Biyolojide ATP bir enerji kaynağı ve yaşamın temelidir. ATP - adenosin trifosfat - metabolik süreçlere katılır ve biyoyu düzenler kimyasal reaksiyonlar organizmada.

Bu nedir?

Kimya, ATP'nin ne olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır. ATP molekülünün kimyasal formülü C10H16N5O13P3'tür. Bileşen parçalarına ayırırsanız tam adı hatırlamak kolaydır. Adenozin trifosfat veya adenosin trifosfat, üç bölümden oluşan bir nükleotittir:

• adenin - pürin azotlu baz;
• riboz - pentozlarla ilgili monosakkarit;
• üç fosforik asit kalıntısı.

Pirinç. 1. ATP molekülünün yapısı.

ATP'nin daha ayrıntılı bir açıklaması tabloda sunulmaktadır.

ATP ilk olarak 1929'da Harvard biyokimyacıları Subbarao, Loman, Fiske tarafından keşfedildi. 1941'de Alman biyokimyacı Fritz Lipmann, ATP'nin canlı bir organizma için bir enerji kaynağı olduğunu belirledi.

Enerji üretimi

Fosfat grupları, kolayca yok edilen yüksek enerjili bağlarla birbirine bağlanır. Hidroliz sırasında (su ile etkileşim), fosfat grubunun bağları parçalanır, büyük miktarda enerji açığa çıkar ve ATP, ADP'ye (adenosin difosforik asit) dönüştürülür.

Geleneksel olarak, kimyasal reaksiyon şöyle görünür:

TOP-4 makalelerbununla birlikte okuyanlar

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + enerji

Pirinç. 2. ATP'nin hidrolizi.

Serbest bırakılan enerjinin bir kısmı (yaklaşık 40 kJ / mol) anabolizmada (asimilasyon, plastik metabolizma) yer alır, bir kısmı vücut sıcaklığını korumak için ısı şeklinde dağılır. ADP'nin daha fazla hidrolizi ile, başka bir fosfat grubu, enerji salınımı ve AMP (adenosin monofosfat) oluşumu ile parçalanır. AMP hidrolize uğramaz.

ATP sentezi

ATP sitoplazmada, çekirdekte, kloroplastlarda ve mitokondride bulunur. Bir hayvan hücresinde ATP sentezi mitokondride ve bir bitki hücresinde - mitokondri ve kloroplastlarda meydana gelir.

ADP ve fosfattan enerji harcanarak ATP oluşur. Bu işleme fosforilasyon denir:

ADP + Н3РО4 + enerji → ATP + Н2О

Pirinç. 3. ADP'den ATP oluşumu.

Bitki hücrelerinde, fotosentez sırasında fosforilasyon meydana gelir ve buna fotofosforilasyon denir. Hayvanlarda, süreç solunum sırasında meydana gelir ve oksidatif fosforilasyon olarak adlandırılır.

Hayvan hücrelerinde ATP sentezi, proteinlerin, yağların ve karbonhidratların parçalanması sırasında katabolizma (disimilasyon, enerji metabolizması) sürecinde meydana gelir.

Fonksiyonlar

ATP'nin tanımından bu molekülün enerji sağlayabildiği açıktır. Enerjik adenozin trifosforik aside ek olarak, diğer fonksiyonlar:

• nükleik asitlerin sentezi için bir malzemedir;
• enzimlerin bir parçasıdır ve kimyasal süreçleri düzenler, onların seyrini hızlandırır veya yavaşlatır;
• bir aracıdır - sinapslara bir sinyal iletir (iki hücre zarının temas noktaları).

Ne öğrendik?

10. sınıf biyoloji dersinden ATP - adenozin trifosforik asidin yapısını ve fonksiyonlarını öğrendik. ATP, adenin, riboz ve üç fosforik asit kalıntısından oluşur. Hidroliz sırasında, organizmaların yaşamı için gerekli enerjiyi serbest bırakan fosfat bağları yok edilir.

Konuya göre test edin

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama puanı: 4.6. Alınan toplam puan: 621.

Canlı organizmaların hücrelerindeki en önemli madde adenozin trifosfat veya adenosin trifosfattır. Bu ismin kısaltmasını girersek ATP (İngilizce ATP) elde ederiz. Bu madde, nükleosit trifosfat grubuna aittir ve canlı hücrelerde metabolik süreçlerde öncü bir rol oynar ve onlar için yeri doldurulamaz 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 kilometre taşıydı. Daha sonra, 1941'de Alman biyokimyacı Fritz Lipmann, hücrelerdeki ATP'nin enerjinin ana taşıyıcısı olduğunu keşfetti.

ATP 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 bulunur? Kimyasal olarak adenozin trifosforik esterdir - adenin ve ribozun türevi... Bu madde, pürin azotlu bir baz olan adenin ile ribozun 1′-karbonunun bir β-N-glikosidik bağ yoluyla birleştirilmesiyle oluşur. Fosforik asidin α-, β- ve γ-molekülleri daha sonra sırayla ribozun 5'-karbonuna bağlanır.

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 eliminasyonu eşlik eder.

Bu kimyasal reaksiyonlar bu şekilde kaydedilir.:

• 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 varlığı nedeniyle, ATP'nin yüksek enerji tüketimi gerektiren birçok fizyolojik ve biyokimyasal süreç için bir enerji kaynağı görevi görmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Tüm sentez reaksiyonları bu tür işlemlerdir. karmaşık maddeler organizmada. Bu, her şeyden önce, zarlar arası bir elektrik potansiyelinin yaratılmasına katılım ve kas kasılmasının uygulanması dahil olmak üzere, moleküllerin hücre zarları boyunca aktif transferidir.

Yukarıdakilere ek olarak, birkaç tane daha listeliyoruz, ATP'nin eşit derecede önemli işlevleri, Örneğin:

ATP vücutta nasıl oluşur?

Adenozin trifosforik asit sentezi devam ediyorçünkü vücut normal yaşam için her zaman enerjiye ihtiyaç duyar. Herhangi bir anda, bu maddenin çok azı bulunur - “yağmurlu bir gün” için “acil durum rezervi” olan yaklaşık 250 gram. Bir 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 hücrelerde 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 bir harekete katılır ve nöronlar, tüm vücut sistemlerinin çalışmasının imkansız olduğu elektriksel uyarıları iletir. Bu nedenle, hücrenin sabit kalması çok önemlidir ve yüksek seviye adenozin trifosfat.

Adenozin trifosfat molekülleri vücutta nasıl oluşabilir? Onlar sözde tarafından oluşturulur ADP'nin fosforilasyonu (adenosin difosfat)... Bu kimyasal reaksiyon şöyle görünür:

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 sentez sırasında oksitlenen maddelerin enerjisini kullanır.

Çözüm

Adenozin trifosforik asit vücutta en sık yenilenen maddedir. Adenozin trifosfat molekülü ortalama 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! Bu "iç enerji"nin ihtiyaçları bizim için çok büyük!

ATP'nin bir canlı organizmadaki 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.

Vücudumuzun herhangi bir hücresinde milyonlarca biyokimyasal reaksiyon gerçekleşir. Genellikle enerji gerektiren çeşitli enzimler tarafından katalize edilirler. Kafes onu nereye götürüyor? Ana enerji kaynaklarından biri olan ATP molekülünün yapısını düşünürsek bu soru 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 yapısı ve biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Çoğu biyokimyasal reaksiyon ancak bir maddenin moleküllerinin katılımıyla gerçekleşebilir, bu özellikle doğrudur. Bununla birlikte, ATP nadiren reaksiyona doğrudan katılır: herhangi bir işlemin devam etmesi için adenosin trifosfatta bulunan enerjiye ihtiyaç vardır.

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

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

ATP molekül yapısı

Adenozin trifosfat üç elementten oluşur: riboz, adenin ve kalıntılar

riboz- pentoz grubuna ait karbonhidrat. Bu, ribozun bir döngü içine alınmış 5 karbon atomu içerdiği anlamına gelir. Riboz, 1. karbon atomunda adenin β-N-glikosidik bağı ile birleşir. 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 salgılanır. Tüm bu maddeler yapı olarak adenosin trifosfata benzer ve yaklaşık olarak aynı işlevleri yerine getirir, ancak hücrede çok daha az yaygındır.

Fosforik asit kalıntıları... Riboza en fazla üç fosforik asit kalıntısı eklenebilir. Bunlardan ikisi veya yalnızca biri varsa, madde sırasıyla ADP (difosfat) veya AMP (monofosfat) olarak adlandırılır. Kırıldıktan 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 sadece iki yüksek enerjili bağ (P ̴ P ̴ P) ve ADP molekülünde - bir (P ̴) vardır. P).

Bunlar ATP'nin yapısal özellikleridir. 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, TTF, CTP ve UTP tedarikçilerdir. azotlu bazlar... Bu özellik işlemlerde ve transkripsiyonda kullanılır.

Ayrıca iyon kanallarının çalışması için ATP gereklidir. Örneğin Na-K kanalı hücreden 3 sodyum molekülünü hücreye, 2 potasyum molekülünü ise hücreye pompalar. Bu iyon akımı, zarın dış yüzeyinde pozitif bir yükü korumak için gereklidir ve yalnızca adenosin trifosfatın yardımıyla kanal işlev görebilir. Aynı şey proton ve kalsiyum kanalları için de geçerlidir.

ATP, ikincil haberci cAMP'nin (siklik adenosin monofosfat) bir öncüsüdür - cAMP yalnızca hücre zarı reseptörleri tarafından alınan bir 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 inhibe eder.

Adenozin trifosfat molekülünün kendisi de bir allosterik efektör olabilir. Ayrıca, bu tür işlemlerde ADP, bir ATP antagonisti olarak hareket eder: eğer trifosfat reaksiyonu hızlandırırsa, difosfat inhibe eder ve bunun tersi de geçerlidir. Bunlar, işlevler ve ATP'nin yapısı.

Hücrede ATP nasıl oluşur

ATP'nin işlevleri ve yapısı, maddenin moleküllerinin hızla kullanılmasını ve yok edilmesini sağlayacak şekildedir. Bu nedenle trifosfat sentezi, hücrede enerji üretimi için önemli bir süreçtir.

Adenozin trifosfatın sentezi için en önemli üç yöntem vardır:

1. Substrat fosforilasyonu.

2. Oksidatif fosforilasyon.

3. Fotofosforilasyon.

Substrat fosforilasyonu, hücrenin sitoplazmasındaki çoklu reaksiyonlara dayanır. Bu reaksiyonlara glikoliz - anaerobik aşama denir.1 molekül glikozdan 1 döngü glikoliz sonucunda, daha sonra enerji elde etmek için kullanılan iki molekül sentezlenir ve iki ATP de sentezlenir.

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

solunum hücreleri

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, tek 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 ışık aşamasında oluşur.

Fotosentez sürecinde, elektronlar aynı elektron taşıma zincirinden geçer ve bunun sonucunda bir proton gradyanı oluşur. ATP sentezinin kaynağı, zarın bir tarafındaki proton konsantrasyonudur. Moleküllerin montajı ATP sentaz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

Ortalama hücre, toplam kütlenin %0.04'ünü adenozin 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 an ATP arzı 250 g'dır.

Çözüm

ATP'nin yapısı ve moleküllerinin biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Bu madde hayati süreçlerde önemli bir rol oynar, çünkü fosfat kalıntıları arasındaki yüksek enerjili bağlarda büyük miktarda enerji bulunur. Adenozin trifosfatın hücrede birçok işlevi vardır ve bu nedenle maddenin sabit bir konsantrasyonunu korumak önemlidir. Bağların enerjisi sürekli olarak biyokimyasal reaksiyonlarda kullanıldığından bozunma ve sentez yüksek bir hızda ilerler. Vücuttaki her hücre için vazgeçilmez bir maddedir. Belki de ATP'nin yapısı hakkında söylenebilecek her şey budur.

Devam. Bkz. No. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Fen sınıflarında biyoloji dersleri

Gelişmiş planlama, 10. sınıf

Ders 19. ATP'nin kimyasal yapısı ve biyolojik rolü

Teçhizat: genel biyoloji tabloları, ATP molekülünün yapısının bir diyagramı, plastik ve enerji metabolizması arasındaki ilişkinin bir diyagramı.

I. Bilgiyi test etme

Biyolojik bir dikte yapmak "Canlı maddenin organik bileşikleri"

Öğretmen sayıların altındaki tezleri okur, öğrenciler kendi versiyonlarının içeriğine uyan tezlerin numaralarını deftere yazarlar.

Seçenek 1 - proteinler.
Seçenek 2 - karbonhidratlar.
Seçenek 3 - lipitler.
Seçenek 4 - nükleik asitler.

1. Saf halde sadece C, H, O atomlarından oluşurlar.

2. C, H, O atomlarının yanı sıra N ve genellikle S atomları içerirler.

3. C, H, O atomlarına ek olarak N ve P atomlarını içerir.

4. Nispeten düşük moleküler ağırlığa sahiptir.

5. Molekül ağırlığı binlerce ila birkaç on ve yüz binlerce dalton arasında olabilir.

6. Molekül ağırlığı birkaç on ve yüz milyonlarca daltona kadar olan en büyük organik bileşikler.

7. Maddenin monomer mi yoksa polimer mi olduğuna bağlı olarak çok düşükten çok yükseğe kadar çeşitli moleküler ağırlıklara sahiptir.

8. Monosakkaritlerden oluşur.

9. Amino asitlerden oluşur.

10. Nükleotitlerden oluşur.

11. Daha yüksek yağ asitlerinin esterleridir.

12. Temel yapı birimi: “azotlu baz – pentoz – fosforik asit kalıntısı”.

13. Ana yapısal birim: "amino asitler".

14. Ana yapısal birim: "monosakarit".

15. Ana yapısal birim: "gliserin-yağ asidi".

16. Polimer molekülleri aynı monomerlerden yapılır.

17. Polimer molekülleri, benzer, ancak tamamen aynı olmayan monomerlerden yapılır.

18. Polimer değil.

19. Bazı durumlarda neredeyse yalnızca enerji, inşaat ve depolama işlevlerini gerçekleştirin - koruyucu.

20. Enerji ve inşaatın yanı sıra katalitik, sinyalizasyon, taşıma, motor ve koruyucu işlevleri yerine getirirler;

21. Hücre ve organizmanın kalıtsal özelliklerinin depolanması ve iletilmesi.

seçenek 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
seçenek 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Seçenek 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Seçenek 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Yeni materyal öğrenmek

1. Adenozin trifosforik asidin yapısı

Canlılarda proteinler, nükleik asitler, yağlar ve karbonhidratların yanı sıra çok sayıda başka organik bileşik de sentezlenir. Bunlar arasında hücrenin biyoenerjisinde önemli bir rol oynar. adenosin trifosforik asit (ATP). ATP, bitki ve hayvanların tüm hücrelerinde bulunur. Hücrelerde, adenosin trifosforik asit en sık olarak adlandırılan tuzlar şeklinde bulunur. adenozin trifosfatlar... ATP miktarı dalgalanır ve ortalama %0.04'tür (ortalama olarak, bir hücre yaklaşık 1 milyar ATP molekülü içerir). En büyük ATP miktarı iskelet kaslarında bulunur (%0.2-0.5).

ATP molekülü azotlu bir baz - adenin, pentoz - riboz ve üç fosforik asit kalıntısından oluşur, yani. ATP, özel bir adenil nükleotididir. Diğer nükleotidlerin aksine, ATP bir değil üç fosforik asit kalıntısı içerir. ATP, yüksek enerjili maddelere aittir - bağlarında büyük miktarda enerji içeren maddeler.

ATP molekülünün uzamsal modeli (A) ve yapısal formülü (B)

Fosforik asit kalıntısı, ATPaz enzimlerinin etkisi altında ATP bileşiminden ayrılır. ATP, terminal fosfat grubunu ayırma konusunda kalıcı bir eğilime sahiptir:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

dan beri bu, komşu negatif yükler arasındaki enerjisel olarak elverişsiz elektrostatik itmenin kaybolmasına yol açar. Elde edilen fosfat, su ile enerjik olarak uygun hidrojen bağlarının oluşumu ile stabilize edilir. ADP + Fn sistemindeki yük dağılımı, ATP'ye göre daha kararlı hale gelir. Bu reaksiyon sonucunda 30.5 kJ açığa çıkar (normal kovalent bağ 12 kJ serbest bırakıldı).

ATP'deki fosfor-oksijen bağının yüksek enerji "maliyetini" vurgulamak için, onu ~ işaretiyle belirtmek ve buna bir makroenerji bağı demek gelenekseldir. Bir molekül fosforik asit parçalandığında ATP, ADP'ye (adenosin difosforik asit) dönüştürülür ve iki molekül fosforik asit parçalanırsa, ATP AMP'ye (adenozin monofosforik asit) dönüştürülür. Üçüncü fosfatın bölünmesine sadece 13.8 kJ salınımı eşlik eder, böylece ATP molekülünde sadece iki yüksek enerjili bağ bulunur.

2. Hücrede ATP oluşumu

Hücredeki ATP stoğu küçüktür. Örneğin bir kasta ATP rezervleri 20-30 kasılma için yeterlidir. Ancak bir kas saatlerce çalışabilir ve binlerce kasılma yapabilir. Bu nedenle hücrede ATP'nin ADP'ye parçalanmasıyla birlikte sürekli olarak ters sentez gerçekleşmelidir. Hücrelerde ATP sentezi için birkaç yol vardır. Onları tanıyalım.

1. Anaerobik fosforilasyon. Fosforilasyon, ADP'den ATP ve düşük moleküler ağırlıklı fosfat (Fn) sentezini ifade eder. Bu durumda, organik maddelerin oksidasyonunun anoksik süreçlerinden bahsediyoruz (örneğin, glikoliz - glikozun anoksik oksidasyonunun piruvik aside süreci). Bu işlemler sırasında açığa çıkan enerjinin yaklaşık %40'ı (yaklaşık 200 kJ/mol glikoz) ATP sentezi için harcanır ve geri kalanı ısı şeklinde dağılır:

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

2. Oksidatif fosforilasyon Organik maddelerin oksijenle oksidasyon enerjisi nedeniyle ATP sentezi sürecidir. Bu süreç 1930'ların başında keşfedildi. XX yüzyıl V.A. Engelhardt. Organik maddelerin oksidasyonunun oksijen süreçleri mitokondride meydana gelir. Bu sırada açığa çıkan enerjinin yaklaşık %55'i (yaklaşık 2600 kJ/mol glikoz) ATP'nin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür ve %45'i ısı şeklinde dağılır.

Oksidatif fosforilasyon, anaerobik sentezlerden çok daha etkilidir: bir glikoz molekülünün parçalanması sırasında glikoliz sırasında sadece 2 ATP molekülü sentezlenirse, oksidatif fosforilasyon sırasında 36 ATP molekülü oluşur.

3. fotofosforilasyon- güneş ışığının enerjisi nedeniyle ATP'nin sentez süreci. ATP sentezinin bu yolu, yalnızca fotosentez yapabilen hücreler (yeşil bitkiler, siyanobakteriler) için karakteristiktir. Güneş ışığının kuantum enerjisi, fotosentetik tarafından kullanılır. hafif faz ATP sentezi için fotosentez.

3. ATP'nin biyolojik önemi

ATP, hücredeki metabolik süreçlerin merkezinde yer alır ve biyolojik sentez ve bozunma reaksiyonları arasında bir bağlantı görevi görür. ATP'nin bir hücredeki rolü, bir pilinkiyle karşılaştırılabilir, çünkü ATP'nin hidrolizi sırasında, çeşitli hayati süreçler ("deşarj") için gerekli olan ve fosforilasyon ("şarj etme") sürecinde gerekli olan enerji açığa çıkar. ), ATP tekrar enerji biriktirir.

ATP'nin hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle, hücrede ve vücutta neredeyse tüm hayati süreçler meydana gelir: sinir uyarılarının iletimi, maddelerin biyosentezi, kas kasılmaları, maddelerin taşınması vb.

III. Bilginin konsolidasyonu

Biyolojik problemlerin çözümü

Problem 1. Hızlı koşarken sık sık nefes alırız ve terleme olur. Bu fenomenleri açıklayın.

Problem 2. Soğuk dondurucuda insanlar neden ayaklarını yere basıp zıplamaya başlar?

Sorun 3. I. Ilf ve E. Petrov'un ünlü eserinde "On iki sandalye" birçokları arasında faydalı ipuçlarışunu da bulabilirsiniz: "Derin nefes alın, gerginsiniz." Bu tavsiyeyi vücutta meydana gelen enerji süreçleri açısından doğrulamaya çalışın.

IV. Ev ödevi

Test ve test çalışması için hazırlanmaya başlayın (test sorularını dikte edin - bkz. ders 21).

Ders 20. "Yaşamın kimyasal organizasyonu" bölümündeki bilgilerin genelleştirilmesi

Teçhizat: genel biyoloji tabloları.

I. Bölüm bilgisinin genelleştirilmesi

Öğrencilerin sorularla (bireysel olarak) çalışmaları, ardından doğrulama ve tartışma

1. Karbon, kükürt, fosfor, azot, demir, manganez içeren organik bileşiklere örnekler verin.

2. Canlı bir hücre, iyonik bileşimi ile ölü bir hücreden nasıl ayırt edilebilir?

3. Hücrede çözünmemiş halde bulunan maddeler nelerdir? Hangi organ ve dokulara girerler?

4. Enzimlerin aktif merkezlerinde bulunan makro besinlere örnekler veriniz.

5. Hangi hormonlar eser elementler içerir?

6. Halojenlerin insan vücudundaki rolü nedir?

7. Proteinlerin yapay polimerlerden farkı nedir?

8. Peptidler ve proteinler arasındaki fark nedir?

9. Hemoglobinin bir parçası olan proteinin adı nedir? Kaç alt birimden oluşur?

10. Ribonükleaz nedir? İçinde kaç amino asit var? Yapay olarak ne zaman sentezlendi?

11. Enzimler olmadan kimyasal reaksiyonların hızı neden yavaştır?

12. Hangi maddeler proteinler tarafından hücre zarından taşınır?

13. Antikorlar ve antijenler arasındaki fark nedir? Aşılar antikor içerir mi?

14. Proteinler vücutta hangi maddelere ayrışır? Bu durumda ne kadar enerji açığa çıkar? Amonyak nerede ve nasıl nötralize edilir?

15. Peptit hormonlarına bir örnek verin: Hücre metabolizmasının düzenlenmesinde nasıl rol oynarlar?

16. Çay içtiğimiz şekerin yapısı nedir? Bu madde için başka hangi üç eş anlamlıyı biliyorsunuz?

17. Sütün içindeki yağ neden yüzeyde birikmez de süspansiyon halindedir?

18. Somatik ve germ hücrelerinin çekirdeğindeki DNA kütlesi nedir?

19. Bir kişi günde ne kadar ATP kullanır?

20. İnsanlar hangi proteinlerden giysi yapar?

Pankreatik ribonükleazın birincil yapısı (124 amino asit)

II. Ev ödevi.

"Yaşamın kimyasal organizasyonu" bölümündeki test ve test çalışmaları için hazırlanmaya devam edin.

Ders 21. "Yaşamın kimyasal organizasyonu" ndaki test dersi

I. Konularda sözlü denkleştirme yapılması

1. Hücrenin temel bileşimi.

2. Organojenik elementlerin özellikleri.

3. Su molekülünün yapısı. Hidrojen bağı ve yaşamın "kimyasındaki" önemi.

4. Suyun özellikleri ve biyolojik işlevleri.

5. Hidrofilik ve hidrofobik maddeler.

6. Katyonlar ve biyolojik önemi.

7. Anyonlar ve biyolojik önemi.

8. Polimerler. Biyolojik polimerler. Kesikli ve kesikli olmayan polimerler arasındaki farklar.

9. Lipidlerin özellikleri, biyolojik işlevleri.

10. Yapının özelliklerine göre tahsis edilen karbonhidrat grupları.

11. Karbonhidratların biyolojik fonksiyonları.

12. Proteinlerin temel bileşimi. Amino asitler. Peptidlerin oluşumu.

13. Proteinlerin birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül yapıları.

14. Proteinlerin biyolojik işlevi.

15. Enzimler ve biyolojik olmayan katalizörler arasındaki farklar.

16. Enzimlerin yapısı. Koenzimler.

17. Enzimlerin etki mekanizması.

18. Nükleik asitler. Nükleotidler ve yapıları. Polinükleotitlerin oluşumu.

19. E. Chargaff Kuralları. Tamamlayıcılık ilkesi.

20. Çift sarmallı bir DNA molekülünün oluşumu ve spiralleşmesi.

21. Hücresel RNA sınıfları ve işlevleri.

22. DNA ve RNA arasındaki farklar.

23. DNA replikasyonu. Transkripsiyon.

24. ATP'nin yapısı ve biyolojik rolü.

25. Hücrede ATP oluşumu.

II. Ev ödevi

"Yaşamın kimyasal organizasyonu" bölümündeki test için hazırlanmaya devam edin.

Ders 22. "Yaşamın kimyasal organizasyonu" bölümündeki kontrol dersi

I. Yazılı sınav yapmak

seçenek 1

1. Üç tip amino asit vardır - A, B, C. Beş amino asitten oluşan polipeptit zincirlerinin kaç çeşidini inşa edebilirsiniz. Bu seçenekleri belirtin. Bu polipeptitler aynı özelliklere sahip olacak mı? Niye ya?

2. Tüm canlılar esas olarak karbon bileşiklerinden oluşur ve karbon analogu, içeriğinde bulunan silikondur. yer kabuğuÇok az organizmada karbondan 300 kat daha fazla bulunur. Bu gerçeği, bu elementlerin atomlarının yapısı ve özellikleri açısından açıklayınız.

3. Fosforik asidin son, üçüncü kalıntısında radyoaktif 32P ile etiketlenen ATP molekülleri bir hücreye ve riboza en yakın ilk kalıntıda 32P ile etiketlenen ATP molekülleri diğerine yerleştirildi. 5 dakika sonra, her iki hücrede de 32P ile etiketlenmiş inorganik fosfat iyonu içeriği ölçüldü. Nerede önemli ölçüde daha yüksek olacak?

4. Çalışmalar, bu mRNA'nın toplam nükleotid sayısının %34'ünün guanin, %18'i - urasil, %28 - sitozin ve %20'si adenin tarafından açıklandığını göstermiştir. Dökümü belirtilen mRNA olan çift sarmallı DNA'nın azotlu bazlarının yüzdesini belirleyin.

seçenek 2

1. Yağlar, enerji metabolizmasında "ilk rezerv"i oluşturur ve karbonhidrat rezervi tükendiğinde kullanılır. Bununla birlikte, iskelet kasında glikoz ve yağ asitlerinin varlığında, ikincisi daha büyük ölçüde kullanılır. Bir enerji kaynağı olarak proteinler, vücut aç kaldığında her zaman yalnızca son çare olarak kullanılır. Bu gerçekleri açıklayın.

2. Ağır metallerin (cıva, kurşun vb.) iyonları ve arsenik, proteinlerin sülfit grupları tarafından kolayca bağlanır. Bu metallerin sülfürlerinin özelliklerini bilerek, bu metallerle birleştiğinde proteine ​​ne olduğunu açıklayın. Ağır metaller neden vücudu zehirler?

3. A maddesinin B maddesine oksidasyon reaksiyonunda 60 kJ enerji açığa çıkar. Bu reaksiyonda maksimum kaç ATP molekülü sentezlenebilir? Geri kalan enerji nasıl kullanılacak?

4. Çalışmalar göstermiştir ki %27 toplam bu mRNA'nın nükleotidleri guanini, %15'ini urasil, %18'ini sitozin ve %40'ını adenin oluşturur. Dökümü belirtilen mRNA olan çift sarmallı DNA'nın azotlu bazlarının yüzdesini belirleyin.

Devam edecek