Атф энергия это: АТФ и другие органические соединения клетки

Содержание

АТФ: энергетическая валюта — DailyFit

Фитнес и бодибилдингАнатомия

Бесспорно, самой важной молекулой в нашем организме с точки зрения производства энергии является АТФ (аденозинтрифосфат: адениловый нуклеотид, содержащий три остатка фосфорной кислоты и образуемый в митохондриях).

В действительности, каждая клетка нашего организма сохраняет и использует энергию для биохимических реакций посредством АТФ, таким образом, АТФ может считаться универсальной валютой биологической энергии. Все живые существа нуждаются в непрерывном энергоснабжении для поддержки синтеза белка и ДНК, метаболизма и транспорта различных ионов и молекул, поддержания жизнедеятельности организма. Мышечные волокна в ходе силовых тренировок также требуют легкодоступной энергии. Как уже упоминалось, энергию для всех этих процессов поставляет АТФ. Однако для того, чтобы сформировать АТФ, нашим клеткам требуется сырье. Люди получают это сырье через калории посредством окисления потребляемой пищи.

Для получения энергии, эта пища сначала должна быть переработана в легко используемую молекулу – АТФ.

Перед использованием молекула АТФ должна пройти через несколько фаз.

Сначала при помощи специального коэнзима отделяется один из трех фосфатов (каждый из которых содержит десять калорий энергии), благодаря чему высвобождается большое количество энергии и формируется продукт реакции аденозиндифосфат (АДФ). Если требуется больше энергии, то отделяется следующая фосфатная группа, формируя аденозинмонофосфат (АМФ).

АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + энергия
АТФ + H₂O → АМФ + H₄P₂O₇ + энергия

Когда быстрого производства энергии не требуется, происходит обратная реакция – при помощи АДФ, фосфагена и гликогена фосфатная группа вновь присоединяется к молекуле, благодаря чему формируется АТФ. Данный процесс включает перенос свободных фосфатов к другим содержащимся в мышцах веществам, к которым относятся глюкоза и креатин.

При этом из запасов гликогена берется и расщепляется глюкоза.

Полученная из этой глюкозы энергия помогает вновь преобразовывать глюкозу в ее первоначальную форму, после чего свободные фосфаты вновь могут быть присоединены к АДФ для формирования нового АТФ. После завершения цикла вновь созданный АТФ готов к следующему использованию.

В сущности АТФ работает как молекулярная батарея, сохраняя энергию, когда она не нужна, и высвобождая в случае необходимости. Действительно, АТФ похож на полностью перезаряжаемую батарею.

Структура АТФ

Молекула АТФ состоит из трех компонентов:

Рибоза (тот же самый пятиуглеродный сахар, что формирует основу ДНК)
Аденин (соединенные атомы углерода и азота)
Трифосфат

Молекула рибозы располагается в центре молекулы АТФ, край которой служит базой для аденозина.

Цепочка из трех фосфатов располагается с другой стороны молекулы рибозы. АТФ насыщает длинные, тонкие волокна, содержащие белок миозин, который формирует основу наших мышечных клеток.

Сохранение АТФ

В организме среднего взрослого человека ежедневно используется около 200-300 молей АТФ (моль – это химический термин, обозначающий количество вещества в системе, в котором содержится столько элементарных частиц, сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг изотопа углерод-12). Общее количество АТФ в организме в каждый отдельно взятый момент составляет 0,1 моли. Это означает, что АТФ должен повторно использоваться 2000-3000 раз в течение дня. АТФ не может быть сохранен, поэтому уровень его синтеза почти соответствует уровню потребления.

Системы АТФ

Ввиду важности АТФ с энергетической точки зрения, а также из-за его широкого использования у организма имеется различные способы производства АТФ.

Это три разные биохимические системы. Рассмотрим их по порядку:

Фосфагенная система
Система гликогена и молочной кислоты
Аэробное дыхание

Фосфагенная система

Когда мышцам предстоит короткий, но интенсивный период активности (около 8-10 секунд), используется фосфагенная система – АТФ соединяется с креатинфосфатом. Фосфагенная система обеспечивает постоянную циркуляцию небольшого количества АТФ в наших мышечных клетках.

Мышечные клетки также содержат высокоэнергетический фосфат – фосфат креатина, который используется для восстановления уровня АТФ после кратковременной, высокоинтенсивной активности. Энзим креатинкиназа отнимает фосфатную группу у креатина фосфата и быстро передает ее АДФ для формирования АТФ. Итак, мышечная клетка превращает АТФ в АДФ, а фосфаген быстро восстанавливает АДФ до АТФ. Уровень креатина фосфата начинает снижаться уже через 10 секунд высокоинтенсивной активности, и уровень энергии падает. Примером работы фосфагенной системы является, например, спринт на 100 метров.

Система гликогена и молочной кислоты

Система гликогена и молочной кислоты снабжает организм энергией в более медленном темпе, чем фосфагенная система, хотя и работает относительно быстро и предоставляет достаточно АТФ примерно для 90 секунд высокоинтенсивной активности. В данной системе молочная кислота образуется из глюкозы в мышечных клетках в результате анаэробного метаболизма.

Учитывая тот факт, что в анаэробном состоянии организм не использует кислород, эта система дает кратковременную энергию без активации кардио-респираторной системы точно так же, как и аэробная система, но с экономией времени. Более того, когда в анаэробном режиме мышцы работают быстро, мощно сокращаются, они перекрывают поступление кислорода, поскольку сосуды оказываются сжатыми.

Эту систему еще иногда называют анаэробным дыханием, и хорошим примером в данном случае послужит 400-метровый спринт.

Аэробное дыхание

Если физическая активность длится более дух минут, в работу включается аэробная система, и мышцы получают АТФ сначала из углеводов, потом из жиров и наконец из аминокислот (белков). Белок используется для получения энергии в основном в условиях голода (диеты в некоторых случаях).

При аэробном дыхании производство АТФ проходит наиболее медленно, но энергии получается достаточно, чтобы поддерживать физическую активность на протяжении нескольких часов. Это происходит потому, что при аэробном дыхании глюкоза распадается на диоксид углерода и воду, не испытывая противодействия со стороны молочной кислоты в системе гликогена и молочной кислоты. Гликоген (накапливаемая форма глюкозы) при аэробном дыхании поставляется из трех источников:

Всасывание глюкозы из пищи в желудочно-кишечном тракте, которая через систему кровообращения попадает в мышцы.
Остатки глюкозы в мышцах
Расщепление гликогена печени до глюкозы, которая через систему кровообращения попадает в мышцы.

Заключение

Если вы когда-нибудь задумывались над тем, откуда у нас берется энергия для выполнения разнообразных видов активности при различных условиях, то ответом будет — в основном за счет АТФ. Эта сложная молекула оказывает помощь в преобразовании различных пищевых компонентов в легко используемую энергию.

Без АТФ наш организм просто не смог бы функционировать. Таким образом, роль АТФ в производстве энергии многогранна, но в то же время проста.

Основа жизни. Раскрыт секрет универсального источника энергии

https://sputnik-georgia.ru/20221015/osnova-zhizni-raskryt-sekret-universalnogo-istochnika-energii-271363533.html

Основа жизни. Раскрыт секрет универсального источника энергии

Британские биохимики выдвинули альтернативную гипотезу образования аденозинтрифосфата (АТФ) – универсального источника энергии для всех биохимических процессов 15.10.2022, Sputnik Грузия

2022-10-15T18:18+0400

2022-10-16T09:07+0400

в мире

россия

ученые

аналитика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1. img.sputnik-georgia.com/img/07e4/0c/0f/250343192_0:123:2795:1695_1920x0_80_0_0_3b90ed4ff3f622f5f65ce885785247c6.jpg

Считалось, что это вещество синтезируется в клетках с помощью специального фермента. Как выяснилось, молекулы АТФ могли существовать в природе еще до возникновения жизни, пишет автор РИА Новости Владислав Стрекопытов.Энергетическая «валюта» клетокВсе организмы на Земле в качестве универсального клеточного топлива используют одну и ту же молекулу аденозинтрифосфата. У АТФ, кроме энергетической, есть другие важные функции. Это вещество служит исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот, в которых хранится генетическая информация. А кроме того, играет роль регулятора во многих физиологических процессах — от передачи сигналов между нейронами мозга до движения и размножения.Вещество образуется в результате фотосинтеза у растений или клеточного расщепления пищи у животных. В обоих случаях АТФ — продукт фосфорилирования, присоединения фосфатов к нуклеотиду аденозиндифосфату (АДФ). Это сложная многостадийная реакция, требующая притока энергии извне. При обратном процессе гидролиза АТФ те же самые фосфаты отделяются, энергия высвобождается и ее используют клетки.Но это только химическая сторона вопроса. В живом организме все намного сложнее. Поступающие с пищей жирные кислоты и глюкоза проходят многочисленные циклы расщепления, которые тесно связаны с дыханием. При этом выделяются положительно заряженные ионы водорода — протоны. Их поток в каналах клеточной мембраны создает электрохимический потенциал, преобразуемый в энергию АТФ.Этот процесс, получивший название хемиосмоса, впервые описал английский биохимик Питер Митчелл, за что в 1978 году получил Нобелевскую премию по химии. Еще одну Нобелевку разделили в 1997-м английский химик Джон Уокер и его американский коллега Пол Бойер за открытие механизма действия АТФ-синтазы — фермента, синтезирующего аденозинтрифосфат.Сложность — не помехаМножество химических реакций протекает с выделением энергии, но только одна из них стала универсальной. Биологи давно ищут ответ на вопрос, почему так получилось. Кто-то считает, что это случайность: аденозинтрифосфорная кислота существовала в пребиотических системах, то есть еще до возникновения жизни, потом ее начали использовать первые одноклеточные организмы, а дальше так и пошло. Те, кого не устраивает гипотеза «случайного выбора», пытаются найти скрытые преимущества, которые дает организмам данная схема.Недавно британские биохимики под руководством Ника Лейна из Университетского колледжа Лондона предположили, что на ранних стадиях пребиотической химии могло существовать какое-то соединение, которое играло ключевую роль в преобразовании АДФ в АТФ без участия АТФ-синтазы.В клетках за синтез аденозинтрифосфата отвечают особые органеллы — митохондрии. Для этого им нужны продукты окисления углеводов, жиров и белков, полученных с пищей. Согласно теории симбиогенеза, которой придерживаются большинство биологов, митохондрии — это бывшие бактерии. Примитивные клетки — прокариоты — имели серьезные ограничения в развитии, потому что не могли использовать кислород для генерации энергии. Ранние бактерии научились это делать. На каком-то этапе возник симбиоз прокариот и бактерий, а затем микроорганизмы, вырабатывающие энергию, вообще вошли в состав клеток.Британские исследователи внимательно изучили все молекулы, которые, во-первых, в своем метаболизме используют бактерии, а во-вторых, теоретически могут участвовать в сложном процессе фосфорилирования. Оказалось, что из всех подобных веществ переводить АДФ в АТФ способен только ацетилфосфат, причем особенно эффективно — в водной среде в присутствии ионов трехвалентного железа.Случайность исключенаЭксперименты подтвердили, что пребиотический аденозинтрифосфат, скорее всего, образовывался в неглубоких наземных водоемах с пресной водой. Это вполне согласуется с гипотезой Чарльза Дарвина о самозарождении жизни «в маленьком прудике». В качестве исходных компонентов могли выступать фосфаты и тиоэфиры, которых, как считают авторы, на ранней Земле было в изобилии. Дополнительный приток химических ингредиентов и тепла обеспечивали вулканы, весьма активные в то время. Затем, когда появился кислород, а с ним и подходящий катализатор в виде окисленного железа, на смену ацетилфосфату пришел аденозинтрифосфат. Это способствовало полимеризации аминокислот и нуклеотидов с образованием РНК, ДНК и белков. Если гипотеза ученых верна, получается, что роль АТФ еще важнее, чем считали раньше. Без этого вещества сложная жизнь на Земле вообще могла не появиться.Подписывайтесь на наш канал в Telegram>>>

Sputnik Грузия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

2022

Sputnik Грузия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

Новости

ru_GE

Sputnik Грузия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn1.img.sputnik-georgia.com/img/07e4/0c/0f/250343192_186:0:2610:1818_1920x0_80_0_0_daa42a24aba9911b50b39ce153c7a2b7.jpg

1920

true

Sputnik Грузия

media@sputniknews. com

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

Sputnik Грузия

в мире, россия, ученые, аналитика

Энергетическая «валюта» клеток

Все организмы на Земле в качестве универсального клеточного топлива используют одну и ту же молекулу аденозинтрифосфата. У АТФ, кроме энергетической, есть другие важные функции. Это вещество служит исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот, в которых хранится генетическая информация. А кроме того, играет роль регулятора во многих физиологических процессах — от передачи сигналов между нейронами мозга до движения и размножения.

«В природе нет альтернативы АТФ, — объясняет доцент факультета биотехнологий Университета ИТМО Денис Байгозин. — Вещество состоит из трех радикалов: аденина и рибозы — это компоненты ДНК и РНК, а также цепочки из трех фосфатов — солей фосфорной кислоты, одной из важнейших в организме. Достаточно сказать, что наши кости и зубы сделаны из гидроксид-фосфата кальция, а стенки клеток — в основном из фосфолипидов. Получается, что АТФ собран из элементов, которые и так есть в любом живом организме».

Вещество образуется в результате фотосинтеза у растений или клеточного расщепления пищи у животных. В обоих случаях АТФ — продукт фосфорилирования, присоединения фосфатов к нуклеотиду аденозиндифосфату (АДФ). Это сложная многостадийная реакция, требующая притока энергии извне. При обратном процессе гидролиза АТФ те же самые фосфаты отделяются, энергия высвобождается и ее используют клетки.

Но это только химическая сторона вопроса. В живом организме все намного сложнее. Поступающие с пищей жирные кислоты и глюкоза проходят многочисленные циклы расщепления, которые тесно связаны с дыханием. При этом выделяются положительно заряженные ионы водорода — протоны. Их поток в каналах клеточной мембраны создает электрохимический потенциал, преобразуемый в энергию АТФ.

Этот процесс, получивший название хемиосмоса, впервые описал английский биохимик Питер Митчелл, за что в 1978 году получил Нобелевскую премию по химии. Еще одну Нобелевку разделили в 1997-м английский химик Джон Уокер и его американский коллега Пол Бойер за открытие механизма действия АТФ-синтазы — фермента, синтезирующего аденозинтрифосфат.

Сложность — не помеха

Множество химических реакций протекает с выделением энергии, но только одна из них стала универсальной. Биологи давно ищут ответ на вопрос, почему так получилось. Кто-то считает, что это случайность: аденозинтрифосфорная кислота существовала в пребиотических системах, то есть еще до возникновения жизни, потом ее начали использовать первые одноклеточные организмы, а дальше так и пошло. Те, кого не устраивает гипотеза «случайного выбора», пытаются найти скрытые преимущества, которые дает организмам данная схема.

Один из моментов, который смущает ученых, — слишком сложная структура АТФ. Чтобы она возникла «с нуля» из простых веществ, нужен целый каскад сложных реакций и много энергии.

Недавно британские биохимики под руководством Ника Лейна из Университетского колледжа Лондона предположили, что на ранних стадиях пребиотической химии могло существовать какое-то соединение, которое играло ключевую роль в преобразовании АДФ в АТФ без участия АТФ-синтазы.

В клетках за синтез аденозинтрифосфата отвечают особые органеллы — митохондрии. Для этого им нужны продукты окисления углеводов, жиров и белков, полученных с пищей. Согласно теории симбиогенеза, которой придерживаются большинство биологов, митохондрии — это бывшие бактерии. Примитивные клетки — прокариоты — имели серьезные ограничения в развитии, потому что не могли использовать кислород для генерации энергии. Ранние бактерии научились это делать. На каком-то этапе возник симбиоз прокариот и бактерий, а затем микроорганизмы, вырабатывающие энергию, вообще вошли в состав клеток.

Британские исследователи внимательно изучили все молекулы, которые, во-первых, в своем метаболизме используют бактерии, а во-вторых, теоретически могут участвовать в сложном процессе фосфорилирования. Оказалось, что из всех подобных веществ переводить АДФ в АТФ способен только ацетилфосфат, причем особенно эффективно — в водной среде в присутствии ионов трехвалентного железа.

Случайность исключена

Эксперименты подтвердили, что пребиотический аденозинтрифосфат, скорее всего, образовывался в неглубоких наземных водоемах с пресной водой. Это вполне согласуется с гипотезой Чарльза Дарвина о самозарождении жизни «в маленьком прудике». В качестве исходных компонентов могли выступать фосфаты и тиоэфиры, которых, как считают авторы, на ранней Земле было в изобилии. Дополнительный приток химических ингредиентов и тепла обеспечивали вулканы, весьма активные в то время.

Единственным возможным топливом для всех живых клеток, по мнению исследователей, АТФ стал не по счастливому стечению обстоятельств, а благодаря необычному химическому составу, возникшему в результате уникального сочетания молекул в процессе фосфорилирования. В пребиотических условиях в реакциях с накоплением энергии участвовал ацетилфосфат.

Затем, когда появился кислород, а с ним и подходящий катализатор в виде окисленного железа, на смену ацетилфосфату пришел аденозинтрифосфат. Это способствовало полимеризации аминокислот и нуклеотидов с образованием РНК, ДНК и белков.

Если гипотеза ученых верна, получается, что роль АТФ еще важнее, чем считали раньше. Без этого вещества сложная жизнь на Земле вообще могла не появиться.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram>>>

Устойчивое к авариям топливо | General Atomics

Атомная энергетика — самый надежный источник чистой бесперебойной электроэнергии в Соединенных Штатах — находится под угрозой из-за экономических факторов, которые могут привести к преждевременному закрытию многих или всех наших нынешних реакторов. Если США хотят поддерживать этот драгоценный ресурс, который обеспечивает 20% наших потребностей в электроэнергии и 60% производства электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода, мы должны инвестировать в передовые технологии, известные как топливо, устойчивое к авариям (ATF). ATF может продлить срок службы существующих реакторов, сделав их более дешевыми и практически устойчивыми к расплавлению, одновременно прокладывая путь для усовершенствованных ядерных реакторов, которые могут значительно превзойти возможности существующего парка.

Программа ATF была инициирована актом Конгресса в 2012 году и финансируется и контролируется Министерством энергетики. GA-EMS является отраслевым партнером инициативы ATF, предоставляя композитную оболочку топливного стержня с керамической матрицей, которая заменяет металлическую оболочку, используемую в существующих топливных стержнях. Эта новая облицовка имеет инженерную конструкцию с использованием композита SiGA ^® карбида кремния (SiC) GA-EMS, в котором матричный материал SiC армирован гибким волокном SiC почти так же, как стальная арматура армирует бетон. Это создает чрезвычайно твердый и прочный материал, способный выдерживать самые суровые условия реактора.

После широкомасштабного развертывания в середине-конце 2020-х годов эти новые топливные стержни могут значительно повысить безопасность и экономичность существующих и перспективных ядерных реакторов.

Текущая работа GA-EMS над SiGA ^® и ATF стала предметом ряда научных статей и презентаций. Актуальный их список можно найти здесь.

Разработанная GA оболочка стержня ATF представляет собой многослойную композитную конструкцию, состоящую из волокна SiC в матрице SiC. GA также разработала запатентованный метод соединения штоков ATF с соединением из карбида кремния высокой чистоты, которое сохраняет прочность и герметичность при высоких температурах. Разработанная GA оболочка стержня ATF представляет собой многослойную композитную конструкцию, состоящую из волокна SiC в матрице SiC.

Эта новая облицовка имеет инженерную конструкцию с использованием композита GA-EMS SiGA ^® карбида кремния (SiC), в котором матричный материал SiC армирован гибким волокном SiC почти так же, как стальная арматура армирует бетон. Это создает чрезвычайно твердый и прочный материал, способный выдерживать самые суровые условия реактора.

Оболочка GA-EMS из SiGA ^® позволяет топливным стержням выдерживать температуры свыше 3000°F (1700°C), что более чем в два раза превышает температуру металлической оболочки, используемой в активных зонах современных реакторов. Кроме того, новая оболочка гораздо более химически стабильна, что практически исключает риск образования потенциально взрывоопасного водорода во время аварий с потерей охлаждения. После широкомасштабного развертывания в середине-конце 2020-х годов эти новые топливные стержни могут значительно повысить безопасность и экономичность существующих и перспективных ядерных реакторов.

Энергетические технологии | AT&F

Энергетические технологии | АТ&Ф Перейти к содержанию

Связаться с нами
Присоединиться к нашей команде
Запрос цитаты

Дом / Отрасли / Энергетические технологии

AT&F стремится укреплять возобновляемые источники энергии и поддерживать компании, которые стремятся к более чистой и устойчивой планете.

Критическое производство для чистой энергии

Мир переходит от ограниченных ресурсов к более устойчивому производству энергии, и мы здесь для этого. Еще до того, как «устойчивое развитие» стало модным словом, мы уже сотрудничали с ведущими компаниями энергетической отрасли, чтобы поставлять компоненты и системы, помогающие снизить зависимость от ископаемого топлива, в том числе:

Компоненты для ветряных турбин и ветряных башен
Технологическое оборудование для производства биомассы
Теплообменники или конденсаторы для геотермальной энергии
Специализированные трубопроводы и турбины для гидроэлектростанций
Изготовление труб и каркасов на заказ для установки солнечных батарей
Сверхмощные конструкции для преобразователей волновой энергии

Отходы в энергию (WTE)

Waste to Energy — это концепция преобразования пластика и других отходов в топливо. Уже более десяти лет мы помогаем компаниям, работающим в области WTE, достичь коммерческой жизнеспособности, разрабатывая и изготавливая нестандартные корпуса реакторов, которые играют ключевую роль в процессе пиролиза. Клиенты привыкли полагаться на готовность AT&F к сотрудничеству, обмену информацией и проявлению максимальной гибкости во время этих часто долгосрочных проектов.

Экспертное изготовление, которому можно доверять

Мы используем новейшие технологии и оборудование для поставки компонентов, которые выдерживают испытание временем и условиями окружающей среды. Наш штат включает в себя инженеров, имеющих опыт в проектировании конструкций и технологических процессов сосудов под давлением и теплообменников, используемых в нефтегазовой промышленности, а наш опыт изготовления охватывает прокатку, формовку, механическую обработку и сварку всех экзотических материалов, включая сосуды со взрывоопасной оболочкой и незакрепленной футеровкой, трубные решетки и крышки теплообменников. Мы также помогаем в производстве, монтаже и обработке нефтепроводов.

Сертифицированные специалисты

Магазин по стандарту ASME, сертифицированный по Разделу VIII Кодекса 1, мы поставляем компоненты для использования в различных приложениях по производству энергии. Мы соблюдаем стандарты TEMA при проектировании и производстве теплообменников, а все наши сварщики имеют квалификацию в соответствии с разделом IX ASME. Кроме того, наши инспекторы являются сертифицированными AWS инспекторами по сварке в соответствии с QC1-9.6 и НК сертифицирован в соответствии с СНТ-ТС-1А.

Ремонт оборудования в любом месте

Транспортировка оборудования не всегда проста. Вот почему мы упрощаем вам задачу — мы можем построить, отремонтировать или модифицировать технологическое оборудование на вашей или нашей площадке. Примеры технологического оборудования, которое мы ремонтируем и восстанавливаем, включают в себя изделия общего назначения, а также:

Кожухотрубчатые теплообменники
Сосуды под давлением
Цистерны
Колонны и башни
Системы трубопроводов
Аноды и катоды
Нагревательные змеевики
Вентиляторы и рабочие колеса

Стремление к экономике замкнутого цикла

В AT&F мы всегда делаем то, что правильно.

Рубрики

Атф энергия это: АТФ и другие органические соединения клетки — урок. Биология, 9 класс.