Роль атф в жизнедеятельности клеток: АТФ и другие органические соединения клетки — урок. Биология, 9 класс.

Урок биологии по теме «АТФ и другие органические вещесва клетки»

АТФ и другие органические вещества клетки. Вирусы и бактериофаги

АТФ

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) . Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями (в формуле обозначены символом ~):

Функция АТФ

Функция АТФ – энергетическая , то есть выработка энергии для обеспечения жизнедеятельности клетки.

Как же это происходит?

• Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и высвобождается порция энергии:

АТФ + Н2О = АДФ + h4PO4 + 40 кДж

• АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозинмонофосфат (АМФ) , который далее не гидролизуется:

АДФ + Н2О = АМФ + Н3РО4 + 40 кДж

Как и где образуется АТФ?

АТФ образуется в специальных органоидах клетки – митохондриях (у всех) и

хлоропластах (у растений). В митохондриях идет процесс клеточного дыхания ,

в хлопластах – процесс фотосинтеза . И в том и другом случае синтез АТФ

описывается уравнением:

АДФ + Н3РО4 + 40 кДж = АТФ

Этот процесс получил названия фосфорилирования . Для уточнения говорят:

• об окислительном фосфорилирвоании (в митохондриях) или
• о фотофосфорилировании (в хлопластах)

Витамины в жизнедеятельности клетки

Витамины (от лат. слова “vita’ – жизнь) – дословно амины жизни. Большинство витаминов к аминам не относятся, но название осталось для обозначения биологически активных веществ, выполняющих важнейшие биохимические и физиологические функции в живых организмах. Витамины относятся к низкомолекулярным соединениям.

История открытия витаминов.

• Во второй половине XIX века считалось, что пищевая ценность продуктов определяется содержанием в них белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. Меж тем за века человечество накопило немалый опыт длительных морских путешествий, когда при достаточных запасах продовольствия люди гибли от цинги. Почему?
• На этот вопрос не было ответа до тех пор, пока в 1880 году русский ученый Николай Лунин, изучавший роль минеральных веществ в питании, не заметил, что мыши, поглощавшие искусственную пищу, составленную из всех известных частей молока (казеина, жира, сахара и солей), чахли и погибали. А мышки, получавшие натуральное молоко, были веселы и здоровы. «Из этого следует, что в молоке… содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания», — сделал вывод ученый.
• Еще через 16 лет нашли причину болезни «бери-бери», распространенной среди жителей Японии и Индонезии, питавшихся в основном очищенным рисом. Врачу Эйкману, работавшему в тюремном госпитале на острове Ява, помогли… куры, бродившие по двору. Их кормили очищенным зерном, и птицы страдали заболеванием, напоминавшим «бери-бери». Стоило заменить его на рис неочищенный — болезнь проходила.
• Первым выделил витамин в кристаллическом виде польский ученый Казимир Функ в 1911 году. Год спустя он же придумал и название — от латинского «vita» — «жизнь » .

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

О тсутствие какого-либо из витаминов в пище ведет к недостаточному образованию в организме определенных жизненно важных ферментов и, как следствие, к специфическому нарушению обмена веществ.

Нарушения, связанные с недостатком или избытком витаминов

В норме требуется небольшое количество витаминов. Так, для человека потребность витаминах составляет от 0,5 – 600 мг в сутки. Если же содержание витамина выходит за эти рамки, развиваются заболевания.

Отсутсвие витамина – авитаминоз

Недостаточность витамина –

гиповитаминоз .

Избыточность витамина – гипервитаминоз .

Витамины бывают жирорастворимые и водорастворимые

Витамины и витаминоподобные вещества.

Витамин

А

Продукты растительного происхождения

Продукты животного происхождения

Морковь, цитрусовые

Бета-Каротин

Сливочное масло, сыр, яйца, печень, рыбий жир

Морковь, петрушка, шпинат, весенняя зелень, дыня, помидоры, спаржа, капуста, брокколи, абрикосы

D

Е

Молоко, яйца, рыбий жир, печень трески, жирные сорта рыбы

Кукурузное, подсолнечное, оливковое масла, горох, облепиха

К

Зеленые лиственные овощи, шпинат, брюссельская, белокачанная и цветная капуста, крупы из цельного зерна

В 1

В 2

Сухие пивные дрожжи, свинина, проростки пшеницы, овес, орехи (фундук)

РР

Дрожжевой экстракт, проростки пшеницы, отруби пшеницы, соевые бобы, капуста брокколи

Зеленые овощи, орехи, крупы из цельного зерна, дрожжи

Печень, яичный желток, сыр

Мясо, в том числе куриное, печень, рыба, молоко, сыр

В 5

В 6

Дрожжи, бобовые, грибы, рис

В 9

Печень, мясные субпродукты

Проростки и отруби пшеницы, зеленые лиственные овощи

Мясо, печень, рыба, молоко, яйца

В 12

Орехи, зеленые лиственные овощи, бобы, проростки пшеницы, бананы, апельсины

Яйца, мясные субпродукты

Дрожжи, морские водоросли

Н

Печень, почки, икра, яйца, сыр, молоко, творог, мясо, рыба

Яичный желток, печень, почки

Современная классификация витаминов.

Витамин В 1

Витамин В 2

тиамин

Витамин РР

рибофлавин

антиневритический витамин, аневрин, бери-бери витамин, анти-бери-бери витамин

Витамин В 5

кислота никотиновая, никотинамид

стимулятор роста, витамин роста, витамин G, лактофлавин

Витамин В 6

ниацин, антипеллагрический витамин, витамин В 3 , ниацин амид, амид никотиновой кислоты

кислота пантотеновая

Витамин В 12

пиридоксин

антидерматитный, фактор против дерматита цыплят, фильтратный фактор, пантотен, витамин B X

адермин, фактор Y

Витамин В С

цианкобаламин

антианемический витамин

кислота фолиевая

Витамин С

фолацин, птероилглутаминовая кислота, антианемический витамин; фактор роста цыплят; индекс «С» произведен от англ. chicken — цыпленок

Витамин Р

кислота аскорбиновая

Витамин Н

противоцинготный витамин, противоскорбутный витамин

биофлавоноиды

биотин

флавоноиды, витамин проницаемости, капилляроукрепляющий витамин

Роль витаминов в жизни человека.

• Современная медицина считает, что на 85% состояние нашего здоровья зависит от питания . Но существующие на сегодняшний день способы получения, обработки, хранения и приготовления пищи сводят на нет ее питательную и биологическую ценность. Мало того, что эта пища не обеспечивает все возрастающие потребности человека в витаминах, микро- и макроэлементах, аминокислотах и других питательных веществах, она еще и способствует их усиленному выделению, что приводит к дальнейшему ухудшению состояния здоровья.

Интересные факты.

• Диета для рассеянных
• Для сохранения отличной памяти нейрофизиологи рекомендуют как молодым, так и пожилым полюбить рыбу, грецкие орехи, бутерброды из ржаного хлеба со сливочным маслом, салаты из овощей и бобовых, заправленные подсолнечным маслом.
• Блюда из морской и речной рыбы надо есть как минимум два раза в неделю. Обитатели водных глубин содержат не только фосфор, но разнообразные полиненасыщенные жирные кислоты, которые заставляют плодотворно трудиться наши «серые» клеточки.
• Полезны для улучшения умственных способностей разнообразные фрукты и овощи. Так, ананасы, богатые серотонином, делают чувствительнее наши органы чувств. Бананы в большом количестве содержат витамин В6, недостаток которого повинен в забывчивости. Виноград помогает человеку сосредоточиться. Той же способностью обладают яблоки: зубрить учебник и грызть яблоко -прекрасное сочетание. В помидорах много марганца, который очень полезен людям, занимающимся интеллектуальным трудом. Морковь замедляет процессы старения организма, в том числе и мозга. Тем же эффектом отличаются красный перец (паприка) и апельсины. Шампиньоны дают человеку витамин В3 и пантотеновую кислоту, которые помогают бороться с усталостью. Картофель улучшает работоспособность. Подсолнечное масло влияет на степень живости воображения.

Утренний кофе для светлой головы

Ничто так не подстегивает работу мысли, как чашечка кофе или чая. У пожилых людей, которые выпивают 220-270 мг кофе утром или днем, память лучше, чем у людей, употребляющих напитки без кофеина. Это выяснилось при тестировании, проведенном учеными из Аризоны. Кстати, этот факт нисколько не противоречит результатам других исследований, в ходе которых обнаружилось, что у стариков память лучше всего работает по утрам, а ближе к вечеру им сложнее справиться с забывчивостью.

Геронтологи рекомендуют пожилым людям назначать важные встречи на утро и выпивать чашку кофе, которая способна сохранить их голову светлой и во второй половине дня. Но из-за высокого содержания кофеина этими допингами нельзя злоупотреблять гипертоникам, язвенникам и людям, страдающим некоторыми другими хроническими недугами .

Истязание плоти и разума

Поклонники всевозможных разгрузочных диет нередко не могут похвастаться хорошей памятью. Если чувство легкого голода активизирует умственную работу, то длительное воздержание от полноценной пищи действует прямо противоположным образом. Опыты зафиксировали: реакция на различные ситуации у людей с нормальным режимом питания происходила через 350-400 миллисекунд, а тем, кто истязал плоть и ограничивал свой дневной рацион, требовалось все 500. Получается, что вместе с килокалориями человек сбрасывает и мегабайты хранящейся в его мозге информации. Кстати, замечено, что память резко ослабевает у тех, кто не имеет привычки завтракать по утрам.

Утренний кофе для светлой головы

Истязание плоти и разума

Вирусы и бактериофаги

Вирусы (от лат. «vira» – яд) — неклеточные формы жизни, то есть не имеют клеточного строения. Они представляют собой переходную форму между живой и неживой природой. Вокруг нас живет около 35000 разновидностей вирусов, главная цель которых – паразитировать, а это значит жить и размножаться за счет клетки хозяина, а ей может стать бактериальная, растительная, животная, человеческая клетки.

Вирусы меньше бактерий в тысячу раз, поэтому их не увидишь в световом микроскопе — нужно увеличение в двести тысяч и более раз, которое обеспечивают только электронные устройства. Вирус гепатита А — один из самых мелких, всего 27—30 нанометров, а вирус натуральной оспы просто гигант: он достигает 500 нанометров и приближается по размеру к бактерии. Вирус гриппа и ВИЧ имеют среднюю величину: 100—120 нанометров.

Открытие вирусов было сделано отечественным ученым Дмитрием Иосифовичем Ивановским в 1892 году. Этим первым вирусом стал вирус табачной мозаики

В 1887 г. в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь:

листья растений покрывались сложным абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно краска, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому.

На место происшествия был направлен выпускник Санкт-Петербургского

университета Д.И. Ивановский.

Ученый предполагал, что это неизвестные микроорганизмы, но он обнаружил, что они вызывали болезнь даже после фильтрования через бактериальный фильтр. И только через 5 лет он смог увидеть в клетках возбудитель в виде… кристаллов

ВТМ имеет палочковидную форму и представляющий собой полый цилиндр . Стенка цилиндра образована молекулами белка , а в его полости расположена спираль РНК. Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от неблагоприятных условий внешней среды, а также препятствует проникновению ферментов клеток к РНК и ее расщеплению.

Строение вирусов

Вирусы имеют молекулярную природу. Их состав можно описать схемой:

Нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) + белки (структурные, для проникновения в клетку и для размножения).

Отличие вирусов от других живых существ – наличие только ОДНОЙ нуклеиновой кислоты , в клетках – их ДВА вида.

Таким образом выделяют ДНК- и РНК-содержащие вирусы.

Полностью собранная вирусная частица получила название вириона .

Рисунок. Разнообразие вирусов (в виде вирионов).

А) вирусы растений;

Б) вирусы животных;

В) бактпериофаги (вирусы бактерий).

Оболочка из белков вокруг нуклеоида называется капсид .

А вот как выглядят микрофотографии вирусов

Жизнь вирусов

Жизнь вируса возможна только внутри клетки живого организма (хозяина), где он паразитирует. Вне клетки, в окружающей среде он существует в виде кристаллов, и ничем не отличается от нуклеопротеидных комплексов. В виде кристалла вирус – не живой организм, а представитель неживой природы. Здесь он в таком состоянии может находиться от нескольких часов до нескольких лет.

Проникнув в клетку, он встраивает свою ДНК (РНК-содержащие вирусы с помощью фермента обратной транскриптазы переводят РНК в ДНК) в геном клетки хозяина, и та начинает послушно выполнять генетические программы, записанные в ДНК вируса (синтез нуклеиновых кислот и белков вируса). При этом вещества для синтеза и ферменты клетка использует свои собственные. Далее идет самосборка новых вирусных частиц – вирионов, они покидают эту клетку и заражают соседние.

На этой стадии вирус можно рассматривать как живое существо.

А вот как выглядит жизненный цикл бактериофага на микрофотографиях

• Фаг Т4. Головка фага примерно 100nm в длину и 75nm в ширину.

b. Фаг на поверхности E. Coli

(сверху — поясняющая схема).

c. Инфицированная бактериальная

клетка с образующимися новыми

фаговыми частицами.

d. Инфицированная клетка со

сформированными фаговыми

частицами, прикрепленными к

внутренней стороне мембраны.

e. Лизировавшая клетка.

Значение вирусов

• Вирусы будучи паразитами практически всех форм жизни — это мощный мутагенный фактор. Часть мутаций может быть полезна, и таким образом осуществляется совершенствование механизмов защиты живых существ.
• Вирусы – возбудители многих инфекционных заболеваний. Среди них – оспа, вирусные гепатиты, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), грипп, ОРВИ, желтая лихорадка, ящур, мозаики растений, болезни бактерий. Массовые заболевания (эпидемии и пандемии) – это один из механизмов регулирования численности особей каждого вида.
• Бактериофаги возможно использовать для лечения инфекций бактериального происхождения, вместо антибиотиков.

Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health,

Общая биология
Биология — наука о жизни. Живые системы: клетка, организм, вид, биоценоз, биосфера. Признаки живых систем. Уровни организации живой материи.
Клетка — основная структурная и функциональная единица всего живого. Основные положения современной клеточной теории. Строение клетки: ядро, цитоплазма, мембрана, органоиды, их функции.
Химическая организация клетки. Неорганические соединения — вода и минеральные соли. Органические соединения — углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ и их роль в клетке. Многообразие клеток. Клетки прокариот и эукариот. Вирусы — особенности строения и жизнедеятельности.
Клеточный метаболизм
Энергетический обмен. Преобразование энергии в клетке. Роль АТФ.
Пластический обмен. Биосинтез белка. Ген. Генетический код. Матричный
характер реакций биосинтеза. Фотосинтез и его глобальная биологическая
роль. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена.
Размножение и индивидуальное развитие организмов.
Деление клетки — основа размножения и индивидуального развития организмов. Жизненный цикл клетки. Митоз, его фазы и роль. Хромосомы и их роль в делении клеток. Половое и бесполое размножение организмов. Половые клетки и их развитие (гаметогенез). Мейоз. Онтогенез. Эмбриональное и постэмбриональное развитие. Развитие зародыша (на примере животных). Влияние алкоголя и никотина на развитие организма человека.
Основы генетики и селекции
Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Основные методы генетики. Моно- и дигибридное скрещивание. Анализ потомства. Наследственность изменчивость — важнейшие свойства организма. Законы наследственности, установленные Г. Менделем. Доминантные и рецессивные признаки. Аллельные гены. Фенотип и генотип. Гомозигота и гетерозигота. Единообразие гибридов первого поколения. Промежуточный характер наследования. Закон расщепления признаков. Закон независимого наследования и его цитологические основы. Сцепленное наследование. Генотип. Генетика пола. Хромосомная теория наследственности. Значение генетики для медицины и здравоохранения. Изменчивость и ее формы. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Мутации, их причины и формы. Мутации — материал для искусственного и естественного отбора. Генетика и теория эволюции.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированный Н. И. Вавиловым. Н. И. Вавилов о происхождении культурных растений. Основные методы селекции — гибридизация и искусственный отбор, Роль естественного отбора в селекции. Селекция растений. Гетерозис, полиплоидия и отдаленная гибридизация. Селекция животных. Типы скрещивания и методы разведения. Биотехнология и ее основные направления, значение.
Происхождение и развитие жизни на Земле
Многообразие органического мира. Возникновение жизни на Земле — гипотезы и современные представления. Этапы развития жизни.
Закономерности биологической эволюции
Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина. Значение теории эволюции для развития естествознания. Вид и его критерии. Популяция — единица вида и эволюции. Движущие силы эволюции. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции. Искусственный отбор — основа выведения пород животных и сортов культурных растений Приспособления — их возникновение и относительный характер приспособленности. Движущий и стабилизирующий отбор. Микроэволюция. Видообразование. Главные направления эволюции: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Биологический прогресс. Макроэволюция.
Происхождение человека
Положение человека в системе животного мира, черты сходства и различия. Движущие силы антропогенеза — социальные и биологические факторы. Ведущая роль законов общественной жизни в социальном прогрессе человечества. Древнейшие, древние и ископаемые люди современного типа. Человеческие расы, их происхождение и единство. Критика расизма.
Основы экологии и учения о биосфере
Предмет и задачи экологии. Экологические факторы, законы их действия на живые организмы. Фотопериодизм, Биогеоценоз и экологическая
система. Цепи питания. Экологическая пирамида. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Границы биосферы. Биомасса поверхности суши, Мирового
океана, почвы. Круговорот веществ и преобразование энергии в биосфере.
Ноосфера. Глобальные изменения в биосфере как результат антропогенных воздействий.

Человек и его здоровье.
Анатомия и физиология человека
Общий обзор организма человека. Значение знаний о строении и жизнедеятельности организма человека для охраны его здоровья. Человек и окружающая среда.
Органы и системы органов. Строение клетки и основные процессы ее жизнедеятельности (питание, дыхание, деление). Рефлексы. Нервная и гуморальная регуляция деятельности организма. Организм — единое целое.
Строение и функции основных тканей.
Опорно-двигательная система и ее значение. Скелет человека и его особенности, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением. Типы соединения костей. Состав, строение и свойства костей, их рост.
Мышцы и их функции. Основные группы мышц. Работа мышц. Статическая и динамическая нагрузки. Влияние ритма и нагрузки на работу мышц.
Кровь и кровообращение; их значение.
Внутренняя среда организма — кровь, лимфа, межклеточная жидкость. Состав крови. Плазма крови. Строение и функции эритроцитов и лейкоцитов. Иммунитет. Роль работ И. И. Мечникова в создании учения об иммунитете. Свертывание крови. Группы крови.
Сердце и сосуды. Строение и работа сердца. Большой и малый круги кровообращения. Движение крови по сосудам. Кровяное давление. Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца и сосудов.
Дыхание и его значение. Строение и функции органов дыхания. Голосовой аппарат. Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения. Жизненная емкость легких. Нервная и гуморальная регуляция дыхания. Гигиена органов дыхания.
Пищеварение и его значение. Строение и функции органов пищеварения. Зубы и профилактика их болезней. Пищеварение в желудке. Печень и поджелудочная железа и их роль в процессах пищеварения. Всасывание. Регуляция процессов пищеварения. Роль работ И.П. Павлова в изучении функций органов пищеварения. Ферменты и их роль в пищеварении.
Обмен веществ и превращения энергии, их общая характеристика. Обмен веществ и взаимосвязь двух его сторон — пластического и энергетического обмена. Значение белков, жиров, углеводов, воды и минеральных солей. Витамины и их роль в обмене веществ. Гипо- и гипервитаминозы. Нормы питания. Рациональное питание.
Выделение. Органы мочевыделительной системы. Строение и функции почек. Нервная и гуморальная регуляция процессов выделения.
Кожа. Строение и функции кожи. Роль кожи в терморегуляции. Гигиена кожи. Закаливание организма.
Железы внутренней секреции и их значение. Внутрисекреторная деятельность желез внутренней секреции. Гормоны и их роль. Гормоны поджелудочной железы, гипофиза, надпочечников и половых желез. Значение гормональной регуляции для жизнедеятельности организма.
Размножение и развитие. Система органов размножения. Оплодотворение и внутриутробное развитие зародыша человека. Рост и развитие ребенка.
Нервная система. Значение нервной системы в регуляции функций организма и его взаимосвязи с окружающей средой. Центральная и периферическая нервная система. Строение и функции спинного мозга и отделов головного мозга. Роль вегетативной нервной системы в регуляции работы внутренних органов. Большие полушария головного мозга, роль коры больших полушарий.
Органы чувств. Орган зрения, его строение, функции и гигиена, Орган слуха, его строение, функции и гигиена.
Высшая нервная деятельность (ВНД). Роль работ И. М. Сеченова и И.П. Павлова в создании учения о ВНД. Безусловные и условные рефлексы. Биологическое значение образования и торможения условных рефлексов. Сознание как функция мозга. Речь и мышление. Особенности ВНД человека. Сон и его значение, гигиена сна. Гигиена умственного труда.
Вредное влияние никотина, алкоголя и наркотиков на нервную систему, а также на все системы органов человека.

Растения (основы ботаники)
Общие сведения о растениях.
Клетка растения, ее строение и жизнедеятельность. Ткани и органы высших растений.
Корень. Виды корней. Типы корневых систем. Рост корня. Основные функции корня и его дыхание.
Лист. Строение и функции листа. Фотосинтез, дыхание, транспирация.
Стебель. Строение стебля, его рост в длину и толщину, его роль. Понятие о побеге. Видоизмененные побеги, их строение и значение.
Размножение растений.
Вегетативное размножение и его значение. Размножение растений семенами. Цветок — видоизмененный побег. Строение цветка. Половое размножение растений. Опыление. Оплодотворение. Образование семян однодольных и двудольных растений.
Растения и окружающая среда, Растение — целостный организм. Растительные сообщества.
Отделы растений.
Водоросли, их многообразие. Строение, жизнедеятельность, роль в природе и народном хозяйстве.
Мхи. Строение и размножение. Образование торфа и его значение.
Папоротники. Строение и размножение. Роль в природе и в жизни человека. Хвощи. Плауны.
Голосеменные. Строение и размножение (на примере сосны, ели). Распространение хвойных, их значение в природе и народном хозяйстве.
Покрытосеменные (цветковые), Особенности строения и жизнедеятельности. Господство покрытосеменных на Земле как наиболее высокоорганизованных растений.
Класс — Однодольные растения. Общая характеристика (на примере злаков).
Класс — Двудольные растения. Общая характеристика (на примере крестоцветных ).
Бактерии. Грибы. Лишайники
Бактерии, их строение, размножение, жизнедеятельность. Роль в природе, медицине, сельском хозяйстве. Болезнетворные бактерии и борьба с ними.
Грибы. Лишайники. Общая характеристика. Строение, размножение, питание, Понятие о симбиозе. Роль в природе и хозяйстве.
Животные (основы зоологии)
Общие сведения о животных, животном мире и его многообразии.
Одноклеточные. Общая характеристика. Обыкновенная амеба. Среда обитания, Движение. Питание. Дыхание. Выделение. Размножение. Многообразие одноклеточных животных. Эвглена зеленая — особенности строения и питания. Инфузория — туфелька: особенности строения и процессов жизнедеятельности. Раздражимость.
Тип — Кишечнополостные. Общая характеристика. Пресноводная гидра. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение.
Тип — Плоские черви. Общая характеристика. Внешнее и внутреннее строение, обусловленное паразитическим образом жизни.
Тип — Круглые черви. Общая характеристика. Особенности внешнего и внутреннего строения. Аскарида — паразит человека.
Тип — Кольчатые черви. Общая характеристика. Среда обитания. Дождевой червь. Внешнее и внутреннее строение. Роль в природе.
Тип — Моллюски. Общая характеристика. Беззубка. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение. Роль в природе.
Тип — Членистоногие. Общая характеристика. Класс Ракообразные. Речной рак. Среда обитания. Особенности внешнего и внутреннего строения.
Класс — Паукообразные. Паук — крестовик. Внешнее и внутреннее строение.
Класс — Насекомые. Майский жук. Внешнее и внутреннее строение. Размножение. Многообразие насекомых. Роль насекомых в природе.
Тип — Хордовые. Общая характеристика.
Класс — Ланцетники. Среда обитания. Особенности строения как низшего хордового животного.
Класс — Рыбы. Общая характеристика. Речной окунь. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение. Многообразие рыб, их хозяйственное значение. Промысел и охрана рыб.
Класс — Земноводные. Общая характеристика. Лягушка. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение. Многообразие земноводных, их значение в природе и необходимость их охраны.
Класс — Пресмыкающиеся. Общая характеристика. Ящерица. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение. Многообразие современных пресмыкающихся. Роль в природе и необходимость охраны класса.
Класс — Птицы. Общая характеристика. Голубь. Среда обитания. Внешнее и внутреннее строение. Особенности обмена веществ и основных процессов жизнедеятельности. Роль птиц в природе и жизни человека. Охрана птиц. Птицеводство.
Класс — Млекопитающие. Общая характеристика. Домашняя собака. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Система органов. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Забота о потомстве. Происхождение млекопитающих, их роль в природе и жизни человека. Видовое многообразие млекопитающих и необходимость их охраны.

 

ДВОЙНАЯ ЖИЗНЬ АТФ

• Список журналов
• Рукописи авторов HHS
• PMC2877495

В качестве библиотеки NLM предоставляет доступ к научной литературе. Включение в базу данных NLM не означает одобрения или согласия с содержание NLM или Национальных институтов здравоохранения. Узнайте больше о нашем отказе от ответственности.

Научная Ам. Авторская рукопись; доступно в PMC 2010 1 декабря.

Опубликовано в окончательной редакции как:

Sci Am. 2009 декабрь; 301(6): 84–92.

doi: 10.1038/scientificamerican1209-84

PMCID: PMC2877495

NIHMSID: NIHMS199392

PMID: 20058644

Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Молекула АТФ, известная как основной источник энергии внутри клеток, также передает важные сообщения между клетками. Эта двойная роль предлагает свежие идеи для борьбы с болезнями человека

Одним из первых и наиболее устойчивых фактов, которые большинство студентов узнают на уроках биологии, является то, что все живые клетки используют в качестве топлива небольшую молекулу, называемую аденозинтрифосфатом (АТФ). Эта универсальная энергетическая валюта управляет биологическими реакциями, которые позволяют клеткам функционировать и процветать жизни, что делает АТФ важнейшим игроком в биологическом мире.

Менее известно, однако, что молекула, которая, возможно, наиболее вырабатывается и потребляется в организме человека, также играет совершенно отдельную, но не менее важную роль вне клеток. Долгая серия открытий без сомнения продемонстрировала, что АТФ является важной сигнальной молекулой, которая позволяет клеткам и тканям по всему телу общаться друг с другом. Универсальное топливо, по сути, служит еще и общим языком.

Когда почти 50 лет назад впервые была предложена двойная функция АТФ, эта идея была встречена со значительным скептицизмом. Но лавина открытий за последние 15 лет подробно описала, как АТФ действует на клетки извне и как она участвует в развитии и повседневной работе органов и тканей. Поскольку АТФ настолько вездесущ, его сигнальные действия оказывают уникально широкое влияние на физиологическое функционирование и предлагают необычайно разнообразные возможности для улучшения здоровья человека. Лаборатории по всему миру сейчас стремятся превратить эти идеи в методы лечения.

Когда в 1929 году была открыта АТФ, исследователи всего мира искали неуловимый источник клеточной энергии. Совершив почти одновременные открытия, Карл Ломанн, работая с лауреатом Нобелевской премии 1922 года Отто Мейерхофом из Института медицинских исследований кайзера Вильгельма в Гейдельберге, и Сайрус Х. Фиске, работая со своим аспирантом Йеллапрагадой Суббароу из Гарвардской медицинской школы, показали, что внутриклеточная активность, позволяющая мышечным клеткам сокращаться, зависит от молекулы, состоящей из пурина — аденозина, комбинации основания аденина с сахаром — и трех фосфаты. К 1935 Каташи Макино из больницы Дайлен в Маньчжурии предложил структуру молекулы, которая была подтверждена 10 лет спустя Бэзилом Литгоу и Александром Р. Тоддом из химической лаборатории Кембриджского университета.

В течение этого периода никто не представлял роли молекулы вне клетки. Так было и в 1962 году, когда один из нас (Бернсток) был молодым нейрофизиологом в Мельбурнском университете в Австралии и изучал нервы, контролирующие гладкую мышечную ткань. В ходе исследования передачи сигналов вегетативной нервной системой (которая контролирует такие основные мышечно-зависимые функции, как сокращения кишечника и мочевого пузыря) он обнаружил доказательства передачи нервных сигналов, в которых не участвовали классические химические нейротрансмиттеры ацетилхолин или норадреналин. Заинтригованы данными, опубликованными в 1959 Памелы Холтон из Кембриджской физиологической лаборатории, предполагая, что сенсорные нервы высвобождают молекулы АТФ, Бернсток решил определить, может ли АТФ отвечать за передачу сигналов между двигательными нервами и мышцами. С помощью серии экспериментов, в которых он применил химические вещества для блокирования передачи сигналов классическими нейротрансмиттерами к гладкой мышечной ткани, он смог продемонстрировать, что любая непрерывная передача сигналов от нервов к мышцам должна передаваться АТФ. Преследуя это лидерство более десяти лет, Бернсток чувствовал себя достаточно уверенно к 19 годам.72, чтобы предположить существование «пуринергических нервов», которые выделяют АТФ в качестве нейротрансмиттера.

Нервные клетки генерируют электрические импульсы, которые проходят по длине одного нейрона, но заряд не проходит через крошечную щель между клетками, известную как синаптическая щель, или щель между нервными клетками и мышцами. Сообщение передается от клетки к клетке с помощью химических трансмиттеров, таких как ацетилхолин, глутамат, дофамин и другие, которые высвобождаются из возбуждающего нейрона в расщелину. Эти химические вещества преодолевают разрыв и связываются с рецепторными белками принимающей клетки, вызывая в этой клетке ряд внутренних изменений, которые изменяют ее активность; нейроны-реципиенты могут запускать собственные импульсы, а мышечные клетки могут сокращаться или расслабляться. Таким образом, сообщение может передаваться от нейрона к нейрону с помощью чередующихся серий импульсов и химических разрядов.

Долгое время считалось, что отдельные нейроны выделяют только один тип нейромедиаторов, а клетки, высвобождающие ацетилхолин, стали называть холинергическими; те, которые выделяют дофамин, были дофаминергическими и так далее. Концепция Бернстока о пуринергических нейронах была основана не только на его собственных наблюдениях к тому моменту, но и на ранних работах ряда выдающихся студентов и сотрудников, включая Макса Беннета, Грэма Кэмпбелла, Дэвида Сэтчелла, Молли Холман и Майка Рэнда из университетов Мельбурна и Лондона.

Несмотря на огромное количество данных, свидетельствующих о высвобождении АТФ из нейронов в ткани мышц, кишечника и мочевого пузыря, многие нейрофизиологи, тем не менее, скептически относились к существованию нервов, высвобождающих АТФ в качестве мессенджера, в основном потому, что они считали маловероятным, что такое вездесущее вещество может выполнять такую ​​специфическую роль. Более того, чтобы сигнальная молекула могла функционировать, она должна найти подходящий рецептор на своей клетке-мишени. Первый рецептор нейротрансмиттера был выделен лишь в 1970; поэтому началась охота за рецепторами АТФ.

Однако задолго до того, как они были обнаружены, многие исследователи продолжали использовать фармакологические методы для изучения того, как АТФ, высвобождаемый нейронами, доставляет сообщения в мышцы и другие клетки организма. Основываясь на этой работе, Бернсток в 1978 г. предположил, что существуют отдельные семейства рецепторов для АТФ (которые он обозначил как рецепторы Р2) и для конечного продукта его распада, аденозина (которые он назвал рецепторами Р1). Дальнейшие исследования показали, что активация АТФ рецепторов Р2 может вызывать различные клеточные эффекты. Это привело Бернстока и его сотрудника Чарльза Кеннеди к предположению о существовании подтипов рецепторов P2, которые они назвали P2X и P2Y.

Тем не менее, идея о том, что нервы высвобождают АТФ в качестве нейротрансмиттера, оставалась спорной и многие годы отвергали ее. Однако в 1990-х годах стали доступны молекулярные инструменты, которые позволили многим исследовательским группам изолировать рецепторы АТФ и дополнительно изучить их многочисленные захватывающие эффекты на клетки нервной системы и за ее пределами.

В начале 1990-х годов был инициирован проект «Геном человека» и началась эра плодотворного открытия генов, кодирующих важные белки в организме человека. Среди этих генов было несколько генов АТФ-рецепторов, что позволило ученым определить местонахождение рецепторов во многих различных типах клеток. Исследования передачи сигналов АТФ вступили в новую захватывающую эру. Попытки охарактеризовать молекулярную структуру пуриновых рецепторов доказали существование большого семейства рецепторов и выявили ряд каналов и ферментов на поверхности клеток, которые участвуют в передаче сигналов АТФ.

Как и предполагалось, были идентифицированы два широких класса рецепторов, но работа также выявила намного больше подтипов рецепторов, чем ожидалось, в этих классах. Это разнообразие подразумевало, что определенные подтипы рецепторов можно воздействовать высокоселективными препаратами для модуляции передачи сигналов АТФ только в определенных тканях или типах клеток — перспектива, которая сегодня приносит плоды [ см. на стр. 92 ].

[ЛЕКАРСТВА]

НАПРАВЛЕНИЕ НА РЕЦЕПТОРЫ АТФ

Идентификация специфических подтипов рецепторов, ответственных за сигнальные эффекты АТФ в различных тканях, позволила фармацевтическим компаниям начать разработку методов лечения ряда заболеваний. Два из перечисленных ниже препаратов уже поступили в продажу; остальные еще изучаются.

900 84 Кистозный фиброз 9 0126 Боль

РАССТРОЙСТВО	ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО	МЕХАНИЗМ	ЭТАП ИСПЫТАНИЙ
Денуфосол	Активирует P2Y 2 рецепторы глаз	Диквафозол	Активирует P2Y 2 рецепторы	Идут испытания эффективности на поздней стадии для человека
Воспаление	EVT 401	Ингибирует P2X 7 рецепторы	Испытания на безопасность человека завершены
GSK1482160	Ингибирует P2X 7 рецепторы AG)	Ингибирует P2X 3 и P2X 2/3 рецепторы	Тестирование клеток и животных
Ревматоидный артрит	CE-224,535	Ингибирует P2X 7 рецепторы 80
	AZD9056	Ингибирует P2X 7 рецепторы	Испытания на безопасность человека завершены
Тромбоз (аберрантное свертывание крови) 90 087	Клопидогрел	Ингибирует P2Y 12 рецепторы	Одобрено
	Прасугрел	Ингибирует P2Y 12 рецепторы	Одобрено
	PRT060128	Ингибирует P2Y 12 рецепторы	Проводятся испытания на безопасность и эффективность человека
	Тикагрелор	Ингибирует P2Y

Открыть в отдельном окне

После первоначального выделения АТФ-рецепторов различные исследователи показали, что два основных класса действуют существенно по-разному. Рецепторы P2X принадлежат к «суперсемейству» управляемых передатчиком ионных каналов. Один из нас (Хах) вместе с другими исследователями показал, что при связывании с АТФ рецепторы Р2Х буквально открываются, образуя канал, позволяющий ионам натрия и кальция устремляться в клетки. Рецепторы P2Y, напротив, не открываются таким же образом, но связывание АТФ с их внеклеточной поверхностью запускает каскад молекулярных взаимодействий внутри клеток, что приводит к высвобождению внутриклеточных запасов кальция. В обоих случаях кальций может запускать дальнейшие молекулярные события, которые изменяют поведение клеток.

Хотя АТФ остается в синаптической щели ненадолго, клеточные эффекты активации рецепторов в одних случаях могут проявляться быстро — в течение миллисекунд, а в других — медленно — иногда в течение нескольких лет. Например, проникновение ионов кальция через P2X-каналы может привести к тому, что клетка высвобождает другие медиаторы, как показал Khakh в ткани мозга, или кальций, высвобождаемый при активации P2Y, может изменить активность генов, участвующих в пролиферации клеток, что вызывает изменения в ткани с пожизненными последствиями. Несмотря на то, что присутствие молекул АТФ во внеклеточном пространстве кратковременно, их биологические эффекты могут быть весьма всеобъемлющими.

Механизмы передачи сигналов АТФ становятся еще более увлекательными, если принять во внимание их взаимодействие с другими сигнальными системами вне клеток. Большое семейство ферментов, известных как эктоАТФазы, находится на поверхности большинства клеток, где они быстро удаляют фосфаты из АТФ один за другим, последовательно превращая молекулу АТФ в аденозиндифосфат (АДФ), аденозинмонофосфат (АМФ) и, наконец, только аденозин. Каждый из продуктов распада АТФ может по-своему влиять на клетку, например, когда аденозин связывается с рецепторами P1.

Фусао Като из Медицинской школы Университета Дзикей в Токио показал, например, что АТФ и аденозин совместно действуют в сети ствола головного мозга, ответственной за основные функции организма, такие как дыхание, сердечный ритм и желудочно-кишечная деятельность. Однако существуют и другие ситуации, когда АТФ и аденозин противостоят друг другу, например, во время передачи от нейрона к нейрону, когда аденозин может ингибировать высвобождение АТФ нейроном в синаптическую щель. Таким образом, взаимосвязанные эффекты АТФ, ее составных частей и внеклеточных эктоАТФаз можно рассматривать как формирование саморегулирующейся сигнальной петли во многих случаях.

На воздействие молекулы на клетки влияют не только продукты распада АТФ. В нервной системе АТФ также действует совместно с другими нейротрансмиттерами в качестве комедиатора. Открытие этого явления в 1976 году Бернстоком помогло пересмотреть давнее представление о том, что любой конкретный нейрон может синтезировать, хранить и выделять только один вид нейротрансмиттера. На сегодняшний день имеется значительный объем данных, свидетельствующих о том, что АТФ обычно высвобождается вместе с классическими нейротрансмиттерами, такими как норадреналин или ацетилхолин. Хотя котрансмиссия была впервые предложена и доказана для АТФ, феномен нейронов, которые совместно высвобождают молекулы медиатора, теперь также продемонстрирован для множества других медиаторов, включая ГАМК с глицином, дофамином с серотонином и ацетилхолином с глутаматом. Таким образом, котрансмиссия является еще одним примером того, как исследования передачи сигналов АТФ выявили более общие физиологические принципы, а также сформировали и направили исследования в других областях.

В свете установленной роли АТФ в передаче сигналов между клетками нервной системы неудивительно, что АТФ играет важную роль в функционировании пяти органов чувств. Например, в глазах рецепторы АТФ на нервных клетках сетчатки влияют на реакцию клеток на информацию, полученную от палочек и колбочек, детекторов света в глазах. Нервы сетчатки, в свою очередь, направляют АТФ и ацетилхолин в качестве ко-передатчиков для передачи информации в центры обработки сенсорных сигналов в головном мозге. В дополнение к этой повседневной функции АТФ несколько исследовательских групп показали, что передача сигналов АТФ в ключевой момент развития глаза эмбриона может иметь последствия, сохраняющиеся на протяжении всей жизни. Действительно, Николас Дейл из Уорикского университета в Англии и его коллеги показали, что высвобождение АТФ в критический момент у раннего эмбриона является сигналом для развития глаз.

Высвобождение АТФ во время развития также важно для правильного формирования улитки, органа, отвечающего за слух, а передача сигналов АТФ по-прежнему имеет решающее значение для работы внутреннего уха у взрослых. Около 50 000 волосковых клеток — нейронов внутреннего уха, передающих звук, — выстилают улитку человека, и около половины из них имеют рецепторы АТФ, которые, как было показано, при некоторых обстоятельствах облегчают возбуждение нейронов. Кроме того, вкусовые рецепторы, окончания чувствительных нервов на языке, обладают рецепторами P2X, которые опосредуют вкус. В особенно хорошо спланированном исследовании Сью К. Киннамон и ее коллеги из Университета штата Колорадо продемонстрировали, что АТФ играет жизненно важную роль в качестве передатчика от клеток вкусовых рецепторов к вкусовым нервам, и что у мышей отсутствуют оба P2X 9.Подтипы рецепторов 0091 2 и P2X ₃ не способны ощущать вкус.

Интересно, что рецепторы P2X ₂ и P2X ₃ , присутствующие на вкусовых сосочках, являются одними и теми же рецепторами, участвующими в определенных типах передачи болевых сигналов. На протяжении десятилетий ученым было известно, что АТФ, введенный в кожу, вызывает боль. Стивен Б. МакМахон и его коллеги из Школы биомедицинских наук Гая, Кинга и Св. Томаса в Лондоне недавно показали, что боль вызывается активацией P2X 9.0091 3 АТФ-рецепторы на окончаниях чувствительных нервов в коже, которые опосредуют реакцию на прикосновение и боль. Другая форма боли, связанная с повреждением нервов, называется невропатической болью и вовлекает АТФ другим путем. Элегантные исследования Кадзухиде Иноуэ из Университета Кюсю в Японии и Майкла Солтера из Университета Торонто показывают, что ключевой шаг в развитии этого типа боли включает активацию рецепторов АТФ на иммунных клетках спинного мозга, называемых микроглией. Микроглия, в свою очередь, высвобождает молекулы, которые раздражают нервные волокна, что приводит к хронической боли [см. «Новые виновники хронической боли», Р. Дуглас Филдс; Научный американец, ноябрь 2009 г.].

Из-за такого понимания сигнальной роли АТФ несколько фармацевтических компаний в настоящее время изучают рецепторы P2X в качестве новых мишеней для лекарств от невропатической боли или боли, вызванной воспалением. И боль — это лишь один из аспектов здоровья человека, который вскоре может выиграть от терапии, направленной на АТФ или его рецепторы.

Люди с заболеваниями сердца и сосудов входят в число тех, кому будут полезны будущие препараты, воздействующие на АТФ-рецепторы. Причина становится ясной, если взглянуть на события, следующие за травмой. Клетки, которые находятся в состоянии стресса или физически повреждены, могут высвобождать или проливать АТФ во внеклеточное пространство. В таких ситуациях передача сигналов АТФ часто приводит к защитным и заживляющим реакциям, в том числе с помощью тромбоцитов, клеток, ответственных за образование сгустка, чтобы остановить кровотечение из новой раны. Тромбоциты отображают P2Y ₁₂ подтипа рецептора, и его активация внеклеточным АТФ заставляет их претерпевать изменения, которые приводят к образованию сгустка. Конечно, этот же процесс способствует образованию тромбов в сосудах, что может привести к инфарктам и инсультам. Существующий «блокбастер» клопидогрел работает, блокируя рецептор P2Y ₁₂ на тромбоцитах и ​​тем самым предотвращая образование тромбов АТФ. Несколько препаратов, которые действуют схожим образом, также проходят расширенные клинические испытания при коронарных заболеваниях.

Столь же перспективной терапевтической областью является пищеварительная система. Джеймс Дж. Галлиган из Мичиганского государственного университета и другие продемонстрировали, что АТФ, направляемый из нервной системы кишечника в стенку кишечника, действует на рецепторы P2X и P2Y, контролируя ритмические сокращения, которые продвигают пищу по тракту. Между тем АТФ, который связывается с рецепторами P2Y на клетках, выстилающих внутреннюю поверхность стенки кишечника, запускает секрецию пищеварительных ферментов. Поэтому фармацевтические компании горячо разрабатывают агенты, которые воздействуют на эти рецепторы, чтобы модулировать эти функции, в качестве потенциальных средств лечения синдрома раздраженного кишечника и его более тяжелой формы, болезни Крона.

Участие АТФ в здоровом функционировании других органов и тканей делает его возможной лекарственной мишенью при длинном списке заболеваний, включая заболевания почек, костей, мочевого пузыря, кожи и даже неврологические и психические заболевания. Более того, АТФ может быть одним из естественных средств борьбы с раком. Элиэзер Рапапорт, работая в Медицинской школе Бостонского университета, впервые описал эффект АТФ по уничтожению опухолей в 1983 году. Он тоже был встречен со скептицизмом, но исследования, проведенные с тех пор рядом независимых лабораторий, показали, что АТФ может ингибировать рост опухолей, включая рак предстательной железы, молочной железы, колоректальный рак, рак яичников и рак пищевода, а также клетки меланомы. Передача сигналов АТФ частично способствует самоубийству опухолевых клеток, а частично способствует дифференцировке клеток, что замедляет пролиферацию опухолевых клеток.

Предстоит проделать большую работу, чтобы воплотить новые знания о передаче сигналов АТФ, собранные к настоящему времени, в новые лекарства, готовые к использованию в клинике. Но многие лаборатории и фармацевтические компании активно ищут лекарства, которые могут избирательно активировать или подавлять определенные подтипы рецепторов АТФ, ингибировать или усиливать высвобождение АТФ или ингибировать расщепление АТФ после того, как он был высвобожден из клеток.

Повсеместное распространение АТФ как сигнальной молекулы ставит как минимум одну серьезную проблему: разработка лекарств, нацеленных только на один орган или ткань, не вызывающих побочных эффектов в других системах организма. Однако эта проблема не уникальна для АТФ, и большое разнообразие конфигураций субъединиц, обнаруживаемых в разных типах клеток, сделает более возможным нацеливание на конкретные ткани. Кхах экспериментировал с созданием «дизайнерских» АТФ-рецепторов, которые можно было внедрить в культивируемые клетки или даже в живых лабораторных мышей и использовать для проверки эффектов тонкого изменения функции белка рецептора P2X. Это всего лишь один из подходов, который позволяет исследователям контролировать передачу сигналов АТФ и изучать результаты на живых организмах.

Одним из наиболее важных достижений за последние 20 лет стало недавнее определение кристаллической структуры P2X-канала рыбки данио Эриком Гуо и его коллегами из Орегонского университета здоровья и науки. Это знаменательное достижение показывает детали того, как работает рецептор АТФ, на атомном уровне и прокладывает путь к пониманию передачи сигналов АТФ от уровня молекул до уровня целых физиологических систем. Это также значительно ускорит процесс открытия лекарств.

Недавние данные о наличии рецепторов АТФ в растениях и примитивных организмах, таких как зеленые водоросли, амебы и паразитические шистосомы, позволяют предположить, что нацеливание на передачу сигналов АТФ также может быть полезным в сельском хозяйстве и при лечении инфекционных заболеваний. Присутствие передачи сигналов АТФ у таких разнообразных форм жизни предполагает также, что функция АТФ как сигнальной молекулы проявилась в начале эволюции жизни — возможно, более или менее одновременно с ее принятием в качестве источника энергии. Многие сообщения о мощных эффектах, вызываемых АТФ и ее производными у большинства беспозвоночных и низших позвоночных животных, также предполагают, что влияние АТФ действительно может быть широко распространенным.

Нам приятно видеть, как роль АТФ как сигнальной молекулы превратилась из идеи, которая считалась сомнительной 50 лет назад, в обширную и динамичную область исследований, представляющую интерес для всего биологического сообщества и имеющую большое потенциальное значение для медицины. Мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как дальнейшие прорывы в понимании удивительной двойной жизни АТФ будут использованы для улучшения качества жизни человека.

1929 Обнаружено, что АТФ является источником энергии в мышечной ткани.

1929 Альберт Сент-Дьёрдьи обнаружил, что пурины (химическое семейство АТФ) оказывают мощное воздействие на сердце.

1945 Структура АТФ подтверждена.

1959 Памела Холтон демонстрирует выделение АТФ сенсорными нервами.

1962 Джеффри Бернсток демонстрирует передачу сообщений от нейронов к мышцам с помощью нового нейротрансмиттера.

1972 Бернсток предполагает существование нервов, передающих сигналы с использованием АТФ.

1976 Бернсток предполагает, что АТФ действует как котрансмиттер с другими нейротрансмиттерами.

1993 и 1994 Рецепторы P2X и P2Y для АТФ, выделенные из клеток.

1998 Клопидогрел, препарат, действующий на P2Y-рецепторы тромбоцитов, введенный для предотвращения образования тромбов в кровеносных сосудах.

2009 Раскрыта кристаллическая структура рецептора P2X, которая должна помочь в открытии лекарств.

Открытие рецепторов АТФ у растений и примитивных форм жизни, таких как амебы и черви, предполагает, что молекула приняла на себя сигнальную роль очень рано в эволюции жизни. В слизевике Dictyostelium discoideum ( ниже ), АТФ-активируемые рецепторы, которые напоминают P2X-каналы человека, контролируют поток воды в клетки и из них.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

• АТФ, наиболее известная как универсальное топливо внутри живых клеток, также служит молекулярным сигналом, влияющим на поведение клеток.

• Ведущий исследователь и первооткрыватель роли передатчика АТФ описывает, как работают сигналы АТФ и почему они необходимы для основных функций и развития организма.

• Поскольку АТФ настолько вездесущ, влияние молекулы может варьироваться от ткани к ткани, предлагая новое понимание широкого спектра заболеваний и различных способов их лечения.

– Редакторы

[ДВОЙНЫЕ РОЛИ]

АТФ ВНУТРИ КЛЕТОК… И СНАРУЖИ

источник питания; он подпитывает деятельность молекулярного механизма, который позволяет всем клеткам функционировать и процветать (9).0015 ниже ). Но не весь внутриклеточный АТФ используется клеточными процессами. Клетки всех видов также выделяют АТФ для отправки сообщений соседним клеткам ( справа ).

[АТФ В ДЕЙСТВИИ]

ОДИН СИГНАЛ, МНОЖЕСТВО СООБЩЕНИЙ

Сигнальная активность АТФ была впервые обнаружена между нервными клетками и мышечной тканью, но теперь известно, что она действует в самых разных типах клеток в организме. Отдельные примеры из сердечно-сосудистой системы иллюстрируют, насколько разнообразными могут быть эффекты АТФ по своей природе и продолжительности.

АНАТОМИЯ АТФ

Балджит С. Кхах — доцент кафедры физиологии и нейробиологии Медицинской школы Дэвида Геффена Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Он разработал новые инструменты, такие как дизайнерские рецепторы АТФ, которые можно контролировать с помощью света, чтобы исследовать, как клетки воспринимают АТФ и реагируют на него. Он завоевал множество наград и наград. Он и Хах познакомились в 1994 в кофейне в Вене, где они обсуждали ATP за яблочным штруделем

Что такое АТФ и как он помогает исцелять клетки? – Носки True Energy

Что такое АТФ и как он помогает исцелять клетки?

Аденозинтрифосфат (АТФ) является одной из наиболее важных молекул в биологии. Он играет важную роль в различных клеточных процессах, включая сокращение мышц и выработку энергии. АТФ отвечает за обеспечение многих метаболических процессов, происходящих внутри клеток, и помогает им нормально функционировать. Без него клетки не смогли бы выполнять свои обычные функции и в конечном итоге могли бы погибнуть.

В этой статье мы обсудим, почему АТФ так важен для клеток и как он способствует сокращению мышц. Мы также рассмотрим другие способы, которыми АТФ способствует здоровью и функционированию клеток. Понимая важность АТФ в клеточной активности, мы можем понять, как наш организм работает на молекулярном уровне, и оценить его жизненно важную роль в поддержании нашего здоровья!

Что такое АТФ – аденозин-5′-трифосфат?

Аденозинтрифосфат (АТФ) — это молекула, несущая энергию, присутствующая в каждой клетке. Он состоит из аденозина и трех фосфатных групп, которые обеспечивают источник энергии для многочисленных метаболических процессов. АТФ работает как валюта для клеток, позволяя им получать и хранить энергию в виде высокоэнергетических связей между их фосфатными группами.

Структура АТФ

Структура АТФ представляет собой нуклеозидтрифосфат, состоящий из азотистого основания (аденина), сахара рибозы и трех последовательно связанных фосфатных групп. Энергия, хранящаяся в молекуле АТФ, высвобождается при разрыве одной или нескольких фосфатных связей и используется для обеспечения метаболических процессов, таких как сокращение мышц, биосинтез и транспорт.

Где производится АТФ?

АТФ вырабатывается в клетках организма посредством процесса, называемого клеточным дыханием. Этот процесс включает расщепление глюкозы и других питательных веществ с высвобождением энергии, которая затем сохраняется для использования в качестве АТФ. Фермент аденозинтрифосфатсинтаза (АТФ-синтаза) катализирует образование АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата.

Почему АТФ так важен?

Как уже упоминалось, АТФ необходим для жизни, так как он играет важную роль в функционировании клеток. Без него все наши клетки погибли бы. Он участвует во множестве метаболических процессов и помогает управлять сокращением мышц, позволяя нам двигаться и выполнять физическую активность.

Значение АТФ в клеточной активности

АТФ используется клетками для обеспечения метаболических процессов, таких как клеточная передача сигналов и транспорт молекул через мембраны. Это также основной источник энергии для сокращения мышц и других видов деятельности, требующих большого количества энергии.

Роль АТФ в мышечном сокращении

После того, как АТФ произведена, ее можно использовать для питания различных метаболических процессов в клетках. Одним из наиболее важных применений АТФ является его роль в сокращении мышц. Во время упражнений и физической активности мышцам требуется большое количество энергии для сокращения и расслабления; эта энергия обеспечивается АТФ, хранящимся в мышечных клетках.

По мере расщепления каждой фосфатной группы молекулы АТФ высвобождается энергия, которая используется для облегчения сокращения мышечных волокон. Поскольку мышцы продолжают сокращаться, для непрерывного производства энергии требуется больше АТФ. Следовательно, он должен непрерывно производиться или перерабатываться из АДФ.

Как клетки получают и используют АТФ для регенерации

АТФ также важен для других клеточных функций, таких как транспорт молекул через клеточные мембраны, синтез белков и нуклеиновых кислот и регулирование экспрессии генов. В дополнение к своей роли в обеспечении метаболических процессов, АТФ помогает клеткам регенерировать и восстанавливать себя, чтобы поддерживать свои структурные элементы. Когда создаются новые клетки, им требуется много энергии для поддержания себя; эта энергия обеспечивается АТФ, который доставляется из других частей клетки.

Роль АТФ в регуляции иммунной системы

АТФ играет важную роль в иммунной системе. Он необходим для правильного функционирования некоторых иммунных клеток и помогает регулировать реакцию организма на инфекции и травмы. Без достаточного количества АТФ организм не может эффективно бороться с инфекциями или заживлять раны.

Как это работает

Производство АТФ может стимулировать активность иммунных клеток, таких как Т-клетки и

макрофагов, которые помогают бороться с инфекцией и способствуют заживлению. АТФ также может стимулировать

производство химических веществ, уменьшающих воспаление, таких как цитокины и простагландины, которые могут помочь уменьшить воспаление и способствовать восстановлению тканей.

Инфракрасные носки TRUEENERGY® Используй силу клеточных технологий

Компания TRUE ENERGY® разработала революционные компрессионные носки, которые используют возможности клеточных технологий для ускорения заживления и уменьшения воспалений.

Как работают инфракрасные носки

Вот обзор того, как работают инфракрасные носки TRUENERGY®:

• Тело естественным образом излучает тепло
• Носки TRU ENERGY® содержат инфракрасные наночастицы, смешанные с пряжей. Технология работает, поскольку наночастицы улавливают тепло вашего тела, создавая инфракрасную энергию.
• Инфракрасная энергия затем поглощается вашим телом.
• Начинается процесс АТФ, который доставляет необходимую энергию вашим клеткам. Это улучшает кровообращение.
• Этот процесс также стимулирует активность иммунных клеток, способствуя заживлению и уменьшая боль.
• Плотная посадка носков TRU ENERGY® помогает улучшить кровообращение и насыщение кислородом, способствуя восстановлению мышц.

Часто задаваемые вопросы

В: Что такое АТФ и как он помогает клеткам?

A: АТФ означает аденозинтрифосфат, и это молекула, которая помогает хранить и передавать энергию от одной биохимической реакции к другой внутри клеток. Это основной источник энергии для сокращения мышц, передачи сигналов клетками и транспорта молекул через мембраны.

В: Какова роль АТФ в сокращении мышц?

A: АТФ используется для обеспечения метаболических процессов, включая сокращение мышц. По мере расщепления каждой фосфатной группы молекулы АТФ высвобождается энергия, которая используется для облегчения сокращения мышечных волокон.

В: Почему АТФ важен для клеток?

A: АТФ важен для клеток, потому что он служит энергетической валютой, позволяя им хранить и передавать энергию между биохимическими реакциями. Он также необходим для правильного функционирования некоторых иммунных клеток и помогает регулировать реакцию организма на инфекции и травмы. Кроме того, АТФ помогает клеткам регенерировать и восстанавливать себя, чтобы поддерживать свои структурные элементы.

В: Как инфракрасные носки TREENERGY® используют клеточную технологию для ускорения заживления?

A: Носки TREENERGY® содержат инфракрасные наночастицы, смешанные с пряжей. Технология работает, поскольку наночастицы захватывают тепло вашего тела, создавая инфракрасную энергию, которая затем поглощается обратно в ваше тело. Это запускает выработку АТФ, которая доставляет необходимую энергию вашим клеткам и помогает улучшить кровообращение, а также стимулирует активность иммунных клеток, способствуя заживлению и уменьшая боль. Обжатая посадка TRUE 9Носки 0363 ENERGY® также помогают улучшить кровообращение и насыщение кислородом, способствуя восстановлению мышц.

В: Как АТФ регулирует иммунную систему?

A: АТФ играет важную роль в иммунной системе. Он необходим для правильного функционирования некоторых иммунных клеток и помогает регулировать реакцию организма на инфекции и травмы. АТФ может стимулировать активность иммунных клеток, таких как Т-клетки и макрофаги, которые помогают бороться с инфекцией и способствуют заживлению. Он также может стимулировать выработку противовоспалительных химических веществ, таких как цитокины и простагландины, которые могут помочь уменьшить воспаление и способствовать восстановлению тканей.

В: Какие другие процессы АТФ облегчает в клетках?

О: Помимо регуляции иммунной системы, АТФ важен для регенерации и восстановления клеток. В процессе клеточного дыхания клетки используют АТФ для расщепления глюкозы с образованием богатых энергией молекул, которые можно использовать для обеспечения метаболических процессов. АТФ также участвует в таких процессах, как синтез белка, репликация ДНК и других важных клеточных функциях.

В: Как клетки восстанавливают АТФ?

A: Клетки могут восстанавливать АТФ посредством ряда процессов, включая анаэробное дыхание и гликолиз. При анаэробном дыхании глюкоза расщепляется без потребности в кислороде, высвобождая энергию, которая может быть использована для регенерации АТФ. При гликолизе глюкоза окисляется и превращается в пируват, который затем можно использовать для образования АТФ в цикле Кребса.

Кроме того, клеточное дыхание с кислородом производит значительное количество АТФ для клеток, что делает его важным процессом для здоровья клеток.

В: Как увеличить уровень АТФ естественным путем?

О: Лучший естественный способ повысить уровень АТФ — это регулярно заниматься спортом и придерживаться сбалансированной диеты. Упражнения увеличивают выработку АТФ, что может помочь улучшить общее состояние здоровья и работоспособность. Сбалансированная диета с большим количеством фруктов, овощей, цельного зерна и нежирных белков также обеспечит необходимые питательные вещества для клеточного дыхания и производства АТФ.

В: Что производит больше всего АТФ?

A: Клеточное дыхание с кислородом производит больше всего АТФ. Во время этого процесса глюкоза расщепляется и превращается в богатые энергией молекулы, такие как АТФ, НАДН и ФАДч3. Затем эти молекулы используются для питания метаболических процессов в клетках. Кроме того, регулярные физические упражнения могут помочь естественным образом увеличить выработку АТФ в организме.

В: Производство клеточной энергии требует присутствия АТФ. Какова роль АТФ в мышечном сокращении?

О: Для того, чтобы мышцы сокращались, АТФ необходима для обеспечения процесса энергией. АТФ связывается с молекулами миозина, отвечающими за сокращение мышц, и запускает серию реакций, заставляющих их двигаться и создавать силу. Без достаточного количества АТФ мышцы не могут правильно сокращаться и становятся слабыми или утомленными.

В: Как производится АТФ?

A: АТФ производится в результате ряда процессов производства энергии, таких как клеточное дыхание с кислородом и анаэробное дыхание.

В: Как работает ATP?

A: АТФ играет важную роль во многих клеточных процессах, обеспечивая энергией метаболические реакции и сокращение мышц.