Как устроена АТФ и каковы ее основные функции

Как устроена АТФ и каковы ее функции

Определение и строение АТФ

Что такое АТФ?

АТФ — поставщик энергии для всех биохимических процессов, происходящих внутри живых систем. В частности, это неотъемлемая часть образования ферментов. Открытие вещества произошло в 1929 году в Гарвардской медицинской школе.

Химическая структура АТФ представляет собой оригинальное соединение эфира аденозина, а также оригинальных производных рибозы и аденина. Соединение азотистого основания пурина с углеродом рибозы происходит при помощи гликозидной связи. К другому углероду рибозы присоединяется фосфорная кислота (в составе 3-молекул). Они обозначаются буквами ɑ, β и γ.

АТФ также относят к соединениям с высокой степенью энергетической емкости. Вещество содержит связи, высвобождающие максимальное количество энергии. Гидролиз макроэргической связи в молекуле АТФ происходит с параллельным отщеплением 1-2 остатков фосфорной кислоты, которые способствуют выработке до 60 кДж/моль энергетических молекул.

Функции АТФ

В организме АТФ отводится несколько важных функций:

• поставляет энергию в организм, с помощью которой протекают различные химические реакции;
• переносит две богатые энергией химические связи, которые обеспечивают биохимические и физиологические процессы;
• переносит биологические мембраны. Одна из целей такого переноса — формирование определенного энергетического потенциала между несколькими мембранами;
• осуществление мышечного сокращения.

Кроме этого, АТФ может выступать:

• в качестве исходного продукта для создания разнообразных нуклеиновых кислот;
• как пусковой механизм для нескольких ферментов в случае присоединения к их активным центрам;
• в качестве субстрата для запуска циклического процесса вторичного посредника, который отвечает за транспортировку сигналов от гормонов в клетку;
• как медиатор в синапсах и сигнальное вещество в пуринэргической передаче сигнала.

Основные свойства АТФ

Синтез АТФ может происходить путем фосфорилирования АДФ. Есть 3 способа:

1. Окислительное фосфорилирование.
2. Фотофосфорилирование. Оно осуществляется в процессе фотосинтеза в хлоропластах растений.
3. Субстратное фосфорилирование.

Первый вариант — путь метаболизма, суть которого заключается в непрерывном потоке энергии, образующейся при окислении различных питательных веществ.

Второй вариант — процесс синтеза АТФ из АДФ при помощи энергии света.

Большая часть АТФ формируется на мембранах митохондрий в процессе окислительного фосфорилирования. В случае субстратного фосфорилирования АДФ не подразумевает участия мембранных ферментов. Этот процесс протекает в цитоплазме в ходе гликолиза, а также при переносе фосфатной группы с различных макроэргических соединений.

Как источники энергии, реакции фосфорилирования АТФ и АДФ формируют циклический процесс — он представляет собой суть энергетического обмена. АТФ как источник энергии в организме человека запускает циклический процесс — он является сутью энергетического обмена. Можно сделать вывод, что АТФ является конечной точкой циклов энергетического обмена.

Отмечается, что АТФ — наиболее часто обновляемое вещество. Молекула АТФ живет менее 60 секунд. В течение суток одна молекула АТФ проходит 2-3 тысячи ресинтезов.

В день человеческий организм способен синтезировать до 40 кг АТФ. Это значит, что запасы АТФ в организме не откладываются, что вынуждает для нормальной жизнедеятельности постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Синтез АТФ происходит в процессе дыхания с помощью химической энергии, которая высвобождается при окислении таких органических веществ как глюкоза, а также во время фотосинтеза — с помощью солнечной энергии. Накопление АТФ осуществляется в складках внутренней мембраны митохондрий внутри крист.

Все сбои, происходящие в организме, нужно анализировать с точки зрения наличия определенного количества АТФ в клетках. Если наблюдается дисбаланс энергии, стоит делать клеточный анализ и оценку структур развития организма с точки зрения комплексного подхода.

Функции, строение и процесс накопления тесно связаны с мембранами крист в присутствии кислорода. Образованная в результате бескислородного расщепления глюкозы пировиноградная кислота, окисляется до конечных продуктов СО₂ и НО₂.

Важно отметить:

• при распаде 2-х молекул пировиноградной кислоты происходит образование 36 молекул АТФ;
• 2 молекулы АТФ запасаются в процессе бескислородного расщепления каждой молекулы;
• в результате окислительного фосфорилирования происходит образование энергии АТФ в 18 раз больше, чем в процессе гликолиза.

Особенность процесса накопления АТФ в клетке — понимание ее как энергетического носителя, а не как депо клетки.

Чтобы энергия была сохранена на длительное время, нужно наличие в клетке определенных веществ: жиров и гликогена. Клетки организма имеют чувствительность к изменениям уровня АТФ. При возрастании скорости использования этой молекулы, процесс дыхания становится более интенсивным.

Так как в АТФ нуждаются все клетки, то она считается универсальным носителем энергии. С помощью АТФ происходит поставка энергии для различных процессов: мышечного сокращения, передачи нервных импульсов, активного транспорта и синтеза белков, других типов клеточной активности. Все, что необходимо от вещества — быть подключенным к соответствующей части аппарата клетки.

АТФ есть во всех живых клетках, он доставляет энергию к каждой части клетки и к любому процессу, который нуждается в энергообеспечении.