โครงสร้างของเอทีพีและบทบาททางชีวภาพ ฟังก์ชั่นเอทีพี

เซลล์ในร่างกายของเราทุกคนใช้เวลานับล้านสถานที่ของปฏิกิริยาทางชีวเคมี พวกเขาจะเร่งปฏิกิริยาด้วยความหลากหลายของเอนไซม์ซึ่งมักจะต้องใช้พลังงาน เป็นมือถือที่ใช้อยู่ที่ไหน คำถามนี้สามารถตอบโดยพิจารณาจากโครงสร้างของโมเลกุลของเอทีพี - เป็นแหล่งที่มาของพลังงาน

เอทีพี - แหล่งที่มาของพลังงานสากล

เอทีพีย่อมาจาก adenosine หรือ triphosphate adenosine สารนี้เป็นหนึ่งในสองแหล่งที่สำคัญที่สุดของการใช้พลังงานในทุกเซลล์ โครงสร้างและบทบาททางชีวภาพของเอทีพีมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ปฏิกิริยาทางชีวเคมีส่วนใหญ่สามารถใช้สถานที่เดียวกับการมีส่วนร่วมของโมเลกุลของสารโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน การเผาผลาญอาหารพลาสติก อย่างไรก็ตามเอทีพีจะไม่ค่อยมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในการทำปฏิกิริยาการเกิดกระบวนการใด ๆ ต้องใช้พลังงานก็จะถูกห่อหุ้มอยู่ใน พันธะเคมีของ เอทีพี

โครงสร้างของโมเลกุลของสารดังกล่าวที่ส่งผลให้การเชื่อมต่อระหว่างกลุ่มฟอสเฟตหมีเป็นจำนวนมากของพลังงาน ดังนั้นการสื่อสารดังกล่าวจะเรียกว่าพลังงานสูงหรือ makroenergeticheskimi (จำนวนมากแมโคร = อีกมากมาย) พันธบัตรพลังงานระยะสำหรับครั้งแรกที่นำนักวิทยาศาสตร์ F ลิปแมนและจะมีการเสนอให้ใช้ที่จะกำหนดให้พวกเขา̴ไอคอน

มันเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเซลล์ที่จะรักษาระดับคงที่ของเอทีพี โดยเฉพาะอย่างยิ่งลักษณะของเซลล์กล้ามเนื้อและเส้นใยประสาทเพราะพวกเขาเป็นผันผวนมากที่สุดและเพื่อตอบสนองการทำงานของมันต้องมีเนื้อหาที่สูงของซีน triphosphate

โครงสร้างของโมเลกุลของเอทีพี

เอทีพีประกอบด้วยสามองค์ประกอบ: น้ำตาลและ adenine ตกค้าง ของกรดฟอสฟ

น้ำตาล - คาร์โบไฮเดรตซึ่งหมายถึงกลุ่ม pentose ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบของน้ำตาล 5 อะตอมของคาร์บอนที่จะรวมอยู่ในวงจร น้ำตาลจะเชื่อมต่อกับพันธบัตรβ-N-glycosidic adenine กับอะตอมของคาร์บอนแรก ยังได้ร่วมกับสารตกค้าง pentose ของกรดฟอสฟที่อะตอมของคาร์บอนที่ 5

adenine - ฐานไนโตรเจน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของไนโตรเจนพื้นฐานที่แนบมากับน้ำตาลเช่นฉี่แยก (guanosine triphosphate) TTP (thymidine) CTP (cytidine triphosphate) และ UTP (uridine triphosphate) สารทั้งหมดเหล่านี้จะคล้ายกันในโครงสร้าง triphosphate adenosine และดำเนินการประมาณฟังก์ชันเดียวกัน แต่พวกเขาจะพบในเซลล์จะน้อยมาก

การตกค้างของกรดฟอสฟ เพื่อเพิ่มน้ำตาลอาจเข้าร่วมสามตกค้างของกรดฟอสฟ หากทั้งสองของพวกเขาหรือเพียงหนึ่งตามลำดับสารที่เรียกว่า ADP (เพท) และแอมป์ (โมโน) มันจะได้ข้อสรุประหว่างการเชื่อมต่อ makroenergeticheskie ฟอสฟอรัสตกค้างซึ่งถูกปล่อยออกมาเมื่อการแตกของ 40-60 กิโลจูลของพลังงาน หากทั้งสองพันธบัตรหักยืน 80 อย่างน้อย - 120 กิโลจูลของพลังงาน ในการสื่อสารการหยุดพักระหว่างครึ่งน้ำตาลและฟอสฟอรัสจะถูกปล่อยออกเพียง 13.8 กิโลจูลดังนั้นเพียงสอง triphosphate โมเลกุลเชื่อมต่อ macroergic (P ̴̴ F P) และในโมเลกุลของ ADP - หนึ่ง (P ̴ P)

นี่คือสิ่งที่เป็นลักษณะของโครงสร้างเอทีพี เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าระหว่างโครงสร้าง makroenergeticheskaya พันธบัตรกรดฟอสฟรูปแบบและฟังก์ชั่นการเชื่อมโยงเอทีพี

โครงสร้างและชีวภาพบทบาทของโมเลกุลของเอทีพี คุณสมบัติเพิ่มเติมของซีน triphosphate

นอกจากนี้พลังงานเอทีพีสามารถทำหน้าที่อื่น ๆ อีกมากมายในเซลล์ พร้อมกับ triphosphate เบื่อหน่าย triphosphate อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในการก่อสร้างของกรดนิวคลีอิก ในกรณีนี้เอทีพีฉี่ TTP, CTP และ UTP ผู้ให้บริการของฐานไนโตรเจน คุณสมบัตินี้ถูกใช้ในกระบวนการของการ จำลองดีเอ็นเอ และการถอดรหัส

เอทีพียังเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับช่องไอออน ยกตัวอย่างเช่น Na-K ช่องปั๊มโซเดียม 3 โมเลกุลจากเซลล์และปั๊มโพแทสเซียม 2 โมเลกุลเข้าไปในเซลล์ ปัจจุบันไอออนนี้เป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาประจุบวกบนพื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์และเป็นเพียงการใช้ช่องทางเอทีพีสามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง เช่นเดียวกับโปรตอนและแคลเซียมช่องทาง

เอทีพีเป็นสารตั้งต้นทูตรอง Camp (วงจร adenosine โมโน) - ค่ายไม่เพียง แต่ส่งสัญญาณที่ได้รับเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ยังเป็น effector allosteric เอฟเฟค allosteric - เป็นสารที่เพิ่มหรือลดความเร็วลงปฏิกิริยาของเอนไซม์ ดังนั้นวงจร adenosine ยับยั้งเอนไซม์ที่กระตุ้นความแตกแยกของแลคโตสเข้าสู่เซลล์ของแบคทีเรียที่

เอทีพีโมเลกุลตัวเองยังสามารถเป็น effector allosteric นอกจากนี้ในกระบวนการดังกล่าวศัตรูเอทีพี ADP ทำหน้าที่เป็นถ้า triphosphate เร่งปฏิกิริยาแล้วยับยั้งเพทและในทางกลับกัน เหล่านี้เป็นฟังก์ชั่นและโครงสร้างของเอทีพี

ในฐานะที่เป็นเอทีพีที่เกิดขึ้นในเซลล์

ฟังก์ชั่นและโครงสร้างของเอทีพีเป็นเช่นที่โมเลกุลของสารที่ถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วและถูกทำลาย ดังนั้นการสังเคราะห์ triphosphate - เป็นกระบวนการสำคัญของการสร้างพลังงานในเซลล์

มีสามวิธีที่สำคัญที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ซีน triphosphate คือ:

1. phosphorylation ตั้งต้น

2. phosphorylation Oxidative

3. phosphorylation

พื้นผิว phosphorylation จะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในหลายพลาสซึมของเซลล์ ปฏิกิริยาเหล่านี้จะเรียกว่า glycolysis - เวทีแบบไม่ใช้ออกซิเจนของ การหายใจแอโรบิก เป็นผลให้หนึ่งรอบของ glycolysis จาก 1 โมเลกุลกลูโคสถูกสังเคราะห์โดยสองโมเลกุล ของกรด pyruvic จะใช้ต่อไปในการผลิตพลังงานและยังมีสองสังเคราะห์เอทีพี

• C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2ADF 2Fn -> 2C ₃ H ₄ O ₃ + 4H + 2ATF

phosphorylation oxidative การหายใจของเซลล์

Oxidative phosphorylation - คือการก่อตัวของเอทีพีโดยการโอนเงินของอิเล็กตรอนในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนของเมมเบรน อันเป็นผลมาจากการโอนดังกล่าวของโปรตอนลาดจะเกิดขึ้นบนด้านหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และการใช้ชุดของโปรตีนเอทีพีเทสหนึ่งคือการสร้างโมเลกุล กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นในเยื่อยล

ลำดับขั้นตอนของ glycolysis และ oxidative phosphorylation ใน mitochondria เป็นกระบวนการทั่วไปเรียกว่าการหายใจ หลังจากที่ครบวงจรตั้งแต่วันที่ 1 โมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสในเซลล์ 36 จะเกิดขึ้นของโมเลกุลของเอทีพี

ปฏิกิริยาโฟโตฟอสโฟรีเลชัน

กระบวนการ phosphorylation - นี่คือ phosphorylation oxidative เดียวกันมีเพียงหนึ่งความแตกต่าง: ปฏิกิริยา phosphorylation เกิดขึ้นในเซลล์คลอโรพลาภายใต้อิทธิพลของแสง เอทีพีที่ผลิตในระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์แสง - กระบวนการพื้นฐานของการได้รับพลังงานจากพืชสีเขียวสาหร่ายและแบคทีเรียบางชนิด

ในกระบวนการสังเคราะห์สำหรับการขนส่งอิเล็กตรอนเดียวกันอิเล็กตรอนโซ่ผ่านส่งผลให้โปรตอนลาด ความเข้มข้นของโปรตอนในด้านหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นแหล่งที่มาของการสังเคราะห์เอทีพี ประกอบโมเลกุลที่ดำเนินการโดยการทำงานของเอนไซม์เอทีพีเทส

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับเอทีพี

- เซลล์ที่มีค่าเฉลี่ย 0.04% ของมวลรวมของซีน triphosphate แต่ที่สำคัญที่สุดเป็นที่สังเกตในเซลล์กล้ามเนื้อ: 0.2-0.5%

- ในเซลล์ประมาณ 1 พันล้านโมเลกุลของเอทีพี

- แต่ละโมเลกุลไม่ได้อยู่กว่า 1 นาที

- หนึ่งในเอทีพีโมเลกุลอัพเดททุกวัน 2000-3000 ครั้ง

- ในผลรวมต่อวันของร่างกายมนุษย์สังเคราะห์ซีน triphosphate 40kg และในแต่ละครั้งที่หุ้นของเอทีพี 250 กรัม

ข้อสรุป

โครงสร้างของเอทีพีและบทบาททางชีวภาพของโมเลกุลที่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด สารที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการของชีวิตเพราะในพันธบัตรพลังงานระหว่างตกค้างฟอสเฟตมีจำนวนมากของพลังงาน เอทีพีมีประสิทธิภาพการทำงานจำนวนมากในเซลล์และจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะรักษาความเข้มข้นอย่างต่อเนื่องของสาร พังทลายและการสังเคราะห์จะไปที่ความเร็วสูงเช่น. ในการความสัมพันธ์พลังงานถูกนำมาใช้อย่างต่อเนื่องในปฏิกิริยาทางชีวเคมี. มันเป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์ในร่างกายใด ๆ นี่อาจจะเป็นสิ่งที่สามารถพูดเกี่ยวกับสิ่งที่โครงสร้างเป็นเอทีพี