ja RNA-nukleotidit, kolme jäännöstä fosforihappoa(Kuva 1).

Riisi. 1. Kolme kaavamaista esitysta ATP:stä

Tärkein ATP-toiminto on, että se on yleinen säilyttäjä ja kantaja energiaa häkissä.

Kaikki solun biokemialliset reaktiot, jotka vaativat energiaa, käyttävät ATP:tä lähteenä.

Kun erotetaan yksi fosforihappojäännös, ATP menee ADP (adenosiinidifosfaatti). Jos toinen fosforihappojäännös erottuu (mikä tapahtuu erikoistapauksissa), ADP menee AMF(adenosiinimonofosfaatti) (kuvio 2).

Riisi. 2. ATP:n hydrolyysi ja sen muuntaminen ADP:ksi

Toista ja kolmatta fosforihappojäännöstä erotettaessa vapautuu suuri määrä energiaa, jopa 40 kJ. Tästä syystä näiden fosforihappotähteiden välistä sidosta kutsutaan makroergiseksi ja sitä merkitään vastaavalla symbolilla.

Tavallisen sidoksen hydrolyysin aikana vapautuu (tai absorboituu) pieni määrä energiaa, ja makroergisen sidoksen hydrolyysin aikana vapautuu paljon enemmän energiaa (40 kJ). Riboosin ja fosforihapon ensimmäisen jäännöksen välinen sidos ei ole makroerginen, sen hydrolyysi vapauttaa vain 14 kJ energiaa.

Makroergisiä yhdisteitä voidaan muodostaa myös esimerkiksi muiden nukleotidien perusteella GTP(guanosiinitrifosfaattia) käytetään energialähteenä proteiinien biosynteesissä, osallistuu signaalinsiirtoreaktioihin, on substraatti RNA-synteesille transkription aikana, mutta juuri ATP on solun yleisin ja yleisin energianlähde.

ATP sisältää muodossa sytoplasmassa, ja ytimessä, mitokondrioissa ja kloroplasteissa.

Näin ollen muistimme, mitä ATP on, mitkä ovat sen tehtävät ja mikä on makroerginen sidos.

Vitamiinit - biologisesti aktiiviset orgaaniset yhdisteet, jotka ovat pieniä määriä välttämättömiä solun elintärkeiden prosessien ylläpitämiseksi.

Ne eivät ole elävän aineen rakenneosia eikä niitä käytetä energialähteenä.

Suurin osa vitamiineista ei syntetisoidu ihmisen ja eläimen elimistössä, vaan niitä tulee ruoan mukana, osa syntetisoituu pieninä määrinä suoliston mikroflooran ja kudosten toimesta (D-vitamiini syntetisoituu ihossa).

Ihmisten ja eläinten vitamiinitarve ei ole sama ja riippuu tekijöistä, kuten sukupuolesta, iästä, fysiologisesta tilasta ja ympäristöolosuhteista. Kaikki eläimet eivät tarvitse kaikkia vitamiineja.

Esimerkiksi askorbiinihappo tai C-vitamiini on välttämätön ihmisille ja muille kädellisille. Samaan aikaan se syntetisoituu matelijoiden kehossa (merimiehet ottivat kilpikonnia matkoille torjuakseen keripukkia - C-vitamiinin puutetta).

Vitamiinit löydettiin vuonna myöhään XIX vuosisadalla venäläisten tiedemiesten työn ansiosta N. I. Lunina Ja V. Pashutina, joka osoitti, että hyvään ravintoon tarvitaan proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien lisäksi myös joitain muita, tuolloin tuntemattomia aineita.

Vuonna 1912 puolalainen tiedemies K. Funk(Kuva 3), tutkiessaan Beri-Berin taudilta (B-vitamiinin avitaminoosi) suojaavan riisinkuoren komponentteja, ehdotti, että näissä aineissa on välttämättä oltava amiiniryhmiä. Hän ehdotti näiden aineiden kutsumista vitamiineiksi eli elämän amiineiksi.

Myöhemmin todettiin, että monet näistä aineista eivät sisällä aminoryhmiä, mutta termi vitamiinit on juurtunut hyvin tieteen ja käytännön kieleen.

Kun yksittäisiä vitamiineja löydettiin, ne nimettiin latinalaisin kirjaimin ja nimettiin niiden toimintojen mukaan. Esimerkiksi E-vitamiinia kutsuttiin tokoferoliksi (muinaisesta kreikasta τόκος - "synnytys" ja φέρειν - "tuo").

Nykyään vitamiinit jaetaan sen mukaan, kuinka ne liukenevat veteen tai rasvoihin.

Vesiliukoisille vitamiineille sisältää vitamiineja H, C, P, SISÄÄN.

rasvaliukoisiin vitamiineihin viitata A, D, E, K(voidaan muistaa sanana: keda) .

Kuten jo todettiin, vitamiinien tarve riippuu iästä, sukupuolesta, organismin fysiologisesta tilasta ja elinympäristöstä. Nuorena vitamiinien tarve on selvä. Heikentynyt keho vaatii myös suuria annoksia näitä aineita. Iän myötä vitamiinien imeytymiskyky heikkenee.

Vitamiinien tarpeen määrää myös elimistön kyky hyödyntää niitä.

Vuonna 1912 puolalainen tiedemies Casimir Funk sai osittain puhdistettua B1-vitamiinia - tiamiinia riisinkuorista. Kesti vielä 15 vuotta saada tämä aine kiteisessä tilassa.

Kiteinen B1-vitamiini on väritöntä, karvas makua ja helposti veteen liukeneva. Tiamiinia löytyy sekä kasvi- että mikrobisoluista. Erityisesti paljon sitä viljakasveissa ja hiivassa (kuva 4).

Riisi. 4. Tiamiinitabletit ja elintarvikkeet

Elintarvikkeiden lämpökäsittely ja erilaiset lisäaineet tuhoavat tiamiinia. Avitaminoosin, hermoston, sydän- ja verisuonisairauksien ja ruoansulatusjärjestelmät. Avitaminoosi johtaa veden aineenvaihdunnan ja hematopoieesin toiminnan häiriintymiseen. Yksi selkeimmistä esimerkeistä tiamiinin puutteesta on Beri-Berin taudin kehittyminen (kuva 5).

Riisi. 5. Henkilö, joka kärsii tiamiinin puutteesta - beriberi-tauti

B1-vitamiinia käytetään laajalti lääketieteellisessä käytännössä erilaisten hermoston sairauksien, sydän- ja verisuonisairauksien hoitoon.

Leivonnassa tiamiinia käytetään yhdessä muiden vitamiinien - riboflaviinin ja nikotiinihapon - kanssa leipomotuotteiden vahvistamiseen.

Vuonna 1922 G. Evans Ja A. Bisho löysivät rasvaliukoisen vitamiinin, jota he kutsuivat tokoferoliksi tai E-vitamiiniksi (kirjaimellisesti: "edistää synnytystä").

E-vitamiini puhtaimmassa muodossaan on öljyinen neste. Sitä esiintyy laajalti viljoissa, kuten vehnässä. Sitä on runsaasti kasvi- ja eläinrasvoissa (kuva 6).

Riisi. 6. Tokoferoli ja sitä sisältävät tuotteet

Paljon E-vitamiinia porkkanoissa, kananmunassa ja maidossa. E-vitamiini on antioksidantti eli se suojaa soluja patologiselta hapettumiselta, joka johtaa ne ikääntymiseen ja kuolemaan. Se on "nuoruuden vitamiini". Vitamiinin merkitys lisääntymisjärjestelmälle on valtava, joten sitä kutsutaan usein lisääntymisvitamiiniksi.

Tämän seurauksena E-vitamiinin puutos johtaa ensinnäkin alkion ja sukuelinten häiriöihin.

E-vitamiinin tuotanto perustuu sen eristämiseen vehnänalkiosta - alkoholiuuttomenetelmällä ja liuottimien tislauksella matalissa lämpötiloissa.

Lääketieteellisessä käytännössä käytetään sekä luonnollisia että synteettisiä valmisteita - tokoferoliasetaattia kasviöljyssä, suljettuna kapseliin (kuuluisa "kalaöljy").

E-vitamiinivalmisteita käytetään antioksidantteina säteilytykseen ja muihin patologisiin tiloihin, jotka liittyvät lisääntyneeseen ionisoituneiden hiukkasten ja reaktiivisten happilajien pitoisuuteen kehossa.

Lisäksi E-vitamiinia määrätään raskaana oleville naisille, ja sitä käytetään myös monimutkaisessa hoidossa hedelmättömyyden, lihasdystrofian ja joidenkin maksasairauksien hoitoon.

A-vitamiini (kuvio 7) löydettiin N. Drummond vuonna 1916.

Tätä löytöä edelsi havainnot rasvaliukoisen tekijän esiintymisestä elintarvikkeissa, mikä on välttämätöntä tuotantoeläinten täydelliselle kehitykselle.

A-vitamiini on vitamiiniaakkoston yläosassa. Se on mukana lähes kaikissa elämänprosesseissa. Tämä vitamiini on välttämätön hyvän näön palauttamiseksi ja ylläpitämiseksi.

Se auttaa myös kehittämään vastustuskykyä monia sairauksia, mukaan lukien vilustumista, vastaan.

Ilman A-vitamiinia ihon epiteelin terve tila on mahdotonta. Jos sinulla on kananlihaksia, joita esiintyy useimmiten kyynärpäissä, reisissä, polvissa, säärissä, jos käsissä on kuivaa ihoa tai muita vastaavia ilmiöitä, tämä tarkoittaa, että sinulla on A-vitamiinin puutos.

A-vitamiini, kuten E-vitamiini, on välttämätön sukupuolirauhasten (sukurauhasten) normaalille toiminnalle. A-vitamiinin hypovitaminoosin yhteydessä havaittiin lisääntymisjärjestelmän ja hengityselinten vaurioita.

Yksi A-vitamiinin puutteen erityisistä seurauksista on näköprosessin rikkominen, erityisesti silmien kyky sopeutua pimeään - hämäräsokeus. Avitaminoosi johtaa kseroftalmian esiintymiseen ja sarveiskalvon tuhoutumiseen. Jälkimmäinen prosessi on peruuttamaton, ja sille on ominaista täydellinen näön menetys. Hypervitaminoosi johtaa silmätulehdukseen ja hiustenlähtöön, ruokahaluttomuuteen ja kehon täydelliseen uupumukseen.

Riisi. 7. A-vitamiini ja sitä sisältävät elintarvikkeet

A-ryhmän vitamiineja on pääasiassa eläinperäisissä tuotteissa: maksassa, kalaöljyssä, öljyssä, munissa (kuva 8).

Riisi. 8. Kasvi- ja eläinperäisten tuotteiden A-vitamiinipitoisuus

Kasvituotteet sisältävät karotenoideja, jotka ihmiskehossa muuttuvat A-vitamiiniksi karotenoosientsyymin vaikutuksesta.

Joten tänään tutustuit ATP:n rakenteeseen ja toimintoihin, muistit myös vitamiinien merkityksen ja sait selville, kuinka jotkut niistä ovat mukana elämänprosesseissa.

Kun elimistö ei saa riittävästi vitamiineja, kehittyy ensisijainen vitamiinipuutos. Eri ruoat sisältävät eri määriä vitamiineja.

Esimerkiksi porkkana sisältää paljon A-provitamiinia (karoteenia), kaali C-vitamiinia jne. Tästä syystä tarvitaan tasapainoista ruokavaliota, joka sisältää erilaisia ​​kasvi- ja eläintuotteita.

Avitaminoosi klo normaaleissa olosuhteissa ravitsemus on hyvin harvinaista, paljon yleisempää hypovitaminoosi, jotka liittyvät riittämättömään vitamiinien saantiin ruoan kanssa.

Hypovitaminoosi ei voi ilmetä vain epätasapainoisen ruokavalion seurauksena, vaan myös erilaisten maha-suolikanavan tai maksan sairauksien seurauksena tai useiden hormonaalisten tai infektiosairauksien seurauksena, jotka johtavat vitamiinien imeytymishäiriöön kehossa.

Joitakin vitamiineja tuottaa suolen mikrofloora (suolen mikrobiota). Biosynteettisten prosessien tukahduttaminen toiminnan seurauksena antibiootteja voi myös johtaa kehitykseen hypovitaminoosi, seurauksena dysbakterioosi.

Ravintolisien sekä vitamiineja sisältävien lääkkeiden liiallinen käyttö johtaa patologisen tilan esiintymiseen - hypervitaminoosi. Tämä koskee erityisesti rasvaliukoisia vitamiineja, kuten A, D, E, K.

Kotitehtävät

1. Mitä aineita kutsutaan biologisesti aktiivisiksi?

2. Mikä on ATP? Mikä on ATP-molekyylin rakenne? Millaisia ​​tyyppejä kemiallinen sidos olemassa tässä monimutkaisessa molekyylissä?

3. Mitkä ovat ATP:n tehtävät elävien organismien soluissa?

4. Missä ATP:n synteesi tapahtuu? Missä ATP-hydrolyysi tapahtuu?

5. Mitä vitamiinit ovat? Mitkä ovat niiden tehtävät kehossa?

6. Miten vitamiinit eroavat hormoneista?

7. Mitä vitamiiniluokituksia tiedät?

8. Mikä on avitaminoosi, hypovitaminoosi ja hypervitaminoosi? Anna esimerkkejä näistä ilmiöistä.

9. Mitkä sairaudet voivat johtua riittämättömästä tai liiallisesta vitamiinien saannista kehossa?

10. Keskustele ruokalistastasi ystävien ja sukulaisten kanssa, laske käyttämällä lisäinformaatio eri elintarvikkeiden vitamiinipitoisuudesta, saatko tarpeeksi vitamiineja.

1. Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja ().

2. Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja ().

3. Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja ().

Bibliografia

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Yleinen biologia 10-11 luokka Bustard, 2005.

2. Beljajev D.K. Biologia luokka 10-11. Yleinen biologia. Perustaso. - 11. painos, stereotypia. - M.: Koulutus, 2012. - 304 s.

3. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologia 10-11 luokka. Yleinen biologia. Perustaso. - 6. painos, lisäys. - Bustard, 2010. - 384 s.

Proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien lisäksi solussa syntetisoituu suuri määrä muita orgaanisia yhdisteitä, jotka voidaan ehdollisesti jakaa keskitason Ja lopullinen. Useimmiten tietyn aineen saaminen liittyy katalyyttisen kuljettimen toimintaan (suuri määrä entsyymejä), ja se liittyy välireaktiotuotteiden muodostumiseen, joihin seuraava entsyymi vaikuttaa. Lopulliset orgaaniset yhdisteet suorittavat itsenäisiä toimintoja solussa tai toimivat monomeereinä polymeerien synteesissä. Lopulliset aineet ovat aminohappoja, glukoosi, nukleotidit, ATP, hormonit, vitamiinit.

Adenosiinitrifosforihappo (ATP) on universaali lähde ja tärkein energian kerääjä elävissä soluissa. ATP:tä löytyy kaikista kasvi- ja eläinsoluista. ATP:n määrä vaihtelee ja on keskimäärin 0,04 % (raakasolupainoa kohti). Suurin määrä ATP:tä (0,2-0,5 %) löytyy luurankolihaksista.

ATP on nukleotidi, joka koostuu typpipitoisesta emäksestä (adeniini), monosakkaridista (riboosi) ja kolmesta fosforihappotähteestä. Koska ATP ei sisällä yhtä, vaan kolmea fosforihappotähdettä, se kuuluu ribonukleosiditrifosfaatteihin.

Useimmissa soluissa tapahtuvissa töissä käytetään ATP-hydrolyysin energiaa. Samaan aikaan, kun fosforihapon terminaalinen jäännös irtoaa, ATP siirtyy ADP:ksi ( adenosiinidifosfaatti happo), eliminoimalla toisen fosforihapon jäännöksen - AMP:ssa ( monofosforinen adenosiini happo). Vapaan energian saanto sekä terminaalisen että toisen fosforihapon jäännöksen eliminoinnin aikana on 30,6 kJ kumpikin. Kolmannen fosfaattiryhmän lohkeamiseen liittyy vain 13,8 kJ:n vapautuminen. Fosforihapon terminaalin ja toisen, toisen ja ensimmäisen jäännöksen välisiä sidoksia kutsutaan makroergisiksi (korkeaenergiaisiksi).

ATP-varantoja täydennetään jatkuvasti. Kaikkien organismien soluissa ATP:n synteesi tapahtuu fosforylaatioprosessissa, ts. fosforihapon lisääminen ADP:hen. Fosforylaatiota tapahtuu eri intensiteetillä mitokondrioissa, sytoplasman glykolyysin aikana, fotosynteesin aikana kloroplasteissa. ATP-molekyyliä käytetään solussa 1-2 minuutissa; ihmisessä ATP:tä muodostuu ja tuhoutuu päivässä hänen kehonsa massaa vastaava määrä.

lopullinen orgaanisia molekyylejä, ovat myös vitamiinit Ja hormonit. Tärkeä rooli elämässä monisoluiset organismit pelata vitamiinit. Vitamiinit ovat orgaanisia yhdisteitä, joita tietty organismi ei pysty syntetisoimaan (tai syntetisoi riittämättömässä määrin) ja joutuu saamaan ne ruuan mukana. Vitamiinit yhdistyvät proteiinien kanssa muodostaen monimutkaisia ​​entsyymejä. Kun ruoassa ei ole vitamiinia, entsyymiä ei voi muodostua ja syntyy jonkinlainen vitamiinin puutos. Esimerkiksi C-vitamiinin puute johtaa keripukkiin, B 12 -vitamiinin puute johtaa anemiaan, punasolujen normaalin muodostumisen rikkomiseen.

Hormonit ovat sääntelijät jotka vaikuttavat yksittäisten elinten ja koko organismin toimintaan. Ne voivat olla luonteeltaan proteiinia (aivolisäkkeen, haiman hormonit), olla sukua lipideille (sukupuolihormonit), voivat olla aminohappojen johdannaisia ​​(tyroksiini). Hormoneja tuottavat sekä eläimet että kasvit.