Молекула атф заряд: Механизм гидролиза АТФ (видео) | Академия Хана

Нечто между жизнью и смертью / Наука / Независимая газета

Все энергетические процессы в живой клетке связаны с переносом заряда через мембраны митохондрий.
Источник: sciencenews.org

Первая книга Моисеевой Торы, или Пятикнижия, говоря о сотворении мира, указывает на то, что творец-креатор первым актом своим отделил свет от тьмы. Многие ученые убеждены, что для возникновения такого космического феномена, как жизнь, прежде всего нужен свет, энергия фотонов которого тратится на поддержание тока ионов сквозь пленки-мембраны. Эти мембраны легко образуются в присутствии вездесущего фосфора из молекул жирных кислот с длинными «хвостами». О мембранных оболочках стало известно лишь полвека назад, когда при изучении тонкого строения клеток их удалось разглядеть с помощью электронного микроскопа.

Однако нелишне вспомнить о том, что мысли о возникновении жизни как таковой возникли намного раньше создания «электроники».

Взять хотя бы знаменитые «коацерватные» капли, о которых говорил советский биохимик, академик Александр Опарин (1894–1980). Их существование было впервые предложено в далеком 1922 году. Никто не мог объяснить, что это за капли, и лишь сам ученый в доверительных беседах пояснял, что взял для их названия латинское слово сеrvаtiо – «коплю», накапливаю (финансовая гвардия в Италии называется сеrvisia)…

Сегодня известны гигантские протеиновые системы, в которых происходит преобразование-«конверсия» энергии фотона в электронный потенциал. Важную роль в этом процессе играет фермент АТФаза. Этот уникальный белок имеет вращающуюся головку: при ее движении по часовой стрелке синтезируется молекула АТФ, то есть запасается энергия, а в обратном направлении – АТФ расщепляется, высвобождая накопленную энергию, идущую на «активацию» тех же ферментов. В принципе в течение довольно долгого времени в этой свето-химической протеиновой системе видели исходное звено всей жизни на Земле.

Однако┘

Однако в глубинах Атлантического, а затем и в других местах Мирового океана были найдены знаменитые «каминные трубы» – горячие источники, выносящие нагретую воду с многочисленными химическими составляющими. Оказалось, что вокруг подобных труб цветет самая что ни на есть богатейшая по видовому составу жизнь, черпающая отнюдь не световую энергию, которая просто физически не может пронизать толщу воды. Открытие явилось очередным «ударом» по Дарвину, считавшему, что жизнь зародилась в хорошо прогретой воде луж и подобных мелких водоемов. Но дарвинистам не впервой испытывать подобные удары судьбы – чего стоило например открытие того, что ген представлен нуклеиновой кислотой, а не белком.

Кстати, с нуклеиновой кислотой, а именно – с РНК (рибонуклеиновая кислота), связано одно из самых последних открытий в области протобиологии. В номере журнала Nature за май прошлого года сотрудники Манчестерского университета под руководством Дж. Сазерленада опубликовали статью, в которой описали получение РНКовых нуклеотидов – звеньев длинной цепи молекулы – из простых веществ – таких, как синильная кислота и аммиак.

Дж. Джойс, сотрудник Исследовательского института в калифорнийской Ла-Джолле, заявил тогда, что статья эта – крупнейший шаг в данной области за долгие годы.

Сам Джойс чуть ранее писал в журнале Science, что ему удалось создать две РНК, которые являются «автокатализаторами» синтеза друг друга! «Мы наконец-то получили бессмертную молекулу, – подчеркнул он по этому поводу, имея в виду процесс передачи информации, записанной на химическом носителе. – Это не живая система, которая тем не менее выполняет центральную функцию жизни, а именно репликация, или самовоспроизведение».

Удалось вроде бы решить и проблему хиральности всего живого на Земле. Это явление было открыто еще Луи Пастером в XIX веке, и его природа до сих пор не объяснена. Явление легко демонстрируется на примере руки и перчатки – последняя не подходит, если ее надевать не на ту руку. Сотруднице Лондонского имперского колледжа Д.Блэкмонд удалось разделить смесь правых и левых химических соединений, в том числе и аминокислот, подвергая ее последовательным циклам замораживания и нагревания. Подобная простота воздействия буквально поразила ученых, которые ранее пытались объяснить хиральность аминокислот и сахаров в нуклеиновых кислотах чуть ли не воздействием вселенского «разума» в виде космического излучения или несоблюдения четности при альфа-распаде радиоактивного кобальта.

Если эти новейшие открытия явятся краеугольными камнями нового понимания исходных процессов возникновения земной жизни, то станет возможным «конструировать» жизнь в специфических условиях, существовавших некогда на только что образовавшейся Земле. Понимание этих основ позволит более целенаправленно искать зачатки жизни на других планетах Млечного пути. Но и на Земле разгадка механизмов синтеза РНК и ДНК позволит понять природу мутаций, некоторые из которых ведут к генетическим заболеваниям. В конце концов не останутся без хлеба и философы, которые получат лишнее подтверждение справедливости своего тезиса о том, что целое намного разнообразнее и функциональнее простой арифметической суммы его составляющих.

молекулярный электродвигатель — acantharia — LiveJournal

в прошлом я говорила о том, что молекулы, слагающие живую материю, — суть молекулярные машины, часто аналогичные по функциям машинам людей.
Говорить говорила, но не вдавалась в подробности, на что они похожи и как устроены, а потому оставалась, вобщем-то, голословной.

Сейчас попробую рассказать об одной такой фишке. Для пущей наглядности картинки и видюшки прилагаются.
***

Начну издалека.

Главные «работяги» живой материи — белки. Они выпоняют подавляющее большинство активных функций (например, все формы движения живой материи обусловлены именно белками).

Чтоб активно работать, белкам нужен источник энергии. Не глобальное поступление энергии в организм (типа «съели завтрак — подзарядились энергией»), а некий агент, сообщающий энергию непосредственно белку. Ну, как батарейка в портативной устройстве (например, в пульте от телека или в мобильнике), без которой это устройство не будет работать.
Такой «батарейкой» для белков служит молекула аденозин-трифосфата, или попросту АТФ — молекула, обладающая очень высокой энергией связи своих компонентов. Если эту связь расщепить, энергия высвободится. Каждый активный белок присоединяет к себе молекулу АТФ, расщепляет ее и получает себе ее энергию, которую затем расходует на выполнение основной функции.

надеюсь, понятно объясняю… Все поняли, зачем нужно АТФ?

Как всякая батарейка, АТФ нуждается в «перезарядке»: и правда, ведь раз после передачи энергии белку она оказывается расщеплена на 2 части, то чтоб ее «перезарядить», надо ее склеить обратно, вложив тем самым в нее новую порцию энергии.

Склеивает ее молекула, называемая АТФ-синтетаза, она же АТФ-синтаза — настоящий молекулярный электрический двигатель.

Комплекс АТФ-синтазы выстроен на липидной (т.е. жирной) мембране, непроницаемой для ионов. Без мембраны никуда, ведь она выполняет роль электрической изоляции.
Итак — мембрана:

Мембрану насквозь пронизывает ротор. Ротор, хоть и погружен в мембрану, может свободно вращаться в ней.

Итак — ротор:

К ротору с помощью вала прилажен АТФ-синтезирующий комплекс:

АТФ-синтезирующий комплекс неподвижно заякорен на мембрану. Якорь по совместительству статор: он имеет в своем составе ионный канал, по которому могут двигаться протоны с одной стороны мембраны на другую.
Итак, якорь:

NOTE электродвигателем АТФ-синтетазы является ротор+якорь. А АТФ-синтезирующий комплекс — это… это… блин, технари, помогите полнощной невеже, скажите, как правильно это называется… вобщем, элемент, приводимый в движение двигателем.

На мембране создается градиент заряда: протоны накачиваются на одну ее сторону. Прошу не путать: градиент создается НЕ атф-синтетазой, а процессами клеточного дыхания. Но это отдельная песня, сейчас же нам важно одно — на мембране есть градиент протонов и => электрический потенциал.

Та сторона, на которой возникает избыток протонов, заряжена положительно, а та сторона, где создается недостаток протонов, заряжена отрицательно.
Электрический потенциал вкупе с осмотическим давлением стремится выровнять градиент протонов.
Единственный путь, по которому протоны могут преодолеть мембрану — ионный канал в статоре АТФ-синтетазы.
Поток протонов приводит в движение ротор.
Вращение ротора механически изменяет конфигурацию АТФ-синтезирующего комплекса так, что тот склеивает молекулы АТФ.

В движении выглядит это следующим образом
(звиняюсь, на видео АТФ-синтетаза изображена вверх тормашками. Переворачивать рисунки подстать видео было лень):

а вот здесь правообладающая падла запретила получение кода для встраивания видео. Тем не менее, мультик хороший, советую залезть посмотреть.
http://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY

вот так энергия электрического потенциала переводится в энергию химической связи.

Чем не нанотехнологии, ась?

Tags: наукообразно

Posted on May. 7th, 2010 at 03:57 am | Link | Leave a comment | 8 comments | Share | Flag

Каков чистый заряд АТФ? – MYSQLPREACHER

Каков чистый заряд АТФ?

Вот как это выглядит химически. Каждый фосфат представляет собой PO4 (кислород имеет заряд -2, а их 4, всего -8, а P имеет заряд +5, поэтому суммарный заряд фосфатной группы равен -3.

Почему АТФ является хорошим источником энергии?

АТФ сама по себе представляет собой небольшую растворимую молекулу, которая легко расщепляется и транспортируется по клетке.Наконец, АТФ можно считать хорошим источником энергии, так как она обладает способностью переносить фосфатную группу и, следовательно, энергию другим молекулам.

Почему АТФ важен для человека?

АТФ означает аденозинтрифосфат. Это молекула, обнаруженная в клетках живых организмов. Говорят, что он очень важен, потому что он переносит энергию, необходимую для всех клеточных метаболических процессов. Без АТФ не могут происходить различные метаболические процессы в организме человека.

Что такое АТФ и его функция?

Аденозинтрифосфат (АТФ), молекула-носитель энергии, обнаруженная в клетках всех живых существ. АТФ улавливает химическую энергию, полученную при распаде молекул пищи, и высвобождает ее для подпитки других клеточных процессов.

Как образуется АТФ?

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.

Что такое АТФ и зачем он нужен?

АТФ — это сокращение от аденозинтрифосфата, и его можно рассматривать как энергетическую «валюту» в наших клетках. Разорванная связь фосфат-фосфат представляет собой высокоэнергетическую связь, поэтому ее можно использовать для обеспечения энергией различных энергозатратных процессов внутри клетки. …

Каковы 6 способов использования АТФ?

Роли. АТФ требуется для различных биологических процессов у животных, в том числе; Активный транспорт, секреция, эндоцитоз, синтез и репликация ДНК и движение.

Сколько кг АТФ производится ежедневно?

Рециркуляция АТФ Энергия, используемая клетками человека у взрослого человека, требует гидролиза от 100 до 150 молей АТФ ежедневно, что составляет от 50 до 75 кг. Обычно человек расходует АТФ по весу своего тела в течение дня.

Вся жизнь использует АТФ?

АТФ является центральной энергоемкой молекулой клетки. Это также один из четырех нуклеотидов, составляющих ДНК. Насколько нам известно, все живые существа (пока вы считаете вирусы неживыми) используют ДНК для хранения генетической информации, и, следовательно, все живые существа используют АТФ.

Какими двумя способами можно получить АТФ?

Существует два метода производства АТФ: аэробный и анаэробный. При аэробном дыхании необходим кислород. Кислород как высокоэнергетическая молекула увеличивает производство АТФ с 4 молекул АТФ до примерно 30 молекул АТФ. При анаэробном дыхании кислород не требуется.

Какие продукты производят АТФ?

АТФ, который вырабатывает и хранит ваше тело, поступает из кислорода, которым вы дышите, и пищи, которую вы едите. Повысьте уровень АТФ с помощью жирных кислот и белков из нежирного мяса, такого как курица и индейка, жирной рыбы, такой как лосось и тунец, и орехов.

Какие примеры АТФ?

Например, для дыхания и поддержания сердечного ритма требуется АТФ. Кроме того, АТФ помогает синтезировать жиры, нервные импульсы, а также перемещать определенные молекулы внутрь или наружу клеток. Некоторые организмы, такие как биолюминесцентные медузы и светлячки, даже используют АТФ для производства света!

Каковы преимущества АТФ?

Преимущества этой системы в том, что энергия высвобождается быстро и не образуются отходы. Недостатками являются ограниченные хранилища ПК и 2–3 минуты, необходимые для полного восстановления этих хранилищ.

Что такое цикл АТФ?

Энергонесущей частью молекулы АТФ является трифосфатный «хвост». Таким образом, АТФ и АДФ постоянно рециркулируются. Легенда к рисунку: Цикл АТФ-АДФ. Энергия необходима для образования АТФ и высвобождается, когда АТФ снова превращается в АДФ и фосфат.

Что такое полная АТФ?

Аденозинтрифосфат

Как мы используем АТФ?

АТФ можно использовать для хранения энергии для будущих реакций или изымать для оплаты реакций, когда клетке требуется энергия. Животные запасают энергию, полученную при расщеплении пищи, в виде АТФ. Точно так же растения захватывают и сохраняют энергию, которую они получают от света во время фотосинтеза, в молекулах АТФ.

Как образуется 38 АТФ?

Большая часть АТФ, продуцируемого аэробным клеточным дыханием, образуется в результате окислительного фосфорилирования. В учебниках по биологии часто указывается, что 38 молекул АТФ могут быть получены из окисленной молекулы глюкозы во время клеточного дыхания (2 из гликолиза, 2 из цикла Кребса и около 34 из системы переноса электронов).

Что происходит, когда уровень АТФ высокий?

АТФ, например, является сигналом «стоп»: высокие уровни означают, что клетка имеет достаточное количество АТФ и не нуждается в клеточном дыхании. Это случай ингибирования обратной связи, при котором продукт «обратно реагирует», чтобы перекрыть свой путь.

Сколько АТФ образуется при гликолизе?

2 АТФ

Где чаще всего производится АТФ?

АТФ – это то, как клетки накапливают энергию. Эти запасные молекулы производятся в митохондриях, крошечных органеллах эукариотических клеток, которые иногда называют «электростанцией» клетки.

Сколько АТФ люди используют в день?

Суммарное количество АТФ у взрослого человека составляет примерно 0,10 моль/л. Ежедневно требуется приблизительно от 100 до 150 моль/л АТФ, что означает, что каждая молекула АТФ рециркулирует от 1000 до 1500 раз в день. По сути, человеческое тело ежедневно превращает свой вес в АТФ.

В каком процессе образуется больше всего АТФ?

Цикл Кребса протекает внутри митохондрий. Цикл Кребса производит CO2, который вы выдыхаете. На этом этапе вырабатывается большая часть энергии (34 молекулы АТФ по сравнению с 2 молекулами АТФ для гликолиза и 2 молекулами АТФ для цикла Кребса).

Вырабатывает ли фотосинтез АТФ?

Световые реакции фотосинтеза. Свет поглощается, а энергия используется для выведения электронов из воды с образованием НАДФН и для перемещения протонов через мембрану. Эти протоны возвращаются через АТФ-синтазу, чтобы сделать АТФ.

Почему важен цикл АТФ?

Когда клетка имеет избыток энергии, она запасает эту энергию, образуя АТФ из АДФ и фосфата. АТФ требуется для биохимических реакций, участвующих в любом мышечном сокращении. По мере увеличения работы мышц потребляется все больше и больше АТФ, и его необходимо восполнять, чтобы мышца продолжала двигаться.

Какова роль АТФ в обмене веществ?

АТФ представляет собой относительно небольшую молекулу, которая служит «энергетическим промежуточным звеном» в метаболизме человека. По сути, ваши клетки извлекают химическую энергию из различных молекул питательных веществ, таких как белки, углеводы и белки, и используют химическую энергию для производства АТФ.

Как организм вырабатывает АТФ?

Человеческий организм использует три типа молекул для получения энергии, необходимой для запуска синтеза АТФ: жиры, белки и углеводы. В результате полного окисления одной молекулы жирной кислоты синтезируется более ста молекул АТФ, а в результате окисления аминокислот и пирувата образуется почти сорок молекул АТФ.

АТФ как валюта клеточной энергии — BIOC*2580: Введение в биохимию

Перейти к содержимому

Клетка должна производить, хранить и использовать энергию так же, как человеку необходимо производить, хранить и использовать деньги. Без денег человек не может приобретать товары и услуги. Без энергии клетка не может синтезировать метаболиты или выполнять физиологические функции. Какую молекулу мы должны использовать в качестве нашей «энергетической валюты»? Все клетки полагаются в первую очередь на образование и гидролиз фосфорилированные химические вещества, особенно АТФ.

Рис. 16.1 Фриц Липманн (рис. 16.1) впервые осознал значение АТФ и других фосфорилированных соединений в биоэнергетике. (Он также открыл кофактор кофермент А).

Рисунок 16.2 Структура АТФ, нуклеотид.

АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из основания (аденина), сахара (рибозы) и трех фосфатных групп, которые мы обозначаем альфа, бета и гамма 9.0007 (рис. 16.2) . 70-килограммовый человек использует около 40 кг АТФ в течение спокойного дня!! (при ~50% эффективности преобразования пищевой энергии (8400 кДж/2000 ккал/день) в АТФ)

 

Рисунок 16.3  АТФ является связующим звеном между катаболизмом (слева) и аналболизмом (справа).

АТФ не является накопителем химической энергии; скорее, это связь между катаболизмом и анаболизмом. те. Клетки расщепляют молекулы питательных веществ (катаболизм) и используют доступную свободную энергию для синтеза АТФ из АДФ. Затем АТФ жертвует свою энергию на эндергонические процессы, требующие энергии, а также на синтез промежуточных продуктов метаболизма и макромолекул (анаболизм), активный транспорт через мембраны, механическое движение и т. д. АТФ очень быстро превращается (расщепляется и синтезируется) в клетках; типичное время жизни молекулы АТФ измеряется от секунд до минут.

 

Изменение свободной энергии при гидролизе АТФ велико и отрицательно

Почему мы выбрали АТФ в качестве энергетической валюты? Большинство реакций гидролиза энергетически выгодны , , но величина ΔG (свободная энергия, высвобождаемая при гидролизе) зависит от природы гидролизуемой связи. Типичные значения для амидов, сложных эфиров и фосфоэфиров составляют около 15-20 кДж на моль. Мы хотим использовать гидролиз нашей валюты, чтобы продвигать вперед общие реакции, то есть синтез белков, крахмалов и других молекул. Это означает, что нам нужна более «ценная» валюта, т. е. химическое вещество, для которого ΔG _{гидролиз} значительно выше 20 кДж на моль. Гидролиз ΔG для АТФ составляет около 50 кДж/моль. Энергопотребляющие/высвобождающие процессы происходят на фосфатах.

Богат энергией; однако это не единственная причина выбора АТФ в качестве энергетической валюты. Тот факт, что АТФ метаболически доступен (это строительный блок РНК), кинетически стабилен (не подвергается гидролизу, если только не катализируется ферментом) и химически универсален (может принимать участие в реакциях посредством множества различных механизмов, таких как реакции группового переноса), является важными причинами. для АТФ, выбранной в качестве универсальной энергетической валюты.

 

Химическая основа большого изменения свободной энергии, связанного с гидролизом АТФ Рис. 16.4 2) большая резонансная стабилизация неорганического фосфата и (3) быстрая ионизация продукта АДФ.

Почему гидролиз фосфоангидрида имеет такое высокое значение ΔG?

Компоненты фосфоангидрида заряжены очень отрицательно. Следовательно, когда гидролиз высвобождает это электростатическое отталкивание среди этих зарядов, отрицательно заряженные продукты разлетаются.

Неорганический фосфат обладает большей стабилизацией резонанса, чем АТФ.

Продукт гидролиза АДФ быстро теряет еще один протон (ионизируется), что по принципу Ле Шателье приводит к завершению гидролиза (рис. 16.4).

 

Гидролиз АТФ

Высокоэнергетические связи: Люди часто называют бета- и гамма-фосфоангидридные связи АТФ «высокоэнергетическими связями» и даже рисуют их как «загогулины»: A—P ~П~П. Это сокращенное обозначение полезно, потому что оно напоминает нам, что гидролиз бета- и гамма-фосфоангидридных связей высвобождает намного больше энергии, чем гидролиз альфа-фосфата, который представляет собой просто эфир фосфорной кислоты. Но не думайте, что сами фосфоангидридные связи необычны (короткие/длинные/извилистые). Энергия связана не со связью, а с общей реакцией гидролиза; это свойство молекулы АТФ, а не свойство самой связи.

 

В АТФ имеются две «высокоэнергетические связи» (фосфоангидридные связи): бета- и гамма-фосфоангидридные связи. Любой из них может быть гидролизован. Действительно, некоторые ферменты катализируют один способ гидролиза, а другие выбирают другой.

1. Рисунок 16.5 Гидролиз АТФ дает АДФ и P _i

   Гидролиз связи между гамма- и бета-фосфатом (нуклеофильная атака гамма-фосфата) дает АДФ и P _i , которые мы уже обсуждали (рис. 16.5) :
         ATP → ADP + P _i

    

   Рисунок 16.6 Пирофосфат

   2. Гидролиз связи альфа-бета (нуклеофильная атака альфа-фосфата) дает AMP и пирофосфат (PP _и ) (Рисунок 16.6) . Это соединение представляет собой димер фрагментов фосфорной кислоты, связанных фосфоангидридной связью, и по-прежнему является «высокоэнергетическим» соединением.

                                               ATP → AMP + PP _i

В клетке пирофосфат обычно подвергается дальнейшему гидролизу с образованием двух молей P _i на моль пирофосфата в реакции, катализируемой ферментом пирофосфатазой.

PP _i →2P _i
пирофосфатаза

Нетто: АТФ → AMP + 2P _i

9000 4 В целом гидролиз АТФ до АМФ и РР _и равносилен полному гидролизу АТФ к АМП + 2 P _i , то есть, другими словами, гидролиз обеих высокоэнергетических связей в АТФ. По эффекту свободная энергия гидролиза АТФ до АМФ + РР _i вдвое больше, чем свободная энергия гидролиза АТФ до АДФ + Р _i .

 

Как гидролиз АТФ вызывает энергетически невыгодные и реакции? Рисунок 16.7 Мы обычно говорим, что реакция X в Y происходит за счет гидролиза АТФ, но это ничего не говорит нам о механизме.

Это очень важная концепция. Вы не раз будете видеть, что обозначение, показанное в Рис. 16.7 , указывает на то, что реакция (такая как биосинтез, транспортный процесс или какой-либо другой этап, требующий энергии) «управляется гидролизом АТФ». В термодинамическом смысле это означает, что свободная энергия, необходимая для продвижения реакции вперед (преодоление положительного изменения свободной энергии) , обеспечивается гидролизом АТФ .

Рисунок 16.8 Мы могли бы сказать нечто подобное о движении автомобиля, приводимого в движение за счет преобразования бензина в выхлопные газы. Это утверждение верно, но оно также очень мало говорит нам о лежащем в его основе механизме.

Это правда; это эквивалентно тому, что электрическая энергия, подаваемая через сеть, обеспечивает энергию, необходимую для вращения лопастей кухонного комбайна. Другой пример: химическая энергия бензина обеспечивает энергию, необходимую для движения автомобиля вперед (рис. 16.8) . Это правильное термодинамическое утверждение, но оно ничего не говорит нам о механизме. Итак, всякий раз, когда вы видите стрелку «за счет гидролиза АТФ», вы должны спросить себя: «Какой химический механизм позволяет гидролизу АТФ продвигать эту реакцию?» 9Рисунок 16. 9

Глутаминсинтетаза представляет собой хороший пример использования энергии АТФ в биохимии. Глютамин является одним из двадцати аминокислотных строительных блоков белка. Он химически похож на глутамат, еще один из строительных блоков. На самом деле глютамин равен 9.0137 синтезирован из глутамата путем катализируемой ферментами конденсации аммиака с фрагментом гамма-карбоновой кислоты глутамата. Эта конденсация дает соответствующий амид: глутамин (верхняя реакция). Эта реакция энергетически «в гору», а обратная реакция — гидролиз глутамина до глутамата и аммиака — самопроизвольна. Клетка ускоряет синтез глутамина, связывая реакцию с гидролизом АТФ, как показано в обозначении АТФ-АДФ + P _i 9.0007 (рис. 16.9) .

Механизм катализируемой ферментами синтетической реакции, связанной с гидролизом АТФ, известен достаточно подробно. Реакция протекает в две стадии. АТФ является реагентом, хотя и не фигурирует в стехиометрии «глутамат + глутамин аммония». На первом этапе АТФ реагирует с глутаматом с образованием ковалентного промежуточного соединения, смешанного ангидрида фосфата и глутамата. На второй стадии аммиак как нуклеофил реагирует с электрофильным карбонильным атомом углерода. стр. _i , как уходящая группа, смещается.

Мы уже обсудили некоторые причины, по которым АТФ является подходящей энергетической валютой для клетки. Теперь мы увидим еще один важный аспект биохимии АТФ. Фосфорилированные соединения, такие как АТФ, химически универсальны : фосфатная группа может участвовать в различных химических реакциях с обычными органическими функциональными группами. Наша валюта принимается везде, где мы хотим ее потратить.

В дополнение к фосфорильной группе АТФ может также переносить пирофосфорильный (PP _и ) или аденилатный (AMP) фрагмент на субстрат или на аминокислотный остаток фермента, чтобы способствовать протеканию реакций. Таким образом, очевидно, что АТФ дает энергию не путем простого гидролиза, а посредством группового переноса .

---

Рисунок 16.10 Относительная свободная энергия гидролиза некоторых важных фосфорилированных молекул в биохимии и ацетил-КоА.

Мы сказали, что гидролиз фосфоангидридов имеет высокие отрицательные значения ΔG. F На рис. 16.10 показаны относительные значения ΔG для гидролиза некоторых биохимически важных фосфорилированных молекул и для ацетил-КоА. (Шкала ΔG перевернута с отрицательными значениями вверху, так что соединения с «высочайшей энергией» находятся на вершине холма.) Внизу — нулевое значение — находится неорганический фосфат, который не может гидролизоваться. вообще, потому что это продукт гидролиза. Простые фосфатные эфиры спиртов, такие как фосфаты сахаров, представляют собой «низкоэнергетические» фосфатные связи. Гидролиз этих соединений энергетически сравним с гидролизом простых эфиров или амидов. АТФ, как мы уже говорили, представляет собой «высокоэнергетическое» фосфатное соединение. Выше АТФ находятся некоторые «сверхвысокоэнергетические» фосфатные соединения, такие как фосфо-9.