Накопление АТФ

Строение АТФ и ее функции

АТФ поставляет энергию всем без исключения биохимических процессам внутри живых систем, а именно для образования ферментов. Это вещество было открыто в 1929 году в Гарвардской медицинской школе.

По своей химической структуре АТФ является оригинальным соединением эфира аденозина, а также оригинальным производным рибозы и аденина. Азотистое основание пурина соединяется с помощью гликозидной связи с углеродом рибозы. К другому углероду рибозы присоединяются фосфорная кислота в составе трех молекул, которые обозначаются буквами: α, β и γ.

Также АТФ можно отнести к соединениям, которые имеют высокую степень энергетической емкости, которые содержат связи, высвобождают максимальное количество энергии. Гидролиз макроэргической связи в молекуле АТФ сопровождается отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводящих к появлению до 60 кДж/моль энергетических молекул.

Полученная энергия используется в разнообразных процессах, которые протекают с затратой энергии.

АТФ выполняет в организме несколько ключевых ролей:

• поставка энергии в организм для реализации многих химических реакций;
• является носителем двух богатых энергией химических связей и обеспечивают биохимические и физиологические процессы;
• осуществляет перенос биологических мембран в том числе и с целью формирования определенного энергетического потенциала между несколькими мембранами;
• реализация мышечного сокращения.

Также наряду АТФ может выполнять еще несколько особенных функций, так она является:

• исходным продуктом для создания различных нуклеиновых кислот;
• пусковым механизмом для ряда ферментов при присоединении к их активным центрам;
• субстратом для запуска циклического процесса вторичного посредника, реализующего транспорт сигналов от гормонов в клетку;
• медиатором в синапсах и сигнальным веществом в пуринэргической передаче сигнала.

Свойства АТФ

АТФ может синтезироваться путем фосфорилирования АДФ. Оно может быть реализовано тремя способами:

• окислительное фосфорилирование,
• фотофосфорилирование в ходе фотосинтеза в хлоропластах растений,
• субстратное фосфорилирование.

Окислительное фосфорилирование – это путь метаболизма, который заключается в непрерывном потоке энергии, которая образуется при окислении различных питательных веществ.

Фотофосфорилирование – это процесс синтеза АТФ из АДФ за счет использования световой энергии.

Перечисленные два способа реализуются при энергии тех веществ, которые окисляются. Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования. Субстратное фосфорилирование АДФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в цитоплазме в ходе гликолиза или при переносе фосфатной группы с различных макроэргических соединений.

Реакции фосфорилирования АДФ и АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, который составляет суть энергетического обмена. В организме человека АТФ в качестве источника энергии запускает циклический процесс, который составляет суть энергетического обмена. В целом можно сказать, что АТФ замыкает циклы энергетического обмена.

Также можно отметить тот факт, что АТФ является наиболее часто обновляемым веществом. Срок жизни молекулы АТФ составляет мене 60 секунд. За сутки одна молекула АТФ проходит 2000-3000 ресинтеза. Организм человека синтезирует около 40 кг АТФ в день. То есть запаса АТФ в организме практически не создается и для нормальной жизнедеятельности необходимо снова и снова синтезировать новые молекулы АТФ.

АТФ синтезируется во время дыхания за счет химической энергии, высвобождаемой при окислении таких органических веществ, как глюкоза, и во время фотосинтеза — за счет солнечной энергии. АТФ накапливается в складках внутренней мембраны митохондрий внутри крист.

Любой сбой в организме необходимо анализировать с точки зрения наличия должного объема АТФ в клетках. При выявлении дисбаланса энергии целесообразно делать клеточный анализ и оценивать структуры развития организма с позиции комплексного подхода.

Функции и строение, а также процесс ее накопления происходит на мембранах крист в присутствии кислорода. Пировиноградная кислота, образовавшаяся при бескислородном расщеплении глюкозы, окисляется до конечных продуктов CO2 и H2O. Такой многоступенчатый ферментативный процесс называется циклом Кребса и циклом трикарбоновых кислот.

Необходимо отметить следующие факты:

• при распаде двух молекул пировиноградной кислоты образуется 36 молекул АТФ;
• две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного расщепления каждой молекулы;
• таким образом, при окислительном фосфорилировании образуется в 18 раз больше энергии АТФ, чем при гликолизе.

Особенностью процесса накопления АТФ в клетке является тот факт, что в ней необходимо видеть только энергетического носителя, а не ее депо. Для того, чтобы сохранить энергию на длительный период необходимо наличие в клетке таких веществ, как жиры, гликоген. Клетки организма очень чувствительны к колебаниям уровня АТФ. Когда скорость использования этой молекулы возрастает, более интенсивным становится уровень дыхания. Роль АТФ в качестве связующего звена между клеточным дыханием и процессами, идущими с потреблением энергии, видна из рисунка Схема эта выглядит простой, но она иллюстрирует очень важную закономерность.

Поскольку АТФ необходима всем клеткам, ее называют универсальным носителем энергии. АТФ позволяет поставить энергию для различных процессов, например, мышечного сокращения, передачи нервных импульсов, активного транспорта и синтеза белков, а также других типов клеточной активности. Для этого он должен быть просто «подключен» к соответствующей части аппарата клетки. АТФ присутствует во всех живых клетках и его легко доставлять энергию в каждую часть клетки к любому процессу, нуждающемуся в энергообеспечении.