ATP struktūra. ATP vertė

Tęsinys. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005 žr.

Biologijos pamokos gamtos mokslų pamokose

Išplėstinis planavimas, 10 klasė

19 pamoka

Įranga: lentelės apie bendrąją biologiją, ATP molekulės sandaros diagrama, plastiko ir energijos mainų ryšio diagrama.

I. Žinių testas

Biologinio diktanto vedimas „Gyvosios medžiagos organiniai junginiai“

Mokytojas skaito baigiamuosius darbus po skaičiais, mokiniai į sąsiuvinį surašo numerius tų baigiamųjų darbų, kurie pagal turinį tinka jų versijai.

1 variantas – baltymai.
2 variantas – angliavandeniai.
3 variantas – lipidai.
4 variantas – nukleorūgštys.

1. Gryna forma jie susideda tik iš C, H, O atomų.

2. Be C, H, O atomų, juose yra N ir dažniausiai S atomų.

3. Be C, H, O atomų, juose yra N ir P atomų.

4. Jie turi palyginti mažą molekulinę masę.

5. Molekulinė masė gali būti nuo tūkstančių iki kelių dešimčių ir šimtų tūkstančių daltonų.

6. Didžiausi organiniai junginiai, kurių molekulinė masė siekia iki kelių dešimčių ir šimtų milijonų daltonų.

7. Jie turi skirtingą molekulinę masę – nuo ​​labai mažos iki labai didelės, priklausomai nuo to, ar medžiaga yra monomeras, ar polimeras.

8. Susideda iš monosacharidų.

9. Susideda iš aminorūgščių.

10. Susideda iš nukleotidų.

11. Jie yra aukštesnių riebalų rūgščių esteriai.

12. Pagrindinis struktūrinis vienetas: „azoto bazė – pentozė – fosforo rūgšties likutis“.

13. Pagrindinis struktūrinis vienetas: „aminorūgštys“.

14. Pagrindinis struktūrinis vienetas: „monosacharidas“.

15. Pagrindinis struktūrinis vienetas: "glicerolis-riebalų rūgštis".

16. Polimerų molekulės sudaromos iš tų pačių monomerų.

17. Polimerų molekulės sudaromos iš panašių, bet ne visiškai identiškų monomerų.

18. Ar ne polimerai.

19. Jie atlieka beveik vien energetines, konstrukcines ir saugojimo funkcijas, kai kuriais atvejais – apsaugines.

20. Be energetikos ir statybos, jie atlieka katalizinius, signalinius, transportavimo, varomuosius ir apsauginė funkcija;

21. Jie saugo ir perduoda paveldimas ląstelės ir kūno savybes.

1 variantas – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
2 variantas – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
3 variantas – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
4 variantas– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Naujos medžiagos mokymasis

1. Adenozino trifosforo rūgšties struktūra

Be baltymų, nukleino rūgščių, riebalų ir angliavandenių, gyvoje medžiagoje sintetinama daugybė kitų organinių junginių. Tarp jų svarbų vaidmenį atlieka ląstelės bioenergetika adenozino trifosfatas (ATP). ATP yra visose augalų ir gyvūnų ląstelėse. Ląstelėse adenozino trifosforo rūgštis dažniausiai būna druskų, vadinamų adenozino trifosfatai. ATP kiekis svyruoja ir vidutiniškai siekia 0,04% (vidutiniškai ląstelėje yra apie 1 mlrd. ATP molekulių). Didžiausias ATP kiekis randamas skeleto raumenyse (0,2–0,5%).

ATP molekulė susideda iš azoto bazės – adenino, pentozės – ribozės ir trijų fosforo rūgšties liekanų, t.y. ATP yra specialus adenilo nukleotidas. Skirtingai nuo kitų nukleotidų, ATP yra ne viena, o trys fosforo rūgšties liekanos. ATP reiškia makroergines medžiagas – medžiagas, kurių ryšiuose yra daug energijos.

ATP molekulės erdvinis modelis (A) ir struktūrinė formulė (B).

Iš ATP sudėties, veikiant ATPazės fermentams, pašalinama fosforo rūgšties liekana. ATP turi stiprią tendenciją atskirti savo galinę fosfatų grupę:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

nes tai veda prie energetiškai nepalankaus elektrostatinės atstūmimo tarp gretimų neigiamų krūvių išnykimo. Susidaręs fosfatas stabilizuojamas susidarant energetiškai palankioms vandenilinėms jungtims su vandeniu. Krūvio pasiskirstymas ADP + Fn sistemoje tampa stabilesnis nei ATP. Dėl šios reakcijos išsiskiria 30,5 kJ (nutrūkus įprastam kovalentiniam ryšiui, išsiskiria 12 kJ).

Siekiant pabrėžti didelę fosforo-deguonies jungties ATP energetinę „kainą“, įprasta jį žymėti ženklu ~ ir vadinti makroenergetine jungtimi. Atskilus vienai fosforo rūgšties molekulei, ATP paverčiama ADP (adenozino difosforo rūgštimi), o jei atskiriamos dvi fosforo rūgšties molekulės, tada ATP paverčiama AMP (adenozino monofosforo rūgštimi). Trečiojo fosfato skilimą lydi tik 13,8 kJ išsiskyrimas, todėl ATP molekulėje yra tik dvi makroerginės jungtys.

2. ATP susidarymas ląstelėje

ATP atsarga ląstelėje yra nedidelė. Pavyzdžiui, raumenyje ATP atsargų pakanka 20–30 susitraukimų. Tačiau raumuo gali dirbti valandų valandas ir sukelti tūkstančius susitraukimų. Todėl, kartu su ATP skilimu į ADP, ląstelėje turi nuolat vykti atvirkštinė sintezė. Yra keli ATP sintezės ląstelėse būdai. Susipažinkime su jais.

1. anaerobinis fosforilinimas. Fosforilinimas yra ATP sintezės iš ADP ir mažos molekulinės masės fosfato (Pn) procesas. Tokiu atveju Mes kalbame apie organinių medžiagų oksidacijos be deguonies procesus (pavyzdžiui, glikolizė – tai bedeguonies gliukozės oksidacijos į piruvinės rūgšties procesas). Maždaug 40% šių procesų metu išsiskiriančios energijos (apie 200 kJ/mol gliukozės) išleidžiama ATP sintezei, o likusi dalis išsisklaido šilumos pavidalu:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

2. Oksidacinis fosforilinimas- tai ATP sintezės procesas dėl organinių medžiagų oksidacijos su deguonimi energijos. Šis procesas buvo atrastas praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pradžioje. 20 a V.A. Engelhardtas. Mitochondrijose vyksta organinių medžiagų oksidacijos deguonies procesai. Maždaug 55% šiuo atveju išsiskiriančios energijos (apie 2600 kJ / mol gliukozės) paverčiama ATP cheminių ryšių energija, o 45% išsklaido šilumos pavidalu.

Oksidacinis fosforilinimas yra daug efektyvesnis nei anaerobinės sintezės: jei glikolizės metu, skaidant gliukozės molekulę, susintetina tik 2 ATP molekulės, tai oksidacinio fosforilinimo metu susidaro 36 ATP molekulės.

3. Fotofosforilinimas- ATP sintezės procesas dėl saulės šviesos energijos. Šis ATP sintezės kelias būdingas tik fotosintezę galinčioms ląstelėms (žaliems augalams, cianobakterijoms). Saulės šviesos kvantų energiją fotosintezė naudoja šviesos fotosintezės fazėje ATP sintezei.

3. Biologinė ATP reikšmė

ATP yra ląstelėje vykstančių medžiagų apykaitos procesų centre ir yra biologinės sintezės ir skilimo reakcijų jungtis. ATP vaidmenį ląstelėje galima palyginti su baterijos vaidmeniu, nes ATP hidrolizės metu išsiskiria energija, reikalinga įvairiems gyvybės procesams („iškrovimui“), o fosforilinimo („įkrovimo“) procese. , ATP vėl kaupia energiją savyje.

Dėl ATP hidrolizės metu išsiskiriančios energijos ląstelėje ir organizme vyksta beveik visi gyvybiniai procesai: nervinių impulsų perdavimas, medžiagų biosintezė, raumenų susitraukimai, medžiagų transportavimas ir kt.

III. Žinių įtvirtinimas

Biologinių problemų sprendimas

Užduotis 1. Greitai bėgdami dažnai kvėpuojame, padidėja prakaitavimas. Paaiškinkite šiuos reiškinius.

2 užduotis. Kodėl šąlantys žmonės pradeda trypti ir šokinėti šaltyje?

3 užduotis. Žinomame I. Ilfo ir E. Petrovo kūrinyje „Dvylika kėdžių“ tarp daugelio naudingų patarimų taip pat galite rasti tai: „Kvėpuokite giliai, esate susijaudinęs“. Pabandykite pagrįsti šį patarimą organizme vykstančių energetinių procesų požiūriu.

IV. Namų darbai

Pradėkite ruoštis testui ir testuokite (padiktuokite testo klausimus – žr. 21 pamoką).

20 pamoka

Įranga: lentelės apie bendrąją biologiją.

I. Skyriaus žinių apibendrinimas

Studentų darbas su klausimais (individualiai) su vėlesniu patikrinimu ir aptarimu

1. Pateikite pavyzdžius organinių junginių, kuriuose yra anglis, siera, fosforas, azotas, geležis, manganas.

2. Kaip pagal joninę sudėtį atskirti gyvą ląstelę nuo negyvos?

3. Kokios medžiagos yra ląstelėje neištirpusios formos? Kokius organus ir audinius jie apima?

4. Pateikite makroelementų, įtrauktų į aktyvius fermentų centrus, pavyzdžius.

5. Kokiuose hormonuose yra mikroelementų?

6. Koks halogenų vaidmuo žmogaus organizme?

7. Kuo baltymai skiriasi nuo dirbtinių polimerų?

8. Kuo skiriasi peptidai ir baltymai?

9. Kaip vadinasi baltymas, kuris yra hemoglobino dalis? Iš kiek subvienetų jis susideda?

10. Kas yra ribonukleazė? Kiek jame yra aminorūgščių? Kada jis buvo dirbtinai susintetintas?

11. Kodėl cheminių reakcijų greitis be fermentų yra mažas?

12. Kokias medžiagas per ląstelės membraną perneša baltymai?

13. Kuo skiriasi antikūnai nuo antigenų? Ar vakcinose yra antikūnų?

14. Kokios medžiagos skaido baltymus organizme? Kiek energijos išsiskiria šiuo atveju? Kur ir kaip neutralizuojamas amoniakas?

15. Pateikite peptidinių hormonų pavyzdį: kaip jie dalyvauja reguliuojant ląstelių metabolizmą?

16. Kokios sandaros cukrus, su kuriuo geriame arbatą? Kokius dar tris šios medžiagos sinonimus žinote?

17. Kodėl piene esantys riebalai nesirenka paviršiuje, o yra suspensijoje?

18. Kokia yra DNR masė somatinių ir lytinių ląstelių branduolyje?

19. Kiek ATP sunaudoja žmogus per dieną?

20. Iš kokių baltymų žmonės gamina drabužius?

Pirminė kasos ribonukleazės struktūra (124 aminorūgštys)

II. Namų darbai.

Tęskite pasiruošimą bandymui ir bandymą skyriuje „Cheminis gyvybės organizavimas“.

21 pamoka

I. Testo žodžiu atlikimas klausimais

1. Elementari ląstelės sudėtis.

2. Organogeninių elementų charakteristikos.

3. Vandens molekulės sandara. Vandenilio ryšys ir jo reikšmė gyvybės „chemijoje“.

4. Vandens savybės ir biologinės funkcijos.

5. Hidrofilinės ir hidrofobinės medžiagos.

6. Katijonai ir jų biologinė reikšmė.

7. Anijonai ir jų biologinė reikšmė.

8. Polimerai. biologiniai polimerai. Periodinių ir neperiodinių polimerų skirtumai.

9. Lipidų savybės, jų biologinės funkcijos.

10. Pagal struktūrinius požymius išsiskiriančios angliavandenių grupės.

11. Biologinės angliavandenių funkcijos.

12. Elementari baltymų sudėtis. Amino rūgštys. Peptidų susidarymas.

13. Pirminės, antrinės, tretinės ir ketvirtinės baltymų struktūros.

14. Biologinė baltymų funkcija.

15. Fermentų ir nebiologinių katalizatorių skirtumai.

16. Fermentų sandara. Kofermentai.

17. Fermentų veikimo mechanizmas.

18. Nukleino rūgštys. Nukleotidai ir jų sandara. Polinukleotidų susidarymas.

19. E.Chargaff taisyklės. Komplementarumo principas.

20. Dvigrandės DNR molekulės susidarymas ir jos spiralizacija.

21. Ląstelių RNR klasės ir jų funkcijos.

22. DNR ir RNR skirtumai.

23. DNR replikacija. Transkripcija.

24. ATP struktūra ir biologinis vaidmuo.

25. ATP susidarymas ląstelėje.

II. Namų darbai

Tęskite pasiruošimą bandymui skyriuje „Cheminis gyvybės organizavimas“.

22 pamoka

I. Testo raštu atlikimas

1 variantas

1. Yra trys aminorūgščių tipai – A, B, C. Kiek polipeptidinių grandinių, susidedančių iš penkių aminorūgščių, variantų galima sukurti. Nurodykite šias parinktis. Ar šie polipeptidai turės tas pačias savybes? Kodėl?

2. Visa gyva būtybė daugiausia susideda iš anglies junginių, o anglies analogas yra silicis, kurio sudėtyje yra Žemės pluta 300 kartų daugiau nei anglies, randama tik labai keliuose organizmuose. Paaiškinkite šį faktą pagal šių elementų atomų struktūrą ir savybes.

3. ATP molekulės, pažymėtos radioaktyviuoju 32P paskutinėje, trečioje fosforo rūgšties liekanoje, buvo įvestos į vieną ląstelę, o ATP molekulės, pažymėtos 32P pirmoje arčiausiai ribozės liekanoje, buvo įvestos į kitą ląstelę. Po 5 minučių abiejose ląstelėse buvo išmatuotas neorganinio fosfato jonų, pažymėtų 32P, kiekis. Kur jis bus žymiai didesnis?

4. Tyrimai parodė, kad 34% viso šios mRNR nukleotidų yra guaninas, 18% uracilas, 28% citozinas ir 20% adeninas. Nustatykite dvigrandės DNR azoto bazių procentinę sudėtį, kurią sudaro nurodyta mRNR.

2 variantas

1. Riebalai sudaro „pirmąjį rezervą“ energijos apykaitoje ir naudojami, kai išsenka angliavandenių atsargos. Tačiau griaučių raumenyse, esant gliukozei ir riebalų rūgštims, pastarosios panaudojamos daugiau. Baltymai kaip energijos šaltinis visada naudojami tik kraštutiniu atveju, kai organizmas badauja. Paaiškinkite šiuos faktus.

2. Sunkiųjų metalų (gyvsidabrio, švino ir kt.) ir arseno jonai lengvai surišami su baltymų sulfidinėmis grupėmis. Žinodami šių metalų sulfidų savybes, paaiškinkite, kas nutinka baltymui, kai jis sujungiamas su šiais metalais. Kodėl sunkieji metalai yra nuodingi organizmui?

3. Medžiagos A oksidacijos reakcijoje į medžiagą B išsiskiria 60 kJ energijos. Kiek ATP molekulių galima maksimaliai susintetinti šioje reakcijoje? Kaip bus panaudota likusi energija?

4. Tyrimai parodė, kad 27 proc. iš visošios mRNR nukleotidų yra guaninas, 15% yra uracilas, 18% yra citozinas ir 40% yra adeninas. Nustatykite dvigrandės DNR azoto bazių procentinę sudėtį, kurią sudaro nurodyta mRNR.

Tęsinys

Ši molekulė vaidina itin svarbų vaidmenį metabolizme, junginys žinomas kaip universalus energijos šaltinis visuose gyvame organizme vykstančiuose procesuose.

Atsakymas

Atsakymas

Atsakymas

Kiti klausimai iš kategorijos

1. Pagrindinis R. Huko nuopelnas biologijoje yra tas, kad jis:

a) sukūrė pirmąjį mikroskopą; b) atrasti mikroorganizmai; c) atidarė narvą; d) suformulavo ląstelės teorijos nuostatas.

2. Grybų ląstelės sienelėje yra:

a) chitinas; b) mureinas; c) celiuliozė; d) glikogenas.

3. Ant granuliuoto EPS membranų yra:

a) mitochondrijos; b) chloroplastai; c) ribosomos; d) lizosomos.

4. Baltymų molekulėje aminorūgštys yra sujungtos:

a) joninis ryšys; b) peptidinė jungtis; c) vandenilio jungtis.

5. Kokiuose plastiduose yra pigmento chlorofilo:

a) chloroplastai; b) leukoplastai; c) chromoplastai.

6. Kaip vadinamos vidinės mitochondrijų struktūros?

a) grūdai; b) matrica; c) cristae; d) stroma.

7. Baltymų sintezė vyksta:

A) Golgi aparatas b) ribosomos; c) sklandus EPS; d) lizosomos.

8. Augalai, grybai, gyvūnai yra eukariotai, nes jų ląstelės:

a) neturi formalizuoto branduolio; b) nesidalina mitozės būdu; c) turėti formalizuotą branduolį;

d) branduolio DNR yra uždaryta žiede.

9. Kokios ląstelės organelės susidaro iš Golgi komplekso galinių pūslelių?

a) lizosomos; b) plastidai; c) mitochondrijos; d) ribosomos.

10. Chloroplastų granulės susideda iš: a) stromos; b) crist; c) tilakoidai; d) matrica.

11. Baltymai, kurie sudaro plazmos membrana, atlikti funkciją:

a) struktūrinis; b) receptorius; c) fermentinis; d) visa tai, kas išdėstyta pirmiau.

12. Pagrindinė bakterijų paveldimos informacijos saugojimo vieta yra:

a) nukleoidas; b) šerdis; c) mezosoma; d) centriolė.

B dalis. 2 užduotis. Pasirinkite tris teisingus atsakymus.

1. Golgi aparatas randamas ląstelėse:

A) gyvūnai b) bakterijos; c) grybai; d) augalai; e) virusai; e) melsvadumbliai.

2. Gyvuose organizmuose citoplazminė membrana gali būti padengta:

a) glikokaliksas; b) matrica; c) ląstelės sienelė; d) gleivinė kapsulė; e) ląstelių plėvelė; e) ląstelės membrana.

3. Eukariotinės ląstelės membraninės organelės neapima:

a) lizosomos; b) vakuolės; c) ląstelės centras; d) ribosomos; e) žvyneliai; e) inkliuzai.

4. Ląstelėje DNR yra:

A) branduolys b) mitochondrijos; c) chloroplastai; d) EPS; e) lizosomos; e) Golgi aparatas.

B dalis. 3 užduotis. Rungtynės.

1. Tarp ląstelės organoido ir jo sandaros.

Ląstelių organelės Organelių sandara

1) vakuolės A) turi vieną membraną

2) mitochondrijos B) turi dvi membranas

3) ląstelės centras B) neturi membranos struktūros

4) ribosomos

5) lizosomos

2. Tarp mitochondrijų ir chloroplastų sandaros ir gyvybės ypatybių.

Organoidų savybės Organoidai

1) vidinė membrana sudaro cristae A) mitochondrijas

2) turi tilakoidų grana B) chloroplastų

3) vidinė erdvė užpildyta stroma

4) vidinė erdvė užpildyta matrica

5) oksiduoja organines medžiagas, susidarant ATP

6) fotosintezė

C dalis. Pateikite išsamų ir išsamų atsakymą.

C 1. Kokia yra DNR ir RNR nukleotidų sandara? Kaip nukleotidai sujungiami, kad susidarytų viena polinukleotidų grandinė?

C 2. Į kokias grupes skirstomi visi ląstelės elementai? Kokiu principu?

C 3. Kiek T, A, C nukleotidų yra atskirai DNR molekulės fragmente, jei jame randama 660 G, kurie sudaro 22 proc. viso. Koks šio DNR fragmento ilgis ir masė?
Padėk man, prašau

Taip pat skaitykite

Prašau padėti man atkurti 2 darbus, man to labai reikia. Tikiuosi jūsų pagalbos, nes nesu labai stipri biologijoje. A1. Ląstelės panašios sandaros ir

atliekamos funkcijos, forma 1) Audiniai; 2) organai; 3) organų sistemos; 4) vienas organizmas. A2. Fotosintezės procese augalai 1) Aprūpina save organinėmis medžiagomis 2) oksiduoja sudėtingas organines medžiagas į paprastas 3) Sugeria deguonį ir išskiria anglies dvideginį 4) Vartoja organinių medžiagų energiją. A3. Ląstelėje vyksta organinių medžiagų sintezė ir skilimas, todėl ji vadinama 1) sandaros 2) gyvybės aktyvumo 3) augimo 4) dauginimosi vienetu. A4. Kokios ląstelių struktūros mitozės metu pasiskirsto griežtai tolygiai tarp dukterinių ląstelių? 1) Ribosomos; 2) mitochondrijos; 3) chloroplastai; 4) chromosomos. A5. Dezoksiribozė yra neatskiriama dalis 1) Amino rūgštys 2) baltymai 3) ir RNR 4) DNR. A6. Virusai, prasiskverbiantys į šeimininko ląstelę, 1) minta ribosomomis; 2) įsikurti mitochondrijose; 3) Atgaminti jų genetinę medžiagą; 4) Ją nuodija medžiagų apykaitos metu susidariusiomis kenksmingomis medžiagomis. A7. Kokia vegetatyvinio dauginimo svarba? 1) prisideda prie spartaus rūšies individų skaičiaus didėjimo; 2) veda prie vegetatyvinio kintamumo atsiradimo; 3) padidina mutacijų turinčių individų skaičių; 4) lemia individų įvairovę populiacijoje. A8. Kokios ląstelių struktūros, kuriose kaupiamos maistinės medžiagos, nepriskiriamos organelėms? 1) Vakuolės; 2) leukoplastai; 3) chromoplastai; 4) inkliuzai. A9. Baltymai susideda iš 300 aminorūgščių. Kiek nukleotidų yra gene, kuris naudojamas kaip baltymų sintezės šablonas? 1) 300 2) 600 3) 900 4) 1500 А10. Virusų, kaip ir bakterijų, sudėtį sudaro 1) nukleino rūgštys ir baltymai 2) gliukozė ir riebalai 3) krakmolas ir ATP 4) vanduo ir mineralinės druskos A11. DNR molekulėje nukleotidai su timinu sudaro 10% viso nukleotidų skaičiaus. Kiek nukleotidų su citozinu yra šioje molekulėje? 1) 10 % 2) 40 % 3) 80 % 4) 90 % A12. Didžiausias energijos kiekis išsiskiria skaidant vieną molekulės ryšį 1) Polisacharidas 2) Baltymas 3) Gliukozė 4) ATP 2 Variantas A1. Dėl DNR molekulių savybės savaime daugintis 1) Vyksta mutacijos 2) individuose atsiranda modifikacijos 3) atsiranda naujų genų derinių 4) paveldima informacija perduodama dukterinėms ląstelėms. A2. Kokia yra mitochondrijų reikšmė ląstelėje 1) perneša ir pašalina galutinius biosintezės produktus 2) paverčia organinių medžiagų energiją į ATP 3) vykdo fotosintezės procesą 4) sintetina A3 angliavandenius. Mitozė daugialąsčiame organizme yra 1) gametogenezės 2) augimo ir vystymosi 3) metabolizmo 4) savireguliacijos procesų pagrindas A4. Kokie yra organizmo lytinio dauginimosi citologiniai pagrindai 1) DNR gebėjimas replikuotis 2) sporų susidarymo procesas 3) ATP molekulės energijos kaupimas 4) matricos sintezė mRNR A5. Esant grįžtamajam baltymų denatūravimui, 1) pažeidžiama jo pirminė struktūra 2) susidaro vandenilio ryšiai 3) pažeidžiama jo tretinė struktūra 4) susidaro peptidinės jungtys A6. Baltymų biosintezės procese mRNR molekulės perduoda paveldimą informaciją 1) iš citoplazmos į branduolį 2) vienos ląstelės į kitą 3) branduolius į mitochondrijas 4) branduolius į ribosomas. A7. Gyvūnams, vykstant mitozei, skirtingai nuo mejozės, ląstelės susidaro 1) somatinės 2) su puse chromosomų rinkinio 3) lyties 4) sporos. A8. Augalų ląstelėse, skirtingai nei žmonių, gyvūnų, grybų ląstelėse, vyksta A) išskyrimas 2) mityba 3) kvėpavimas 4) fotosintezė A9. Dalijimosi fazė, kurios metu chromatidės išsiskiria į skirtingus ląstelės polius 1) anafazė 2) metafazė 3) profazė 4) telofazė A10. Verpstės skaidulų prisitvirtinimas prie chromosomų vyksta 1) Interfazė; 2) profazė; 3) metafazė; 4) anafazė. A11. Organinių medžiagų oksidacija su energijos išsiskyrimu ląstelėje vyksta 1) Biosintezės 2) Kvėpavimo 3) Išskyrimo 4) Fotosintezės metu. A12. Dukterinės chromatidės mejozės procese nukrypsta į ląstelės polius: 1) pirmojo dalijimosi metafazė 2) antrojo dalijimosi fazė 3) antrojo dalijimosi anafazė 4) pirmojo dalijimosi telofazė.

Iš pateiktų teiginių pasirinkite tinkamą. ATP ląstelėje: 1) perduoda genetinę informaciją iš branduolio į citoplazmą; 2) atlieka pripažinimą

hormonai iš ląstelių; 3) yra universali energijos ""valiuta"" ląstelėje; 4) atlieka maistinių medžiagų skaidymą.

1. Angliavandeniai fotosintezės metu sintetinami iš:

1)02iH2O 3)C02iH20

2) CO2 ir H2 4) CO2 ir H2CO3

2. Anglies dioksido vartotojas biosferoje yra:

1) ąžuolas 3) sliekas

2) erelis 4) dirvožemio bakterija

3. Tokiu atveju gliukozės formulė parašyta teisingai:

1) CH10 O5 3) CH12 Apie

2) C5H220 4) C3H603

4. Energijos šaltinis ATP sintezei chloroplastuose yra:

1) anglies dioksidas ir vanduo 3) NADP H2

2) aminorūgštys 4) gliukozė

5. Augalų fotosintezės procese anglies dioksidas sumažinamas iki:

1) glikogenas 3) laktozė

2) celiuliozė 4) gliukozė

6. Organinės medžiagos iš neorganinių gali sukurti:

1) Escherichia coli 3) blyškioji greba

2) vištiena 4) rugiagėlė

7. Fotosintezės šviesos stadijoje molekulės sužadinamos šviesos kvantais:

1) chlorofilas 3) ATP

2) gliukozė 4) vanduo

8. Autotrofai neapima:

1) chlorella ir spirogyra

2) beržas ir pušis

3) pievagrybiai ir blyškieji snapeliai 4) melsvadumbliai

9.. Pagrindiniai deguonies tiekėjai į Žemės atmosferą yra:

1) augalai 2) bakterijos

3) gyvūnai 4) žmonės

10. Fotosintezę gali atlikti šie:

1) pirmuonys 2) virusai

3) augalai 4) grybai

11. Chemosintetika apima:

1) geležies bakterijos 2) gripo ir tymų virusai

3) choleros vibrios 4) rudieji dumbliai

12. Kvėpuodamas augalas sugeria:

1) anglies dioksidas ir išskiria deguonį

2) išskiria deguonį ir išskiria anglies dioksidą

3) šviesos energiją ir išskiria anglies dioksidą

4) šviesos energija ir deguonies išsiskyrimas

13. Fotosintezės metu vyksta vandens fotolizė:

1) viso fotosintezės proceso metu

2) tamsiojoje fazėje

3) šviesos fazėje

4) nevyksta angliavandenių sintezė

14. šviesos fazė Fotosintezė vyksta:

1) ant vidinės chloroplastų membranos

2) ant išorinės chloroplastų membranos

3) chloroplastų stromoje

4) mitochondrijų matricoje

15. Tamsiojoje fotosintezės fazėje įvyksta:

1) deguonies išsiskyrimas

2) ATP sintezė

3) angliavandenių sintezė iš anglies dioksido ir vandens

4) chlorofilo sužadinimas šviesos fotonu

16. Pagal mitybos tipą dauguma augalų priklauso:

17. Augalų ląstelėse, skirtingai nei žmonių, gyvūnų, grybelių ląstelėse,

1) medžiagų apykaita 2) aerobinis kvėpavimas

3) gliukozės sintezė 4) baltymų sintezė

18. Vandenilio šaltinis anglies dioksido redukcijai fotosintezės procese yra

1) vanduo 2) gliukozė

3) krakmolas 4) mineralinės druskos

19. Chloroplastuose atsiranda:

1) iRNR transkripcija 2) ribosomų susidarymas

3) lizosomų susidarymas 4) fotosintezė

20. ATP sintezė ląstelėje vyksta procese:

1) glikolizė; 2) fotosintezė;

3) ląstelinis kvėpavimas; 4) visi išvardyti

Pagrindinis energijos šaltinis ląstelei yra maistinės medžiagos: angliavandeniai, riebalai ir baltymai, kurie oksiduojami deguonies pagalba. Beveik visi angliavandeniai, prieš patekdami į organizmo ląsteles, dėl virškinamojo trakto ir kepenų darbo paverčiami gliukoze. Kartu su angliavandeniais skaidomi ir baltymai - iki amino rūgščių, o lipidai - į riebalų rūgštis.Ląstelėje maistinės medžiagos oksiduojamos veikiant deguoniui ir dalyvaujant fermentams, kontroliuojantiems energijos išsiskyrimo ir jos panaudojimo reakcijas.

Beveik visos oksidacinės reakcijos atsiranda mitochondrijose, o išsiskyrusi energija kaupiama makroerginio junginio – ATP – pavidalu. Ateityje būtent ATP, o ne maistinės medžiagos, bus naudojama energijai užtikrinti tarpląsteliniams medžiagų apykaitos procesams.

ATP molekulė yra: (1) azoto bazės adeninas; (2) pentozės angliavandenių ribozė, (3) trys fosforo rūgšties liekanos. Paskutiniai du fosfatai yra sujungti vienas su kitu ir su likusia molekulės dalimi makroerginiais fosfato ryšiais, pažymėtais simboliu ~ ATP formulėje. Atsižvelgiant į organizmui būdingas fizines ir chemines sąlygas, kiekvieno tokio ryšio energija yra 12 000 kalorijų 1 mol ATP, o tai daug kartų viršija įprasto cheminio ryšio energiją, todėl fosfatinės jungtys vadinamos makroerginėmis. Be to, šie ryšiai yra lengvai sunaikinami, o tai suteikia energijos ląstelės viduje vykstantiems procesams, kai tik atsiranda poreikis.

Kai paleistas ATP energija dovanoja fosfatų grupę ir virsta adenozino difosfatu. Išsiskyrusi energija naudojama beveik visiems ląstelių procesams, pavyzdžiui, biosintezės reakcijose ir raumenų susitraukimo metu.

Adenozino trifosfato susidarymo ląstelėje schema, parodanti pagrindinį mitochondrijų vaidmenį šiame procese.
GI – gliukozė; FA – riebalų rūgštys; AA yra amino rūgštis.

ATP atsargų papildymas atsiranda rekombinuojant ADP su fosforo rūgšties liekana maistinių medžiagų energijos sąskaita. Šis procesas kartojamas vėl ir vėl. ATP yra nuolat suvartojamas ir kaupiamas, todėl jis vadinamas ląstelės energijos valiuta. ATP apyvartos laikas yra tik kelios minutės.

Mitochondrijų vaidmuo cheminės reakcijos ATP susidarymas. Kai gliukozė patenka į ląstelę, veikiant citoplazminiams fermentams, ji virsta piruvo rūgštimi (šis procesas vadinamas glikolize). Šiame procese išsiskirianti energija naudojama nedideliam ADP kiekiui paversti ATP, mažiau nei 5% visų energijos atsargų.

95% atliekama mitochondrijose. Piruvo rūgštis, riebalų rūgštys ir aminorūgštys, susidarančios atitinkamai iš angliavandenių, riebalų ir baltymų, galiausiai paverčiamos mitochondrijų matricoje į junginį, vadinamą acetil-CoA. Šis junginys, savo ruožtu, patenka į daugybę fermentinių reakcijų, bendrai žinomų kaip trikarboksirūgšties ciklas arba Krebso ciklas, kad atiduotų savo energiją.

Cikle trikarboksirūgštys acetil-CoA skyla į vandenilio atomus ir anglies dioksido molekules. Anglies dioksidas pašalinamas iš mitochondrijų, paskui iš ląstelės difuzijos būdu ir pašalinamas iš organizmo per plaučius.

vandenilio atomai yra chemiškai labai aktyvūs, todėl iš karto reaguoja su deguonimi, difunduojančiu į mitochondrijas. Didelis energijos kiekis, išsiskiriantis šios reakcijos metu, naudojamas daugeliui ADP molekulių paversti ATP. Šios reakcijos yra gana sudėtingos ir reikalauja daugybės fermentų, sudarančių mitochondrijų kriaušes. Įjungta Pradinis etapas nuo vandenilio atomo atsiskiria elektronas, o atomas tampa vandenilio jonu. Procesas baigiasi vandenilio jonų pridėjimu prie deguonies. Dėl šios reakcijos susidaro vanduo ir daug energijos, reikalingos ATP sintetazės – didelio rutulinio baltymo, kuris veikia kaip gumbai mitochondrijų kristų paviršiuje – veiklai. Veikiant šiam fermentui, kuris naudoja vandenilio jonų energiją, ADP virsta ATP. Naujos ATP molekulės iš mitochondrijų siunčiamos į visas ląstelės dalis, įskaitant branduolį, kur šio junginio energija naudojama įvairioms funkcijoms atlikti.
Šis procesas ATP sintezė paprastai vadinamas chemosmosiniu ATP susidarymo mechanizmu.

Mitochondrijų adenozino trifosfato naudojimas trims svarbioms ląstelės funkcijoms įgyvendinti:
membranos pernešimas, baltymų sintezė ir raumenų susitraukimas.

Bet kuris organizmas gali egzistuoti tol, kol iš jo tiekiamas maistinių medžiagų tiekimas išorinė aplinka o jo gyvybinės veiklos produktai išsiskiria į šią aplinką. Ląstelės viduje vyksta nenutrūkstamas labai sudėtingas cheminių virsmų kompleksas, kurio dėka iš maistinių medžiagų susidaro ląstelės kūno komponentai. Medžiagos virsmo gyvame organizme procesų visuma, lydima nuolatinio jos atsinaujinimo, vadinama metabolizmu.

Dalis bendros medžiagų apykaitos, kurią sudaro maistinių medžiagų įsisavinimas, įsisavinimas ir kūrimas jų sąskaita konstrukciniai komponentai ląstelių, vadinama asimiliacija – tai konstruktyvūs mainai. Antroji bendrųjų mainų dalis – disimiliacijos procesai, t.y. organinių medžiagų skilimo ir oksidacijos procesai, dėl kurių ląstelė gauna energiją, yra energijos mainai. Konstruktyvus ir energijos mainai sudaro vieną visumą.

Konstruktyvaus mainų procese ląstelė sintetina savo kūno biopolimerus iš gana riboto skaičiaus mažos molekulinės masės junginių. Biosintetinės reakcijos vyksta dalyvaujant įvairiems fermentams ir reikalauja energijos.

Gyvi organizmai gali naudoti tik chemiškai surištą energiją. Kiekviena medžiaga turi tam tikrą potencialios energijos kiekį. Pagrindiniai jo medžiagų nešėjai yra cheminiai ryšiai, kuriuos nutrūkus ar transformuojant išsiskiria energija. Kai kurių jungčių energijos lygis yra 8-10 kJ – šios jungtys vadinamos normaliomis. Kiti ryšiai turi daug daugiau energijos – 25-40 kJ – tai vadinamieji makroerginiai ryšiai. Beveik visi žinomi junginiai, turintys tokias jungtis, savo sudėtyje turi fosforo arba sieros atomų, kurių vietoje šios jungtys yra lokalizuotos molekulėje. Adenozino trifosforo rūgštis (ATP) yra vienas iš junginių, kurie atlieka svarbų vaidmenį ląstelių gyvenime.

Adenozino trifosforo rūgštis (ATP) susideda iš organinės adenino bazės (I), ribozės angliavandenio (II) ir trijų fosforo rūgšties liekanų (III). Adenino ir ribozės derinys vadinamas adenozinu. Pirofosfato grupės turi makroerginius ryšius, pažymėtus ~. Vienos ATP molekulės skilimą dalyvaujant vandeniui lydi vienos fosforo rūgšties molekulės pašalinimas ir laisvos energijos išsiskyrimas, kuris yra 33–42 kJ / mol. Visas reakcijas, kuriose dalyvauja ATP, reguliuoja fermentų sistemos.

1 pav. Adenozino trifosforo rūgštis (ATP)

Energijos apykaita ląstelėje. ATP sintezė

Kvėpavimo metu mitochondrijų membranose vyksta ATP sintezė, todėl šiose organelėse lokalizuojasi visi kvėpavimo grandinės fermentai ir kofaktoriai, visi oksidacinio fosforilinimo fermentai.

ATP sintezė vyksta taip, kad du H + jonai atsiskiria nuo ADP ir fosfato (P) dešinėje membranos pusėje, kompensuodami dviejų H + praradimą redukuojant medžiagą B. Vienas iš deguonies atomų fosfato perkeliama į kitą membranos pusę ir, prijungus du H jonus + iš kairiojo skyriaus, susidaro H 2 O. Fosforilo liekana prisijungia prie ADP, sudarydama ATP.

2 pav. ATP oksidacijos ir sintezės mitochondrijų membranose schema

Organizmų ląstelėse buvo ištirta daug biosintetinių reakcijų, kurios naudoja ATP esančią energiją, kurių metu vyksta karboksilinimo ir dekarboksilinimo procesai, amidinių jungčių sintezė, susidaro makroerginiai junginiai, galintys perduoti energiją iš ATP į anabolines reakcijas. vyksta medžiagų sintezė. Šios reakcijos vaidina svarbų vaidmenį augalų organizmų medžiagų apykaitos procesuose.

Dalyvaujant ATP ir kitiems didelės energijos nukleozidų polifosfatams (GTP, CTP, UGF), monosacharidų molekulės, aminorūgštys, azoto bazės, acilgliceroliai gali būti aktyvuoti sintezuojant aktyvius tarpinius produktus, kurie yra nukleotidų dariniai. Taigi, pavyzdžiui, krakmolo sintezės procese, dalyvaujant fermentui ADP-gliukozės pirofosforilazei, susidaro aktyvuota gliukozės forma - adenozino difosfato gliukozė, kuri formuojantis gliukozės struktūrai lengvai tampa gliukozės likučių donore. šio polisacharido molekulės.

ATP sintezė vyksta visų organizmų ląstelėse fosforilinimosi procese, t.y. neorganinio fosfato pridėjimas prie ADP. ADP fosforilinimo energija susidaro energijos apykaitos metu. Energijos apykaita, arba disimiliacija, yra organinių medžiagų skilimo reakcijų visuma, kurią lydi energijos išsiskyrimas. Priklausomai nuo buveinės, disimiliacija gali vykti dviem arba trimis etapais.

Daugumoje gyvų organizmų – deguonies aplinkoje gyvenančių aerobų – disimiliacijos metu atliekami trys etapai: paruošiamasis, be deguonies ir deguonies, kurio metu organinės medžiagos skyla į neorganinius junginius. Anaerobuose, gyvenančiuose aplinkoje, kurioje nėra deguonies, arba aerobuose, kuriuose jo trūksta, disimiliacija vyksta tik pirmose dviejose stadijose, kai susidaro tarpinis organiniai junginiai vis dar turtingas energijos.

Pirmasis etapas - paruošiamasis - susideda iš sudėtingų organinių junginių fermentinio skaidymo į paprastesnius (baltymus - į aminorūgštis, riebalus - į glicerolį ir riebalų rūgštis, polisacharidus - į monosacharidus, nukleino rūgštis - į nukleotidus). Ekologiško maisto substratų skaidymas vyksta įvairiuose daugialąsčių organizmų virškinamojo trakto lygiuose. Organinių medžiagų tarpląstelinis skilimas vyksta veikiant lizosomų hidroliziniams fermentams. Šiuo atveju išsiskirianti energija išsisklaido šilumos pavidalu, o susidariusios mažos organinės molekulės gali toliau skaidytis arba jas ląstelė gali panaudoti kaip „statybinę medžiagą“ savo organinių junginių sintezei.

Antrasis etapas - nepilna oksidacija (be deguonies) - vykdoma tiesiogiai ląstelės citoplazmoje, jai nereikia deguonies ir susideda iš tolesnio organinių substratų skaidymo. Pagrindinis energijos šaltinis ląstelėje yra gliukozė. Anoksinis, nepilnas gliukozės skilimas vadinamas glikolize.

Glikolizė yra kelių etapų fermentinis procesas, kurio metu šešių anglies gliukozė paverčiama dviem trijų anglies piruvo rūgšties (piruvato, PVA) C3H4O3 molekulėmis. Glikolizės reakcijų metu išsiskiria didelis energijos kiekis – 200 kJ/mol. Dalis šios energijos (60%) išsklaido kaip šiluma, likusi dalis (40%) naudojama ATP sintezei.

Dėl vienos gliukozės molekulės glikolizės susidaro dvi PVC, ATP ir vandens molekulės bei vandenilio atomai, kuriuos ląstelė kaupia NADH pavidalu, t.y. kaip specifinio nešiklio - nikotinamido adenino dinukleotido - dalis. Tolesnis glikolizės produktų – piruvato ir vandenilio NAD H pavidalu – likimas gali vystytis įvairiais būdais. Mielėse arba augalų ląstelėse, kai trūksta deguonies, vyksta alkoholinė fermentacija - PVC redukuojamas į etilo alkoholį:

Gyvūnų ląstelėse, patiriančiose laikiną deguonies trūkumą, pavyzdžiui, žmogaus raumenų ląstelėse per didelio fizinio krūvio metu, taip pat kai kuriose bakterijose vyksta pieno rūgšties fermentacija, kurios metu piruvatas paverčiamas pieno rūgštimi. Esant deguoniui aplinkoje, glikolizės produktai toliau suskaidomi į galutinius produktus.

Trečiasis etapas - visiška oksidacija (kvėpavimas) - vyksta privalomai dalyvaujant deguoniui. Aerobinis kvėpavimas yra reakcijų grandinė, kurią kontroliuoja vidinės membranos ir mitochondrijų matricos fermentai. Patekęs į mitochondrijas, PVC sąveikauja su matricos fermentais ir susidaro: anglies dioksidas, kuris išsiskiria iš ląstelės; vandenilio atomai, kurie, kaip nešiklio dalis, siunčiami į vidinę membraną; acetilkofermentas A (acetil-CoA), dalyvaujantis trikarboksirūgšties cikle (Krebso ciklas). Krebso ciklas – tai nuoseklių reakcijų grandinė, kurios metu iš vienos acetil-CoA molekulės susidaro dvi CO2 molekulės, ATP molekulė ir keturios vandenilio atomų poros, kurios perkeliamos į nešiklio molekules – NAD ir FAD (flavino adenino dinukleotidas). Bendra glikolizės ir Krebso ciklo reakcija gali būti pavaizduota taip:

Taigi dėl disimiliacijos be deguonies stadijos ir Krebso ciklo gliukozės molekulė suskaidoma iki neorganinio anglies dioksido (CO2), o šiame procese išsiskirianti energija iš dalies išleidžiama ATP sintezei, tačiau daugiausia sutaupoma. elektronais apkrautuose nešikliuose NAD H2 ir FAD H2. Baltymai perneša vandenilio atomus į vidinę mitochondrijų membraną, kur jie perduodami į membraną įmontuotą baltymų grandinę. Dalelių pernešimas transportavimo grandine vykdomas taip, kad protonai liktų išorinėje membranos pusėje ir kauptųsi tarpmembraninėje erdvėje, paversdami ją H+ rezervuaru, o elektronai pernešami į vidinį membranos paviršių. mitochondrijų membranos, kur jos galiausiai susijungia su deguonimi.

Dėl elektronų transportavimo grandinės fermentų veiklos vidinė mitochondrijų membrana iš vidaus yra neigiamai įkraunama, o iš išorės – teigiamai (dėl H), todėl tarp jos paviršių susidaro potencialų skirtumas. Yra žinoma, kad fermento ATP sintetazės molekulės su jonų kanalu yra įterptos į vidinę mitochondrijų membraną. Kai potencialų skirtumas per membraną pasiekia kritinį lygį (200 mV), teigiamai įkrautos H+ dalelės elektrinio lauko jėga pradeda stumti ATPazės kanalą ir, patekusios ant vidinio membranos paviršiaus, sąveikauja su deguonimi. formuojantis vanduo.

Įprastą metabolinių reakcijų eigą molekuliniame lygmenyje lemia harmoningas katabolizmo ir anabolizmo procesų derinys. Sutrikus kataboliniams procesams, pirmiausia iškyla energetiniai sunkumai, sutrinka ATP regeneracija, tiekimas pradiniais anabolizmo substratais, reikalingais biosintezės procesams. Savo ruožtu, anabolinių procesų pažeidimas, kuris yra pirminis arba susijęs su katabolizmo procesų pokyčiais, sukelia funkciniu požiūriu svarbių junginių – fermentų, hormonų ir kt.

Įvairių medžiagų apykaitos grandinių grandžių pažeidimas yra nevienodos pasekmės. Reikšmingiausi, giliausi patologiniai katabolizmo pokyčiai atsiranda, kai pažeidžiama biologinė oksidacijos sistema dėl audinių kvėpavimo fermentų blokados, hipoksijos ir pan., arba audinių kvėpavimo konjugacijos ir oksidacinio fosforilinimo mechanizmų pažeidimas (pavyzdžiui, audinių atsijungimas). kvėpavimas ir oksidacinis fosforilinimas tirotoksikoze). Tokiais atvejais ląstelės netenka pagrindinio energijos šaltinio, blokuojamos beveik visos oksidacinės katabolizmo reakcijos arba prarandama galimybė išlaisvintą energiją kaupti ATP molekulėse. Slopinant trikarboksirūgšties ciklo reakcijas, energijos gamyba iš katabolizmo sumažėja maždaug dviem trečdaliais.



Bet kurioje mūsų kūno ląstelėje vyksta milijonai biocheminių reakcijų. Juos katalizuoja įvairūs fermentai, kuriems dažnai reikia energijos. Kur ląstelė ją paima? Į šį klausimą galima atsakyti, jei atsižvelgsime į ATP molekulės – vieno iš pagrindinių energijos šaltinių – struktūrą.

ATP yra universalus energijos šaltinis

ATP reiškia adenozino trifosfatą arba adenozino trifosfatą. Medžiaga yra vienas iš dviejų svarbiausių energijos šaltinių bet kurioje ląstelėje. ATP struktūra ir biologinis vaidmuo yra glaudžiai susiję. Dauguma biocheminių reakcijų gali vykti tik dalyvaujant medžiagos molekulėms, ypač tai pasakytina, tačiau ATP retai kada tiesiogiai dalyvauja reakcijoje: bet kokiam procesui įvykti reikalinga energija, kuri yra būtent adenozino trifosfate.

Medžiagos molekulių struktūra yra tokia, kad tarp fosfatų grupių susidarę ryšiai neša didžiulį energijos kiekį. Todėl tokie ryšiai dar vadinami makroerginiais, arba makroenergetiniais (makro=daug, didelis skaičius). Pirmą kartą šį terminą įvedė mokslininkas F. Lipmanas, kuris taip pat pasiūlė jiems apibūdinti naudoti piktogramą ̴.

Ląstelei labai svarbu palaikyti pastovų adenozino trifosfato kiekį. Tai ypač pasakytina apie raumenų ląsteles ir nervų skaidulas, nes jos yra labiausiai priklausomos nuo energijos ir jų funkcijoms atlikti reikalingas didelis adenozino trifosfato kiekis.

ATP molekulės struktūra

Adenozino trifosfatas susideda iš trijų elementų: ribozės, adenino ir

Ribose- angliavandeniai, priklausantys pentozių grupei. Tai reiškia, kad ribozėje yra 5 anglies atomai, kurie yra įtraukti į ciklą. Ribozė yra sujungta su adeninu 1-ojo anglies atomo β-N-glikozidine jungtimi. Taip pat prie pentozės yra prijungtos fosforo rūgšties liekanos 5-ajame anglies atome.

Adeninas yra azoto bazė. Priklausomai nuo to, kokia azoto bazė yra prijungta prie ribozės, taip pat išskiriami GTP (guanozino trifosfatas), TTP (timidino trifosfatas), CTP (citidino trifosfatas) ir UTP (uridino trifosfatas). Visos šios medžiagos savo struktūra yra panašios į adenozino trifosfatą ir atlieka maždaug tokias pačias funkcijas, tačiau ląstelėje jų yra daug rečiau.

Fosforo rūgšties likučiai. Prie ribozės gali būti prijungtos ne daugiau kaip trys fosforo rūgšties liekanos. Jei jų yra du arba tik vienas, tada medžiaga atitinkamai vadinama ADP (difosfatu) arba AMP (monofosfatu). Būtent tarp fosforo likučių susidaro makroenergetiniai ryšiai, kuriems nutrūkus išsiskiria nuo 40 iki 60 kJ energijos. Nutrūkus dviem ryšiams, išsiskiria 80, rečiau – 120 kJ energijos. Nutrūkus ryšiui tarp ribozės ir fosforo liekanos, išsiskiria tik 13,8 kJ, todėl trifosfato molekulėje yra tik dvi didelės energijos jungtys (P ̴ P ̴ P), o ADP molekulėje – viena (P ̴). P).

Kokios yra ATP struktūrinės savybės. Dėl to, kad tarp fosforo rūgšties likučių susidaro makroenergetinis ryšys, ATP struktūra ir funkcijos yra tarpusavyje susijusios.

ATP struktūra ir biologinis molekulės vaidmuo. Papildomos adenozino trifosfato funkcijos

Be energijos, ATP ląstelėje gali atlikti ir daugybę kitų funkcijų. Kartu su kitais nukleotidų trifosfatais statyboje dalyvauja trifosfatas nukleino rūgštis. Šiuo atveju ATP, GTP, TTP, CTP ir UTP yra azoto bazių tiekėjai. Ši savybė naudojama procesuose ir transkripcijai.

ATP taip pat reikalingas jonų kanalų veikimui. Pavyzdžiui, Na-K kanalas iš ląstelės išpumpuoja 3 natrio molekules, o į ląstelę – 2 kalio molekules. Tokia jonų srovė reikalinga palaikyti teigiamas krūvis išoriniame membranos paviršiuje ir tik adenozino trifosfato pagalba gali veikti kanalas. Tas pats pasakytina apie protonų ir kalcio kanalus.

ATP yra antrojo pasiuntinio cAMP (ciklinio adenozino monofosfato) pirmtakas – cAMP ne tik perduoda signalą, kurį priima ląstelės membranos receptoriai, bet ir yra allosterinis efektorius. Allosteriniai efektoriai yra medžiagos, kurios pagreitina arba sulėtina fermentines reakcijas. Taigi, ciklinis adenozino trifosfatas slopina fermento, katalizuojančio laktozės skilimą bakterijų ląstelėse, sintezę.

Pati adenozino trifosfato molekulė taip pat gali būti allosterinis efektorius. Be to, tokiuose procesuose ADP veikia kaip ATP antagonistas: jei trifosfatas pagreitina reakciją, tai difosfatas sulėtėja ir atvirkščiai. Tai yra ATP funkcijos ir struktūra.

Kaip ATP susidaro ląstelėje

ATP funkcijos ir struktūra yra tokios, kad medžiagos molekulės greitai panaudojamos ir sunaikinamos. Todėl trifosfato sintezė yra svarbus energijos susidarymo ląstelėje procesas.

Yra trys svarbiausi adenozino trifosfato sintezės būdai:

1. Substrato fosforilinimas.

2. Oksidacinis fosforilinimas.

3. Fotofosforilinimas.

Substrato fosforilinimas pagrįstas daugybe reakcijų, vykstančių ląstelės citoplazmoje. Šios reakcijos vadinamos glikolize – anaerobine stadija.1 glikolizės ciklo rezultate iš 1 gliukozės molekulės susintetina dvi molekulės, kurios toliau naudojamos energijos gamybai, taip pat susintetinami du ATP.

• C6H12O6 + 2ADP + 2Fn --> 2C 3H4O3 + 2ATP + 4H.

Ląstelių kvėpavimas

Oksidacinis fosforilinimas yra adenozino trifosfato susidarymas elektronams pernešant išilgai membranos elektronų transportavimo grandinės. Dėl šio perdavimo vienoje iš membranos pusių susidaro protonų gradientas, o naudojant baltymų integralinį ATP sintazės rinkinį, sukuriamos molekulės. Procesas vyksta ant mitochondrijų membranos.

Glikolizės ir oksidacinio fosforilinimo etapų seka mitochondrijose sudaro bendrą procesą, vadinamą kvėpavimu. Po to pilnas ciklas Iš 1 gliukozės molekulės ląstelėje susidaro 36 ATP molekulės.

Fotofosforilinimas

Fotofosforilinimo procesas yra tas pats oksidacinis fosforilinimas, tik vienas skirtumas: fotofosforilinimo reakcijos vyksta ląstelės chloroplastuose, veikiant šviesai. ATP gaminasi šviesioje fotosintezės stadijoje, kuri yra pagrindinis žaliųjų augalų, dumblių ir kai kurių bakterijų energijos gamybos procesas.

Fotosintezės procese elektronai praeina per tą pačią elektronų transportavimo grandinę, todėl susidaro protonų gradientas. Protonų koncentracija vienoje membranos pusėje yra ATP sintezės šaltinis. Molekulių surinkimą atlieka fermentas ATP sintazė.

Vidutiniškai ląstelėje yra 0,04% visos masės adenozino trifosfato. Tačiau labiausiai didelę reikšmę pastebėta raumenų ląstelėse: 0,2-0,5 proc.

Ląstelėje yra apie 1 milijardas ATP molekulių.

Kiekviena molekulė gyvena ne ilgiau kaip 1 minutę.

Viena adenozino trifosfato molekulė atnaujinama 2000-3000 kartų per dieną.

Iš viso žmogaus organizmas per dieną susintetina 40 kg adenozino trifosfato, o kiekvienu laiko momentu ATP tiekimas yra 250 g.

Išvada

ATP struktūra ir biologinis jo molekulių vaidmuo yra glaudžiai susiję. Medžiaga vaidina pagrindinį vaidmenį gyvybės procesuose, nes makroerginiuose ryšiuose tarp fosfatų liekanų yra didžiulis energijos kiekis. Adenozino trifosfatas ląstelėje atlieka daugybę funkcijų, todėl svarbu palaikyti pastovią medžiagos koncentraciją. Skilimas ir sintezė vyksta dideliu greičiu, nes jungčių energija nuolat naudojama biocheminėse reakcijose. Tai yra nepakeičiama bet kurios kūno ląstelės medžiaga. Tai, ko gero, yra viskas, ką galima pasakyti apie ATP struktūrą.