АТФ молекуласының ерекшеліктері. АТФ құрылымы және биологиялық рөлі. АТФ функциялары. Тотығу декарбоксилдену – пируваттың ацетил-КоА-ға дейін тотығуы бірқатар ферменттер мен коферменттердің қатысуымен жүреді, құрылымдық түрде көпферменттік жүйеге біріккен

Кез келген организм сыртқы ортадан қоректік заттарды қабылдағанша және оның тіршілік әрекетінің өнімдері осы ортаға шығарылғанша өмір сүре алады. Жасушаның ішінде химиялық өзгерістердің үздіксіз өте күрделі кешені болады, соның арқасында қоректік заттардан жасуша денесінің құрамдас бөліктері түзіледі. Тірі организмдегі заттың үнемі жаңарып отыруымен жүретін түрлену процестерінің жиынтығы зат алмасу деп аталады.

Қоректік заттарды сіңіру, ассимиляциялау және олардың есебінен жасушаның құрылымдық компоненттерін құрудан тұратын жалпы алмасудың бір бөлігі ассимиляция деп аталады - бұл конструктивті алмасу. Жалпы алмасудың екінші бөлігі диссимиляция процестері болып табылады, яғни. органикалық заттардың ыдырауы және тотығу процестері, нәтижесінде жасуша энергия алады, энергия алмасу болып табылады. Конструктивтік және энергия алмасу біртұтас тұтастықты құрайды.

Конструктивті алмасу процесінде жасуша өз денесінің биополимерлерін төмен молекулалық қосылыстардың жеткілікті шектеулі санынан синтездейді. Биосинтетикалық реакциялар әртүрлі ферменттердің қатысуымен жүреді және энергияны қажет етеді.

Тірі организмдер тек химиялық байланысқан энергияны пайдалана алады. Әрбір заттың белгілі бір потенциалдық энергиясы болады. Оның негізгі материалдық тасымалдаушылары химиялық байланыстар болып табылады, олардың үзілуі немесе өзгеруі энергияның бөлінуіне әкеледі. Кейбір байланыстардың энергетикалық деңгейі 8-10 кДж шамасына ие – бұл байланыстар қалыпты деп аталады. Басқа байланыстар әлдеқайда көп энергияны қамтиды - 25-40 кДж - бұл макроэргиялық байланыстар деп аталады. Мұндай байланыстары бар белгілі қосылыстардың барлығында дерлік олардың құрамында фосфор немесе күкірт атомдары болады, олардың орнында бұл байланыстар молекулада локализацияланған. Аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ) жасуша өмірінде маңызды рөл атқаратын қосылыстардың бірі болып табылады.

Аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ) органикалық адениндік негізден (I), рибоза көмірсуларынан (II) және үш фосфор қышқылының қалдықтарынан (III) тұрады. Аденин мен рибозаның қосындысы аденозин деп аталады. Пирофосфат топтарының макроэргиялық байланыстары бар, олар ~ арқылы көрсетілген. Бір АТФ молекуласының судың қатысуымен ыдырауы фосфор қышқылының бір молекуласының жойылуымен және бөлінуімен жүреді. бос энергия, ол 33-42 кДж/мольге тең. АТФ қатысатын барлық реакциялар ферменттік жүйелер арқылы реттеледі.

1-сурет. Аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ)

Жасушадағы энергия алмасуы. АТФ синтезі

АТФ синтезі тыныс алу кезінде митохондриялық мембраналарда жүреді, сондықтан тыныс алу тізбегінің барлық ферменттері мен кофакторлары, тотығу фосфорланудың барлық ферменттері осы органеллаларда локализацияланған.

АТФ синтезі мембрананың оң жағындағы АДФ пен фосфаттан (Р) екі Н+ иондары бөлініп, В затының тотықсыздануы кезінде екі Н+ жоғалуының орнын толтыратындай жүреді. Оттегі атомдарының бірі. фосфат мембрананың екінші жағына өтеді және сол жақ бөліктен екі H + ионын қосып, H 2 O түзеді. Фосфор қалдығы АДФ-ға қосылып, АТФ түзеді.

2-сурет. Митохондриялық мембраналардағы АТФ тотығу және синтезінің схемасы

Ағзалардың жасушаларында АТФ құрамындағы энергияны пайдаланатын көптеген биосинтетикалық реакциялар зерттелді, олардың барысында карбоксилдену және декарбоксилдену процестері, амидтік байланыстардың синтезі, энергияны АТФ-дан анаболикалық реакцияларға ауыстыруға қабілетті макроэргиялық қосылыстардың түзілуі жүреді. заттардың синтезі жүреді. Бұл реакциялар өсімдік ағзаларының зат алмасу процестерінде маңызды рөл атқарады.

АТФ және басқа да жоғары энергиялы нуклеозидті полифосфаттардың (GTP, CTP, UGF) қатысуымен моносахаридтердің молекулалары, аминқышқылдары, азотты негіздер, ацилглицериндер нуклеотидтердің туындылары болып табылатын белсенді аралық өнімдердің синтезі арқылы белсендірілуі мүмкін. Мәселен, мысалы, АДФ-глюкоза пирофосфорилаза ферментінің қатысуымен крахмал синтезі процесінде глюкозаның белсендірілген түрі - аденозиндифосфат глюкоза түзіледі, ол құрылымның қалыптасуы кезінде глюкоза қалдықтарының донорына оңай айналады. Бұл полисахаридтің молекулалары.

АТФ синтезі барлық организмдердің жасушаларында фосфорлану процесінде жүреді, яғни. АДФ-қа бейорганикалық фосфаттың қосылуы. АДФ фосфорлану энергиясы энергия алмасуы кезінде түзіледі. Энергия алмасуы немесе диссимиляция – энергияның бөлінуімен жүретін органикалық заттардың бөліну реакцияларының жиынтығы. Тіршілік ету ортасына байланысты диссимиляция екі немесе үш кезеңде жүруі мүмкін.

Тірі организмдердің көпшілігінде – тіршілік ететін аэробтар оттегі ортасы, - диссимиляция барысында үш кезең жүргізіледі: дайындық, оттегісіз және оттегі, оның барысында органикалық заттарбейорганикалық қосылыстарға ыдырайды. Оттегі жетіспейтін ортада өмір сүретін анаэробтарда немесе оттегі жетіспейтін аэробтарда диссимиляция тек алғашқы екі кезеңде ғана энергияға бай аралық органикалық қосылыстардың түзілуімен жүреді.

Бірінші кезең – дайындық – күрделі органикалық қосылыстардың қарапайымға (белоктар – аминқышқылдарына, майлар – глицерин мен май қышқылдарына, полисахаридтер – моносахаридтерге, нуклеин қышқылдары – нуклеотидтерге) ферментативті ыдыраудан тұрады. Органикалық тағамдық субстраттардың ыдырауы көп жасушалы организмдердің асқазан-ішек жолдарының әртүрлі деңгейлерінде жүзеге асырылады. Органикалық заттардың жасушаішілік ыдырауы лизосомалардың гидролиздік ферменттерінің әсерінен жүреді. Бұл жағдайда бөлінетін энергия жылу түрінде таралады және нәтижесінде пайда болған шағын органикалық молекулалар одан әрі бөлшектенуі мүмкін немесе жасуша өзінің органикалық қосылыстарының синтезі үшін «құрылыс материалы» ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Екінші кезең – толық емес тотығу (оттегісіз) – тікелей жасуша цитоплазмасында жүзеге асады, ол оттегінің болуын қажет етпейді және органикалық субстраттардың одан әрі ыдырауынан тұрады. Жасушаның негізгі энергия көзі глюкоза болып табылады. Глюкозаның аноксиктік, толық ыдырауы гликолиз деп аталады.

Гликолиз - алты көміртекті глюкозаны пирожүзім қышқылының (пируват, ПВА) C3H4O3 екі үш көміртекті молекуласына айналдырудың көп сатылы ферментативті процесі. Гликолиз реакциялары кезінде көп саныэнергия - 200 кДж/моль. Бұл энергияның бір бөлігі (60%) жылу түрінде бөлінеді, қалғаны (40%) АТФ синтезіне жұмсалады.

Бір глюкоза молекуласының гликолизі нәтижесінде ПВХ, АТФ және судың екі молекуласы, сондай-ақ сутегі атомдары түзіледі, олар жасушада NADH түрінде сақталады, яғни. белгілі бір тасымалдаушының бөлігі ретінде – никотинамид аденин динуклеотиді. Гликолиз өнімдерінің одан әрі тағдыры – пируват пен сутегі НАД Н түріндегі – әртүрлі тәсілдермен дамуы мүмкін. Ашытқыларда немесе өсімдік жасушаларында оттегінің жетіспеушілігімен алкогольдік ашыту жүреді - ПВХ этил спиртіне дейін төмендейді:

Оттегінің уақытша жетіспеушілігін бастан кешіретін жануарлар жасушаларында, мысалы, шамадан тыс жүктеме кезінде адамның бұлшықет жасушаларында, сондай-ақ кейбір бактерияларда пируват сүт қышқылына дейін тотықсызданатын сүт қышқылының ашытуы жүреді. Қоршаған ортада оттегі болған жағдайда гликолиз өнімдері соңғы өнімге дейін одан әрі ыдыраудан өтеді.

Үшінші кезең – толық тотығу (тыныс алу) – оттегінің міндетті қатысуымен өтеді. Аэробты тыныс алу – ішкі мембрана мен митохондриялық матрицаның ферменттерімен басқарылатын реакциялар тізбегі. Митохондрияға енгеннен кейін ПВХ матрицалық ферменттермен әрекеттесіп, түзеді: жасушадан шығарылатын көмірқышқыл газы; сутегі атомдары, олар тасымалдаушылардың бөлігі ретінде ішкі мембранаға жіберіледі; трикарбон қышқылының цикліне (Кребс циклі) қатысатын ацетил коэнзим А (ацетил-КоА). Кребс циклі – бір ацетил-КоА молекуласынан екі СО2 молекуласы, АТФ молекуласы және төрт жұп сутегі атомы түзілетін, тасымалдаушы молекулаларға – NAD және FAD (флавин аденин динуклеотиді) тасымалданатын тізбекті реакциялар тізбегі. Гликолиздің және Кребс циклінің жалпы реакциясын келесідей көрсетуге болады:

Сонымен, диссимиляцияның оттегісіз кезеңі және Кребс циклі нәтижесінде глюкоза молекуласы бейорганикалық көмірқышқыл газына (СО2) дейін ыдырайды және бұл процесте бөлінетін энергия жартылай АТФ синтезіне жұмсалады, бірақ негізінен үнемделеді. электронды жүктелген тасымалдаушыларда NAD H2 және FAD H2. Тасымалдаушы белоктар сутегі атомдарын ішкі митохондриялық мембранаға тасымалдайды, онда олар мембранаға салынған ақуыздар тізбегі бойымен өтеді. Бөлшектердің тасымалдау тізбегі бойымен тасымалдануы протондар мембрананың сыртқы жағында қалып, мембрана аралық кеңістікте жиналып, оны Н+ резервуарына айналдыратындай, ал электрондар ішкі қабаттың ішкі бетіне өтетіндей жүзеге асырылады. митохондриялық мембрана, онда олар ақырында оттегімен біріктіріледі.

Электрондарды тасымалдау тізбегі ферменттерінің белсенділігі нәтижесінде ішкі митохондриялық мембрана ішінен теріс зарядталады, ал сырттан оң зарядталады (Н есебінен), соның арқасында оның беттері арасында потенциалдар айырымы пайда болады. Иондық арнасы бар АТФ синтетаза ферментінің молекулалары митохондриялардың ішкі қабығына енгені белгілі. Мембранадағы потенциалдар айырымы критикалық деңгейге (200 мВ) жеткенде, оң зарядталған H+ бөлшектері электр өрісінің күшімен АТФаза каналы арқылы итермелей бастайды және мембрананың ішкі бетінде бір рет оттегімен әрекеттесіп, түзіледі. су.

Молекулярлық деңгейде метаболизмдік реакциялардың қалыпты жүруі катаболизм мен анаболизм процестерінің үйлесімді үйлесуіне байланысты. Катаболикалық процестер бұзылған кезде, ең алдымен, энергетикалық қиындықтар туындайды, АТФ регенерациясы, сондай-ақ биосинтетикалық процестерге қажетті бастапқы анаболизм субстраттарымен қамтамасыз ету бұзылады. Өз кезегінде, бастапқы немесе катаболизм процестерінің өзгеруімен байланысты анаболикалық процестердің зақымдануы функционалды маңызды қосылыстардың - ферменттердің, гормондардың және т.б. көбеюінің бұзылуына әкеледі.

Метаболикалық тізбектердің әртүрлі буындарының бұзылуы оның салдары бойынша тең емес. Катаболизмдегі ең маңызды, терең патологиялық өзгерістер тіндік тыныс алу ферменттерінің блокадасы, гипоксия және т.б. әсерінен биологиялық тотығу жүйесі зақымданғанда немесе тіннің тыныс алуы мен тотығу фосфорлануының конъюгация механизмдерінің зақымдалуынан (мысалы, тіннің ажырауы) орын алады. тиреотоксикозда тыныс алу және тотығу фосфорлануы). Бұл жағдайларда жасушалар негізгі энергия көзінен айырылады, катаболизмнің барлық дерлік тотығу реакциялары бітеліп қалады немесе АТФ молекулаларында бөлінген энергияны жинақтау қабілетін жоғалтады. Үшкарбон қышқылы циклінің реакцияларын тежеу ​​арқылы катаболизмнен энергия өндіру шамамен үштен екіге азаяды.

Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз

Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге шексіз алғысын білдіреді.

Жарияланды http://www.allbest.ru/

• Кіріспе
• 1.1 АТФ химиялық қасиеттері
• 1.2 Физикалық қасиеттері ATP
• 2.1
• 3.1 Тордағы рөл
• 3.2 Ферменттердің жұмысындағы рөлі
• 3.4 АТФ-ның басқа қызметтері
• Қорытынды
• Библиографиялық тізім

Таңбалар тізімі

АТФ – аденозинтрифосфаты

АДФ – аденозиндифосфат

АМФ – аденозинмонофосфаты

РНҚ – рибонуклеин қышқылы

ДНҚ – дезоксирибонуклеин қышқылы

NAD – никотинамид адениндинуклеотиді

ПВХ - пирожүзім қышқылы

G-6-F - фосфоглюкоза изомеразасы

F-6-F - фруктоза-6-фосфат

ТПП – тиамин пирофосфат

FAD – фениладениндинуклеотиді

Fn – шексіз фосфат

G – энтропия

RNR – рибонуклеотид редуктаза

Кіріспе

Энергия біздің планетамызды мекендейтін барлық тіршілік иелері үшін энергияның негізгі көзі болып табылады. күн сәулесі, оны тек жасыл өсімдіктердің жасушалары, балдырлар, жасыл және күлгін бактериялар тікелей пайдаланады. Бұл жасушаларда фотосинтез кезінде көмірқышқыл газы мен судан органикалық заттар (көмірсулар, майлар, белоктар, нуклеин қышқылдары және т.б.) түзіледі. Өсімдіктерді жеу арқылы жануарлар органикалық заттарды дайын күйінде алады. Бұл заттарда жинақталған энергия олармен бірге гетеротрофты организмдердің жасушаларына өтеді.

Жануарлар ағзаларының жасушаларында органикалық қосылыстардың тотығуы кезіндегі энергиясы АТФ энергиясына айналады. ( Көміртегі диоксидіал бір уақытта бөлінген суды қайтадан автотрофты организмдер фотосинтез процестеріне пайдаланады.) АТФ энергиясының арқасында барлық тіршілік процестері: органикалық қосылыстардың биосинтезі, қозғалуы, өсуі, жасушаның бөлінуі және т.б.

Ағзада АТФ түзілу және қолдану тақырыбы ұзақ уақыт бойы жаңа емес, бірақ сирек, мұнда сіз бір көзде екеуінің де толық қарастырылуын таба аласыз, сонымен қатар осы екі процестің екеуін де бірден және сирек талдауды таба аласыз. әртүрлі организмдер.

Осыған байланысты біздің жұмысымыздың өзектілігі тірі организмдерде АТФ түзілуі мен қолданылуын жан-жақты зерттеуге айналды, өйткені. бұл тақырып ғылыми-көпшілік әдебиеттерде тиісті деңгейде зерттелмеген.

Жұмысымыздың мақсаты:

· жануарлар мен адам ағзасында АТФ түзілу механизмдері мен қолдану жолдарын зерттеу.

Бізге мынадай тапсырмалар берілді:

· АТФ химиялық табиғаты мен қасиеттерін зерттеу;

· Тірі ағзалардағы АТФ түзілу жолдарын талдау;

· Тірі организмдерде АТФ қолдану жолдарын қарастыру;

Адам және жануарлар ағзасы үшін АТФ маңыздылығын қарастырыңыз.

1-тарау. АТФ химиялық табиғаты мен қасиеттері

1.1 АТФ химиялық қасиеттері

Аденозинтрифосфаты – организмдердегі энергия мен заттардың алмасуында аса маңызды рөл атқаратын нуклеотид; Біріншіден, қосылыс тірі жүйелерде жүретін барлық биохимиялық процестер үшін әмбебап энергия көзі ретінде белгілі. АТФ 1929 жылы Карл Ломан ашты, ал 1941 жылы Фриц Липман АТФ жасушадағы негізгі энергия тасымалдаушы екенін көрсетті.

АТФ жүйелі атауы:

9-д-D-рибофураносиладенин-5"-трифосфат, немесе

9-д-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5"-трифосфат.

Химиялық жағынан АТФ аденин мен рибозаның туындысы болып табылатын аденозиннің үшфосфатты эфирі болып табылады.

Пуриндік азотты негіз – аденин – рибозаның 1 "-көміртегімен n-N-гликозидтік байланыс арқылы байланысады. Фосфор қышқылының үш молекуласы рибозаның 5"-көміртегіне тізбектей жалғасады, сәйкесінше әріптермен белгіленеді: b, c. және d.

Құрылымы бойынша АТФ РНҚ құрамына кіретін аденин нуклеотидіне ұқсас, тек бір фосфор қышқылының орнына АТФ құрамында үш фосфор қышқылының қалдығы болады. Жасушалар қышқылдарды айтарлықтай мөлшерде емес, олардың тұздарын ғана сақтай алады. Демек, фосфор қышқылы АТФ-ға қалдық ретінде енеді (қышқылдың ОН тобының орнына теріс зарядты оттегі атомы бар).

Ферменттердің әсерінен АТФ молекуласы оңай гидролизденеді, яғни су молекуласын қосып, аденозин дифосфор қышқылын (АДФ) түзу үшін ыдырайды:

ATP + H2O ADP + H3PO4.

Фосфор қышқылының басқа қалдығының ыдырауы АДФ-ны АМФ аденозин монофосфор қышқылына айналдырады:

ADP + H2O AMP + H3PO4.

Бұл реакциялар қайтымды, яғни АМФ энергияны жинақтай отырып, АДФ, содан кейін АТФ-қа айналуы мүмкін. Қарапайымның жойылуы пептидтік байланыстек 12 кДж/моль энергия бөледі. Ал фосфор қышқылының қалдықтарын байланыстыратын байланыстар жоғары энергиялы (оларды макроэргиялық деп те атайды): олардың әрқайсысы жойылғанда 40 кДж/моль энергия бөлінеді. Сондықтан АТФ әмбебап биологиялық энергия жинақтаушы ретінде жасушаларда орталық рөл атқарады. АТФ молекулалары митохондриялар мен хлоропластарда синтезделеді (олардың аз ғана мөлшері цитоплазмада синтезделеді), содан кейін олар жасушаның әртүрлі органеллаларына еніп, барлық тіршілік процестерін энергиямен қамтамасыз етеді.

АТФ энергиясының арқасында жасушаның бөлінуі жүреді, заттардың жасуша мембраналары арқылы белсенді тасымалдануы, тасымалдау процесінде мембраналық электрлік потенциалдың сақталуы. жүйке импульстары, сонымен қатар макромолекулярлық қосылыстардың биосинтезі және физикалық жұмыс.

Жүктеменің жоғарылауымен (мысалы, спринтингте) бұлшықеттер тек АТФ жеткізілуіне байланысты жұмыс істейді. Бұлшықет жасушаларында бұл резерв бірнеше ондаған жиырылу үшін жеткілікті, содан кейін АТФ мөлшері толықтырылуы керек. АДФ пен АМФ-дан АТФ синтезі көмірсулар, липидтер және басқа заттардың ыдырауы кезінде бөлінетін энергия есебінен жүреді. АТФ көп мөлшері ақыл-ой жұмысын орындауға да жұмсалады. Осы себепті психикалық қызметкерлер глюкозаның жоғарылауын қажет етеді, оның ыдырауы АТФ синтезін қамтамасыз етеді.

1.2 АТФ физикалық қасиеттері

АТФ аденозин мен рибозадан және үш фосфат тобынан тұрады. АТФ суда жақсы ериді және рН 6,8-7,4 ерітінділерде жеткілікті тұрақты, бірақ экстремалды рН кезінде тез гидролизденеді. Сондықтан АТФ сусыз тұздарда жақсы сақталады.

АТФ – тұрақсыз молекула. Буферлік емес суда ол АДФ пен фосфатқа дейін гидролизденеді. Себебі АТФ-дағы фосфат топтары арасындағы байланыстардың беріктігі оның өнімдері (АДФ+фосфат) мен су арасындағы сутектік байланыстардың (гидратация байланыстары) беріктігінен аз. Осылайша, егер ATP және ADP болса химиялық тепе-теңдіксуда АТФ-ның барлығы дерлік ADP-ге айналады. Тепе-теңдіктен алыс жүйеде Гиббс бос энергиясы бар және жұмыс істеуге қабілетті. Тірі жасушалар АТФ пен АДФ қатынасын тепе-теңдіктен он реттік нүктеде сақтайды, АТФ концентрациясы АДФ концентрациясынан мың есе жоғары. Бұл тепе-теңдік күйден ығысу жасушадағы АТФ гидролизі бос энергияның көп мөлшерін бөлетінін білдіреді.

ATP молекуласындағы екі жоғары энергиялы фосфат байланысы (көрші фосфаттарды байланыстыратындар) сол молекуланың жоғары энергия мазмұнына жауап береді. АТФ-да жинақталған энергия гидролизден босатылуы мүмкін. Рибоза қантынан ең алыс орналасқан z-фосфат тобы β- немесе β-фосфатқа қарағанда жоғары гидролиздік энергияға ие. АТФ қалдығының гидролизінен немесе фосфорланғаннан кейін түзілетін байланыстар энергиясы басқа АТФ байланыстарына қарағанда төмен. Ферментпен катализделген АТФ гидролизі немесе АТФ фосфорлануы кезінде бос энергияны тірі жүйелер жұмыс істеу үшін пайдалана алады.

Потенциалды реактивті молекулалардың кез келген тұрақсыз жүйесі, егер жасушалар өздерінің концентрациясын реакцияның тепе-теңдік нүктесінен алыс ұстаса, бос энергияны сақтау әдісі ретінде қызмет ете алады. Алайда, көптеген полимерлік биомолекулалар сияқты, РНҚ, ДНҚ және АТФ қарапайым мономерлерге ыдырауы энергияның бөлінуімен де, энтропиямен де байланысты, стандартты концентрацияларда да, сондай-ақ концентрацияларда да есепке алудың жоғарылауымен байланысты. жасушада пайда болады.

АТФ гидролизі нәтижесінде бөлінетін энергияның стандартты мөлшерін табиғи (стандартты) жағдайларға байланысты емес энергияның өзгеруінен, содан кейін биологиялық концентрацияны түзету арқылы есептеуге болады. АТФ АДФ және бейорганикалық фосфаттарға ыдырауы үшін стандартты температура мен қысымда жылу энергиясының (энтальпияның) таза өзгерісі 20,5 кДж/моль, бос энергияның өзгеруі 3,4 кДж/моль. Фосфатты немесе пирофосфатты АТФ-дан мемлекеттік стандартқа 1 М бөлу арқылы энергия бөлінеді:

ATP + H 2 O > ADP + P I DG? = - 30,5 кДж/моль (-7,3 ккал/моль)

ATP + H 2 O > AMP + PP i DG? = - 45,6 кДж/моль (-10,9 ккал/моль)

Бұл мәндерді физиологиялық жағдайларда және жасушалық ATP/ADP жағдайында энергияның өзгеруін есептеу үшін пайдалануға болады. Дегенмен, энергия заряды деп аталатын анағұрлым өкілдік мән жиі жұмыс істейді. Гиббстің бос энергиясы үшін мәндер берілген. Бұл реакциялар бірқатар факторларға, соның ішінде жалпы иондық күшке және Mg 2 + және Са 2 + иондары сияқты сілтілі жер металдарының болуына байланысты. Қалыпты жағдайда DG шамамен -57 кДж/моль (-14 ккал/моль) құрайды.

ақуыздық биологиялық батарея энергиясы

2-тарау

Организмде АТФ АДФ фосфорлану арқылы синтезделеді:

ADP + H 3 PO 4 + энергия> ATP + H 2 O.

АДФ фосфорлануы екі жолмен мүмкін: субстратты фосфорлану және тотықтырғыш фосфорлану (тотықтырғыш заттардың энергиясын пайдалану). АТФ негізгі бөлігі митохондриялық мембраналарда Н-тәуелді АТФ синтазасының тотығу фосфорлануы кезінде түзіледі. АТФ субстратты фосфорлануы мембраналық ферменттердің қатысуын қажет етпейді, ол гликолиз процесінде немесе басқа макроэргиялық қосылыстардан фосфат тобын тасымалдау арқылы жүреді.

АДФ фосфорлану реакциялары және АТФ кейіннен энергия көзі ретінде пайдалану энергия алмасуының мәні болып табылатын циклдік процесті құрайды.

Денедегі АТФ ең жиі жаңартылатын заттардың бірі болып табылады. Сонымен, адамдарда бір АТФ молекуласының өмір сүру ұзақтығы 1 минуттан аз. Тәулік ішінде бір АТФ молекуласы орта есеппен 2000-3000 ресинтез циклінен өтеді (адам ағзасы тәулігіне 40 кг АТФ синтездейді), яғни организмде іс жүзінде АТФ қоры жоқ, ал қалыпты өмір сүру үшін ол үнемі жаңа АТФ молекулаларын синтездеу үшін қажет.

Тотықтырғыш фосфорлану -

Дегенмен, көбінесе көмірсулар субстрат ретінде пайдаланылады. Сонымен, ми жасушалары көмірсулардан басқа тамақтану үшін басқа субстратты пайдалана алмайды.

Алдын ала күрделі көмірсулар глюкоза түзілгенге дейін қарапайымға дейін ыдырайды. Глюкоза жасушалық тыныс алу процесінде әмбебап субстрат болып табылады. Глюкозаның тотығуы 3 кезеңге бөлінеді:

1. гликолиз;

2. тотығу декарбоксилдену және Кребс циклі;

3. тотықтырғыш фосфорлану.

Бұл жағдайда гликолиз аэробты және анаэробты тыныс алудың жалпы кезеңі болып табылады.

2 .1.1 ЧikoЛиз- АТФ синтезімен жүретін жасушалардағы глюкозаның дәйекті ыдырауының ферментативті процесі. Аэробты жағдайда гликолиз пирожүзім қышқылының (пируват), анаэробты жағдайда гликолиз сүт қышқылының (лактат) түзілуіне әкеледі. Гликолиз - жануарлардағы глюкоза катаболизмінің негізгі жолы.

Гликолиздік жол 10 ретті реакциядан тұрады, олардың әрқайсысы жеке ферментпен катализденеді.

Гликолиз процесін шартты түрде екі кезеңге бөлуге болады. 2 АТФ молекуласының энергия шығынымен жүретін бірінші кезең глюкоза молекуласының глицеральдегид-3-фосфаттың 2 молекуласына бөлінуі болып табылады. Екінші кезеңде АТФ синтезімен жүретін глицеральдегид-3-фосфаттың NAD-тәуелді тотығуы жүреді. Өздігінен гликолиз толығымен анаэробты процесс болып табылады, яғни реакциялар жүруі үшін оттегінің болуын қажет етпейді.

Гликолиз - барлық дерлік тірі организмдерде белгілі ең көне метаболикалық процестердің бірі. Болжам бойынша, гликолиз бастапқы прокариоттарда 3,5 миллиард жыл бұрын пайда болған.

Гликолиздің нәтижесі глюкозаның бір молекуласының пирожүзім қышқылының екі молекуласына (PVA) айналуы және NAD H коферменті түріндегі екі қалпына келтіретін эквиваленттің түзілуі болып табылады.

Гликолиздің толық теңдеуі:

C 6 H 12 O 6 + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD H + 2PVC + 2ATP + 2H 2 O + 2H +.

Жасушада оттегі болмаған немесе жетіспейтін жағдайда пирожүзім қышқылы сүт қышқылына дейін тотықсызданады, онда гликолиздің жалпы теңдеуі келесідей болады:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2P n \u003d 2 лактат + 2ATP + 2H 2 O.

Осылайша, глюкозаның бір молекуласының анаэробты ыдырауы кезінде жалпы таза АТФ шығымы АДФ субстратының фосфорлану реакцияларында алынған екі молекуланы құрайды.

Аэробты организмдерде гликолиздің соңғы өнімдері жасушалық тыныс алумен байланысты биохимиялық циклдерде әрі қарай өзгерістерге ұшырайды. Нәтижесінде бір глюкоза молекуласының барлық метаболиттерінің толық тотығуынан кейін жасушалық тыныс алудың соңғы сатысында – митохондриялық тыныс алу тізбегінде оттегінің қатысуымен жүретін тотығу фосфорлануы – әрбір глюкоза үшін қосымша 34 немесе 36 АТФ молекуласы қосымша синтезделеді. молекуласы.

Гликолиздің бірінші реакциясы 1 АТФ молекуласының энергия шығынымен ұлпаға тән гексокиназа ферментінің қатысуымен жүретін глюкоза молекуласының фосфорлануы; глюкозаның белсенді түрі түзіледі - глюкоза-6-фосфат (G-6-F):

Реакцияның жүруі үшін ортада АТФ молекулалық кешені байланысатын Mg 2+ иондарының болуы қажет. Бұл реакция қайтымсыз және бірінші болып табылады кілт реакция гликолиз.

Глюкозаның фосфорлануы екі мақсатты көздейді: біріншіден, глюкозаның бейтарап молекуласын өткізетін плазмалық мембрана теріс зарядты G-6-P молекулаларының өтуіне мүмкіндік бермейтіндіктен, фосфорланған глюкоза жасуша ішінде құлыпталады. Екіншіден, фосфорлану кезінде глюкоза биохимиялық реакцияларға қатыса алатын және метаболикалық циклдерге қатыса алатын белсенді түрге айналады.

Гексокиназаның бауыр изоферменті – глюкокиназа бар маңыздылығықандағы глюкоза деңгейін реттеуде.

келесі реакцияда ( 2 ) G-6-P фосфоглюкоизомераза ферментімен айналады фруктоза-6-фосфат (F-6-F):

Бұл реакция үшін энергия қажет емес, реакция толығымен қайтымды. Бұл кезеңде фруктозаны фосфорлану арқылы гликолиз процесіне де қосуға болады.

Содан кейін бірден екі реакция бірінен соң бірі жүреді: фруктоза-6-фосфаттың қайтымсыз фосфорлануы ( 3 ) және нәтижесінде алынған альдолдың қайтымды бөлінуі фруктоза-1,6-бисфосфат (F-1,6-bF) екі триозаға ( 4 ).

F-6-F фосфорлануы басқа АТФ молекуласының энергиясын жұмсаумен фосфофруктокиназа арқылы жүзеге асады; бұл екінші кілт реакциягликолиз, оның реттелуі жалпы гликолиздің қарқындылығын анықтайды.

Альдолдың бөлінуі F-1,6-bFфруктоза-1,6-бисфосфат альдолазаның әсерінен жүреді:

Төртінші реакция нәтижесінде дигидроксиацетонфосфатыЖәне глицеральдегид-3-фосфат, ал біріншісі бірден дерлік әрекет астында фосфотриоза изомеразаекіншісіне барады 5 ), одан әрі түрлендіруге қатысатын:

Глицеральдегидфосфаттың әрбір молекуласы NAD+ қатысуымен тотығады. дегидрогеназалар глицеральдегидфосфатыбұрын 1,3- гизофосфоглице- мөлшерлеме (6 ):

Келген 1,3-дифосфоглицерат, 1 позицияда макроэргиялық байланыс бар, фосфоглицераткиназа ферменті фосфор қышқылының қалдығын АДФ молекуласына тасымалдайды (реакция 7 ) - АТФ молекуласы түзіледі:

Бұл субстраттың фосфорлануының алғашқы реакциясы. Осы сәттен бастап глюкозаның ыдырау процесі энергия тұрғысынан тиімсіз болуын тоқтатады, өйткені бірінші кезеңдегі энергия шығындары өтеледі: 2 АТФ молекуласы синтезделеді (әрбір 1,3-дифосфоглицератқа бір) жұмсалған екінің орнына. реакциялар 1 Және 3 . Бұл реакцияның жүруі үшін цитозолда АДФ болуы қажет, яғни жасушада АТФ артық болғанда (және АДФ жетіспесе) оның жылдамдығы төмендейді. Метаболизденбейтін АТФ жасушада жиналмай, жай ғана жойылатындықтан, бұл реакция гликолиздің маңызды реттеушісі болып табылады.

Содан кейін кезекпен: фосфоглицерин мутазасы түзіледі 2-фосфо- глицерат (8 ):

Энолаза формалары фосфоэнолпируват (9 ):

Ақырында, АДФ субстратының фосфорлануының екінші реакциясы пируват пен АТФ-ның энолдық формасының түзілуімен жүреді. 10 ):

Реакция пируваткиназаның әсерінен жүреді. Бұл гликолиздің соңғы негізгі реакциясы. Пируваттың энол түрінің пируватқа изомерленуі ферментативті емес жолмен жүреді.

Құрылғаннан бері F-1,6-bFэнергияның бөлінуімен реакциялар ғана жүреді 7 Және 10 , онда АДФ субстрат фосфорлануы жүреді.

Ереже гликолиз

Жергілікті және жалпы реттеуді ажыратыңыз.

Жергілікті реттеу жасуша ішіндегі әртүрлі метаболиттердің әсерінен ферменттердің белсенділігін өзгерту арқылы жүзеге асады.

Гликолиздің реттелуі тұтастай алғанда, бірден бүкіл организм үшін гормондардың әсерінен жүреді, олар екіншілік хабаршылардың молекулалары арқылы әсер етіп, жасушаішілік метаболизмді өзгертеді.

Инсулин гликолизді ынталандыруда маңызды рөл атқарады. Глюкагон мен адреналин гликолиздің ең маңызды гормондық ингибиторлары болып табылады.

Инсулин гликолизді ынталандырады:

гексокиназа реакциясын белсендіру;

фосфофруктокиназаны ынталандыру;

пируваткиназаны ынталандыру.

Басқа гормондар да гликолизге әсер етеді. Мысалы, соматотропин гликолиз ферменттерін тежейді, ал қалқанша безінің гормондары стимулятор болып табылады.

Гликолиз бірнеше негізгі қадамдар арқылы реттеледі. Гексокиназамен катализденетін реакциялар ( 1 ), фосфофруктокиназа ( 3 ) және пируваткиназа ( 10 ) бос энергияның айтарлықтай төмендеуімен сипатталады және іс жүзінде қайтымсыз, бұл оларға гликолизді реттеудің тиімді нүктелері болуға мүмкіндік береді.

Гликолиз – ерекше маңызы бар катаболикалық жол. Ол жасушалық реакцияларды, соның ішінде ақуыз синтезін энергиямен қамтамасыз етеді. Майларды синтездеуде гликолиздің аралық өнімдері қолданылады. Пируват аланинді, аспартатты және басқа қосылыстарды синтездеу үшін де қолданылуы мүмкін. Гликолиздің арқасында митохондриялық өнімділік және оттегінің қолжетімділігі қысқа мерзімді төтенше жүктемелер кезінде бұлшықет күшін шектемейді.

2.1.2 Тотығу декарбоксилдену – пируваттың ацетил-КоА-ға дейін тотығуы «пируватдегидрогеназа кешені» деп аталатын көп ферментті жүйеге құрылымдық түрде біріккен бірқатар ферменттер мен коферменттердің қатысуымен жүреді.

Бұл процестің I сатысында пируватдегидрогеназа ферментінің (Е 1) белсенді орталығының бөлігі ретінде тиаминпирофосфатпен (ТПП) әрекеттесу нәтижесінде пируват өзінің карбоксил тобын жоғалтады. II сатыда E 1 -TPF-CHOH-CH3 кешенінің гидроксиэтил тобы тотығады, ацетил тобын түзеді, ол бір уақытта дигидролипоилацетилтрансфераза (Е 2) ферментімен байланысқан липой қышқылы амидіне (коферментіне) ауысады. Бұл фермент III кезеңді катализдейді – түзілуімен ацетил тобының КоА коферментіне (HS-KoA) ауысуы. соңғы өнімацетил-КоА, ол жоғары энергиялы (макроэргиялық) қосылыс.

IV сатыда тотықсызданған липамид түрі тотықсызданған дигидролипоамид-Е 2 кешенінен регенерацияланады. Дигидролипоилдегидрогеназа (Е 3) ферментінің қатысуымен сутегі атомдары дигидролипамидтің тотықсызданған сульфгидрильді топтарынан осы ферменттің протездік тобы ретінде әрекет ететін және онымен тығыз байланысқан ФАД-ға ауысады. V сатысында төмендеген FADH 2 дигидро-липойлдегидрогеназа NADH+H+ түзе отырып, сутегін NAD коферментіне береді.

Пируваттың тотығу декарбоксилдену процесі митохондриялық матрицада жүреді. Ол (күрделі көп ферментті кешеннің бөлігі ретінде) 3 ферментті (пируватдегидрогеназа, дигидролипойлацетилтрансфераза, дигидролипойлдегидрогеназа) және 5 коферментті (TPF, липой қышқылы амид, кофермент А, FAD және NAD) қамтиды, олардың үшеуі салыстырмалы түрде күшті байланысты. ферменттер (TPF-E 1, липамид-Е 2 және FAD-E 3) және екеуі оңай диссоциацияланады (HS-KoA және NAD).

Күріш. 1 Пируватдегидрогеназа кешенінің әсер ету механизмі

Е 1 - пируватдегидрогеназа; E 2 - ди-гидролипоилацетилтрансфсраз; Е 3 - дигидролипоилдегидрогеназа; шеңберлердегі сандар процестің кезеңдерін көрсетеді.

Суббірлік құрылымы бар осы ферменттер мен коферменттердің барлығы бір кешенге ұйымдасқан. Сондықтан аралық өнімдер бір-бірімен тез әрекеттесе алады. Комплексті құрайтын дигидролипоилацетилтрансфераза суббірліктерінің полипептидтік тізбектері кешеннің өзегі сияқты, оның айналасында пируватдегидрогеназа және дигидролипоилдегидрогеназа орналасатыны көрсетілген. Нәтижелі ферменттік кешен өздігінен жиналу арқылы түзілетіні жалпы қабылданған.

Пируватдегидрогеназа кешенімен катализденетін жалпы реакцияны келесідей көрсетуге болады келесідей:

Пируват + NAD + + HS-KoA -\u003e Ацетил-КоА + NADH + H + + CO 2.

Реакция стандартты бос энергияның айтарлықтай төмендеуімен бірге жүреді және іс жүзінде қайтымсыз.

Тотығу декарбоксилдену процесінде түзілген ацетил-КоА одан әрі тотығудан СО 2 және H 2 O түзілуімен өтеді. Ацетил-КоА толық тотығуы үшкарбон қышқылының циклінде (Кребс циклі) жүреді. Бұл процесс пируваттың тотығу декарбоксилденуі сияқты жасушалардың митохондрияларында жүреді.

2 .1.3 Циклүш көміртекқышқылТ (цикл Crebsa, цитраtny цикл) катаболизмнің жалпы жолының орталық бөлігі, көмірсулардың, майлардың және белоктардың ыдырауы кезінде тірі ағзаларда аралық өнім ретінде түзілетін екі және үш көміртекті қосылыстардың айналу процесінде циклдік биохимиялық аэробтық процесс. CO 2 орын алады. Бұл жағдайда бөлінген сутегі ұлпалардың тыныс алу тізбегіне жіберіледі, онда ол әмбебап энергия көзі – АТФ синтезіне тікелей қатыса отырып, одан әрі суға дейін тотығады.

Кребс циклі оттегін пайдаланатын барлық жасушалардың тыныс алуындағы негізгі қадам, ағзадағы көптеген метаболикалық жолдардың қиылысы. Маңызды энергетикалық рөлден басқа, циклге маңызды пластикалық функция да тағайындалады, яғни ол басқа биохимиялық трансформациялар барысында аминқышқылдары сияқты жасуша тіршілігі үшін маңызды қосылыстардың прекурсорлық молекулаларының маңызды көзі болып табылады. , көмірсулар, май қышқылдары және т.б. синтезделеді.

Трансформация циклі лимонқышқылдартірі жасушаларда неміс биохимигі сэр Ганс Кребс ашты және зерттеді, бұл жұмысы үшін ол (Ф. Липманмен бірге) марапатталды. Нобель сыйлығы(1953).

Эукариоттарда Кребс циклінің барлық реакциялары митохондрия ішінде жүреді, ал оларды катализдейтін ферменттер, біреуінен басқасы, ішкі митохондриялық мембранада локализацияланған сукцинатдегидрогеназаны қоспағанда, митохондриялық матрицада бос күйде болады. липидтердің қос қабатына біріктіріледі. Прокариоттарда цикл реакциялары цитоплазмада жүреді.

Кребс циклінің бір айналымының жалпы теңдеуі:

Ацетил-КоА > 2CO 2 + CoA + 8e?

Ереже циклА:

Кребс циклі «теріс кері байланыс механизмі бойынша» реттеледі, субстраттардың көптігі (ацетил-КоА, оксалоацетат) болған кезде цикл белсенді жұмыс істейді, ал реакция өнімдерінің (NAD, ATP) артық болуымен ол тежелген. Реттеу гормондардың көмегімен де жүзеге асырылады, ацетил-КоА-ның негізгі көзі глюкоза болып табылады, сондықтан глюкозаның аэробты ыдырауына ықпал ететін гормондар Кребс цикліне ықпал етеді. Бұл гормондар:

Инсулин

адреналин.

Глюкагон глюкоза синтезін ынталандырады және Кребс циклінің реакцияларын тежейді.

Әдетте, Кребс циклінің жұмысы циклді субстраттармен толықтыратын анаплеротикалық реакцияларға байланысты үзілмейді:

Пируват + CO 2 + ATP = Оксалоацетат (Кребс циклінің субстраты) + ADP + Fn.

Жұмыс ATP синтазасы

Тотығу фосфорлану процесі митохондриялық тыныс алу тізбегінің бесінші кешені – 5 типті 9 суббірліктен тұратын Протон АТФ синтазасымен жүзеге асады:

3 суббірлік (d,e,f) АТФ синтазасының тұтастығына ықпал етеді

· Ішкі бірлік негізгі функционалдық бірлік болып табылады. Оның 3 конформациясы бар:

L-конформация - АДФ пен фосфатты бекітеді (олар цитоплазмадан арнайы тасымалдаушылар арқылы митохондрияға енеді)

Т-конформация – фосфат АДФ-ға қосылып, АТФ түзіледі

O-конформациясы - ATP b-бөлімшеден бөлініп, b-бөлімшеге өтеді.

Сутегі бірлігі конформацияны өзгерту үшін сутегі протоны қажет, өйткені конформация 3 рет өзгереді, 3 сутегі протоны қажет. Протондар электрохимиялық потенциалдың әсерінен митохондриялардың мембрана аралық кеңістігінен айдалады.

· b-суббірлігі АТФ-ны мембраналық тасымалдаушыға тасымалдайды, ол цитоплазмаға АТФ «шығарады». Өз кезегінде сол тасымалдаушы цитоплазмадан АДФ тасымалдайды. Митохондриялардың ішкі мембранасында цитоплазмадан митохондрияға дейін фосфат тасымалдаушы да болады, бірақ оның жұмыс істеуі үшін сутегі протоны қажет. Мұндай тасымалдаушылар транслоказалар деп аталады.

Барлығы Шығу

1 АТФ молекуласын синтездеу үшін 3 протон қажет.

Ингибиторлар тотықтырғыш фосфорлану

Ингибиторлар V кешенін блоктайды:

Олигомицин - АТФ синтазасының протондық арналарын блоктайды.

Атрактилозид, циклофиллин – транслоказаларды блоктайды.

Ажыратқыштар тотықтырғыш фосфорлану

Ажыратқыштар- протондарды қабылдауға және V комплексті (оның протондық арнасын) айналып өтіп, митохондриялардың ішкі мембранасы арқылы тасымалдауға қабілетті липофильді заттар. Ажыратқыштар:

· табиғи- липидтердің асқын тотығу өнімдері, ұзын тізбекті май қышқылдары; Қалқанша безінің гормондарының үлкен дозалары.

· жасанды- динитрофенол, эфир, К витаминінің туындылары, анестетиктер.

2.2 Субстраттың фосфорлануы

SubstrА басқафосфорилЖәне ing (биохимиялық), гликолиздің тотығу-тотықсыздану реакцияларының энергиясы есебінен (фосфоглицеральдегиддегидрогеназа және энолаза катализдейді) және үшкарбон қышқылының цикліндегі а-кетоглутар қышқылының тотығуы кезінде (а-кетоглутарат әсерінен) энергияға бай фосфор қосылыстарының синтезі. дегидрогеназа және сукцинатиокиназа). Бактериялар үшін S. жағдайлары сипатталған f. пирожүзім қышқылының тотығуы кезінде.S. f., электрондарды тасымалдау тізбегіндегі фосфорланудан айырмашылығы, «ажырату» улармен (мысалы, динитрофенол) тежелмейді және митохондриялық мембраналардағы ферменттердің фиксациясымен байланысты емес. С.ф. қосқан үлесі. Аэробты жағдайда АТФ жасушалық пулына фосфорланудың электрон тасымалдау тізбегіне қосқан үлесінен әлдеқайда аз.

3-тарау

3.1 Тордағы рөл

үй АТФ рөліағзадағы көптеген биоэнергияны қамтамасыз етумен байланысты химиялық реакциялар. Екі жоғары энергетикалық байланыстың тасымалдаушысы бола отырып, АТФ энергияны көп тұтынатын биохимиялық және физиологиялық процестер үшін тікелей энергия көзі ретінде қызмет етеді. Мұның бәрі организмдегі күрделі заттардың синтезінің реакциялары: молекулалардың белсенді түрде тасымалдануын жүзеге асыру. биологиялық мембраналар, оның ішінде трансмембраналық электрлік потенциалды құру үшін; бұлшықеттің жиырылуын жүзеге асыру.

Өздеріңіз білетіндей, тірі организмдердің биоэнергетикасында екі негізгі тармақ маңызды:

а) химиялық энергия органикалық субстраттардың тотығуының экзергониялық катаболикалық реакцияларымен қосылатын АТФ түзілуі арқылы сақталады;

б) химиялық энергия анаболизмнің эндергоникалық реакцияларымен және энергияны қажет ететін басқа процестермен байланысты АТФ-ны бөлу арқылы пайдаланылады.

Неліктен АТФ молекуласы оның биоэнергетикадағы орталық рөліне сәйкес келеді деген сұрақ туындайды. Оны шешу үшін АТФ құрылымын қарастырыңыз Құрылым ATP - (сағ рН 7,0 тетразаряд анион) .

АТФ – термодинамикалық тұрақсыз қосылыс. АТФ тұрақсыздығы, біріншіден, бүкіл молекуланың кернеуіне әкелетін аттас теріс зарядтар шоғыры аймағындағы электростатикалық серпіліспен анықталады, бірақ ең күшті байланыс P - O - P, екіншіден, арнайы резонанс арқылы. Соңғы факторға сәйкес, фосфор атомдары арасында олардың арасында орналасқан оттегі атомының жалғыз жылжымалы электрондары үшін бәсекелестік бар, өйткені әрбір фосфор атомы P=O және P - маңызды электронды акцепторлық әсерге байланысты ішінара оң зарядқа ие. О- топтары. Сонымен, АТФ-ның болу мүмкіндігі молекулада осы физика-химиялық кернеулердің орнын толтыруға мүмкіндік беретін жеткілікті мөлшердегі химиялық энергияның болуымен анықталады. АТФ молекуласында екі фосфоангидридті (пирофосфатты) байланыс бар, олардың гидролизі бос энергияның айтарлықтай төмендеуімен (рН 7,0 және 37 o С кезінде) жүреді.

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

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

Биоэнергетиканың орталық мәселелерінің бірі - жабайы табиғатта АДФ фосфорлану арқылы жүретін АТФ биосинтезі.

АДФ фосфорлануы эндергоникалық процесс және энергия көзін қажет етеді. Бұрын атап өтілгендей, табиғатта осындай екі энергия көзі – күн энергиясы және қалпына келтірілген органикалық қосылыстардың химиялық энергиясы басым. Жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдер жұтылған жарық кванттарының энергиясын химиялық энергияға айналдыруға қабілетті, ол фотосинтездің жеңіл сатысында АДФ фосфорлануына жұмсалады. АТФ регенерациясының бұл процесі фотосинтетикалық фосфорлану деп аталады. Органикалық қосылыстардың тотығу энергиясының аэробтық жағдайда АТФ-ның макроэнергетикалық байланыстарына айналуы негізінен тотықтырғыш фосфорлану арқылы жүреді. АТФ түзілуіне қажетті бос энергия митоходриялардың тыныс алу тотығу тізбегінде түзіледі.

АТФ синтезінің тағы бір түрі субстрат фосфорлануы деп аталады. Электронды тасымалдаумен байланысты тотығу фосфорлануынан айырмашылығы, АТФ регенерациясына қажетті белсендірілген фосфорил тобының (-PO3 H2) доноры гликолиз процестерінің және трикарбон қышқылының циклінің аралық өнімдері болып табылады. Осы жағдайлардың барлығында тотығу процестері жоғары энергиялы қосылыстардың түзілуіне әкеледі: 1,3 - дифосфоглицерат (гликолиз), сукцинил - КоА (үш карбон қышқылының циклі), олар сәйкес ферменттердің қатысуымен АДФ фолирлеуге қабілетті және АТФ құрайды. Субстрат деңгейінде энергияның өзгеруі анаэробты организмдерде АТФ синтезінің жалғыз жолы болып табылады. АТФ синтезінің бұл процесі оттегі ашығуы кезінде қаңқа бұлшықеттерінің қарқынды жұмысын сақтауға мүмкіндік береді. Бұл митохондриясыз жетілген эритроциттерде АТФ синтезінің жалғыз жолы екенін есте ұстаған жөн.

Аденил нуклеотиді жасуша биоэнергетикасында ерекше маңызды рөл атқарады, оған екі фосфор қышқылының қалдықтары қосылады. Бұл зат аденозинтрифосфаты (АТФ) деп аталады. АТФ молекуласының фосфор қышқылының қалдықтары арасындағы химиялық байланыстарда органикалық фосфорит бөлінгенде бөлінетін энергия сақталады:

ATP \u003d ADP + P + E,

мұндағы F – фермент, Е – босатушы энергия. Бұл реакцияда аденозинфосфор қышқылы (АДФ) түзіледі – АТФ молекуласының қалдығы және органикалық фосфат. Барлық жасушалар АТФ энергиясын биосинтез, қозғалыс, жылу өндіру, жүйке импульсі, люминесценция процестеріне (мысалы, люминесцентті бактериялар), яғни барлық тіршілік процестеріне пайдаланады.

ATP әмбебап биологиялық энергия жинақтаушы болып табылады. Тұтынылатын тағамның құрамындағы жарық энергиясы АТФ молекулаларында сақталады.

Жасушада АТФ қоры аз. Сонымен, бұлшықетте АТФ қоры 20-30 жиырылу үшін жеткілікті. Жоғары, бірақ қысқа мерзімді жұмыс кезінде бұлшықеттер тек олардың құрамындағы АТФ бөлінуіне байланысты жұмыс істейді. Жұмысты аяқтағаннан кейін адам қатты тыныс алады - бұл кезеңде көмірсулар мен басқа заттардың ыдырауы орын алады (энергия жинақталады) және жасушаларда АТФ жеткізілімі қалпына келтіріледі.

Синапстардағы нейротрансмиттер ретінде АТФ рөлі де белгілі.

3.2 Ферменттердің жұмысындағы рөлі

Тірі жасуша – тепе-теңдіктен алыс химиялық жүйе: ақыр соңында, тірі жүйенің тепе-теңдікке жақындауы оның ыдырауы мен өлуін білдіреді. Әрбір ферменттің өнімі әдетте тез жұмсалады, өйткені оны метаболизм жолындағы басқа фермент субстрат ретінде пайдаланады. Ең бастысы, ферментативті реакциялардың үлкен саны АТФ-ның АДФ және бейорганикалық фосфатқа ыдырауымен байланысты. Бұл мүмкін болу үшін АТФ пулы, өз кезегінде, АТФ концентрациясының оның гидролиз өнімдерінің концентрациясына қатынасы жоғары болатындай тепе-теңдіктен алыс деңгейде сақталуы керек. Осылайша, АТФ пулы ферменттердің қатысуымен анықталатын зат алмасу жолдары бойымен жасушадағы энергия мен атомдардың тұрақты тасымалдануын қамтамасыз ететін «аккумулятор» рөлін атқарады.

Сонымен, АТФ гидролизі процесін және оның ферменттердің жұмысына әсерін қарастырайық. Типтік биосинтетикалық процесті елестетіп көріңіз, онда екі мономер - А және В - судың бөлінуімен жүретін дегидратация реакциясында (оны конденсация деп те аталады) бір-бірімен қосылуы керек:

A - H + B - OH - AB + H2O

Су молекуласы ковалентті байланысқан A-B қосылысын ыдырататын гидролиз деп аталатын кері реакция әрқашан дерлік энергетикалық жағынан қолайлы болады. Бұл, мысалы, белоктардың, нуклеин қышқылдарының және полисахаридтердің суббірліктерге гидролитикалық ыдырауы кезінде орын алады.

A-B жасушасының A-N және B-OH-мен түзілуінің жалпы стратегиясы реакциялардың көп сатылы тізбегін қамтиды, нәтижесінде теңдестірілген қолайлы реакциясы бар қажетті қосылыстардың энергетикалық қолайсыз синтезі жүреді.

АТФ гидролизі үлкен теріс мәнге сәйкес келе ме? G, сондықтан АТФ гидролизі көбінесе энергетикалық қолайлы реакция рөлін атқарады, соның арқасында жасушаішілік биосинтез реакциялары жүзеге асады.

АТФ гидролизімен байланысты А - Н және В - ОН-А - В жолында гидролиз энергиясы алдымен В - ОН-ды жоғары энергиялы аралық затқа айналдырады, содан кейін ол тікелей А - Н-мен әрекеттесіп, А - В түзеді. бұл процестің қарапайым механизмі фосфатты АТФ-дан B - OH-ға B - ORO 3 немесе B - O - R түзу арқылы беруді қамтиды және бұл жағдайда жалпы реакция тек екі кезеңде жүреді:

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

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

Реакция кезінде түзілген В - О - Р аралық қосылысы қайтадан жойылатындықтан, жалпы реакцияларды келесі теңдеулерді қолдану арқылы сипаттауға болады:

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

Бірінші, энергетикалық қолайсыз реакция мүмкін, өйткені ол екінші, энергетикалық қолайлы реакциямен (АТФ гидролизі) байланысты. Осы типтегі байланысты биосинтетикалық реакциялардың мысалы ретінде глутамин амин қышқылының синтезін келтіруге болады.

АДФ және бейорганикалық фосфатқа дейін АТФ гидролизінің G мәні барлық әрекеттесуші заттардың концентрациясына байланысты және әдетте жасуша жағдайлары үшін - 11-ден - 13 ккал/моль аралығында болады. АТФ гидролиз реакциясын ең соңында G мәні шамамен +10 ккал/моль болатын термодинамикалық қолайсыз реакцияны жүзеге асыру үшін қолдануға болады, әрине сәйкес реакция тізбегі болған жағдайда. Дегенмен, көптеген биосинтетикалық реакциялар үшін тіпті ? G = - 13 ккал/моль. Осы және басқа жағдайларда АТФ гидролизінің жолы алдымен АМФ және РР (пирофосфат) түзілетіндей өзгереді. Келесі сатыда пирофосфат та гидролизге ұшырайды; бүкіл процестің жалпы бос энергиясының өзгеруі шамамен - 26 ккал/моль.

Пирофосфат гидролизінің энергиясы биосинтетикалық реакцияларда қалай пайдаланылады? Тәсілдердің бірін жоғарыда келтірілген А - В қосылыстарының А - Н және В - OH синтезінің мысалы арқылы көрсетуге болады. Тиісті ферменттің көмегімен В - ОН АТФ-мен әрекеттесіп, жоғары энергиялы В - О - R - R қосылысына айнала алады. Енді реакция үш кезеңнен тұрады:

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

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

3) PP + H2O - 2P

Жалпы реакцияны келесідей көрсетуге болады:

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

Фермент әрқашан реакцияны тездететіндіктен, ол тікелей және жанама түрде катализдейді. кері бағыт, А - В қосылысы пирофосфатпен әрекеттесу арқылы ыдырауы мүмкін (2-кезеңнің кері реакциясы). Дегенмен, пирофосфат гидролизінің энергетикалық қолайлы реакциясы (3-кезең) тұрақтылықты сақтауға ықпал етеді. A-B қосылымдарыпирофосфаттың концентрациясы өте төмен болып қалуына байланысты (бұл реакцияны болдырмайды, 2-кезеңге кері). Осылайша, пирофосфат гидролизінің энергиясы реакцияның алға бағытта жүруін қамтамасыз етеді. Осы түрдегі маңызды биосинтетикалық реакцияның мысалы полинуклеотидтердің синтезі болып табылады.

3.3 ДНҚ мен РНҚ және белоктар синтезіндегі рөлі

Барлық белгілі организмдерде ДНҚ құрайтын дезоксирибонуклеотидтер рибонуклеотид-редуктаза (RNR) ферменттерінің сәйкес рибонуклеотидтерге әсері арқылы синтезделеді. Бұл ферменттер 2" гидроксил топтарынан, рибонуклеозид-дифосфаттардың субстраттарынан және дезоксирибонуклеозид-дифосфаттардың өнімдерінен оттегін жою арқылы қант қалдығын рибозадан дезоксирибозаға дейін төмендетеді. Барлық редуктаза ферменттері реактивтілікке тәуелді жалпы сульфгидрильді радикалды механизмді пайдаланады. реакция барысында дисульфидтік байланыс түзу үшін тотығады.РНР ферменті тиоредоксинмен немесе глутаредоксинмен әрекеттесу арқылы өңделеді.

РНР мен онымен байланысты ферменттердің реттелуі бір-біріне қатысты тепе-теңдікті сақтайды. Өте төмен концентрация ДНҚ синтезін және ДНҚ репарациясын тежейді және жасуша үшін өлімге әкеледі, ал қалыптан тыс қатынас ДНҚ синтезі кезінде ДНҚ полимеразаның қосылу ықтималдығының жоғарылауына байланысты мутагенді болып табылады.

РНҚ нуклеин қышқылдарының синтезінде АТФ-дан алынған аденозин РНҚ-полимераза арқылы РНҚ молекулаларына тікелей қосылған төрт нуклеотидтің бірі болып табылады. Энергия, бұл полимерлену пирофосфаттың (екі фосфат тобының) жойылуымен жүреді. Бұл процесс ДНҚ биосинтезінде ұқсас, тек АТФ ДНҚ-ға қосылмас бұрын dATP дезоксирибонуклеотидіне дейін тотықсызданады.

IN синтез тиін. Аминоацил-тРНҚ синтетазалары тРНҚ молекуласын оның ерекше амин қышқылына қосу үшін энергия көзі ретінде АТФ ферменттерін пайдаланады, рибосомаларға трансляцияға дайын аминоацил-тРНҚ құрайды. Энергия екі фосфат тобын жою үшін аденозинмонофосфаттың (АМФ) АТФ гидролизі нәтижесінде қол жетімді болады.

ATP көптеген жасушалық функциялар үшін қолданылады, соның ішінде жасуша мембраналары арқылы қозғалатын заттарды тасымалдау жұмысы. Ол үшін де қолданылады механикалық жұмыс, бұлшықеттің жиырылуына қажетті энергияны қамтамасыз етеді. Ол жүрек бұлшықеттерін (қан айналымы үшін) және қаңқа бұлшықеттерін (мысалы, дененің өрескел қозғалысы үшін) ғана емес, сонымен қатар хромосомалар мен жіліктерді де олардың көптеген қызметтерін атқаруы үшін энергиямен қамтамасыз етеді. АТФ-ның маңызды рөлі химиялық жұмыс, жасуша өмір сүруге қажетті макромолекулалардың бірнеше мың түрін синтездеу үшін қажетті энергиямен қамтамасыз ету.

ATP химиялық реакцияларды басқару үшін де, ақпаратты жіберу үшін де қосу-өшіру қосқышы ретінде пайдаланылады. Құрылыс материалдарын және өмірде қолданылатын басқа құрылымдарды жасайтын ақуыз тізбектерінің пішіні негізінен оңай бұзылып, қайта құрылымдалатын әлсіз химиялық байланыстармен анықталады. Бұл тізбектер энергияның кірісіне немесе шығысына жауап ретінде қысқартуы, ұзартылуы және пішінін өзгертуі мүмкін. Тізбектердегі өзгерістер белоктың пішінін өзгертеді, сонымен қатар оның қызметін өзгертуі немесе оның белсенді немесе белсенді емес болуына әкелуі мүмкін.

АТФ молекулалары ақуыз молекуласының бір бөлігімен байланысып, сол молекуланың басқа бөлігінің аздап жылжуына немесе қозғалуына себеп болады, бұл оның конформациясын өзгертіп, молекулаларды белсендірмейді. АТФ жойылғаннан кейін ол ақуызды бастапқы түріне қайтарады және осылайша ол қайтадан жұмыс істейді.

Молекула қайта оралғанша цикл қайталануы мүмкін, ол қосқыш пен қосқыш ретінде тиімді әрекет етеді. Фосфорды қосу (фосфорлану) және ақуыздан фосфорды жою (дефосфорлану) қосу немесе өшіру функциясын атқара алады.

3.4 АТФ-ның басқа қызметтері

Рөл В метаболизм, синтез Және белсенді тасымалдау

Осылайша, АТФ кеңістікте бөлінген метаболикалық реакциялар арасында энергияны тасымалдайды. ATP көптеген жасушалық функциялар үшін энергияның негізгі көзі болып табылады. Бұған макромолекулалардың, соның ішінде ДНҚ мен РНҚ, ақуыздардың синтезі жатады. АТФ сонымен қатар макромолекулаларды экзоцитоз және эндоцитоз сияқты жасуша мембраналары арқылы тасымалдауда маңызды рөл атқарады.

Рөл В құрылым жасушалар Және қозғалыс

АТФ цитоскелеттік элементтерді құрастыру мен бөлшектеуді жеңілдету арқылы жасушалық құрылымды сақтауға қатысады. Осы процеске байланысты актин жіптерінің жиырылуы үшін АТФ қажет, ал бұлшықеттің жиырылуы үшін миозин қажет. Бұл соңғы процесс жануарлардың негізгі энергия талаптарының бірі болып табылады және қозғалыс пен тыныс алу үшін өте маңызды.

Рөл В сигнал жүйелер

жылыжасушадан тыссигналжүйелер

АТФ сонымен қатар сигналдық молекула болып табылады. АТФ, АДФ немесе аденозин пуринергиялық рецепторлар ретінде танылады. Пуринорецепторлар сүтқоректілердің тіндеріндегі ең көп рецепторлар болуы мүмкін.

Адамдарда бұл сигналдық рөл орталық және перифериялық жүйке жүйелерінде маңызды. Белсенділігі синапстардан, аксондардан және глиядан АТФ бөлінуіне байланысты мембраналық рецепторларды пуринергиялық белсендіреді.

жылыжасушаішіліксигналжүйелер

ATP сигнал беру процестерінде маңызды болып табылады. Оны киназалар фосфатты тасымалдау реакцияларында фосфат топтарының көзі ретінде пайдаланады. Ақуыздар немесе мембраналық липидтер сияқты субстраттардағы киназалар жалпы сигнал пішіні болып табылады. Ақуыздың киназа арқылы фосфорлануы бұл каскадты белсендіруі мүмкін, мысалы, митогенмен белсендірілген протеинкиназа каскады.

АТФ сонымен қатар аденилатциклаза арқылы қолданылады және жасушаішілік қоймалардан кальцийді босату үшін кальций сигналдарын іске қосуға қатысатын екінші хабаршы AMP молекуласына айналады. [38] Бұл толқын пішіні мидың қызметінде әсіресе маңызды, бірақ ол көптеген басқа жасушалық процестерді реттеуге қатысады.

Қорытынды

1. Аденозинтрифосфаты – организмдердегі энергия мен заттардың алмасуында аса маңызды рөл атқаратын нуклеотид; Біріншіден, қосылыс тірі жүйелерде жүретін барлық биохимиялық процестер үшін әмбебап энергия көзі ретінде белгілі. Химиялық жағынан АТФ аденин мен рибозаның туындысы болып табылатын аденозиннің үшфосфатты эфирі болып табылады. Құрылымы бойынша АТФ РНҚ құрамына кіретін аденин нуклеотидіне ұқсас, тек бір фосфор қышқылының орнына АТФ құрамында үш фосфор қышқылының қалдығы болады. Жасушалар қышқылдарды айтарлықтай мөлшерде емес, олардың тұздарын ғана сақтай алады. Демек, фосфор қышқылы АТФ-ға қалдық ретінде енеді (қышқылдың ОН тобының орнына теріс зарядты оттегі атомы бар).

2. Ағзада АТФ АДФ фосфорлану арқылы синтезделеді:

ADP + H 3 PO 4 + энергия> ATP + H 2 O.

АДФ фосфорлануы екі жолмен мүмкін: субстратты фосфорлану және тотықтырғыш фосфорлану (тотықтырғыш заттардың энергиясын пайдалану).

Тотықтырғыш фосфорлану - жасушалық тыныс алудың маңызды құрамдастарының бірі, АТФ түріндегі энергияны өндіруге әкеледі. Тотығу фосфорлану субстраттары органикалық қосылыстардың – белоктардың, майлардың және көмірсулардың ыдырау өнімдері болып табылады. Митохондриялардың кристалдарында тотығу фосфорлану процесі жүреді.

SubstrА басқафосфорилЖәне ing (биохимиялық), гликолиздің тотығу-тотықсыздану реакцияларының энергиясы есебінен және үшкарбон қышқылының цикліндегі а-кетоглутар қышқылының тотығуы кезіндегі энергияға бай фосфор қосылыстарының синтезі.

3. АТФ-ның ағзадағы негізгі рөлі көптеген биохимиялық реакцияларды энергиямен қамтамасыз етумен байланысты. Екі жоғары энергетикалық байланыстың тасымалдаушысы бола отырып, АТФ энергияны көп тұтынатын биохимиялық және физиологиялық процестер үшін тікелей энергия көзі ретінде қызмет етеді. Тірі организмдердің биоэнергетикасында мыналар маңызды: химиялық энергия органикалық субстраттардың тотығуының экзергониялық катаболикалық реакцияларымен АТФ түзілуі арқылы жинақталады; химиялық энергия анаболизмнің эндергоникалық реакцияларымен және энергия шығынын қажет ететін басқа процестермен байланысты АТФ-ны бөлу арқылы пайдаланылады.

4. Жүктеменің жоғарылауымен (мысалы, спринтингте) бұлшықеттер тек АТФ жеткізілуіне байланысты жұмыс істейді. Бұлшықет жасушаларында бұл резерв бірнеше ондаған жиырылу үшін жеткілікті, содан кейін АТФ мөлшері толықтырылуы керек. АДФ пен АМФ-дан АТФ синтезі көмірсулар, липидтер және басқа заттардың ыдырауы кезінде бөлінетін энергия есебінен жүреді. АТФ көп мөлшері ақыл-ой жұмысын орындауға да жұмсалады. Осы себепті психикалық қызметкерлер глюкозаның жоғарылауын қажет етеді, оның ыдырауы АТФ синтезін қамтамасыз етеді.

Энергетикалық АТФ-дан басқа, ол организмде басқа да бірдей маңызды функцияларды орындайды:

· Басқа нуклеозидтрифосфаттармен бірге АТФ нуклеин қышқылдарының синтезінің бастапқы өнімі болып табылады.

Сонымен қатар, АТФ көптеген биохимиялық процестерді реттеуде маңызды рөл атқарады. Бірқатар ферменттердің аллостериялық эффекторы бола отырып, АТФ олардың реттеу орталықтарына қосылу арқылы олардың белсенділігін күшейтеді немесе басады.

АТФ сонымен қатар циклдік аденозинмонофосфат синтезінің тікелей прекурсоры болып табылады. қосалқы делдалжасушаға гормоналды сигнал беру.

Синапстардағы медиатор ретінде АТФ рөлі де белгілі.

Библиографиялық тізім

1. Лемеза, Н.А. Жоғары оқу орындарына түсушілерге арналған биология бойынша оқу құралы / Л.В. Камлюк Н.Д. Лисов. - Минск: Unipress, 2011 - 624 б.

2. Lodish, H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Molecular Cell Biology, 5-ші басылым. - Нью-Йорк: В.Х.Фриман, 2004 ж.

3. Романовский, Ю.М. Тірі жасушаның молекулалық энергиясын түрлендіргіштер. Протонды АТФ синтаза – айналмалы молекулалық қозғалтқыш / Ю.М. Романовский А.Н. Тихонов // УФН. - 2010. - Т.180. - С.931 - 956.

4 Voet D, Voet JG. Биохимия 1 том 3-ші басылым. Уайли: Хобокен, Нью-Дж. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 487 рубль.

5. Жалпы химия. Биофизикалық химия. Биогенді элементтердің химиясы. М.: магистратура, 1993 ж

6. Вершубский, А.В. Биофизика. / А.В. Вершубский, В.И. Приклонский, А.Н. Тихонов. - М: 471-481.

7. Альберт Б. Жасушаның молекулалық биологиясы 3 томдық. / Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. және басқалар М.: Мир, 1994.1558 б.

8. Николаев А.Я. Биологиялық химия – М .: «Медициналық ақпарат агенттігі» ЖШС, 1998 ж.

9. Берг, Дж. М. Биохимия, халықаралық басылым. / Берг, Дж. М, Тимоцко, Дж. Л, Страйер, Л. - Нью-Йорк: В.Х. Фриман, 2011; 287 б.

10. Норре Д.Г. Биологиялық химия: Прок. химиялық, биол үшін. Және бал. маман. университеттер. - 3-ші басылым, Аян. / Knorre D.G., Mysina S.D. - М.: Жоғары. мектеп, 2000. - 479 б.: ауру.

11. Элиот, В. Биохимия және молекулалық биология/ В.Элиот, Д.Элиот. - М.: Ресей медицина ғылымдары академиясының биомедициналық химия ғылыми-зерттеу институтының баспасы, ООО «Материк-альфа», 1999, - 372 б.

12. Shina CL, K., 7 Areieh, W. Ерітіндідегі АТФ гидролизінің энергетикасы туралы. Физикалық химия журналы B,113 (47), (2009).

13. Берг, Дж. М. Биохимия / Дж. М. Берг: Дж. Л. Тимоцко, Л. Страйер. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 1514 б.

Ұқсас құжаттар

адам ағзасындағы органикалық қосылыстар. Белоктардың құрылысы, қызметі және жіктелуі. Нуклеин қышқылдары (полинуклеотидтер), РНҚ мен ДНҚ-ның құрылымдық ерекшеліктері мен қасиеттері. Табиғаттағы және адам ағзасындағы көмірсулар. Липидтер - майлар және май тәрізді заттар.

аннотация, 09.06.2009 қосылған


Белок синтезі процесі және олардың тірі организмдер тіршілігіндегі рөлі. Функциялар және Химиялық қасиеттеріамин қышқылдары. Адам ағзасында олардың жетіспеушілігінің себептері. Құрамында алмастырылмайтын қышқылдары бар тағам түрлері. Бауырда синтезделген аминқышқылдары.

презентация, 23/10/2014 қосылды


Көмірсулардың энергетикалық, сақтаушы және тірек-құрылыстық функциялары. Моносахаридтердің адам ағзасындағы негізгі энергия көзі ретіндегі қасиеттері; глюкоза. Дисахаридтердің негізгі өкілдері; сахароза. Полисахаридтер, крахмал түзілуі, көмірсулар алмасуы.

есеп, 30.04.2010 қосылған


Организмдегі зат алмасу қызметтері: қоректік заттардың ыдырауы кезінде түзілетін ағзалар мен жүйелерді энергиямен қамтамасыз ету; тағам молекулаларын құрылыс блоктарына айналдыру; нуклеин қышқылдарының, липидтердің, көмірсулардың және басқа компоненттердің түзілуі.

аннотация, 20.01.2009 қосылған


Барлық өмірлік процестердің қалыпты жүруі үшін белоктардың, майлардың және көмірсулардың рөлі мен маңызы. Белоктардың, майлардың және көмірсулардың құрамы, құрылысы және негізгі қасиеттері, олардың сыни тапсырмаларжәне ағзадағы қызметтері. Бұл қоректік заттардың негізгі көздері.

презентация, 04/11/2013 қосылды


Маңызды компонент ретінде холестерин молекулаларының құрылымын сипаттау жасуша мембранасы. Адам ағзасындағы холестерин алмасуының реттелу механизмдерін зерттеу. Қан ағымында төмен тығыздықтағы артық липопротеидтердің пайда болу ерекшеліктерін талдау.

аннотация, 17.06.2012 қосылған


Белоктардың, липидтердің және көмірсулардың алмасуы. Адамның тамақтану түрлері: барлық қоректі, бөлек және төмен көмірсутекті тамақтану, вегетариандық, шикі тағамдық диета. Белоктардың зат алмасудағы рөлі. Денедегі майдың болмауы. Тамақтану түрін өзгерту нәтижесінде организмдегі өзгерістер.

курстық жұмыс, қосылған 02.02.2014 ж


Темірдің тотығу процестеріне және коллаген синтезіне қатысуын қарастыру. Қан түзілу процестеріндегі гемоглобиннің маңызымен таныстыру. Адам ағзасында темір тапшылығының салдарынан бас айналу, ентігу және зат алмасудың бұзылуы.

презентация, 02/08/2012 қосылды


Фтор мен темірдің қасиеттері. дененің күнделікті қажеттілігі. Фтордың ағзадағы қызметі, әсері, өлімге әкелетін мөлшері, басқа заттармен әрекеттесуі. Адам ағзасындағы темір, оның көздері. Денеге темір тапшылығының салдары және оның шамадан тыс көп болуы.

презентация, 14.02.2017 қосылды


Белоктар қоректік заттар ретінде, олардың негізгі қызметтері. Амин қышқылдары белоктардың түзілуіне қатысады. Полипептидтік тізбектің құрылымы. Ағзадағы белоктардың трансформациясы. Толық және толық емес белоктар. Белоктардың құрылысы, химиялық қасиеттері, сапалық реакциялары.

Барлық организмдердің жасушаларында АТФ – аденозин үшфосфор қышқылының молекулалары болады. АТФ әмбебап жасушалық зат болып табылады, оның молекуласында энергияға бай байланыстар бар. АТФ молекуласы нуклеотидтің бір түрі, ол басқа нуклеотидтер сияқты үш компоненттен тұрады: азотты негіз – аденин, көмірсу – рибоза, бірақ оның орнына фосфор қышқылы молекулаларының үш қалдығы болады (12-сурет). Суретте белгішемен көрсетілген байланыстар энергияға бай және макроэргиялық деп аталады. Әрбір ATP молекуласында екі макроэргиялық байланыс бар.

Жоғары энергетикалық байланыс үзіліп, ферменттердің көмегімен фосфор қышқылының бір молекуласы ажырағанда 40 кДж/моль энергия бөлініп, АТФ АДФ – аденозиндіфосфор қышқылына айналады. Фосфор қышқылының тағы бір молекуласы жойылғанда тағы 40 кДж/моль бөлінеді; АМФ түзіледі – аденозин монофосфор қышқылы. Бұл реакциялар қайтымды, яғни АМФ АДФ, АДФ АТФ-қа айналуы мүмкін.

АТФ молекулалары ыдырап қана қоймай, синтезделеді, сондықтан олардың жасушадағы мөлшері салыстырмалы түрде тұрақты. Жасуша тіршілігіндегі АТФ маңызы орасан зор. Бұл молекулалар жасушаның және жалпы организмнің өмірлік белсенділігін қамтамасыз ету үшін қажетті энергия алмасуында жетекші рөл атқарады.

РНҚ молекуласы, әдетте, нуклеотидтердің төрт түрінен тұратын бір тізбекті – A, U, G, C. РНҚ-ның үш негізгі түрі белгілі: мРНҚ, рРНҚ, тРНҚ. Жасушадағы РНҚ молекулаларының құрамы тұрақты емес, олар белок биосинтезіне қатысады. АТФ – жасушаның әмбебап энергетикалық заты, онда энергияға бай байланыстар бар. АТФ жасушадағы энергия алмасуда орталық рөл атқарады. РНҚ және АТФ жасушаның ядросында да, цитоплазмасында да болады.

Кез келген жасуша, кез келген тірі жүйе сияқты, өзінің құрамын және барлық қасиеттерін салыстырмалы түрде тұрақты деңгейде ұстау мүмкіндігіне ие. Мысалы, жасушалардағы АТФ мөлшері шамамен 0,04% құрайды және АТФ жасушада өмір сүру барысында үнемі тұтынылатынына қарамастан, бұл мән тұрақты түрде сақталады. Тағы бір мысал: жасуша құрамының реакциясы аздап сілтілі және бұл реакция қышқылдар мен негіздердің зат алмасу процесінде үнемі түзілетініне қарамастан тұрақты сақталады. Тек қана емес, белгілі бір деңгейде тұрақты түрде сақталады Химиялық құрамыжасушалар, сонымен қатар оның басқа да қасиеттері. Тірі жүйелердің жоғары тұрақтылығын олар жасалған материалдардың қасиеттерімен түсіндіруге болмайды, өйткені белоктар, майлар және көмірсулар аз тұрақтылыққа ие. Тірі жүйелердің тұрақтылығы белсенді, ол үйлестіру мен реттеудің күрделі процестеріне байланысты.

Мысалы, жасушадағы АТФ мазмұнының тұрақтылығы қалай сақталатынын қарастырайық. Белгілі болғандай, АТФ жасуша кез келген әрекетті орындаған кезде тұтынылады. АТФ синтезі глюкозаның оттегісіз және оттегінің ыдырауынсыз процестер нәтижесінде жүреді. АТФ құрамының тұрақтылығына екі процестің де дәл теңдесуі – АТФ жұмсалуы және оның синтезі арқасында қол жеткізілетіні анық: жасушадағы АТФ мөлшері азайған бойда глюкозаның оттегісіз және оттегі ыдырау процестері бірден басталады. қосыңыз, оның барысында АТФ синтезделеді және жасушадағы АТФ мөлшері артады. АТФ деңгейі нормаға жеткенде АТФ синтезі баяулайды.

Жасушаның қалыпты құрамын сақтауды қамтамасыз ететін процестерді қосу және өшіру онда автоматты түрде жүреді. Мұндай реттеу өзін-өзі реттеу немесе автореттеу деп аталады.

Жасушаның белсенділігін реттеудің негізі ақпараттық процестер болып табылады, яғни жүйенің жеке буындары арасындағы байланыс сигналдар арқылы жүзеге асырылатын процестер. Сигнал - жүйенің кейбір бөлігінде болатын өзгеріс. Сигналға жауап ретінде процесс басталады, нәтижесінде орын алған өзгеріс жойылады. Жүйенің қалыпты күйі қалпына келтірілгенде - бұл процесті тоқтату үшін жаңа сигнал ретінде қызмет етеді.

Жасушаның сигналдық жүйесі қалай жұмыс істейді, ондағы авторегуляция процестерін қалай қамтамасыз етеді?

Жасушаның ішіндегі сигналдарды қабылдау оның ферменттері арқылы жүзеге асады. Көптеген белоктар сияқты ферменттер де тұрақсыз құрылымға ие. Бірқатар факторлардың, соның ішінде көптеген химиялық агенттердің әсерінен ферменттің құрылымы бұзылып, оның каталитикалық белсенділігі жойылады. Бұл өзгеріс, әдетте, қайтымды, яғни белсенді факторды алып тастағаннан кейін ферменттің құрылымы қалыпқа келеді және оның каталитикалық қызметі қалпына келеді.

Жасушаның авторегуляциясының механизмі оның мазмұны реттелетін заттың оны тудыратын ферментпен спецификалық әрекеттесу қабілетіне негізделген. Бұл әрекеттесу нәтижесінде ферменттің құрылымы деформацияланып, оның каталитикалық белсенділігі жойылады.

Жасушаның авторегуляция механизмі келесідей жұмыс істейді. Біз мұны бұрыннан білеміз химиялық заттар, жасушада түзілетін, әдетте, қатарынан бірнеше ферментативті реакциялардың нәтижесінде пайда болады. Глюкозаның ыдырауының оттегісіз және оттегісіз процестерін есте сақтаңыз. Бұл процестердің әрқайсысы ұзақ сериялар болып табылады - кем дегенде оншақты ретті реакциялар. Мұндай көпмүшелік процестерді реттеу үшін кез келген сілтемені өшіру жеткілікті екені анық. Кем дегенде бір реакцияны өшіру жеткілікті - және бүкіл сызық тоқтайды. Дәл осылайша жасушадағы АТФ құрамының реттелуі жүзеге асырылады. Жасуша тыныштықта болған кезде ондағы АТФ мөлшері шамамен 0,04% құрайды. Осындайлармен жоғары концентрацияАТФ ол глюкозаның оттегінің ыдырау процесінсіз ферменттердің бірімен әрекеттеседі. Осы реакцияның нәтижесінде бұл ферменттің барлық молекулалары белсенділіктен айырылады және оттегі мен оттегі процестері жоқ конвейер желілері белсенді емес. Егер жасушаның қандай да бір белсенділігіне байланысты ондағы АТФ концентрациясы төмендесе, онда ферменттің құрылымы мен қызметі қалпына келтіріліп, оттегі мен оттегісіз процестер басталады. Нәтижесінде АТФ түзіледі, оның концентрациясы артады. Нормаға жеткенде (0,04%) оттегі және оттегі процестері жоқ конвейер автоматты түрде өшеді.

2241-2250

2241. Географиялық оқшаулану түрленуге әкеледі, өйткені популяцияларда бастапқы түрлер
A) алшақтық
B) конвергенция
В) ароморфоз
D) дегенерация

2242. Жаңартылмайтын табиғи ресурстарбиосфералар жатады
A) әк шөгінділері
В) тропиктік ормандар
В) құм және саз
D) көмір

2243. Егер ата-анасының екеуінде де Аа генотипі болса, бірінші ұрпақ ұрпақтарында фенотипте рецессивті белгінің көріну ықтималдығы қандай?
A) 0%
B) 25%
C) 50%
D) 75%

Аннотация

2244. Фосфор қышқылының қалдықтары арасындағы энергияға бай байланыстар молекулада болады.
A) тиін
B) АТФ
B) мРНҚ
D) ДНҚ

2245. Суретте бейнеленген жануар қандай негізде жәндіктер класына жатқызылған?
А) үш жұп жүру аяқтары
В) екі қарапайым көз
в) бір жұп мөлдір қанаттар
D) дененің бас және құрсақ қуысына бөлінуі

Аннотация

2246. Зигота, гаметаға қарағанда, нәтижесінде түзіледі
А) ұрықтандыру
B) партеногенез
B) сперматогенез
D) Мейоздың I бөлінуі

2247. Өсімдіктердегі құнарсыз будандар нәтижесінде түзіледі
A) Түрішілік қиылысу
В) полиплоидизация
В) дистанциялық будандастыру
D) крестті талдау

Ағзада қанша АТФ бар?

2249. Rh-теріс адамдарда оң резуспен салыстырғанда қандағы эритроциттер құрамы бойынша ерекшеленеді.
А) липидтер
В) көмірсулар
В) пайдалы қазбалар
D) белоктар

2250. Ми қыртысының самай бөлігінің жасушалары жойылғанда адам
А) заттардың пішіні туралы бұрмаланған түсінік алады
В) дыбыстың күші мен биіктігін ажыратпайды
В) координацияны жоғалтады
D) көрнекі сигналдарды ажыратпайды

© Поздняков Д.В., 2009-2018 ж

жарнаманы блоктау детекторы

1. Сөйлемде қандай сөздер жетіспейді және орнына (а-г) әріптер қойылады?

«АТФ молекуласының құрамына азотты негіз (а), бес көміртекті моносахарид (b) және (c) қышқылдың қалдығы (d) кіреді».

Келесі сөздер әріптермен ауыстырылады: а - аденин, б - рибоза, в - үш, d - фосфор.

2. АТФ құрылымы мен нуклеотидтің құрылысын салыстырыңыз. Ұқсастық пен айырмашылықты табыңыз.

Іс жүзінде АТФ РНҚ аденил нуклеотидінің туындысы болып табылады (аденозин монофосфат немесе AMP). Екі заттың да молекулаларының құрамына азотты негіз аденин және бес көміртекті қант рибозасы кіреді. Айырмашылықтар РНҚ-ның аденил нуклеотидінің құрамында (кез келген басқа нуклеотидтердің құрамындағы сияқты) бір ғана фосфор қышқылының қалдығы болуымен және макроэргиялық (жоғары энергиялық) байланыстардың болмауымен байланысты. АТФ молекуласында үш фосфор қышқылының қалдығы бар, олардың арасында екі макроэргиялық байланыс бар, сондықтан АТФ аккумулятор және энергия тасымалдаушы қызметін атқара алады.

3. АТФ гидролизі қандай процесс?

ATP: энергия валютасы

АТФ синтезі? Бұл не биологиялық рөлі ATP?

Гидролиз процесінде АТФ молекуласынан фосфор қышқылының бір қалдығы бөлінеді (дефосфорлану). Бұл жағдайда макроэргиялық байланыс үзіліп, 40 кДж/моль энергия бөлініп, АТФ АДФ (аденозиндифосфор қышқылы) айналады:

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + 40 кДж

АДФ басқа фосфат тобының жойылуымен және энергияның екінші «бөлігінің» бөлінуімен одан әрі гидролизден өтуі мүмкін (бұл сирек кездеседі). Бұл жағдайда АДФ АМФ-қа (аденозинмонофосфор қышқылына) айналады:

ADP + H2O → AMP + H3PO4 + 40 кДж

АТФ синтезі АДФ молекуласына фосфор қышқылы қалдығының қосылуы (фосфорлану) нәтижесінде жүреді. Бұл процесс негізінен митохондриялар мен хлоропласттарда, ішінара жасушалардың гиалоплазмасында жүзеге асады. АДФ-дан 1 моль АТФ түзілуі үшін кем дегенде 40 кДж энергия жұмсалуы керек:

ADP + H3PO4 + 40 кДж → ATP + H2O

АТФ – тірі организмдердің жасушаларында энергияның әмбебап қоймасы (аккумуляторы) және тасымалдаушысы. Энергия шығыны бар жасушаларда өтетін барлық дерлік биохимиялық процестерде АТФ энергиямен жабдықтаушы ретінде пайдаланылады. АТФ энергиясының арқасында белоктардың, көмірсулардың, липидтердің жаңа молекулалары синтезделеді, заттардың белсенді тасымалдануы жүзеге асырылады, жілік пен кірпікшелердің қозғалысы, жасушаның бөлінуі жүреді, бұлшықеттер жұмыс істейді, жылы қанды жануарлардың тұрақты дене температурасы. сақталады және т.б.

4. Қандай байланыстар макроэргиялық деп аталады? Құрамында макроэргиялық байланыс бар заттар қандай қызмет атқара алады?

Макроэргиялық байланыстарды байланыстар деп атайды, олар үзілген кезде энергияның көп мөлшері бөлінеді (мысалы, әрбір АТФ макроэргиялық байланысының үзілуі 40 кДж/моль энергияның бөлінуімен бірге жүреді). Құрамында макроэргиялық байланыстар бар заттар әртүрлі тіршілік процестері үшін аккумуляторлар, тасымалдаушылар және энергия жеткізушілері ретінде қызмет ете алады.

5. АТФ жалпы формуласы С10H16N5O13P3. 1 моль АТФ АДФ-ге гидролизденгенде 40 кДж энергия бөлінеді. 1 кг АТФ гидролизі кезінде қанша энергия бөлінеді?

● АТФ молярлық массасын есептеңіз:

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

● 507 г АТФ (1 моль) гидролизінен 40 кДж энергия бөлінеді.

Бұл 1000 г АТФ гидролизі кезінде мыналар бөлінетінін білдіреді: 1000 г × 40 кДж: 507 г ≈ 78,9 кДж.

Жауабы: 1 кг АТФ АДФ гидролизі кезінде шамамен 78,9 кДж энергия бөлінеді.

6. Соңғы (үшінші) фосфор қышқылының қалдығында радиоактивті фосфор 32Р белгіленген АТФ молекулалары бір жасушаға, ал бірінші (рибозаға ең жақын) қалдығында 32Р таңбаланған АТФ молекулалары басқа жасушаға енгізілді. 5 минуттан кейін 32P белгісі бар бейорганикалық фосфат ионының мөлшері екі жасушада да өлшенді. Ол қай жерде жоғары және неге?

Фосфор қышқылының соңғы (үшінші) қалдығы АТФ гидролизі кезінде оңай ыдырайды, ал біріншісі (рибозаға ең жақын) АТФ-ның АМФ-ке дейінгі екі сатылы гидролизі кезінде де ажырамайды. Демек, радиоактивті бейорганикалық фосфаттың мөлшері соңғы (үшінші) фосфор қышқылының қалдығымен белгіленген АТФ енгізілген жасушада жоғары болады.

Дашков М.Л.

Веб-сайт: dashkov.by

РНҚ молекуласы, ДНҚ-дан айырмашылығы, әдетте ДНҚ-дан әлдеқайда қысқа нуклеотидтердің бір тізбегі болып табылады. Бірақ жасушадағы РНҚ-ның жалпы массасы ДНҚ-дан үлкен. РНҚ молекулалары ядрода да, цитоплазмада да кездеседі.

РНҚ-ның үш негізгі түрі белгілі: ақпараттық, немесе матрицалық, - мРНҚ; рибосомалық – рРНҚ, тасымалдау – тРНҚ, молекулаларының пішіні, көлемі және қызметі бойынша ерекшеленеді. Олардың негізгі қызметі ақуыз биосинтезіне қатысу.

Сіз РНҚ молекуласы ДНҚ молекуласы сияқты төрт түрлі нуклеотидтерден тұратынын көресіз, оның үшеуінде ДНҚ нуклеотидтері (A, G, C) сияқты азотты негіздер бар. Алайда тиминнің азотты негізінің орнына РНҚ құрамына тағы бір азотты негіз – урацил (U) кіреді. Сонымен, РНҚ молекуласының нуклеотидтерінің құрамына азотты негіздер кіреді: A, G, C, U. Сонымен қатар көмірсу дезоксирибозасының орнына РНҚ-да рибоза болады.

Барлық организмдердің жасушаларында АТФ молекулалары – аденозин үшфосфор қышқылы бар. АТФ әмбебап жасушалық зат болып табылады, оның молекуласында энергияға бай байланыстар бар. АТФ молекуласы нуклеотидтің бір түрі болып табылады, ол басқа нуклеотидтер сияқты үш компоненттен тұрады: азотты негіз – аденин, көмірсу – рибоза, бірақ оның орнына фосфор қышқылы молекулаларының үш қалдығы болады. Әрбір ATP молекуласында екі макроэргиялық байланыс бар.

Жоғары энергетикалық байланыс үзіліп, ферменттердің көмегімен фосфор қышқылының бір молекуласы ажырағанда 40 кДж/моль энергия бөлініп, АТФ АДФ – аденозиндіфосфор қышқылына айналады. Фосфор қышқылының тағы бір молекуласы жойылғанда тағы 40 кДж/моль бөлінеді; АМФ түзіледі – аденозин монофосфор қышқылы. Бұл реакциялар қайтымды, яғни АМФ АДФ, АДФ АТФ-қа айналуы мүмкін.

ATP молекуласы - бұл не және оның ағзадағы рөлі қандай

АТФ молекулалары ыдырап қана қоймай, синтезделеді, сондықтан олардың жасушадағы мөлшері салыстырмалы түрде тұрақты. Жасуша тіршілігіндегі АТФ маңызы орасан зор. Бұл молекулалар жасушаның және жалпы организмнің өмірлік белсенділігін қамтамасыз ету үшін қажетті энергия алмасуында жетекші рөл атқарады.

Адам ағзасында шамамен 70 триллион жасуша бар. Салауатты өсу үшін олардың әрқайсысына көмекшілер - витаминдер қажет. Витамин молекулалары аз, бірақ олардың жетіспеушілігі әрқашан байқалады. Қараңғыға бейімделу қиын болса, А және В2 дәрумендері қажет, қайызғақ пайда болды - В12, В6, Р жеткіліксіз, көгерген жерлер ұзақ уақыт жазылмайды - С витаминінің жетіспеушілігі. Бұл сабақта сіз Витаминдердің стратегиялық қамтамасыз етілуін, витаминдердің ағзаны қалай белсендіретінін, сонымен қатар жасушадағы негізгі энергия көзі ATP туралы білетін боласыз.

Тақырыбы: Цитология негіздері

Сабақтың тақырыбы: АТФ құрылымы мен қызметі

Есіңізде болса, нуклеин қышқылдарынуклеотидтерден тұрады. Жасушадағы нуклеотидтер байланысқан күйде де, бос күйде де болатыны анықталды. Еркін күйде олар ағзаның тіршілігі үшін бірқатар маңызды функцияларды орындайды.

Мұндай тегінге нуклеотидтерқолданылады АТФ молекуласынемесе аденозин үшфосфор қышқылы(аденозинтрифосфаты). Барлық нуклеотидтер сияқты, АТФ бес көміртекті қанттан тұрады. рибоза, азотты негіз - аденин, және ДНҚ мен РНҚ нуклеотидтерінен айырмашылығы, фосфор қышқылының үш қалдығы(Cурет 1).

Күріш. 1. АТФ-ның үш схемалық көрінісі

Ең маңызды ATP функциясыол әмбебап сақтаушы және тасымалдаушы болып табылады энергияторда.

Жасушадағы энергия шығынын қажет ететін барлық биохимиялық реакциялар оның көзі ретінде АТФ пайдаланады.

Фосфор қышқылының бір қалдығын бөлгенде, ATPкіреді ADP (аденозин дифосфаты). Егер басқа фосфор қышқылының қалдығы бөлінсе (бұл ерекше жағдайларда болады), ADPкіреді AMF(аденозинмонофосфат) (2-сурет).

Күріш. 2. АТФ гидролизі және оның АДФ-ге айналуы

Фосфор қышқылының екінші және үшінші қалдықтарын бөлгенде 40 кДж-ға дейін көп мөлшерде энергия бөлінеді. Сондықтан осы фосфор қышқылы қалдықтарының арасындағы байланыс макроэргиялық деп аталады және сәйкес таңбамен белгіленеді.

Кәдімгі байланыстың гидролизі кезінде аз мөлшерде энергия бөлінеді (немесе жұтылады), ал макроэргиялық байланыстың гидролизі кезінде әлдеқайда көп энергия (40 кДж) бөлінеді. Рибоза мен фосфор қышқылының бірінші қалдығы арасындағы байланыс макроэргиялық емес, оның гидролизі тек 14 кДж энергия бөледі.

Макроэргиялық қосылыстар, мысалы, басқа нуклеотидтер негізінде де түзілуі мүмкін GTP(гуанозинтрифосфаты) ақуыз биосинтезінде энергия көзі ретінде пайдаланылады, сигнал беру реакцияларына қатысады, транскрипция кезінде РНҚ синтезі үшін субстрат болып табылады, бірақ бұл жасушадағы энергияның ең көп таралған және әмбебап көзі болып табылатын АТФ.

ATPретінде қамтылған цитоплазмада, Сонымен ядрода, митохондрияда және хлоропласттарда.

Осылайша, біз АТФ дегеніміз не, оның функциялары қандай және макроэргиялық байланыс деген не екенін еске түсірдік.

Витаминдер - биологиялық белсенді органикалық қосылыстар, бұл аз мөлшерде жасушадағы өмірлік процестерді сақтау үшін қажет.

Олар тірі материяның құрылымдық құрамдас бөлігі болып табылмайды және энергия көзі ретінде пайдаланылмайды.

Витаминдердің көпшілігі адам және жануарлар ағзасында синтезделмейді, бірақ тамақпен бірге түседі, кейбіреулері ішек микрофлорасы мен ұлпаларында аз мөлшерде синтезделеді (Д витамині теріде синтезделеді).

Адам мен жануарлардың витаминдерге қажеттілігі бірдей емес және жыныс, жас, физиологиялық жағдай және қоршаған орта жағдайлары сияқты факторларға байланысты. Кейбір витаминдер барлық жануарларға қажет емес.

Мысалы, аскорбин қышқылы немесе С витамині адамдар мен басқа приматтар үшін өте қажет. Сонымен бірге ол бауырымен жорғалаушылардың денесінде синтезделеді (теңізшілер цингемен күресу үшін тасбақаларды саяхатқа шығарды - С витаминінің жетіспеушілігі).

дәрумендер табылған аяғы XIXғасыр орыс ғалымдарының еңбегінің арқасында Н.И.ЛунинаЖәне В.Пашутина,бұл жақсы тамақтану үшін тек белоктар, майлар мен көмірсулар ғана емес, сонымен қатар басқа, сол кезде белгісіз заттар болуы керек екенін көрсетті.

1912 жылы поляк ғалымы К.Фанк(3-сурет) Бери-бери ауруынан (В витаминінің авитаминозынан) қорғайтын күріш қауызының құрамдас бөліктерін зерттей отырып, бұл заттардың құрамында міндетті түрде амин топтары болуы керек деген болжам жасады. Дәл осы заттарды витаминдер, яғни тіршілік аминдері деп атауды ұсынған ол.

Кейінірек бұл заттардың көпшілігінің құрамында амин топтары жоқ екені анықталды, бірақ витаминдер термині ғылым мен тәжірибе тілінде жақсы орын алған.

Жеке витаминдер ашылғандықтан, олар латын әріптерімен белгіленіп, атқаратын қызметіне қарай аталды. Мысалы, Е дәрумені токоферол деп аталды (ежелгі грек тілінен аударғанда τόκος - «босану», φέρειν - «әкелу»).

Бүгінгі күні витаминдер суда немесе майда еріту қабілетіне қарай бөлінеді.

Суда еритін витаминдер үшінвитаминдер кіреді Х, C, П, IN.

майда еритін витаминдергесілтеме А, D, Е, Қ(сөз ретінде есте сақтауға болады: кеда) .

Жоғарыда айтылғандай, витаминдерге деген қажеттілік жасына, жынысына, организмнің физиологиялық күйіне және тіршілік ету ортасына байланысты. Жас кезінде витаминдерге деген қажеттілік анық байқалады. Әлсіреген дене де осы заттардың үлкен дозасын қажет етеді. Жасы ұлғайған сайын витаминдерді сіңіру қабілеті төмендейді.

Витаминдерге деген қажеттілік дененің оларды пайдалану қабілетімен де анықталады.

1912 жылы поляк ғалымы Касимир Фанккүріш қауызынан ішінара тазартылған В1 витамині – тиамин алды. Бұл затты кристалдық күйде алу үшін тағы 15 жыл қажет болды.

Кристалдық В1 дәрумені түссіз, дәмі ащы және суда оңай ериді. Тиамин өсімдік жасушаларында да, микроб жасушаларында да кездеседі. Оның әсіресе дәнді дақылдар мен ашытқыларда көп (4-сурет).

Күріш. 4. Тиамин таблеткалары мен тағамдары

Тағамдарды және әртүрлі қоспаларды термиялық өңдеу тиаминді бұзады. Авитаминозбен, жүйке, жүрек-тамыр патологиялары және ас қорыту жүйелері. Авитаминоз су алмасуының және гемопоэз функциясының бұзылуына әкеледі. Тиамин тапшылығының айқын мысалдарының бірі Бери-Бері ауруының дамуы болып табылады (5-сурет).

Күріш. 5. Тиамин тапшылығынан зардап шегетін адам – авитаминоз ауруы

В1 дәрумені әртүрлі жүйке ауруларын, жүрек-қан тамырлары ауруларын емдеу үшін медициналық тәжірибеде кеңінен қолданылады.

Нан пісіруде тиамин басқа дәрумендер – рибофлавин және никотин қышқылымен бірге нан өнімдерін байыту үшін қолданылады.

1922 жылы Г. ЭвансЖәне А.Бишоолар токоферол немесе Е дәрумені деп атайтын майда еритін витаминді тапты (сөзбе-сөз: «босануға жәрдемдесу»).

Е витамині таза түрінде майлы сұйықтық болып табылады. Ол дәнді дақылдарда, мысалы, бидайда кеңінен таралған. Ол өсімдік және жануар майларында көп (6-сурет).

Күріш. 6. Токоферол және оның құрамындағы өнімдер

Сәбізде, жұмыртқада және сүтте Е дәрумені көп. Е витамині антиоксидант, яғни ол жасушаларды қартаюға және өлімге әкелетін патологиялық тотығудан қорғайды. Бұл «жас дәрумені». Витаминнің ұрпақты болу жүйесі үшін маңызы орасан зор, сондықтан оны көбінесе көбею витамині деп атайды.

Нәтижесінде Е витаминінің жетіспеушілігі, ең алдымен, эмбриогенездің және ұрпақты болу органдарының бұзылуына әкеледі.

Е витаминін өндіру оны бидай тұқымынан бөліп алуға негізделген - алкогольді экстракциялау және еріткіштерді төмен температурада айдау әдісімен.

Медициналық тәжірибеде табиғи және синтетикалық препараттар қолданылады - капсулаға салынған өсімдік майындағы токоферол ацетаты (әйгілі «балық майы»).

Е дәрумені препараттары антиоксиданттар ретінде сәулеленуде және организмде иондалған бөлшектер мен реактивті оттегі түрлерінің жоғарылауымен байланысты басқа патологиялық жағдайларда қолданылады.

Сонымен қатар, Е дәрумені жүкті әйелдерге тағайындалады, сонымен қатар бедеулікті, бұлшықет дистрофиясын және кейбір бауыр ауруларын емдеу үшін кешенді терапияда қолданылады.

А витамині (7-сурет) ашылды Н. Драммонд 1916 жылы.

Бұл ашылудың алдында ауылшаруашылық жануарларының толық дамуы үшін қажет азық-түлікте майда еритін фактордың болуын бақылау жүргізілді.

А дәрумені витаминдер алфавитінің жоғарғы жағында. Ол барлық дерлік өмірлік процестерге қатысады. Бұл витамин жақсы көруді қалпына келтіру және сақтау үшін қажет.

Ол сондай-ақ көптеген ауруларға, соның ішінде суық тиюге қарсы иммунитетті дамытуға көмектеседі.

А витаминінсіз тері эпителийінің сау күйі мүмкін емес. Егер сізде көбінесе шынтақ, жамбас, тізе, жіліншік аймағында пайда болатын бөртпелер болса, қолдарыңызда құрғақ тері пайда болса немесе басқа да осыған ұқсас құбылыстар пайда болса, бұл сізде А витаминінің жетіспейтінін білдіреді.

А дәрумені, Е дәрумені сияқты, жыныс бездерінің (жыныс бездерінің) қалыпты жұмыс істеуі үшін қажет. А дәруменінің гиповитаминозымен ұрпақты болу жүйесі мен тыныс алу органдарының зақымдалуы байқалды.

А дәруменінің жетіспеушілігінің ерекше салдарының бірі - көру процесінің бұзылуы, атап айтқанда, көздің қараңғы бейімделу қабілетінің төмендеуі - түнгі соқырлық. Авитаминоз ксерофтальмияның пайда болуына және қасаң қабықтың бұзылуына әкеледі. Соңғы процесс қайтымсыз және көру қабілетінің толық жоғалуымен сипатталады. Гипервитаминоз көздің қабынуына және шаштың түсуіне, тәбеттің төмендеуіне және дененің толық сарқылуына әкеледі.

Күріш. 7. А дәрумені және оның құрамындағы тағамдар

А тобындағы витаминдер ең алдымен жануарлардан алынатын өнімдерде кездеседі: бауырда, балық майында, майда, жұмыртқада (8-сурет).

Күріш. 8. Өсімдік және жануар текті өнімдердегі А витаминінің мөлшері

Көкөніс өнімдерінің құрамында каротиноидтар бар, олар адам ағзасында каротиноздар ферментінің әсерінен А витаминіне айналады.

Осылайша, бүгін сіз АТФ құрылымымен және қызметімен таныстыңыз, сонымен қатар витаминдердің маңыздылығын еске түсірдіңіз және олардың кейбіреулері өмірлік процестерге қалай қатысатынын білдіңіз.

Ағзаға витаминдердің жеткіліксіз түсуі кезінде біріншілік витамин тапшылығы дамиды. Әртүрлі тағамдарда әртүрлі мөлшердегі витаминдер болады.

Мысалы, сәбізде А провитамині (каротин), қырыққабатта С дәрумені және т.б. бар.Осыдан әр түрлі өсімдік және жануарлардан алынатын өнімдерді қамтитын теңдестірілген тамақтану қажет.

Авитаминозсағ қалыпты жағдайлартамақтану өте сирек, әлдеқайда жиі кездеседі гиповитаминоз, олар тамақпен бірге витаминдерді жеткіліксіз қабылдаумен байланысты.

Гиповитаминозтеңгерімсіз тамақтану нәтижесінде ғана емес, сонымен қатар асқазан-ішек жолдарының немесе бауырдың әртүрлі патологиялары нәтижесінде немесе ағзадағы витаминдердің сіңуіне әкелетін әртүрлі эндокриндік немесе жұқпалы аурулардың нәтижесінде пайда болуы мүмкін.

Кейбір дәрумендер ішек микрофлорасы (ішек микробиотасы) арқылы түзіледі. Әрекет нәтижесінде биосинтетикалық процестерді басу антибиотиктердамуына да себеп болуы мүмкін гиповитаминоз, нәтижесінде дисбактериоз.

Тағамдық дәрумендік қоспаларды, сондай-ақ құрамында витаминдері бар дәрілерді шамадан тыс тұтыну патологиялық жағдайдың пайда болуына әкеледі - гипервитаминоз. Бұл әсіресе майда еритін витаминдерге қатысты, мысалы А, D, Е, Қ.

Үй жұмысы

1. Қандай заттар биологиялық белсенді деп аталады?

2. АТФ дегеніміз не? АТФ молекуласының құрылымы қандай? Қандай түрлері химиялық байланысБұл күрделі молекулада бар ма?

3. Тірі организмдердің жасушаларында АТФ қандай қызметтер атқарады?

4. АТФ синтезі қай жерде жүреді? АТФ гидролизі қай жерде жүреді?

5. Витаминдер дегеніміз не? Олардың ағзадағы қызметі қандай?

6. Витаминдердің гормондардан айырмашылығы қандай?

7. Витаминдердің қандай классификацияларын білесіз?

8. Авитаминоз, гиповитаминоз және гипервитаминоз дегеніміз не? Осы құбылыстарға мысалдар келтіріңіз.

9. Ағзаға витаминдердің жеткіліксіз немесе көп түсуінің нәтижесі қандай аурулар болуы мүмкін?

10. Достарыңызбен және туыстарыңызбен мәзіріңізді талқылаңыз, пайдаланып есептеңіз Қосымша Ақпаратәртүрлі тағамдардағы дәрумендердің мөлшері туралы, витаминдерді жеткілікті мөлшерде алу туралы.

1. Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы ().

2. Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы ().

3. Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы ().

Әдебиеттер тізімі

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Жалпы биология 10-11 сынып, 2005 ж.

2. Беляев Д.К.Биология 10-11 сынып. Жалпы биология. Негізгі деңгей. - 11-ші басылым, стереотип. – М.: Білім, 2012. – 304 б.

3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 сынып. Жалпы биология. Негізгі деңгей. - 6-шы басылым, толықтыру. – Тоқаш, 2010. – 384 б.

Жасушада белоктардан, майлардан және көмірсулардан басқа көптеген басқа органикалық қосылыстар синтезделеді, оларды шартты түрде бөлуге болады. аралықЖәне финал. Көбінесе белгілі бір затты алу каталитикалық конвейердің (ферменттердің көп саны) жұмысымен байланысты және келесі фермент әсер ететін аралық реакция өнімдерінің түзілуімен байланысты. Соңғы органикалық қосылыстар жасушада тәуелсіз қызметтерді орындайды немесе полимерлердің синтезінде мономерлер қызметін атқарады. Соңғы заттар болып табылады амин қышқылдары, глюкоза, нуклеотидтер, ATP, гормондар, витаминдер.

Аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ) тірі жасушалардың әмбебап көзі және негізгі энергия жинақтаушы болып табылады. АТФ барлық өсімдіктер мен жануарлар жасушаларында кездеседі. АТФ мөлшері ауытқиды және орташа есеппен 0,04% құрайды (жасушаның шикі салмағына). Ең үлкен санАТФ (0,2-0,5%) қаңқа бұлшықеттерінде кездеседі.

АТФ – азотты негізден (аденин), моносахаридтен (рибоза) және үш фосфор қышқылының қалдықтарынан тұратын нуклеотид. АТФ құрамында бір емес, үш фосфор қышқылының қалдығы болғандықтан, ол рибонуклеозидтрифосфаттарға жатады.

Жасушаларда болатын жұмыстардың көпшілігі үшін АТФ гидролизінің энергиясы пайдаланылады. Сонымен қатар, фосфор қышқылының терминалдық қалдығы бөлінгенде, АТФ АДФ-ға өтеді ( аденозин дифосфатқышқыл), фосфор қышқылының екінші қалдығы бөлінгенде - АМФ-ге ( аденозин монофосфорлықышқыл). Фосфор қышқылының терминалды да, екінші қалдықтарын да жою кезіндегі бос энергияның шығымы әрқайсысы 30,6 кДж. Үшінші фосфат тобының ыдырауы бар болғаны 13,8 кДж бөлінуімен бірге жүреді. Фосфор қышқылының терминалы мен екінші, екінші және бірінші қалдықтары арасындағы байланыстар макроэргиялық (жоғары энергиялық) деп аталады.

АТФ қорлары үнемі толықтырылып отырады. Барлық организмдердің жасушаларында АТФ синтезі фосфорлану процесінде жүреді, яғни. АДФ-ға фосфор қышқылының қосылуы. Фосфорлану әр түрлі қарқындылықпен митохондрияларда, цитоплазмада гликолиз кезінде, хлоропластарда фотосинтез кезінде жүреді. АТФ молекуласы жасушада 1-2 минутта жұмсалады, адамда АТФ тәулігіне оның денесінің массасына тең мөлшерде түзіліп, жойылады.

финал органикалық молекулалар, сонымен қатар витаминдерЖәне гормондар. Өмірдегі басты рөл көп жасушалы организмдеройнау витаминдер. Витаминдер - бұл организм синтездей алмайтын (немесе жеткіліксіз мөлшерде синтездейтін) және оларды тамақпен қабылдауға тиіс органикалық қосылыстар. Витаминдер белоктармен қосылып, күрделі ферменттер түзеді. Азық-түлікте қандай да бір дәрумен жетіспесе, фермент түзілмейді және ол немесе басқа витамин тапшылығы дамиды. Мысалы, С витаминінің жетіспеушілігі цинге ауруына, В 12 дәруменінің жетіспеушілігі анемияға, эритроциттердің қалыпты түзілуінің бұзылуына әкеледі.

Гормондарболып табылады реттеушілержеке органдардың және бүкіл ағзаның жұмысына әсер етеді. Олар ақуызды сипатта болуы мүмкін (гипофиздің, ұйқы безінің гормондары), липидтерге (жыныстық гормондар) қатысты болуы мүмкін, аминқышқылдарының туындылары болуы мүмкін (тироксин). Гормондарды жануарлар да, өсімдіктер де жасайды.