Vücutta meydana gelen metabolik olaylar dizisine denir. metabolizma.

Belirli içsel maddelerin daha basit olanlardan sentezlenme süreçlerine denir. anabolizma, veya asimilasyon, veya plastik değişim. Anabolizmanın bir sonucu olarak, enzimler oluşur, hücre yapılarının yapıldığı maddeler vb. Bu sürece genellikle eşlik eder. enerji tüketimi.

Bu enerji, vücut tarafından daha karmaşık maddelerin basit olanlara ayrıldığı diğer reaksiyonlarda elde edilir. Bu süreçler denir katabolizma, veya benzeşme, veya enerji değişimi. Aerobik organizmalarda katabolizma ürünleri CO 2 , H 2 O, ATP ve

oksidasyon süreçlerinde organik maddelerden ayrılan hidrojen atomlarını kabul eden indirgenmiş hidrojen taşıyıcıları (NAD∙H ve NADP∙H). Katabolizma sırasında oluşan bazı düşük moleküler ağırlıklı maddeler daha sonra hücre için gerekli maddelerin öncüsü olarak hizmet edebilir (katabolizma ve anabolizmanın kesişimi).

Katabolizma ve anabolizma yakından ilişkilidir: anabolizma, katabolizma reaksiyonlarında oluşan enerji ve indirgeyici ajanları kullanır ve katabolizma, anabolizma reaksiyonları sonucu oluşan enzimlerin etkisi altında gerçekleştirilir.

Kural olarak, katabolizmaya kullanılan maddelerin oksidasyonu eşlik eder ve anabolizme restorasyon eşlik eder.

Farklı organizmalardaki anabolizma reaksiyonları bazı farklılıklar gösterebilir ("Canlı organizmalardan enerji elde etme yöntemleri" konusuna bakın).

ATP - adenozin trifosfat

Katabolizma sırasında enerji, ısı şeklinde ve ATP şeklinde salınır.

ATP, tek ve evrensel bir hücre enerji kaynağı kaynağıdır.

ATP kararsızdır.

ATP, anabolizma reaksiyonlarında karmaşık maddelerin sentezi için harcanabilecek bir "enerji para birimi" dir.

ATP'nin hidrolizi (ayrışması):

ATP + $H_(2)O$ = ADP + $H_(3)PO_(4)$ + 40 kJ/mol

enerji değişimi

Canlı organizmalar, organik bileşiklerin oksidasyonundan enerji elde ederler.

Oksidasyon elektron verme işlemidir.

Alınan enerjinin tüketimi:

Enerjinin %50'si çevreye ısı olarak salınır;

Enerjinin %50'si plastik metabolizmaya (maddelerin sentezine) gider.

Bitki hücrelerinde:

nişasta → glikoz → ATP

hayvan hücrelerinde:

glikojen → glikoz → ATP

hazırlık aşaması

Karmaşık organik maddelerin sindirim sisteminde basit olanlara enzimatik olarak parçalanması:

protein molekülleri - amino asitlere kadar

lipidler - gliserol ve yağ asitlerine

karbonhidratlar - glikoza

Yüksek moleküler organik bileşiklerin parçalanması (hidrolizi) ya gastrointestinal sistem enzimleri ya da lizozom enzimleri tarafından gerçekleştirilir.

Serbest bırakılan tüm enerji, ısı şeklinde dağılır.

Basit maddeler ince bağırsağın villusları tarafından emilir:

amino asitler ve glikoz - kana;

yağ asitleri ve gliserol - lenf içine;

ve vücut dokularının hücrelerine taşınır.

Ortaya çıkan küçük organik moleküller "olarak kullanılabilir. Yapı malzemesi veya daha fazla parçalanabilir (glikoliz).

Üzerinde hazırlık aşaması hücrelerin rezerv maddelerinin hidrolizi meydana gelebilir: hayvanlarda (ve mantarlarda) glikojen ve bitkilerde nişasta. Glikojen ve nişasta polisakkaritlerdir ve monomerlere - glikoz moleküllerine - parçalanırlar.

glikojen yıkımı

Karaciğer glikojeni, karaciğerin kendi ihtiyaçları için değil, kanda sabit bir glikoz konsantrasyonunu korumak için kullanılır ve bu nedenle diğer dokulara glikoz verilmesini sağlar.

Pirinç. Glikojenin karaciğer ve kaslardaki işlevleri

Kaslarda depolanan glikojen, enzim eksikliği nedeniyle glikoza parçalanamaz. Kas glikojeninin işlevi, oksidasyon ve enerji kullanımı için kasta tüketilen glikoz-6-fosfatı serbest bırakmaktır.

Glikojenin glikoz veya glikoz-6-fosfata parçalanması enerji gerektirmez.

Glikoliz (anaerobik aşama)

glikoliz- enzimler tarafından glikozun parçalanması.

Oksijensiz sitoplazmaya girer.

Bu işlem sırasında glikoz dehidrojenasyonu meydana gelir, koenzim NAD + (nikotinamid adenin dinükleotit) bir hidrojen alıcısı olarak görev yapar.

Bir enzimatik reaksiyon zincirinin bir sonucu olarak, glikoz toplam 2 molekül ile iki pirüvik asit (PVA) molekülüne dönüştürülür. ATP molekülleri ve hidrojen taşıyıcı NAD H2'nin indirgenmiş formu:

$C_(6)H_(12)O_(6)$ + 2ADF + 2$H_(3)RO_(4)$ + 2$OVER^(+)$ → 2$C_(3)H_(4)O_( 3)$ + 2ATP + 2$H_(2)O$ + 2($NADH+H^(+)$).

PVC'nin diğer kaderi, hücredeki oksijenin varlığına bağlıdır:

oksijen yoksa, maya ve bitkiler, önce asetaldehitin ve ardından etil alkolün oluştuğu alkolik fermantasyona uğrar:

$C_(3)H_(4)O_(3)$ → $CO_(2)$ + $CH_(3)SON$,

$CH_(3)SON$ + $NADH+H^(+)$ → $C_(2)H_(5)OH$ + $NADH^(+)$ .

Hayvanlarda ve bazı bakterilerde, oksijen eksikliği ile laktik asit oluşumu ile laktik asit fermantasyonu meydana gelir:

$C_(3)H_(4)O_(3)$ + $NADH+H^(+)$ → $C_(3)H_(6)O_(3)$ + $NADH^(+)$.

Bir glikoz molekülünün glikolizinin bir sonucu olarak, 200 kJ salınır, bunun 120 kJ'si ısı şeklinde dağılır ve 80 kJ'si bağlarda depolanır. 2 ATP molekülü.

solunum veya oksidatif fosforilasyon (aerobik aşama)

Oksidatif fosforilasyon- oksijenin katılımıyla ATP sentezi süreci.

Oksijen varlığında mitokondriyal cristae zarlarına gider.

Glikozun oksijensiz parçalanması sırasında oluşan piruvik asit, son ürünler olan CO2 ve H2O'ya oksitlenir. Bu çok adımlı enzimatik sürece denir. Krebs döngüsü veya trikarboksilik asit döngüsü.

Hücresel solunumun bir sonucu olarak, iki molekül pirüvik asitin parçalanması sırasında 36 ATP molekülü sentezlenir:

2$C_(3)H_(4)O_(3)$ + 32$O_(2)$ + 36ADP + 36$H_(3)PO_(4)$ → 6$CO_(2)$ + 58$H_( 2) O$ + 36ATP.

Ek olarak, her bir glikoz molekülünün oksijensiz parçalanması sırasında iki ATP molekülünün depolandığı unutulmamalıdır.

Glikozun karbondioksit ve suya parçalanması için genel reaksiyon aşağıdaki gibidir:

$C_(6)H_(12)O_(6)$ + 6$O_(2)$ + 38ADP → 6$CO_(2)$ + 6$H_(2)O$ + 38ATP + Qt,

burada Qt termal enerjidir.

Böylece oksidatif fosforilasyon, glikolizden (2 ATP) 18 kat daha fazla enerji (36 ATP) üretir.

İnsan vücudunda yaklaşık 70 trilyon hücre vardır. Sağlıklı büyüme için her birinin yardımcılara ihtiyacı vardır - vitaminler. Vitamin molekülleri küçüktür, ancak eksiklikleri her zaman fark edilir. Karanlığa uyum sağlamakta zorlanıyorsanız, A ve B2 vitaminlerine ihtiyacınız var, kepek ortaya çıktı - yeterli B12, B6, P yok, morluklar uzun süre iyileşmez - C vitamini eksikliği. stratejik bir vitamin kaynağının nasıl ve nerede olduğunu, vitaminlerin vücudu nasıl harekete geçirdiğini ve ayrıca hücredeki ana enerji kaynağı olan ATP'yi de öğreneceksiniz.

Konu: Sitolojinin Temelleri

Ders: ATP'nin yapısı ve işlevleri

Hatırladığın gibi, nükleik asitlernükleotitlerden oluşan. Bir hücredeki nükleotitlerin bağlı durumda veya serbest durumda olabileceği ortaya çıktı. Serbest durumda, vücudun yaşamı için bir dizi önemli işlevi yerine getirirler.

böyle ücretsiz nükleotidler geçerlidir ATP molekülü veya adenosin trifosforik asit(adenozin trifosfat). Tüm nükleotitler gibi, ATP de beş karbonlu bir şekerden oluşur. riboz, azotlu baz - adenin ve DNA ve RNA nükleotitlerinin aksine, üç fosforik asit kalıntısı(Şek. 1).

Pirinç. 1. ATP'nin üç şematik gösterimi

En önemli ATP işlevi evrensel bir koruyucu ve taşıyıcı olmasıdır enerji bir kafeste.

Hücrede enerji harcaması gerektiren tüm biyokimyasal reaksiyonlar, kaynağı olarak ATP'yi kullanır.

Bir fosforik asit kalıntısını ayırırken, ATP girer ADP (adenozin difosfat). Başka bir fosforik asit kalıntısı ayrılırsa (ki bu özel durumlarda olur), ADP girer AMF(adenosin monofosfat) (Şekil 2).

Pirinç. 2. ATP'nin hidrolizi ve ADP'ye dönüşümü

Fosforik asidin ikinci ve üçüncü kalıntılarını ayırırken, 40 kJ'ye kadar büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu nedenle, bu fosforik asit kalıntıları arasındaki bağa makroerjik denir ve ilgili sembolle gösterilir.

Sıradan bir bağın hidrolizi sırasında az miktarda enerji salınır (veya emilir) ve makroerjik bir bağın hidrolizi sırasında çok daha fazla enerji (40 kJ) salınır. Riboz ile fosforik asidin ilk tortusu arasındaki bağ makroerjik değildir; hidrolizi sadece 14 kJ enerji açığa çıkarır.

Makroerjik bileşikler, örneğin diğer nükleotidler bazında da oluşturulabilir. GTP(guanozin trifosfat) protein biyosentezinde enerji kaynağı olarak kullanılır, sinyal iletim reaksiyonlarında yer alır, transkripsiyon sırasında RNA sentezi için bir substrattır, ancak hücrede en yaygın ve evrensel enerji kaynağı olan ATP'dir.

ATP olarak içerdiği sitoplazmada, ve çekirdek, mitokondri ve kloroplastlarda.

Böylece ATP'nin ne olduğunu, işlevlerinin ve makroerjik bağın ne olduğunu hatırladık.

Vitaminler - biyolojik olarak aktif organik bileşikler Hücredeki hayati süreçleri sürdürmek için küçük miktarlarda gerekli olan.

Onlar değil Yapısal bileşenler canlı maddedir ve enerji kaynağı olarak kullanılmaz.

Vitaminlerin çoğu insan ve hayvan vücudunda sentezlenmez, ancak gıda ile girer, bazıları bağırsak mikroflorası ve dokuları tarafından küçük miktarlarda sentezlenir (D vitamini cilt tarafından sentezlenir).

İnsanlarda ve hayvanlarda vitamin ihtiyacı aynı değildir ve cinsiyet, yaş, fizyolojik durum ve çevre koşulları gibi faktörlere bağlıdır. Bazı vitaminlere tüm hayvanlar ihtiyaç duymaz.

Örneğin, askorbik asit veya C vitamini, insanlar ve diğer primatlar için gereklidir. Aynı zamanda, sürüngenlerin vücudunda sentezlenir (denizciler, iskorbüt - C vitamini eksikliği ile mücadele etmek için seferlere kaplumbağalar aldı).

Vitaminler 19. yüzyılın sonunda Rus bilim adamlarının çalışmaları sayesinde keşfedildi. N.I. Lunina ve V. Pashutina, Bu, iyi beslenme için sadece proteinlere, yağlara ve karbonhidratlara değil, aynı zamanda o zamanlar bilinmeyen başka maddelere de sahip olmak gerektiğini gösterdi.

1912'de Polonyalı bir bilim adamı K. Funk(Şekil 3), Beri-Beri hastalığına (B vitamininin avitaminozu) karşı koruyan pirinç kabuğu bileşenlerini inceleyen bu maddelerin mutlaka amin grupları içermesi gerektiğini öne sürdü. Bu maddelere vitaminler, yani yaşamın aminleri demeyi öneren oydu.

Daha sonra bu maddelerin birçoğunun amino grupları içermediği bulundu, ancak vitamin terimi bilim ve uygulama dilinde iyi bir yer edindi.

Tek tek vitaminler keşfedildikçe, Latin harfleriyle adlandırıldılar ve işlevlerine göre adlandırıldılar. Örneğin, E vitamini tokoferol olarak adlandırıldı (eski Yunanca τόκος - "doğum" ve φέρειν - "getir").

Günümüzde vitaminler suda veya yağlarda çözünebilme özelliklerine göre ayrılmaktadır.

Suda çözünen vitaminler için vitaminleri dahil et H, C, P, V.

yağda çözünen vitaminlere bahsetmek A, D, E, K(bir kelime olarak hatırlanabilir: keda) .

Daha önce belirtildiği gibi, vitamin ihtiyacı yaşa, cinsiyete, organizmanın fizyolojik durumuna ve habitata bağlıdır. Genç yaşta, vitaminlere açık bir ihtiyaç vardır. Zayıflamış bir vücut da bu maddelerin büyük dozlarını gerektirir. Yaşla birlikte vitaminleri emme yeteneği azalır.

Vitamin ihtiyacı da vücudun bunları kullanma yeteneği ile belirlenir.

1912'de Polonyalı bir bilim adamı kasimir funk pirinç kabuklarından kısmen saflaştırılmış B1 vitamini - tiamin aldı. Bu maddeyi kristal halde elde etmek 15 yıl daha aldı.

Kristalin B1 vitamini renksizdir, acı bir tada sahiptir ve suda kolayca çözünür. Tiamin hem bitki hem de mikrobiyal hücrelerde bulunur. Özellikle tahıl ürünlerinde ve mayada bir çoğu (Şek. 4).

Pirinç. 4. Tiamin Tabletleri ve Gıdalar

Gıdaların ısıl işlemi ve çeşitli katkı maddeleri tiyamini yok eder. beriberi ile sinir, kardiyovasküler ve sindirim sistemi patolojileri gözlenir. Avitaminoz, su metabolizmasının ve hematopoez fonksiyonunun bozulmasına yol açar. Tiamin eksikliğinin en açık örneklerinden biri Beri-Beri hastalığının gelişmesidir (Şekil 5).

Pirinç. 5. Tiamin eksikliğinden muzdarip bir kişi - beriberi hastalığı

B1 Vitamini, çeşitli sinir hastalıklarının, kardiyovasküler bozuklukların tedavisi için tıbbi uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Fırınlamada, tiamin, diğer vitaminlerle birlikte - riboflavin ve nikotinik asit, unlu mamulleri güçlendirmek için kullanılır.

1922'de G. Evans ve A. Bisho tokoferol veya E vitamini (kelimenin tam anlamıyla: “doğumu teşvik eden”) olarak adlandırdıkları yağda çözünen bir vitamin keşfettiler.

E vitamini en saf haliyle yağlı bir sıvıdır. Buğday gibi tahıllarda yaygın olarak dağıtılır. Bitkisel ve hayvansal yağlarda bol miktarda bulunur (Şekil 6).

Pirinç. 6. Tokoferol ve onu içeren ürünler

Havuç, yumurta ve sütte bol miktarda E vitamini bulunur. E vitamini antioksidan yani hücreleri yaşlanmaya ve ölüme yol açan patolojik oksidasyondan korur. Bu "gençliğin vitamini" dir. Vitaminin üreme sistemi için önemi çok büyüktür, bu nedenle genellikle üreme vitamini olarak adlandırılır.

Sonuç olarak E vitamini eksikliği her şeyden önce embriyogenez ve üreme organlarının bozulmasına yol açar.

E vitamini üretimi, alkol ekstraksiyonu ve çözücülerin düşük sıcaklıklarda damıtılması yöntemiyle buğday tohumundan izolasyonuna dayanır.

Tıbbi uygulamada, hem doğal hem de sentetik müstahzarlar kullanılır - bir kapsül (ünlü "balık yağı") içine alınmış bitkisel yağda tokoferol asetat.

E vitamini müstahzarları, vücutta artan iyonize partikül içeriği ve reaktif oksijen türleri ile ilişkili radyasyon ve diğer patolojik durumlar için antioksidanlar olarak kullanılır.

Ek olarak, hamile kadınlar için E vitamini reçete edilir ve ayrıca kısırlık, kas distrofisi ve bazı karaciğer hastalıklarının tedavisi için karmaşık tedavide kullanılır.

A vitamini (Şekil 7) keşfedildi N. Drummond 1916'da.

Bu keşif, çiftlik hayvanlarının tam gelişimi için gerekli olan, gıdada yağda çözünen bir faktörün varlığının gözlemlenmesinden önce geldi.

A vitamini, vitamin alfabesinin en üstünde yer alır. Hemen hemen tüm yaşam süreçlerinde yer alır. Bu vitamin, iyi görüşü geri kazanmak ve sürdürmek için gereklidir.

Soğuk algınlığı da dahil olmak üzere birçok hastalığa karşı bağışıklık geliştirmeye yardımcı olur.

A vitamini olmadan, cilt epitelinin sağlıklı bir durumu mümkün değildir. Sıklıkla dirseklerde, uyluklarda, dizlerde, inciklerde görülen tüyleriniz diken diken oluyorsa, Ellerinizde veya diğer bölgelerde kuru cildiniz varsa, benzer fenomenler Bu, A vitamini eksikliğiniz olduğu anlamına gelir.

A vitamini, E vitamini gibi, seks bezlerinin (gonadlar) normal çalışması için gereklidir. A vitamininin hipovitaminozu ile üreme sistemine ve solunum organlarına zarar verildi.

A vitamini eksikliğinin spesifik sonuçlarından biri, görme sürecinin ihlali, özellikle de gözlerin karanlığa uyum yeteneğinin azalmasıdır - gece körlüğü. Avitaminoz, kseroftalmi oluşumuna ve korneanın tahrip olmasına yol açar. İkinci süreç geri döndürülemez ve tamamen görme kaybı ile karakterizedir. Hipervitaminoz, göz iltihabına ve saç dökülmesine, iştah kaybına ve vücudun tamamen tükenmesine yol açar.

Pirinç. 7. A vitamini ve onu içeren besinler

A Grubu vitaminler öncelikle hayvansal ürünlerde bulunur: karaciğerde, balık yağında, yağda, yumurtada (Şekil 8).

Pirinç. 8. Bitkisel ve hayvansal kaynaklı ürünlerde A vitamini içeriği

Bitkisel ürünler, insan vücudunda karotenoz enziminin etkisiyle A vitaminine dönüştürülen karotenoidler içerir.

Böylece bugün ATP'nin yapısı ve işlevleri ile tanıştınız, ayrıca vitaminlerin önemini hatırladınız ve bazılarının yaşam süreçlerinde nasıl yer aldığını öğrendiniz.

Vücutta yetersiz vitamin alımı ile birincil vitamin eksikliği gelişir. Farklı gıdalar farklı miktarlarda vitamin içerir.

Örneğin, havuç çok fazla provitamin A (karoten) içerir, lahana C vitamini vb. içerir. Bu nedenle çeşitli bitki ve hayvansal ürünleri içeren dengeli bir diyete ihtiyaç vardır.

vitamin eksikliği normal beslenme koşullarında çok nadir, çok daha yaygın hipovitaminozis, gıda ile vitaminlerin yetersiz alımı ile ilişkilidir.

hipovitaminozis sadece dengesiz beslenme sonucu değil, aynı zamanda gastrointestinal sistem veya karaciğerin çeşitli patolojilerinin bir sonucu olarak veya vücutta vitaminlerin emilim bozukluğuna yol açan çeşitli endokrin veya bulaşıcı hastalıkların bir sonucu olarak ortaya çıkabilir.

Bazı vitaminler bağırsak mikroflorası (bağırsak mikrobiyotası) tarafından üretilir. Eylemin bir sonucu olarak biyosentetik süreçlerin baskılanması antibiyotikler gelişmesine de yol açabilir. hipovitaminozis, sonuç olarak disbakteriyoz.

Besinsel vitamin takviyelerinin aşırı tüketiminin yanı sıra ilaçlar vitamin içeren, patolojik bir durumun ortaya çıkmasına neden olur - hipervitaminozis. Bu özellikle yağda çözünen vitaminler için geçerlidir, örneğin: A, D, E, K.

Ev ödevi

1. Hangi maddeler biyolojik olarak aktif olarak adlandırılır?

2. ATP nedir? ATP molekülünün yapısı nedir? Hangi türler Kimyasal bağ Bu karmaşık molekülde var mı?

3. ATP'nin canlı organizmaların hücrelerindeki işlevleri nelerdir?

4. ATP sentezi nerede gerçekleşir? ATP hidrolizi nerede gerçekleşir?

5. Vitaminler nelerdir? Vücuttaki görevleri nelerdir?

6. Vitaminlerin hormonlardan farkı nedir?

7. Hangi vitamin sınıflandırmalarını biliyorsunuz?

8. Avitaminoz, hipovitaminoz ve hipervitaminoz nedir? Bu fenomenlere örnekler verin.

9. Vücutta yetersiz veya aşırı vitamin alımı hangi hastalıklara neden olabilir?

10. Menünüzü arkadaşlarınız ve akrabalarınızla tartışın, farklı gıdalardaki vitamin içeriği hakkında ek bilgileri kullanarak yeterli vitamin alıp almadığınızı hesaplayın.

1. Tek bir Dijital Eğitim Kaynakları koleksiyonu ().

2. Tek bir Dijital Eğitim Kaynakları koleksiyonu ().

3. Tek bir Dijital Eğitim Kaynakları koleksiyonu ().

bibliyografya

1. Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V. V. Genel biyoloji 10-11 sınıfı Bustard, 2005.

2. Belyaev D.K. Biyoloji notu 10-11. Genel biyoloji. Temel bir seviye. - 11. baskı, klişe. - E.: Eğitim, 2012. - 304 s.

3. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V. I. Biyoloji 10-11 sınıfı. Genel biyoloji. Temel düzeyde. - 6. baskı, ekleyin. - Bustard, 2010. - 384 s.

Vücudumuzun herhangi bir hücresinde milyonlarca biyokimyasal reaksiyon gerçekleşir. Genellikle enerji gerektiren çeşitli enzimler tarafından katalize edilirler. Hücre onu nereye götürür? Bu soru, ana enerji kaynaklarından biri olan ATP molekülünün yapısını düşünürsek cevaplanabilir.

ATP evrensel bir enerji kaynağıdır

ATP, adenosin trifosfat veya adenosin trifosfat anlamına gelir. Madde, herhangi bir hücredeki en önemli iki enerji kaynağından biridir. ATP'nin yapısı ve biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Çoğu biyokimyasal reaksiyon ancak bir maddenin moleküllerinin katılımıyla gerçekleşebilir, özellikle bu geçerlidir.Ancak, ATP nadiren reaksiyona doğrudan katılır: herhangi bir işlemin gerçekleşmesi için, tam olarak adenosin trifosfatta bulunan enerjiye ihtiyaç vardır.

Maddenin moleküllerinin yapısı, fosfat grupları arasında oluşan bağların taşıyacağı şekildedir. büyük miktar enerji. Bu nedenle, bu tür bağlara makroerjik veya makroenerjik (makro=çok, çok sayıda) da denir. Terim ilk olarak bilim adamı F. Lipman tarafından tanıtıldı ve ayrıca onları belirtmek için ̴ simgesini kullanmayı önerdi.

Hücrenin sabit bir adenozin trifosfat seviyesini koruması çok önemlidir. Bu, özellikle kas dokusu ve sinir liflerinin hücreleri için geçerlidir, çünkü bunlar en fazla enerjiye bağımlıdırlar ve işlevlerini yerine getirmek için yüksek bir adenosin trifosfat içeriğine ihtiyaç duyarlar.

ATP molekülünün yapısı

Adenozin trifosfat üç elementten oluşur: riboz, adenin ve

riboz- pentoz grubuna ait bir karbonhidrat. Bu, ribozun bir döngü içine alınmış 5 karbon atomu içerdiği anlamına gelir. Riboz, 1. karbon atomunda bir β-N-glikosidik bağ ile adenin'e bağlanır. Ayrıca 5. karbon atomundaki fosforik asit kalıntıları pentoza bağlanır.

Adenin azotlu bir bazdır. Riboza hangi azotlu bazın bağlı olduğuna bağlı olarak, GTP (guanozin trifosfat), TTP (timidin trifosfat), CTP (sitidin trifosfat) ve UTP (üridin trifosfat) da izole edilir. Tüm bu maddeler yapı olarak adenosin trifosfata benzer ve yaklaşık olarak aynı işlevleri yerine getirir, ancak hücrede çok daha az yaygındır.

Fosforik asit kalıntıları. Bir riboza en fazla üç fosforik asit kalıntısı eklenebilir. Bunlardan ikisi veya sadece biri varsa, sırasıyla maddeye ADP (difosfat) veya AMP (monofosfat) denir. Kırılmasından sonra 40 ila 60 kJ enerjinin serbest bırakıldığı makroenerjik bağların sonuçlandığı fosfor kalıntıları arasındadır. İki bağ kırılırsa, 80, daha az sıklıkla - 120 kJ enerji açığa çıkar. Riboz ve fosfor kalıntısı arasındaki bağ kırıldığında, sadece 13.8 kJ salınır, bu nedenle trifosfat molekülünde (P ̴ P ̴ P) yalnızca iki yüksek enerjili bağ ve ADP molekülünde (P ̴) bir tane yüksek enerjili bağ vardır. P).

ATP'nin yapısal özellikleri nelerdir? Fosforik asit kalıntıları arasında makroenerjik bir bağ oluşması nedeniyle, ATP'nin yapısı ve işlevleri birbirine bağlıdır.

ATP'nin yapısı ve molekülün biyolojik rolü. Adenozin trifosfatın ek işlevleri

ATP, enerjinin yanı sıra hücrede birçok başka işlevi de yerine getirebilir. Diğer nükleotid trifosfatlarla birlikte, nükleik asitlerin yapımında trifosfat yer alır. Bu durumda ATP, GTP, TTP, CTP ve UTP azotlu bazların tedarikçileridir. Bu özellik işlemlerde ve transkripsiyonda kullanılır.

İyon kanallarının çalışması için de ATP gereklidir. Örneğin Na-K kanalı hücreden 3 molekül sodyumu hücre dışına, 2 molekül potasyumu da hücreye pompalar. Membranın dış yüzeyinde pozitif bir yükü korumak için böyle bir iyon akımına ihtiyaç vardır ve kanal sadece adenosin trifosfat yardımı ile işlev görebilir. Aynı şey proton ve kalsiyum kanalları için de geçerlidir.

ATP, ikinci haberci cAMP'nin (siklik adenosin monofosfat) öncüsüdür - cAMP, yalnızca hücre zarı reseptörleri tarafından alınan sinyali iletmekle kalmaz, aynı zamanda bir allosterik efektördür. Allosterik efektörler, enzimatik reaksiyonları hızlandıran veya yavaşlatan maddelerdir. Böylece, siklik adenosin trifosfat, bakteri hücrelerinde laktozun parçalanmasını katalize eden bir enzimin sentezini engeller.

Adenozin trifosfat molekülünün kendisi de bir allosterik efektör olabilir. Ayrıca, bu tür işlemlerde ADP, bir ATP antagonisti gibi davranır: trifosfat reaksiyonu hızlandırırsa, difosfat yavaşlar ve bunun tersi de geçerlidir. Bunlar ATP'nin işlevleri ve yapısıdır.

ATP hücrede nasıl oluşur

ATP'nin işlevleri ve yapısı öyledir ki, maddenin molekülleri hızla kullanılır ve yok edilir. Bu nedenle trifosfat sentezi, hücrede enerji oluşumunda önemli bir süreçtir.

Adenozin trifosfat sentezlemenin en önemli üç yolu vardır:

1. Substrat fosforilasyonu.

2. Oksidatif fosforilasyon.

3. Fotofosforilasyon.

Substrat fosforilasyonu, hücrenin sitoplazmasında meydana gelen çoklu reaksiyonlara dayanır. Bu reaksiyonlara glikoliz - anaerobik aşama denir.1 glikoliz döngüsü sonucunda 1 glikoz molekülünden iki molekül sentezlenir ve bunlar daha sonra enerji üretimi için kullanılır ve ayrıca iki ATP sentezlenir.

• C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

hücre solunumu

Oksidatif fosforilasyon, zarın elektron taşıma zinciri boyunca elektron transferi ile adenozin trifosfat oluşumudur. Bu aktarım sonucunda zarın bir tarafında bir proton gradyanı oluşur ve ATP sentazın protein integral seti yardımıyla moleküller oluşturulur. İşlem mitokondriyal zar üzerinde gerçekleşir.

Mitokondride glikoliz ve oksidatif fosforilasyon aşamalarının sırası şöyledir: genel süreç nefes denir. Tam bir döngüden sonra hücrede 1 glikoz molekülünden 36 ATP molekülü oluşur.

fotofosforilasyon

Fotofosforilasyon süreci, sadece bir farkla aynı oksidatif fosforilasyondur: hücrenin kloroplastlarında ışığın etkisi altında fotofosforilasyon reaksiyonları meydana gelir. ATP, yeşil bitkilerde, alglerde ve bazı bakterilerde ana enerji üretim süreci olan fotosentezin hafif aşamasında üretilir.

Fotosentez sürecinde elektronlar aynı elektron taşıma zincirinden geçerek bir proton gradyanı oluşumuna neden olur. ATP sentezinin kaynağı, zarın bir tarafındaki proton konsantrasyonudur. Moleküllerin montajı ATP sentaz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

Ortalama hücre, toplam kütlenin %0.04'ü kadar adenosin trifosfat içerir. Ancak, en büyük önem kas hücrelerinde gözlendi: %0.2-0.5.

Bir hücrede yaklaşık 1 milyar ATP molekülü vardır.

Her molekül 1 dakikadan fazla yaşamaz.

Bir molekül adenozin trifosfat günde 2000-3000 kez yenilenir.

Toplamda, insan vücudu günde 40 kg adenosin trifosfat sentezler ve her zaman noktasında ATP arzı 250 g'dır.

Çözüm

ATP'nin yapısı ve moleküllerinin biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Bu madde yaşam süreçlerinde önemli bir rol oynar, çünkü fosfat kalıntıları arasındaki makroerjik bağlar büyük miktarda enerji içerir. Adenozin trifosfat hücrede birçok işlevi yerine getirir ve bu nedenle maddenin sabit bir konsantrasyonunu korumak önemlidir. Bağların enerjisi sürekli olarak biyokimyasal reaksiyonlarda kullanıldığından bozunma ve sentez yüksek bir hızda ilerler. Vücudun herhangi bir hücresinin vazgeçilmez bir maddesidir. Belki de ATP'nin yapısı hakkında söylenebilecek tek şey budur.

Canlı organizmaların hücrelerindeki en önemli madde adenozin trifosfat veya adenosin trifosfattır. Bu ismin kısaltmasını girersek ATP (eng. ATP) elde ederiz. Bu madde, nükleosit trifosfat grubuna aittir ve canlı hücrelerdeki metabolik süreçlerde öncü rol oynar ve onlar için vazgeçilmez bir enerji kaynağı olur.

Temas halinde

ATP'yi keşfedenler Harvard Tropikal Tıp Okulu biyokimyacılarıydı - Yellapragada Subbarao, Karl Loman ve Cyrus Fiske. Keşif 1929'da gerçekleşti ve canlı sistemlerin biyolojisinde önemli bir dönüm noktası oldu. Daha sonra, 1941'de Alman biyokimyacı Fritz Lipmann, hücrelerdeki ATP'nin ana enerji taşıyıcısı olduğunu buldu.

ATP'nin yapısı

Bu molekülün sistematik bir adı vardır ve şöyle yazılmıştır: 9-β-D-ribofuranosiladenin-5'-trifosfat veya 9-β-D-ribofuranosil-6-amino-purin-5'-trifosfat. ATP'de hangi bileşikler var? Kimyasal olarak, adenosinin trifosfat esteridir - adenin ve ribozun türevi. Bu madde, pürin azotlu bir baz olan adenin ile ribozun 1'-karbonunun bir β-N-glikosidik bağ kullanılarak bağlanmasıyla oluşur. Fosforik asidin α-, β- ve γ-molekülleri daha sonra ribozun 5'-karbonuna sırayla eklenir.

Böylece ATP molekülü, adenin, riboz ve üç fosforik asit kalıntısı gibi bileşikler içerir. ATP, büyük miktarda enerji açığa çıkaran bağlar içeren özel bir bileşiktir. Bu tür bağlara ve maddelere makroerjik denir. ATP molekülünün bu bağlarının hidrolizi sırasında, 40 ila 60 kJ / mol arasında bir miktarda enerji açığa çıkarken, bu işleme bir veya iki fosforik asit kalıntısının ortadan kaldırılması eşlik eder.

Bu kimyasal reaksiyonlar böyle yazılır:

• bir). ATP + su → ADP + fosforik asit + enerji;
• 2). ADP + su → AMP + fosforik asit + enerji.

Bu reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji, belirli enerji girdileri gerektiren diğer biyokimyasal işlemlerde kullanılır.

ATP'nin canlı bir organizmadaki rolü. İşlevleri

ATP'nin işlevi nedir? Her şeyden önce, enerji. Yukarıda bahsedildiği gibi, adenosin trifosfatın ana rolü, canlı bir organizmadaki biyokimyasal süreçlerin enerji arzıdır. Bu rol, iki yüksek enerjili bağın varlığından dolayı ATP'nin büyük enerji maliyetleri gerektiren birçok fizyolojik ve biyokimyasal süreç için bir enerji kaynağı görevi görmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu tür süreçlerin tümü, vücuttaki karmaşık maddelerin sentezinin reaksiyonlarıdır. Bu, her şeyden önce, zarlar arası bir elektrik potansiyelinin yaratılmasına katılım ve kas kasılmasının uygulanması da dahil olmak üzere, moleküllerin hücre zarlarından aktif transferidir.

Yukarıdakilere ek olarak, birkaç tane daha listeliyoruz, ATP'nin daha az önemli işlevleri yok, Örneğin:

ATP vücutta nasıl oluşur?

Adenozin trifosforik asit sentezi devam ediyor, çünkü vücut normal yaşam için her zaman enerjiye ihtiyaç duyar. Herhangi bir anda, bu maddeden çok az bulunur - yaklaşık 250 gram, "yağmurlu bir gün" için "acil durum rezervi". Hastalık sırasında, bu asidin yoğun bir sentezi vardır, çünkü bağışıklık ve boşaltım sistemlerinin işleyişi ve ayrıca hastalığın başlangıcıyla etkili bir şekilde mücadele etmek için gerekli olan vücudun termoregülasyon sistemi için çok fazla enerji gereklidir.

Hangi hücrede en çok ATP bulunur? Bunlar, enerji değişim süreçleri içlerinde en yoğun olduğu için kas ve sinir dokusu hücreleridir. Ve bu açıktır, çünkü kaslar, kas liflerinin kasılmasını gerektiren harekete katılır ve nöronlar, tüm vücut sistemlerinin çalışmasının imkansız olduğu elektriksel uyarıları iletir. Bu nedenle, hücrenin değişmeden kalması ve korunması çok önemlidir. yüksek seviye adenozin trifosfat.

Adenozin trifosfat molekülleri vücutta nasıl oluşabilir? Onlar sözde tarafından oluşturulur ADP'nin fosforilasyonu (adenosin difosfat). Bu Kimyasal reaksiyon aşağıdaki gibi:

ADP + fosforik asit + enerji→ATP + su.

ADP'nin fosforilasyonu, enzimler ve ışık gibi katalizörlerin katılımıyla gerçekleşir ve üç yoldan biriyle gerçekleştirilir:

Hem oksidatif hem de substrat fosforilasyonu, bu tür sentez sırasında oksitlenen maddelerin enerjisini kullanır.

Çözüm

Adenozin trifosforik asit vücutta en sık güncellenen maddedir. Bir adenozin trifosfat molekülü ortalama olarak ne kadar yaşar? Örneğin insan vücudunda ömrü bir dakikadan azdır, dolayısıyla böyle bir maddenin bir molekülü günde 3000 defaya kadar doğar ve bozunur. Şaşırtıcı bir şekilde, gün boyunca insan vücudu bu maddenin yaklaşık 40 kg'ını sentezler! Bizim için bu "iç enerjiye" olan ihtiyaç o kadar büyüktür ki!

ATP'nin bir canlının organizmasındaki metabolik süreçler için bir enerji yakıtı olarak tüm sentez döngüsü ve daha fazla kullanımı, bu organizmadaki enerji metabolizmasının özüdür. Bu nedenle, adenosin trifosfat, canlı bir organizmanın tüm hücrelerinin normal çalışmasını sağlayan bir tür "pil" dir.

Tüm canlı süreçler atomik ve moleküler harekete dayanır. Hem solunum süreci hem de hücresel gelişim, bölünme enerji olmadan imkansızdır. Enerji arzının kaynağı ATP'dir, ne olduğu ve nasıl oluştuğunu daha fazla ele alacağız.

ATP kavramını incelemeden önce, onu deşifre etmek gerekir. Bu terim, vücuttaki enerji ve malzeme metabolizması için gerekli olan nükleosit trifosfat anlamına gelir.

Bu, biyokimyasal süreçlerin altında yatan benzersiz bir enerji kaynağıdır. Bu bileşik, enzimatik oluşum için temeldir.

ATP, 1929'da Harvard'da keşfedildi. Kurucular Harvard Tıp Okulu'ndaki bilim adamlarıydı. Bunlar arasında Karl Loman, Cyrus Fiske ve Yellapragada Subbarao vardı. Yapısında ribonükleik asitlerin adenil nükleotitine benzeyen bir bileşik tanımladılar.

Bileşiğin ayırt edici bir özelliği, bir yerine üç fosforik asit kalıntısının içeriğiydi. 1941'de bilim adamı Fritz Lipmann, ATP'nin hücre içinde bir enerji potansiyeline sahip olduğunu kanıtladı. Daha sonra, ATP sentaz adı verilen anahtar bir enzim keşfedildi. Görevi, mitokondride asidik moleküllerin oluşumudur.

ATP, hücre biyolojisindeki enerji akümülatörüdür ve biyokimyasal reaksiyonların başarılı bir şekilde uygulanması için gereklidir.

Adenozin trifosforik asidin biyolojisi, enerji metabolizmasının bir sonucu olarak oluşumunu önermektedir. İşlem, ikinci adımda 2 molekülün oluşturulmasından oluşur. Kalan 36 molekül üçüncü aşamada ortaya çıkar.

Asidin yapısındaki enerji birikimi, fosfor kalıntıları arasındaki bağlayıcıda meydana gelir. 1 fosfor kalıntısının ayrılması durumunda 40 kJ'lik bir enerji salınımı meydana gelir.

Sonuç olarak asit, adenozin difosfata (ADP) dönüştürülür. Daha sonraki fosfat ayrılması, adenosin monofosfatın (AMP) üretimini teşvik eder.

Bitki döngüsünün, bu bileşiklerin asit durumuna indirgenmesiyle sonuçlanan AMP ve ADP'nin yeniden kullanımını içerdiğine dikkat edilmelidir. Bu süreç tarafından sağlanmaktadır.

Yapı

Hangi bileşiklerin ATP molekülünün bir parçası olduğu incelendikten sonra bileşiğin özünün açıklanması mümkündür.

Asitte hangi bileşikler bulunur?

• 3 fosforik asit kalıntısı. Asit kalıntıları, kararsız nitelikteki enerji bağları yoluyla birbirleriyle birleştirilir. Ortofosforik asit adı altında da bulunur;
• adenin: Azotlu bir bazdır;
• Riboz: Bir pentoz karbonhidrattır.

Bu elementlerin ATP'ye dahil edilmesi, ona bir nükleotid yapısı verir. Bu, molekülün bir nükleik asit olarak sınıflandırılmasına izin verir.

Önemli! Asit moleküllerinin ayrılması sonucunda enerji açığa çıkar. ATP molekülü 40 kJ enerji içerir.

Eğitim

Molekülün oluşumu mitokondri ve kloroplastlarda meydana gelir. temel nokta moleküler sentez asitler bir disimilasyon işlemidir. Disimilasyon, karmaşık bir bileşiğin yıkım nedeniyle nispeten basit olana geçiş sürecidir.

Asit sentezinin bir parçası olarak, birkaç aşamayı ayırt etmek gelenekseldir:

1. Hazırlık. Bölmenin temeli, enzimatik eylem tarafından sağlanan sindirim sürecidir. Vücuda giren yiyecekler yok edilir. Yağ, yağ asitlerine ve gliserole parçalanır. Proteinler amino asitlere, nişasta glikoza parçalanır. Aşamaya termal enerjinin serbest bırakılması eşlik eder.
2. Anoksik veya glikoliz. Parçalanma süreci temeldir. Glikoz parçalanması enzimlerin katılımıyla gerçekleşir, açığa çıkan enerjinin %60'ı ısıya dönüşürken geri kalanı molekülün bileşiminde kalır.
3. Oksijen veya hidroliz; Mitokondri içinde gerçekleşir. Oksijen ve enzimlerin yardımıyla gerçekleşir. Vücut tarafından solunan oksijen katılır. Bitirir. Bir molekül oluşturmak için enerjinin serbest bırakılmasını ifade eder.

Aşağıdaki moleküler oluşum yolları vardır:

1. Substrat doğasının fosforilasyonu. Oksidasyon sonucu maddelerin enerjisine dayanır. Molekülün baskın kısmı, zarlardaki mitokondrilerde oluşur. Membran enzimlerinin katılımı olmadan gerçekleştirilir. Glikoliz yoluyla sitoplazmik kısımda gerçekleşir. Diğer yüksek enerjili bileşiklerden bir fosfat grubunun taşınması nedeniyle oluşum seçeneğine izin verilir.
2. Oksidatif nitelikte fosforilasyon. Oksidatif reaksiyon nedeniyle oluşur.
3. Fotosentez sırasında bitkilerde fotofosforilasyon.

Anlam

Molekülün vücut için temel önemi, ATP'nin işlevi aracılığıyla ortaya çıkar.

ATP işlevselliği aşağıdaki kategorileri içerir:

1. Enerji. Vücuda enerji sağlar, fizyolojik biyokimyasal süreçlerin ve reaksiyonların enerji temelidir. 2 yüksek enerjili bağ nedeniyle oluşur. Kas kasılmasını, bir transmembran potansiyelinin oluşumunu, membranlardan moleküler taşımanın sağlanmasını ifade eder.
2. sentezin temelidir. Daha sonraki nükleik asit oluşumu için başlangıç ​​bileşiği olarak kabul edilir.
3. Düzenleyici. Çoğu biyokimyasal sürecin düzenlenmesinin temelini oluşturur. Enzimatik serinin allosterik efektörüne ait olarak sağlanır. Düzenleyici merkezleri güçlendirerek veya bastırarak faaliyetlerini etkiler.
4. aracı. Hormonal bir sinyalin hücreye iletilmesinde ikincil bir bağlantı olarak kabul edilir. Döngüsel ADP oluşumunun öncüsüdür.
5. arabulucu. Sinapslarda ve diğer hücresel etkileşimlerde bir sinyal maddesidir. Purinerjik sinyalizasyon sağlar.

Yukarıdaki noktalar arasında ATP'nin enerji fonksiyonuna baskın yer verilir.

anlamak önemlidir, ATP'nin hangi işlevi yerine getirdiği önemli değil, değeri evrenseldir.

faydalı video

Özetliyor

Fizyolojik ve biyokimyasal süreçlerin temeli ATP molekülünün varlığıdır. Bağlantıların ana görevi enerji tedarikidir. Bağlantı olmadan, hem bitkilerin hem de hayvanların hayati aktivitesi imkansızdır.

Temas halinde