Структура молекули ад. Атф та її роль в обміні речовин. Джерела енергії при нетривалій роботі

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМІНУ РЕЧОВИН.

Обов'язковою умовою життя є обмін речовин між живим організмом та навколишнім середовищем. З довкілля в організм надходять джерела енергії, будівельний матеріалдля різних синтезів, вітаміни, мінеральні речовини, вода та кисень. З організму зовні видаляються кінцеві продукти хімічних процесів, що протікають в організмі: вуглекислий газ, вода та аміак (У формі сечовини).

Обмінні процеси, що протікають в організмі, можна умовно поділити на два етапи: травлення і метаболізм.

Травлення.

В процесі травлення харчові речовини, як правило, високомолекулярні і для організму чужорідні, під дією травних ферментів розщеплюються і перетворюються, зрештою, на прості сполуки - універсальні всім живих організмів. Так, наприклад, будь-які харчові білки розпадаються на амінокислоти 20 видів, такі самі як і амінокислоти самого організму. З вуглеводів їжі утворюється універсальний моносахарид – глюкоза. Тому кінцеві продукти травлення можуть вводитися у внутрішнє середовище організму та використовуватися клітинами для різноманітних цілей.

Метаболізм.

Метаболізм- це сукупність хімічних реакцій, які у внутрішньому середовищі організму, тобто. у його клітинах. В даний час відомі десятки тисяч хімічних реакцій, що становлять метаболізм.

У свою чергу, метаболізм поділяється на катаболізм і анаболізм .

Під катаболізмом розуміються хімічні реакції, з допомогою яких великі молекули піддаються розщепленню і перетворюються на молекули меншого розміру. Кінцевими продуктами катаболізму є такі найпростіші речовини як CO2, H2O та NH3.

Для катаболізму характерні такі закономірності:

· У процесі катаболізму переважають реакції окиснення.

· Катаболізм протікає із споживанням кисню.

· У процесі катаболізму звільняється енергія, приблизно половина якої акумулюється у формі хімічної енергії аденозинтрифосфату (АТФ). Інша частина енергії виділяється як тепла.

Анаболізмвключає різноманітні реакції синтезу.

Анаболізм характеризується такими особливостями:

· Для анаболізму типові реакції відновлення.

· У процесі анаболізму відбувається споживання водню. Зазвичай

використовуються атоми водню, що відщеплюються від глюкози і переносяться коферментом НАДФ ( у формі НАДФhН 2) (Див. гл. 5);

· Анаболізм протікає із споживанням енергії, джерелом якої є АТФ.

Основне призначення метаболізму:

· Одночасне перебіг реакцій катаболізму та анаболізму призводить до оновлення хімічного складуорганізму, що обов'язковою умовою його життєдіяльності.

· У разі переважання анаболізму над катаболізмом відбувається накопичення хімічних речовин в організмі та, в першу чергу, білків. Нагромадження білків в організмі - обов'язкова умова його зростання та розвитку.

· Забезпечення енергією (у формі молекул АТФ)всіх потреб організму.

Будова та біологічна роль АТФ.

Аденозинтрифосфат (АТФ) є нуклеотидом. До складу молекули АТФ входять азотисту основу - аденін, вуглевод - рибоза і три залишки фосфорної кислоти (Аденін, пов'язаний з рибозою, називається аденозином).

Особливістю молекули АТФ є те, що другий та третій залишки фосфорної кислоти приєднуються зв'язком, багатим на енергію. Такий зв'язок називається високоенергетичної або макроергічної і позначається знаком ~ . З'єднання, що мають макроергічні зв'язки, позначаються терміном « макроерги» .

Структурна формула АТФ має такий вигляд:

N N СH 2 O - P - O ~ P - O ~ P - OH

АденінOOH OH OH

Рибоза

У спрощеному вигляді будову АТФ можна відобразити схемою:

При використанні АТФ як джерело енергії зазвичай відбувається відщеплення шляхом гідролізу останнього залишку фосфорної кислоти:

АТФ + Н 2 Про ®АДФ + Н 3 РВ 4 + Q(енергія)

У фізіологічних умовах, тобто. за тих умов, які є в живій клітині (температура, рН, осмотичний тиск, концентрація реагуючих речовин та ін.), розщеплення моля АТФ (506 г)супроводжується виділенням 12 ккал або 50 кДж енергії

Головними споживачами енергії АТФ в організмі є:

· Реакції синтезу

· М'язова діяльність

· Транспорт молекул та іонів через мембрани (наприклад, всмоктування речовин із кишечника, утворення сечі в нирках, формування та передача нервового імпульсу та ін.).

Таким чином, біологічна роль АТФ полягає в тому, що ця речовина є універсальним акумулятором енергії, своєрідною енергетичною «валютою» клітини.

Основним постачальником АТФ є тканинне дихання - завершальний етап катаболізму, що протікає в мітохондріях всіх клітин, крім червоних клітин крові (еритроцитів).

У тілі людини близько 70 трлн клітин. Для здорового зростання кожної їх необхідні помічники - вітаміни. Молекули вітамінів малі, та їх недолік завжди помітний. Якщо важко адаптуватися до темряви, вам потрібні вітаміни А і В2, з'явилася лупа - не вистачає B12, B6, P, довго не гояться синці - дефіцит вітаміну С. На цьому уроці ви дізнаєтеся про те, як і де в клітці зберігається і обробляється стратегічний запас вітамінів, як вітаміни активізують роботу організму, а також дізнаєтеся про АТФ - головне джерело енергії в клітині.

Тема: Основи цитології

Урок: Будова та функції АТФ

Як ви пам'ятаєте, нуклеїнові кислотискладаються з нуклеотидів. Виявилося, що в клітині нуклеотиди можуть бути у зв'язаному стані або у вільному стані. У вільному стані вони виконують низку важливих для життєдіяльності організму функцій.

До таких вільних нуклеотидамвідноситься молекула АТФабо аденозинтрифосфорна кислота(Аденозінтрифосфат). Як і всі нуклеотиди, АТФ складається з п'ятивуглецевого цукру. рибози, азотистої основи - аденіна, і, на відміну від нуклеотидів ДНК та РНК, трьох залишків фосфорної кислоти(Рис. 1).

Мал. 1. Три схематичні зображення АТФ

Найважливіша функція АТФполягає в тому, що вона є універсальним зберігачем та переносником енергіїв клітці.

Всі біохімічні реакції в клітині, які вимагають витрат енергії, як її джерело використовують АТФ.

При відокремленні одного залишку фосфорної кислоти, АТФпереходить у АДФ (аденозиндіфосфат). Якщо відокремлюється ще один залишок фосфорної кислоти (що трапляється в особливих випадках), АДФпереходить у АМФ(Аденозинмонофосфат) (рис. 2).

Мал. 2. Гідролізу АТФ та перетворення її на АДФ

При відділенні другого та третього залишків фосфорної кислоти звільняється велика кількістьенергії, до 40 кДж. Саме тому зв'язок між цими залишками фосфорної кислоти називають макроергічною та позначають відповідним символом.

При гідролізі звичайного зв'язку виділяється (або поглинається) невелика кількість енергії, а при гідролізі макроергічного зв'язку виділяється набагато більше енергії (40 кДж). Зв'язок між рибозою та першим залишком фосфорної кислоти не є макроергічною, при її гідролізі виділяється всього 14 кДж енергії.

Макроергічні сполуки можуть утворюватись і на основі інших нуклеотидів, наприклад ГТФ(гуанозинтрифосфат) використовується як джерело енергії в біосинтезі білка, бере участь у реакціях передачі сигналу, є субстратом для синтезу РНК у процесі транскрипції, але саме АТФ є найпоширенішим та універсальним джерелом енергії у клітині.

АТФміститься як у цитоплазмі, так і в ядрі, мітохондріях та хлоропластах.

Таким чином, ми згадали, що таке АТФ, як її функції, і що таке макроергічний зв'язок.

Вітаміни - біологічно активні органічні сполуки, які у малих кількостях необхідні утримання процесів життєдіяльності у клітині.

Вони не є структурними компонентами живої матерії, і не використовуються як джерело енергії.

Більшість вітамінів не синтезуються в організмі людини і тварин, а надходять до нього з їжею, деякі синтезуються у невеликих кількостях мікрофлорою кишечнику та тканинами (вітамін D синтезується шкірою).

Потреба людини і тварин у вітамінах не однакова і залежить від таких факторів як стать, вік, фізіологічний стан та умови довкілля. Деякі вітаміни потрібні не всім тваринам.

Наприклад, аскорбінова кислота, або вітамін С, необхідний людині та іншим приматам. Разом з тим він синтезується в організмі рептилій (моряки брали в плавання черепах, для боротьби з цингою - авітамінозом вітаміну С).

Вітаміни були відкриті наприкінці XIX століття завдяки роботам російських учених Н. І. Лунінаі В. Пашутіна,які показали, що з повноцінного харчування необхідно як наявність білків, жирів і вуглеводів, а й ще якихось інших, на той час невідомих, речовин.

1912 року польський вчений К. Функ(Рис. 3), вивчаючи компоненти лушпиння рису, що оберігає від хвороби Бері-Бері (авітаміноз вітаміну В), припустив, що до цих речовин обов'язково повинні входити амінні угруповання. Саме він запропонував назвати ці речовини вітамінами, тобто амінами життя.

Надалі було встановлено, що багато з цих речовин аміногруп не містять, але термін вітаміни добре прижився у мові науки та практики.

У міру відкриття окремих вітамінів їх позначали латинськими літерами і називали залежно від виконуваних функцій. Наприклад, вітамін Е назвали токоферол (від грец. τόκος - «дітонародження», і φέρειν - «приносити»).

Сьогодні вітаміни ділять за їх здатністю розчинятися у воді чи жирах.

До водорозчинних вітамініввідносять вітаміни H, C, P, В.

До жиророзчинних вітамініввідносять A, D, E, K(можна запам'ятати, як слово: кеда) .

Як вже було зазначено, потреба у вітамінах залежить від віку, статі, фізіологічного стану організму та довкілля. У молодому віці відзначено явну потребу у вітамінах. Ослаблений організм також потребує великих доз цих речовин. З віком здатність засвоювати вітаміни падає.

Потреба вітамінах також визначається здатністю організму їх утилізувати.

1912 року польський вчений Казимір Функотримав з лушпиння рису частково очищений вітамін B1 - тіамін. Ще 15 років знадобилося отримання цієї речовини в кристалічному стані.

Кристалічний вітамін B1 безбарвний, має гіркуватий смак і добре розчинний у воді. Тіамін знайдений як у рослинних, так і мікробних клітинах. Особливо багато його в зернових культурах та дріжджах (рис. 4).

Мал. 4. Тіамін у вигляді таблеток та в продуктах харчування

Термічна обробка харчових продуктів та різні добавки руйнують тіамін. При авітамінозі спостерігаються патології нервової, серцево-судинної та травної систем. Авітаміноз призводить до порушення водного обміну та функції кровотворення. Один із яскравих прикладів авітамінозу тіаміну – це розвиток хвороби Бері-Бері (рис. 5).

Мал. 5. Людина, яка страждає від авітамінозу тіаміну - хвороби бері-бері

Вітамін В1 широко застосовується в медичної практикина лікування різних нервових захворювань, серцево-судинних розладів.

У хлібопеченні тіамін разом з іншим вітамінами – рибофлавіном та нікотиновою кислотою використовується для вітамінізації хлібобулочних виробів.

У 1922 році Г. Евансі А. Бішовідкрили жиророзчинний вітамін, названий ними токоферолом або вітаміном Е (дослівно: «що сприяє родам»).

Вітамін Е в чистому вигляді- Масляниста рідина. Він широко поширений у злакових культурах, наприклад, у пшениці. Його багато у рослинних, тваринних жирах (рис. 6).

Мал. 6. Токоферол та продукти, які його містять

Багато вітаміну E в моркві, яйцях і молоці. Вітамін E є антиоксидантом, тобто захищає клітини від патологічного окислення, що призводить їх до старіння та загибелі. Він є вітаміном молодості. Величезне значення вітаміну для статевої системи, тому його часто називають вітаміном розмноження.

Внаслідок цього, дефіцит вітаміну Е, насамперед, призводить до порушення ембріогенезу та роботи репродуктивних органів.

Виробництво вітаміну Е засноване на виділенні його із зародків пшениці - методом спиртової екстракції та відгону розчинників при низьких температурах.

У медичній практиці використовують як природні, так і синтетичні препарати – токоферолаацетат у олії, укладений у капсулу (знаменитий «риб'ячий жир»).

Препарати вітаміну Е використовуються як антиоксиданти при опроміненнях та інших патологічних станах, пов'язаних із підвищеним вмістом в організмі іонізованих частинок та активних форм кисню.

Крім того, вітамін Е призначають вагітним жінкам, а також використовують у комплексній терапії лікування безпліддя, при м'язовій дистрофії та деяких захворюваннях печінки.

Вітамін А (рис. 7) було відкрито Н. Друммондом 1916 року.

Цьому відкриттю передували спостереження за наявністю жиророзчинного фактора їжі, необхідного для повноцінного розвитку сільськогосподарських тварин.

Вітамін А недарма посідає перше місце у вітамінному алфавіті. Він бере участь практично у всіх процесах життєдіяльності. Цей вітамін необхідний відновлення і збереження гарного зору.

Він також допомагає виробляти імунітет до багатьох захворювань, у тому числі простудних.

Без вітаміну А неможливий здоровий стан епітелію шкіри. Якщо у вас «гусяча шкіра», яка найчастіше з'являється на ліктях, стегнах, колінах, гомілках, якщо з'явилася сухість шкіри на руках або виникають інші подібні явища, це означає, що вам бракує вітаміну А.

Вітамін А, як і вітамін Е, необхідний нормального функціонування статевих залоз (гонад). При гіповітаміноз вітаміну А відмічено пошкодження репродуктивної системи та органів дихання.

Одним із специфічних наслідків нестачі вітаміну А є порушення процесу зору, зокрема зниження здатності очей до темнової адаптації. куряча сліпота. Авітаміноз призводить до виникнення ксерофтальмії та руйнування рогівки. Останній процес незворотній, і характеризується повною втратою зору. Гіпервітаміноз призводить до запалення очей та порушення волосяного покриву, втрати апетиту та повного виснаження організму.

Мал. 7. Вітамін А та продукти, які його містять

Вітаміни групи А, насамперед, містяться у продуктах тваринного походження: у печінці, у риб'ячому жирі, в олії, у яйцях (рис. 8).

Мал. 8. Вміст вітаміну А в продуктах рослинного та тваринного походження

У продуктах рослинного походження містяться каротиноїди, які в організмі людини під дією ферменту каротинази переходять у вітамін А.

Таким чином, Ви познайомилися сьогодні зі структурою та функціями АТФ, а також згадали про значення вітамінів та з'ясували, як деякі з них беруть участь у процесах життєдіяльності.

При недостатньому надходженні вітамінів у організм розвивається первинний авітаміноз. Різні продукти містять різну кількість вітамінів.

Наприклад, морква містить багато провітаміну А (каротину), капуста містить вітамін С і т. д. Звідси виникає необхідність збалансованої дієти, що включає різноманітні продукти рослинного і тваринного походження.

Авітамінозза нормальних умов харчування зустрічається дуже рідко, набагато частіше зустрічаються гіповітамінози, які пов'язані з недостатнім надходженням з їжею вітамінів

Гіповітамінозможе виникати не тільки в результаті незбалансованого харчування, а й як наслідок різних патологій з боку шлунково-кишковий трактабо печінки, або внаслідок різних ендокринних або інфекційних захворювань, які призводять до порушення всмоктування вітамінів в організмі.

Деякі вітаміни виробляються кишковою мікрофлорою (мікробіотою кишківника). Пригнічення біосинтетичних процесів внаслідок дії антибіотиківможе також призвести до розвитку гіповітамінозяк наслідки дисбактеріозу.

Надмірне вживання харчових вітамінних добавок, а також лікарських засобів, що містять вітаміни, призводить до виникнення патологічного стану - гіпервітаміноз. Особливо це характерно для жиророзчинних вітамінів, таких як A, D, E, K.

Домашнє завдання

1. Які речовини називають біологічно активними?

2. Що таке АТФ? У чому особливість будови молекули АТФ? Які типи хімічного зв'язку існують у цій комплексній молекулі?

3. Які функції АТФ у клітинах живих організмів?

4. Де відбувається синтез АТФ? Де здійснюється гідроліз АТФ?

5. Що таке вітаміни? Які їхні функції в організмі?

6. Чим вітаміни відрізняються від гормонів?

7. Які класифікації вітамінів вам відомі?

8. Що таке авітаміноз, гіповітаміноз та гіпервітаміноз? Наведіть приклади цих явищ.

9. Які захворювання можуть бути наслідком недостатнього чи надлишкового надходження вітамінів до організму?

10. Обговоріть із друзями та родичами своє меню, підрахуйте, користуючись додатковою інформацією про вміст вітамінів у різних продуктах харчування, чи достатньо вітамінів ви отримуєте.

1. Єдина колекціяЦифрових освітніх ресурсів ().

2. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів ().

3. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів ().

Список літератури

1. Кам'янський А. А., Криксунов Є. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.

2. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-те вид., стереотип. – К.: Просвітництво, 2012. – 304 с.

3. Агафонова І. Б., Захарова Є. Т., Сивоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-те вид., Дод. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Аденозинтрифосфорна кислота-АТФ- Обов'язковий енергетичний компонент будь-якої живої клітини. АТФ також нуклеотид, що складається з азотистої основи аденіну, цукру рибози та трьох залишків молекули фосфорної кислоти. Це нестійка структура. В обмінних процесах від неї послідовно відщеплюються залишки фосфорної кислоти шляхом розриву багатою енергією, але неміцного зв'язку між другим і третім залишками фосфорної кислоти. Відрив однієї молекули фосфорної кислоти супроводжується виділенням близько 40 кДж енергії. У цьому випадку АТФ перетворюється на аденозиндифосфорну кислоту (АДФ), а при подальшому відщепленні залишку фосфорної кислоти від АДФ утворюється аденозинмонофосфорна кислота (АМФ).

Схема будови АТФ та перетворення її на АДФ (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Біологія у таблицях. М.,2000 )

Отже, АТФ - своєрідний акумулятор енергії у клітині, який "розряджається" при її розщепленні. Розпад АТФ відбувається у процесі реакцій синтезу білків, жирів, вуглеводів та інших життєвих функцій клітин. Ці реакції йдуть із поглинанням енергії, яка витягується під час розщеплення речовин.

АТФ синтезуєтьсяу мітохондріях у кілька етапів. Перший з них - підготовчий -протікає ступінчасто, із залученням кожному щаблі специфічних ферментів. У цьому складні органічні сполуки розщеплюються до мономерів: білки - до амінокислот, вуглеводи - до глюкози, нуклеїнові кислоти - до нуклеотидів тощо. буд. Розрив зв'язків у цих речовинах супроводжується виділенням невеликої кількості енергії. Утворені мономери під дією інших ферментів можуть зазнати подальшого розпаду з утворенням більш простих речовин аж до діоксиду вуглецю та води.

Схема Синтез АТФ у мвтохондрії клітини

ПОЯСНЕННЯ ДО СХЕМИ ПЕРЕТВОРЕННЯ РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ У ПРОЦЕСІ ДИСИМІЛЯЦІЇ

І етап - підготовчий: складні органічні речовини під дією травних ферментів розпадаються на прості, при цьому виділяється лише теплова енергія.
Білки ->амінокислоти
Жири- > гліцерин та жирні кислоти
Крохмаль ->глюкоза

II етап-гліколіз (безкисневий): здійснюється в гіалоплазмі, з мембранами не пов'язаний; у ньому беруть участь ферменти; розщепленню піддається глюкоза:

У дріжджових грибів молекула глюкози без участі кисню перетворюється на етиловий спирт та діоксид вуглецю (спиртове бродіння):

В інших мікроорганізмів гліколіз може завершуватися утворенням ацетону, оцтової кислоти тощо. У всіх випадках розпад однієї молекули глюкози супроводжується утворенням двох молекул АТФ. У ході безкисневого розщеплення глюкози у вигляді хімічного зв'язку в молекулі АТФ зберігається 40% анергії, а решта розсіюється як теплоти.

III етап-гідроліз (кисневий): здійснюється в мітохондріях, пов'язаний з матриксом мітохондрій і внутрішньою мембраною, в ньому беруть участь ферменти, розщепленню піддається молочна кислота: СзН6Оз + ЗН20 -> 3СО2 + 12Н. С02 (діоксид вуглецю) виділяється з мітохондрій в навколишнє середовище. Атом водню входить у ланцюг реакцій, кінцевий результат яких - синтез АТФ. Ці реакції йдуть у такій послідовності:

1. Атом водню Н за допомогою ферментів-переносників надходить у внутрішню мембрану мітохондрій, що утворює кристи, де він окислюється: Н-е--> H+

2. Протон водню H+(катіон) виноситься переносниками на зовнішню поверхню мембрани христ. Для протонів ця мембрана є непроникною, тому вони накопичуються в міжмембранному просторі, утворюючи протонний резервуар.

3. Електрони водню eпереносяться на внутрішню поверхню мембрани христ і відразу приєднуються до кисню за допомогою ферменту оксидази, утворюючи негативно заряджений активний кисень (аніон): O2 + е-> O2-

4. Катіони та аніони по обидва боки мембрани створюють різноіменно заряджене електричне поле, і коли різниця потенціалів досягне 200 мВ, починає діяти протонний канал. Він виникає у молекулах ферментів АТФ-синтетаз, які вбудовані у внутрішню мембрану, що утворює кристи.

5. Через протонний канал протони водню H+спрямовуються всередину мітохондрій, створюючи високий рівеньенергії, більшість якої йде синтез АТФ з АДФ і Ф (АДФ+Ф-->АТФ), а протони H+взаємодіють з активним киснем, утворюючи воду та молекулярний 02:
(4Н++202- -->2Н20+02)

Таким чином, О2, що надходить у мітохондрії в процесі дихання організму, необхідний для приєднання протонів водню Н. За його відсутності весь процес у мітохондріях припиняється, оскільки електронно-транспортний ланцюг перестає функціонувати. Загальна реакція ІІІ етапу:

(2СзНбОз + 6Oз + 36АДФ + 36Ф ---> 6С02 + 36АТФ + +42Н20)

В результаті розщеплення однієї молекули глюкози утворюються 38 молекул АТФ: на II етапі – 2 АТФ та на III етапі – 36 АТФ. Молекули АТФ, що утворилися, виходять за межі мітохондрії і беруть участь у всіх процесах клітини, де необхідна енергія. Розщеплюючись, АТФ віддає енергію (одна фосфатна зв'язок укладає 40 кДж) і як АДФ і Ф (фосфату) повертається в мітохондрії.

1. Які слова пропущені у реченні та замінені літерами (а-г)?

"До складу молекули АТФ входить азотна підстава (а), п'ятивуглецевий моносахарид (б) і (в) залишку (г) кислоти."

Літерами замінено такі слова: а – аденін, б – рибоза, в – три, г – фосфорної.

2. Порівняйте будову АТФ та будову нуклеотиду. Виявіть подібність та відмінності.

Фактично АТФ є похідним аденілового нуклеотиду РНК (аденозинмонофосфату, або АМФ). До складу молекул обох речовин входить азотна основа аденін і п'ятивуглецевий цукор рибозу. Відмінності пов'язані з тим, що у складі аденілового нуклеотиду РНК (як і у складі будь-якого іншого нуклеотиду) є лише один залишок фосфорної кислоти і відсутні макроергічні (високоенергетичні) зв'язки. Молекула АТФ містить три залишки фосфорної кислоти, між якими є два макроергічні зв'язки, тому АТФ може виконувати функцію акумулятора та переносника енергії.

3. Що являє собою процес гідролізу АТФ? Синтезу АТФ? У чому полягає біологічна роль АТФ?

У процесі гідролізу відбувається відщеплення від молекули АТФ одного залишку фосфорної кислоти (дефосфорилування). При цьому розривається макроергічний зв'язок, вивільняється 40 кДж/моль енергії та АТФ перетворюється на АДФ (аденозиндифосфорну кислоту):

АТФ + Н 2 О → АДФ + Н 3 РВ 4 + 40 кДж

АДФ може піддаватися подальшому гідролізу (що відбувається рідко) з відщепленням ще однієї фосфатної групи та виділенням другої "порції" енергії. При цьому АДФ перетворюється на АМФ (аденозинмонофосфорну кислоту):

АДФ + Н 2 О → АМФ + Н 3 РО 4 + 40 кДж

Синтез АТФ відбувається внаслідок приєднання до молекули АДФ залишку фосфорної кислоти (фосфорилування). Цей процес здійснюється головним чином у мітохондріях та хлоропластах, частково в гіалоплазмі клітин. Для утворення 1 моль АТФ з АДФ має бути витрачено не менше 40 кДж енергії:

АДФ + Н 3 РВ 4 + 40 кДж → АТФ + Н 2 О

АТФ є універсальним зберігачем (акумулятором) та переносником енергії у клітинах живих організмів. Практично у всіх біохімічних процесах, що йдуть у клітинах із витратами енергії, як постачальник енергії використовується АТФ. Завдяки енергії АТФ синтезуються нові молекули білків, вуглеводів, ліпідів, здійснюється активний транспорт речовин, рух джгутиків та вій, відбувається розподіл клітин, здійснюється робота м'язів, підтримується постійна температура тіла теплокровних тварин тощо.

4. Які зв'язки називаються макроергічні? Які функції можуть виконувати речовини, які містять макроергічні зв'язки?

Макроергічні називають зв'язки, при розриві яких виділяється велика кількість енергії (наприклад, розрив кожного макроергічного зв'язку АТФ супроводжується вивільненням 40 кДж/моль енергії). Речовини, що містять макроергічні зв'язки, можуть бути акумуляторами, переносниками та постачальниками енергії для здійснення різних процесів життєдіяльності.

5. Загальна формулаАТФ - З 10 H 16 N 5 O 13 P 3 . При гідролізі 1 моль АТФ до АДФ виділяється 40 кДж енергії. Скільки енергії виділиться за гідролізу 1 кг АТФ?

● Розрахуємо молярну масуАТФ:

М (З 10 H 16 N 5 O 13 P 3) = 12 × 10 + 1 × 16 + 14 × 5 + 16 × 13 + 31 × 3 = 507 г/моль.

● При гідролізі 507 г АТФ (1 моль) виділяється 40 кДж енергії.

Отже, при гідролізі 1000 г АТФ виділиться: 1000 г × 40 кДж: 507 г ≈ 78,9 кДж.

Відповідь: при гідролізі 1 кг АТФ до АДФ виділяється близько 78,9 кДж енергії.

6. В одну клітину ввели молекули АТФ, мічені радіоактивним фосфором 32 Р за останнім (третім) залишком фосфорної кислоти, а в іншу - молекули АТФ, мічені 32 Р по першому (найближчому до рибозу) залишку. Через 5 хв в обох клітинах виміряли вміст неорганічного фосфат-іону, міченого 32 Р. Де воно виявилося вищим і чому?

Останній (третій) залишок фосфорної кислоти легко відщеплюється в процесі гідролізу АТФ, а перший (найближчий до рибози) не відщеплюється навіть при двоступінчастому гідролізі АТФ до АМФ. Тому вміст радіоактивного неорганічного фосфату буде вищим у тій клітині, в яку ввели АТФ, мічену за останнім (третім) залишком фосфорної кислоти.

Випускається АТФ у формі сублінгвальних таблеток та розчину для внутрішньом'язового/внутрішньовенного введення.

Активною речовиною АТФ є натрію аденозинтрифосфат, молекулу якого (аденозин-5-трифосфату) отримують з м'язової тканинитварин. Крім того, до її складу входять іони калію та магнію, гістидин – важлива амінокислота, яка бере участь у відновленні пошкоджених тканин та необхідна для правильного розвитку організму в період його зростання.

Роль АТФ

Аденозинтрифосфат – макроергічна (здатна накопичувати і передавати енергію) з'єднання, яке утворюється в організмі людини в результаті різних окисних реакцій та в процесі розщеплення вуглеводів. Міститься воно практично у всіх тканинах та органах, але найбільше – у скелетній мускулатурі.

Роль АТФ – покращення метаболізму та енергозабезпечення тканин. Розщеплюючись на неорганічний фосфат та АДФ, аденозинтрифосфат вивільняє енергію, яка використовується для скорочення м'язів, а також для синтезу білка, сечовини та проміжних продуктів обміну.

Під впливом цієї речовини відбувається розслаблення гладкої мускулатури, знижується артеріальний тиск, покращується проведення нервових імпульсів, підвищується скоротливість міокарда

Враховуючи сказане вище, недолік АТФ стає причиною низки захворювань, таких як дистрофія, порушення кровообігу головного мозку, ішемічна хвороба серця та ін.

Фармакологічні властивості.

Завдяки оригінальній структурі молекула аденозинтрифосфату має характерну тільки для неї фармакологічну дію, яка не притаманна жодному з хімічних компонентів. АТФ нормалізує концентрацію іонів магнію та калію, при цьому знижує концентрацію сечової кислоти. За рахунок стимулювання енергетичного обміну він покращує:

• Активність іонотранспортних систем мембран клітин;
• Показники ліпідного складу мембран;
• Антиоксидантну захисну систему міокарда;
• Активність мембранозалежних ферментів.

Завдяки нормалізації метаболічних процесів у міокарді, зумовлених гіпоксією та ішемією, АТФ має антиаритмічну, мембраностабілізуючу та протиішемічну дію.

Також цей препарат покращує:

• Скорочувальну здатність міокарда;
• Функціональний стан лівого шлуночка;
• Показники периферичної та центральної гемодинаміки;
• Коронарний кровообіг;
• Серцевий викид (завдяки чому підвищується фізична працездатність).

У разі ішемії роль АТФ – зменшення споживання міокардом кисню, активація функціонального стану серця, у результаті зменшується задишка під час фізичної активності і скорочується частота нападів стенокардії.

У пацієнтів із суправентрикулярною та пароксизмальною надшлуночковою тахікардією, у хворих з мерехтінням та тріпотінням передсердь цей препарат відновлює синусовий ритм та зменшується активність ектопічних вогнищ.

Показання для застосування АТФ

Як зазначено в інструкції до АТФ, препарат у таблетках призначають при:

• Ішемічна хвороба серця;
• постінфарктному та міокардитичному кардіосклерозі;
• Нестабільна стенокардія;
• Суправентрикулярної та пароксизмальної надшлуночкової тахікардії;
• Порушення ритму різного генезу (у складі комплексного лікування);
• Вегетативні розлади;
• гіперурикемії різного походження;
• Мікрокардіодистрофії;
• Синдромі хронічної втоми.

Застосування АТФ внутрішньом'язово доцільне при поліомієліті, м'язовій дистрофії та атонії, пігментній дегенерації сітківки, розсіяному склерозі, слабкості пологової діяльності, захворюваннях периферичних судин (облітеруючому тромбангіїті, хворобі Рейно, хромоті, що перемежується).

Внутрішньовенно препарат вводять з метою усунення пароксизмів надшлуночкових тахікардій.

Протипоказання до застосування АТФ

В інструкції до АТФ зазначено, що медикамент не слід застосовувати пацієнтам з підвищеною чутливістю до будь-якого з його компонентів, дітей, вагітних та жінок, що годують, одночасно з великими дозами серцевих глікозидів.

Також не призначають його хворим, у яких діагностовано:

• гіпермагніємія;
• Гіперкаліємія;
• гострий інфаркт міокарда;
• Тяжка форма бронхіальної астми та інші запальні захворювання легень;
• AV-блокадою другого та третього ступеня;
• Геморагічний інсульт;
• артеріальна гіпотензія;
• Тяжка форма брадіаритмії;
• Декомпенсована серцева недостатність;
• Синдром пролонгації QT.

Спосіб застосування АТФ та режим дозування

АТФ у формі таблеток приймають 3-4 рази на день сублінгвально незалежно від їди. Разове дозування може змінюватись від 10 до 40 мг. Тривалість лікування визначає лікар, але зазвичай вона становить 20-30 днів. У разі потреби через 10-15 днів перерви курс повторюють.

При гострих станах серця разову дозу приймають кожні 5-10 хвилин до зникнення симптомів, після чого переходять на стандартний прийом. Максимальне добове дозування у разі становить 400-600 мг.

Внутрішньом'язово АТФ вводять по 10 мг 1% розчину один раз на добу в перші дні лікування, потім у цій же дозі двічі на добу або по 20 мг один раз. Курс терапії зазвичай триває від 30 до 40 днів. За потреби через 1-2 місяці перерви лікування повторюють.

внутрішньовенно вводять 10-20 мг препарату протягом 5 секунд. Якщо потрібно, через 2-3 хвилини роблять повторну інфузію.

Побічна дія

У відгуках про АТФ говориться, що таблетована форма препарату може провокувати алергічні реакції, нудоту, почуття дискомфорту в епігастрії, а також розвиток гіпермагніємії та/або гіперкаліємії (при тривалому та неконтрольованому прийомі).

Крім описаних побічних ефектів, при застосуванні внутрішньом'язово АТФ, за відгуками, може стати причиною головного болю, тахікардії та посилення діурезу, при внутрішньовенному введенні – нудоти, гіперемії обличчя.

Популярні статтіЧитати більше статей

02.12.2013

Усі ми багато ходимо протягом дня. Навіть якщо у нас малорухливий спосіб життя, ми все одно ходимо – адже у нас не є...

607953 65 Детальніше

10.10.2013

П'ятдесят років для представниць прекрасної статі – це своєрідний рубіж, переступивши який кожна друга...