Атф входит в состав чего

Биология. 11 класс

§ 8. Строение и функции РНК. АТФ

Строение и функции РНК. РНК, так же как и ДНК, представляет собой биополимер, построенный из нуклеотидов. Однако молекулы РНК имеют ряд особенностей. Вы знаете, что в состав нуклеотидов РНК вместо дезоксирибозы входит рибоза, а вместо тимина (Т) — урацил (У). Кроме того, молекулы РНК значительно короче ДНК и представлены одной полинуклеотидной цепью, а не двумя.

Лишь некоторые вирусы имеют двухцепочечные молекулы РНК, представляющие собой генетический материал этих неклеточных форм.

*Количество нуклеотидов в молекулах ДНК, как правило, исчисляется миллионами, в то время как полинуклеотидные цепи РНК обычно состоят из 75—3000 мономерных звеньев. Известно, что некоторые РНК могут включать десятки тысяч нуклеотидов, но это является не правилом, а исключением.*

Молекулы РНК могут принимать различную пространственную конфигурацию, прежде всего за счет образования водородных связей. Но, в отличие от ДНК, эти связи формируются не между двумя разными цепями, а между отдельными участками одной и той же цепи, комплементарными друг другу.

*Содержание ДНК в клетках организма сравнительно постоянно, а количество РНК сильно варьирует. Молекулы РНК обеспечивают синтез белков, поэтому наибольшее их содержание характерно для клеток, активно вырабатывающих белки. Это, например, секреторные клетки пищеварительных и эндокринных желез, синтезирующие ферменты и белковые гормоны, лейкоциты, продуцирующие антитела, и т. д.*

Существует несколько видов РНК, различающихся по строению молекул, содержанию в клетке и выполняемым функциям. Все виды РНК синтезируются на определенных участках одной из цепей ДНК. Такой синтез называется матричным, поскольку молекула ДНК является матрицей (т. е. образцом, моделью) для построения молекул РНК.

Рибосомные РНК (рРНК) составляют более 80 % всех РНК клетки. Молекулы рРНК соединяются с особыми белками и образуют рибосомы — органоиды, в которых происходит синтез белков из аминокислот.

*Молекулы рРНК составляют более 50 % массы рибосомы и имеют сложную объемную структуру. Бóльшую часть цепи рРНК составляют комплементарные участки. Они соединяются водородными связями и приобретают спиральную конфигурацию. Взаимодействуя с рибосомными белками, одна или несколько молекул рРНК компактно укладываются в пространстве. Так формируются субъединицы рибосом — структурные компоненты этих органоидов.

Установлено, что рРНК в составе рибосомы выполняют не только структурную функцию, но и каталитическую. В процессе синтеза белка они ускоряют образование пептидных связей между аминокислотами, т. е. действуют подобно ферментам. Такие молекулы РНК, обладающие каталитическим действием, были названы рибозимами (сокращение от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим»). Кроме рРНК, известны и другие рибозимы. Они могут катализировать расщепление самих себя или других молекул РНК, а также соединять фрагменты РНК друг с другом.

До открытия рибозимов единственными биологическими катализаторами считались ферменты. За исследование каталитических свойств рибонуклеиновых кислот американские молекулярные биологи С. Олтмен и Т. Чек в 1989 г. были награждены Нобелевской премией.*

Транспортные РНК (тРНК) — самые маленькие из молекул РНК, участвующих в синтезе белков. В среднем они состоят из 80 нуклеотидов. тРНК связывают аминокислоты, доставляют их в рибосомы и обеспечивают правильное включение этих аминокислот в полипептидную цепь. Для каждой из 20 белокобразующих аминокислот существует как минимум одна особая разновидность тРНК, а для некоторых аминокислот — несколько. Содержание тРНК составляет около 15 % от общего количества клеточных РНК.

Все тРНК имеют сходное строение. Благодаря образованию внутримолекулярных водородных связей молекулы тРНК приобретают особую структуру, в которой комплементарно связанные участки чередуются с петлями (рис. 8.1). Такая пространственная конфигурация была названа клеверным листом.

*Как и любая другая полинуклеотидная цепь, молекула тРНК имеет 5′- и 3′-концы. У всех тРНК на 5′-конце находится гуаниловый нуклеотид, а 3′-конец завершается последовательностью ЦЦА. Присоединение аминокислоты происходит именно к 3′-концу молекулы тРНК, поэтому он называется акцепторным хвостом.*

Матричные, или информационные, РНК (мРНК, иРНК) наиболее разнообразны по строению и длине цепей. Молекулы мРНК содержат информацию о первичной структуре определенных белков. Во время синтеза белков в рибосомах они служат матрицами, определяющими порядок расположения аминокислот в белковых молекулах. Поэтому биосинтез белка, так же как и синтез РНК, относится к матричным процессам. Количество мРНК не превышает 3—5 % всех РНК, содержащихся в клетке.

*У ядерных организмов каждая молекула мРНК, как правило, содержит закодированную информацию о структуре одного белка. Для бактерий и вирусов характерны мРНК, кодирующие несколько разных белков.*

Функции рассмотренных видов РНК связаны с процессами синтеза белка. Следовательно, рРНК, тРНК и мРНК обеспечивают реализацию наследственной информации, хранящейся в молекулах ДНК.

Источник

Молекула АТФ в биологии: состав, функции и роль в организме

Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.

Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.

Строение АТФ

Эта молекула имеет систематическое наименование, которое записывается так: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5-трифосфат, или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5-трифосфат. Какие соединения входят в состав АТФ? Химически она представляет собой трифосфорный эфир аденозина — производного аденина и рибозы. Это вещество образуется путём соединения аденина, являющегося пуриновым азотистым основанием, с 1-углеродом рибозы при помощи β-N-гликозидной связи. К 5-углероду рибозы затем последовательно присоединяются α-, β- и γ-молекулы фосфорной кислоты.

Таким образом, молекула АТФ содержит такие соединения, как аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты. АТФ — это особое соединение, содержащее связи, при гидролизе которых высвобождается большое количество энергии. Такие связи и вещества называются макроэргическими. Во время гидролиза этих связей молекулы АТФ происходит выделение количества энергии от 40 до 60 кДж/моль, при этом данный процесс сопровождается отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты.

Вот как записываются эти химические реакции:

Энергия, высвобожденная в ходе указанных реакций, используется в дальнейших биохимических процессах, требующих определённых энергозатрат.

Роль АТФ в живом организме. Её функции

Какую функцию выполняет АТФ? Прежде всего, энергетическую. Как уже было выше сказано, основной ролью аденозинтрифосфата является энергообеспечение биохимических процессов в живом организме. Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.

Кроме указанной, перечислим ещё несколько, не менее важных, функций АТФ, таких, как:

Как образуется АТФ в организме?

Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.

В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.

Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:

АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.

Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:

Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.

Вывод

Аденозинтрифосфорная кислота — это наиболее часто обновляемое вещество в организме. Сколько в среднем живёт молекула аденозинтрифосфата? В теле человека, например, продолжительность её жизни составляет менее одной минуты, поэтому одна молекула такого вещества рождается и распадается до 3000 раз за сутки. Поразительно, но в течение дня человеческий организм синтезирует около 40 кг этого вещества! Настолько велики потребности в этом «внутреннем энергетике» для нас!

Весь цикл синтеза и дальнейшего использования АТФ в качестве энергетического топлива для процессов обмена веществ в организме живого существа представляет собой саму суть энергетического обмена в этом организме. Таким образом, аденозинтрифосфат является своего рода «батарейкой», обеспечивающей нормальную жизнедеятельность всех клеток живого организма.

Источник

Что такое молекула атф, какие соединения входят в её состав; строение, функции и роль в живых клетках

Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК — это полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Нуклеотиды образованы остатком пятиуглеродного сахара — дезоксирибозы (у ДНК) и рибозы у (РНК), остатком фосфорной кислоты и остатком одного из азотистых оснований.

Азотистое основание связывается с углеводом, такобразуется нуклеозид. Схематически образование нуклеозида можно изобразить так.

В состав нуклеиновых кислот входят 8 нуклеозидов, 4 — в состав РНК и 4 — в состав ДНК. Нуклеозид, связанный с остатком фосфорной кислоты, называется нуклеотидом.

При этом остаток фосфорной кислоты может быть связан с третьим или пятым атомом углерода.

Сокращённо аденозин-5-монофосфат обозначается как АМФ. В его состав входит рибоза.

К нуклеозидмонофосфатам (НМФ) могут присоединиться ещё 1 или 2 остатка фосфорной кислоты.

При этом образуются нуклеозиддифосфаты или нуклеозидтрифосфаты.

Таким образом, нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ. Например, макроэргических соединений (высокоэнергетических соединений). К таким соединениям и относится АТФ (аденозинтрифосфат).

Витамины — это биологически активные органические соединения различной химической природы. Они синтезируются как самим организмом, так и поступают из вне с пищей.

Многие витамины являются незаменимыми пищевыми веществами, так как большинство из них не образуется в организме человека. Они синтезируются растениями и животными, которые служат человеку пищей.

Витамины часто входят в состав многих ферментов, в результате становясь их коферментами.

Мы знаем, что ферменты ускоряют химические реакции в организме. Если кофермент не присоединится к ферменту, то работа его прекращается. В следствие этого нарушается обмен веществ, а затем развиваются болезни.

Действие витаминов специфично, нельзя, например, вместо недостающего витамина употреблять другой.

Витамины условно обозначаются большими буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, H, K и т. д. В настоящее время известно около пятидесяти витаминов.

Витамин B1 (Бэ-1)(тиамин). Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

Витамин B1 содержится в продуктах растительного происхождения (оболочке семян хлебных злаков и риса, горохе, фасоли, сое и др.).

Он находится в таких продуктах, как печень, яйца, молоко, дрожжи. Также содержится в шпинате, пшенице и ржи.

Аскорбиновая кислота: участвует во многих реакциях гидроксилирования; восстанавливает в кишечнике Fe3+ (железо три с плюсом) способствуя его всасыванию. Являясь природным антиоксидантом, аскорбиновая, кислота нейтрализует свободные радикалы.

В растительных продуктах (моркови, томатах, перце и др.) содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А.

3. Участвуют в фотохимическом акте зрения.

При недостатке витамина D3 у детей развивается заболевание рахит, характеризуемое нарушением кальцификации растущих костей. При этом наблюдается деформация скелета с характерными изменениями костей.

Витамин Е улучшает циркуляцию крови, необходим для регенерации тканей, обеспечивает нормальную свёртываемость крови и заживление, снижает кровяное давление, способствует предупреждению катаракт, поддерживает здоровье нервов и мускулов, укрепляет стенки капилляров; предотвращает анемию. Так же токоферол повышает биологическую активность витамина А.

Дефицит витамина Е проявляется мышечной и скелетной дистрофией. При этом мышечные волокна подвергаются распаду. Так же дефицит этого витамина проявляется развитием анемии — сокращением длительности жизни красных кровяных клеток (эритроцитов). Также могут страдать сердечная мышца и репродуктивные функции организма.

Витамин К играет важную роль в формировании и восстановлении костей, обеспечивает синтез остеокальцина — белка костной такни, на котором кристаллизуется кальций. Он способствует предупреждению остеопороза, участвует в регуляции окислительно-восстановительных процессов в организме, а также в процессе свёртывания крови.

Водорастворимые витамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.

Жирорастворимые витамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обмена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.

mozok.click

Из курса биологии растений и животных вспомните, где в клетках хранится наследственная информация. Какие вещества отвечают за хранение и воспроизведение наследственной информации? Одинаковы ли эти вещества у растений и животных?

Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды

Молекулы нуклеиновых кислот являются крупными органическими молекулами — биополимерами, мономерами которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов — азотистого основания, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и остатка ортофосфатной кислоты (рис. 8.1).

В состав нуклеиновых кислот входят пять видов азотистых оснований (рис. 8.2). Различают, собственно, пять видов нуклеотидов: тимидиловый (основание — тимин), цитидиловый (основание — цитозин), уридиловый (основание — урацил), адениловый (основание — аденин), гуаниловый (основание — гуанин).

В клетках живых организмов отдельные нуклеотиды используются также в различных процессах обмена веществ как самостоятельные соединения.

При образовании молекул нуклеиновой кислоты между остатком ортофосфатной кислоты одного нуклеотида и моносахаридом другого

образуется прочная ковалентная связь. Поэтому нуклеиновые кислоты, образующиеся таким образом, имеют вид цепи, в которой нуклеотиды последовательно расположены друг за другом. Их число в одной молекуле биополимера может достигать нескольких миллионов.

ДНК и РНК

В клетках живых организмов присутствует два типа нуклеиновых кислот — РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Они различаются между собой по составу и особенностями строения.

Главной функцией ДНК и РНК является хранение и воспроизведение наследственной информации, чему способствует строение их молекул.

РНК хранит наследственную информацию менее надежно, чем ДНК, поэтому данный способ хранения использует только часть вирусов.

Строение молекул нуклеиновых кислот

В состав нуклеотидов ДНК входят моносахарид дезоксирибоза и четыре азотистых основания — аденин, тимин, цитозин и гуанин. А сами молекулы ДНК обычно состоят из двух нуклеотидных цепочек, которые соединены между собой водородными связями (рис. 8.3).

В нуклеотидах РНК вместо дезоксирибозы содержится моносахарид рибоза, а вместо тимина — урацил. Молекула РНК обычно состоит из одной нуклеотидной цепочки, различные фрагменты которой образуют между собой водородные связи. Между гуанином и цитозином образуются три такие связи, а между аденином и тимином или аденином и урацилом — две.

Молекула ДНК состоит из двух нуклеотидных цепочек, соединенных по принципу комплементарности (дополнения): напротив каждого нуклеотида одной цепи размещается тот нуклеотид второй цепи, который ему соответствует.

Так, напротив аденилового нуклеотида размещается тимидиловый, а напротив цитидилового — гуаниловый (рис. 8.4).

Поэтому в молекулах ДНК количество адениловых нуклеотидов всегда равно количеству тимидиловых нуклеотидов, а количество гуаниловых — количеству цитидиловых.

АТФ и ее роль в жизнедеятельности клеток

В жизнедеятельности клетки активное участие принимают не только РНК и ДНК, но и отдельные нуклеотиды. Особенно важными являются соединения нуклеотидов с остатками ортофосфатной кислоты. Таких остатков к нуклеотиду может присоединяться от одного до трех.

Соответственно, и называют их по числу этих остатков: АТФ — аденозинтриортофосфат (аденозинтриортофосфорная кислота), ГТФ — гуанозинтриортофосфат, АДФ — аденозиндиортофосфат, АМФ — аденозинмоноортофосфат. все нуклеотиды, которые входят в состав нуклеиновых кислот, являются монофосфатами.

Три- и дифосфаты также играют важную роль в биохимических процессах клеток.

Наиболее распространенным в клетках живых организмов является АТФ. Он играет роль универсального источника энергии для биохимических реакций, а также участвует в процессах роста, движения и размножения клеток. Большое количество молекул АТФ образуется в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза.

Преобразование энергии и реакции синтеза в биологических системах

АТФ обеспечивает энергией большинство процессов, происходящих в клетках. в первую очередь, это процессы синтеза органических веществ, которые осуществляются с помощью ферментов.

Для того чтобы ферменты могли осуществить биохимическую реакцию, им в большинстве случаев требуется энергия.

Молекулы АТФ при взаимодействии с ферментами распадаются на две молекулы — ортофосфатную кислоту и АДФ. При этом выделяется энергия:

Эту энергию и используют ферменты для работы. А почему именно АТФ? Потому что связь остатков ортофосфатной кислоты в этой молекуле является не обычной, а макроэргической (высокоэнергетической) (рис. 8.5). Для образования этой связи требуется много энергии, но и во время ее разрушения энергия выделяется в больших количествах.

Когда молекулы углеводов, белков, липидов в клетках расщепляются, то происходит выделение энергии. Эту энергию клетка запасает. Для этого к нуклеотидам моноортофосфатам (например, АМФ) присоединяется один или два остатка ортофосфатной кислоты и образуются молекулы ди- или триортофосфатов (соответственно, АДФ или АТФ). Образующиеся связи являются макроэргическими. Таким образом,

АДФ содержит одну макроэргическую связь, а АТФ — две. во время синтеза новых органических соединений макроэргические связи разрушаются и обеспечивают соответствующие процессы энергией.

Все клеточные формы жизни на нашей планете содержат в своих клетках и РНК, и ДНК. А вот в вирусах присутствует только один тип нуклеиновой кислоты. в их вирионах под белковой оболочкой содержится или РНК, или ДНК. Только когда вирус попадает в клетку-хозяина, он обычно начинает синтезировать и ДНК, и РНК.

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, которые представлены в живых организмах в виде ДНК и РНК. Их мономерами являются нуклеотиды. ДНК обычно имеет форму двойной спирали, состоящей из двух цепей.

РНК чаще всего имеет вид одинарной цепи. Основной функцией нуклеиновых кислот является хранение и воспроизводство генетической информации.

Нуклеотиды также участвуют в биохимических процессах клетки, а АТФ играет роль универсального источника энергии для биохимических реакций.

Проверьте свои знания

1. Чем ДНК отличается от РНК? 2. Зачем живым организмам нужны нуклеиновые кислоты? 3. Какие функции выполняет в клетках АТФ? 4. Достройте вторую цепочку ДНК по принципу комплементарности, если первая цепочка такая: АГГТТАТАЦГЦЦТАГААТЦГГГАА. 5*.

ДНК не способна быть катализатором биохимических реакций. А вот некоторые молекулы РНК (их называют рибозимами) могут быть катализаторами. С какими особенностями строения этих молекул это может быть связано? 6*.

Почему макроэргические связи удобны для использования в биохимических процессах клетки?

11 Рассмотрите структурную формулу молекулы, изображенной на рисунке. Объясните, каким образом строение этой молекулы позволяет ей эффективно выполнять свои функции.

Типы связей в молекуле белка

Образуются между атомами элементов в молекуле вещества за счет общих электронных пар. в молекулах белков имеются пептидные и дисульфидные связи. Обеспечивают прочное химическое взаимодействие.

Дисульфидная связь может возникать между различными участками одной и той же полипептидной цепи, при этом она удерживает эту цепь в изогнутом состоянии. Если дисульфидная связь образуется между двумя полипептидами, то она объединяет их в одну молекулу.

В молекулах белков имеются водородные, ионные связи и гидрофобные взаимодействия. Обеспечивают слабые химические взаимодействия.

Химический состав клетки. АТФ и ее роль в клетке | Учеба-Легко.РФ — крупнейший портал по учебе

АТФ и ее роль в клетке

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержитсяаденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Этот процесс называется фосфорилированием. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях:

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Строение и функции АТФ — Строение и функции АТФ

Как вы пом­ни­те, нук­ле­и­но­вые кис­ло­тысо­сто­ят из нук­лео­ти­дов. Ока­за­лось, что в клет­ке нук­лео­ти­ды могут на­хо­дить­ся в свя­зан­ном со­сто­я­нии или в сво­бод­ном со­сто­я­нии. В сво­бод­ном со­сто­я­нии они вы­пол­ня­ют ряд важ­ных для жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­ма функ­ций.

К таким сво­бод­ным нук­лео­ти­дам от­но­сит­ся мо­ле­ку­ла АТФ или аде­но­з­ин­три­фос­фор­ная кис­ло­та (аде­но­з­ин­три­фос­фат).

Как и все нук­лео­ти­ды, АТФ со­сто­ит из пя­ти­уг­ле­род­но­го са­ха­ра – ри­бо­зы, азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния – аде­ни­на, и, в от­ли­чие от нук­лео­ти­дов ДНК и РНК, трех остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты

При от­де­ле­нии вто­ро­го и тре­тье­го остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты осво­бож­да­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство энер­гии, до 40 кДж. Имен­но по­это­му связь между этими остат­ка­ми фос­фор­ной кис­ло­ты на­зы­ва­ют мак­ро­эр­ги­че­ской и обо­зна­ча­ют со­от­вет­ствен­ным сим­во­лом.

При гид­ро­ли­зе обыч­ной связи вы­де­ля­ет­ся (или по­гло­ща­ет­ся) неболь­шое ко­ли­че­ство энер­гии, а при гид­ро­ли­зе мак­ро­эр­ги­че­ской связи вы­де­ля­ет­ся на­мно­го боль­ше энер­гии (40 кДж). Связь между ри­бо­зой и пер­вым остат­ком фос­фор­ной кис­ло­ты не яв­ля­ет­ся мак­ро­эр­ги­че­ской, при её гид­ро­ли­зе вы­де­ля­ет­ся всего 14 кДж энер­гии.

По­треб­ность че­ло­ве­ка и жи­вот­ных в ви­та­ми­нах не оди­на­ко­ва и за­ви­сит от таких фак­то­ров как пол, воз­раст, фи­зио­ло­ги­че­ское со­сто­я­ние и усло­вия среды оби­та­ния. Неко­то­рые ви­та­ми­ны нужны не всем жи­вот­ным.

На­при­мер, ас­кор­би­но­вая кис­ло­та, или ви­та­мин С, необ­хо­дим че­ло­ве­ку и дру­гим при­ма­там. Вме­сте с тем, он син­те­зи­ру­ет­ся в ор­га­низ­ме реп­ти­лий (мо­ря­ки брали в пла­ва­ния че­ре­пах, для борь­бы с цин­гой – ави­та­ми­но­зом ви­та­ми­на С).

Ви­та­ми­ны были от­кры­ты в конце XIX века бла­го­да­ря ра­бо­там рус­ских уче­ных Н. И. Лу­ни­на и В. Па­шу­ти­на, ко­то­рые по­ка­за­ли, что для пол­но­цен­но­го пи­та­ния необ­хо­ди­мо не толь­ко на­ли­чие бел­ков, жиров и уг­ле­во­дов, но и ещё ка­ких-то дру­гих, на тот мо­мент неиз­вест­ных, ве­ществ.

В 1912 году поль­ский уче­ный К. Функ (Рис. 3), изу­чая ком­по­нен­ты ше­лу­хи риса, предо­хра­ня­ю­щей от бо­лез­ни Бе­ри-Бе­ри (ави­та­ми­ноз ви­та­ми­на В), пред­по­ло­жил, что в со­став этих ве­ществ обя­за­тель­но долж­ны вхо­дить амин­ные груп­пи­ров­ки. Имен­но он пред­ло­жи­ли на­звать эти ве­ще­ства ви­та­ми­на­ми, то есть ами­на­ми жизни.

В даль­ней­шем было уста­нов­ле­но, что мно­гие из этих ве­ществ ами­но­групп не со­дер­жат, но тер­мин ви­та­ми­ны хо­ро­шо при­жил­ся в языке науки и прак­ти­ки.

По мере от­кры­тия от­дель­ных ви­та­ми­нов, их обо­зна­ча­ли ла­тин­ски­ми бук­ва­ми и на­зы­ва­ли в за­ви­си­мо­сти от вы­пол­ня­е­мых функ­ций. На­при­мер, ви­та­мин Е на­зва­ли то­ко­фе­рол (от др.-греч. τόκος – «де­то­рож­де­ние», и φέρειν – «при­но­сить»).

Как уже было от­ме­че­но, по­треб­ность в ви­та­ми­нах за­ви­сит от воз­рас­та, пола, фи­зио­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния ор­га­низ­ма и среды оби­та­ния. В мо­ло­дом воз­расте от­ме­че­на явная нужда в ви­та­ми­нах. Ослаб­лен­ный ор­га­низм тоже тре­бу­ет боль­ших доз этих ве­ществ. С воз­рас­том спо­соб­ность усва­и­вать ви­та­ми­ны па­да­ет.

По­треб­ность в ви­та­ми­нах также опре­де­ля­ет­ся спо­соб­но­стью ор­га­низ­ма их ути­ли­зи­ро­вать.

В 1912 году поль­ский уче­ный Ка­зи­мир Функ по­лу­чил из ше­лу­хи риса ча­стич­но очи­щен­ный ви­та­мин B1 – ти­а­мин. Ещё 15 лет по­на­до­би­лось для по­лу­че­ния этого ве­ще­ства в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии.

Кри­стал­ли­че­ский ви­та­мин B1 бес­цве­тен, об­ла­да­ет горь­ко­ва­тым вку­сом и хо­ро­шо рас­тво­рим в воде. Ти­а­мин най­ден как в рас­ти­тель­ных, так и мик­роб­ных клет­ках. Осо­бен­но много его в зер­но­вых куль­ту­рах и дрож­жах

Ти­а­мин в виде таб­ле­ток и в про­дук­тах пи­та­ния — fibromyalgialiving.today

Тер­ми­че­ская об­ра­бот­ка пи­ще­вых про­дук­тов и раз­лич­ные до­бав­ки раз­ру­ша­ют ти­а­мин.

При ави­та­ми­но­зе на­блю­да­ют­ся па­то­ло­гии нерв­ной, сер­деч­но-со­су­ди­стой и пи­ще­ва­ри­тель­ной си­стем.

Ави­та­ми­ноз при­во­дит к на­ру­ше­нию вод­но­го об­ме­на и функ­ции кро­ве­тво­ре­ния. Один из ярких при­ме­ров ави­та­ми­но­за ти­а­ми­на – это раз­ви­тие бо­лез­ни Бе­ри-Бе­ри

Ви­та­мин В1 ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся в ме­ди­цин­ской прак­ти­ке для ле­че­ния раз­лич­ных нерв­ных за­бо­ле­ва­ний, сер­деч­но-со­су­ди­стых рас­стройств.

В хле­бо­пе­че­нии ти­а­мин вме­сте с дру­гим ви­та­ми­на­ми – ри­бо­фла­ви­ном и ни­ко­ти­но­вой кис­ло­той ис­поль­зу­ет­ся для ви­та­ми­ни­за­ции хле­бо­бу­лоч­ных из­де­лий.

В 1922 году Г. Эванс и А. Бишо от­кры­ли жи­ро­рас­тво­ри­мый ви­та­мин, на­зван­ный ими то­ко­фе­ро­лом или ви­та­ми­ном Е (до­слов­но: «спо­соб­ству­ю­щий родам»).

Ви­та­мин Е в чи­стом виде – мас­ля­ни­стая жид­кость. Он ши­ро­ко рас­про­стра­нен в зла­ко­вых куль­ту­рах, на­при­мер в пше­ни­це. Его много в рас­ти­тель­ных, жи­вот­ных жирах

Много ви­та­ми­на E в мор­ко­ви, в яйцах и мо­ло­ке. Ви­та­мин E яв­ля­ет­ся ан­ти­ок­си­дан­том, то есть за­щи­ща­ет клет­ки от па­то­ло­ги­че­ско­го окис­ле­ния, ко­то­рое при­во­дит их к ста­ре­нию и ги­бе­ли. Он яв­ля­ет­ся «ви­та­ми­ном мо­ло­до­сти». Огром­но зна­че­ние ви­та­ми­на для по­ло­вой си­сте­мы, по­это­му его часто на­зы­ва­ют ви­та­ми­ном раз­мно­же­ния.

Ви­та­мин А был от­крыт Н. Друм­мон­дом в 1916 году.

Этому от­кры­тию пред­ше­ство­ва­ли на­блю­де­ния за на­ли­чи­ем жи­ро­рас­тво­ри­мо­го фак­то­ра в пище, необ­хо­ди­мо­го для пол­но­цен­но­го раз­ви­тия сель­ско­хо­зяй­ствен­ных жи­вот­ных.

Ви­та­мин А неда­ром за­ни­ма­ет пер­вое место в ви­та­ми­ном ал­фа­ви­те. Он участ­ву­ет прак­ти­че­ски во всех про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти. Этот ви­та­мин необ­хо­дим для вос­ста­нов­ле­ния и со­хра­не­ния хо­ро­ше­го зре­ния.

Он также по­мо­га­ет вы­ра­ба­ты­вать им­му­ни­тет ко мно­гим за­бо­ле­ва­ни­ям, в том числе и про­студ­ным.

Без ви­та­ми­на А невоз­мож­но здо­ро­вое со­сто­я­ние эпи­те­лия кожи. Если у вас «гу­си­ная кожа», ко­то­рая чаще всего по­яв­ля­ет­ся на лок­тях, бед­рах, ко­ле­нях, го­ле­нях, если по­яви­лась су­хость кожи на руках или воз­ни­ка­ют дру­гие по­доб­ные яв­ле­ния, это озна­ча­ет, что вам недо­ста­ет ви­та­ми­на А.

Ви­та­мин А, как и ви­та­мин Е, необ­хо­дим для нор­маль­но­го функ­ци­о­ни­ро­ва­ния по­ло­вых желез (гонад). При ги­по­ви­та­ми­но­зе ви­та­ми­на А от­ме­че­но по­вре­жде­ние ре­про­дук­тив­ной си­сте­мы и ор­га­нов ды­ха­ния.

Одним из спе­ци­фи­че­ских по­след­ствий недо­стат­ка ви­та­ми­на А яв­ля­ет­ся на­ру­ше­ние про­цес­са зре­ния, в част­но­сти сни­же­ние спо­соб­но­сти глаз к тем­но­вой адап­та­ции – ку­ри­ная сле­по­та.

Ави­та­ми­ноз при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию ксе­ро­фталь­мии и раз­ру­ше­нию ро­го­ви­цы. По­след­ний про­цесс необ­ра­тим, и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся пол­ной по­те­рей зре­ния.

Ги­перви­та­ми­ноз при­во­дит к вос­па­ле­нию глаз и на­ру­ше­нию во­ло­ся­но­го по­кро­ва, по­те­ри ап­пе­ти­та и пол­но­му ис­то­ще­нию ор­га­низ­ма.

Ви­та­ми­ны груп­пы А, в первую оче­редь, со­дер­жат­ся в про­дук­тах жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния: в пе­че­ни, в ры­бьем жире, в масле, в яйцах

При недо­ста­точ­ном по­ступ­ле­нии ви­та­ми­нов в ор­га­низм раз­ви­ва­ет­ся пер­вич­ный ави­та­ми­ноз. Раз­ные про­дук­ты со­дер­жат раз­ное ко­ли­че­ство ви­та­ми­нов.

На­при­мер, мор­ковь со­дер­жит много про­ви­та­ми­на А (ка­ро­ти­на), ка­пу­ста со­дер­жит ви­та­мин С и т. д. От­сю­да про­ис­те­ка­ет необ­хо­ди­мость сба­лан­си­ро­ван­ной диеты, вклю­ча­ю­щей в себя раз­но­об­раз­ные про­дук­ты рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния.

Ави­та­ми­ноз при нор­маль­ных усло­ви­ях пи­та­ния встре­ча­ет­ся очень редко, го­раз­до чаще встре­ча­ют­ся ги­по­ви­та­ми­но­зы, ко­то­рые свя­за­ны с недо­ста­точ­ным по­ступ­ле­ни­ем с пищей ви­та­ми­нов.

Ги­по­ви­та­ми­ноз может воз­ни­кать не толь­ко в ре­зуль­та­те несба­лан­си­ро­ван­но­го пи­та­ния, но и как след­ствие раз­лич­ных па­то­ло­гий со сто­ро­ны же­лу­доч­но-ки­шеч­но­го трак­та или пе­че­ни, или в ре­зуль­та­те раз­лич­ных эн­до­крин­ных или ин­фек­ци­он­ных за­бо­ле­ва­ний, ко­то­рые при­во­дят к на­ру­ше­нию вса­сы­ва­ния ви­та­ми­нов в ор­га­низ­ме.

Неко­то­рые ви­та­ми­ны вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся ки­шеч­ной мик­ро­фло­рой (мик­ро­био­той ки­шеч­ни­ка). По­дав­ле­ние био­син­те­ти­че­ских про­цес­сов в ре­зуль­та­те дей­ствия ан­ти­био­ти­ков может также при­ве­сти к раз­ви­тию ги­по­ви­та­ми­но­за, как след­ствия дис­бак­те­ри­о­за.

Чрез­мер­ное упо­треб­ле­ние пи­ще­вых ви­та­мин­ных до­ба­вок, а также ле­кар­ствен­ных средств, со­дер­жа­щих ви­та­ми­ны, при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию па­то­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния – ги­перви­та­ми­но­за. Осо­бен­но это ха­рак­тер­но для жи­ро­рас­тво­ри­мых ви­та­ми­нов, таких как A, D, E, K.

источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/stroenie-i-funktsii-atf?seconds=0&chapter_id=98

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=XLwiY5dkoY8

источник виедо — http://www.youtube.com/watch?v=aExflgKux3o

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=RaWqk7FSPpE

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=Wx-t6t01PuQ

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=YX3631pv1Wk

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=SIKsIW2HVyY

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=BeSyX2QU6x4

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=j1Zq5HFKXCE

источник презентации — http://www.myshared.ru/slide/download/

Сколько образуется АТФ при гликолизе и окислении 1 молекулы глюкозы?

АТФ (аденозинтрифосфат) – органическое соединение из группы нуклеозидтрифосфатов, играющее главную роль в целом ряде биохимических процессов, прежде всего в обеспечении клеток энергией.

Строение и синтез АТФ

Аденозинтрифосфат представляет собой аденин, к которому присоединены три молекулы ортофосфорной кислоты. Аденин входит в состав многих других соединений, широко распространенных в живой природе, в том числе нуклеиновых кислот.

Выделение энергии, которая используется организмом в самых разных целях, происходит в процессе гидролиза АТФ, приводящего к появлению одной или двух свободных молекул фосфорной кислоты. В первом случае Аденозинтрифосфат превращается в аденозиндифосфат (АДФ), во втором – в аденозинмонофосфат (АМФ).

Синтез АТФ, в живом организме происходит за счет соединения аденозиндифосфата с фосфорной кислотой, может протекать несколькими путями:

Функции АТФ

Аденозинтрифосфат не играет сколько-нибудь заметной роли в хранении энергии, исполняя скорее транспортные функции в клеточном энергетическом обмене. Аденозинтрифосфат синтезируется из АДФ и вскоре вновь превращается в АДФ с выделением полезной энергии.

Применительно к позвоночным животным и человеку основной функцией АТФ является обеспечение двигательной активности мышечных волокон.

В зависимости от продолжительности усилия, краткосрочная это работа или длительная (циклическая) нагрузка, энергетические процессы достаточно сильно отличаются. Но во всех них важнейшую роль играет аденозинтрифосфат.

Читать: Как проводится прозериновая проба при миастении?

Структурная формула АТФ:

Формула АТФ

Помимо энергетической функции Аденозинтрифосфат играет существенную роль в передаче сигнала между нервными клетками и других межклеточных взаимодействиях, в регуляции действия ферментов и гормонов. Является одним из исходных продуктов для синтеза протеинов.

Сколько образуется молекул АТФ при гликолизе и окислении?

Время жизни одной молекулы обычно составляет не более минуты, так что в отдельный момент содержание этого вещества в организме взрослого человека – порядка 250 грамм. При том, что суммарное количество Аденозинтрифосфата, синтезируемое за сутки, как правило сравнимо с собственным весом организма.

Процесс гликолиза проходит в 3 этапа:

Всего в процессе гликолиза 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ: 2 во время анаэробного этапа гликолиза, 36 при окислении пировиноградной кислоты.

Атф и ее роль в клетке

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями :

Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:

АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Этот процесс называется фосфорилированием. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях:

Следовательно, основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.

Таким образом, АТФ — это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Биологические молекулы

Жизнь — таинственная, сложная, загадочная — не что иное как совокупность достаточно крупных молекул и довольно простых химических реакций. Если бы вам понадобилось конструировать крупные молекулы, вы пошли бы по одному из двух путей.

Либо, как в кустарном ювелирном деле, вы стали строить каждую молекулу «с нуля», проделывая каждый раз уникальную работу.

Либо — этот путь используется в современных строительных технологиях — вы бы изготовили набор простых молекул, из которых можно собирать самые разнообразные молекулы большего размера, сочетая модули тем или иным образом. Оказывается, именно такое модульное строение имеют биологические молекулы.

Согласно теории эволюции, таким и должен был быть самой простой путь к крупным молекулам, поскольку в начале эволюционного процесса необходимость в конструировании очень сложных молекул отсутствовала. Со временем же могли добавляться новые модули, расширяя коллекцию крупных разнородных элементов, что вполне соответствует духу эволюции.

Основной структурной единицей белков являются молекулы аминокислот.

Чтобы понять, что такое аминокислота, представьте себе совокупность атомов, у которых с одной стороны наружу выступает водород, с другой — соединенные между собой кислород и водород, а посередине расположены разнообразные другие компоненты.

Подобно тому как бусины нанизываются на нить, из этих аминокислот собираются белки — ион водорода (Н+) одной аминокислоты объединяется с ионом гидроксила (ОН–) другой аминокислоты с образованием молекулы воды.

(Представьте, как каждый раз при соединении двух аминокислотных молекул между ними пробегает капелька воды.) Среди белков самую важную роль играют белки-ферменты (см. Катализаторы и ферменты), регулирующие химические реакции в клетках; но белки также являются важными структурными компонентами живых организмов. Например, ваши волосы и ногти состоят из белков.

Углеводы содержат кислород, водород и углерод в соотношении 1:2:1. Во многих живых системах молекулы углеводов выполняют роль источников энергии. Одним из важнейших углеводов можно считать сахар глюкозу, содержащую шесть атомов углерода (С6Н12О6).

Глюкоза — конечный продукт фотосинтеза и, следовательно, основа всей пищевой цепи в биосфере. Соединяя молекулы глюкозы, как основные строительные модули, можно получить сложные углеводы. Как и белки, углеводы играют вспомогательную роль в клетках, поскольку входят в клеточные структуры.

Например, растительные волокна состоят из целлюлозы, которая представляет собой вереницу сцепленных особым образом молекул глюкозы.

Липиды — это нерастворимые в воде органические молекулы. Вы получите правильное представление о липидах, если вообразите капельки жира, плавающие на поверхности бульона. В живых организмах липиды выполняют две важные функции.

Один класс молекул — фосфолипиды — состоят из маленькой головки, содержащей фосфатную группу (атом фосфора, соединенный с четырьмя атомами кислорода), и длинного углеводородного хвоста. Углеводородный хвост этой молекулы гидрофобен, то есть энергетическое состояние молекулы минимально, когда этот хвост находится не в воде.

Такая двухслойная структура очень стабильна, поскольку головки будут в контакте с водой, но вода будет вытеснена из области, окружающей хвосты молекул. Для перемещения липидным молекулам необходима энергия — либо чтобы удалить гидрофильные участки из воды, либо чтобы поместить в воду гидрофобные участки.

Из таких липидных двухслойных структур состоят клеточные мембраны и мембраны, разделяющие компоненты клетки. Эти пластичные и прочные молекулы отделяют живое от неживого.

Кроме того, в липидах запасается энергия. Липиды могут накапливать примерно вдвое больше энергии на единицу массы, чем углеводы. Вот почему, когда вы переедаете и ваш организм хочет запасти энергию на случай непредвиденных обстоятельств в будущем, когда пищи не будет, он станет запасать ее в форме жира. На этом простом факте строится многомиллиардная индустрия диетических продуктов.

Молекулы ДНК и РНК (см. Центральная догма молекулярной биологии) переносят информацию о химических процессах, идущих в клетке, и участвуют в передаче содержащейся в ДНК информации в цитоплазму клетки. В ДНК живого организма закодированы белки-ферменты, которые катализируют все химические реакции, происходящие в этом организме.

Жизнедеятельность требует затрат энергии. В частности, нужно, чтобы энергия, произведенная в одном месте, могла быть использована в другом. Эту функцию в клетке осуществляет целая армия специализированных молекул. Пожалуй, самые важные из них — аденозин трифосфат (АТФ) и аденозин дифосфат (АДФ).

Обе молекулы устроены так: группа из атомов углерода, водорода и азота (она называется аденин) присоединена к молекуле рибозы (это сахар), и все это вместе крепится к хвосту из фосфатов. Из названий молекул понятно, что в хвосте АДФ содержится два фосфата, а в хвосте АТФ — три.

Когда в клетке происходит химический процесс, например фотосинтез, образующаяся энергия идет на присоединение третьего фосфата к хвосту АДФ. Полученная молекула АТФ затем переносится в другие части клетки.

Там запасенная энергия может быть использована в других химических процессах: она выделяется при отщеплении последнего фосфата от АТФ, в результате чего АТФ вновь превращается в АДФ.

Как мы уже упоминали, существуют и другие молекулы, которые переносят энергию в клетке. Набор таких молекул чем-то напоминает разные варианты оплаты счетов.

Вы можете выбрать наличные, банковский перевод, кредитную карту и т. д. — в зависимости от того, какой способ вам удобнее.

Так же и клетка для поддержания своей жизнедеятельности может использовать АТФ (эквивалент наличных денег) или любую другую из большого набора более сложных молекул.

Источник