Молекула АТФ | Будова, функції, процес синтезу

АТФ (аденозинтрифосфат) – органічна сполука з групи нуклеозидтрифосфатів, що грає головну роль в цілій низці біохімічних процесів, перш за все в забезпеченні клітин енергією.

Будова і синтез АТФ

АТФ є аденін, до якого приєднані три молекули ортофосфорної кислоти. Аденін входить до складу багатьох інших з’єднань, широко поширених в живій природі, в тому числі нуклеїнових кислот.

Виділення енергії, яка використовується організмом в самих різних цілях, відбувається в процесі гідролізу АТФ, що спричиняє появу однієї або двох вільних молекул фосфорної кислоти. У першому випадку АТФ перетворюється в аденозиндифосфат (АДФ), у другому – в аденозинмонофосфат (АМФ).

Синтез АТФ, в живому організмі відбувається за рахунок з’єднання аденозиндифосфата з фосфорною кислотою, може протікати кількома шляхами:

1. Основний: окисне фосфорилювання, яке відбувається у внутрішньоклітинних органелах – мітохондріях, в процесі окислення органічних речовин.
2. Другий шлях: субстратне фосфорилювання, що протікає в цитоплазмі і відіграє центральну роль в анаеробних процесах.

функції АТФ

АТФ не грає скільки-небудь помітної ролі в зберіганні енергії, виконуючи скоріше транспортні функції в клітинному енергетичному обміні. АТФ синтезується з АДФ і незабаром знову перетворюється в АДФ з виділенням корисної енергії.

Стосовно до хребетних тварин і людини основною функцією АТФ є забезпечення рухової активності м’язових волокон.

Залежно від тривалості зусилля, короткострокова це робота або тривала (циклічна) навантаження, енергетичні процеси досить сильно відрізняються. Але у всіх них найважливішу роль відіграє аденозинтрифосфат.

Крім енергетичної функції АТФ відіграє істотну роль у передачі сигналу між нервовими клітинами і інших міжклітинних взаємодіях, в регуляції дії ферментів і гормонів. Є одним з вихідних продуктів для синтезу протеїнів.

Скільки утворюється молекул АТФ при гліколізі і окисленні?

Час життя однієї молекули зазвичай становить не більше хвилини, так що в окремий момент вміст цієї речовини в організмі дорослої людини – близько 250 грам. При тому, що сумарна кількість аденозинтрифосфату, синтезується за добу, як правило порівняно з власною вагою організму.

Процес гліколізу проходить в 3 етапи:

1. Підготовчий.
   Вході це етапу молекул АТФ не утворюється
2. Анаеробний.
   Утворюється 2 молекули АТФ.
3. Аеробний.
   Під час нього відбувається окислення ПВК, піровиноградної кислоти. Утворюється 36 молекул АТФ з 1 молекули глюкози.

Всього в процесі гліколізу 1 молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ: 2 під час анаеробного етапу гліколізу, 36 при окисленні піровиноградної кислоти.

Каталог

Новинки

Лидеры продаж

Распродажа

Категории товаров

Новости

Прыжки на скакалке Желаете сбросить лишние килограммы и укрепить мышцы? Причем хотите добиться результата в короткий срок? Выход есть! В ваших стремлениях вам помогут прыжки на скакалке. Мало того что это очень легко и

Прыжки на батуте – как бизнес. История развития в России и некоторые факты. Подготовлено: “ЗВЕЗДА-ЦЕНТР”, i Star, г. Москва www.batut.istar.su Прыжки на батуте, как бизнес в Российской Федерации, начинает свою историю примерно в середине первого десятилетия начала двухтысячных

Прыжки на скакалке При тотальной нехватке времени в современной жизни не каждый может выделить несколько часов для посещения фитнес центра. Поэтому в борьбе с лишним весом на помощь приходит скакалка. Скакалка для похудения

Прыжки на скакалке Прыжки на скакалке помогают постоянно держать себя в тонусе и прекрасной физической форме. Вопреки распространённому мнению, они популярны не только у девушек. В своих тренировках скакалку используют

Прыжки с выпадом в сторону Прыжки с выпадом в сторону – скользящие прыжки вдоль плоскости туловища, развивающие боковые мышцы ног (латеральные мышцы бедра) и поясницу. Поясница тренируется за счет наклонов вниз. Спина должна быть

Прыжки от Целлюлита на скакалке. Зачем: 8-пунктов в роли ответа. Знакомая нам с детства «прыгалка» способна заменить многие тренажеры и даже курсы массажа! Думаете реально совместить в одном занятии активный расход калорий, массаж проблемных зон и избавление от целлюлита,

Прыжки на скакалке для начинающих. Советы и рекомендации. Польза, основные, упражнения, противопоказания, похудения В детстве прыжки со скакалкой являются популярным развлечением. Девочки и мальчики упражняются с инвентарем, прыгая на одной или двух ногах, скрещивая руки, продвигаясь в различных направлениях. Польза

Сборная России по прыжкам в воду выиграла две медали на Олимпиаде ЛОНДОН, 12 июл – РИА Новости, Вероника Гибадиева. Российская сборная по прыжкам в воду, одержав одну победу, завоевала две медали на Олимпийских играх в Лондоне. Обе медали были выиграны россиянами

Игры прыжки в воду с вышки, трамплина Прыжки в воду с вышек и трамплинов Краткое содержание статьи: Прыжки в воду с огромной высоты становятся все более популярными. Множество зрителей готовы ради такого экстрима собраться возле экранов

Прыжки в воду в Пензе – дайвинг, федерация, сайт Дайвинг один из подвидов прыжков в воду Краткое содержание статьи: Прыжки в воду это водный вид спорта, который заложил свою историю еще в древние времена. Еще по памятникам можно понять то, что прыжки

Контакты:

Телефон:
(050) 60-30-100
(098)4-63-63-63

ТЦ “Южная галерея”, ул. Киевская 189,г.Симферополь, АР Крым, Украина

Режим работы:
с 10:00 до 20:00
7 дней в неделю

7.2: Гліколіз

Ви читали, що майже вся енергія, яка використовується живими клітинами, надходить до них в зв’язках цукру, глюкози. Гліколіз – це перший крок у розщепленні глюкози для вилучення енергії для клітинного метаболізму. Майже всі живі організми здійснюють гліколіз як частину свого метаболізму. Процес не використовує кисень і тому є анаеробним . Гліколіз протікає в цитоплазмі як прокаріотичних, так і еукаріотичних клітин. Глюкоза надходить в гетеротрофні клітини двома шляхами. Одним із методів є вторинний активний транспорт, при якому транспорт відбувається проти градієнта концентрації глюкози. Інший механізм використовує групу інтегральних білків, званих білками GLUT, також відомими як білки-переносники глюкози. Ці транспортери сприяють полегшеній дифузії глюкози.

Гліколіз починається з шести вуглецевої кільцеподібної структури однієї молекули глюкози і закінчується двома молекулами тривуглецевого цукру, званого піруватом . Гліколіз складається з двох різних фаз. Перша частина шляху гліколізу затримує молекулу глюкози в клітині і використовує енергію для її модифікації, щоб шестивуглецеву молекулу цукру можна було рівномірно розділити на дві тривуглецеві молекули. Друга частина гліколізу витягує енергію з молекул і зберігає її у вигляді АТФ і НАДГ, відновленої форми NAD.

Перша половина гліколізу (кроки, що вимагають енергії)

Крок 1. Перший етап гліколізу (рис. \(\PageIndex\) ) каталізується гексокіназою – ферментом з широкою специфічністю, який каталізує фосфорилювання шестивуглецевих цукрів. Гексокіназа фосфорилює глюкозу, використовуючи АТФ як джерело фосфату, виробляючи глюкозо-6-фосфат, більш реактивну форму глюкози. Ця реакція запобігає продовженню взаємодії фосфорильованої молекули глюкози з білками GLUT, і вона більше не може покинути клітину, оскільки негативно заряджений фосфат не дозволить їй перетнути гідрофобну внутрішню частину плазматичної мембрани.

Крок 2. На другій стадії гліколізу ізомераза перетворює глюкозо-6-фосфат в один зі своїх ізомерів, фруктозу – 6-фосфат. Ізомераза – це фермент, який каталізує перетворення молекули в один з її ізомерів. (Ця зміна від фосфоглюкози до фосфофруктози дозволяє в кінцевому підсумку розщепити цукор на дві три молекули вуглецю.).

Крок 3. Третій етап – фосфорилювання фруктози-6-фосфату, каталізується ферментом фосфофруктокіназою. Друга молекула АТФ жертвує високоенергетичний фосфат фруктозо-6-фосфату, виробляючи фруктозу – 1,6- бі-сфосфат. У цьому шляху фосфофруктокіназа є ферментом, що обмежує швидкість. Він активний, коли концентрація АДФ висока; він менш активний, коли рівень АДФ низький, а концентрація АТФ висока. Таким чином, якщо в системі є «достатня» АТФ, шлях сповільнюється. Це тип інгібування кінцевого продукту, оскільки АТФ є кінцевим продуктом катаболізму глюкози.

Крок 4. Нещодавно додані високоенергетичні фосфати додатково дестабілізують фруктозу – 1,6-бісфосфат. На четвертій стадії гліколізу використовується фермент, альдолаза, для розщеплення 1,6-бісфосфату на два тривуглецевих ізомери: дігідроксиацетонфосфат і гліцеральдегід-3-фосфат.

Крок 5. На п’ятому етапі ізомераза перетворює дігідроксиацетонфосфат в його ізомер, гліцеральдегід-3-фосфат. Таким чином, шлях продовжиться двома молекулами одного ізомера. На цьому етапі шляху відбувається чиста інвестиція енергії з двох молекул АТФ в розпад однієї молекули глюкози.

Малюнок \(\PageIndex\) : Перша половина гліколізу використовує дві молекули АТФ при фосфорилюванні глюкози, яка потім розщеплюється на дві тривуглецеві молекули.

Друга половина гліколізу (кроки, що вивільняють енергію)

Поки що гліколіз коштував клітині дві молекули АТФ і виробляв дві невеликі тривуглецеві молекули цукру. Обидві ці молекули будуть проходити через другу половину шляху, і буде витягнута достатня енергія, щоб окупити дві молекули АТФ, які використовуються в якості початкових інвестицій, і отримати прибуток для клітини двох додаткових молекул АТФ та двох молекул NADH ще більш високої енергії.

Крок 6. Шостий етап при гліколізі (рис. \(\PageIndex\) ) окислює цукор (гліцеральдегід-3-фосфат), витягуючи високоенергетичні електрони, які підхоплюються носієм електронів NAD + , виробляючи НАДГ. Потім цукор фосфорилюють додаванням другої фосфатної групи, утворюючи 1,3-бісфосфогліцерит. Зверніть увагу, що друга фосфатна група не вимагає іншої молекули АТФ.

Малюнок \(\PageIndex\) : Друга половина гліколізу включає фосфорилювання без інвестицій АТФ (крок 6) і виробляє дві молекули NADH і чотири молекули АТФ на глюкозу.

Тут знову є потенційним обмежуючим фактором для цього шляху. Продовження реакції залежить від наявності окисленої форми носія електронів, NAD + . Таким чином, NADH повинен постійно окислюватися назад в NAD + , щоб продовжувати цей крок. Якщо NAD + недоступний, друга половина гліколізу сповільнюється або припиняється. Якщо кисень доступний в системі, NADH буде окислюватися легко, хоча і побічно, і високоенергетичні електрони з водню, що виділяються в цьому процесі, будуть використані для отримання АТФ. У середовищі без кисню альтернативний шлях (бродіння) може забезпечити окислення NADH до NAD + .

Крок 7. На сьомому етапі, каталізованому фосфогліцераткіназою (ферментом, названим за зворотну реакцію), 1,3-бісфосфогліцерин додає високоенергетичний фосфат АДФ, утворюючи одну молекулу АТФ. (Це приклад фосфорилювання на рівні субстрату.) Карбонільна група на 1,3-бісфосфогліцераті окислюється до карбоксильної групи, і утворюється 3-фосфогліцерит.

Крок 8. На восьмій стадії залишилася фосфатна група в 3-фосфогліцерате переміщається з третього вуглецю до другого вуглецю, виробляючи 2-фосфогліцерин (ізомер 3-фосфогліцерату). Ферментом, що каталізує цей етап, є мутаза (ізомераза).

Крок 9. Енолаза каталізує дев’ятий крок. Цей фермент змушує 2-фосфогліцерит втрачати воду зі своєї структури; це реакція зневоднення, в результаті чого утворюється подвійний зв’язок, який збільшує потенційну енергію в залишилася фосфатному зв’язку і виробляє фосфоенолпіруват (ПЕП).

Крок 10. Остання стадія гліколізу каталізується ферментом піруваткіназою (фермент в даному випадку названий за зворотну реакцію перетворення пірувату в ПЕП) і призводить до отримання другої молекули АТФ фосфорилуванням на рівні субстрату і з’єднання піровиноградної кислоти (або її сольової форми, пірувату). Багато ферментів в ферментативних шляхах названі для зворотних реакцій, оскільки фермент може каталізувати як пряму, так і зворотну реакції (вони, можливо, були описані спочатку зворотною реакцією, яка відбувається in vitro, в нефізіологічних умовах).

Отримати краще розуміння розщеплення глюкози гліколізом, відвідавши цей сайт, щоб побачити процес в дії.

наслідки гліколізу

Гліколіз починається глюкозою і закінчується двома молекулами пірувату, всього чотирма молекулами АТФ і двома молекулами НАДГ. Дві молекули АТФ були використані в першій половині шляху для підготовки шестивуглецевого кільця до розщеплення, тому клітина має чистий коефіцієнт посилення двох молекул АТФ та 2 молекули NADH для його використання. Якщо клітина не може катаболізувати молекули пірувату далі, вона буде збирати лише дві молекули АТФ з однієї молекули глюкози. Зрілі еритроцити ссавців не здатні до аеробного дихання – процесу, в якому організми перетворюють енергію в присутності кисню – і гліколіз є їх єдиним джерелом АТФ. Якщо гліколіз переривається, ці клітини втрачають здатність підтримувати свої натрієво-калієві насоси, і з часом гинуть.

Останній етап при гліколізі не відбудеться, якщо піруваткіназа – фермент, який каталізує утворення пірувату, відсутня в достатній кількості. У цій ситуації буде протікати весь шлях гліколізу, але тільки дві молекули АТФ будуть зроблені в другій половині. Таким чином, піруваткіназа є ферментом, що обмежує швидкість гліколізу.

Резюме

Гліколіз – це перший шлях, який використовується при розщепленні глюкози для видобутку енергії. Це був, мабуть, один з найбільш ранніх метаболічних шляхів еволюції і використовується майже всіма організмами на землі. Гліколіз складається з двох частин: перша частина готує шестивуглецеве кільце глюкози для розщеплення на два тривуглецевих цукру. АТФ інвестується в процес протягом цієї половини, щоб зарядити енергією поділ. Друга половина гліколізу витягує АТФ і високоенергетичні електрони з атомів водню і приєднує їх до NAD + . Дві молекули АТФ вкладені в першу половину, а чотири молекули АТФ утворюються шляхом фосфорилювання субстрату протягом другої половини. Це дає чистий коефіцієнт посилення двох АТФ і двох молекул NADH для клітини.

Глосарій

аеробне дихання процес, при якому організми перетворюють енергію в присутності кисню анаеробні процес, який не використовує кисень гліколіз процес розщеплення глюкози на дві тривуглецеві молекули з виробленням АТФ і НАДГ ізомерази фермент, який перетворює молекулу в її ізомер піруват тривуглецевий цукор, який може бути декарбоксильований і окислений з утворенням ацетилу CoA, який потрапляє в цикл лимонної кислоти в аеробних умовах; кінцевий продукт гліколізу

Гліколіз 10 кроків зі схемою та утворенням АТФ

Гліколіз є центральним метаболічним шляхом, який сприяє розщепленню глюкози до пірувату через ряд ферментативних реакцій. Цей процес методично організований у десять окремих етапів, які розділені на дві основні фази: підготовчу фазу та фазу виплати.

Підготовчий етап:

1. Фосфорилювання глюкози: Ініційований за фермент гексокінази, глюкоза піддається фосфорилюванню з використанням молекули АТФ, у результаті чого утворюється глюкозо-6-фосфат. Цій реакції сприяє присутність іонів Mg2+.
2. Ізомеризація до 6-фосфату фруктози: Фермент фосфогексозоізомераза в присутності Mg2+ каталізує перетворення глюкозо-6-фосфату у фруктозо-6-фосфат шляхом оборотного процесу ізомеризації.
3. Утворення 1,6-бісфосфату фруктози: Фермент фосфофруктокіназа-1 (PFK-1) опосередковує фосфорилювання фруктозо-6-фосфату, споживаючи іншу молекулу АТФ, для виробництва фруктозо-1,6-бісфосфату.
4. Розщеплення на триозофосфати: Альдолаза сприяє розщепленню 1,6-бісфосфату фруктози на два триозофосфати: гліцеральдегід-3-фосфат і дигідроксіацетонфосфат.
5. Взаємоперетворення тріозофосфату: Фермент триозофосфат-ізомераза швидко й оборотно перетворює дигідроксіацетонфосфат у гліцеральдегід-3-фосфат.

1. Окислювальне фосфорилювання: Гліцеральдегід 3-фосфат окислюється до 1,3-бісфосфогліцерату, утворюючи при цьому NADH. Ця реакція керується ферментом гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназою.
2. Генерація АТФ: Фермент фосфогліцераткіназа переносить високоенергетичну фосфорильну групу від 1,3-бісфосфогліцерату до АДФ, у результаті чого утворюються АТФ і 3-фосфогліцерат.
3. Переміщення фосфорильних груп: Фосфогліцератмутаза, яка потребує іонів Mg2+, зміщує фосфорильну групу в 3-фосфогліцераті з утворенням 2-фосфогліцерату.
4. Дегідратація до фосфоенолпірувату: Фермент енолаза каталізує дегідратацію 2-фосфогліцерату, що призводить до утворення фосфоенолпірувату.
5. Кінцеве виробництво АТФ: На завершальному етапі піруваткіназа полегшує перенесення фосфорильної групи від фосфоенолпірувату до АДФ, утворюючи АТФ і піруват.

Таким чином, гліколіз — це ретельно скоординована послідовність реакцій, яка ефективно метаболізує глюкозу для виробництва енергії у формі АТФ, що відіграє ключову роль у клітинній енергії. гомеостазу.