Struktur ATP dan peran biologis. fungsi ATP

Setiap sel dalam tubuh kita berlangsung jutaan reaksi biokimia. Mereka dikatalisasi oleh berbagai enzim, yang sering membutuhkan energi. Dimana sel yang dibutuhkan? Pertanyaan ini dapat dijawab dengan mempertimbangkan struktur molekul ATP - sumber utama energi.

ATP - sumber universal energi

ATP singkatan adenosin, atau adenosin trifosfat. substansi adalah salah satu dari dua sumber energi yang paling penting dalam setiap sel. Struktur dan peran biologis dari ATP yang erat terkait. Kebanyakan reaksi biokimia dapat terjadi hanya dengan partisipasi molekul substansi, terutama di metabolisme plastik. Namun, ATP jarang terlibat langsung dalam reaksi untuk terjadinya proses apapun membutuhkan energi, itu terbungkus dalam ikatan kimia dari ATP.

Struktur molekul zat seperti koneksi yang dihasilkan antara gugus fosfat menanggung sejumlah besar energi. Dengan demikian, komunikasi seperti ini juga disebut energi tinggi atau makroenergeticheskimi (makro = banyak jumlah besar). obligasi energi jangka untuk pertama kalinya diperkenalkan ilmuwan F. Lipman, dan diusulkan untuk digunakan untuk menunjuk mereka ikon ̴.

Hal ini sangat penting bagi sel untuk mempertahankan tingkat konstan ATP. Hal ini terutama karakteristik sel-sel otot dan serabut saraf, karena mereka adalah yang paling stabil dan untuk memenuhi fungsinya memerlukan kandungan tinggi adenosin trifosfat.

Struktur molekul ATP

ATP terdiri dari tiga unsur: ribosa dan adenin residu asam fosfat.

Ribosa - karbohidrat, yang mengacu pada sekelompok pentosa. Ini berarti bahwa komposisi atom ribosa 5 karbon yang termasuk dalam siklus. Ribosa terhubung dengan ikatan β-N-glikosidik adenin pada atom karbon pertama. Juga bergabung dengan residu pentosa asam fosfat di atom karbon ke-5.

Adenin - basa nitrogen. Tergantung pada jenis nitrogen dasar yang melekat pada ribosa, seperti GTP terisolasi (guanosin trifosfat), TTP (timidin), CTP (cytidine trifosfat) dan UTP (uridin trifosfat). Semua zat ini mirip dengan struktur adenosin trifosfat dan melakukan sekitar fungsi yang sama, tetapi mereka ditemukan dalam sel jauh kurang umum.

Residu asam fosfat. Untuk memaksimalkan ribosa dapat bergabung dengan tiga residu asam fosfat. Jika dua orang dari mereka atau hanya satu, masing-masing, zat yang disebut ADP (difosfat) dan AMP (monofosfat). Hal ini disimpulkan antara residu fosfor koneksi makroenergeticheskie, yang dirilis pada pecahnya 40-60 kJ energi. Jika dua ikatan yang rusak, berdiri 80, setidaknya - 120 kJ energi. Pada komunikasi istirahat antara bagian ribosa dan fosfor dilepaskan hanya 13,8 kJ, sehingga molekul hanya dua trifosfat macroergic koneksi (P ̴ ̴ F P), dan dalam molekul ADP - satu (P ̴ P).

Berikut adalah apa karakteristik struktur ATP. Karena kenyataan bahwa antara residu asam fosfat membentuk struktur ikatan makroenergeticheskaya dan fungsi ATP terkait.

Struktur dan peran biologis dari molekul ATP. Fitur tambahan adenosin trifosfat

Selain energi, ATP dapat melakukan banyak fungsi lain dalam sel. Seiring dengan trifosfat nukleotida trifosfat lain yang terlibat dalam pembangunan asam nukleat. Dalam hal ini, ATP, GTP, TTP, CTP dan UTP adalah penyedia basa nitrogen. Properti ini digunakan dalam proses replikasi DNA dan transkripsi.

ATP juga diperlukan untuk saluran ion. Misalnya, saluran Na-K pompa natrium 3 molekul dari sel dan untuk memompa potassium 2 molekul ke dalam sel. saat ion ini diperlukan untuk menjaga muatan positif pada permukaan luar membran, dan hanya menggunakan channel ATP dapat berfungsi dengan baik. Hal yang sama berlaku untuk proton dan kalsium saluran.

ATP adalah prekursor dari utusan sekunder cAMP (cyclic adenosine monophosphate) - cAMP tidak hanya mengirimkan sinyal yang diperoleh reseptor membran sel, tetapi juga merupakan efektor alosterik. efektor alosterik - adalah zat yang mempercepat atau memperlambat reaksi enzimatik. Dengan demikian, adenosin siklik menghambat enzim yang mengkatalisis pembelahan laktosa ke dalam sel bakteri.

ATP molekul itu sendiri juga bisa menjadi efektor alosterik. Selain itu, dalam proses seperti antagonis ATP ADP bertindak seolah-olah trifosfat mempercepat reaksi, kemudian menghambat difosfat, dan sebaliknya. Ini adalah fungsi dan struktur dari ATP.

Sebagai ATP dibentuk dalam sel

Fungsi dan struktur dari ATP adalah sedemikian rupa sehingga molekul zat yang digunakan cepat dan hancur. Oleh karena itu sintesis trifosfat - adalah proses penting pembentukan energi dalam sel.

Ada tiga metode yang paling penting untuk sintesis adenosin trifosfat:

1. substrat fosforilasi.

2. Fosforilasi oksidatif.

3. fosforilasi.

Substrat fosforilasi didasarkan pada beberapa reaksi yang terjadi dalam sitoplasma sel. Reaksi ini disebut glikolisis - tahap anaerobik respirasi aerobik. Akibatnya, satu siklus glikolisis dari 1 molekul glukosa disintesis oleh dua molekul asam piruvat selanjutnya digunakan untuk menghasilkan energi, dan juga dua disintesis ATP.

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

fosforilasi oksidatif. respirasi sel

Fosforilasi oksidatif - adalah pembentukan ATP melalui transfer elektron dalam rantai transpor elektron membran. Sebagai akibat dari transfer tersebut dari proton gradien terbentuk pada satu sisi membran dan menggunakan satu set protein ATP terpisahkan sintase adalah membangun molekul. Proses ini berlangsung di membran mitokondria.

Urutan langkah-langkah glikolisis dan fosforilasi oksidatif di mitokondria adalah proses umum disebut pernapasan. Setelah siklus penuh dari 1 molekul glukosa dalam sel 36 terbentuk dari molekul ATP.

fotofosforilasi

proses fosforilasi - ini adalah fosforilasi oksidatif yang sama dengan hanya satu perbedaan: reaksi fosforilasi terjadi pada sel-sel kloroplas bawah pengaruh cahaya. ATP yang dihasilkan selama tahap cahaya fotosintesis - proses dasar untuk memperoleh energi dari tanaman hijau, alga dan beberapa bakteri.

Dalam proses fotosintesis untuk elektron yang sama transpor elektron rantai lulus, sehingga gradien proton. Konsentrasi proton di salah satu sisi membran merupakan sumber sintesis ATP. Perakitan molekul dilakukan oleh sintase enzim ATP.

Fakta menarik tentang ATP

- Sel rata-rata mengandung 0,04% dari total massa adenosin trifosfat. Namun, yang paling penting diamati dalam sel otot: 0,2-0,5%.

- Dalam sel, sekitar 1 miliar molekul ATP.

- Setiap molekul tidak hidup lebih dari 1 menit.

- Satu molekul ATP diperbarui setiap hari 2000-3000 kali.

- Singkatnya, per hari tubuh manusia mensintesis 40kg adenosine triphosphate, dan pada setiap kali stok ATP adalah 250 g

kesimpulan

Struktur ATP dan peran biologis dari molekul-molekul yang terkait erat. Substansi memainkan peran kunci dalam proses kehidupan, karena dalam ikatan energi antara residu fosfat mengandung sejumlah besar energi. ATP melakukan banyak fungsi di dalam sel, dan oleh karena itu penting untuk menjaga konsentrasi konstan substansi. Breakdown dan sintesis akan pada kecepatan tinggi, yaitu. Untuk. Hubungan energi terus-menerus digunakan dalam reaksi biokimia. Ini adalah bahan yang sangat diperlukan dari setiap sel dalam tubuh. Di sini, mungkin, semua yang dapat dikatakan tentang apa struktur adalah ATP.