Functies van ATP. Wat is de functie van ATP?
Als we de bekende uitdrukking herformuleren"Movement - dit is het leven", blijkt dat alle uitingen van levende materie - groei, reproductie, nutritionele werkwijzen voor de synthese van stoffen, ademhaling - zijn in feite de beweging van atomen en moleculen die cellen. Of deze processen mogelijk zijn zonder de deelname van de energie? Natuurlijk niet.
Waar haalt levende materie, van gigantische organismen zoals de blauwe vinvis of de Amerikaanse sequoia tot ultramicroscopische bacteriën, zijn reserves vandaan?
Biochemie heeft het antwoord op deze vraag gevonden. Adenosine trifosforzuur is de universele stof die door alle bewoners van onze planeet wordt gebruikt. In dit artikel zullen we de structuur en functies van ATP in verschillende groepen levende organismen bekijken. Bovendien zullen we bepalen welke organellen verantwoordelijk zijn voor de synthese ervan in plantaardige en dierlijke cellen.
Geschiedenis van ontdekking
Aan het begin van de twintigste eeuw in het laboratorium van Harvardverschillende wetenschappers, te weten Subbaris, Lohmann en Friske, ontdekten een verbinding die qua structuur sterk lijkt op het adenyl-nucleotide van ribonucleïnezuren. Het bevatte echter niet één maar drie volledige fosfaatzuurresiduen verbonden met de monosaccharide-ribose. Na twee decennia bevestigde F. Lipman, die de functies van ATP bestudeerde, de wetenschappelijke aanname dat deze stof energie draagt. Vanaf dit moment hadden de biochemici een uitstekende gelegenheid om zich in detail vertrouwd te maken met het complexe mechanisme van synthese van deze stof dat in de cel voorkomt. Later werd de belangrijkste verbinding ontdekt: het enzym is ATP-synthase, verantwoordelijk voor de vorming van zure moleculen in de mitochondriën. Om te bepalen welke functie ATF vervult, zullen we uitvinden welke processen zich voordoen in levende organismen die niet kunnen worden gerealiseerd zonder de deelname van deze stof.
Vormen van energiewezen in biologische systemen
Een verscheidenheid aan reacties die in de levenden voorkomenorganismen, vereisen verschillende soorten energie die in staat zijn om in elkaar over te gaan. Deze omvatten mechanische processen (de beweging van bacteriën en protozoa, reductie van myofibrillen in spierweefsel), biochemische synthese. Deze lijst bevat ook de elektrische impulsen die ten grondslag liggen aan excitatie en inhibitie, thermische reacties die een constante lichaamstemperatuur handhaven bij warmbloedige dieren en mensen. De lichtgevende gloed van marien plankton, sommige insecten en diepzeevissen verwijst ook naar de variëteiten van energie geproduceerd door levende lichamen.
Alle hierboven beschreven fenomenen die voorkomen inbiologische systemen, zijn onmogelijk zonder ATP-moleculen waarvan de functies zijn om energie op te slaan in de vorm van macro-chemische bindingen. Ze ontstaan tussen de adenylnucleoside en de fosfaatzuurresiduen.
Waar komt de cellulaire energie vandaan?
Volgens de wetten van de thermodynamica, het uiterlijk enhet verdwijnen van energie gebeurt om bepaalde redenen. De splitsing van organische verbindingen waaruit voedsel bestaat: eiwitten, koolhydraten en vooral lipiden leiden tot het vrijkomen van energie. Primaire processen van hydrolyse komen voor in het spijsverteringskanaal, waar de macromoleculen van organische verbindingen worden blootgesteld aan enzymen. Een deel van de ontvangen energie wordt gedissipeerd in de vorm van warmte of wordt gebruikt om de optimale temperatuur van de interne inhoud van de cel te handhaven. Het resterende deel wordt geaccumuleerd in de vorm in de mitochondria - de krachtstations van de cel. Dit is de belangrijkste functie van het ATP-molecuul - het voorzien in en aanvullen van de energiebehoeften van het lichaam.
Wat is de rol van katabole reacties
Elementaire eenheid van levende materie is een cel,Het kan alleen functioneren onder voorwaarde van constante vernieuwing van energie in zijn levenscyclus. Om aan deze voorwaarde in het cellulaire metabolisme te voldoen, is er een richting die dissimilatie, katabolisme of energiemetabolisme wordt genoemd. In de anoxische fase is de eenvoudigste werkwijze voor het vormen en opslaan van de energie van elk molecuul glucose, in afwezigheid van zuurstof, 2 gesynthetiseerde molecuul energetische stof die de hoofdfunctie van ATP in de cel - voeden met energie. De meeste reacties van de anoxische fase komen voor in het cytoplasma.
Afhankelijk van wat de structuur van de cel iskan op verschillende manieren verlopen, bijvoorbeeld in de vorm van glycolyse, alcohol of melkzuurgisting. De biochemische kenmerken van deze metabole processen hebben echter geen invloed op de functie die ATP in de cel vervult. Het is universeel: om de energiereserves van de cel te behouden.
Hoe de structuur van een molecuul is gerelateerd aan zijn functies
Eerder hebben we vastgesteld dat hetadenosine drie fosfaat zuurrest is gekoppeld met de basis nitraat - adenine en monosaccharide - ribose. Aangezien bijna alle van de in het cytoplasma in een waterig medium door de inwerking van zuurmoleculen uitgevoerde reacties hydrolytische enzymen breken de covalente bindingen met adenosine difosforzuur eerste vormen, gevolgd door AMP. Omgekeerde reacties die leiden tot de synthese van adenosinetrifosfaatzuur komen voor in de aanwezigheid van een fosfotransferase-enzym. Aangezien ATP als een universele bron van cellulair leven dient, omvat het twee macro-actieve koppelingen. Met een opeenvolgende breuk van elk van hen, is 42 kJ toegewezen. Deze bron wordt gebruikt in het metabolisme van de cel, in de groei en reproductieve processen.
De waarde van ATP-synthase
In organellen van algemene betekenis - mitochondriën,gelegen in planten- en dierencellen, is het enzymsysteem - de ademhalingsketen. Het bevat het enzym - ATP-synthase. Biokatalysatormoleculen met de vorm van een hexameer bestaande uit eiwitbolletjes worden ondergedompeld in zowel het membraan als in het stroma van de mitochondriën. Vanwege de activiteit van het enzym vindt de synthese van de energiesubstantie van de cel plaats vanuit ADP en de residuen van anorganisch fosfaatzuur. De gevormde ATP-moleculen vervullen de functie van het accumuleren van de energie die nodig is voor zijn vitale activiteit. Een onderscheidend kenmerk van de biokatalysator is dat het zich met een overmatige concentratie aan energieverbindingen gedraagt als een hydrolytisch enzym dat hun moleculen opsplitst.
Kenmerken van de synthese van adenosinetrifosfaat
Planten hebben een serieuze functie van de uitwisselingstoffen, die deze organismen kardinaal onderscheiden van dieren. Het wordt geassocieerd met autotrofe voeding en het vermogen om fotosynthese te verwerken. De vorming van moleculen die macro-chemische bindingen bevatten vindt plaats in planten in cellulaire organoïden - chloroplasten. Al bij ons bekend is het enzym ATP-synthase daarin verwerkt in de samenstelling van thylakoïden en stroma van chloroplasten. De functie van ATP in een cel is de opslag van energie in zowel autotrofe als heterotrofe organismen, inclusief de mens.
Verbindingen met macro-economische bandenZe worden gesynthetiseerd in saprotrofen en heterotrofen in oxidatieve fosforyleringsreacties, die plaatsvinden op de kristallen van mitochondriën. Zoals we zien, in het proces van evolutie, in verschillende groepen van levende organismen, werd een perfect mechanisme voor de synthese van een dergelijke verbinding zoals ATP gevormd, waarvan de functies bestaan uit het voorzien van de cel van energie.
