ATP მოლეკულა ბიოლოგიაში: შემადგენლობა, ფუნქციები და როლი სხეულში. ატფ და მისი როლი მეტაბოლიზმში ატფ-ის სინთეზის ეტაპები

სქემა 5

ნივთიერებებისა და ენერგიის ტრანსფორმაცია დისიმილაციის პროცესში მოიცავს შემდეგ ეტაპებს:

ეტაპი I- მოსამზადებელი: რთული ორგანული ნივთიერებები საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების გავლენით იშლება მარტივებად და გამოიყოფა მხოლოდ თერმული ენერგია.
პროტეინები ® ამინომჟავები

ცხიმები ® გლიცერინი და ცხიმოვანი მჟავები

სახამებელი ® გლუკოზა

II ეტაპი- გლიკოლიზი (ჟანგბადის გარეშე): ხორციელდება ჰიალოპლაზმაში, არ არის დაკავშირებული მემბრანებთან; იგი მოიცავს ფერმენტებს; გლუკოზა იშლება:

III ეტაპი- ჟანგბადი: ხორციელდება მიტოქონდრიაში, რომელიც დაკავშირებულია მიტოქონდრიულ მატრიქსთან და შიდა მემბრანასთან, მასში მონაწილეობენ ფერმენტები, პირუვის მჟავა განიცდის რღვევას.

CO 2 (ნახშირორჟანგი) გამოიყოფა მიტოქონდრიიდან გარემოში. წყალბადის ატომი შედის რეაქციების ჯაჭვში, რომლის საბოლოო შედეგია ატფ-ის სინთეზი. ეს რეაქციები ხდება შემდეგი თანმიმდევრობით:

1. წყალბადის ატომი H, გადამზიდავი ფერმენტების დახმარებით, ხვდება მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში, წარმოქმნის კრისტაებს, სადაც იჟანგება:

2. H + პროტონი (წყალბადის კატიონი) მატარებლების მიერ გადატანილია cristae გარსის გარე ზედაპირზე. პროტონებისთვის ეს მემბრანა, ისევე როგორც მიტოქონდრიის გარე მემბრანა, გაუვალია, ამიტომ ისინი გროვდებიან მემბრანთაშორის სივრცეში და წარმოქმნიან პროტონულ რეზერვუარს.

3. წყალბადის ელექტრონები გადადის cristae გარსის შიდა ზედაპირზე და ფერმენტ ოქსიდაზას დახმარებით დაუყოვნებლივ უერთდებიან ჟანგბადს, წარმოქმნიან უარყოფითად დამუხტულ აქტიურ ჟანგბადს (ანიონს):

4. მემბრანის ორივე მხარეს კათიონები და ანიონები ქმნიან საპირისპიროდ დამუხტულ ელექტრულ ველს და როცა პოტენციალის სხვაობა 200 მვ-ს მიაღწევს, პროტონული არხი იწყებს მუშაობას. ის გვხვდება ATP სინთეზის ფერმენტების მოლეკულებში, რომლებიც ჩაშენებულია შიდა მემბრანაში, რომელიც ქმნის კრისტას.

5. პროტონული არხის მეშვეობით, H + პროტონები შედიან მიტოქონდრიაში, ქმნიან ენერგიის მაღალ დონეს, რომლის უმეტესი ნაწილი მიდის ATP-ის სინთეზზე ADP-დან და P-დან (), ხოლო თავად H + პროტონები ურთიერთქმედებენ აქტიურ ჟანგბადთან და ქმნიან. წყალი და მოლეკულური O 2:

ამრიგად, O 2 მიტოქონდრიაში სხეულის სუნთქვის პროცესში შეღწევა აუცილებელია H + პროტონების დასამატებლად. მისი არარსებობის შემთხვევაში, მიტოქონდრიაში მთელი პროცესი ჩერდება, რადგან ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი წყვეტს ფუნქციონირებას. III ეტაპის ზოგადი რეაქცია:

გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა: II სტადიაზე - 2 ატფ და III სტადიაზე - 36 ატფ. შედეგად მიღებული ATP მოლეკულები სცილდება მიტოქონდრიებს და მონაწილეობენ ყველა უჯრედულ პროცესში, სადაც ენერგიაა საჭირო. გაყოფისას ATP გამოყოფს ენერგიას (ერთი ფოსფატის ბმა შეიცავს 46 კჯ) და უბრუნდება მიტოქონდრიაში ADP და P (ფოსფატი) სახით.

ორგანული ნივთიერებების დაშლა უფრო მარტივებად ენერგიის განთავისუფლებით და მისი შენახვა ატფ-ში არის ენერგიის მეტაბოლიზმი. იგი მოიცავს სამ ეტაპს - მოსამზადებელ, უჟანგბადო და ჟანგბადს.

მოსამზადებელ ეტაპზე, მიუხედავად იმისა, რომ ენერგია გამოიყოფა, ის არ ინახება ATP-ში, არამედ იშლება სითბოს სახით.

ჟანგბადისგან თავისუფალი ეტაპი ხდება ციტოპლაზმაში და იწვევს გლუკოზის თითოეული მოლეკულის დაშლას პირუვინის მჟავას ორ მოლეკულად. ამ შემთხვევაში, მცირე ენერგია გამოიყოფა, ამიტომ სინთეზირებულია მხოლოდ ორი ATP მოლეკულა.

ენერგიის მეტაბოლიზმის ჟანგბადის ეტაპი მიტოქონდრიაში ხდება. აქ პირუვიკის მჟავა იჟანგება ნახშირორჟანგამდე და წყალში, გამოიყოფა დიდი ენერგია და სინთეზირდება დაახლოებით 36 ATP მოლეკულა.

ცილების ბიოსინთეზი და ცხიმის სინთეზი ეხება პლასტიკურ მეტაბოლიზმს, როდესაც უფრო რთული ნაერთებისგან სინთეზირდება. ასეთი პროცესები ხდება არა ენერგიის გამოყოფით, არამედ მისი მოხმარებით. ATP აქ ასრულებს ენერგიის მიმწოდებლის როლს, იშლება ADP-მდე და ფოსფორის მჟავამდე.

ბიოლოგიაში აბრევიატურა ATP აღნიშნავს ორგანულ ნივთიერებას (მონომერს) ადენოზინტრიფოსფატი(ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა). ქიმიური სტრუქტურის მიხედვით იგი წარმოადგენს ნუკლეოზიდის ტრიფოსფატს.

ATP შეიცავს რიბოზა, ადენინი, ფოსფორმჟავას სამი ნარჩენი. ფოსფატები თანმიმდევრულად უკავშირდება ერთმანეთს. უფრო მეტიც, ბოლო ორი არის ეგრეთ წოდებული მაღალენერგეტიკული ბმა, რომლის გაწყვეტაც უჯრედს დიდი რაოდენობით ენერგიას აძლევს.

ამრიგად, ATP მუშაობს უჯრედში ენერგეტიკული ფუნქცია.

ATP მოლეკულების უმეტესობა წარმოიქმნება მიტოქონდრიებში უჯრედული სუნთქვის რეაქციების დროს. უჯრედებში, ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავას დიდი რაოდენობით მოლეკულები მუდმივად სინთეზირდება და იშლება.

ფოსფატის ჯგუფების მოცილება ძირითადად ხდება ფერმენტის მონაწილეობით ატფ-აზებიდა არის ჰიდროლიზის რეაქცია (წყლის დამატება):

ATP + H2O = ADP + H3PO4 + E,

სადაც E არის გამოთავისუფლებული ენერგია, რომელიც გადადის სხვადასხვა უჯრედულ პროცესებში (სხვა ორგანული ნივთიერებების სინთეზი, მათი ტრანსპორტირება, ორგანელებისა და უჯრედების მოძრაობა, თერმორეგულაცია და ა.შ.).

სხვადასხვა წყაროს მიხედვით, გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა 30-დან 60 კჯ/მოლ-მდე მერყეობს.

ADP არის ადენოზინის დიფოსფატი, რომელიც უკვე შეიცავს ფოსფორის მჟავას ორ ნარჩენს.

ყველაზე ხშირად, ფოსფატს შემდეგ კვლავ უმატებენ მას ATP-ის წარმოქმნით:

ADP + H3PO4 = ATP + H2O - E.

ეს რეაქცია ხდება ენერგიის შთანთქმით, რომლის დაგროვება ხდება მთელი რიგი ფერმენტული რეაქციების და იონური გადაცემის პროცესების შედეგად (ძირითადად მატრიქსში და მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე). საბოლოო ჯამში, ენერგია გროვდება ADP-ზე მიმაგრებულ ფოსფატ ჯგუფში.

თუმცა, სხვა ფოსფატი, რომელიც დაკავშირებულია მაღალი ენერგიის ბმასთან, შეიძლება გაიყოს ADP-დან და წარმოიქმნას AMP (ადენოზინმონოფოსფატი).

AMP არის რნმ-ის ნაწილი. მაშასადამე, ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავას კიდევ ერთი ფუნქციაა ის, რომ ის ემსახურება როგორც ნედლეულის წყაროს რიგი ორგანული ნაერთების სინთეზისთვის.

ამრიგად, ატფ-ის სტრუქტურული მახასიათებლები, მისი ფუნქციონალური გამოყენება მხოლოდ როგორც ენერგიის წყარო მეტაბოლურ პროცესებში, საშუალებას აძლევს უჯრედებს ჰქონდეთ ქიმიური ენერგიის მიღების ერთიანი და უნივერსალური სისტემა.

დაკავშირებული სტატია: ენერგიის მეტაბოლიზმის ეტაპები

ფოსფორილირების პროცესი არის ფოსფორილის ჯგუფის ერთი ნაერთიდან მეორეში გადატანის რეაქცია კინაზას ფერმენტის მონაწილეობით. ATP სინთეზირდება ჟანგვითი და სუბსტრატის ფოსფორილირებით.

ოქსიდაციური ფოსფორილირება არის ATP-ის სინთეზი ADP-ში არაორგანული ფოსფატის დამატებით ბიოორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამოყენებით.

ADP + ~P → ATP

ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის შუალედური პროდუქტია ფოსფოენოლპირუვინის მჟავა, რომელიც გადასცემს ADP ფოსფორილ ჯგუფს მაღალი ენერგეტიკული კავშირით:

2.

მეორე ფაზა. ტრანსპორტირების შემდეგ მონომერები (ბიოორგანული ნაერთების დაშლის პროდუქტები) შედიან უჯრედებში, სადაც ისინი განიცდიან დაჟანგვას.

საწვავის მოლეკულების (ამინომჟავები, გლუკოზა, ცხიმები) დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ნაერთი აცეტილ-Co-A. ამ ეტაპზე გამოიყოფა საკვები ნივთიერებების ენერგიის დაახლოებით 30%.

მესამე ეტაპი - კრებსის ციკლი - არის ბიოქიმიური რედოქსული რეაქციების დახურული სისტემა. ციკლს ეწოდა ინგლისელი ბიოქიმიკოსის ჰანს კრებსის სახელი, რომელმაც დაადგინა და ექსპერიმენტულად დაადასტურა აერობული დაჟანგვის ძირითადი რეაქციები. კვლევისთვის კრებსმა მიიღო ნობელის პრემია (1953).

ციკლს კიდევ ორი ​​სახელი აქვს:

II.

ეს პროცესი არის დეჰიდრატაციის რეაქცია, რომელიც კატალიზებულია ფერმენტ აკონიტაზას მიერ.

ეს პროცესი არის ჰიდრატაციის რეაქცია, რომელიც კატალიზებულია ფერმენტ აკონიტაზას მიერ.

IV.

რეაქციები 4 და 5 არის ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია, კატალიზებული იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას მიერ, შუალედში ოქსალოსუკცინატით.

ეს რეაქცია ასევე არის ჟანგვითი დეკარბოქსილირების რეაქცია, ე.ი. ეს არის მეორე რედოქსის რეაქცია:

α-ოქსოგლუტარატი + NAD + CoA სუქცინილ-CoA + CO2 + NADH

VII.

GTP + ADP ATP + მშპ

X. მეოთხე რედოქსული რეაქცია:

ციკლის ოთხი რეაქცია არის რედოქსი, კატალიზირებულია ფერმენტებით - დეჰიდროგენაზებით, რომლებიც შეიცავს კოენზიმებს NAD და FAD. კოენზიმები იჭერენ მიღებულ H+ და ē-ს და გადააქვთ სასუნთქ ჯაჭვში (ბიოლოგიური დაჟანგვის ჯაჭვი). სასუნთქი ჯაჭვის ელემენტები განლაგებულია მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე.

რესპირატორული ჯაჭვი წარმოადგენს რედოქს რეაქციების სისტემას, რომლის დროსაც ხდება H+ და ē-ის თანდათანობითი გადატანა O2-ზე, რომელიც სუნთქვის შედეგად ხვდება ორგანიზმში.

ATP წარმოიქმნება რესპირატორულ ჯაჭვში. ჯაჭვში ē მთავარი მატარებლებია რკინის და სპილენძის შემცველი ცილები (ციტოქრომები), კოენზიმი Q (უბიქინონი). ჯაჭვში არის 5 ციტოქრომი (b1, c1, c, a, a3).

ციტოქრომების b1, c1, c პროთეზირების ჯგუფი არის რკინის შემცველი ჰემი. ამ ციტოქრომების მოქმედების მექანიზმი არის ის, რომ ისინი შეიცავს რკინის ატომს ცვლადი ვალენტობით, რომელიც შეიძლება იყოს როგორც დაჟანგული, ასევე შემცირებული მდგომარეობაში ē და H+-ის გადაცემის შედეგად:

ციტოქრომები a და a3 ქმნიან ციტოქრომ ოქსიდაზას კომპლექსს, რომელიც არის რესპირატორული ჯაჭვის ბოლო რგოლი.

ციტოქრომ ოქსიდაზა, რკინის გარდა, შეიცავს ცვლადი ვალენტობის მქონე სპილენძს. ē ციტოქრომ a3-დან მოლეკულურ O2-მდე ტრანსპორტირებისას ხდება პროცესი

წინა9101112131415161718192021222324შემდეგი

ᲛᲔᲢᲘᲡ ᲜᲐᲮᲕᲐ:



კავშირი

შემეცნებითი

ნებისყოფა იწვევს მოქმედებას, ხოლო პოზიტიური ქმედებები იწვევს პოზიტიურ დამოკიდებულებებს.

როგორ იცის თქვენმა სამიზნე რა გინდათ სანამ იმოქმედებთ.

როგორ პროგნოზირებენ კომპანიები ჩვევებს და მანიპულირებენ მათზე

სამკურნალო ჩვევა

როგორ მოვიშოროთ წყენა საკუთარ თავს

ურთიერთგამომრიცხავი შეხედულებები მამაკაცებისთვის დამახასიათებელ თვისებებზე

თვითდაჯერებულობის ტრენინგი

უგემრიელესი "ჭარხლის სალათი ნივრით"

ნატურმორტი და მისი ვიზუალური შესაძლებლობები

განაცხადი, როგორ მივიღოთ მუმიო? შილაჯიტი თმის, სახის, მოტეხილობის, სისხლდენის და ა.შ.

როგორ ვისწავლოთ პასუხისმგებლობის აღება

რატომ არის საჭირო საზღვრები ბავშვებთან ურთიერთობაში?

ამრეკლავი ელემენტები ბავშვთა ტანსაცმელზე

როგორ დავამარცხოთ ასაკი?

რვა უნიკალური გზა ხანგრძლივობის მისაღწევად

სიმსუქნის კლასიფიკაცია BMI (WHO) მიხედვით

თავი 3. მამაკაცის აღთქმა ქალთან

ადამიანის სხეულის ცულები და სიბრტყეები – ადამიანის სხეული შედგება გარკვეული ტოპოგრაფიული ნაწილებისგან და უბნებისგან, რომლებშიც ორგანოები, კუნთები, ჭურჭელი, ნერვები და ა.შ.

კედლების გაჩეხვა და ჯამების ჭრა - როცა სახლზე არ არის საკმარისი ფანჯრები და კარები, ლამაზი მაღალი ვერანდა მხოლოდ წარმოსახვაშია, თქვენ უნდა ახვიდეთ ქუჩიდან სახლში კიბის გასწვრივ.

მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლებები (საბაზრო მოდელი პროგნოზირებადი ფასებით) - მარტივი ბაზრის მოდელებში, ჩვეულებრივ, ვარაუდობენ, რომ მიწოდება და მოთხოვნა დამოკიდებულია მხოლოდ პროდუქტის მიმდინარე ფასზე.

ორგანიზმში ატფ-ის სინთეზის გზები

ფოსფორილირების პროცესი არის ფოსფორილის ჯგუფის ერთი ნაერთიდან მეორეში გადატანის რეაქცია კინაზას ფერმენტის მონაწილეობით.

ATP სინთეზირდება ჟანგვითი და სუბსტრატის ფოსფორილირებით. ოქსიდაციური ფოსფორილირება არის ATP-ის სინთეზი ADP-ში არაორგანული ფოსფატის დამატებით ბიოორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამოყენებით.

ADP + ~P → ATP

სუბსტრატის ფოსფორილირება არის ფოსფორილის ჯგუფის პირდაპირი გადაცემა მაღალი ენერგიის ADP ბმასთან ATP-ის სინთეზისთვის.

სუბსტრატის ფოსფორილირების მაგალითები:

1. ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის შუალედური პროდუქტია ფოსფოენოლპირუვინის მჟავა, რომელიც გადააქვს ADP ფოსფორილ ჯგუფს მაღალენერგეტიკული კავშირით:

კრებსის ციკლის შუალედური პროდუქტის - მაღალენერგეტიკული სუქცინილ-Co-A-ს ურთიერთქმედება ADP-თან ატფ-ის ერთი მოლეკულის წარმოქმნით.

მოდით შევხედოთ ორგანიზმში ენერგიის გამოყოფისა და ატფ-ის სინთეზის სამ ძირითად ეტაპს.

პირველი ეტაპი (მოსამზადებელი) მოიცავს მონელებას და შეწოვას.

ამ ეტაპზე გამოიყოფა საკვების ნაერთების ენერგიის 0,1%.

მეორე ფაზა. ტრანსპორტირების შემდეგ მონომერები (ბიოორგანული ნაერთების დაშლის პროდუქტები) შედიან უჯრედებში, სადაც ისინი განიცდიან დაჟანგვას. საწვავის მოლეკულების (ამინომჟავები, გლუკოზა, ცხიმები) დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ნაერთი აცეტილ-Co-A. ამ ეტაპზე გამოიყოფა საკვები ნივთიერებების ენერგიის დაახლოებით 30%.

მესამე ეტაპი - კრებსის ციკლი - არის ბიოქიმიური რედოქსული რეაქციების დახურული სისტემა.

ციკლს ეწოდა ინგლისელი ბიოქიმიკოსის ჰანს კრებსის სახელი, რომელმაც დაადგინა და ექსპერიმენტულად დაადასტურა აერობული დაჟანგვის ძირითადი რეაქციები. კვლევისთვის კრებსმა მიიღო ნობელის პრემია (1953). ციკლს კიდევ ორი ​​სახელი აქვს:

- ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი, ვინაიდან იგი მოიცავს ტრიკარბოქსილის მჟავების ტრანსფორმაციის რეაქციებს (მჟავები, რომლებიც შეიცავს სამ კარბოქსილის ჯგუფს);

- ლიმონმჟავას ციკლი, ვინაიდან ციკლის პირველი რეაქცია არის ლიმონმჟავას წარმოქმნა.

კრებსის ციკლი მოიცავს 10 რეაქციას, რომელთაგან ოთხი რედოქსია.

რეაქციების დროს გამოიყოფა ენერგიის 70%.

ამ ციკლის ბიოლოგიური როლი ძალზე მნიშვნელოვანია, რადგან ეს არის ყველა ძირითადი საკვების ჟანგვითი დაშლის საერთო საბოლოო წერტილი.

ეს არის უჯრედში დაჟანგვის მთავარი მექანიზმი; მას ფიგურალურად უწოდებენ მეტაბოლურ "ქვაბას". საწვავის მოლეკულების (ნახშირწყლები, ამინომჟავები, ცხიმოვანი მჟავები) დაჟანგვის დროს ორგანიზმი მიეწოდება ენერგიით ATP-ის სახით.საწვავის მოლეკულები აცეტილ-Co-A-ში გადაქცევის შემდეგ კრებსის ციკლში შედიან.

გარდა ამისა, ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი აწვდის შუალედურ პროდუქტებს ბიოსინთეზური პროცესებისთვის. ეს ციკლი ხდება მიტოქონდრიულ მატრიქსში.

განვიხილოთ კრებსის ციკლის რეაქციები:

ციკლი იწყება ოთხნახშირბადოვანი კომპონენტის ოქსალოაცეტატის და ორნახშირბადოვანი კომპონენტის აცეტილ-Co-A-ს კონდენსირებით.

რეაქცია კატალიზებულია ციტრატის სინთაზას მიერ და მოიცავს ალდოლის კონდენსაციას, რასაც მოჰყვება ჰიდროლიზი. შუალედური არის ციტრილ-Co-A, რომელიც ჰიდროლიზდება ციტრატად და CoA-ში:

ეს არის პირველი რედოქსული რეაქცია.

რეაქცია კატალიზებულია α-ოქსოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსით, რომელიც შედგება სამი ფერმენტისგან:

სუქცინილი შეიცავს ენერგიით მდიდარ კავშირს.

სუქცინილ-CoA-ს თიოესტერული ბმის გაწყვეტა დაკავშირებულია გუანოზინის დიფოსფატის ფოსფორილირებასთან (GDP):

სუქცინილ-CoA + ~ F + GDP სუქცინატი + GTP +CoA

GTP-ის ფოსფორილი ჯგუფი ადვილად გადადის ADP-ში ატფ-ის წარმოქმნით:

GTP + ADP ATP + მშპ

ეს არის ერთადერთი რეაქცია ციკლში, რომელიც არის სუბსტრატის ფოსფორილირების რეაქცია.

ეს არის მესამე რედოქს რეაქცია:

კრებსის ციკლი წარმოქმნის ნახშირორჟანგს, პროტონებს და ელექტრონებს.

ციკლის ოთხი რეაქცია არის რედოქსი, კატალიზირებულია ფერმენტებით - დეჰიდროგენაზებით, რომლებიც შეიცავს კოენზიმებს NAD და FAD. კოენზიმები იჭერენ მიღებულ H+ და ē-ს და გადააქვთ სასუნთქ ჯაჭვში (ბიოლოგიური დაჟანგვის ჯაჭვი).

სასუნთქი ჯაჭვის ელემენტები განლაგებულია მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე.

რესპირატორული ჯაჭვი წარმოადგენს რედოქს რეაქციების სისტემას, რომლის დროსაც ხდება H+ და ē-ის თანდათანობითი გადატანა O2-ზე, რომელიც სუნთქვის შედეგად ხვდება ორგანიზმში. ATP წარმოიქმნება რესპირატორულ ჯაჭვში.

ჯაჭვში ē მთავარი მატარებლებია რკინის და სპილენძის შემცველი ცილები (ციტოქრომები), კოენზიმი Q (უბიქინონი). ჯაჭვში არის 5 ციტოქრომი (b1, c1, c, a, a3).

ციტოქრომების b1, c1, c პროთეზირების ჯგუფი არის რკინის შემცველი ჰემი.

ამ ციტოქრომების მოქმედების მექანიზმი არის ის, რომ ისინი შეიცავს რკინის ატომს ცვლადი ვალენტობით, რომელიც შეიძლება იყოს როგორც დაჟანგული, ასევე შემცირებული მდგომარეობაში ē და H+-ის გადაცემის შედეგად:

საბოლოო რეაქციას, რომელიც ხდება ციტოქრომ ოქსიდაზაზე, აქვს ფორმა

კრებსის ციკლისა და რესპირატორული ჯაჭვის ენერგეტიკული ბალანსი შეადგენს 24 ატფ მოლეკულას.

კრებსის ციკლის დიაგრამა

ორგანული ნივთიერებების დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია უჯრედი მაშინვე არ გამოიყენება, მაგრამ ინახება მაღალი ენერგიის ნაერთების სახით, როგორც წესი. ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა (ATP).

ATP კლასიფიცირდება როგორც მონონუკლეოტიდი. იგი შედგება ადენინის, რიბოზისა და სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მაღალი ენერგეტიკული ბმებით.

ეს ობლიგაციები ინახავს ენერგიას, რომელიც გამოიყოფა მათი გატეხვისას:

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + Q1,
ADP + H2O → AMP + H3PO4 + Q2,
AMP + H2O → ადენინი + რიბოზა + H3PO4 + Q3,

სადაც ATP არის ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა; ADP - აცენოზინის დიფოსფორის მჟავა; AMP - ადენოზინმონოფოსფორის მჟავა; Q1 = Q2 = 30,6 კჯ; Q3 = 13,8 კჯ.

უჯრედში ატფ-ის მარაგი შეზღუდულია და ივსება ფოსფორილირების პროცესის - ADP-ში ფოსფორმჟავას ნარჩენის დამატების გამო (ADP + P → ATP).

ის სხვადასხვა სიხშირით ხდება სუნთქვის, დუღილისა და ფოტოსინთეზის დროს. ATP ძალიან სწრაფად განახლდება (ადამიანებში ატფ-ის ერთი მოლეკულის სიცოცხლის ხანგრძლივობა 1 წუთზე ნაკლებია).

ატფ-ის მოლეკულებში დაგროვილ ენერგიას ორგანიზმი იყენებს ანაბოლურ რეაქციებში (ბიოსინთეზის რეაქციები).

ATP მოლეკულა ემსახურება როგორც უნივერსალური საწყობი და ენერგიის მატარებელი ყველა ცოცხალი არსებისთვის.

ცენტრალური ნერვული სისტემის ანატომია და ფიზიოლოგია

4. ცხიმების მეტაბოლიზმი, მათი ბიოლოგიური როლი, სითბოსუნარიანობა, მონაწილეობა ნივთიერებათა ცვლაში.

ცხიმების ენერგეტიკული ღირებულება. ცხიმოვანი დეპოზიტები

ცხიმები ორგანული ნაერთებია, რომლებიც ცხოველური და მცენარეული ქსოვილების ნაწილია და ძირითადად შედგება ტრიგლიცერიდებისგან (გლიცეროლის ეთერები და სხვადასხვა ცხიმოვანი მჟავები). ტრიგლიცერიდების გარდა ცხიმები შეიცავს ნივთიერებებსაც...

ორგანული სასუქების გავლენა ნიადაგის მიკრობიოტაზე

2.

მიკროორგანიზმების როლი ბუნებაში არსებული ნივთიერებების ციკლში

მიკროორგანიზმების ქიმიური აქტივობა ვლინდება აზოტის, ფოსფორის, გოგირდის, ნახშირბადის და სხვა ნივთიერებების უწყვეტ ციკლში. ბუნებაში მიკროორგანიზმების ყველაზე აქტიური, ფართო მონაწილეობით, ძირითადად ნიადაგსა და ჰიდროსფეროში...

ჰორმონი ოქსიტოცინი

1.

ოქსიტოცინის ქიმიური სტრუქტურა და სინთეზი

ოქსიტოცინი არ არის ნეიროჰიპოფიზის საკუთარი ჰორმონი, მაგრამ მხოლოდ გროვდება მასში, მოძრაობს ჰიპოთალამურ-ჰიპოფიზის შეკვრის აქსონების გასწვრივ წინა ჰიპოთალამუსის ბირთვებიდან - სუპრაოპტიკური და პარავენტრიკულური...

3.

ნივთიერებების რეაქტიულობა, ანალიზი და სინთეზი

ბუნებისმეტყველება მოლეკულურ დონეზე

3. ნივთიერებების რეაქტიულობა, ანალიზი და სინთეზი

ფარისებრი ჯირკვლის მასტიმულირებელი და ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონების დონის დამოკიდებულება ფარისებრი ჯირკვლის დაავადებებზე

2.5 ნივთიერებების გავლენა ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონების სინთეზზე

ამჟამად, ითვლება, რომ გავლენა სხვადასხვა ნივთიერებების სინთეზზე შერეულია.

ეს თეზისი დადასტურებულია რ.ვ.

კუბასოვა, ე.დ...

მიკროორგანიზმები ბუნებაში ნივთიერებების ციკლში

მიკროორგანიზმების როლი ბუნებაში არსებული ნივთიერებების ციკლში

მიკროორგანიზმების დახმარებით მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის ორგანული ნაერთები მინერალიზდება ნახშირბადის, აზოტის, გოგირდის, ფოსფორის, რკინის და ა.შ.

ნახშირბადის ციკლი. მცენარეები აქტიურ მონაწილეობას იღებენ ნახშირბადის ციკლში...

სხვადასხვა ბუნებრივი ცხიმებისგან იზოლირებული მიკროორგანიზმები

1.1 ცხიმოვანი ნივთიერებების სტრუქტურა

ცხიმები არამდგრადი ნივთიერებებია და 250-300°C-მდე გაცხელებისას იშლება ორთქლის, გაზების და კვამლის სახით გამოთავისუფლებული აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით.

ცხიმები სითბოს ცუდი გამტარია...

თავი 4. ღვიძლი, მისი როლი მეტაბოლიზმში

ცილის მეტაბოლიზმი. ცხიმის მეტაბოლიზმი. ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი. ღვიძლი, მისი როლი მეტაბოლიზმში

4.3 ღვიძლის როლი მეტაბოლიზმში

ცილების, ცხიმებისა და ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის გათვალისწინებით, ჩვენ არაერთხელ შევეხეთ ღვიძლს.

ღვიძლი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანო ცილის სინთეზისთვის. ის გამოიმუშავებს მთელ ალბუმინს სისხლში, კოაგულაციის ფაქტორების უმეტეს ნაწილს...

კვების ძირითადი პრინციპები

7. მინერალების როლი ადამიანის კვებაში

ადამიანის ორგანიზმში და საკვებ პროდუქტებში მინერალების ოდენობიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა მაკრო და მიკროელემენტებად.

პირველში შედის კალციუმი, კალიუმი, მაგნიუმი, ნატრიუმი, ფოსფორი, ქლორი, გოგირდი...

მიკროორგანიზმების როლი ბუნებაში ქიმიური ელემენტების ციკლში

4. მიკროორგანიზმების როლი ბუნებაში გოგირდის ციკლში, მათი მნიშვნელობა ნივთიერებების ტრანსფორმაციაში და პრაქტიკულ გამოყენებაში.

გოგირდის ციკლი წარმოიქმნება ბაქტერიების აქტივობის შედეგად, რომლებიც ჟანგდებიან ან ამცირებენ მას.

გოგირდის შემცირების პროცესები რამდენიმე გზით ხდება. გაფუჭებული ბაქტერიების - კლოსტრიდიების გავლენით...

4.2 კაროტინოიდები. მათი სტრუქტურა, ფუნქციები და ფიზიოლოგიური როლი

კაროტინოიდები - ცხიმში ხსნადი ყვითელი, ნარინჯისფერი და წითელი პიგმენტები - გვხვდება ყველა მცენარის ქლოროპლასტებში. ისინი ასევე შედიან ქრომოპლასტების შემადგენლობაში მცენარეების არამწვანე ნაწილებში, მაგალითად, სტაფილოს ფესვებში...

ფოტოსინთეზი, როგორც ენერგიის საფუძველი ბიოსფეროში

4.3 ფიკობილინები.

მათი სტრუქტურა, ფუნქციები და ფიზიოლოგიური როლი

ცისფერ-მწვანე წყალმცენარეები (ციანობაქტერიები), წითელი წყალმცენარეები და ზოგიერთი ზღვის კრიპტომონადები ქლოროფილ A-ს და კაროტინოიდებთან ერთად შეიცავს ფიკობილინის პიგმენტებს...

მიკროორგანიზმების ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი

1.

ზოგადი ცნებები მეტაბოლიზმისა და ენერგიის შესახებ

ყველა ცოცხალ ორგანიზმს შეუძლია გამოიყენოს მხოლოდ ქიმიურად შეკრული ენერგია. თითოეულ ნივთიერებას აქვს გარკვეული რაოდენობის პოტენციური ენერგია. მისი ქიმიური ბმების ძირითადი მატერიალური მატარებლები...

მთავარი ენერგიის წყარო უჯრედისთვისარის საკვები ნივთიერებები: ნახშირწყლები, ცხიმები და ცილები, რომლებიც იჟანგება ჟანგბადის დახმარებით. თითქმის ყველა ნახშირწყალი, სანამ სხეულის უჯრედებს მიაღწევს, კუჭ-ნაწლავის ტრაქტისა და ღვიძლის მუშაობის წყალობით გარდაიქმნება გლუკოზად. ნახშირწყლებთან ერთად ცილები ასევე იშლება ამინომჟავებად და ლიპიდები ცხიმოვან მჟავებად.საკანში საკვები ნივთიერებები იჟანგება ჟანგბადის გავლენით და ფერმენტების მონაწილეობით, რომლებიც აკონტროლებენ ენერგიის გამოყოფისა და მისი გამოყენების რეაქციებს.

თითქმის ყველა ჟანგვითი რეაქციაწარმოიქმნება მიტოქონდრიებში და გამოთავისუფლებული ენერგია ინახება მაღალი ენერგიის ნაერთის - ატფ-ის სახით. შემდგომში, ეს არის ATP და არა საკვები ნივთიერებები, რომელიც გამოიყენება უჯრედშიდა მეტაბოლური პროცესების ენერგიით უზრუნველსაყოფად.

ATP მოლეკულაშეიცავს: (1) აზოტოვან ფუძე ადენინს; (2) პენტოზა ნახშირწყალი რიბოზა, (3) სამი ფოსფორმჟავას ნარჩენი. ბოლო ორი ფოსფატი ერთმანეთთან და დანარჩენ მოლეკულასთან დაკავშირებულია მაღალი ენერგიის ფოსფატის ბმებით, რომლებიც მითითებულია ATP ფორმულაზე სიმბოლოთი ~. სხეულისთვის დამახასიათებელი ფიზიკური და ქიმიური პირობების გათვალისწინებით, თითოეული ასეთი ბმის ენერგია შეადგენს 12000 კალორიას ATP-ის 1 მოლზე, რაც ბევრჯერ აღემატება ჩვეულებრივი ქიმიური ბმის ენერგიას, რის გამოც ფოსფატულ ობლიგაციებს უწოდებენ მაღალ- ენერგია. უფრო მეტიც, ეს კავშირები ადვილად ნადგურდება, რაც საჭიროებისთანავე უზრუნველყოფს უჯრედშიდა პროცესებს ენერგიით.

როცა გაათავისუფლეს ATP ენერგიაგასცემს ფოსფატის ჯგუფს და ხდება ადენოზინის დიფოსფატი. გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება თითქმის ყველა უჯრედული პროცესისთვის, მაგალითად, ბიოსინთეზის რეაქციებისა და კუნთების შეკუმშვისას.

უჯრედში ადენოზინტრიფოსფატის წარმოქმნის სქემა, რომელიც აჩვენებს მიტოქონდრიის ძირითად როლს ამ პროცესში.
GI - გლუკოზა; FA - ცხიმოვანი მჟავები; AA არის ამინომჟავა.

ATP შევსებახდება ADP-ის რეკომბინაციით ფოსფორის მჟავას ნარჩენებთან საკვები ნივთიერებების ენერგიის ხარჯზე. ეს პროცესი მეორდება ისევ და ისევ. ATP მუდმივად იხარჯება და ინახება, რის გამოც მას უჯრედის ენერგიის ვალუტას უწოდებენ. ATP ბრუნვის დრო მხოლოდ რამდენიმე წუთია.

მიტოქონდრიების როლი ATP წარმოქმნის ქიმიურ რეაქციებში. როდესაც გლუკოზა შედის უჯრედში, ციტოპლაზმური ფერმენტების მოქმედებით იგი გარდაიქმნება პირუვიკ მჟავად (ამ პროცესს გლიკოლიზი ეწოდება). ამ პროცესში გამოთავისუფლებული ენერგია იხარჯება მცირე რაოდენობით ADP-ის ATP-ად გადაქცევაზე, რაც წარმოადგენს მთლიანი ენერგიის რეზერვების 5%-ზე ნაკლებს.

95% ხორციელდება მიტოქონდრიებში. პირუვინის მჟავა, ცხიმოვანი მჟავები და ამინომჟავები, რომლებიც წარმოიქმნება შესაბამისად ნახშირწყლების, ცხიმებისა და ცილებისგან, საბოლოოდ გარდაიქმნება ნაერთად, რომელსაც ეწოდება აცეტილ-CoA მიტოქონდრიულ მატრიქსში. ეს ნაერთი, თავის მხრივ, შედის ფერმენტული რეაქციების სერიაში, რომელსაც ერთობლივად უწოდებენ ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლს ან კრებსის ციკლს, რათა გაათავისუფლოს მისი ენერგია.

მარყუჟში ტრიკარბოქსილის მჟავები აცეტილ-CoAიშლება წყალბადის ატომებად და ნახშირორჟანგის მოლეკულებად. ნახშირორჟანგი გამოიყოფა მიტოქონდრიიდან, შემდეგ უჯრედიდან დიფუზიით და გამოიყოფა სხეულიდან ფილტვების მეშვეობით.

წყალბადის ატომებიქიმიურად ძალიან აქტიურია და ამიტომ დაუყოვნებლივ რეაგირებს ჟანგბადთან, რომელიც დიფუზირდება მიტოქონდრიაში. ამ რეაქციაში გამოთავისუფლებული ენერგიის დიდი რაოდენობა გამოიყენება მრავალი ADP მოლეკულის ATP-ად გადაქცევისთვის. ეს რეაქციები საკმაოდ რთულია და მოითხოვს დიდი რაოდენობით ფერმენტების მონაწილეობას, რომლებიც მიტოქონდრიული კრისტალების ნაწილია. საწყის ეტაპზე ელექტრონი იშლება წყალბადის ატომიდან და ატომი წყალბადის იონად იქცევა. პროცესი მთავრდება ჟანგბადში წყალბადის იონების დამატებით. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება წყალი და დიდი რაოდენობით ენერგია, რომელიც აუცილებელია ATP სინთეზის ფუნქციონირებისთვის, დიდი გლობულური ცილა, რომელიც ტუბერკულოზის სახით ამოდის მიტოქონდრიული კრისტალების ზედაპირზე. ამ ფერმენტის მოქმედებით, რომელიც იყენებს წყალბადის იონების ენერგიას, ADP გარდაიქმნება ATP-ად. ახალი ATP მოლეკულები მიტოქონდრიიდან იგზავნება უჯრედის ყველა ნაწილში, მათ შორის ბირთვში, სადაც ამ ნაერთის ენერგია გამოიყენება სხვადასხვა ფუნქციების უზრუნველსაყოფად.
ეს პროცესი ATP სინთეზიზოგადად მოიხსენიება, როგორც ATP წარმოების ქიმიოსმოტიკური მექანიზმი.

მიტოქონდრიული ადენოზინტრიფოსფატის გამოყენება სამი მნიშვნელოვანი უჯრედული ფუნქციის განსახორციელებლად:
მემბრანის ტრანსპორტირება, ცილის სინთეზი და კუნთების შეკუმშვა.

მილიონობით ბიოქიმიური რეაქცია ხდება ჩვენი სხეულის ნებისმიერ უჯრედში. ისინი კატალიზებულია სხვადასხვა ფერმენტების მიერ, რომლებიც ხშირად საჭიროებენ ენერგიას. საიდან იღებს მას უჯრედი? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა შეიძლება, თუ გავითვალისწინებთ ATP მოლეკულის სტრუქტურას - ენერგიის ერთ-ერთ მთავარ წყაროს.

ATP არის ენერგიის უნივერსალური წყარო

ATP ნიშნავს ადენოზინტრიფოსფატს, ან ადენოზინტრიფოსფატს. ნივთიერება არის ენერგიის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი წყაროდან ერთ-ერთი ნებისმიერ უჯრედში. ATP-ის სტრუქტურა და მისი ბიოლოგიური როლი მჭიდრო კავშირშია. ბიოქიმიური რეაქციების უმეტესობა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ნივთიერების მოლეკულების მონაწილეობით, ეს განსაკუთრებით ეხება, თუმცა ATP იშვიათად მონაწილეობს რეაქციაში უშუალოდ: ნებისმიერი პროცესისთვის საჭიროა ზუსტად ადენოზინტრიფოსფატში შემავალი ენერგია.

ნივთიერების მოლეკულების სტრუქტურა ისეთია, რომ ფოსფატის ჯგუფებს შორის წარმოქმნილი ობლიგაციები უზარმაზარ ენერგიას ატარებს. ამიტომ, ასეთ ობლიგაციებს ასევე უწოდებენ მაკროერგიულს, ანუ მაკროენერგიულს (მაკრო=ბევრი, დიდი რაოდენობით). ტერმინი პირველად შემოიღო მეცნიერმა ფ. ლიპმანმა და მან ასევე შესთავაზა მათ აღსანიშნავად სიმბოლო ̴ გამოყენება.

უჯრედისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია ადენოზინტრიფოსფატის მუდმივი დონის შენარჩუნება. ეს განსაკუთრებით ეხება კუნთების უჯრედებსა და ნერვულ ბოჭკოებს, რადგან ისინი ყველაზე მეტად ენერგომოკიდებულნი არიან და თავიანთი ფუნქციების შესასრულებლად საჭიროებენ ადენოზინტრიფოსფატის მაღალ შემცველობას.

ATP მოლეკულის სტრუქტურა

ადენოზინტრიფოსფატი შედგება სამი ელემენტისგან: რიბოზა, ადენინი და ნარჩენები

რიბოზა- ნახშირწყლები, რომელიც მიეკუთვნება პენტოზის ჯგუფს. ეს ნიშნავს, რომ რიბოზა შეიცავს 5 ნახშირბადის ატომს, რომლებიც ჩართულია ციკლში. რიბოზა უერთდება ადენინს β-N-გლიკოზიდური ბმის მეშვეობით ნახშირბადის პირველ ატომზე. ფოსფორის მჟავას ნარჩენები მე-5 ნახშირბადის ატომზე ასევე ემატება პენტოზას.

ადენინი არის აზოტოვანი ბაზა.იმისდა მიხედვით, თუ რომელ აზოტოვან ფუძეს ერთვის რიბოზას, ასევე განასხვავებენ GTP (გუანოზინის ტრიფოსფატი), TTP (თიმიდინ ტრიფოსფატი), CTP (ციტიდინ ტრიფოსფატი) და UTP (ურიდინ ტრიფოსფატი). ყველა ეს ნივთიერება აგებულებით ჰგავს ადენოზინტრიფოსფატს და ასრულებენ დაახლოებით ერთსა და იმავე ფუნქციებს, მაგრამ ისინი უჯრედში გაცილებით ნაკლებადაა გავრცელებული.

ფოსფორის მჟავის ნარჩენები. მაქსიმუმ სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენი შეიძლება დაერთოს რიბოზას. თუ არსებობს ორი ან მხოლოდ ერთი, მაშინ ნივთიერებას ეწოდება ADP (დიფოსფატი) ან AMP (მონოფოსფატი). სწორედ ფოსფორის ნარჩენებს შორის იდება მაკროენერგეტიკული ბმები, რომელთა გაწყვეტის შემდეგ გამოიყოფა 40-დან 60 კჯ ენერგია. ორი ბმის გაწყვეტის შემთხვევაში გამოიყოფა 80, ნაკლებად ხშირად - 120 კჯ ენერგია. როდესაც რიბოზასა და ფოსფორის ნარჩენებს შორის კავშირი იშლება, გამოიყოფა მხოლოდ 13,8 კჯ, ამიტომ ტრიფოსფატის მოლეკულაში მხოლოდ ორი მაღალი ენერგიის ბმულია (P ̴ P ̴ P), ხოლო ADP მოლეკულაში არის ერთი (P ̴). P).

ეს არის ATP-ის სტრუქტურული მახასიათებლები. იმის გამო, რომ ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის მაკროენერგეტიკული ბმა იქმნება, ATP-ის სტრუქტურა და ფუნქციები ურთიერთდაკავშირებულია.

ატფ-ის სტრუქტურა და მოლეკულის ბიოლოგიური როლი. ადენოზინტრიფოსფატის დამატებითი ფუნქციები

ენერგიის გარდა, ATP-ს შეუძლია შეასრულოს სხვა მრავალი ფუნქცია უჯრედში. სხვა ნუკლეოტიდ ტრიფოსფატებთან ერთად ტრიფოსფატი მონაწილეობს ნუკლეინის მჟავების აგებაში. ამ შემთხვევაში, ATP, GTP, TTP, CTP და UTP არიან აზოტოვანი ბაზების მომწოდებლები. ეს თვისება გამოიყენება პროცესებში და ტრანსკრიფციაში.

ATP ასევე აუცილებელია იონური არხების ფუნქციონირებისთვის. მაგალითად, Na-K არხი უჯრედიდან 3 ნატრიუმის მოლეკულას ამოტუმბავს და უჯრედში კალიუმის 2 მოლეკულას. ეს იონური დენი საჭიროა მემბრანის გარე ზედაპირზე დადებითი მუხტის შესანარჩუნებლად და მხოლოდ ადენოზინტრიფოსფატის დახმარებით შეუძლია არხის ფუნქციონირება. იგივე ეხება პროტონულ და კალციუმის არხებს.

ATP არის მეორე მესინჯერი cAMP-ის (ციკლური ადენოზინმონოფოსფატი) წინამორბედი - cAMP არა მხოლოდ გადასცემს უჯრედის მემბრანის რეცეპტორების მიერ მიღებულ სიგნალს, არამედ არის ალოსტერიული ეფექტორიც. ალოსტერული ეფექტორები არის ნივთიერებები, რომლებიც აჩქარებენ ან ანელებენ ფერმენტულ რეაქციებს. ამრიგად, ციკლური ადენოზინტრიფოსფატი აფერხებს ფერმენტის სინთეზს, რომელიც კატალიზებს ბაქტერიულ უჯრედებში ლაქტოზის დაშლას.

თავად ადენოზინის ტრიფოსფატის მოლეკულა ასევე შეიძლება იყოს ალოსტერიული ეფექტორი. უფრო მეტიც, ასეთ პროცესებში ADP მოქმედებს როგორც ატფ-ის ანტაგონისტი: თუ ტრიფოსფატი აჩქარებს რეაქციას, მაშინ დიფოსფატი აფერხებს მას და პირიქით. ეს არის ATP-ის ფუნქციები და სტრუქტურა.

როგორ წარმოიქმნება ATP უჯრედში?

ATP-ის ფუნქციები და სტრუქტურა ისეთია, რომ ნივთიერების მოლეკულები სწრაფად გამოიყენება და ნადგურდება. ამიტომ, ტრიფოსფატის სინთეზი მნიშვნელოვანი პროცესია უჯრედში ენერგიის ფორმირებაში.

ადენოზინტრიფოსფატის სინთეზისთვის სამი ყველაზე მნიშვნელოვანი მეთოდი არსებობს:

1. სუბსტრატის ფოსფორილირება.

2. ოქსიდაციური ფოსფორილირება.

3. ფოტოფოსფორილირება.

სუბსტრატის ფოსფორილირება ემყარება უჯრედის ციტოპლაზმაში მიმდინარე მრავალ რეაქციას. ამ რეაქციებს გლიკოლიზი - ანაერობული სტადია ჰქვია.გლიკოლიზის 1 ციკლის შედეგად გლუკოზის 1 მოლეკულიდან სინთეზირდება ორი მოლეკულა, რომელიც შემდეგ გამოიყენება ენერგიის წარმოებისთვის და ასევე სინთეზირდება ორი ატფ.

• C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Pn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

უჯრედის სუნთქვა

ოქსიდაციური ფოსფორილირება არის ადენოზინის ტრიფოსფატის წარმოქმნა ელექტრონების მემბრანული სატრანსპორტო ჯაჭვის გასწვრივ ელექტრონების გადაცემით. ამ გადაცემის შედეგად მემბრანის ერთ მხარეს წარმოიქმნება პროტონული გრადიენტი და ატფ-სინთაზას ცილოვანი ინტეგრალური ნაკრების დახმარებით იქმნება მოლეკულები. პროცესი მიტოქონდრიულ მემბრანაზე მიმდინარეობს.

მიტოქონდრიებში გლიკოლიზის და ოქსიდაციური ფოსფორილირების ეტაპების თანმიმდევრობა წარმოადგენს საერთო პროცესს, რომელსაც ეწოდება სუნთქვა. სრული ციკლის შემდეგ უჯრედში გლუკოზის 1 მოლეკულისგან წარმოიქმნება 36 ATP მოლეკულა.

ფოტოფოსფორილირება

ფოტოფოსფორილირების პროცესი იგივეა, რაც ოქსიდაციური ფოსფორილირება მხოლოდ ერთი განსხვავებით: ფოტოფოსფორილირების რეაქციები ხდება უჯრედის ქლოროპლასტებში სინათლის გავლენის ქვეშ. ATP წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის სინათლის ეტაპზე, ენერგიის წარმოების მთავარი პროცესი მწვანე მცენარეებში, წყალმცენარეებსა და ზოგიერთ ბაქტერიაში.

ფოტოსინთეზის დროს ელექტრონები გადიან იმავე ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პროტონული გრადიენტი. მემბრანის ერთ მხარეს პროტონების კონცენტრაცია არის ATP სინთეზის წყარო. მოლეკულების აწყობას ახორციელებს ფერმენტ ATP სინთაზა.

საშუალო უჯრედი შეიცავს 0,04% ადენოზინტრიფოსფატს წონის მიხედვით. თუმცა, ყველაზე მაღალი მნიშვნელობა შეინიშნება კუნთოვან უჯრედებში: 0,2-0,5%.

უჯრედში დაახლოებით 1 მილიარდი ATP მოლეკულაა.

თითოეული მოლეკულა ცხოვრობს არა უმეტეს 1 წუთისა.

ადენოზინტრიფოსფატის ერთი მოლეკულა განახლდება 2000-3000-ჯერ დღეში.

მთლიანობაში, ადამიანის ორგანიზმი დღეში 40 კგ ადენოზინტრიფოსფატს სინთეზირებს და ნებისმიერ დროს ატფ-ის რეზერვი 250 გ-ია.

დასკვნა

ATP-ის სტრუქტურა და მისი მოლეკულების ბიოლოგიური როლი მჭიდრო კავშირშია. ნივთიერება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცხოვრების პროცესებში, რადგან ფოსფატის ნარჩენებს შორის მაღალი ენერგეტიკული ბმები შეიცავს უზარმაზარ რაოდენობას ენერგიას. ადენოზინტრიფოსფატი ასრულებს ბევრ ფუნქციას უჯრედში და ამიტომ მნიშვნელოვანია ნივთიერების მუდმივი კონცენტრაციის შენარჩუნება. დაშლა და სინთეზი ხდება დიდი სიჩქარით, რადგან ობლიგაციების ენერგია მუდმივად გამოიყენება ბიოქიმიურ რეაქციებში. ეს არის აუცილებელი ნივთიერება სხეულის ნებისმიერი უჯრედისთვის. ეს არის ალბათ ყველაფერი, რაც შეიძლება ითქვას ATP-ის სტრუქტურაზე.

ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა-ATP- ნებისმიერი ცოცხალი უჯრედის აუცილებელი ენერგეტიკული კომპონენტი. ATP ასევე არის ნუკლეოტიდი, რომელიც შედგება აზოტის ფუძე ადენინის, შაქრის რიბოზის და სამი ფოსფორმჟავას მოლეკულის ნარჩენებისგან. ეს არის არასტაბილური სტრუქტურა. მეტაბოლურ პროცესებში ფოსფორის მჟავას ნარჩენები თანმიმდევრულად იშლება მისგან ენერგიით მდიდარი, მაგრამ მყიფე კავშირის გაწყვეტით მეორე და მესამე ფოსფორმჟავას ნარჩენებს შორის. ფოსფორმჟავას ერთი მოლეკულის გამოყოფას თან ახლავს დაახლოებით 40 კჯ ენერგიის გამოყოფა. ამ შემთხვევაში, ATP გარდაიქმნება ადენოზინის დიფოსფორის მჟავად (ADP), ხოლო ფოსფორის მჟავის ნარჩენების შემდგომი გაყოფით ADP-დან წარმოიქმნება ადენოზინმონოფოსფორის მჟავა (AMP).

ATP-ის სტრუქტურის სქემა და მისი გადაქცევა ADP-ზე (თ.ა. კოზლოვა, ვ.ს. კუჩმენკო. ბიოლოგია ცხრილებში. მ., 2000 წ )

შესაბამისად, ATP არის ერთგვარი ენერგიის აკუმულატორი უჯრედში, რომელიც მისი დაშლისას „გამოირიცხება“. ატფ-ის დაშლა ხდება ცილების, ცხიმების, ნახშირწყლების და უჯრედების ნებისმიერი სხვა სასიცოცხლო ფუნქციის სინთეზის რეაქციების დროს. ეს რეაქციები ხდება ენერგიის შთანთქმით, რომელიც გამოიყოფა ნივთიერებების დაშლის დროს.

ATP სინთეზირებულიამიტოქონდრიებში რამდენიმე ეტაპად. პირველი არის მოსამზადებელი -მიმდინარეობს ეტაპობრივად, თითოეულ ეტაპზე სპეციფიკური ფერმენტების მონაწილეობით. ამ შემთხვევაში რთული ორგანული ნაერთები იშლება მონომერებად: ცილები ამინომჟავებად, ნახშირწყლები გლუკოზად, ნუკლეინის მჟავები ნუკლეოტიდებად და ა.შ. ამ ნივთიერებებში ობლიგაციების რღვევას თან ახლავს მცირე რაოდენობის ენერგიის გამოყოფა. მიღებული მონომერები, სხვა ფერმენტების გავლენის ქვეშ, შეიძლება გაიარონ შემდგომი დაშლა, რათა წარმოქმნან უფრო მარტივი ნივთიერებები, ნახშირორჟანგამდე და წყალამდე.

სქემა ATP სინთეზი უჯრედულ მტოქონდრიაში

ნივთიერებებისა და ენერგიის ტრანსფორმაციის დიაგრამის განმარტებები დისიმილაციის პროცესში

I ეტაპი - მოსამზადებელი: რთული ორგანული ნივთიერებები საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების გავლენით იშლება მარტივებად და გამოიყოფა მხოლოდ თერმული ენერგია.
ცილები ->ამინომჟავები
ცხიმები - > გლიცერინი და ცხიმოვანი მჟავები
სახამებელი ->გლუკოზა

II სტადია - გლიკოლიზი (ჟანგბადის გარეშე): ტარდება ჰიალოპლაზმაში, არ არის დაკავშირებული მემბრანებთან; იგი მოიცავს ფერმენტებს; გლუკოზა იშლება:

საფუარის სოკოებში გლუკოზის მოლეკულა ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე გარდაიქმნება ეთილის სპირტად და ნახშირორჟანგად (ალკოჰოლური დუღილი):

სხვა მიკროორგანიზმებში გლიკოლიზის შედეგად შეიძლება წარმოიქმნას აცეტონი, ძმარმჟავა და ა.შ. ყველა შემთხვევაში გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლას თან ახლავს ორი ATP მოლეკულის წარმოქმნა. ატფ-ის მოლეკულაში ქიმიური ბმის სახით გლუკოზის უჟანგბადო დაშლის დროს, ანერგიის 40% შენარჩუნებულია, დანარჩენი კი სითბოს სახით იშლება.

III სტადია - ჰიდროლიზი (ჟანგბადი): ტარდება მიტოქონდრიაში, დაკავშირებულია მიტოქონდრიულ მატრიქსთან და შიდა მემბრანასთან, მასში მონაწილეობენ ფერმენტები, რძემჟავა განიცდის რღვევას: C3H6O3 + 3H20 --> 3CO2+ 12H. CO2 (ნახშირორჟანგი) გამოიყოფა მიტოქონდრიიდან გარემოში. წყალბადის ატომი შედის რეაქციების ჯაჭვში, რომლის საბოლოო შედეგია ატფ-ის სინთეზი. ეს რეაქციები ხდება შემდეგი თანმიმდევრობით:

1. წყალბადის ატომი H, გადამზიდავი ფერმენტების დახმარებით, ხვდება მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში, წარმოქმნის კრისტალებს, სადაც იჟანგება: H-e--> H+

2. წყალბადის პროტონი H+(კატიონი) გადატანილია მატარებლების მიერ cristae გარსის გარე ზედაპირზე. ეს მემბრანა პროტონებისთვის გაუვალია, ამიტომ ისინი გროვდებიან მემბრანთაშორის სივრცეში და წარმოქმნიან პროტონულ რეზერვუარს.

3. წყალბადის ელექტრონები ეგადადიან კრისტას მემბრანის შიდა ზედაპირზე და დაუყოვნებლივ ემაგრებიან ჟანგბადს ფერმენტ ოქსიდაზას გამოყენებით, წარმოქმნიან უარყოფითად დამუხტულ აქტიურ ჟანგბადს (ანიონს): O2 + e--> O2-

4. მემბრანის ორივე მხარეს კათიონები და ანიონები ქმნიან საპირისპიროდ დამუხტულ ელექტრულ ველს და როცა პოტენციალის სხვაობა 200 მვ-ს მიაღწევს, პროტონული არხი იწყებს მუშაობას. ის გვხვდება ATP სინთეზის ფერმენტების მოლეკულებში, რომლებიც ჩაშენებულია შიდა მემბრანაში, რომელიც ქმნის კრისტას.

5. წყალბადის პროტონები გადის პროტონულ არხში H+ჩქარობს მიტოქონდრიის შიგნით, ქმნის ენერგიის მაღალ დონეს, რომლის უმეტესი ნაწილი მიდის ATP-ის სინთეზზე ADP-დან და P-დან (ADP+P-->ATP) და პროტონებიდან. H+ურთიერთქმედება აქტიურ ჟანგბადთან, წარმოქმნის წყალს და მოლეკულურ 02-ს:
(4Н++202- -->2Н20+02)

ამრიგად, O2, რომელიც შედის მიტოქონდრიაში სხეულის სუნთქვის პროცესის დროს, აუცილებელია წყალბადის პროტონების H-ს დასამატებლად. მისი არარსებობის შემთხვევაში, მთელი პროცესი მიტოქონდრიაში ჩერდება, რადგან ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი წყვეტს ფუნქციონირებას. III ეტაპის ზოგადი რეაქცია:

(2C3NbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + +42H20)

გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა: II სტადიაზე - 2 ატფ და III სტადიაზე - 36 ატფ. შედეგად მიღებული ATP მოლეკულები სცილდება მიტოქონდრიებს და მონაწილეობენ ყველა უჯრედულ პროცესში, სადაც ენერგიაა საჭირო. გაყოფისას ATP გამოყოფს ენერგიას (ერთი ფოსფატური ბმა შეიცავს 40 კჯ) და უბრუნდება მიტოქონდრიაში ADP და P (ფოსფატი) სახით.