Атф положительно заряженное соединение: АТФ. НАГЛЯДНАЯ БИОХИМИЯ. Ян Кольман, Клаус-Генрих Рем, Юрген Вирт

Содержание

АТФ. НАГЛЯДНАЯ БИОХИМИЯ. Ян Кольман, Клаус-Генрих Рем, Юрген Вирт


АТФ

Нуклеотидный кофермент аденозинтрифосфат [АТФ (АТР)] является наиболее важной формой сохранения химической энергии в клетках. Расщепление АТФ — высоко экзоэргическая реакция. Химическая энергия гидролиза АТФ (ΔG, см. с. 22) может использоваться для сопряжения (см. с. 126) с эндоэргическими процессами, такими, как биосинтез, движение и транспорт. Другие нуклеозидтрифосфатные коферменты (ГТФ, ЦТФ и УТФ), химически похожие на АТФ, выполняют в метаболических процессах иные функции (см. с. 112).

А. АТФ: структура

В АТФ цепочка из трех фосфатных остатков связана с 5′-OH-группой аденозина (см. с. 86). Фосфатные группы обозначаются как α, β и γ. Рибоза связана с α-фосфатом фосфоэфирной связью. Три фосфатных остатка соединены между собой менее устойчивыми фосфоангидридными связями. При физиологических значениях рН АТФ несет четыре отрицательных заряда. Собственно действующим коферментом является комплекс АТФ с ионом Mg

2+, координационно связанным с α- и β-фосфатом (Mg2+ ּ АТФ4-, на рисунке не показан). Для простоты чаще всего говорят только об АТФ.

Б. Фосфоангидридные связи

Показанная на схеме А формула с изображением фосфатных остатков с простыми и двойными связями не совсем точно отражает распределение зарядов: в АТФ атомы кислорода всех трех фосфатных остатков несут примерно одинаковый отрицательный заряд, в то время как атомы фосфора заряжены положительно. Одной из причин относительной нестабильности фосфоангидридных связей является сильное отталкивание отрицательно заряженных атомов кислорода, которое ослабевает при гидролитическом отщеплении концевой фосфатной группы. Поэтому такие реакции являются высоко экзоэргическими. Кроме того, при гидролизе АТФ возникает свободный фосфат-анион, который лучше гидратирован и более эффективно стабилизирован за счет сопряжения, чем соответствующий остаток в АТФ. Это также способствует высоко экзоэргическому характеру гидролиза АТФ.

В. Свободная энергия гидролиза высокоэнергетических связей

Изменение свободной энергии ΔGo’ (см. с. 16) гидролиза фосфоангидридных связей в АТФ при рН 7 в стандартных условиях составляет от -30 до -35 кДж/моль. Независимо от того, какая из ангидридных связей АТФ при этом расщепляется, величина ΔGo’ остается практически постоянной (1-3). Даже расщепление пирофосфата (4) дает в итоге более -30 кДж/моль, в то время как расщепление сложноэфирной связи между рибозой и фосфатом высвобождает только -9 кДж/моль (5).

В клетке действительное изменение свободной энергии при гидролизе АТФ ΔG’ еще гораздо выше, так как концентрации АТФ, АДФ и неорганического фосфата (Рi) существенно более низки, чем в стандартных условиях, а АТФ присутствует в избытке по сравнению с АДФ (см. с. 24). На величину ΔG’ влияют также величина рН и концентрация ионов Mg2+. Предположительно в физиологических условиях энергия гидролиза АТФ до АДФ и неорганического фосфата равна примерно -50 кДж/моль.

Немногие соединения содержат связи с энергией гидролиза, достаточной, чтобы за счет энергетического сопряжения обеспечить синтез АТФ из АДФ и Рi (субстратное фосфорилирование, см. с. 152). К таким молекулам с высоким потенциалом переноса групп (см. с. 24) принадлежат фосфоенолпируват (6) и 1,3-дифосфоглицерат (7). Оба соединения являются промежуточными продуктами гликолиза (см. с. 152). Также «богаты энергией» ацильные производные кофермента А (8), такие, как сукцинил-КоА, гидролиз которого до сукцината сопряжен в цитратном цикле с синтезом ГТФ (см. с. 138). Другой богатой энергией фосфатной связью обладает креатинфосфат, с помощью которого в мышце при необходимости может регенерироваться АТФ (см. с. 328).


Еще по теме:

8. АТФ и другие органические соединения клетки

Аденозинтрифосфорная кислота — АТФ

Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ, например макроэргических соединений.
Универсальным источником энергии во всех клетках служит АТФ — аденозинтрифосфорная кислота, или
аденозинтрифосфат.

АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, пластидах и ядрах клеток и является наиболее распространённым и универсальным источником энергии для большинства биохимических реакций, протекающих в клетке.
АТФ обеспечивает энергией все функции клетки: механическую работу, биосинтез веществ, деление и т. д. В среднем содержание АТФ в клетке составляет около \(0,05\) % её массы, но в тех клетках, где затраты АТФ велики (например, в клетках печени, поперечнополосатых мышц), её содержание может доходить до \(0,5\) %.

Строение АТФ

АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания — аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии.

Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~), так как при её разрыве выделяется почти в \(4\) раза больше энергии, чем при расщеплении других химических связей.


АТФ — неустойчивая структура, и при отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ), высвобождая \(40\) кДж энергии.


Другие производные нуклеотидов

Особую группу производных нуклеотидов составляют переносчики водорода. Молекулярный и атомарный водород обладает большой химической активностью и выделяется или поглощается в ходе различных биохимических процессов. Одним из наиболее широко распространённых переносчиков водорода является никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФ).

 

 

Молекула НАДФ способна присоединять два атома или одну молекулу свободного водорода, переходя в восстановленную форму НАДФ·h3. В таком виде водород может быть использован в различных биохимических реакциях.
Нуклеотиды могут также принимать участие в регуляции окислительных процессов в клетке.

Витамины

Витамины (от лат. vita — «жизнь») — сложные биоорганические соединения, совершенно необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов. От других органических веществ витамины отличаются тем, что не используются в качестве источника энергии или строительного материала. Некоторые витамины организмы могут синтезировать сами (например, бактерии способны синтезировать практически все витамины), другие витамины поступают в организм с пищей.
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жирах (они делятся на две группы: водорастворимые (B1, B2, B5, B6, B12, PP, C) и жирорастворимые (A, D, E, K)).


Витамины участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьёзным нарушениям многих физиологических функций в организме.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://biouroki.ru/test/114.html

http://dic.academic.ru/dic.nsf/%20ruwiki/208102

Строение АТФ и биологическая роль. Функции АТФ

В любой клетке нашего организма протекают миллионы биохимических реакций. Они катализируются множеством ферментов, которые зачастую требуют затрат энергии. Где же клетка ее берет? На этот вопрос можно ответить, если рассмотреть строение молекулы АТФ – одного из основных источников энергии.

АТФ – универсальный источник энергии

АТФ расшифровывается как аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфорная кислота. Вещество является одним из двух наиболее важных источников энергии в любой клетке. Строение АТФ и биологическая роль тесно связаны. Большинство биохимических реакций может протекать только при участии молекул вещества, особенно это касается пластического обмена. Однако АТФ редко непосредственно участвует в реакции: для протекания любого процесса нужна энергия, заключенная именно в химических связях аденозинтрифосфата.

Строение молекул вещества таково, что образующиеся связи между фосфатными группами несут огромное количество энергии. Поэтому такие связи также называются макроэргическими, или макроэнергетическими (макро=много, большое количество). Термин макроэргические связи впервые ввел ученый Ф. Липман, и он же предложил использовать значок ̴ для их обозначения.

какое строение имеет атф

Очень важно для клетки поддерживать постоянный уровень содержания аденозинтрифосфата. Особенно это характерно для клеток мышечной ткани и нервных волокон, потому что они наиболее энергозависимы и для выполнения своих функций нуждаются в высоком содержании аденозинтрифосфата.

Строение молекулы АТФ

Аденозинтрифосфат состоит из трех элементов: рибозы, аденина и остатков фосфорной кислоты.

строение атф

Рибоза – углевод, который относится к группе пентоз. Это значит, что в составе рибозы 5 атомов углерода, которые заключены в цикл. Рибоза соединяется с аденином β-N-гликозидной связь на 1-ом атоме углерода. Также к пентозе присоединяются остатки фосфорной кислоты на 5-ом атоме углерода.

Аденин – азотистое основание.

В зависимости от того, какое азотистое основание присоединяется к рибозе, выделяют также ГТФ (гуанозинтрифосфат), ТТФ (тимидинтрифосфат), ЦТФ (цитидинтрифосфат) и УТФ (уридинтрифосфат). Все эти вещества схожи по строению с аденозинтрифосфатом и выполняют примерно такие же функции, однако они встречаются в клетке намного реже.

Остатки фосфорной кислоты. К рибозе может присоединиться максимально три остатка фосфорной кислоты. Если их два или только один, то соответственно вещество называется АДФ (дифосфат) или АМФ (монофосфат). Именно между фосфорными остатками заключены макроэнергетические связи, после разрыва которых высвобождается от 40 до 60 кДж энергии. Если разрываются две связи, выделяется 80, реже – 120 кДж энергии. При разрыве связи между рибозой и фосфорным остатком выделяется всего лишь 13,8 кДж, поэтому в молекуле трифосфата только две макроэргические связи (Р ̴ Р ̴ Р), а в молекуле АДФ — одна (Р ̴ Р).

Вот каковы особенности строения АТФ. По причине того, что между остатками фосфорной кислоты образуется макроэнергетическая связь, строение и функции АТФ связаны между собой.

Строение АТФ и биологическая роль молекулы. Дополнительные функции аденозинтрифосфата

Кроме энергетической, АТФ может выполнять множество других функций в клетке. Наряду с другими нуклеотидтрифосфатами трифосфат участвует в построении нуклеиновый кислот. В этом случае АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ и УТФ являются поставщиками азотистых оснований. Это свойство используется в процессах репликации ДНК и транскрипции.

Также АТФ необходим для работы ионных каналов. Например, Na-K канал выкачивает 3 молекулы натрия из клетки и вкачивает 2 молекулы калия в клетку. Такой ток ионов нужен для поддержания положительного заряда на наружной поверхности мембраны, и только с помощью аденозинтрифосфата канал может функционировать. То же касается протонных и кальциевых каналов.

АТФ является предшественником вторичного мессенжера цАМФ (циклический аденозинмонофосфат) — цАМФ не только передает сигнал, полученный рецепторами мембраны клетки, но и является аллостерическим эффектором. Аллостерические эффекторы – это вещества, которые ускоряют или замедляют ферментативные реакции. Так, циклический аденозинтрифосфат ингибирует синтез фермента, который катализирует расщепление лактозы в клетках бактерии.

Сама молекула аденозинтрифосфата также может быть аллостерическим эффектором. Причем в подобных процессах антагонистом АТФ выступает АДФ: если трифосфат ускоряет реакцию, то дифосфат затормаживает, и наоборот. Таковы функции и строение АТФ.

строение молекулы атф

Как образуется АТФ в клетке

Функции и строение АТФ таковы, что молекулы вещества быстро используются и разрушаются. Поэтому синтез трифосфата – это важный процесс образования энергии в клетке.

Выделяют три наиболее важных способа синтеза аденозинтрифосфата:

1. Субстратное фосфорилирование.

2. Окислительное фосфорилирование.

3. Фотофосфорилирование.

Субстратное фосфорилирование основано на множественных реакциях, протекающих в цитоплазме клетки. Эти реакции получили название гликолиза – анаэробный этап аэробного дыхания. В результате 1 цикла гликолиза из 1 молекулы глюкозы синтезируется две молекулы пировиноградной кислоты, которые дальше используются для получения энергии, и также синтезируются два АТФ.

  • С6Н12О6 + 2АДФ + 2Фн ––> 2С3Н4O3 + 2АТФ + 4Н.

Окислительное фосфорилирование – это образование аденозинтрифосфата путем передачи электронов по электронно-транспортной цепи мембраны. В результате такой передачи формируется градиент протонов на одной из сторон мембраны и с помощью белкового интегрального комплекта АТФ-синтазы идет построение молекул. Процесс протекает на мембране митохондрий.

строение атф и биологическая роль

Последовательность стадий гликолиза и окислительного фосфорилирования в митохондриях составляет общий процесс под названием дыхание. После полного цикла из 1 молекулы глюкозы в клетке образуется 36 молекул АТФ.

Фотофосфорилирование

Процесс фотофосфорилирования — это то же окислительное фосфорилирование лишь с одним отличием: реакции фотофосфорилирования протекают в хлоропластах клетки под действием света. АТФ образуется во время световой стадии фотосинтеза – основного процесса получения энергии у зеленых растений, водорослей и некоторых бактерий.

В процессе фотосинтеза все по той же электронно-транспортной цепи проходят электроны, в результате чего формируется протонный градиент. Концентрация протонов на одной из сторон мембраны является источником синтеза АТФ. Сборка молекул осуществляется посредством фермента АТФ-синтазы.

функции и строение атф

Интересные факты об АТФ

— В среднестатистической клетке содержится 0,04% аденозинтрифосфата от всей массы. Однако самое большое значение наблюдается в мышечных клетках: 0,2-0,5%.

— В клетке около 1 млрд молекул АТФ.

— Каждая молекула живет не больше 1 минуты.

— Одна молекула аденозинтрифосфата обновляется в день 2000-3000 раз.

— В сумме за сутки организм человека синтезирует 40 кг аденозинтрифосфата, и в каждый момент времени запас АТФ составляет 250 г.

особенности строения атф

Заключение

Строение АТФ и биологическая роль его молекул тесно связаны. Вещество играет ключевую роль в процессах жизнедеятельности, ведь в макроэргических связях между фосфатными остатками содержится огромное количество энергии. Аденозинтрифосфат выполняет множество функций в клетке, и поэтому важно поддерживать постоянную концентрацию вещества. Распад и синтез идут с большой скоростью, т. к. энергия связей постоянно используется в биохимических реакциях. Это незаменимое вещество любой клетки организма. Вот, пожалуй, и все, что можно сказать о том, какое строение имеет АТФ.

Человек — это электрическая система (часть2)

« С тех пор прошло 80 лет и я по-прежнему
задаю себе этот же вопрос
(прим. — Что же такое электричество?),
но не в состоянии ответить на него »


Нервная система.
Следует начать рассмотрение с клетки. Она не только представляет собой самостоятельную хозяйственную единицу практически со всеми функциями живого организма, но и является началом начал. В первой, единственной пока клетке, из которой впоследствии должен развиться организм, заложена вся информация как о ходе этого строительства, так и о свойствах будущего организма. Более того, в самое последнее время ученые на основании электромагнитных исследований приходят к выводу, что практически все об организме можно узнать, изучая исключительно только клетку.

Так что же представляет собой клетка живого организма?
Клетка окружена мембраной, функции клеточных мембран очень серьёзные, от них в организме зависит очень многое. В настоящее время сформировалась целая наука, которая изучает мембраны клеток, — мембранология. Внутри клетки находится ядро. В клетке имеются колонии, окруженные двойной мембраной, которые называются лизосомами. Если лизосомы выберутся за пределы своей колонии, то они начнут разрушать все попадающиеся им на пути вещества, из которых состоит клетка. Через короткое время они способны уничтожить и саму клетку.

Зачем же клетке нужны лизосомы, которые содержатся в специальных изоляторах за двойной мембраной? Они нужны на тот случай, если понадобится убрать ненужные разлагающиеся вещества в клетке. Тогда они по команде из ядра делают это. Часто эти пузырьки в клетке называют мусорщиками. Но если по какой-либо причине мембрана, которая их сдерживает, будет разрушена, эти мусорщики могут превратиться в могильщиков всей клетки. Забегая вперед, скажем, что таким разрушителем мембран может быть меняющееся магнитное поле во время магнитных бурь. Когда под его действием мембраны клеток разрушаются, лизосомы обретают свободу и делают свое черное дело. Имеются и другие факторы, способные разрушить эти мембраны, но их мы рассматривать здесь не будем.

В ядре клетки, которое занимает примерно третью часть всей клетки, размещен весь «управленческий аппарат». Это прежде всего знаменитая ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Она предназначена для хранения и передачи информации при делении клетки. Ядро содержит и значительное количество основных белков — ги-стонов, и немного РНК (рибонуклеиновой кислоты).

Клетки работают, строят, размножаются. Это требует энергии. Клетка сама же и вырабатывает нужную ей энергию. В клетке имеются энергетические станции. Они занимают площадь в 50—100 раз меньшую, чем площадь ядра клетки. Энергетические станции также обнесены двойной мембраной. Она предназначена не только для ограничения станции, но и является ее составной частью. Поэтому конструкция стенок отвечает технологическому процессу получения энергии.

Энергию клетки вырабатывают в системе клеточного дыхания. Она выделяется в результате расщепления глюкозы, жирных кислот и аминокислот. Но самым главным поставщиком энергии в клетке является глюкоза. Процесс превращения глюкозы в углекислоту, при котором выделяется энергия, идет с участием электрически заряженных частиц— ионов. Этот процесс называется биологическим окислением. Можно сказать, что энергия в клетке производится по электрической технологии. Пояс

Энергия и АТФ

Почти все физиологические процессы в организме требуют энергии для их реализации. Питательные вещества являются составляющими энергии и периодически требуются организму. По причинам их дефицита организм эволюционно научился их удерживать и сохранять на какое-то время.

Энергия человека

Многие вещества, всасываемые в пищеварительной системе, не подвергаются окислению, а накапливаются путем повторного синтеза высокомолекулярных соединений — гликогена и триацилглицеринов, которые служат резервом энергии организма. Хранение энергии в форме макромолекулярных соединений является огромным преимуществом, поскольку они не участвуют в клеточном метаболизме и мало влияют на осмолярность клеток, то есть являются энергетическим резервом.

Энергетические запасы организма

Углеводы хранятся в форме гликогена. Гликоген в организме составляет менее 1% от общего запаса энергии. Гликогенные отложения находятся в печени и мышцах. Гликоген в печени может поступать в другие ткани (нервы, мышцы, эритроциты) путем гликогенолиза и выделения образующейся глюкозы в кровь. Гликоген, имеющийся в мышцах, может использоваться только ими, потому что, в отличие от печени, фермент глюкозо-6-фосфатазы, который дефосфорилирует глюкозу, не присутствует в мышцах. Только дефосфорилированная глюкоза может проникать через клеточную мембрану и попадать в кровоток. Запасы углеводов могут обеспечить метаболические потребности организма менее чем на два дня, а глюкоза во внеклеточной жидкости — всего на один час.

Жир хранится в форме триацилглицеролов. Они представляют 75% энергетического резерва организма. Триацилглицеролы имеют высокую теплообразующую способность (39 кДж / г) и требуют очень небольшого количества дополнительной воды для хранения. По этой причине они являются очень эффективным хранилищем энергии. Триацилглицеролы хранятся в основном в подкожной жировой ткани, в небольших количествах в мышцах и во внутренних органах. Сохраненные триацилглицеролы в жировой ткани у людей с нормальной массой тела могут удовлетворить потребности в энергии в течение 2 месяцев при полном голодании.

В организме человека большое количество белка. Тем не менее, только половина из него может быть мобилизована в качестве источника энергии, что составляет 25% от общего объема хранения энергии. Использование белков в качестве основного источника энергии в течение длительного периода времени невозможно, поскольку они играют жизненно важную структурную и функциональную роль. Это последние запасы, которые будут использованы только в крайнем случае при длительном голодании.

Энергия требуется для синтеза высокомолекулярных соединений для энергетических депо. В живых организмах постоянно происходят химические процессы, что приводит к уменьшению свободной энергии. По этой причине они не могут существовать, если они не снабжены энергией из внешней среды. Животные организмы получают эту энергию, как было отмечено выше, потребляя питательные вещества — углеводы, жиры и белки. В рациональной диете 55-60% энергии обеспечивается углеводами, 25-30% жирами и 10-15% белками. При переваривании разных питательных веществ выделяется разное количество энергии:

  • 39 кДж 1 г жира;
  • 17,2 кДж 1 г углеводов;
  • 17,2 кДж 1 г белка.

Часть энергии, синтезируемой при расщеплении питательных веществ, выделяется в виде тепла, что важно для поддержания температуры тела. Другая часть используется для синтеза макроэнергетических соединений, из которых энергия выделяется контролируемым образом. Основным макроэргическим соединением, используемым в организме, является аденозинтрифосфат (АТФ).

Что такое АТФ

АТФ является источником энергии для реализации биологических процессов во время сокращения мышц, что позволяет осуществить активный транспорт элементов через клеточные мембраны и синтез питательных веществ. Часто применяется в качестве пищевой добавки для увеличения мышечной энергии. При необходимости он разрушает свою молекулу и использует энергию, содержащуюся в ее связях. АТФ также оказывает значительный положительный эффект вне самой клетки, улучшая кровоток, расширяя кровеносные сосуды и подавляя боль.

Формирование АТФ

В цитоплазме клеток есть небольшой запас АТФ, который может удовлетворить энергию и потребности всего на 1 минуту. Следовательно, АТФ непрерывно повторно синтезируется. За день генерируется и потребляется около 63 килограммов АТФ. Это макроэргическое соединение может быть синтезировано двумя способами — анаэробным в цитоплазме и аэробным в митохондриях.

Углеводы являются единственными питательными веществами, которые могут поставлять энергию через анаэробные пути. Процесс анаэробного переваривания глюкозы называется гликолизом. Он происходит быстро, но связан с синтезом небольшого количества молекул АТФ — 2 АТФ на молекулу глюкозы. Следовательно, анаэробный синтез АТФ не может быть основным способом удовлетворения энергетических потребностей клеток.

Исключением являются эритроциты, быстро сокращающиеся мышечные волокна и клетки почечного мозгового вещества. Все остальные клетки поставляют энергию путем окисления питательных веществ в митохондриях.

Таким образом, большая часть высвобождаемой энергии используется для синтеза АТФ через процессы окислительного фосфорилирования. Аэробный метаболизм гораздо более эффективен, чем анаэробный, поскольку большая часть химической энергии хранится в форме макроэнергетических соединений. Окисление одной молекулы глюкозы аэробным путем до CO 2 и H 2 O приводит к высвобождению 36 или 38 молекул АТФ, а окисление одной молекулы пальмитиновой кислоты высвобождает 129 молекул АТФ. Скорость, с которой АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования, зависит от нескольких факторов:

  • скорость истощения АТФ — когда скорость истощения АТФ клетки высока, ее образование также осуществляется с высокой скоростью из-за увеличения количества АТФ;
  • снабжение клеток кислородом и окислительными субстратами (глюкоза, жирные кислоты, лактат, аминокислоты) — это зависит от активности дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и эндокринной систем.

Коэффициент дыхания

При окислении питательных веществ кислород расходуется и образуется углекислый газ. Коэффициент дыхания определяется соотношением между образовавшейся двуокисью углерода и используемым кислородом. Коэффициент дыхания для углеводов равен 1, для жиров 0,7 и для белков 0,8-0,85. Низкое значение коэффициента дыхания для жиров позволяет использовать их для питания пациентов с нарушенной дыхательной функцией. Увеличение количества жира приведет к снижению производства углекислого газа при том же объеме используемого кислорода. Это снизит требования к вентиляции легких. Частота дыхания не идентична отношению объема дыхания.

Коэффициент дыхательного объема (КДО) — это отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему кислорода, потребляемого в течение определенного периода времени. КДО зависит от типа окисленных питательных веществ и процессов, в которых образуется углекислый газ и расходуется кислород. По этим причинам при тяжелой физической работе и в течение периода восстановления после этого КДО имеет значения, отличные от коэффициента дыхания.

Энергетический эквивалент кислорода (ЭЭК) характеризуется количеством энергии, выделяемой при потреблении 1 литра кислорода. Для трех типов питательных веществ ЭЭК имеет следующие значения:

  • углеводы — 21,1 кДж / л;
  • белки — 20 кДж / л;
  • жир — 19,6 кДж / л;

Различное значение ЭЭK каждого из трех типов питательных веществ реализуется только в определенных обстоятельствах. Углеводы являются основным источником энергии при максимальной энергозатратности, потому что они анаэробно перевариваются, быстро доставляют энергию и имеют самое высокое значение ЭЭК. Жиры являются подходящим источником энергии для длительных нагрузок без ограничения подачи кислорода для их окисления, потому что они выделяют наибольшее количество энергии во время окисления и имеют самый низкий ЭЭК.


Хранение энергии в форме макромолекулярных соединений является огромным преимуществом, поскольку они не участвуют в клеточном метаболизме и мало влияют на осмолярность клеток, то есть являются энергетическим резервом

АТФ: как образуется энергия в организме человека

Все биологические процессы в тканях и клетках живых существ — обменные, выделительные, двигательные, делительные и другие происходят за счет энергии, которая синтезируется в организме. Но откуда берется эта энергия и как ее еще можно использовать?

Что такое АТФ

Фанаты кинотрилогии «Матрица», созданной американскими режиссерами, сценаристами и продюсерами Вачовски, наверняка помнят сцену в первом фильме, когда герой Морфеус показывает Нео батарейку и объясняет, что все, что нужно матрице и ее программам от людей — это их аккумулированная внутри биоэлектрическая энергия. Данное заявление далее почти никак не объясняется и не обыгрывается, но авторы детально и скрупулезно проработали всю идеологию своей фантастической истории, и этот важный, можно сказать, ключевой вопрос, тоже не лишен своей логики. Энергия клеток человека поистине уникальна — можно подумать, что она берется из ниоткуда и на ее основе осуществляются тысячи сложных биохимических процессов, причем одновременно. И хотя вся эта биоэлектрическая мощь нужна самому телу, чтобы функционировать, теоретически такая энергия действительно могла бы питать большое количество технических приборов, если бы ее можно было перевести в обычный ток в бытовом его понимании.

Еще в 1929 году группа ученых из Гарвардской медицинской школы открыла химическое вещество аденозинтрифосфорную кислоту — АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в любых живых системах. Чуть позже, также американские биохимики установили, что именно АТФ является основным переносчиком энергии в живой клетке. То есть все, что клетка делает — дышит, делится, развивается, — она осуществляет за счет этого вещества. Аденозинтрифосфат — это молекула, которая состоит из пятиуглеродного сахара — рибозы, соединения атома углерода с азотом и трифосфатом, который обычным людям более известен как солевой пищевой стабилизатор. Что же представляет собой этот живой биохимический сгусток энергии? Фактически это — в молекулярном размере сахар, протеин, молочная кислота, соли и кислород — все то, без чего любое существо, в том числе и человек, не способно жить.

Как работает АТФ

Человек употребляет продукты питания и в его организм поступают различные вещества, но главное — жирные кислоты и глюкоза. Они проходят многочисленные циклы расщепления, которые тесно связаны с дыханием. Во многом благодаря им из молекулы кислорода выделяются ионы водорода, которые по своей сути являются протонами. Представим себе, что живой организм специально создает пока еще «пустые батарейки» — клетки синтазы специально для последующего наполнения их энергией. Положительные заряды, взаимодействуя внутри клетки синтазы с другими микровеществами, создают электрический потенциал в ее мембране. Исследование, как все это точно происходит, еще в прошлом веке осуществил английский биохимик, член Лондонского королевского общества Питер Митчелл. За открытие хемоосмотического механизма синтеза АТФ путем транспорта протонов в 1978 году он получил Нобелевскую премию по химии. Этот принцип приблизительно выглядит так: протоны быстро движутся по специальным каналам клеточной мембраны синтазы, внутри которой расположен некий биологический вид молекулярноскопического ротора. Несущиеся протоны, словно река, раскручивают маховики этого ротора со скоростью 300 оборотов в секунду. Это сопоставимо с работой двигателя болида «Формулы-1» на максимальных оборотах. Только так действует одна клетка синтазы АТФ, а сколько их в организме человека? В 1997 году английский химик Джон Уокер и его американский коллега, Член Национальной академии наук США Пол Бойер достоверно описали механику работы синтазы АТФ, за что и получили Нобелевскую премию на двоих. Эта круглая молекула во время синтеза аденозинтрифосфорной кислоты за счет потока ионов водорода, вырывающихся наружу, вращается и «захватывает» необходимые ей в межклеточном пространстве разные микробиологические «детали». Поэтому синтаза и действует эффективно и мгновенно — за каждый свой оборот, то есть за одну секунду, она «выпускает» три готовых молекулы АТФ. А сколько секунд в сутках? Если умножить, получается, что ежедневно в человеческом теле вырабатывается примерно 50 кг АТФ. Только зачем нам так много?

Можно ли использовать АТФ в других целях

Ученые выяснили, что обычных запасов АТФ, которые может в себе скапливать человеческий организм, хватает только на первые 2—3 секунды практически любой двигательной активности. Однако мышцы могут работать только при наличии этого аденозинтрифосфата. Поэтому в теле человека специальные биологические системы, состоящие из цепочек-колоний синтазы АТФ, постоянно генерируют новые ее молекулы и даже могут работать медленнее или быстрее в зависимости от продолжительности физической нагрузки. Поэтому, чисто теоретически, метаболизм данной энергии, так необходимой мышцам, можно использовать для увеличения силы и мощности в спорте. Если ученые выяснили, как биохимически синтезируется энергия в организме человека на клеточном уровне, то создать ее в чистом виде должны наверняка. И действительно, цикл получения аденозинтрифосфорной кислоты в лабораторных условиях на данный момент описан во многих научных трудах по биохимии и физиологии человека. Однако такая прямая активация мышечной работы за счет дополнительного введения в организм раствора АТФ наталкивается на ряд различных препятствий. Во-первых, существует запрет Международного антидопингового агентства на применение инъекционной формы АТФ. А во-вторых, многие исследователи опытным путем уже установили, что фармакологически дозировка ампульного раствора АТФ настолько мала, что не оказывает действительно значительного влияния на метаболические процессы в организме человека. Пока медики некоторых стран пытаются использовать фармакокинетические возможности АТФ в лечении тяжелых кардиологических и онкологических заболеваний на клеточном уровне, но с переменным успехом. Ученые еще не догадались, как из аденозинтрифосфорной кислоты сделать биологически активную «батарейку», способную «заряжать» человеческие тела или другие устройства. Но идея «Матрицы» все равно витает в воздухе, и возможно, что очень скоро биоэлектрическая энергия на основе АТФ будет использоваться в каких-нибудь невероятных проектах по оживлению или питанию роботизированных существ.

АТФ: что придает человеку сил

Все биологические процессы в тканях и клетках живых существ — обменные, выделительные, двигательные, делительные и другие происходят за счет энергии, которая синтезируется в организме. Но откуда берется эта энергия и как ее еще можно использовать?

Что такое АТФ

Фанаты кинотрилогии «Матрица», созданной американскими режиссерами, сценаристами и продюсерами Вачовски, наверняка помнят сцену в первом фильме, когда герой Морфеус показывает Нео батарейку и объясняет, что все, что нужно матрице и ее программам от людей — это их аккумулированная внутри биоэлектрическая энергия. Данное заявление далее почти никак не объясняется и не обыгрывается, но авторы детально и скрупулезно проработали всю идеологию своей фантастической истории, и этот важный, можно сказать, ключевой вопрос, тоже не лишен своей логики. Энергия клеток человека поистине уникальна — можно подумать, что она берется из ниоткуда и на ее основе осуществляются тысячи сложных биохимических процессов, причем одновременно. И хотя вся эта биоэлектрическая мощь нужна самому телу, чтобы функционировать, теоретически такая энергия действительно могла бы питать большое количество технических приборов, если бы ее можно было перевести в обычный ток в бытовом его понимании.

Еще в 1929 году группа ученых из Гарвардской медицинской школы открыла химическое вещество аденозинтрифосфорную кислоту — АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в любых живых системах. Чуть позже, также американские биохимики установили, что именно АТФ является основным переносчиком энергии в живой клетке. То есть все, что клетка делает — дышит, делится, развивается, — она осуществляет за счет этого вещества. Аденозинтрифосфат — это молекула, которая состоит из пятиуглеродного сахара — рибозы, соединения атома углерода с азотом и трифосфатом, который обычным людям более известен как солевой пищевой стабилизатор. Что же представляет собой этот живой биохимический сгусток энергии? Фактически это — в молекулярном размере сахар, протеин, молочная кислота, соли и кислород — все то, без чего любое существо, в том числе и человек, не способно жить.

Как работает АТФ

Человек употребляет продукты питания и в его организм поступают различные вещества, но главное — жирные кислоты и глюкоза. Они проходят многочисленные циклы расщепления, которые тесно связаны с дыханием. Во многом благодаря им из молекулы кислорода выделяются ионы водорода, которые по своей сути являются протонами. Представим себе, что живой организм специально создает пока еще «пустые батарейки» — клетки синтазы специально для последующего наполнения их энергией. Положительные заряды, взаимодействуя внутри клетки синтазы с другими микровеществами, создают электрический потенциал в ее мембране. Исследование, как все это точно происходит, еще в прошлом веке осуществил английский биохимик, член Лондонского королевского общества Питер Митчелл. За открытие хемоосмотического механизма синтеза АТФ путем транспорта протонов в 1978 году он получил Нобелевскую премию по химии. Этот принцип приблизительно выглядит так: протоны быстро движутся по специальным каналам клеточной мембраны синтазы, внутри которой расположен некий биологический вид молекулярноскопического ротора. Несущиеся протоны, словно река, раскручивают маховики этого ротора со скоростью 300 оборотов в секунду. Это сопоставимо с работой двигателя болида «Формулы-1» на максимальных оборотах. Только так действует одна клетка синтазы АТФ, а сколько их в организме человека? В 1997 году английский химик Джон Уокер и его американский коллега, Член Национальной академии наук США Пол Бойер достоверно описали механику работы синтазы АТФ, за что и получили Нобелевскую премию на двоих. Эта круглая молекула во время синтеза аденозинтрифосфорной кислоты за счет потока ионов водорода, вырывающихся наружу, вращается и «захватывает» необходимые ей в межклеточном пространстве разные микробиологические «детали». Поэтому синтаза и действует эффективно и мгновенно — за каждый свой оборот, то есть за одну секунду, она «выпускает» три готовых молекулы АТФ. А сколько секунд в сутках? Если умножить, получается, что ежедневно в человеческом теле вырабатывается примерно 50 кг АТФ. Только зачем нам так много?

Можно ли использовать АТФ в других целях

Ученые выяснили, что обычных запасов АТФ, которые может в себе скапливать человеческий организм, хватает только на первые 2—3 секунды практически любой двигательной активности. Однако мышцы могут работать только при наличии этого аденозинтрифосфата. Поэтому в теле человека специальные биологические системы, состоящие из цепочек-колоний синтазы АТФ, постоянно генерируют новые ее молекулы и даже могут работать медленнее или быстрее в зависимости от продолжительности физической нагрузки. Поэтому, чисто теоретически, метаболизм данной энергии, так необходимой мышцам, можно использовать для увеличения силы и мощности в спорте. Если ученые выяснили, как биохимически синтезируется энергия в организме человека на клеточном уровне, то создать ее в чистом виде должны наверняка. И действительно, цикл получения аденозинтрифосфорной кислоты в лабораторных условиях на данный момент описан во многих научных трудах по биохимии и физиологии человека. Однако такая прямая активация мышечной работы за счет дополнительного введения в организм раствора АТФ наталкивается на ряд различных препятствий. Во-первых, существует запрет Международного антидопингового агентства на применение инъекционной формы АТФ. А во-вторых, многие исследователи опытным путем уже установили, что фармакологически дозировка ампульного раствора АТФ настолько мала, что не оказывает действительно значительного влияния на метаболические процессы в организме человека. Пока медики некоторых стран пытаются использовать фармакокинетические возможности АТФ в лечении тяжелых кардиологических и онкологических заболеваний на клеточном уровне, но с переменным успехом. Ученые еще не догадались, как из аденозинтрифосфорной кислоты сделать биологически активную «батарейку», способную «заряжать» человеческие тела или другие устройства. Но идея «Матрицы» все равно витает в воздухе, и возможно, что очень скоро биоэлектрическая энергия на основе АТФ будет использоваться в каких-нибудь невероятных проектах по оживлению или питанию роботизированных существ.

Почему вам следует использовать инструменты ATF?

Почему вы должны использовать инструменты ATF?

По Майк Вентура
Вторник, 5 июля 2011 г.

Успешные мастера по отделке гипсокартона всегда были трудолюбивыми. На сегодняшнем высококонкурентном рабочем месте вы также должны работать с умом. Правильные инструменты помогут вам в этом, выполняя задания быстрее и проще.Именно для этого предназначены инструменты TapeTech для автоматической заклейки и окончательной обработки (ATF). Используя инструменты TapeTech, вы не только завершите оклейку лентой и отделку в рекордно короткие сроки, но и качество работы будет неизменно высоким. Существует четыре основных причины, по которым любой, кто занимается отделкой гипсокартона, должен использовать автоматические инструменты для приклеивания и отделки. Только инструменты ATF обеспечивают:

  1. Повышенная производительность: инструменты ATF помогут вам завершить отделку гипсокартона быстрее — до 50% быстрее, чем при отделке с помощью ручных инструментов, таких как ножи для клейкой ленты, сковороды и ястребы.Более быстрое выполнение работы означает большую прибыль для вашей компании и возможность получить больше рабочих мест.

  2. Лучшая отделка: Инструменты для ATF разработаны и откалиброваны для нанесения надлежащего количества герметика при наклеивании и отделке. Инструменты ATF одновременно обрабатывают обе стороны стыка, зачищая края и почти не требуя шлифовки. Чем лучше отделка, тем больше довольных клиентов.

  3. Стабильные результаты: инструменты ATF гарантируют неизменно высокое качество результатов.И результаты одинаковы даже с разными рабочими. Стабильные результаты на каждой стене означают меньшее количество обратных звонков и большую прибыль.

  4. Повышенная безопасность: Используя инструменты, позволяющие выполнять большую часть работ по оклейке и отделке в стандартном помещении без свай или строительных лесов, инструменты ATF способствуют повышению безопасности на рабочем месте.

Почему выбирают TapeTech?

Как профессионал в области отделки гипсокартона, вы полагаетесь на свои инструменты для получения качественной отделки, необходимой для вашей репутации.Вам требуются надежные, простые в обслуживании инструменты, не имеющие себе равных по прочности и долговечности. Вам нужны инструменты TapeTech.

TapeTech — бесспорный лидер, где первоклассные профессионалы находят идеальное решение для своих потребностей в инструментах для отделки гипсокартона. Выбор TapeTech означает работу с брендом инструментов, производимым компанией, специализирующейся на:

Непревзойденное качество : TapeTech предоставляет инструменты высочайшего качества в отрасли уже более 20 лет. Инструменты TapeTech заложены в долговечность и простоту обслуживания, поэтому вы можете рассчитывать на их работу, когда это необходимо.Вы можете быть уверены, что инструменты TapeTech самые простые в обслуживании и самые надежные из имеющихся.

Новые инновации : инженеры TapeTech постоянно совершенствуют и разрабатывают инновации, дополняющие ваши инструменты TapeTech — инновации, доступные только в TapeTech. Если есть более эффективный метод отделки гипсокартона, TapeTech обязательно его найдет. Инженеры TapeTech постоянно работают над тем, чтобы облегчить вашу работу.

Доступность и текущая поддержка : TapeTech имеет больше дистрибьюторов, дилеров и партнеров по обслуживанию по всему миру, чем любой другой бренд.Это означает, что найти лучшие в отрасли инструменты, услуги и поддержку будет просто и удобно.

Education : Компания TapeTech стремится использовать свой отраслевой опыт и знания для улучшения отделки гипсокартона для всех. Независимо от того, решите ли вы задать вопрос эксперту на сайте www.tapetech.com или отправить электронное письмо непосредственно в нашу специализированную группу технической поддержки, ни одна компания не будет прилагать больше усилий, чтобы помочь вашей компании добиться еще большего успеха.

Участие в отрасли : TapeTech активно участвует в большем количестве отраслевых ассоциаций, чем любая другая компания, производящая инструменты для ATF.Мы участвуем в максимально возможном количестве комитетов и семинаров, чтобы постоянно улучшать отрасль гипсокартона.

Не рискуйте своей профессиональной репутацией ради чего-то меньшего, кроме самого лучшего — инструменты для отделки гипсокартона TapeTech.

.

Разделение заряженных соединений — Большая химическая энциклопедия

Электрофоретические методы хорошо подходят для разделения заряженных соединений. Разделение происходит из-за миграции, вызванной высоким напряжением, и происходит либо в буферном растворе, либо в порах геля, заполненных буферным раствором. Здесь используются несколько электрофоретических методов, и мы остановимся только на самых важных. Большинство из этих методов используется для анализа, но некоторые (например, 2D-гели) также используются для выделения макромолекул для дальнейших исследований.Электрофоретические методы особенно важны для изучения макромолекул, особенно белков. [Стр.85]

Когда ионные жидкости используются в качестве замены органических растворителей в процессах с нелетучими продуктами, последующая переработка может усложняться. Это может относиться ко многим биотрансформациям, в которых лучшая селективность биокатализатора используется для трансформации более сложных молекул. В таких случаях выделение продукта может быть достигнуто, например, экстракцией сверхкритическим CO2 [50].В последнее время используются мембранные процессы, такие как первапорация и нанофильтрация. Об использовании первапорации для менее летучих соединений, таких как фенилэтанол, сообщили Креспо и его сотрудники [51]. Мы разработали процесс разделения, основанный на нанофильтрации [52, 53], который особенно хорошо подходит для выделения нелетучих соединений, таких как углеводы или заряженные соединения. Его также можно использовать для легкого извлечения и / или очистки ионных жидкостей. [Pg.345]

СТРАТЕГИЯ Во-первых, напишите и сбалансируйте полное ионное уравнение, показав все растворенные ионы в том виде, в каком они действительно существуют в растворе, как отдельные заряженные ионы.Нерастворимые твердые вещества показаны как законченные соединения. Затем отмените ионы-наблюдатели, ионы, которые остаются в растворе по обе стороны от стрелки. [Стр.92]

Разделение заряженных соединений основано на различиях в скорости миграции (v) при приложении электрического поля. Скорость миграции получается путем деления длины капилляра от впрыска до обнаружения (1) на измеренное время миграции (t) … [Pg.387]

По сравнению с ГХ и ВЭЖХ, наиболее важным преимуществом КЭ является его высокая пиковая эффективность.Он может дать базовое разрешение пиков даже при низком коэффициенте разделения. Летучие хиральные образцы лучше всего анализировать с помощью ГХ, тогда как ВЭЖХ и КЭ больше подходят для нелетучих образцов. КЭ — лучший выбор для заряженного соединения или высокомолекулярного образца. [Pg.30]

Любое соединение с несимметричным распределением заряда или электронной плотности будет обладать постоянным дипольным моментом / v, тогда как молекула с центром симметрии не будет иметь постоянного дипольного момента.Дипольный момент пропорционален величине разделенных зарядов z, а также расстоянию между этими зарядами l. [Стр.15]

Ионно-парная хроматография разделяет ионные соединения с использованием традиционных неподвижных фаз с ОФ. К подвижной фазе добавляется так называемый противоион противоположного заряда. Он образует нейтральную ионную пару, которую можно легко разделить в условиях RP. Подвижная фаза обычно состоит из воды или буфера, смешанного с органическим модификатором, таким как метанол или ACN. [Стр.20]

Разделение тех же заряженных соединений было также выполнено на поверхности диоксида кремния, связанного этилпиридином, и 30% подвижных фаз метанол / CO 2 без необходимости добавления сульфонатного модификатора. Анионные соединения не элюировались с поверхности этилпиридиния, что привело авторов к гипотезе о положительно заряженной поверхности. Чтобы дополнительно проверить эту гипотезу, была предпринята попытка разделить те же соединения на колонке с сильным анионообменом, катионная поверхность на основе пропилтри-метиламмония на основе диоксида кремния, которая демонстрирует постоянный положительный заряд.Такой же порядок удерживания наблюдался на поверхности сильного катионообмена. [Pg.447]

Электрофорез — это метод разделения, основанный на дифференциальной миграции заряженных соединений в полупроводящей среде под действием электрического поля. Его происхождение можно проследить до 1880-х годов, однако наибольшее признание он получил в 1937 году, когда Арне … [Pg.1]

Порядок элюирования пептидов (заряженных соединений) регулируется комбинацией электрофореза и разделения, с гидрофобным, а также электростатическим вкладом.В этом исследовании было продемонстрировано, что функциональные группы сульфоновой кислоты в метакрилатном монолите обеспечивают высокую стабильность и поддерживают постоянный EOF в широком диапазоне pH (2-12). Также было продемонстрировано, что лучшее разделение смеси терапевтических пептидов было получено при высоких значениях pH (Фиг.16) из-за подавления электростатического притяжения. [Pg.466]

Поскольку не ожидается, что отрицательно заряженное соединение, нафталинсульфонат, будет взаимодействовать с твердым носителем посредством определенных взаимодействий, исследование McCalley ясно показывает, что, по крайней мере, в этом случае, хвост пиков имеет электростатический происхождение обсуждается здесь.Традиционно образование хвостов основных соединений приписывают взаимодействиям между основанием и твердым носителем, например силанольными группами, кислотными центрами и т. Д. Однако необходимы дальнейшие количественные исследования в этой области, чтобы отделить электростатический эффект на асимметрию пиков от других типы взаимодействий. [Pg.425]

Pi и P2 — это фотохимический реакционный центр, служащий также в качестве светособирающего устройства. Это могут быть соединения двух типов или одно соединение (P), такое как комплекс металла.Центр фотореакции должен иметь сильное поглощение в видимой области. Tt и T2 являются электронными посредниками, которые быстро снимают фотохимически разделенные заряды, чтобы предотвратить обратные реакции. C и C2 являются восстановлением и окислением … [Pg.4]

Мицеллярная электрокинетическая хроматография оказалась высокоэффективным методом разделения нейтральных аналитов (63,67,68), нейтральных и заряженных соединений (69-72 ) и ионизированных соединений (67,73), включая ПТГ-аминокислоты (18). [Стр.14]


.
0 0 vote
Article Rating
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x