Аденозинмонофосфат
Аденозинмонофосфат (AMФ, adenosine monophosphate) 5′-аденилат, это эфир фосфорной кислоты и аденозинового нуклеозида. Молекула АМФ содержит фосфатную группу, сахар рибозу и азотистое основание аденин.
Превращения в клетке
АМФ может образовываться из АТФ в результате:
Применение в качестве вкусовой добавки
Аденозинмонофосфат уменьшает горький вкус пищи [1] и одобрен FDA в качестве вкусовой добавки. [2]
Примечания
монофосфаты ( АМФ • ГМФ • UMP • ЦМФ) • дифосфаты (АДФ • ГДФ • УДФ • ЦДФ) • трифосфаты (АТФ • ГТФ • УТФ • ЦТФ) • циклические (цАМФ • цГМФ • cADPR)
Полезное
Смотреть что такое «Аденозинмонофосфат» в других словарях:
аденозинмонофосфат — аденозинмонофосфат … Орфографический словарь-справочник
АДЕНОЗИНМОНОФОСФАТ — (АМФ), химическое вещество из разряда нуклеотидов, участвующее в реакциях, которые служат источником энергии в процессе клеточного МЕТАБОЛИЗМА. АМФ состоит из АДЕНИНА с ПУРИНОВЫМ основанием, связанного с углеводом D рибозой, которая в свою… … Научно-технический энциклопедический словарь
АДЕНОЗИНМОНОФОСФАТ — АМФ, адениловая кислота, нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и одного остатка фосфорной к ты. В организме А. содержится в составе РНК, коферментов и в свободном виде. Концевой остаток А., всегда присутствующий в транспортных РНК, является… … Биологический энциклопедический словарь
аденозинмонофосфат — сущ., кол во синонимов: 1 • амф (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
аденозинмонофосфат — аденозинмонофосфат. См. АМФ. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
аденозинмонофосфат — АМФ; рибонуклеозид 5’ монофосфат, который получается при гидролизе АТФ или АДФ [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN adenosine monophosphate … Справочник технического переводчика
аденозинмонофосфат — (АМФ; син.: аденинмононуклеотид устар., аденозинмонофосфорная кислота, аденозин фосфорная кислота) монофосфорный эфир аденозина, содержащий аденин, рибозу и один остаток фосфорной кислоты; присоединение фосфатных групп к А. сопровождается… … Большой медицинский словарь
аденозинмонофосфат — аденозинмонофосф ат, а … Русский орфографический словарь
АДЕНОЗИНМОНОФОСФАТ ЦИКЛИЧЕСКИЙ — (ЦАМФ) нуклеотид, один из важнейших биохимических регуляторов. Участвует в молекулярных механизмах действия многих гормонов, передачи нервного возбуждения, зрительного восприятия, мышечного сокращения и др … Большой Энциклопедический словарь
Аденозинмонофосфат АМф — Аденозинмонофосфат, АМф * адэназінмонафасфат, АМф * аdenosine мonopho sphate or AMP молекула, состоящая из аденина, рибозы и одного остатка фосфорной кислоты рибонуклеозид 51 монофосфат, образующийся при гидролизе АТФ (см.) или АДФ (см.). В… … Генетика. Энциклопедический словарь
Что такое амф в биологии
На рисунке представлены два способа изображения структуры АТФ. Аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ) относятся к классу соединений, называемых нуклеогидами. Молекула нук-леотида состоит из пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты. В молекуле АМФ сахар представлен рибо-зой, а основание — аденином. В молекуле АДФ две фосфатные группы, а в молекуле АТФ — три.
Значение АТФ
При расщеплении АТФ на АДФ и неорганический фосфат (Фн) высвобождается энергия:
Реакция идет с поглощением воды, т. е. представляет собой гидролиз (в нашей статье мы много раз встречались с этим весьма распространенным типом биохимических реакций). Отщепившаяся от АТФ третья фосфатная группа остается в клетке в виде неорганического фосфата (Фн). Выход свободной энергии при этой реакции составляет 30,6 кДж на 1 моль АТФ.
Из АДФ и фосфата может быть вновь синтезирован АТФ, но для этого требуется затратить 30,6 кДж энергии на 1 моль вновь образованного АТФ.
В этой реакции, называемой реакцией конденсации, вода выделяется. Присоединение фосфата к АДФ называется реакцией фосфорилирования. Оба приведенных выше уравнения можно объединить:
Катализирует данную обратимую реакцию фермент, называемый АТФазой.
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 мышечное сокращение, передача нервных импульсов, активный транспорт веществ или синтез белков, и для всех прочих видов клеточной активности. Для этого он должен быть просто «подключен» к соответствующей части аппарата клетки.
Аналогию можно продолжить. Батарейки требуется сначала изготовить, а некоторые из них (аккумуляторные) так же, как и АТФ, можно перезарядить. При изготовлении батареек на фабрике в них должно быть заложено (и тем самым израсходовано фабрикой) определенное количество энергии. Для синтеза АТФ тоже требуется энергия; источником ее служит окисление органических веществ в процессе дыхания. Поскольку для фосфорилирования АДФ энергия высвобождается в процессе окисления, такое фосфорилирование называют окислительным. При фотосинтезе АТФ образуется за счет световой энергии. Этот процесс называют фотофос-форилированием (см. разд. 7.6.2). Есть в клетке и «фабрики», производящие большую часть АТФ. Это митохондрии; в них размешаются химические «сборочные линии», на которых образуется АТФ в процессе аэробного дыхания. Наконец, в клетке происходит и перезарядка разрядившихся «аккумуляторов»: после того как АТФ, высвободив заключенную в нем энергию, превратится в АДФ и Фн, он может быть вновь быстро синтезирован из АДФ и Фн за счет энергии, полученной в процессе дыхания от окисления новой порции органических веществ.
Количество АТФ в клетке в любой данный момент очень невелико. Поэтому в АТФ следует видеть только носителя энергии, а не ее депо. Для длительного хранения энергии служат такие вещества, как жиры или гликоген. Клетки весьма чувствительны к уровню АТФ. Как только скорость его использования возрастает, одновременно возрастает и скорость процесса дыхания, поддерживающего этот уровень.
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.
Можно, таким образом, сказать, что в целом функция дыхания заключается в том, чтобы вырабатывать АТФ.
Суммируем вкратце сказанное выше.
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 является, следовательно, универсальным носителем энергии. Другие носители энергии не используются. Это упрощает дело — необходимый клеточный аппарат может быть более простым и работать более эффективно и экономно.
3. АТФ легко доставляет энергию в любую часть клетки к любому нуждающемуся в энергии процессу.
4. АТФ быстро высвобождает энергию. Для этого требуется всего лишь одна реакция — гидролиз.
5. Скорость воспроизводства АТФ из АДФ и неорганического фосфата (скорость процесса дыхания) легко регулируется в соответствии с потребностями.
6. 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. Образование АТФ из АДФ и неорганического фосфата называют реакцией фос-форилирования. Если энергию для фос-форилирования поставляет окисление, то говорят об окислительном фосфорилиро-вании (этот процесс протекает при дыхании), если же для фосфорилирования используется световая энергия, то процесс называют фотофосфорилированием (это имеет место при фотосинтезе).
Циклический АМФ – суперзвезда биохимии
Клетка — самое сложное устройство из всех, которыми занимается современная наука. Тысячи разнообразных биохимических и биоэлектрохимических реакций протекают в ней одновременно. Этими реакциями в живой клетке управляет специальная система, использующая программы, которые записаны на молекулах ДНК. Но как работает система? Как она получает сигналы из внешнего мира? До последнего времени на эти вопросы не было никакого ответа. Заметный сдвиг произошел после открытия циклического АМФ, которому посвящена наша статья.
Уже известно, что рак, холера и многие психические заболевания сопровождаются нарушением синтеза и распада циклического АМФ в организме. Однако нынешних знаний о его участии в болезни недостаточно, чтобы дать рецепт лечения. Главная сложность в том, что циклический АМФ трудится в каждой клетке нашего тела, и следовательно, пытаясь воздействовать на его обмен в больной ткани, можно легко нарушить деятельность здоровых ее участков.
Впрочем, предсказывать будущее медицины — занятие трудное и неблагодарное. Займемся днем сегодняшним, пока циклический АМФ еще не вышел из сферы чистой науки о механизмах регуляции живой клетки.
Фортуна любит переодеваться. На этот раз она выбрала костюм почтальона. В почтовый ящик доктора Леона Хеппела почти одновременно было опущено два письма. В одном из них биолог доктор Сазерленд рассказывал о свойствах неизвестного вещества, недавно выделенного им из печени. Вещества получилось мало, и это затрудняло изучение структуры его молекулы. Во втором письме химик доктор Липкин сообщил о другом неизвестном соединении, полученном при обработке аденозинтрифосфата (известного внутриклеточного поставщика и хранителя энергии АТФ) гидроокисью бария. Доктор Хеппел был крайне удивлен. Свойства описанных соединений были так похожи, что не оставалось сомнений — оба автора получили одно и то же вещество. И Хеппел посоветовал Сазерленду и Липкину обменяться пробами полученных соединений. Совет был принят. Вещество, действительно, оказалось одним и тем же.
Вскоре Липкин сообщил строение неизвестной молекулы. Как и у людей, у многих молекул есть полные и краткие имена. Эту уменьшительно зовут диклическим АМФ, или цАМФ.
Удача не оставила и Сазерленда. Исследование биологической роли циклического АМФ шло в его лаборатории так успешно, что он получил Нобелевскую премию.
Сейчас сотни лабораторий во всем мире работают с цАМФ. В каждом втором биологическом журнале можно прочесть статью о нем. Циклический АМФ находят практически во всех живых клетках, и всякий раз, когда его функции удавалось определить, оказывалось, что это соединение регулирует основные для данной ткани процессы.
Циклический АМФ приобрел столь огромную популярность, что издается даже специальный журнал — «Достижения в области циклических нуклеотидов». Циклические нуклеотиды — это всего четыре маленькие молекулы. Почему же отдельный журнал? А дело в том, что циклические нуклеотиды в клетке управляют работой и белков, и нуклеиновых кислот. Главный среди циклических нуклеотидов — наш знакомец, циклический АМФ, ему посвящена львиная доля исследований. Так что же он делает в клетке?
«Метаморфозы» слизней
Крошечные существа по имени Dictyostelium discoideum, пока у них много еды, предпочитают жить независимо друг от друга, как отдельные одноклеточные амебы. Но как только пища кончается, во все концы посылаются сигналы тревоги, и сотни амеб с поразительной уверенностью сползаются в одну точку. Здесь они соединяются и образуют многоклеточный организм — слизень, или псевдоплазмодий. Плазмодий быстрее, чем отдельная амеба, передвигается в поисках пищи и имеет для этого зачатки органов движения и управления этими органами.
Сигналом, собирающим амеб вместе, оказался циклический АМФ! В принципе все амебы, начав голодать, способны выделять цАМФ. Но среди многих существуют амебы-лидеры. Только они позволяют себе самостоятельно выделять молекулы-сигналы. Все остальные должны ждать, пока до них дойдет цАМФ от амебы-лидера. Получив такой сигнал, простая амеба не только начинает двигаться к общему центру, но и сама выделяет циклический АМФ. Таким образом, сигнал, посланный амебой-лидером, усиливается по дороге и доходит до самых отдаленных мест.
Если собранный сигналом циклического АМФ плазмодий находит пищу, он снова рассыпается на свободных амеб. Если же пищи нет, ни о какой свободе не может быть и речи. Начинает работать жесткая программа сохранения вида. Из плазмодия вырастает специальный орган — стебелек, на конце которого образуются споры. Споры созревают за счет внутренних ресурсов, то есть за счет постепенной гибели всех клеток плазмодия. Добавление цАМФ к колонии плазмодиев вызывает образование стебельков.
Циклический АМФ, таким образом, не только заставляет амеб двигаться, но и участвует в их дальнейшем превращении. Один раз принятый сигнал вынуждает амебу коренным образом изменить свою жизнь. Внешне проявления этого процесса хорошо изучены, однако его молекулярные механизмы остаются пока неизвестными.
Случай с амебами — один из немногих, когда клетки получают цАМФ из внешнего мира. Обычно это вещество вырабатывается внутри клетки и служит в этой клетке сигналом, существенно меняющим работу ее биохимических устройств.
Второй вестник
Начало этой статьи могло создать впечатление, что великие открытия делаются волею случая. Это, конечно, заблуждение. В историй с цАМФ случай с письмами только избавил биологов от трудностей познания вещества. Сам же циклический АМФ был открыт в результате долгих направленных поисков.
Ведь чем занимался Сазерленд, какой вопрос он решал? Организмом в целом управляют две системы: гуморальная и нервная. Принцип их работы весьма похож. Если возникает необходимость как-то изменить активность того или иного органа, обе системы посылают к нему химические сигналы — молекулы самого разнообразного строения. Способы доставки различны. Железы гуморальной системы выделяют свои сигналы, которые называются гормонами, прямо в кровеносную систему. С током крови гормоны достигают клеток-мишеней. Нервная система передает свои сообщения быстрее. Сначала электрический сигнал идет по нерву со скоростью до 50 метров в секунду. Нерв подходит вплотную к органу и на расстоянии в несколько сот ангстрем от клетки-адресата выделяет свой химический передатчик. В этом случае его называют медиатором. Часто одно и то же химическое вещество может служить в качестве и медиатора, и гормона.
Автор знаменитого на весь мир учебника биологии К. Вилли считает, что «наше физическое, душевное и эмоциональное состояние в большой мере зависит от функции наших эндокринных желез». (К слову на основании подобных высококачественных учебников вполне даже возможно получить биологическое высшее образование удаленно). Известно, к каким тяжелым заболеваниям ведут нарушения в работе гуморальной системы.
Изучением действия гормонов занялись более ста лет назад. Тем не менее, несмотря на всю важность проблемы, основной вопрос — что делает гормон с клеткой-адресатом? — долгое время оставался неясным.
Когда Сазерленд приступил к работе, были известны многие ферменты, участвующие в превращении гликогена в глюкозу. Но способ влияния на этот процесс адреналина оставался неясным. Можно было предположить, что адреналин, проникнув в клетку, активизирует один или даже несколько ферментов, осуществляющих распад гликогена. Или гормон увеличивает приток АТФ, который необходим для протекающей реакции. Были и другие предположения.
Что же удалось выяснить? Из печени, обработанной адреналином, Сазерленд выделил неизвестное ранее вещество. К удивлению биохимиков, привыкших иметь дело с хрупкими соединениями, которые нужно выделять, чистить и хранить в холоде, неизвестное вещество не разрушалось ни кипяченном, ни обработкой обычным набором ферментов. Обратились за помощью к доктору Хеппелу. Далее последовала история рассказанная в начале этой статьи.
Адреналин увеличивал содержание циклически АМФ в печени. Но, главное, что сам циклический АМФ действовал на печень, как адреналин, вызывал распад гликогена. Гормон влиял на клетку через посредника — циклический АМФ. Сазерленд назвал гормон «первым», а цАМФ — «вторым вестником».
Но, конечно, если бы цАМФ нашли только в печени, ему не посвятили бы специального журнала. Это вещество обнаружили практически во всех тканях и органах. В разных тканях на синтез цАМФ влияли разные гормоны и медиаторы — помимо адреналина таких гормонов сейчас найдено уже более двадцати.
И это необыкновенно странно. Ведь из классической физиологии известно, что каждый гормон обладает крайне специфичным действием, все они, как ключи к сейфам, открывают лишь свой замок. Почему же, бесконечно разнообразные и по строению и по функциям, гормоны вызывают синтез одного и того же вещества — циклического АМФ?
Вначале предполагали: дело в том, что запускаемые любым гормоном внутриклеточные процессы нуждаются в энергии. Поэтому под влиянием гормона синтезируется цАМФ, который, как и в печени, вызывает распад гликогена — то есть мобилизует энергетические ресурсы. Так каждый из нас, войдя в темную комнату, независимо от того, хочет ли он сварить суп, пришить пуговицу или написать статью, обязательно включит в комнате свет.
Предположение оказалось неверным. Циклический АМФ в разных тканях стимулировал разные процессы. Он увеличивал проницаемость для воды у мочевого пузыря, как гормон вазопрессин; он стимулировал использование жира в жировой ткани, как гормон адреналин; менял активность нервных клеток, как медиатор допамин. Оказалось, что цАМФ способен влиять на форму клеток, на их деление, на синтез белков.
Гормон — это понятный и важный для клетки элемент окружающей обстановки. У клеток разных тканей — разные вкусы, они определяются количеством рецепторов на поверхности клетки, чувствительных к данному гормону. Но на главный для данной ткани гормон внутриклеточный ответ часто один и тот же — синтез цАМФ.
Биология. 11 класс
§ 8. Строение и функции РНК. АТФ
Строение и функции РНК. РНК, так же как и ДНК, представляет собой биополимер, построенный из нуклеотидов. Однако молекулы РНК имеют ряд особенностей. Вы знаете, что в состав нуклеотидов РНК вместо дезоксирибозы входит рибоза, а вместо тимина (Т) — урацил (У). Кроме того, молекулы РНК значительно короче ДНК и представлены одной полинуклеотидной цепью, а не двумя.
Лишь некоторые вирусы имеют двухцепочечные молекулы РНК, представляющие собой генетический материал этих неклеточных форм.
*Количество нуклеотидов в молекулах ДНК, как правило, исчисляется миллионами, в то время как полинуклеотидные цепи РНК обычно состоят из 75—3000 мономерных звеньев. Известно, что некоторые РНК могут включать десятки тысяч нуклеотидов, но это является не правилом, а исключением.*
Молекулы РНК могут принимать различную пространственную конфигурацию, прежде всего за счет образования водородных связей. Но, в отличие от ДНК, эти связи формируются не между двумя разными цепями, а между отдельными участками одной и той же цепи, комплементарными друг другу.
*Содержание ДНК в клетках организма сравнительно постоянно, а количество РНК сильно варьирует. Молекулы РНК обеспечивают синтез белков, поэтому наибольшее их содержание характерно для клеток, активно вырабатывающих белки. Это, например, секреторные клетки пищеварительных и эндокринных желез, синтезирующие ферменты и белковые гормоны, лейкоциты, продуцирующие антитела, и т. д.*
Существует несколько видов РНК, различающихся по строению молекул, содержанию в клетке и выполняемым функциям. Все виды РНК синтезируются на определенных участках одной из цепей ДНК. Такой синтез называется матричным, поскольку молекула ДНК является матрицей (т. е. образцом, моделью) для построения молекул РНК.
Рибосомные РНК (рРНК) составляют более 80 % всех РНК клетки. Молекулы рРНК соединяются с особыми белками и образуют рибосомы — органоиды, в которых происходит синтез белков из аминокислот.
*Молекулы рРНК составляют более 50 % массы рибосомы и имеют сложную объемную структуру. Бóльшую часть цепи рРНК составляют комплементарные участки. Они соединяются водородными связями и приобретают спиральную конфигурацию. Взаимодействуя с рибосомными белками, одна или несколько молекул рРНК компактно укладываются в пространстве. Так формируются субъединицы рибосом — структурные компоненты этих органоидов.
Установлено, что рРНК в составе рибосомы выполняют не только структурную функцию, но и каталитическую. В процессе синтеза белка они ускоряют образование пептидных связей между аминокислотами, т. е. действуют подобно ферментам. Такие молекулы РНК, обладающие каталитическим действием, были названы рибозимами (сокращение от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим»). Кроме рРНК, известны и другие рибозимы. Они могут катализировать расщепление самих себя или других молекул РНК, а также соединять фрагменты РНК друг с другом.
До открытия рибозимов единственными биологическими катализаторами считались ферменты. За исследование каталитических свойств рибонуклеиновых кислот американские молекулярные биологи С. Олтмен и Т. Чек в 1989 г. были награждены Нобелевской премией.*
Транспортные РНК (тРНК) — самые маленькие из молекул РНК, участвующих в синтезе белков. В среднем они состоят из 80 нуклеотидов. тРНК связывают аминокислоты, доставляют их в рибосомы и обеспечивают правильное включение этих аминокислот в полипептидную цепь. Для каждой из 20 белокобразующих аминокислот существует как минимум одна особая разновидность тРНК, а для некоторых аминокислот — несколько. Содержание тРНК составляет около 15 % от общего количества клеточных РНК.
Все тРНК имеют сходное строение. Благодаря образованию внутримолекулярных водородных связей молекулы тРНК приобретают особую структуру, в которой комплементарно связанные участки чередуются с петлями (рис. 8.1). Такая пространственная конфигурация была названа клеверным листом.
*Как и любая другая полинуклеотидная цепь, молекула тРНК имеет 5′- и 3′-концы. У всех тРНК на 5′-конце находится гуаниловый нуклеотид, а 3′-конец завершается последовательностью ЦЦА. Присоединение аминокислоты происходит именно к 3′-концу молекулы тРНК, поэтому он называется акцепторным хвостом.*
Матричные, или информационные, РНК (мРНК, иРНК) наиболее разнообразны по строению и длине цепей. Молекулы мРНК содержат информацию о первичной структуре определенных белков. Во время синтеза белков в рибосомах они служат матрицами, определяющими порядок расположения аминокислот в белковых молекулах. Поэтому биосинтез белка, так же как и синтез РНК, относится к матричным процессам. Количество мРНК не превышает 3—5 % всех РНК, содержащихся в клетке.
*У ядерных организмов каждая молекула мРНК, как правило, содержит закодированную информацию о структуре одного белка. Для бактерий и вирусов характерны мРНК, кодирующие несколько разных белков.*
Функции рассмотренных видов РНК связаны с процессами синтеза белка. Следовательно, рРНК, тРНК и мРНК обеспечивают реализацию наследственной информации, хранящейся в молекулах ДНК.
Молекула АТФ в биологии: состав, функции и роль в организме
Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.
Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.
Строение АТФ
Эта молекула имеет систематическое наименование, которое записывается так: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5-трифосфат, или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5-трифосфат. Какие соединения входят в состав АТФ? Химически она представляет собой трифосфорный эфир аденозина — производного аденина и рибозы. Это вещество образуется путём соединения аденина, являющегося пуриновым азотистым основанием, с 1-углеродом рибозы при помощи β-N-гликозидной связи. К 5-углероду рибозы затем последовательно присоединяются α-, β- и γ-молекулы фосфорной кислоты.
Таким образом, молекула АТФ содержит такие соединения, как аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты. АТФ — это особое соединение, содержащее связи, при гидролизе которых высвобождается большое количество энергии. Такие связи и вещества называются макроэргическими. Во время гидролиза этих связей молекулы АТФ происходит выделение количества энергии от 40 до 60 кДж/моль, при этом данный процесс сопровождается отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты.
Вот как записываются эти химические реакции:
Энергия, высвобожденная в ходе указанных реакций, используется в дальнейших биохимических процессах, требующих определённых энергозатрат.
Роль АТФ в живом организме. Её функции
Какую функцию выполняет АТФ? Прежде всего, энергетическую. Как уже было выше сказано, основной ролью аденозинтрифосфата является энергообеспечение биохимических процессов в живом организме. Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.
Кроме указанной, перечислим ещё несколько, не менее важных, функций АТФ, таких, как:
Как образуется АТФ в организме?
Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.
В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.
Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:
АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.
Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:
Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.
Вывод
Аденозинтрифосфорная кислота — это наиболее часто обновляемое вещество в организме. Сколько в среднем живёт молекула аденозинтрифосфата? В теле человека, например, продолжительность её жизни составляет менее одной минуты, поэтому одна молекула такого вещества рождается и распадается до 3000 раз за сутки. Поразительно, но в течение дня человеческий организм синтезирует около 40 кг этого вещества! Настолько велики потребности в этом «внутреннем энергетике» для нас!
Весь цикл синтеза и дальнейшего использования АТФ в качестве энергетического топлива для процессов обмена веществ в организме живого существа представляет собой саму суть энергетического обмена в этом организме. Таким образом, аденозинтрифосфат является своего рода «батарейкой», обеспечивающей нормальную жизнедеятельность всех клеток живого организма.
