АТФ — универсальный источник энергии в организме
АТФ — универсальный источник энергии в организме [c.42]Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) является универсальным аккумулятором энергии, освобождающейся в процессе дыхания, и источником энергии для осуществления всех основных жизненных функций организма. [c.8]
Трифосфат аденозина (АТФ) является универсальным источником энергии живых организмов. [c.397]
Для любого процесса в живом организме необходима энергия, которая получается при протекании химических реакций внутри клетки. Основу биохимических процессов составляют химические превращения, в частности реакции окисления и восстановления. Биологическое окисление служит, таким образом, основным источником энергии для ряда внутренних биологических изменений. Многие из протекающих при таком окислении реакции заключаются в сжигании компонентов пищи, например сахаров или липидов, что дает энергию, используемую затем для осуществления таких важных процессов лвыделение тепла. Эти превращения включают также связывание кислорода дыхание — это биохимический процесс, в результате которого молекулярный кислород восстанавливается до воды. При метаболизме энергия сохраняется аденозинтрифосфатом (АТР), богатым энергией соединением, которое, как известно, служит универсальным переносчиком энергии.
Роль нуклеотидов в обмене веществ. Нуклеотиды используются не только для построения нуклеиновых кислот. Они выполняют также важную роль в регуляции обмена веществ и энергии в различных органах и тканях. Отдельные нуклеотиды входят в состав трех основных коферментов — НАД, ФАД и КоА-ЗН. Эти коферменты участвуют в превращениях углеводов, жиров, аминокислот и других веществ, а также в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с энергообразованием. Такие нуклеотиды, как АТФ, АДФ и др., являются универсальным источником энергии в организме. Молекулы циклических нуклеотидов являются универсальными внутриклеточными регуляторами обмена веществ. Свободные нуклеотиды в клетках образуются в результате их синтеза или при частичном гидролизе нуклеиновых кислот. [c.216]
Что это такое, митохондрии Это не бактерии и не вирусы, не одноклеточные, это просто тельца, плавающие в цитоплазме клеток эукариот, т. е. организмов, клетки которых имеют ядра. Просто, да не совсем. Вообще-то митохондрии выполняют очень важную для клетки функцию — Б них идет процесс окислительного фосфорилирования, то есть происходит переработка энергии, образующейся при сгорании пищи, в энергию АТФ. Иными словами, митохондрия—это энергетическая станция клетки. Подобно тому как электричество — универсальный источник энергии у нас в быту, так н АТФ — универсальный источник энергии для клеточных ферментов. [c.72]
Таким образом, аккумуляторами и носителями свободной энергии в клетках организма являются высокоэнергетические соединения. В центре энергетического обмена клетки находятся адениннуклеотиды — АТФ и АДФ АТФ принадлежит роль универсального источника энергии в клеточном метаболизме и поддержании многих функций организма АДФ используется для синтеза АТФ.
Всем клеткам, как уже было сказано, для выполнения их работы необходима энергия и для всех клеток любого организма источником этой энергии служит АТФ. Поэтому АТФ называют универсальным носителем энергии или энергетической валютой клеток. Подходящей аналогией служат электрические батарейки. Вспомните, для чего только мы их не используем. Мы можем получать с их помощью в одном случае свет, в другом звук, иногда механическое движение, а иногда нам нужна от них собственно электрическая энергия. Удобство батареек в том, что один и тот же источник энергии — батарейку — мы можем использовать для самых разных целей в зависимости от того, куда мы ее поместим. Эту же роль играет в клетках АТФ. Он поставляет энергию для таких различных процессов, как мьппеч-ное сокращение, передача нервных импульсов, активный транспорт веществ или синтез белков, и для всех прочих видов клеточной акгивности. Для этого он должен быть просто подключен к соответствующей части аппарата клетки. [c.343]
Биоэнергетика изучает молекулярные механизмы потребления энергии живой клеткой, а также механизмы преобразование этой энергии в форму, которая может быть использована для совершения различных видов полезной работы (биосинтез, транспорт веществ против градиентов их концентраций, мышечное сокращение, движение клеток, теплопродукция и т. д.). Другими словами, биоэнергетика — это наука о судьбе энергии в клетке. Солнечный свет, которому мы обязаны самим существованием жизни, служит первоначальным источником энергии для растений и фотосинтезирующих бактерий. Энергетические аспекты фотосинтеза — важная составляющая часть биоэнергетической науки. Окисление органических веществ кислородом воздуха — другой универсальный механизм потребления энергии внешней среды живыми организмами. Дыхание и фотосинтетические процессы протекают на мембранах, отличительная черта которых состоит в их крайне низкой проницаемости для ионов водорода. Энергия, улавливаемая при поглощении света растениями и фотосинтезирующими бактериями или выделяемая при окислении органических соединений дышащими организмами, запасается в конечном итоге в химической форме, в виде АТР. Это сравнительно простое (по биологическим масштабам) химическое соединение служит универсальной энергетической валютой живой клетки. Изучение молекулярного механизма образования АТР на биологических мембранах является основным предметом биоэнергетики.
Во-вторых, обнаружены и достаточно подробно изучены общие пути превращения химических соединений in vivo и химические основы многих важнейших биологических процессов. Например, было установлено, что столь различные организмы, как бактерии и человек, имеют много общего на атомно-молекулярном уровне, поскольку они используют одни и те же вещества для синтеза собственных биополимеров и аденозин-трифосфорную кислоту (АТФ) в качестве универсального источника энергии. [c.19]
По мере использования гетеротрофами органических веществ, образовавшихся абиогенно, т. е. химическим путем, изменялись условия жизни на Земле, в соответствии с чем изменялись формы самой жизни. Возникли организмы — автотрофы, способные удовлетворять свои потребности в пище путем привлечения для целей синтеза органических веществ универсального источника энергии — солнца. Однако темновая (химическая) фиксация вошла составной частью в эволюционно более позднюю и более совершенную функцию использования СО2, какой является авто-трофная ассимиляция. [c.99]
Живые клетки в высшей степени упорядочены, причем поддержание упорядоченности необходимо им для роста и выживания. С термодинамической точки зрения это возможно лишь благодаря постоянному вводу энергии, часть которой выделяется клетками в окружающую среду в виде тепла. Вообще говоря, первичным источником энергии является электромагнитное излучение Солнца в фотосинтезирующих организмах, таких, как зеленые растения, под его воздействием образуются органические молекулы Животные получают энергию, захватывая эти органические молекулы и окисляя их в ряде ферментативных реакций, сопряженных с образованием А ТР. А ТР представляет собой универсальную энергетическую валюту для всех клеток, и гидролиз этого соединения, сопряженный с другими реакциями, запускает множество энергетически невыгодных процессов, обеспечивая таким образом создание упорядоченности.
В аналитической химии они служат основой количественного анализа соединений, которые их катализируют или, наоборот, ингибируют. Так, с помощью люминола и люцигенина определяют перекиси, большое число различных катионов и анионов, фенолы и другие продукты [23]. Биолюминесценция люциферина, выделенного из светоносных органов светляка, позволяет определить ничтожные концентрации (до 10″ г/мл) аденозинтрифосфата — универсального переносчика энергии в живых организмах и растениях [24]. Реакция арилоксалатов с перекисью водорода используется как рабочий процесс в хемилюминесцентных источниках света [25]. [c.305]
Выход из проблемы находится в биоразнообразии представителей одной функциональной группы. В главе 4 Происхождения видов Ч.Дарвин писал , что биоразнообразие есть путь дт конкуренции, т.е. фактически уход из-под действия естественного отбора. Естественный отбор на самом деле представляет путь к унификации, принадлежности всех к одной партии победителей. Для нормальных условий, например в почве, возможности конкуренции шире, так как приток субстратов велик, и соответственно возможно более широкое разнообразие организмов. Это разнообразие связано с набором используемых субстратов. Многие органотрофные организмы, как псевдомонады, например, способны использовать в качестве единственного источника углерода и энергии сотню органических веществ, лишь бы продукты разложения были совместимы с центральным метаболизмом. Они универсальны по своим пищевым потребностям и оказываются первыми, которые используют необычный субстрат, наиример ксенобиотик. Такого рода потенции дают уникальную пищевую нишу. Организмы этого типа легче всего выделяются в лабораторную культуру. Другие организмы, особенно среди жестко лимитированных по энергии анаэробов, оказываются способными использовать лишь ограниченный набор субстратов. Итак, имеются две стратегии либо использовать возможности организма для потенциально широкого круга субстратов -политрофная стратегия, либо сконцентрировать их на развитии транспортных систем с высоким сродством к узкому кругу субстратов — стратегия монотрофов.
Впервые созданы молекулы-ловушки для источников энергии в клетках
Ученые синтезировали несколько типов каликсаренов. Первый тип включал соединения с двумя или четырьмя присоединенными рецепторами в верхней части молекулы, второй — в нижней части молекулы. Остальные несколько типов включали комбинации первых двух. Проведя детальный анализ химических свойств каждого типа соединений, ученые выявили различия в их поведении и свойствах. Так, например, при встраивании двух определенных групп в нижней части молекулы, она начинает эффективнее связывать аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) — соединение, образующееся при частичном распаде АТФ.
Чтобы определить, насколько хорошо синтезированная молекула связывает АТФ или АДФ, химики использовали методику замены красителя. Для этого исследователи готовили растворы синтезированных молекул и добавляли в них краситель «эозин Y». Каликсарены образовывали связь известной силы с молекулами красителя. Затем авторы работы добавляли в раствор различные концентрации АТФ или АДФ и сравнивали их оптические спектры. При добавлении АТФ или АДФ в спектрах происходил сдвиг полосы поглощения красителя. Это значит, что концентрация красителя в растворе увеличилась. Следовательно, АТФ или АДФ вытеснили молекулы красителя с рецепторов каликсаренов. Этим экспериментом ученые показали лучшее сродство синтезированных ими каликсаренов к АТФ и АДФ, чем к молекулам красителя.
«В течение последних двух десятилетий многие исследовательские группы уделяли большое внимание синтезу молекул-хозяев с высоким сродством к биологически важным веществам. Среди этих методов особенно важную область исследований представляет распознавание и перенос нуклеотидов — аденозиндифосфорной и аденозинтрифосфорной кислот — благодаря их большой биологической значимости. Аденинсодержащие нуклеотиды важны как универсальный источник энергии и как внутриклеточные медиаторы во многих биологических процессах. Мы впервые создали молекулы на основе каликсаренов, способные распознавать в растворе АТФ и АДФ и связываться с ними при небольших концентрациях», — говорит один из авторов работы, доктор химических наук, заведующий кафедрой неорганической химии РУДН Виктор Хрусталев.
Работа выполнена совместно с учеными Казанского федерального университета и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес [email protected].
Обмен энергии в организме. Ч.2. АТФ — универсальный источник энергии в организме. | Спорт Паровоз
Химическое строение АТФ.
Аденозинтрифосфорная кислота является нуклеотидом.
Состоит она из азотистого основания — аденина, углевода — рибозы, которые вместе образуют аденозин, и трех остатков фосфорной кислоты.
Первый остаток фосфорной кислоты присоединен к рибозе обычной эфирной связью, а два последующих присоединяются посредством макроэргических фосфоангидридных связей.
В клетке молекула АТФ содержит отрицательно заряженные фосфатные группы, которые связываются с катионами, чаще с Мg 2+ , образуя Мg 2+ -АТФ-комплекс.
Гидролиз АТФ.
Свою энергетическую функцию АТФ реализует в процессе распада молекулы с участием Н20 (гидролиза). Обычно от АТФ отщепляется последний фосфатный остаток с образованием АДФ и ортофосфорной кислоты, которая может записываться также как Р.
При этом в стандартных условиях высвобождается около 30 кДж энергии и увеличивается содержание протонов водорода (Н+ ) в среде:
Катализируют эту реакцию специфические ферменты — АТФ-азы (аденозинтрифосфатазы).
Гидролиз АТФ может протекать с образованием АМФ (аденозинмонофосфата) и пирофосфата с высвобождением около 30 кДж энергии:
Из АДФ под влиянием фермента миокиназы (аденилаткиназы) может образовываться АТФ. При этом из двух молекул АДФ образуются АТФ и АМФ:
Молекула АМФ не содержит макроэргических связей.
Она в редких случаях используется для восстановления АТФ , однако играет важную роль в регуляции обмена веществ, и в первую очередь обмена АТФ.
АТФ — аккумулятор и носитель свободной энергии.
Молекула АТФ образуется за счет свободной энергии, выделяющейся в реакциях катаболизма, согласно следующей схеме:
Поэтому АТФ является аккумулятором (формой запасания) свободной энергии, которая в неживой природе рассеивается в виде тепла.
Однако в клетках организма АТФ быстро используется, так как легко отдает свой высокоэнергетический фосфат другим веществам, т. е. выступает в качестве донора фосфатных групп.
Практически все реакции энергетического обмена в клетках организма протекают посредством образования и распада молекул АТФ.
Молекулы АТФ благодаря тепловому движению способны перемещаться в клетках на небольшие расстояния (до 10 мкм).
Для передачи энергии между клеточными отделами (компартаментами) используется особый транспортный механизм с участием креатинфосфата и ферментов креатинфосфокиназ.
Следовательно, в клетках живого организма АТФ является не только источником химической энергии во многих метаболических реакциях, но и аккумулятором, донором и специальным носителем энергии.
Использование энергии АТФ.
Химическая энергия АТФ постоянно используется в клетках организма для поддержания всех энергопотребляемых биологических процессов.
Так, в скелетных мышцах АТФ обеспечивает энергией процессы мышечного сокращения и расслабления.
При сокращении энергия гидролиза АТФ используется для взаимодействия сократительных нитей актина и миозина, их передвижения (скольжения).
Сократительные белки превращают химическую форму энергии в механическую энергию мышечного сокращения.
При расслаблении энергия АТФ используется для активного транспорта ионов Са через мембраны ретикулума против градиента его концентрации.
Энергия АТФ используется также в клетках нервной системы для образования электрического потенциала в процессе возбуждения и передачи нервного импульса.
Значительное количество АТФ расходуется клеткой на биосинтез различных веществ, особенно на восстановление и накопление белков в скелетных мышцах.
Часть энергии АТФ может превращаться в тепловую энергию.
Таким образом, в клетках организма химическая форма энергии АТФ преобразуется в другие формы энергии: кинетическую (механическую), электрическую, осмотическую, тепловую.
Содержание АТФ в тканях.
Количество АТФ в тканях организма человека относительно невелико, поскольку она не запасается в тканях.
Всего в организме человека содержится около 50 г АТФ.
Для АТФ характерна большая скорость обмена, особенно во время выполнения интенсивных физических упражнений.
Однако существенного снижения уровня АТФ в клетках не отмечается.
Даже при напряженной мышечной деятельности, вызывающей утомление, запасы АТФ в мышцах могут снижаться только в течение нескольких секунд на 20—25 %, поскольку постоянно работают механизмы ее восстановления.
Следовательно, в клетках поддерживается относительное постоянство концентрации АТФ.
Это обеспечивается сбалансированностью процессов образования (ресинтеза) и использования (утилизации) АТФ.
При увеличении скорости использования АТФ автоматически активируется механизм ее образования.
Сбалансированность этих процессов достигается благодаря наличию специальных механизмов регуляции обмена АТФ.
Обмен энергии в организме. Ч.1.
Накопление АТФ
Определение 1
АТФ – это аденозинтрифосфорная кислота, являющаяся универсальным источник энергии клеток.Строение АТФ и ее функции
АТФ поставляет энергию всем без исключения биохимических процессам внутри живых систем, а именно для образования ферментов. Это вещество было открыто в 1929 году в Гарвардской медицинской школе.
По своей химической структуре АТФ является оригинальным соединением эфира аденозина, а также оригинальным производным рибозы и аденина. Азотистое основание пурина соединяется с помощью гликозидной связи с углеродом рибозы. К другому углероду рибозы присоединяются фосфорная кислота в составе трех молекул, которые обозначаются буквами: α, β и γ.
Также АТФ можно отнести к соединениям, которые имеют высокую степень энергетической емкости, которые содержат связи, высвобождают максимальное количество энергии. Гидролиз макроэргической связи в молекуле АТФ сопровождается отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводящих к появлению до 60 кДж/моль энергетических молекул.
Полученная энергия используется в разнообразных процессах, которые протекают с затратой энергии.
АТФ выполняет в организме несколько ключевых ролей:
- поставка энергии в организм для реализации многих химических реакций;
- является носителем двух богатых энергией химических связей и обеспечивают биохимические и физиологические процессы;
- осуществляет перенос биологических мембран в том числе и с целью формирования определенного энергетического потенциала между несколькими мембранами;
- реализация мышечного сокращения.
Также наряду АТФ может выполнять еще несколько особенных функций, так она является:
- исходным продуктом для создания различных нуклеиновых кислот;
- пусковым механизмом для ряда ферментов при присоединении к их активным центрам;
- субстратом для запуска циклического процесса вторичного посредника, реализующего транспорт сигналов от гормонов в клетку;
- медиатором в синапсах и сигнальным веществом в пуринэргической передаче сигнала.
Свойства АТФ
АТФ может синтезироваться путем фосфорилирования АДФ. Оно может быть реализовано тремя способами:
Готовые работы на аналогичную тему
- окислительное фосфорилирование,
- фотофосфорилирование в ходе фотосинтеза в хлоропластах растений,
- субстратное фосфорилирование.
Окислительное фосфорилирование – это путь метаболизма, который заключается в непрерывном потоке энергии, которая образуется при окислении различных питательных веществ.
Фотофосфорилирование – это процесс синтеза АТФ из АДФ за счет использования световой энергии.
Перечисленные два способа реализуются при энергии тех веществ, которые окисляются. Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования. Субстратное фосфорилирование АДФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в цитоплазме в ходе гликолиза или при переносе фосфатной группы с различных макроэргических соединений.
Реакции фосфорилирования АДФ и АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, который составляет суть энергетического обмена. В организме человека АТФ в качестве источника энергии запускает циклический процесс, который составляет суть энергетического обмена. В целом можно сказать, что АТФ замыкает циклы энергетического обмена.
Также можно отметить тот факт, что АТФ является наиболее часто обновляемым веществом. Срок жизни молекулы АТФ составляет мене 60 секунд. За сутки одна молекула АТФ проходит 2000-3000 ресинтеза. Организм человека синтезирует около 40 кг АТФ в день. То есть запаса АТФ в организме практически не создается и для нормальной жизнедеятельности необходимо снова и снова синтезировать новые молекулы АТФ.
АТФ синтезируется во время дыхания за счет химической энергии, высвобождаемой при окислении таких органических веществ, как глюкоза, и во время фотосинтеза — за счет солнечной энергии. АТФ накапливается в складках внутренней мембраны митохондрий внутри крист.
Любой сбой в организме необходимо анализировать с точки зрения наличия должного объема АТФ в клетках. При выявлении дисбаланса энергии целесообразно делать клеточный анализ и оценивать структуры развития организма с позиции комплексного подхода.
Функции и строение, а также процесс ее накопления происходит на мембранах крист в присутствии кислорода. Пировиноградная кислота, образовавшаяся при бескислородном расщеплении глюкозы, окисляется до конечных продуктов CO2 и h3O. Такой многоступенчатый ферментативный процесс называется циклом Кребса и циклом трикарбоновых кислот.
Необходимо отметить следующие факты:
- при распаде двух молекул пировиноградной кислоты образуется 36 молекул АТФ;
- две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного расщепления каждой молекулы;
- таким образом, при окислительном фосфорилировании образуется в 18 раз больше энергии АТФ, чем при гликолизе.
Особенностью процесса накопления АТФ в клетке является тот факт, что в ней необходимо видеть только энергетического носителя, а не ее депо. Для того, чтобы сохранить энергию на длительный период необходимо наличие в клетке таких веществ, как жиры, гликоген. Клетки организма очень чувствительны к колебаниям уровня АТФ. Когда скорость использования этой молекулы возрастает, более интенсивным становится уровень дыхания. Роль АТФ в качестве связующего звена между клеточным дыханием и процессами, идущими с потреблением энергии, видна из рисунка Схема эта выглядит простой, но она иллюстрирует очень важную закономерность.
Поскольку АТФ необходима всем клеткам, ее называют универсальным носителем энергии. АТФ позволяет поставить энергию для различных процессов, например, мышечного сокращения, передачи нервных импульсов, активного транспорта и синтеза белков, а также других типов клеточной активности. Для этого он должен быть просто «подключен» к соответствующей части аппарата клетки. АТФ присутствует во всех живых клетках и его легко доставлять энергию в каждую часть клетки к любому процессу, нуждающемуся в энергообеспечении.
Биология — 9
Ключевые слова
• анаболизм• катаболизм
• ассимиляция
• пластический обмен
• энергетический обмен
образовавшихся во время анаболизма, энергия накапливается в форме химических связей. Эта энергия получается из энергии, выделяемой при процессах распада веществ, то есть при ката-болических реакциях в клетке.
Катаболизм (от греч. “katabole” – сбрасывание, разрушение), или диссимиляция — это процесс распада сложных органических молекул до простых соединений с выделением энергии. Катаболические процессы обеспечивают энергией все биохимические процессы. Поэтому процесс называют также энергетическим обменом. Часть энергии, высвободившейся при разрыве химических связей в органических соединениях, запасается в химическом веществе, называемом аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ).
?
– В каких частях клетки происходят биоэнергетические процессы?– Какое вещество вступает в энергетический обмен?
Деятельность
Сравните строение АТФ со строением нуклеотидов ДНК и РНК.| — | Какие у них сходные и отличительные признаки? |
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Органическое вещество, обеспечивающее клетку энергией. АТФ считается универсальным источником энергии.
!
Для протекания всех биохими-
ческих реакций в клетке требуется
энергия АТФ. К примеру, запаса
энергии АТФ в мышцах хватает на
20-30 сокращений. Поэтому в клет-
ке непрерывно идет синтез АТФ.
универсальный источник энергии в клетке — КиберПедия
Рис. 69
Многие процессы, происходящие в клетке, требуют затрат энергии. Например, сокращение актомиозиновых нитей (именно оно лежит в основе укорочения мышц, переползания клеток с места на место, перемещения по клетке многих органоидов), перенос многих молекул сквозь мембрану, синтез белков и нуклеиновых кислот, транспортировка органоидов по микротрубочкам с помощью кинезина и т.д. Все белки, производящие в клетке подобные операции, одновременно расщепляют молекулы специального вещества — аккумулятора энергии АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) (см. рис. 69). В этой молекуле связи между атомами фосфора и кислорода являются макроэргическими, то есть при их разрыве выделяется большое количество энергии. Белок, использующий АТФ как источник энергии, может разорвать две такие связи. При разрыве первой из них (с присоединением воды) получается молекула АДФ (аденозиндифосфорной кислоты) и фосфорной кислоты. При разрыве второй макроэргической связи из молекулы АДФ получается АМФ (аденозинмонофосфорная кислота) и еще одна молекула фосфорной кислоты.
Переносчики атомов водорода
Часто одним из этапов химического преобразования органических веществ внутри клетки является отделение от их молекул атомов водорода. Они присоединяются к специальным молекулам — переносчикам водорода, которые доставляют их в митохондрии на «сжигание». Обычно в клетке имеются три типа переносчиков водорода: НАД +, НАДФ + и ФАД. «Работают» они так (значок «·» означает присоединение):
НАД + + 2Н = НАД·Н + Н +
НАДФ+ + 2Н = НАДФ·Н + Н +
ФАД + 2Н = ФАД·Н2
НАД + и НАДФ + захватывают один электрон (при этом атом водорода, у которого отобран этот электрон, превращается в протон и уплывает в раствор) и, кроме этого, присоединяют еще один атом водорода. ФАД присоединяет два атома водорода.
Дыхание
Как мы уже выяснили, клетка умеет производить процесс, аналогичный горению (он называется дыханием) с отдельными молекулами пищи. Энергия, которая при этом выделяется, используется клеткой для синтеза АТФ. В качестве сырья при этом используется только глюкоза (другие молекулы клетки для использования в качестве «горючего» сначала преобразуются в глюкозу либо в продукты ее переработки) (здесь Фн — фосфорная кислота):
Рис. 70
Как видно из схемы, в процессе дыхания одни и те же 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 18 атомов кислорода перешли из одного состояния (одна молекула глюкозы и 6 молекул кислорода) в другое (6 молекул углекислого газа и 6 молекул воды). В результате выделилась энергия, поэтому, по закону сохранения энергии, суммарная внутренняя энергия этих атомов уменьшилась. На рис. 70 сравнивается полная суммарная внутренняя энергия одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода с внутренней энергией шести молекул воды и шести молекул углекислого газа. Разница и представляет собой ту энергию, которая при горении выделяется в виде тепла, а при дыхании обеспечивает синтез АТФ.
Дыхание представляет собой большое число последовательных реакций, в ходе которых энергия выделяется маленькими порциями. Весь процесс обычно делят на три этапа: гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование. Мы не будем подробно рассматривать все реакции , а ограничимся общими описаниями перечисленных этапов и составлением суммарных химических уравнений. Гликолиз происходит в цитоплазме клетки вне митохондрий без участия кислорода, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование — внутри митохондрий, окислительное фосфорилирование — при обязательном участии кислорода.
Гликолиз
В ходе гликолиза молекула глюкозы превращается в два остатка уксусной кислоты, которые захватываются специальным переносчиком — коэнзимом А, который в результате этой реакции превращается в ацетилкоэнзим А, или, кратко, ацетил-КоА (рис. 71):
Рис. 71
Многие организмы (их называют анаэробами), в том числе некоторые многоклеточные животные, не потребляют кислород, синтезируя АТФ исключительно за счет гликолиза. Митохондрий в их клетках нет. Накапливающиеся продукты гликолиза они тем или иным способом выбрасывают во внешнюю среду. Примеры: дрожжи, молочнокислые бактерии, многие паразиты кишечника (аскарида, ленточные черви).
Новости
Спортсмены часто задают один и тот же вопрос: Каким образом организм хранит энергию? Почему именно так, а не иначе? Как наиболее экономично расходовать эту энергию? Мы попробуем ответить на эти вопросы.
АТФ или аденозинтрифосфат является основным переносчиком энергии в клетке, играет исключительно важную роль в обмене энергии в организме и известен как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.
При этом, общее количество АТФ в организме в каждый отдельно взятый момент составляет не более 250 грамм. Этого количества хватит лишь на несколько секунд работы мышц при максимальной нагрузке.
Возникает вопрос, если АТФ это универсальный источник энергии то почему бы не сделать в организме его запасы побольше?
Все дело в том, что молекула АТФ очень тяжелая и 1 моль АТФ весит 507,19 грамма.
При этом 1 моль АТФ дает нам энергии от 40 до 60 кДж.
1 Джоуль =0,238846 калориям.
Соответственно 40-60 кДж=9,5 до 14,3 кКал.
1 моль АТФ весом 507,19 грамм=9,5-14,3 кКал энергии.
При беге среднее потребление калорий составляет 1 кКал/кг/км. У тренированного человека несколько меньше.
Соответственно человек массой в 70 кг на преодоление дистанции в 10 километров тратит в среднем 700 кКал.
700 кКал в АТФ будет весить почти 30 килограмм!
Организму просто не выгодно запасать большие объемы энергии в форме АТФ.
В связи с этим, АТФ в организме является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 минуты. В течении же суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000-3000 циклов ресинтеза, а всего человеческий организм в среднем синтезирует в сутки около 40 килограмм АТФ.
Организм практически не создает запаса АТФ и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.
Для синтеза АТФ организм использует глюкозу которую депонирует в форме ГЛИКОГЕНА. Гликоген как способ хранения энергии организмом более эффективен. 1 моль глюкозы образует при аэробном гликолизе 38 моль АТФ, а весит при этом глюкоза 174 грамма на моль.
1 моль глюкозы весит 174 грамма, но при этом в процессе синтеза энергии дает 38 моль АТФ общим весом в 19,3 килограмм!!
Энергетический обмен глюкозы осуществляется одновременно в трех направления. Два из которых известны нам как анаэробные и не требуют присутствия кислорода при синтезе АТФ и один аэробный.
Анаэробный гликолиз 1 моль глюкозы сопровождается синтезом 2 моль АТФ и 2 моль лактата. При этом аэробный гликолиз 1 моль глюкозы сопровождается производством 38 моль АТФ.
Вот почему нам так важен при длительном беге именно аэробный гликолиз, то есть синтез энергии из глюкозы в присутствии кислорода.
Он просто гораздо более эффективен!
Запасы гликогена в нашем организме оцениваются в 300-400 грамм, что обеспечивает нас запасом энергии примерно в 1900-2200 ккалорий. Но этого запаса все равно мало даже для того чтобы пробежать марафон. Запасы гликогена полностью истощаются в течении 90 минут при усилии свыше 75% от МПК.
В чем же организм человека хранит основной запас энергии?
В ЖИРАХ. Деградация одной молекулы триглицерина освобождает в 13 раз больше энергии чем молекула глюкозы. Один грамм субстрата жиров (липидов) дает энергии 9 ккал против 4 ккал у углеводов. То есть в энергетическом плане липиды нам дают энергии в 2 раза больше чем углеводы в том же количестве.
В среднем, доля жира в организме человека близка к 10-15% у мужчин и 20% у женщин, что дает нам запас энергии равный почти 90 000 ккалорий!
Большее количество энергии организм запасает максимально эффективным способом в виде жиров.
Но есть одно но! Синтез энергии из жиров может протекать только в присутствии кислорода. И при этом, этот процесс требует затрат энергии!
Для получения энергии из жиров нам необходим кислород и …. углеводы, как источник энергии. Жиры горят в пламени глюкозы!
Помните?
Если мы хотим бежать долго и экономично мы должны двигаться в аэробном режиме для того чтобы обеспечить синтез энергии из жиров и максимально эффективно тратить запасы углеводов для обеспечения этого процесса (не забывая о дополнительном питании на длинных дистанциях).
Аэробный режим синтеза энергии соответствует максимальной нагрузке равной примерно 60-65% МПК (VO2max). Соответственно экономичность бега (эффективность потребления кислорода и сжигания калорий) будет снижается при превышении максимальной нагрузки выше 60-65% МПК, а при переходе к нагрузке выше 75% МПК резко упадет.
Регулярные тренировки способны повысить возможность организма к полному расщеплению липидов на 20-30 %. Эти изменения ощущаются на изменении жировой массы организма. Так с ростом тренированности средний процент жира в организме уменьшается и может достичь 5 % у мужчин и 10% у женщин.
Первый график это так называемая «кривая Howald (1974)» схематически показывает относительную долю трех энергетических систем в зависимости от продолжительности усилия.
Следующий график показывает долю жиров и углеводов в энергетическом обмене в зависимости от интенсивности усилия.
Третий график показывает распределение энергопотребления в четырехглавой мышце в зависимости от интенсивности усилия. Доля гликогена резко возрастает с ростом интенсивности. Доля липидов максимальна при МПК=57% и резко уменьшается при МПК свыше 72%.
Ну и последний график показывает соотношение жиров в энергетических обменных процессах у тренированного и не тренированного человека.
20.1: ATP — универсальная энергетическая валюта
Цели обучения
- Для описания важности АТФ как источника энергии в живых организмах.
Аденозинтрифосфат (АТФ), нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трех фосфатных групп, возможно, является наиболее важным из так называемых богатых энергией соединений в клетке. Его концентрация в клетке колеблется от 0,5 до 2,5 мг / мл клеточной жидкости.
Энергетические соединения — это вещества, обладающие особыми структурными особенностями, которые приводят к выделению энергии после гидролиза.В результате эти соединения могут поставлять энергию для биохимических процессов, требующих энергии. Важной структурной особенностью АТФ является ангидрид фосфорной кислоты или пирофосфатная связь:
Пирофосфатная связь, обозначенная волнистой линией (~), гидролизуется, когда АТФ превращается в аденозиндифосфат (АДФ). В этой реакции гидролиза продукты содержат меньше энергии, чем реагенты; происходит выделение энергии (> 7 ккал / моль). Одна из причин количества выделяемой энергии заключается в том, что гидролиз снимает электрон-электронное отталкивание, испытываемое отрицательно заряженными фосфатными группами, когда они связаны друг с другом (Рисунок 20.1.1).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Гидролиз АТФ с образованием АДФЭнергия выделяется, потому что продукты (АДФ и ион фосфата) имеют меньше энергии, чем реагенты [АТФ и вода (H 2 O)].
Общее уравнение гидролиза АТФ выглядит следующим образом:
\ [ATP + H_2O → ADP + P_i + 7,4 \; ккал / моль \]
Если при гидролизе АТФ выделяется энергия, для его синтеза (из АДФ) требуется энергия. В клетке АТФ вырабатывается теми процессами, которые снабжают организм энергией (поглощение лучистой энергии солнца зелеными растениями и расщепление пищи у животных), и гидролизуется теми процессами, которые требуют энергии (синтез углеводов , липиды, белки; передача нервных импульсов; мышечные сокращения).{2 -} \).
АТФ — не единственное высокоэнергетическое соединение, необходимое для метаболизма. Некоторые другие перечислены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \). Обратите внимание, однако, что энергия, выделяемая при гидролизе АТФ, находится примерно посередине между энергией высокоэнергетических и низкоэнергетических фосфатных соединений. Это означает, что гидролиз АТФ может обеспечить энергию для фосфорилирования соединений, указанных ниже в таблице. Например, гидролиз АТФ обеспечивает достаточную энергию для фосфорилирования глюкозы с образованием глюкозо-1-фосфата.Точно так же гидролиз соединений, таких как креатинфосфат, которые в таблице указаны на выше АТФ, может обеспечить энергию, необходимую для повторного синтеза АТФ из АДФ.
| Тип | Пример | Выделенная энергия (ккал / моль) |
|---|---|---|
ацилфосфат | 1,3-бисфосфоглицерат (BPG) | −11.8 |
| ацетилфосфат | −11,3 | |
гуанидин фосфаты | креатинфосфат | −10,3 |
| аргинин фосфат | −9,1 | |
пирофосфаты | PP i * → 2P i | −7.8 |
| ATP → AMP + PP i | −7,7 | |
| ATP → ADP + P i | −7,5 | |
| ADP → AMP + P и | −7,5 | |
сахарные фосфаты | глюкозо-1-фосфат | −5,0 |
| фруктозо-6-фосфат | −3.8 | |
| AMP → аденозин + P i | −3,4 | |
| глюкозо-6-фосфат | −3,3 | |
| глицерин-3-фосфат | -2,2 | |
| * PP i — пирофосфат-ион. | ||
Резюме
При гидролизе АТФ высвобождается энергия, которую можно использовать для клеточных процессов, требующих энергии.
Упражнение по обзору концепции
Почему АТФ называют энергетической валютой клетки?
Ответ
АТФ — основная молекула, участвующая в реакциях энергообмена в биологических системах.
Упражнения
- Как АТФ и АДФ различаются по структуре?
- Почему при гидролизе АТФ до АДФ выделяется энергия?
- Определите, будет ли каждое соединение классифицировано как высокоэнергетическое фосфатное соединение.
- ATP
- глюкозо-6-фосфат
- креатинфосфат
- Определите, будет ли каждое соединение классифицировано как высокоэнергетическое фосфатное соединение.
- АДП
- AMP
- глюкозо-1-фосфат
Ответы
АТФ имеет присоединенную трифосфатную группу, в то время как АДФ имеет присоединенную дифосфатную группу.
Какова структура и функции atf.Что такое АТФ в биологии? II
Продолжение. См. № 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005
Углубленное планирование, 10 класс
Урок 19. Химическая структура и биологическая роль АТФ
Оборудование: таблиц по общей биологии, схема строения молекулы АТФ, схема взаимосвязи пластического и энергетического метаболизма.
I. Проверка знаний
Проведение биологического диктанта «Органические соединения живого вещества»
Преподаватель читает тезисы под номерами, ученики записывают в тетрадь номера тех тезисов, которые соответствуют содержанию их версии.
Вариант 1 — белки.
Вариант 2 — углеводы.
Вариант 3 — липиды.
Вариант 4 — нуклеиновые кислоты.
1. В чистом виде они состоят только из атомов C, H, O.
2. Помимо атомов C, H, O они содержат атомы N и обычно S.
3. Кроме атомов C, H, O содержат атомы N и P.
4. Имеют относительно низкую молекулярную массу.
5. Молекулярная масса может составлять от тысяч до нескольких десятков и сотен тысяч дальтон.
6. Крупнейшие органические соединения с молекулярной массой до нескольких десятков и сотен миллионов дальтон.
7. Обладают различной молекулярной массой — от очень низкой до очень высокой, в зависимости от того, является ли вещество мономером или полимером.
8. Состоит из моносахаридов.
9. Состоит из аминокислот.
10. Состоит из нуклеотидов.
11. Сложные эфиры высших жирных кислот.
12. Основная структурная единица: «азотистое основание — пентоза — остаток фосфорной кислоты».
13. Основная структурная единица: «аминокислоты».
14. Основная структурная единица: «моносахарид».
15. Основная структурная единица: «глицерин-жирная кислота».
16. Полимерные молекулы построены из тех же мономеров.
17. Полимерные молекулы состоят из похожих, но не полностью идентичных мономеров.
18. Не полимеры.
19. Выполняют почти исключительно энергетические, строительные и накопительные функции, в некоторых случаях — защитные.
20. Помимо энергии и строительства, они выполняют каталитические, сигнальные, транспортные, моторные и защитные функции;
21. Осуществляют хранение и передачу наследственных свойств клетки и организма.
Вариант 1 -2; 5; 9; 13; 17; 20.
Вариант 2 — 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Вариант 3 — 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Вариант 4 — 3; 6; 10; 12; 17; 21.
II. Изучение нового материала
1.Строение аденозинтрифосфорной кислоты
Помимо белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов, в живом веществе синтезируется большое количество других органических соединений. Среди них важную роль в биоэнергетике клетки играет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ содержится во всех клетках растений и животных. В клетках аденозинтрифосфорная кислота чаще всего присутствует в форме солей, называемых аденозинтрифосфатами … Количество АТФ колеблется и составляет в среднем 0,04% (в среднем в клетке содержится около 1 миллиарда молекул АТФ). Наибольшее количество АТФ содержится в скелетных мышцах (0,2–0,5%).
МолекулаАТФ состоит из азотистого основания — аденина, пентозы — рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, т.е.АТФ — это особый аденильный нуклеотид. В отличие от других нуклеотидов, АТФ содержит не один, а три остатка фосфорной кислоты. АТФ относится к высокоэнергетическим веществам — веществам, которые содержат в своих связях большое количество энергии.
Пространственная модель (A) и структурная формула (B) молекулы АТФ
Остаток фосфорной кислоты отщепляется от композиции АТФ под действием ферментов АТФазы. АТФ имеет стойкую тенденцию к разделению своей концевой фосфатной группы:
ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 кДж + Fn,
, поскольку это приводит к исчезновению энергетически невыгодного электростатического отталкивания между соседними отрицательными зарядами. Образующийся фосфат стабилизируется за счет образования энергетически выгодных водородных связей с водой.Распределение заряда в системе ADP + Fn становится более стабильным, чем в ATP. В результате этой реакции высвобождается 30,5 кДж (при разрыве нормальной ковалентной связи высвобождается 12 кДж).
Чтобы подчеркнуть высокую энергетическую «стоимость» связи фосфор-кислород в АТФ, ее принято обозначать знаком ~ и называть макроэнергетической связью. Когда одна молекула фосфорной кислоты отщепляется, АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а если две молекулы фосфорной кислоты отщепляются, то АТФ превращается в АМФ (аденозинмонофосфорная кислота).Расщепление третьего фосфата сопровождается высвобождением всего 13,8 кДж, так что в молекуле АТФ есть только две высокоэнергетические связи.
2. Образование АТФ в клетке
Запас АТФ в клетке невелик. Например, в мышце запасов АТФ хватает на 20-30 сокращений. Но мышца может работать часами и делать тысячи сокращений. Следовательно, наряду с расщеплением АТФ до АДФ в клетке должен постоянно происходить обратный синтез.Есть несколько путей синтеза АТФ в клетках. Давайте познакомимся с ними.
1. Анаэробное фосфорилирование. Фосфорилирование относится к синтезу АТФ из АДФ и низкомолекулярного фосфата (Fn). В данном случае речь идет о бескислородных процессах окисления органических веществ (например, гликолизе — процессе бескислородного окисления глюкозы до пировиноградной кислоты). Примерно 40% энергии, выделяемой во время этих процессов (около 200 кДж / моль глюкозы), расходуется на синтез АТФ, а остальная часть рассеивается в виде тепла:
C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn ––> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.
2. Окислительное фосфорилирование Процесс синтеза АТФ за счет энергии окисления органических веществ кислородом. Этот процесс был открыт в начале 1930-х годов. XX век В.А. Энгельгардт. В митохондриях происходят кислородные процессы окисления органических веществ. Приблизительно 55% выделяемой при этом энергии (около 2600 кДж / моль глюкозы) преобразуется в энергию химических связей АТФ, а 45% рассеивается в виде тепла.
Окислительное фосфорилирование намного эффективнее анаэробного синтеза: если при гликолизе при распаде молекулы глюкозы синтезируются только 2 молекулы АТФ, то при окислительном фосфорилировании образуется 36 молекул АТФ.
3. Фотофосфорилирование — процесс синтеза АТФ за счет энергии солнечного света … Этот путь синтеза АТФ характерен только для клеток, способных к фотосинтезу (зеленые растения, цианобактерии). Энергия квантов солнечного света используется фотосинтетиками в световой фазе фотосинтеза для синтеза АТФ.
3. Биологическое значение АТФ
АТФ находится в центре метаболических процессов в клетке, являясь связующим звеном между реакциями биологического синтеза и распада.Роль АТФ в клетке можно сравнить с ролью аккумулятора, поскольку при гидролизе АТФ высвобождается энергия, необходимая для различных жизненно важных процессов («разрядка»), а также в процессе фосфорилирования («зарядка»). ), АТФ снова накапливает энергию.
За счет энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ, в клетке и организме происходят почти все жизненно важные процессы: передача нервных импульсов, биосинтез веществ, мышечные сокращения, перенос веществ и т. Д.
III. Консолидация знаний
Решение биологических проблем
Задача 1. При быстром беге мы часто дышим, и возникает потоотделение. Объясните эти явления.
Задача 2. Почему на морозе на морозе люди начинают топтаться и прыгать?
Задача 3. В известном произведении И. Ильфа и Э. Петрова «Двенадцать стульев» среди множества полезных советов также можно найти такой: «Дыши глубоко, ты взволнован». Постарайтесь обосновать этот совет с точки зрения энергетических процессов, происходящих в организме.
IV. Домашнее задание
Приступить к подготовке к контрольной и контрольной работе (продиктовать контрольные вопросы — см. Урок 21).
Урок 20. Обобщение знаний по разделу «Химическая организация жизни»
Оборудование: таблиц по общей биологии.
I. Обобщение знаний раздела
Работа студентов с вопросами (индивидуально) с последующей проверкой и обсуждением
1. Приведите примеры органических соединений, которые включают углерод, серу, фосфор, азот, железо, марганец.
2. Как по ионному составу отличить живую клетку от мертвой?
3. Какие вещества находятся в клетке в нерастворенном виде? В какие органы и ткани они попадают?
4. Приведите примеры макроэлементов, входящих в активные центры ферментов.
5. Какие гормоны содержат микроэлементы?
6. Какова роль галогенов в организме человека?
7. Чем белки отличаются от искусственных полимеров?
8.В чем разница между пептидами и белками?
9. Как называется белок, входящий в состав гемоглобина? Из скольких субъединиц он состоит?
10. Что такое рибонуклеаза? Сколько в нем аминокислот? Когда он был синтезирован искусственно?
11. Почему химические реакции без ферментов протекают медленно?
12. Какие вещества переносятся белками через клеточную мембрану?
13. В чем разница между антителами и антигенами? Содержат ли вакцины антитела?
14.На какие вещества расщепляются белки в организме? Сколько энергии выделяется при этом? Где и как нейтрализуют аммиак?
15. Приведите пример пептидных гормонов: как они участвуют в регуляции клеточного метаболизма?
16. Каков состав сахара, с которым мы пьем чай? Какие еще три синонима этого вещества вам известны?
17. Почему жир в молоке не собирается на поверхности, а находится в виде суспензии?
18.Какова масса ДНК в ядре соматических и половых клеток?
19. Сколько АТФ употребляет человек в день?
20. Из каких белков люди делают одежду?
Первичная структура рибонуклеазы поджелудочной железы (124 аминокислоты)
II. Домашнее задание.
Продолжить подготовку к контрольно-испытательной работе в разделе «Химическая организация жизнедеятельности».
Урок 21. Контрольное занятие по «Химической организации жизни»
И.Проведение устного зачета по вопросам
1. Элементарный состав клетки.
2. Характеристика органогенных элементов.
3. Строение молекулы воды. Водородная связь и ее значение в «химии» жизни.
4. Свойства и биологические функции воды.
5. Гидрофильные и гидрофобные вещества.
6. Катионы и их биологическое значение.
7. Анионы и их биологическое значение.
8. Полимеры. Биологические полимеры. Различия между серийными и непериодическими полимерами.
9. Свойства липидов, их биологические функции.
10. Группы углеводов, выделенные по характеристикам строения.
11. Биологические функции углеводов.
12. Элементный состав белков. Аминокислоты. Образование пептидов.
13. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков.
14. Биологическая функция белков.
15. Отличия ферментов от небиологических катализаторов.
16. Строение ферментов. Коферменты.
17. Механизм действия ферментов.
18. Нуклеиновые кислоты. Нуклеотиды и их строение. Образование полинуклеотидов.
19. Правила Э. Чаргаффа. Принцип дополнительности.
20. Образование двухцепочечной молекулы ДНК и ее спирализация.
21. Классы клеточной РНК и их функции.
22. Различия между ДНК и РНК.
23. Репликация ДНК. Транскрипция.
24. Строение и биологическая роль АТФ.
25. Образование АТФ в клетке.
II. Домашнее задание
Продолжить подготовку к тесту по разделу «Химическая организация жизни».
Урок 22. Контрольное занятие по разделу «Химическая организация жизнедеятельности»
И.Проведение письменного теста
Вариант 1
1. Есть три типа аминокислот — A, B, C. Сколько вариантов полипептидных цепей, состоящих из пяти аминокислот, вы можете построить. Укажите эти варианты. Будут ли эти полипептиды иметь одинаковые свойства? Почему?
2. Все живые существа в основном состоят из соединений углерода, а аналог углерода — кремний, содержание которого в земной коре в 300 раз больше, чем углерода, обнаружено у очень немногих организмов.Объясните этот факт с точки зрения структуры и свойств атомов этих элементов.
3. Молекулы АТФ, меченные радиоактивным 32P в последнем, третьем остатке фосфорной кислоты, были введены в одну клетку, а молекулы АТФ, меченные 32P в первом остатке, ближайшем к рибозе, были введены в другую. Через 5 минут в обеих ячейках измеряли содержание неорганического фосфат-иона, меченного 32P. Где будет значительно выше?
4. Исследования показали, что 34% от общего количества нуклеотидов этой мРНК приходится на гуанин, 18% — урацил, 28% — цитозин и 20% — аденин.Определите процентное содержание азотистых оснований двухцепочечной ДНК, составом которой является указанная мРНК.
Вариант 2
1. Жиры составляют «первый резерв» в энергетическом обмене и используются, когда запас углеводов истощается. Однако в скелетных мышцах в присутствии глюкозы и жирных кислот последние используются в большей степени. Белки как источник энергии всегда используются только в крайнем случае, когда организм голодает. Объясните эти факты.
2. Ионы тяжелых металлов (ртути, свинца и др.) И мышьяка легко связываются сульфидными группами белков. Зная свойства сульфидов этих металлов, объясните, что происходит с белком при соединении с этими металлами. Почему тяжелые металлы ядовиты для организма?
3. В реакции окисления вещества A до вещества B выделяется 60 кДж энергии. Сколько молекул АТФ можно максимально синтезировать в этой реакции? Как будет израсходована остальная энергия?
4.Исследования показали, что 27% от общего числа нуклеотидов этой мРНК приходится на гуанин, 15% — урацил, 18% — цитозин и 40% — аденин. Определите процентное содержание азотистых оснований двухцепочечной ДНК, составом которой является указанная мРНК.
Продолжение следует
Все живые процессы основаны на атомно-молекулярном движении. И дыхательный процесс, и клеточное развитие, деление невозможны без энергии. Источником энергоснабжения является АТФ, что это такое и как образуется, мы рассмотрим далее.
Прежде чем изучать понятие АТФ, необходимо его расшифровать. Этот термин означает нуклеозидтрифосфат, который необходим для энергетического и материального обмена в организме.
Это уникальный источник энергии, лежащий в основе биохимических процессов. Это соединение является основным для ферментативного образования.
ATF был открыт в Гарварде в 1929 году. Основателями были ученые из Гарвардской медицинской школы. Среди них были Карл Ломан, Сайрус Фиск и Йеллапрагада Суббарао.Они определили соединение, которое по структуре напоминало аденильный нуклеотид рибонуклеиновых кислот.
Отличительной особенностью соединения было содержание трех остатков фосфорной кислоты вместо одного. В 1941 году ученый Фриц Липманн доказал, что АТФ обладает энергетическим потенциалом внутри клетки. Впоследствии был открыт ключевой фермент, получивший название АТФ-синтаза. Его задача — образование молекул кислоты в митохондриях.
АТФ — это аккумулятор энергии в клеточной биологии, незаменимый для успешного проведения биохимических реакций.
Биология аденозинтрифосфорной кислоты предполагает ее образование в результате энергетического обмена. Процесс состоит из создания 2 молекул на втором этапе. Остальные 36 молекул появляются на третьей стадии.
Накопление энергии в структуре кислоты происходит в связывающей части между остатками фосфора. В случае отделения 1 остатка фосфора происходит энергетическое выделение 40 кДж.
В результате кислота превращается в аденозиндифосфат (АДФ).Последующее отложение фосфата способствует выработке аденозинмонофосфата (АМФ).
Следует отметить, что цикл завода предусматривает повторное использование АМФ и АДФ, что приводит к восстановлению этих соединений до кислотного состояния. Это обеспечивается процессом.
Структура
Раскрытие сущности соединения возможно после изучения того, какие соединения входят в состав молекулы АТФ.
Какие соединения входят в состав кислоты:
- 3 остатка фосфорной кислоты.Кислотные остатки соединяются друг с другом через энергетические связи нестабильного характера. Также встречается под названием фосфорная кислота;
- аденин: азотистое основание;
- рибоза: это пентозный углевод.
Включение этих элементов в АТФ придает ему нуклеотидную структуру. Это позволяет классифицировать молекулу как нуклеиновую кислоту.
Важно! В результате расщепления кислых молекул высвобождается энергия. Молекула АТФ содержит 40 кДж энергии.
Образование
Образование молекулы происходит в митохондриях и хлоропластах. Фундаментальным моментом в молекулярном синтезе кислоты является процесс диссимиляции. Диссимиляция — это процесс перехода сложного соединения в относительно простое в результате разрушения.
В рамках кислотного синтеза принято выделять несколько стадий:
- Подготовительная. В основе расщепления лежит процесс пищеварения, который обеспечивается за счет ферментативного действия.Пища, попавшая в организм, подвергается гниению. Происходит разложение жира на жирные кислоты и глицерин. Белки распадаются на аминокислоты, крахмал — на глюкозу. Этап сопровождается выделением тепловой энергии.
- Аноксический или гликолизный. В его основе лежит процесс распада. Распад глюкозы происходит с участием ферментов, при этом 60% выделяемой энергии превращается в тепло, остальное остается в молекуле.
- Кислород или гидролиз; Он осуществляется внутри митохондрий.Это происходит с помощью кислорода и ферментов. Кислород, выдыхаемый телом, задействован. Завершается. Подразумевает высвобождение энергии для образования молекулы.
Существуют следующие пути образования молекул:
- Фосфорилирование субстратной природы. На основе энергии веществ в результате окисления. Преобладающая часть молекулы образуется в митохондриях на мембранах. Осуществляется без участия мембранных ферментов.Осуществляется в цитоплазматической части посредством гликолиза. Допускается вариант образования за счет транспорта фосфатной группы от других высокоэнергетических соединений.
- Фосфорилирование окислительного характера. Это происходит из-за окислительной реакции.
- Фотофосфорилирование растений при фотосинтезе.
Значение
Фундаментальная важность молекулы для организма раскрывается через функцию АТФ.
Функциональность ATP включает следующие категории:
- Энергия.Обеспечивает организм энергией, является энергетической основой физиологических биохимических процессов и реакций. Это происходит из-за 2-х высокоэнергетических подключений. Это подразумевает сокращение мышц, формирование трансмембранного потенциала и обеспечение молекулярного переноса через мембраны.
- Основы синтеза. Считается исходным соединением для последующего образования нуклеиновых кислот.
- Нормативно-правовая база. В основе регуляции большинства биохимических процессов. Это обеспечивается за счет принадлежности к аллостерическому эффектору ферментативного ряда.Влияет на деятельность регулирующих центров, усиливая или подавляя их.
- Посредник. Считается вторичным звеном передачи гормональных сигналов в клетку. Это предшественник образования циклического АДФ.
- Посредник. Это сигнальное вещество в синапсах и других взаимодействиях клеточного характера. Обеспечивается пуринергическая передача сигналов.
Среди перечисленных выше пунктов преобладающее место отводится энергетической функции АТФ.
Важно понимать , какую бы функцию ни выполнял АТФ, его значение универсально.
Полезное видео
Подведем итоги
Физиологические и биохимические процессы основаны на существовании молекулы АТФ. Основная задача подключений — обеспечение энергией. Без связи невозможна жизнедеятельность как растений, так и животных.
В контакте с
В организме человека около 70 триллионов клеток. Для здорового роста каждому из них нужны помощники — витамины. Молекулы витаминов небольшие, но их недостаток всегда заметен.Если сложно адаптироваться к темноте, нужны витамины А и В2, появляется перхоть — не хватает В12, В6, Р, синяки долго не заживают — дефицит витамина С. На этом уроке вы узнаете как и где стратегическое снабжение витаминами, как витамины активизируют работу организма, а также узнать об АТФ — главном источнике энергии в клетке.
Тема: Основы цитологии
Урок: Структура и функция АТФ
Как вы помните, нуклеиновых кислот состоят из нуклеотидов… Оказалось, что нуклеотиды в клетке могут находиться в связанном состоянии или в свободном состоянии. В свободном состоянии они выполняют ряд функций, важных для жизнедеятельности организма.
К таким свободным нуклеотидам относится молекула АТФ или аденозинтрифосфорная кислота (аденозинтрифосфат). Как и все нуклеотиды, АТФ состоит из пятиуглеродного сахара — рибоза, , азотистого основания — , аденина, и, в отличие от нуклеотидов ДНК и РНК, трех остатков фосфорной кислоты — (рис.1).
Рис. 1. Три схематических изображения ATP
Самая важная функция АТФ заключается в том, что он является универсальным хранителем и переносчиком энергии в клетке.
Все биохимические реакции в клетке, требующие затрат энергии, используют АТФ в качестве источника.
При отделении одного остатка фосфорной кислоты ATF переходит в ADP ( аденозиндифосфат ). Если отделяется другой остаток фосфорной кислоты (что случается в особых случаях), ADP переходит в AMF (аденозинмонофосфат) (рис.2).
Рис. 2. Гидролиз АТФ и его превращение в АДФ
.При разделении второго и третьего остатков фосфорной кислоты выделяется большое количество энергии, до 40 кДж. Поэтому связь между этими остатками фосфорной кислоты называется высокоэнергетической и обозначается соответствующим символом.
Во время гидролиза обычной связи выделяется (или поглощается) небольшое количество энергии, тогда как во время гидролиза высокоэнергетической связи выделяется гораздо больше энергии (40 кДж).Связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты не является высокоэнергетической; при его гидролизе выделяется только 14 кДж энергии.
Макроэргические соединения могут быть образованы на основе других нуклеотидов, например GTF (гуанозинтрифосфат) используется в качестве источника энергии в биосинтезе белка, принимает участие в реакциях передачи сигнала, является субстратом для синтеза РНК во время транскрипции, но он АТФ — самый распространенный и универсальный источник энергии в клетке.
ATF содержится как в цитоплазме и в ядре, митохондриях и хлоропластах .
Таким образом, мы вспомнили, что такое АТФ, каковы его функции и что такое макроэргическая связь.
Витамины — это биологически активные органические соединения, которые в небольших количествах необходимы для поддержания жизненно важных процессов в клетке.
Они не являются структурными компонентами живого вещества и не используются в качестве источника энергии.
Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и животных, но попадают в него с пищей, некоторые синтезируются в небольших количествах микрофлорой и тканями кишечника (витамин D синтезируется кожей).
Потребность человека и животных в витаминах неодинакова и зависит от таких факторов, как пол, возраст, физиологическое состояние и условия окружающей среды. Некоторые витамины нужны не всем животным.
Например, аскорбиновая кислота или витамин С необходимы человеку и другим приматам.В то же время он синтезируется в организме рептилий (моряки брали черепах на плавание для борьбы с цингой — дефицитом витамина С).
Витамины были открыты в конце 19 века благодаря работам русских ученых Н.И. Лунина и В. Пашутин, , которые показали, что для полноценного питания необходимо присутствие не только белков, жиров и углеводов, но и некоторых других, в то время неизвестных, веществ.
В 1912 году польский ученый К.Функ (рис. 3), изучая компоненты рисовой шелухи, защищающей от болезни Бери-Бери (дефицит витамина B), предположил, что в состав этих веществ обязательно должны входить аминогруппы. Именно он предложил называть эти вещества витаминами, то есть аминами жизни.
Позже было обнаружено, что многие из этих веществ не содержат аминогрупп, но термин витамины хорошо прижился на языке науки и практики.
По мере открытия отдельных витаминов они были обозначены латинскими буквами и названы в зависимости от выполняемых функций.Например, витамин Е получил название токоферол (от древнегреческого τόκος — «роды» и φέρειν — «приносить»).
Сегодня витамины классифицируются по их способности растворяться в воде или жирах.
К водорастворимым витаминам относятся витамины Н, , С , П , В .
К жирорастворимым витаминам относятся А, , Д , E , K (можно запомнить как слово: keda ) .
Как уже отмечалось, потребность в витаминах зависит от возраста, пола, физиологического состояния организма и окружающей среды. В молодом возрасте возникает явная потребность в витаминах. Ослабленному организму тоже требуются большие дозы этих веществ. С возрастом способность усваивать витамины снижается.
Потребность в витаминах также определяется способностью организма их усваивать.
В 1912 году польский ученый Казимир Функ получил из рисовой шелухи частично очищенный витамин В1 — тиамин.На получение этого вещества в кристаллическом состоянии ушло еще 15 лет.
Кристаллический витамин B1 бесцветен, имеет горький вкус и хорошо растворяется в воде. Тиамин содержится как в растительных, так и в микробных клетках. Особенно много его в злаках и дрожжах (рис. 4).
Рис. 4. Тиамин в форме таблеток и в пище
Термическая обработка пищевых продуктов и различных добавок разрушает тиамин. При авитаминозах наблюдаются патологии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.Авитаминоз приводит к нарушению водного обмена и функции кроветворения. Одним из ярких примеров авитаминоза тиамина является развитие болезни Бери-Бери (рис. 5).
Рис. 5. Человек, страдающий авитаминоза тиамина — болезнь бери-бери
Витамин В1 широко применяется в медицинской практике для лечения различных нервных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний.
В хлебобулочных изделиях тиамин вместе с другими витаминами, рибофлавином и ниацином используется для обогащения хлебобулочных изделий.
В 1922 году G. Evans и A. Bisho открыли жирорастворимый витамин, который они назвали токоферолом или витамином E (буквально: «способствующий деторождению»).
Чистый витамин Е — маслянистая жидкость. Он широко распространен в злаках, таких как пшеница. Он богат растительными и животными жирами (рис. 6).
Рис. 6. Токоферол и продукты, содержащие его
В моркови, яйцах и молоке много витамина Е. Витамин Е — антиоксидант , то есть он защищает клетки от патологического окисления, которое приводит к старению и смерти.Он «витамин молодости». Значение витамина для репродуктивной системы огромно, поэтому его часто называют витамином размножения.
В результате дефицит витамина E, прежде всего, приводит к нарушению эмбриогенеза и функционирования репродуктивных органов.
Производство витамина Е основано на его выделении из зародышей пшеницы путем экстракции спиртом и дистилляции растворителей при низких температурах.
В медицинской практике используются как натуральные, так и синтетические препараты — токоферола ацетат в растительном масле, заключенный в капсулу (знаменитый «рыбий жир»).
Препараты витамина Е используются в качестве антиоксидантов при радиации и других патологических состояниях, связанных с повышенным содержанием ионизированных частиц и активных форм кислорода в организме.
Кроме того, витамин Е назначают беременным, а также используют в комплексной терапии для лечения бесплодия, мышечной дистрофии и некоторых заболеваний печени.
Витамин А (рис. 7) был обнаружен Н. Драммонд в 1916 году.
Этому открытию предшествовали наблюдения за присутствием в пище жирорастворимого фактора, который необходим для полноценного развития сельскохозяйственных животных.
Витамин А не зря занимает первое место в витаминном алфавите. Он участвует практически во всех жизненных процессах. Этот витамин необходим для восстановления и поддержания хорошего зрения.
Также помогает укрепить иммунитет ко многим заболеваниям, включая простуду.
Без витамина А невозможно здоровое состояние кожного эпителия. Если у вас «мурашки по коже», которые чаще всего появляются на локтях, бедрах, коленях, ногах, сухость кожи на руках или другие подобные явления, это означает, что вам не хватает витамина А.
Витамин А, как и витамин Е, необходим для нормального функционирования половых желез (гонад). При гиповитаминозе витамина А отмечается поражение репродуктивной системы и органов дыхания.
Одним из специфических последствий недостатка витамина А является нарушение процесса зрения, в частности снижение способности глаз адаптироваться к темноте — куриная слепота … Авитаминоз приводит к ксерофтальмии и разрушению роговицы . Последний процесс необратим и характеризуется полной потерей зрения.Гипервитаминоз приводит к воспалению глаз и выпадению волос, потере аппетита и полному истощению организма.
Рис. 7. Витамин А и продукты, которые его содержат
Витамины группы А, прежде всего, содержатся в продуктах животного происхождения: в печени, в рыбьем жире, в масле, в яйцах (рис. 8).
Рис. 8. Содержание витамина А в пищевых продуктах растительного и животного происхождения
Продукты растительного происхождения содержат каротиноиды, которые в организме человека под действием фермента каротеназы превращаются в витамин А.
Итак, сегодня вы познакомились со структурой и функциями АТФ, а также вспомнили о важности витаминов и узнали, как некоторые из них участвуют в жизненно важных процессах.
При недостаточном поступлении в организм витаминов развивается первичная авитаминоза. В разных продуктах содержится разное количество витаминов.
Например, морковь содержит много провитамина А (каротина), капуста — витамина С и т. Д. Отсюда необходимость сбалансированного питания, включающего разнообразные продукты растительного и животного происхождения.
Авитаминозы очень редко при нормальных условиях питания, гораздо чаще встречаются гиповитаминозы , которые связаны с недостаточным поступлением витаминов с пищей.
Гиповитаминоз может возникнуть не только в результате несбалансированного питания, но и в результате различных патологий со стороны желудочно-кишечного тракта или печени, а также в результате различных эндокринных или инфекционных заболеваний, которые приводят к нарушению всасывания витаминов в организме. тело.
Некоторые витамины вырабатываются микрофлорой кишечника (кишечной микробиотой). Подавление биосинтетических процессов в результате действия антибиотиков также может привести к развитию гиповитаминоза как следствие дисбактериоза .
Избыточное потребление витаминных добавок и препаратов, содержащих витамины, приводит к возникновению патологического состояния — гипервитаминоза … Это особенно актуально для жирорастворимых витаминов, таких как A , Д , E , К .
Домашнее задание
1. Какие вещества называют биологически активными?
2. Что такое АТФ? В чем особенность строения молекулы АТФ? Какие типы химических связей существуют в этой сложной молекуле?
3. Каковы функции АТФ в клетках живых организмов?
4. Где происходит синтез АТФ? Где проводится гидролиз АТФ?
5. Что такое витамины? Каковы их функции в организме?
6.Чем витамины отличаются от гормонов?
7. Какие классификации витаминов вам известны?
8. Что такое авитаминоз, гиповитаминоз и гипервитаминоз? Приведите примеры этих явлений.
9. Какие заболевания могут быть следствием недостаточного или чрезмерного поступления витаминов в организм?
10. Обсудите свое меню с друзьями и семьей и используйте дополнительную информацию о содержании витаминов в различных продуктах питания, чтобы рассчитать, получаете ли вы достаточно витаминов.
1. Единая коллекция электронных образовательных ресурсов ().
2. Единая коллекция электронных образовательных ресурсов ().
3. Единая коллекция электронных образовательных ресурсов ().
Библиография
1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005г.
2. Беляев Д.К. Биология 10-11 кл. Общая биология. Базовый уровень. — 11-е изд., Стереотип. — М .: Просвещение, 2012.- 304 с.
3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 кл. Общая биология. Базовый уровень. — 6-е изд., Доп. — Дрофа, 2010. — 384 с.
На рисунке показаны два пути изображений структуры АТФ … Аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ) относятся к классу соединений, называемых нуклеогидами. Молекула нуклеотида состоит из пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты. В молекуле AMP сахар представлен рибозой, а основание — аденином.Молекула АДФ имеет две фосфатные группы, а молекула АТФ — три.
Значение АТФ
Когда АТФ расщепляется на АДФ и высвобождается неорганический фосфат (Fn), энергия:
Реакция протекает с абсорбцией воды , то есть это гидролиз (в нашей статье мы неоднократно сталкивались с этим очень распространенным типом биохимических реакций). Третья фосфатная группа, отщепленная от АТФ, остается в клетке в виде неорганического фосфата (Fn).Выход свободной энергии в этой реакции составляет 30,6 кДж на 1 моль АТФ.
Из АДФ и фосфат могут быть повторно синтезированы АТФ, но для этого требуется расход 30,6 кДж энергии на 1 моль вновь образованного АТФ.
В этой реакции , называемой реакцией конденсации, выделяется вода. Добавление фосфата к АДФ называется реакцией фосфорилирования. Оба приведенных выше уравнения можно объединить:
Эта обратимая реакция катализируется ферментом под названием АТФаза .
Все клетки, как уже было сказано, нуждаются в энергии для выполнения своей работы, и для всех клеток любого организма источником этой энергии служит АТФ … Поэтому АТФ называют «универсальным носителем энергии» или «энергоносителем». валюта »ячеек. Электрические батареи — подходящая аналогия. Помните, почему мы их не используем. Мы можем получать с их помощью, в одном случае, свет, в другом, звук, иногда механическое движение, а иногда нам нужна от них соответствующая электрическая энергия. Удобство батарей заключается в том, что мы можем использовать один и тот же источник энергии — батарею — для различных целей, в зависимости от того, куда мы ее поместили.АТФ играет такую же роль в клетках. Он поставляет энергию для различных процессов, таких как сокращение мышц, передача нервных импульсов, активный транспорт веществ или синтез белка, а также для всех других типов клеточной активности. Для этого его нужно просто «подключить» к соответствующей части клеточного аппарата.
Аналогию можно продолжить. Сначала необходимо изготовить батареи, и некоторые из них (аккумуляторные батареи) можно заряжать таким же образом. Когда батареи производятся на заводе, в них должно храниться определенное количество энергии (и, таким образом, потребляться заводом).Энергия также требуется для синтеза АТФ; его источник — окисление органических веществ при дыхании. Поскольку при окислении выделяется энергия для фосфорилирования АДФ, это фосфорилирование называется окислительным фосфорилированием. Во время фотосинтеза АТФ производится световой энергией. Этот процесс называется фотофосфорилированием (см. Раздел 7.6.2). В клетке также есть «фабрики», которые производят большую часть АТФ. Это митохондрии; в них находятся химические «конвейеры», на которых образуется АТФ во время аэробного дыхания.Наконец, клетка также перезаряжает разряженные «аккумуляторы»: после того, как АТФ, высвободив содержащуюся в нем энергию, превращается в АДФ и Fn, он может быть снова быстро синтезирован из АДФ и Fn за счет энергии, получаемой при дыхании от окисления новые порции органического вещества.
Количество АТФ в клетке в любой момент очень мало. Следовательно, в ATP следует видеть только носитель энергии, а не ее депо. Для длительного хранения энергии используются такие вещества, как жиры или гликоген.Клетки очень чувствительны к уровню АТФ. Как только скорость его использования увеличивается, увеличивается и скорость процесса дыхания, поддерживающего этот уровень.
Роль ATP как связующего звена между клеточным дыханием и процессами, связанными с потреблением энергии, можно увидеть из рисунка. Эта диаграмма выглядит простой, но она иллюстрирует очень важную закономерность.
Таким образом, можно сказать, что в целом функция дыхания состоит в том, чтобы продуцировать АТФ .
Резюмируем вкратце сказанное.
1. Для синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата требуется 30,6 кДж энергии на 1 моль АТФ.
2. АТФ присутствует во всех живых клетках и, следовательно, является универсальным переносчиком энергии. Другие энергоносители не используются. Это упрощает дело — требуемый сотовый аппарат может быть проще и работать эффективнее и экономичнее.
3. АТФ легко доставляет энергию в любую часть клетки для любого процесса, который требует энергии.
4. АТФ быстро высвобождает энергию. Для этого нужна всего одна реакция — гидролиз.
5. Скорость воспроизведения АТФ из АДФ и неорганического фосфата (скорость процесса дыхания) можно легко регулировать в соответствии с потребностями.
6. АТФ синтезируется во время дыхания за счет химической энергии, выделяющейся при окислении органических веществ, таких как глюкоза, и во время фотосинтеза за счет солнечной энергии. Образование АТФ из АДФ и неорганического фосфата называется реакцией фосфорилирования.Если окисление поставляет энергию для фосфорилирования, то мы говорим об окислительном фосфорилировании (этот процесс происходит при дыхании), если световая энергия используется для фосфорилирования, то процесс называется фотофосфорилированием (это происходит во время фотосинтеза).
В биологии АТФ является источником энергии и основой жизни. АТФ — аденозинтрифосфат — участвует в метаболических процессах и регулирует биохимические реакции в организме.
Что это?
Chemistry поможет вам понять, что такое АТФ.Химическая формула молекулы АТФ — C10h26N5O13P3. Полное имя запомнить легко, если разбить его на составные части. Аденозинтрифосфат или аденозинтрифосфат — это нуклеотид, состоящий из трех частей:
- аденин — азотистое основание пурина;
- рибоза — моносахарид, относящийся к пентозам;
- три остатка фосфорной кислоты.
Рис.1. Строение молекулы АТФ.
Более подробное объяснение АТФ представлено в таблице.
АТФ был впервые открыт биохимиками Гарварда Суббарао, Ломаном, Фиске в 1929 году. В 1941 году немецкий биохимик Фриц Липманн установил, что АТФ является источником энергии для живого организма.
Производство энергии
Фосфатные группы связаны между собой высокоэнергетическими связями, которые легко разрушаются. Во время гидролиза (взаимодействия с водой) связи фосфатной группы распадаются, высвобождая большое количество энергии, и АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфорная кислота).
Условно химическая реакция выглядит так:
ТОП-4 статей, которые читают вместе с этим
АТФ + h3O → ADP + h4PO4 + энергия
Рис. 2. Гидролиз АТФ.
Часть выделяемой энергии (около 40 кДж / моль) участвует в анаболизме (ассимиляции, пластическом метаболизме), часть рассеивается в виде тепла для поддержания температуры тела. При дальнейшем гидролизе АДФ отщепляется еще одна фосфатная группа с выделением энергии и образованием АМФ (аденозинмонофосфата).АМФ не подвергается гидролизу.
Синтез АТФ
АТФ находится в цитоплазме, ядре, хлоропластах и митохондриях. Синтез АТФ в животной клетке происходит в митохондриях, а в растительной — в митохондриях и хлоропластах.
АТФ образуется из АДФ и фосфата с затратами энергии. Этот процесс называется фосфорилированием:
АДФ + Н3РО4 + энергия → АТФ + Н2О
Рис. 3. Образование АТФ из АДФ.
В клетках растений фосфорилирование происходит во время фотосинтеза и называется фотофосфорилированием. У животных этот процесс происходит при дыхании и называется окислительным фосфорилированием.
В клетках животных синтез АТФ происходит в процессе катаболизма (диссимиляции, энергетического обмена) при расщеплении белков, жиров и углеводов.
Функции
Из определения АТФ ясно, что эта молекула способна обеспечивать энергию.Помимо активной аденозинтрифосфорной кислоты, он выполняет другие функции:
- — материал для синтеза нуклеиновых кислот;
- входит в состав ферментов и регулирует химические процессы, ускоряя или замедляя их протекание;
- является посредником — он передает сигнал в синапсы (точки контакта двух клеточных мембран).
Что мы узнали?
На уроке биологии в 10 классе мы узнали о структуре и функциях АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты.АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Во время гидролиза разрушаются фосфатные связи, что высвобождает энергию, необходимую для жизни организмов.
Тест по теме
Оценка отчета
Средняя оценка: 4,6. Всего получено оценок: 621.
Поиск по сайту |
| |
Кампания лжи в оружейном вестибюле тонет Назначение на Чипмена
Пресс-релиз
Кампания лжи в оружейном вестибюле тонет Назначение на Чипмена; Вредит сообществам, отчаянно нуждающимся в поддержке в связи с насилием с применением огнестрельного оружия
Исключительно квалифицированный кандидат на должность директора АТФ сделал бы приоритетом повышение безопасности сообществ.
Вашингтон, округ Колумбия — Поскольку общины по всей стране борются с всплеском насилия с применением огнестрельного оружия, кандидатура Дэвида Чипмана на пост директора ATF была отменена, несмотря на его огромную квалификацию, включая 25 лет образцовой службы в ATF. Чипман, старший политический советник Giffords, организации по обеспечению безопасности оружия, основанной бывшей конгрессменом Габриэль Гиффордс, столкнулся с потоком лжи и дезинформации, нацеленной на него корпоративным оружейным лобби, которое с 2006 года заблокировало подтверждение всех, кроме одного кандидата на пост директора ATF. .
Отсутствие утвержденного Сенатом директора ATF затрудняет для администрации Байдена достижение своей цели по сокращению насилия с применением огнестрельного оружия в Америке путем обеспечения соблюдения национальных законов об оружии, предотвращения незаконного оборота огнестрельного оружия и партнерства с местными правоохранительными органами для раскрывать преступления. Гиффордс уже давно призывал ATF к сильному руководству для решения таких проблем, как незаконный оборот огнестрельного оружия и распространение неизвестных орудий-призраков.
Отсутствие утвержденного Сенатом директора ATF затрудняет для администрации Байдена достижение своей цели сокращения насилия с применением огнестрельного оружия в Америке.Заявление Питера Эмблера, исполнительного директора Giffords
«Сенат имел возможность утвердить высококвалифицированного и преданного своему делу государственного служащего в качестве директора ATF. Вместо этого ему удалось заблокировать кампанию необоснованных теорий заговора и откровенной лжи оружейного лобби. Дэвид Чипман неустанно работал бы с местными правоохранительными органами, чтобы обуздать нынешний всплеск насилия с применением огнестрельного оружия, опустошающего общины, путем обеспечения соблюдения законов об оружии в бухгалтерских книгах. Вместо этого конечным результатом является ослабление ATF, что является выигрышем для оружейной промышленности, которая получает прибыль от разжигания страха.
«Экстремизм, коррупция и нечестность оружейного лобби хорошо известны рядовым американцам, поэтому шокирует то, что сенаторы не только принимают корыстные аргументы отраслевых групп, таких как NSSF и NRA, но и зашли так далеко, что попугаем их ложь. Это позорный день. Мы менее защищены из-за того, что Сенат не утвердил Дэвида Чипмана ».
Заявление Райана Бусса, старшего советника Giffords:
«Я проработал в оружейной промышленности 25 лет и увидел, что это маргинализирует миллионы ответственных владельцев оружия и делает выбор в пользу поддержки все более опасных экстремистов.Индустрия, которая когда-то гордо придерживалась такой политики здравого смысла, как всеобщая проверка биографических данных, теперь предпочитает подпитывать тех, кто требует абсолютизма Второй поправки. Вооружение и подстрекательство этих людей, желающих перевернуть нашу страну, может быть хорошо для продажи оружия, но ужасно для американской демократии. Владельцы оружия, такие как я, знают, что соблюдение наших национальных законов об оружии хорошо для всех граждан, а для этого требуется сильное и компетентное руководство ATF. Мы знаем, что противодействие выдвижению уважаемого 25-летнего ветерана АТФ — это не факты.Скорее, это продолжение пугающей радикализации в центре нашего национального политического болота. ”
1 мес +
Американцы застрелили за последнее десятилетие
Ужасающие жертвы американского насилия с применением огнестрельного оружия растут. Только за последние 10 лет было расстреляно более миллиона американцев.
+
Источник
Центры по контролю и профилактике заболеваний, веб-система запросов и отчетов по статистике травм (WISQARS), «Отчеты о смертельных и нефатальных травмах», последний доступ 25 июня 2020 г., https: // www .cdc.gov/injury/wisqars; Агентство по исследованиям и качеству здравоохранения, Проект затрат и использования здравоохранения, последний доступ 25 июня 2020 г., hcupnet.ahrq.gov.
ATF является ведущим правоохранительным органом Министерства юстиции, ответственным за расследование и предотвращение насильственных преступлений. На протяжении десятилетий ATF сильно недофинансировался и сковывался опасными политическими всадниками, что мешало агентству эффективно выполнять свою миссию. Американцы в 25 раз чаще становятся жертвами убийств с применением огнестрельного оружия, чем жители других промышленно развитых стран, что делает роль ATF критически важной.Около 80 процентов ресурсов ATF сосредоточено на предотвращении применения огнестрельного оружия, а остальные расходуются на регулирование производства взрывчатых веществ и расследование взрывов и поджогов.
Белый дом продемонстрировал четкую приверженность сокращению преступности, особенно путем борьбы с насилием с применением огнестрельного оружия. Белый дом не только назначил Чипмана директором ATF, но и объявил о ряде исполнительных мер по обеспечению безопасности оружия. Среди этих мер исполнительной власти были предложенное правило, которое поможет остановить распространение оружия-призрака, типовой закон об экстремальных рисках, выпущенный Министерством юстиции, и рекомендованные инвестиции в меры по борьбе с насилием в общинах в дополнение к 5 миллиардам долларов, включенным в законопроект президента об инфраструктуре.
В июне Белый дом представил всеобъемлющую стратегию предотвращения насилия с применением огнестрельного оружия и защиты общественной безопасности. Недавно Белый дом объявил, что он предпримет шаги, чтобы привлечь к ответственности торговцев огнестрельным оружием недобросовестных участников и предотвратить незаконную торговлю через границы штатов, инвестировать в программы борьбы с насилием в общинах и другие ресурсы для недостаточно обеспеченных сообществ, а также помочь лицам, ранее находившимся в заключении, вернуться в свои сообщества.
Наши специалисты могут обсудить весь спектр вопросов предотвращения насилия с применением огнестрельного оружия.Есть вопрос? Напишите нам по адресу [email protected].
КонтактыBNL | Стенд для испытаний ускорителей | Возможности
ATF поддерживает как ближний инфракрасный (NIR), так и длинноволновый инфракрасный (LWIR) возможности для пользователей. Каждую из этих возможностей можно комбинировать с электронный луч высокой яркости установки на электронном луче ATF линий. Это единственный объект в мире, который предлагает пользователям доступ к LWIR-лазерная система тераваттного и пикосекундного классов.
Возможности лазерных систем:
Лазер LWIR
Углекислый газ ATF мощностью 5 тераватт и 2 пикосекунды LWIR (9,2 мкм) лазер не имеет аналогов в мире. Это первый газовый лазер, в котором используется усиление чирпированных импульсов (УЧИ). С его помощью пользователи ATF могут изучить длинноволновое масштабирование различных физических процессов и новые подходы к ускорению частиц и генерации рентгеновских лучей. Программа развития в настоящее время ведется дальнейшее сжатие лучей до субпикосекундных уровень с целью доставки> 10 ТВт и <0.5 пс пользователям в пределах ближайшие 2-3 года. Типичные рабочие параметры и Конфигурации лазерной системы LWIR приведены в таблице 2. Доступны обширные средства диагностики для определения характеристик лазерных импульсов LWIR. К ним относятся: Джоульметры с максимальной шкалой энергии до 30 Дж; спектрометры собственного производства; кастомный автокоррелятор; пикосекунда штрих-камера; мониторы профиля пучка на основе пироэлектрических камер; наносекундные ИК-фотоприемники и согласующие области; и сфокусировать изображение установки для анализа размера пучка точки взаимодействия.
Специальная экспериментальная камера только для лазера расположена в «ЛСЭ». комната.
Таблица 2 Типичные рабочие параметры лазерной системы ATF LWIR.
Лазер NIR
ATF предлагает значительный и расширяющийся диапазон лазеров NIR возможности для пользователей. Nd: YAG-лазер на предприятии, который ВЧ фотокатодная пушка ATF может также обеспечивать лучи для эксперименты. Новым дополнением к объекту является специальный Ti: экспериментальная система Sapphire, значительно расширяющая типы эксперименты, которые можно проводить.Эти балки используются как как ведущие балки для экспериментов и как диагностика. Типичный рабочие параметры для этих систем приведены в таблице 3. на объекте доступен обширный набор NIR-диагностики. К ним относятся: однократные автокорреляторы с разрешением <50 фс; сканирующие автокорреляторы с разрешением <40 фс; частота разрешена устройство оптического стробирования с разрешением от 800 нм до <100 фс; пикосекундная полоса камеры; высокоскоростные фотоприемники до 50 ГГц; осциллографы в реальном времени до 5 ГГц; сканирующие осциллографы до 50 ГГц; изображение на 1/4 метра спектрометр; виден 1.Компактные спектрометры с оптоволоконной связью 4 микрона; мощности и джоульметры; Камеры CCD; датчик волнового фронта; а также портативные ИК-зрители и карты преобразования.
Таблица 3 Типичные рабочие параметры для лазерных систем ближнего инфракрасного диапазона ATF.
Полосовая камера
ATF имеет в наличии универсальную полосовую камеру Hamamatsu 10910 (UV в ближний ИК-диапазон с временным разрешением 1 пс) со следующими параметрами:
- A1974 преломляющая входная оптика
- S-20ER Фотокатод с ИК-подсветкой
- M10912-01 Быстрая съемная камера однократного сканирования Custom CCD (ATF Basler scA1400-17gm)
Сбор данных обрабатывается захватом кадра ATF.
Белый дом отозвал кандидатуру Дэвида Чипмана на пост главы ATF.
Байден возложил вину на республиканцев за неспособность подтвердить Чипмана, хотя умеренные демократы и независимый сенатор от штата Мэн Ангус Кинг, а также сенаторы Республиканской партии высказывают опасения. — по прошлому рекорду Чипмана по контролю над оружием.«Он был бы образцовым директором ATF и удвоил бы его усилия, чтобы расправиться с незаконными торговцами огнестрельным оружием и помочь защитить наши общины от насилия с применением огнестрельного оружия», — сказал Байден о Чипмане.
«К сожалению, республиканцы в Конгрессе ясно дали понять, что они намерены использовать преступление с применением огнестрельного оружия в качестве политической темы для разговора, вместо того, чтобы предпринимать серьезные шаги для его решения. Вот почему они пошли в ногу, чтобы заблокировать подтверждение Дэвида Чипмана, и именно поэтому они встать на сторону производителей оружия над подавляющим большинством американского народа, выступая против мер здравого смысла, таких как всеобщая проверка биографических данных «.
Чипман сказал, что для меня большая честь быть рассмотренным.
«Я знал, что этот процесс подтверждения будет трудным, и, хотя в конечном итоге мы не добились успеха, по-прежнему важно, чтобы ATF возглавлял утвержденный директор, который подотчетен общественности и не ставит никаких особых интересов выше безопасности наших детей и наши общины «, — говорится в заявлении Чипмана.
Высокопоставленный чиновник администрации сообщил CNN, что этот шаг был сделан после того, как Белый дом понял, что «у нас нет голосов. Мы назначим его на неподтвержденную должность в администрации».
Чипман, бывший кадровый чиновник ATF, подвергся критике со стороны сторонников прав на оружие и Национальной стрелковой ассоциации за свою работу в качестве старшего советника Everytown по вопросам безопасности оружия и Гиффордс — организации, основанной бывшей республиканцем Габриэль Гиффордс. , которую застрелили на мероприятии в ее районе Аризоны в 2011 году.
Лучшие демократы тихо пытались заблокировать поддержку кандидата Байдена, но Чипман изо всех сил пытался заручиться поддержкой, потому что некоторые сенаторы сомневались, что его прошлый опыт в качестве сторонника более строгих законов об оружии сделает его менее эффективным директором.
The Washington Post первой сообщила об отозванной номинации.Байден назначил Чипмана на пост главы ATF в апреле, ища первого утвержденного Сенатом директора агентства с 2015 года и всего второго в его истории. KFile
CNN сообщил, что Чипман не раскрыл некоторые интервью и события, датируемые 2012 годом, в документах, поданных в Сенат для рассмотрения его кандидатуры.В одном из нераскрытых выступлений в 2019 году в юридической фирме под названием «Может ли право на ношение оружия сосуществовать с контролем над огнестрельным оружием?» Чипман сказал, что его взгляды и политика не типичны для большинства сотрудников АТФ и правоохранительных органов, поскольку группы в основном состоят из «очень консервативная группа, в первую очередь белых мужчин».
Уход Чипмана произошел в то время, когда демократы изо всех сил пытались преодолеть сопротивление Республиканской партии мерам, направленным на ограничение использования оружия, и на фоне роста массовых расстрелов в Соединенных Штатах. Палата представителей одобрила два законопроекта о расширении проверки данных о продажах огнестрельного оружия, в том числе о частных и коммерческих сделках, но он не получил поддержки со стороны умеренных демократов, таких как сенатор.Джо Манчин из Западной Вирджинии и сенатор Джон Тестер из Монтаны.
Находясь в ATF, Чипман «сорвал операции по незаконному обороту огнестрельного оружия в Вирджинии, которые поставляли нелегальное оружие в Нью-Йорк, служил членом версии SWAT ATF и был назначен специальным агентом, отвечающим за программы ATF по огнестрельному оружию», согласно к его биографии на сайте Giffords.
В последние годы ATF стал наиболее заметным после массовых расстрелов в США и других преступлений, связанных с огнестрельным оружием.
Согласно информации на своем веб-сайте, ATF «защищает наши сообщества от насильственных преступников, преступных организаций, незаконного использования и торговли огнестрельным оружием, незаконного использования и хранения взрывчатых веществ, актов поджогов и взрывов, террористических актов и незаконного использования алкогольные и табачные изделия ».
В эту историю добавлена дополнительная информация.
Пол Леблан из CNN внес свой вклад в этот отчет.
Байден отозвал кандидатуру Дэвида Чипмана на пост директора ATF
Вашингтон — Президент Байден отозвал кандидатуру Дэвида Чипмана на должность директора Бюро по алкоголю, табаку, огнестрельному оружию и взрывчатым веществам (ATF) в четверг на фоне обеспокоенности обеих партий по поводу его прошлые пропаганды контроля над оружием.
В апреле Байден назначил Чипмана возглавить агентство, которое не имеет утвержденного Сенатом директора с 2015 года. Неясно, когда президент назовет нового кандидата.
Г-н Байден похвалил Чипмана в заявлении об отзыве его кандидатуры, заявив, что он был бы «образцовым директором ATF и удвоил бы свои усилия по борьбе с незаконными торговцами огнестрельным оружием и помог бы защитить наши общины от огнестрельного оружия. насилие.»
«К сожалению, республиканцы в Конгрессе ясно дали понять, что они намерены использовать преступления с применением огнестрельного оружия в качестве политической темы для разговоров, вместо того, чтобы предпринимать серьезные шаги для их решения», — сказал президент.«Вот почему они пошли навстречу, чтобы заблокировать подтверждение Дэвида Чипмана, и именно поэтому они выступают на стороне производителей оружия над подавляющим большинством американцев, выступая против мер здравого смысла, таких как всеобщая проверка биографических данных».
Г-н Байден пообещал, что его администрация продолжит «использовать все имеющиеся в нашем распоряжении инструменты для борьбы с применением огнестрельного оружия и обеспечения безопасности американцев».
Пресс-секретарь Белого дома Джен Псаки сообщила репортерам, что с Чипманом ведутся «активные дискуссии» о том, какая роль в федеральном правительстве «может его заинтересовать».
Чипман проработал 25 лет в качестве специального агента в ATF, но именно его работа в качестве старшего политического советника Giffords, организации, которая выступает за контроль над огнестрельным оружием, вызвала сопротивление его выдвижению со стороны республиканцев и групп по защите прав на оружие.
Дональд Трамп-младший, старший сын бывшего президента Дональда Трампа, был ярым противником выдвижения Чипмана и утверждал, что в случае подтверждения он отменит Вторую поправку. В рамках своих усилий по выдвижению кандидатуры Чипмана Трамп-младший.преследовали сенаторов-демократов в красных штатах, таких как сенаторы Джон Тестер из Монтаны и Джо Манчин из Западной Вирджинии.
Оппозиция любого сенатора-демократа сорвала бы кандидатуру Чипмана в сенате, где демократы контролируют 50 мест, а вице-президент Камала Харрис решает ничьи. Судебный комитет Сената не смог положительно сообщить о выдвижении Чипмана в июне, после того как его члены зашли в тупик при его назначении с голосами 11-11.
Сенаторы Республиканской партии приветствовали сообщения о том, что кандидатура Чипмана будет снята.Сенатор Чак Грассли от штата Айова, главный республиканец в Судебном комитете, который потребовал проведения второго слушания по кандидатуре Чипмана, заявил в своем заявлении, что его «длительный стаж работы в качестве партийного активиста, выступающего против второй поправки, вызывает множество опасений». Сенатор Бен Сассе из Небраски, также член судебной коллегии, сказал, что его взгляды на огнестрельное оружие «дико выходят за рамки общепринятого».
Лидер сенатского меньшинства Митч МакКоннелл назвал этот шаг Белого дома «победой для Второй поправки и законопослушных американских граждан.»
Но председатель судебного комитета Дик Дурбин, демократ из Иллинойса, обвинил оружейную промышленность в том, что она работает над тем, чтобы оставить должность директора ATF пустой, потому что это» возмущает «стремление агентства снизить уровень насилия с применением огнестрельного оружия путем ограничения продаж огнестрельного оружия и обеспечения соблюдения законов об оружии. .
«Дэвид Чипман стал последней целью их согласованных усилий», — сказал он в заявлении. «От имени бесчисленных жертв огнестрельного оружия в моем штате и по всей стране я призываю администрацию Байдена прислать еще одного кандидата. как можно скорее возглавить ATF.Нас не могут спрятать торговцы оружием, наводняющие Америку криминальным оружием ».
Актуальные новости
Эд О’КифЭд О’Киф — старший корреспондент Белого дома и политический корреспондент CBS News, базирующийся в Вашингтоне, округ Колумбия.
