Характеристика АТФ и ее роль в клетке и синтезе белка

Характеристика АТФ

Химическое строение АТФ

Что такое АТФ в биологии?

В биологии АТФ является важным клеточным веществом: она относится к группе нуклеозидтрифосфатов и обеспечивает метаболизм живых клеток.

Первыми открыли АТФ в клетках такие ученые-биохимики как Суббарао, Ломан и Фиске: произошло это в 1929 году. В развитии биологии живых систем исследования особенностей и строения АТФ стали революционными. Несколькими годами позднее была установлена энергетическая функция АТФ. Сделал это в 1941 году Ф. Лимпан.

В строении АТФ можно выделить определенные черты:

• она представляет собой трифосфорный эфир аденозина;
• где образуется АТФ? Ее образование происходит в результате соединения аденина, которые представляет собой пуриновое азотистое основание;
• соединение АТФ с 1’-углеродом рибозы происходит при помощи β-N-гликозидной связи.

Как видно, ответ на вопрос, что такое АТФ в биологии прост: это соединение, содержащее связи, в результате гидролиза которых происходит высвобождение огромного количества энергии. Такие связи получили название макроэргических. В результате гидролиза образуется следующее количество энергии: 40 и 60 кДж/моль. В ходе гидролиза также происходит отщепление одного либо двух остатков фосфорной кислоты.

Химически эти реакции выглядят так:

• АТФ+вода → АДФ+фосфорная кислота+энергия;
• АТФ+вода → АМФ+фосфорная кислота+энергия.

Есть 2 основных момента, которые имеют большое значение в биоэнергетическом обмене веществ живых организмов:

• запасание химической энергии осуществляется при помощи образования АТФ в ходе катаболических реакций окисления органических субстратов;
• утилизация химической энергии происходит в результате расщепления АТФ. Наблюдается связь между этим процессом и эндергоническими реакциями анаболизма, а также иными процессами, нуждающимися в энергетических затратах.

Строение и функции АТФ связаны со способами ее образования в клетке. Есть 3 способа:

1. Фотофосфорилирование.
2. Окислительное фосфорилирование;
3. Субстратное фосфорилирование (протекает в цитоплазме клеток). Имеются в виду гликолиз и анаэробный этап аэробного дыхания.

Роль АТФ в клетке

Каково значение АТФ в клетке?

Процесс фосфорилирования представляет собой то же окислительное фосфорилирование за исключением того, что реакции фосфорилирования протекают в хлоропластах клетки под влиянием света.

Образование АТФ происходит на световой стадии фотосинтеза, который является основным процессом получения энергии зелеными растениями, водорослями и отдельными бактериями.

Основная функция АТФ в клетке — энергетическая. Это связано со строением молекулы АТФ. Молекула АТФ содержит две высокоэнергетические связи, и она обеспечивает множество физиологических и биохимических процессов. Среди них — все реакции синтеза вещества в организме.

Можно наблюдать активный перенос молекул через клеточную мембрану. Также речь идет об участии в создании межмембранного электрического потенциала. В каких еще процессах жизнедеятельности участвуют клетки АТФ? В функции АТФ также входит обеспечение процесса сокращения мышц.

В биологии АТФ — это кислота, которая выполняет ряд важных функций:

• является медиатором в синапсах, выступает в роли сигнального вещества в других клеточных взаимодействиях (к примеру, при пуринергической передаче сигнала);
• выполняет роль регулятора биохимических процессов. С участием АТФ усиливается и подавляется активность отдельных ферментов при помощи присоединения молекулы к их регуляторным центрам;
• принимает участие в создании циклического аденозинмонофосфата: он является посредником в процессе передачи гормональных сигналов в клетки;
• принимает участие в синтезе нуклеиновых кислоты — ДНК и РНК;
• она обеспечивает все двигательные реакции организма. Ее наличие или отсутствие определяют работу всех элементов опорно-двигательного аппарата.

Все функции АТФ основаны на том, что кислота используется, чтобы реализовать жизненные клеточные процессы. Даже если АТФ не участвует в этих процессах прямо, она так или иначе обуславливает деятельность организма.

Синтез АТФ в клетке является непрерывным процессом. Это связано с тем, что организм нуждается в энергии для всех процессов жизнедеятельности. Однако есть определенное количество АТФ в клетке, которое должна оставаться неиспользованным — оно равно 250 граммам.

Если жизнедеятельность организма как-либо нарушается или человек болеет, то синтез АТФ идет активнее: таким образом покрываются затраты иммунной системы. Отмечается активизация системы терморегуляции организма. Но обеспечение ее работы тоже затрачивается много энергии.

В мышцах и нервной ткани содержится больше всего АТФ: в этих клетках обмен энергии протекает намного быстрее. Поддержание постоянного уровня АТФ в клетках важно, так как даже минимальная нехватка этого вещества приводит к серьезным нарушениям любого физиологического процесса.

Как видно, по АТФ можно судить о стабильности развития организма человека и многих высокоорганизованных животных.

Вот еще некоторые интересные моменты, связанные АТФ:

• в клетке содержится примерно 1 млрд молекул АТФ;
• молекулы АТФ живут очень мало;
• синтез АТФ — достаточно быстрый процесс.

В качестве заключения можно обозначить, что АТФ — часто обновляемое вещество в человеческом организме. Молекула АТФ живет меньше минуты: по этой причине одна молекула АТФ может зарождаться и распадаться примерно 3 тысячи раз в сутки.

Цикл синтеза АТФ и последующее ее использование как клеточного топлива — наглядный пример сути энергетического обмена внутри живого организма. Аденозинтрифосфорная кислота — своеобразная «батарейка», задача которой заключается в обеспечении нормальной жизнедеятельности клетки.