1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Синтез АТФ — структура, функції та шляхи утворення

Синтез АТФ — структура, функції та шляхи утворення

Синтез АТФ — це процес, спрямований на підтримку життєдіяльності клітини, супроводжуваний утворенням енергії. Утворення АТФ відбувається на внутрішній мембрані мітохондрій, які є енергетичним акумулятором клітини.

Розшифровка АТФ

Аденозинтрифосфорна кислота або АТФ – необхідна умова для існування 9 з 10 клітин з аеробним диханням. Отримання енергії відбувається при фосфорилюванні, приєднанні залишку фосфорної кислоти. На одну молекулу АТФ припадає близько 7,3 кілокалорії енергії.

Будова АТФ і біологічна роль тісно пов’язані. До складу АТФ входять аденозин, три залишки фосфорної кислоти. Зв’язки, існуючі між амінокислотою і фосфатом, піддаються гідролізу в присутності води, в результаті утворюється АДФ (аденозиндифосфат), фосфорна кислота. Цей процес відбувається з вивільненням енергії.

Енергоутворення відбувається за рахунок розриву макроергічних зв’язків АТФ (позначаються у формулі знаком Тільда). Сам аденозин складається з аденіну – пуринового нуклеотиду і рибози. Перша бере участь у синтезі ДНК, друга-складова структури РНК.

Утворення енергії

макроергічний зв’язок укладена між загальними електронами залишків фосфорної кислоти (що і утримує їх разом). Кисень і фосфор утворюють загальну електронну пару – високоенергетичну. Тому при відщепленні знижується енергія електронів: відщеплюється фосфат і виділяється її надмірна кількість.

Процес перенесення електронів здійснюється за допомогою дихального ланцюга. Основну роль тут відіграє відновлений НАДН (Нікотинамідаденіндинуклеотид). Дана речовина окислюється, віддаючи водень. Також на дихальному ланцюзі синтезується АТФ. Фосфорилювання відбувається на внутрішній стороні мембрани мітохондрії за допомогою АТФ-синтази.

Остання виступає переносником іонів водню, що необхідно в зв’язку з існуванням градієнта на внутрішній і зовнішній мембранах. Перенесення водню через мембрану – хеміосмос, веде до виникнення зв’язку між АДФ і залишком фосфорної кислоти, інакше кажучи, до окислювального фосфорилювання.

Шляхи синтезу АТФ і його роль

Освіта АТФ можливо в ході гліколізу, циклу трикарбонових кислот або циклу Кребса. Такі процеси носять назву субстратного фосфорилювання.

В ході першого отримують чотири молекули АТФ, дві молекули пірувату або піровиноградної кислоти з глюкози. Це безкисневе розщеплення. На забезпечення даного процесу витрачається 2 АТФ, протікає він в цитоплазмі або цитозолі. Цикл лимонної кислоти відбувається на кристах (складки внутрішньої оболонки) мітохондрій в ході окислення пірувату. При цьому відбувається відщеплення одного атома вуглецю з утворенням ацетилкоензиму А і відновлення НАДН.

Далі синтезується лимонна кислота за участю щавлевоуксусной кислоти. Цитрат перетворюється в цис-аконітат, який переходить в ізоцитрат. До останнього приєднується окислений НАДН, який відновлюється. Відщеплення водню призводить до синтезу кетоглутарата, з ним знову з’єднується окислений НАДН і ацетилкоензим а.на цій стадії синтезується сукциніл-коензим А, до якого приєднується ГДФ (гуанозиндифосфат).

Дана молекула відновлюється в ГТФ (гуанозинтрифосфат) плюс утворюється сукцинат. Він перетворюється на фумарат, потім малат. У цій реакції синтезується оксалоацетат і відновлений НАДН. Так, цикл Кребса повертається до цитрату. На кожен цикл витрачаються 2 молекули АТФ, синтезується 6 НАДН в циклі і 4 на підготовчих етапах. Остання енергетично прирівнюється до трьох молекул АТФ.

У синтезі цитрату задіяні також два ФАДН2 (флавінаденіндинуклеотид), на кожну припадає по дві АТФ. Таким чином, синтезується кількість АТФ відповідає 38 молекулам з позицій біології та біохімії. Однак слід пам’ятати, що це теоретичне число, необхідне для дихання клітини. Всі реакції циклу Кребса каталізуються ферментами.

Головна роль-підтримка клітинного дихання, спрямованого на зростання клітини, синтез нових речовин.

Функції АТФ

Найважливіша функція – участь в енергетичному обміні. Енергія, що виділяється в ході даних перетворень, знову йде на синтез АТФ. При цьому 40% розсіюється у вигляді тепла.

Оскільки для підтримки будь – яких процесів життєдіяльності необхідні енерговитрати АТФ-акумулятор клітини, універсальне джерело запасів енергії. Гліколіз активно протікає при фізичному навантаженні, в м’язах. Субстратне фосфорилювання також здійснюється з креатинфосфату інших органічних речовин.

Важливо підкреслити, що цикл Кребса протікає при розщепленні як вуглеводів, так і білків і жирів. Якщо в якості «палива» клітина використовує не вуглевод, гліколіз не протікає (звідси не відбувається витрата двох молекул АТФ з утворенням чотирьох). Але цикл трикарбонових кислот протікає однаково, так як головну роль там грає ацетил-коензим А.При кисневому голодуванні клітина перебудовується на гликолитический шлях.

Висновок

АТФ – це особлива сполука, що містить зв’язки, при гідролізі яких вивільняється величезна кількість енергії. Називаючи синтезом АТФ процес, що виконує функцію підтримки життєдіяльності клітини, не можна не зрозуміти, яке значення цього явища. Насправді кількість синтезованого аденозинтрифосфату може бути менш як 38 молекул. Суть процесу полягає в синтезі макроергічних речовин, що надходять в дихальний ланцюг перенесення електронів.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Групи пластидів