Funcțiile ATP. Care este funcția ATP?

Pentru a parafraza binecunoscuta expresie „mișcare - aceasta este viața“, devine clar că toate manifestările materiei vii - creștere, de reproducere, procesele nutritive de sinteză a substanțelor, respirație - sunt, de fapt, mișcarea atomilor și moleculelor care alcatuiesc celule. Sunt aceste procese posibile fără participarea energiei? Bineînțeles că nu.

În cazul în care materiile vii, de la organisme uriașe, cum ar fi balena albastră sau sequoia americane, la bacteriile ultramicroscopice, rezervele sale?

Biochimia a găsit răspunsul la această întrebare. Acidul adenozin trifosforic este substanța universală utilizată de toți locuitorii planetei noastre. În acest articol vom analiza structura și funcțiile ATP în diverse grupuri de organisme vii. În plus, vom determina care organele sunt responsabile pentru sinteza sa în celulele vegetale și animale.

Istoria descoperirii

La începutul secolului al XX-lea, in laboratorul de la Harvard Medical School, câțiva oameni de știință, și anume Subbaris, Lohman și Frisco, găsit compuși cu structură similară cu nucleotidele adenină de ARN-ului. Cu toate acestea, acesta nu conținea nici unul, ci trei resturi de acid fosfat întreg, conectate la riboza monozaharidică. După două decenii, F. Lipman, studiind funcțiile ATP, a confirmat presupunerea științifică că acest compus poartă energie. Din acest moment, biochimii au avut ocazia excelentă de a se familiariza în detaliu cu mecanismul complex de sinteză a acestei substanțe care apare în celulă. Mai târziu, compusul cheie a fost descoperit: enzima este sintaza ATP, responsabilă de formarea moleculelor de acid în mitocondrii. Pentru a determina ce funcție efectuează ATF, vom afla ce procese apar în organismele vii care nu pot fi realizate fără participarea acestei substanțe.

Forme de existență a energiei în sistemele biologice

Diferitele reacții apărute în organismele vii necesită diferite tipuri de energie care se pot transforma unul în celălalt. Acestea includ procese mecanice (mișcarea bacteriilor și a protozoarelor, reducerea miofibrililor în țesutul muscular), sinteza biochimică. Această listă include, de asemenea, impulsurile electrice care stau la baza excitației și inhibării, reacțiile termice care mențin o temperatură constantă a corpului la animalele cu sânge cald și la oameni. Lumina luminiscente a planctonului marin, a unor insecte și a peștilor de adâncime se referă și la soiurile de energie produse de organismele vii.

Toate fenomenele descrise mai sus în sistemele biologice sunt imposibile fără moleculele ATP, ale căror funcții constau în stocarea energiei sub formă de legături macroergice. Acestea apar între adenil nucleozidă și reziduurile de acid fosfat.

De unde vine energia celulară?

Conform legilor termodinamicii, apariția și dispariția energiei are loc din anumite motive. Scindarea compușilor organici care alcătuiesc alimente: proteinele, carbohidrații și mai ales lipidele conduc la eliberarea de energie. Procesele primare de hidroliză apar în tractul digestiv, unde macromoleculele compușilor organici sunt expuse la enzime. O parte din energia primită este disipată sub formă de căldură sau este utilizată pentru a menține temperatura optimă a conținutului intern al celulei. Partea rămasă este acumulată în formă în mitocondriile - stațiile electrice ale celulei. Aceasta este principala funcție a moleculei ATP - furnizarea și completarea nevoilor energetice ale corpului.

Care este rolul reacțiilor catabolice

Unitatea elementară a materiei vii este o celulă, poate funcționa numai în condițiile unei reînnoiri constante a energiei în ciclul său de viață. Pentru a îndeplini această condiție în metabolismul celular, există o direcție numită disimilare, catabolism sau metabolism energetic. În etapa anoxic, aceasta este cea mai simplă metodă de formare și de stocare a energiei fiecărei molecule de glucoză, în absența oxigenului, 2 molecula sintetizat substanța energetică furnizează principala funcție a ATP în celulă - l de aprovizionare cu energie. Majoritatea reacțiilor din stadiul anoxic apar în citoplasmă.

În funcție de structura celulei, aceasta poate curge în diverse moduri, de exemplu, sub formă de glicoliză, alcool sau fermentație cu acid lactic. Cu toate acestea, caracteristicile biochimice ale acestor procese metabolice nu afectează funcția pe care o are ATP în celulă. Este universal: să păstreze rezervele energetice ale celulei.

Modul în care structura unei molecule este legată de funcțiile sale

Anterior, am stabilit faptul că compoziția adenozintrifosfat este trei resturi de fosfat unite cu o bază de nitrat - adenină și o monozaharidă - riboză. Deoarece practic toate reacțiile efectuate în citoplasmă celulei într-un mediu apos prin acțiunea moleculelor de acid enzime hidrolitice rupe legăturile covalente pentru a forma acidul difosforic adenozina primul, urmat de AMP. Reacțiile reversibile care conduc la sinteza acidului adenozin trifosfat apar în prezența unei enzime fosfotransferaze. Deoarece ATP servește drept sursă universală de viață celulară, aceasta include două legături macroergice. Cu o ruptură succesivă a fiecăruia, sunt alocate 42 kJ. Această resursă este utilizată în metabolismul celulei, în procesul de creștere și reproducere.

Valoarea sintazei ATP

În organele de valoare generală - mitocondriile, situate în celulele vegetale și animale, există un sistem enzimatic - lanț respirator. Acesta conține enzima - sintaza ATP. Moleculele de biocatalizator care au forma unui hexamer constând din globule de proteine ​​sunt imersate atât în ​​membrană, cât și în stratul mitocondriilor. Datorită activității enzimei, sinteza substanței energetice a celulei apare din ADP și reziduurile de acid fosfat anorganic. Modulele ATP formate îndeplinesc funcția de acumulare a energiei necesare pentru activitatea sa vitală. O caracteristică distinctivă a biocatalizatorului este că, cu o concentrație excesivă de compuși energetici, se comportă ca o enzimă hidrolitică, împărțind moleculele lor.

Caracteristicile sintezei adenozin trifosfatului

Plantele au o trăsătură serioasă a metabolismului, distingând cardinal aceste organisme de animale. Este asociat cu hrănirea autotrofică și capacitatea de a procesa fotosinteza. Formarea moleculelor care conțin legături macroergice are loc în plante în organoide celulare - cloroplaste. Deja cunoscuți, enzima ATP-sintază este inclusă în ele în compoziția tiolacoidelor și a stroma de cloroplaste. Funcția ATP într-o celulă este stocarea energiei atât în ​​organismele autotrofice cât și în cele heterotrofice, inclusiv în oameni.

Compușii cu legături macroergice sunt sintetizați în saprotrofe și heterotrofe în reacții fosforilarea oxidativă, trecând pe cristalele mitocondriilor. După cum vedem, în procesul de evoluție, în diferite grupuri de organisme vii, a fost format un mecanism perfect pentru sinteza unui astfel de compus ca ATP, ale cărui funcții constau în furnizarea de celule cu energie.