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

Молекула АТФ в биологии: состав, функции и роль в организме

Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.

…

Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.

Строение АТФ

Эта молекула имеет систематическое наименование, которое записывается так: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5-трифосфат, или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5-трифосфат. Какие соединения входят в состав АТФ? Химически она представляет собой трифосфорный эфир аденозина — производного аденина и рибозы. Это вещество образуется путём соединения аденина, являющегося пуриновым азотистым основанием, с 1-углеродом рибозы при помощи β-N-гликозидной связи. К 5-углероду рибозы затем последовательно присоединяются α-, β- и γ-молекулы фосфорной кислоты.

Таким образом, молекула АТФ содержит такие соединения, как аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты. АТФ — это особое соединение, содержащее связи, при гидролизе которых высвобождается большое количество энергии. Такие связи и вещества называются макроэргическими. Во время гидролиза этих связей молекулы АТФ происходит выделение количества энергии от 40 до 60 кДж/моль, при этом данный процесс сопровождается отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты.

Вот как записываются эти химические реакции:

• 1). АТФ + вода→АДФ + фосфорная кислота + энергия,
• 2). АДФ + вода→АМФ + фосфорная кислота + энергия.

Энергия, высвобожденная в ходе указанных реакций, используется в дальнейших биохимических процессах, требующих определённых энергозатрат.

Роль АТФ в живом организме. Её функции

Какую функцию выполняет АТФ? Прежде всего, энергетическую. Как уже было выше сказано, основной ролью аденозинтрифосфата является энергообеспечение биохимических процессов в живом организме. Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.

Кроме указанной, перечислим ещё несколько, не менее важных, функций АТФ, таких, как:

• медиатор в синапсах и сигнальное вещество в других межклеточных взаимодействиях (функция пуринергической передачи сигнала),
• регуляция различных биохимических процессов, таких, как усиление или подавление активности ряда ферментов путём присоединения к их регуляторным центрам (функция аллостерического эффектора),
• участие в синтезе циклического аденозинмонофосфата (АМФ), являющегося вторичным посредником в процессе передачи гормонального сигнала в клетку (в качестве непосредственного предшественника в цепочке синтеза АМФ),
• участие вместе с другими нуклеозидтрифосфатами в синтезе нуклеиновых кислот (в качестве исходного продукта).

Как образуется АТФ в организме?

Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.

В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.

Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:

АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.

Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:

• фотофосфорилирование (фотосинтез у растений) ,
• окислительное фосфорилирование АДФ Н-зависимой АТФ-синтáзой, в результате которого основная масса аденозинтрифосфата образуется на мембранах митохондрий клеток (связано с дыханием клетки),
• субстратное фосфорилирование в цитоплазме клетки в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений, не требующее участия мембранных ферментов.

Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.

Вывод

Аденозинтрифосфорная кислота — это наиболее часто обновляемое вещество в организме. Сколько в среднем живёт молекула аденозинтрифосфата? В теле человека, например, продолжительность её жизни составляет менее одной минуты, поэтому одна молекула такого вещества рождается и распадается до 3000 раз за сутки. Поразительно, но в течение дня человеческий организм синтезирует около 40 кг этого вещества! Настолько велики потребности в этом «внутреннем энергетике» для нас!

Весь цикл синтеза и дальнейшего использования АТФ в качестве энергетического топлива для процессов обмена веществ в организме живого существа представляет собой саму суть энергетического обмена в этом организме. Таким образом, аденозинтрифосфат является своего рода «батарейкой», обеспечивающей нормальную жизнедеятельность всех клеток живого организма.

Как АТФ, молекула, несущая «топливо жизни», расщепляется в клетках — ScienceDaily

Исследователи из Центра медицинских наук Университета штата Луизиана выяснили, как АТФ расщепляется в клетках, впервые предоставив четкую картину картина ключевой реакции, которая позволяет клеткам всех живых существ функционировать и процветать.

Обнаруженный около 80 лет назад аденозинтрифосфат считается вторым по биологическому значению после ДНК. Каждая клетка человеческого тела содержит около миллиарда молекул АТФ, и энергия, полученная в результате их распада, используется для доставки веществ в их клеточные дома, создания необходимых сложных молекул и даже для сокращения мышц.

«АТФ — это топливо жизни. Это молекула энергетической валюты — самый важный источник химической и механической энергии в живых системах», — объясняет Сунён Ким, доцент, руководивший исследованием, опубликованным 19 февраля в журнале . биологической химии .

Ученые десятилетиями работали над тем, чтобы понять критически важную реакцию, но до сих пор не знали, как белки в клетке извлекают и используют энергию АТФ.

В своей исходной форме молекула АТФ имеет три фосфатные группы. Хотя в течение некоторого времени было известно, что для того, чтобы произошел распад АТФ, третья фосфатная группа должна быть атакована гидроксидом или молекулой воды, которая потеряла один из своих протонов, было неизвестно, что на самом деле оторвало этот протон, что позволило освобождение запасов АТФ.

Команда исследователей решила исследовать одно конкретное семейство белковых машин, расщепляющих АТФ, — кинезины.

Кинезины — это крошечные биологические машины, которые во многом работают как автомобильные двигатели, — говорит Ким, — перемещаясь вверх и вниз по сотовым дорогам для поддержки нескольких функций, таких как клеточное деление и транспортировка грузов.

«Мы выбрали кинезины, потому что они являются простейшими из известных двигательных белков. Обычно белки, расщепляющие АТФ, очень большие и имеют множество движущихся частей для механической работы». — говорит Ким. «Чем проще и меньше система, тем больше вероятность того, что вы сможете получить подробную информацию о ней».

Исследовательская группа сузила свое исследование до человеческого кинезина Eg5, который необходим для клеточного деления — нормального и аномального — и рекламируется как привлекательная мишень для противораковых препаратов следующего поколения. Ингибирование кинезина Eg5 путем нарушения его способности расщеплять АТФ может блокировать прогрессирование рака, и ряд ингибиторов Eg5 проходят клинические испытания.

Чтобы получить четкое представление о том, как взаимодействуют кинезин и АТФ, команда решила использовать рентгеновскую кристаллографию для разработки трехмерной структуры, которая детализировала бы все связи и атомные контакты, объясняет доцент Дэвид Уортилейк, один из соавторы.

Задача, однако, состояла в том, чтобы поймать белок в середине цепочки событий, высвобождающих энергию, заставив его удерживать химический имитатор АТФ, в котором конечный фосфат не может быть удален, как обычно, и изучить «застрявший» «Белок крупным планом.

По словам Кортни Парк, аспиранта и первого автора статьи группы, успешно поймать мимика АТФ довольно сложно. Прежде чем ее команда добилась этого, успешными были только три попытки. Тем не менее, по ее словам, все эти успехи были немного неудовлетворительными, потому что они не показали, как произошел этот первый шаг в распаде АТФ.

Еще больше усложняет ситуацию то, что очищенные белки кинезина обычно связаны с продуктом распада АТФ, аденозиндифосфатом или АДФ.

«Мы сказали: «Знаете что? Мы не думаем, что можно просто вставить имитатор АТФ в этот очищенный белок с уже связанным с ним АДФ. делает это естественно», — говорит Ким. «Итак, вместо того, чтобы заставить белок выйти из его обычной последовательности шагов при расщеплении АТФ, мы сначала вытащили АДФ, а затем попросили кинезин Eg5 связать имитатор АТФ. И, о чудо, мы получили ответ».

Удивительным результатом стало то, что белок использует цепочку молекул воды для использования энергии реакции.

«Общепринятое мнение указывало на то, что реактивный агент, запускающий процесс распада АТФ, находится в белке, например, в аминокислоте», — отмечает Эдвард Войцик, доцент и еще один соавтор статьи.

Но это была вовсе не аминокислота: вторая молекула воды оторвала протон от первой молекулы воды.

«Каждая из этих молекул воды прикреплена к разным частям белка. И, как правило, они также плотно прилегают друг к другу, удерживая две очень удаленные части белка, соединенные молекулярным мостом», — объясняет Ким. «Наши данные показывают, что когда вторая молекула воды забирает протон у первой, протон переносится через этот мостик. Это заставляет две разные части белка, удерживаемые мостиком, разворачиваться, и в белке возникает движение. .»

Это внутреннее движение продвигает наномашину по заданной дороге, позволяя ей выполнять назначенные обязанности.

«Для такой относительно простой молекулы вода все же может научить нас некоторым трюкам, и я до сих пор поражен тем, что мы обнаружили, что она играет такую ​​ключевую роль в механизме моторных белков», — говорит Войцик.

Команда надеется, что с более четким пониманием того, как работают эти биологические машины, ученые лучше поймут, как и почему вещи перемещаются внутри клеток, что позволит им выяснить, как включать и выключать вещи по желанию с помощью новых лекарств для помогают бороться с болезнями.

«Мы считаем, что многие, если не все белки, которые используют энергию распада АТФ, могут работать таким же образом», — говорит Ким.

Проект финансировался Попечительским советом штата Луизиана и Национальным институтом здравоохранения. Названная «Документом недели» журналом Journal of Biological Chemistry , статья команды вошла в 1% лучших статей, рассмотренных редакционной коллегией, с точки зрения значимости и общей важности.

Он также был назван «Обязательным к прочтению» Факультетом 1000 Biology, исследовательской онлайн-службой, которая просматривает наиболее интересные статьи, опубликованные в области биологических наук, на основе рекомендаций ведущих исследователей.

Молекула АТФ структурно наиболее похожа на молекулу А.А. молекула РНК Б. Молекула витамина С. Аминокислота Д. Жирная кислота

Ответить

Проверено

293.4k+ views

Подсказка: АТФ (аденозинтрифосфат) представляет собой органическую энергонесущую молекулу, которая обеспечивает энергией клеточные функции и другой обмен веществ в живом организме. Он состоит из нуклеотидов, состоящих из сахаров, азотистых оснований и фосфатных групп.

  Полный пошаговый ответ: Молекула РНК структурно похожа на молекулу АТФ. Сходства между структурой молекулы АТФ и молекулы РНК перечислены ниже:
Органическая молекула:
Молекула, которая содержит углеводородные (СН) цепи в дополнение к группам азота, серы, кислорода, фосфата, известна как органическая молекула.
Это два типа органических молекул: макромолекулы и макромолекулы.
Макромолекула – молекула, которая требуется в большем количестве в рационе. Пример: углеводы, липиды, белки, витамины и нуклеиновые кислоты.

Микромолекула – молекула, которая требуется в рационе в меньших количествах. Пример: полезные ископаемые.
РНК и АТФ:
Нуклеиновая кислота – молекулы, являющиеся носителями наследственности, а также отвечающие за синтез белка. Это два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.
Нуклеиновая кислота состоит из четырех азотистых оснований, молекул сахара и фосфатных групп.
АТФ (аденозинтрифосфат) – производящая энергию молекула, присутствующая внутри клетки и обеспечивающая энергией клеточную функцию и метаболизм.
 Сходство структур:
АТФ – состоит из сахара рибозы, азотистого основания аденина и трех фосфатных групп.
РНК – состоит из сахара рибозы, четырех азотистых оснований – (аденина, гуанина, цитозина, урацила) и одной фосфатной группы.
Следовательно, структурное сходство между молекулой АТФ и молекулой РНК обусловлено наличием сахара рибозы, азотистого основания аденина и фосфатной группы.
Другие молекулы не похожи по структуре на АТФ, потому что все они состоят из разных элементов.