Что такое молекула атф: АТФ и другие органические соединения клетки

Содержание

Молекула АТФ | Дистанционные уроки

18-Июл-2019 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Состав молекулы:

азотистое основание аденин,
сахар рибоза и
три остатка фосфорной кислоты

Связи между остатками фосфорных кислот называются макроэнергетическими, т.к. при их расщеплении высделяется энергия:

АТФ + H₂O -> АДФ + H₃PO₄ + энергия

АТФ + H₂O -> АМФ + H₄P₂O₇ + энергия

АДФ — аденозиндифосфат ( 2 остатка фосфорной кислоты)

АМФ — аденозинмонофосфат ( 1 остаток фосфорной кислоты)

Энергия такой связи — от 40 до 60 кДж\моль, в то время как обычной — около 10 кДж\моль ( в 4-6 раз больше!)

Функции АТФ	Примеры
Сокращение мышечных волокон	За счет энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ, нити сократительного белка миозина меняют свое положение относительно другого сократительного белка — актина
Биосинтез веществ в клетке	АТФ используется в биосинтезе белка для активации аминокислот и их присоединения к тРНК
Активный транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану	АТФ фосфорилирует мембранные белки, входящего в состав комплекса пор
Синтез мочевины	Гидролиз АТФ обеспечивает процесс выведения из организма аммиака — который является конечным продуктом белкового обмена
Синтез углеводов ( цикл Кальвина)	В темновой фазе фотосинтеза гидролиз АТФ запускает реакции превращения углекислого газа в органические вещества
Фиксация азота	Энергия АТФ используется для превращения молекулярного азота в соединения аммония
Биолюминесценция	У некоторых животных ( ракообразных, насекомых, рыб) энергия, выделяющаяся при гидролизе АТФ, запускает окисление вещества люциферина, сопровождающегося испусканием света

Синтез молекулы АТФ происходит в полуавтономных органойдах клетки — митохондриях и хлоропластах, а выделившаяся энергия запасается в результате реакций распада — дыхания, брожения и фотосинтеза.

В реакциях синтеза (пластического обмена) АТФ расходуется, в реакциях энергетического обмена — наоборот, выделяется.

В ЕГЭ очень часто встречаются вопросы преобразования АТФ в ходе фотосинтеза или синтеза белка. Давайте четко определимя, где молекула расходуется, а где образуется:

Световая фаза

Темновая фаза

происходит синтез АТФ
(фосфорилирование АДФ до АТФ)

используется энергия АТФ

идет цикл реакций, в которых через ряд

промежуточных продуктов образуется глюкоза:

6СО₂ + 24Н⁺ + АТФ → С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О.

АТФ в реакции синтеза белка:

Активация аминокислоты специфичным ферментом в присутствии АТФ
Присоединение активированной аминокислоты к специфичной тРНК с высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ)
Связывание аминоацил-тРНК (тРНК, нагруженной аминокислотой) с рибосомами, включение аминокислоты в белок с высвобождением тРНК (здесь АТФ уже не участвует)

Категории:

Разное

Подписка на рассылку

(Правила комментирования)

Что такое молекула АТФ, какие соединения входят в её состав; строение, функции и роль в живых клетках

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.

Оглавление:
Строение АТФ
Роль АТФ в живом организме. Её функции
Как образуется АТФ в организме?
Вывод

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.

Содержание

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.

Это интересно: немембранные органоиды клетки, их особенности.

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.

Это интересно: примером рационального природопользования является что?

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.

Убихинон | Определение и функция

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Этот день в истории
Викторины
Подкасты
Словарь
Биографии

Резюме
Популярные вопросы
Обзор недели
Инфографика
Демистификация
Списки
#WTFact
Товарищи
Галереи изображений
Прожектор
Форум
Один хороший факт

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
#WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

Студенческий портал
Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
Портал COVID-19

Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

Введение

Краткие факты

Факты и сопутствующий контент

Аденозинтрифосфат (АТФ) – определение, структура и функция

Аденозинтрифосфат Определение

Аденозинтрифосфат, также известный как АТФ, представляет собой молекулу, которая переносит энергию внутри клеток. Это основная энергетическая валюта клетки и конечный продукт процессов фотофосфорилирования (добавление фосфатной группы к молекуле с использованием энергии света), клеточного дыхания и ферментации. Все живые существа используют АТФ. Помимо использования в качестве источника энергии, он также используется в путях передачи сигналов для клеточной коммуникации и включается в дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) во время синтеза ДНК.

Структура АТФ

Это структурная схема АТФ. Он состоит из молекулы аденозина (который сам состоит из аденина и сахара рибозы) и трех фосфатных групп. Он растворим в воде и имеет высокое содержание энергии из-за наличия двух фосфоангидридных связей, соединяющих три фосфатные группы.

Функции АТФ

Источник энергии

АТФ является основным переносчиком энергии, который используется во всех клеточных процессах. Когда АТФ гидролизуется и превращается в аденозиндифосфат (АДФ), высвобождается энергия. Удаление одной фосфатной группы высвобождает 7,3 килокалории на моль или 30,6 кДж на моль в стандартных условиях. Эта энергия питает все реакции, происходящие внутри клетки. АДФ также может быть преобразован обратно в АТФ, чтобы энергия была доступна для других клеточных реакций.

АТФ производится несколькими различными способами. Фотофосфорилирование — это метод, специфичный для растений и цианобактерий. Это создание АТФ из АДФ с использованием энергии солнечного света и происходит во время фотосинтеза. АТФ также образуется в процессе клеточного дыхания в митохондриях клетки. Это может быть аэробное дыхание, которое требует кислорода, или анаэробное дыхание, которое не требует. Аэробное дыхание производит АТФ (вместе с углекислым газом и водой) из глюкозы и кислорода. Анаэробное дыхание использует химические вещества, отличные от кислорода, и этот процесс в основном используется археями и бактериями, живущими в анаэробной среде. Ферментация — еще один способ производства АТФ, не требующий кислорода; оно отличается от анаэробного дыхания тем, что не использует цепь переноса электронов. Дрожжи и бактерии являются примерами организмов, использующих ферментацию для получения АТФ.

Передача сигналов

АТФ — это сигнальная молекула, используемая для клеточной коммуникации. Киназы, представляющие собой ферменты, фосфорилирующие молекулы, используют АТФ в качестве источника фосфатных групп. Киназы важны для передачи сигнала, то есть, как физический или химический сигнал передается от рецепторов снаружи клетки внутрь клетки. Как только сигнал находится внутри клетки, ячейка может реагировать соответствующим образом. Клеткам могут быть даны сигналы для роста, метаболизма, дифференциации в определенные типы или даже смерти.

Синтез ДНК

Нуклеооснование аденин является частью аденозина, молекулы, которая образуется из АТФ и встраивается непосредственно в РНК. Другие азотистые основания в РНК, цитозин, гуанин и урацил, аналогичным образом образуются из CTP, GTP и UTP. Аденин также содержится в ДНК, и его включение очень похоже, за исключением того, что АТФ превращается в форму дезоксиаденозинтрифосфата (дАТФ), прежде чем стать частью цепи ДНК.

АТФ, АДФ, АМФ, цАМФ

Другие молекулы родственны АТФ и имеют сходные названия, такие как аденозиндифосфат (АДФ), аденозинмонофосфат (АМФ) и циклический АМФ (цАМФ). Во избежание путаницы важно знать некоторые различия между этими молекулами.

ADP

Аденозиндифосфат (АДФ), который иногда также называют аденозинпирофосфатом (АРФ), особенно в химии, уже упоминался в этой статье. Он отличается от АТФ тем, что имеет две фосфатные группы. АТФ превращается в АДФ с потерей фосфатной группы, и эта реакция высвобождает энергию. Сам АДФ образуется из АМФ. Циклическое переключение между АДФ и АТФ во время клеточного дыхания дает клеткам энергию, необходимую для выполнения клеточной деятельности.

АМП

Аденозинмонофосфат (АМФ), также называемый 5′-адениловой кислотой, имеет только одну фосфатную группу. Эта молекула находится в составе РНК и содержит аденин, являющийся частью генетического кода. Он может быть получен вместе с АТФ из двух молекул АДФ или путем гидролиза АТФ. Он также образуется при расщеплении РНК. Он может быть преобразован в мочевую кислоту, которая является компонентом мочи и выводится через мочевой пузырь.

цАМФ

Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) образуется из АТФ и является еще одним мессенджером, используемым для передачи сигнала и активации определенных протеинкиназ. Его можно разбить на AMP. Пути цАМФ могут играть роль в некоторых видах рака, таких как карцинома. У бактерий он играет роль в обмене веществ. Когда бактериальная клетка не производит достаточно энергии (например, из-за недостатка глюкозы), возникают высокие уровни цАМФ, и это включает гены, которые используют другие источники энергии, кроме глюкозы.

Клеточное дыхание – Энергия питательных веществ преобразуется в АТФ.
Передача сигналов – Передача сигналов снаружи клетки внутрь.
Гидролиз – Разрыв связи в молекуле и расщепление ее на более мелкие молекулы посредством реакции с водой.
Киназа – Фермент, который переносит фосфатную группу от АТФ к другой молекуле.

Викторина

1. Как можно получить АТФ?
A. Ферментация
B. Клеточное дыхание
C. Фотофосфорилирование
D. Все вышеупомянутое

Ответ на вопрос #

9018 9018 4. 9018 4. 9018 9018. АТФ может быть получен всеми этими методами, хотя разные организмы используют разные методы для его производства и не используют все три метода. Вариант B, клеточное дыхание, включает аэробное и анаэробное дыхание.

2. Где в клетке образуется АТФ?
A. Mitochondria
B. Ядро
C. Рибосомы
D. Endoplascic Reticulum

. АТФ производится в митохондриях, которые представляют собой органеллы в клетке, где происходит клеточное дыхание.

Рубрики

Что такое молекула атф: АТФ и другие органические соединения клетки — урок. Биология, 9 класс.

Молекула АТФ | Дистанционные уроки