एटीएफ क्या करता है? एटीपी संरचना और जैविक भूमिका

एटीपी, या पूर्ण रूप से एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड, शरीर की कोशिकाओं में ऊर्जा का "संचायक" है। एटीपी की भागीदारी के बिना एक भी जैव रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं होती है। एटीपी अणु डीएनए और आरएनए में पाए जाते हैं।

एटीपी रचना

एटीपी अणु में तीन घटक होते हैं: तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष, एडेनिन और राइबोस।अर्थात्, एटीपी में न्यूक्लियोटाइड की संरचना होती है और यह न्यूक्लिक एसिड से संबंधित होता है। राइबोज़ एक कार्बोहाइड्रेट है और एडेनिन एक नाइट्रोजनस आधार है। अम्ल अवशेष अस्थिर ऊर्जावान बंधों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। जब अम्ल के अणु टूटते हैं तो ऊर्जा प्रकट होती है। पृथक्करण जैव उत्प्रेरकों के कारण होता है। पृथक्करण के बाद, एटीपी अणु पहले से ही एडीपी (यदि एक अणु अलग हो गया है) या एएमपी (यदि दो एसिड अणु अलग हो गए हैं) में परिवर्तित हो जाता है। जब फॉस्फोरिक एसिड के एक अणु को अलग किया जाता है, तो 40 kJ ऊर्जा निकलती है।

शरीर में भूमिका

एटीपी न केवल शरीर में ऊर्जा भूमिका निभाता है, बल्कि कई अन्य भूमिका भी निभाता है:

• न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण का परिणाम है।
• कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं का विनियमन।
• अन्य कोशिका अंतःक्रियाओं में संकेत देने वाला पदार्थ।

एटीपी संश्लेषण

एटीपी का उत्पादन क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। एटीपी अणुओं के संश्लेषण में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया प्रसार है। असम्बद्धता जटिल को किसी सरल वस्तु में नष्ट करना है।

एटीपी संश्लेषण एक चरण में नहीं, बल्कि तीन चरणों में होता है:

1. पहला चरण तैयारी का है. पाचन में एंजाइमों की क्रिया के तहत, हम जो अवशोषित करते हैं वह टूट जाता है। इस मामले में, वसा ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में, प्रोटीन अमीनो एसिड में और स्टार्च ग्लूकोज में विघटित हो जाता है। यानी सब कुछ आगे उपयोग के लिए तैयार है। थर्मल ऊर्जा जारी की गई
2. दूसरा चरण ग्लाइकोलाइसिस (ऑक्सीजन मुक्त) है। क्षय फिर से होता है, लेकिन यहाँ ग्लूकोज का भी क्षय होता है। एंजाइम भी शामिल हैं. लेकिन 40% ऊर्जा एटीपी में रहती है, और बाकी गर्मी के रूप में खपत होती है।
3. तीसरा चरण हाइड्रोलिसिस (ऑक्सीजन) है। यह माइटोकॉन्ड्रिया में पहले से ही होता है। हमारे द्वारा ग्रहण की जाने वाली ऑक्सीजन और एंजाइम दोनों ही यहां भाग लेते हैं। पूर्ण विघटन के बाद, एटीपी के निर्माण के लिए ऊर्जा जारी की जाती है।

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (जीव विज्ञान में एटीपी अणु) शरीर द्वारा निर्मित एक पदार्थ है। यह शरीर की प्रत्येक कोशिका के लिए ऊर्जा का स्रोत है। यदि एटीपी का पर्याप्त उत्पादन नहीं होता है, तो हृदय और अन्य प्रणालियों और अंगों के कामकाज में व्यवधान उत्पन्न होता है। इस मामले में, डॉक्टर एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड युक्त एक दवा लिखते हैं, जो गोलियों और ampoules में उपलब्ध है।

एटीपी क्या है?

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी एक न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट है जो सभी जीवित कोशिकाओं के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। अणु शरीर के ऊतकों, अंगों और प्रणालियों के बीच संचार प्रदान करता है। उच्च-ऊर्जा बांड के वाहक के रूप में, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट जटिल पदार्थों का संश्लेषण करता है: जैविक झिल्ली, मांसपेशी संकुचन और अन्य के माध्यम से अणुओं का स्थानांतरण। एटीपी की संरचना राइबोस (एक पांच-कार्बन शर्करा), एडेनिन (एक नाइट्रोजनस आधार) और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष हैं।

एटीपी के ऊर्जा कार्य के अलावा, शरीर में अणु की आवश्यकता होती है:

• हृदय की मांसपेशियों का विश्राम और संकुचन;
• अंतरकोशिकीय चैनलों (सिनैप्स) का सामान्य कामकाज;
• तंत्रिका तंतुओं के साथ आवेगों के सामान्य संचालन के लिए रिसेप्टर्स की उत्तेजना;
• वेगस तंत्रिका से उत्तेजना का संचरण;
• सिर और हृदय को अच्छी रक्त आपूर्ति;
• सक्रिय मांसपेशी गतिविधि के दौरान शरीर की सहनशक्ति बढ़ाना।

एटीपी दवा

यह स्पष्ट है कि एटीपी का क्या अर्थ है, लेकिन जब इसकी सांद्रता कम हो जाती है तो शरीर में क्या होता है, यह हर किसी के लिए स्पष्ट नहीं है। नकारात्मक कारकों के प्रभाव में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड अणुओं के माध्यम से कोशिकाओं में जैव रासायनिक परिवर्तन महसूस होते हैं। इस कारण से, एटीपी की कमी वाले लोग हृदय रोगों से पीड़ित होते हैं और मांसपेशी ऊतक डिस्ट्रोफी विकसित करते हैं। शरीर को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट की आवश्यक आपूर्ति प्रदान करने के लिए, इसमें शामिल दवाएं निर्धारित की जाती हैं।

एटीपी दवा एक ऐसी दवा है जो ऊतक कोशिकाओं के बेहतर पोषण और अंगों को रक्त की आपूर्ति के लिए निर्धारित की जाती है। इसके लिए धन्यवाद, रोगी का शरीर हृदय की मांसपेशियों के कामकाज को बहाल करता है, जिससे इस्किमिया और अतालता विकसित होने का खतरा कम हो जाता है। एटीपी लेने से रक्त परिसंचरण प्रक्रियाओं में सुधार होता है और मायोकार्डियल रोधगलन का खतरा कम हो जाता है। इन संकेतकों में सुधार के लिए धन्यवाद, सामान्य शारीरिक स्वास्थ्य वापस सामान्य स्थिति में आ जाता है, और व्यक्ति का प्रदर्शन बढ़ जाता है।

एटीपी के उपयोग के लिए निर्देश

एटीपी दवा के औषधीय गुण अणु के फार्माकोडायनामिक्स के समान हैं। दवा ऊर्जा चयापचय को उत्तेजित करती है, पोटेशियम और मैग्नीशियम आयनों के साथ संतृप्ति के स्तर को सामान्य करती है, यूरिक एसिड की सामग्री को कम करती है, कोशिकाओं के आयन परिवहन प्रणालियों को सक्रिय करती है और मायोकार्डियम के एंटीऑक्सीडेंट फ़ंक्शन को विकसित करती है। टैचीकार्डिया और आलिंद फिब्रिलेशन वाले रोगियों के लिए, दवा का उपयोग प्राकृतिक साइनस लय को बहाल करने और एक्टोपिक फ़ॉसी की तीव्रता को कम करने में मदद करता है।

इस्केमिया और हाइपोक्सिया के दौरान, दवा मायोकार्डियम में चयापचय में सुधार करने की क्षमता के कारण, झिल्ली-स्थिरीकरण और एंटीरैडमिक गतिविधि बनाती है। दवा एटीपी का केंद्रीय और परिधीय हेमोडायनामिक्स, कोरोनरी परिसंचरण पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है, हृदय की मांसपेशियों के संकुचन की क्षमता बढ़ जाती है, बाएं वेंट्रिकल और कार्डियक आउटपुट की कार्यक्षमता में सुधार होता है। क्रियाओं की इस पूरी श्रृंखला से एनजाइना पेक्टोरिस और सांस की तकलीफ के हमलों की संख्या में कमी आती है।

मिश्रण

दवा का सक्रिय घटक एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड का सोडियम नमक है। Ampoules में एटीपी दवा में 1 मिलीलीटर में 20 मिलीग्राम सक्रिय घटक होता है, और गोलियों में - 10 या 20 ग्राम प्रति टुकड़ा होता है। इंजेक्शन समाधान में सहायक पदार्थ साइट्रिक एसिड और पानी हैं। गोलियों में अतिरिक्त रूप से शामिल हैं:

• निर्जल कोलाइडल सिलिका;
• सोडियम बेंजोएट (E211);
• कॉर्नस्टार्च;
• कैल्शियम स्टीयरेट;
• लैक्टोज मोनोहाइड्रेट;
• सुक्रोज.

रिलीज़ फ़ॉर्म

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, दवा टैबलेट और ampoules में उपलब्ध है। पहले वाले को 10 टुकड़ों के ब्लिस्टर पैक में पैक किया जाता है, 10 या 20 मिलीग्राम खुराक में बेचा जाता है। प्रत्येक बॉक्स में 40 गोलियाँ (4 ब्लिस्टर पैक) होती हैं। प्रत्येक 1 मिलीलीटर ampoule में इंजेक्शन के लिए 1% समाधान होता है। कार्डबोर्ड बॉक्स में 10 टुकड़े और उपयोग के लिए निर्देश हैं। टैबलेट के रूप में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड दो प्रकार में आता है:

• एटीपी-लॉन्ग एक लंबी क्रिया वाली दवा है, जो 20 और 40 मिलीग्राम की सफेद गोलियों में एक तरफ विभाजन के लिए एक पायदान और दूसरी तरफ एक चम्फर के साथ उपलब्ध है;
• फोर्टे 15 और 30 मिलीग्राम के लोजेंजेस में हृदय के लिए एक एटीपी दवा है, जो हृदय की मांसपेशियों पर अधिक स्पष्ट प्रभाव दिखाती है।

उपयोग के संकेत

एटीपी गोलियाँ या इंजेक्शन अक्सर हृदय प्रणाली के विभिन्न रोगों के लिए निर्धारित किए जाते हैं। चूंकि दवा की कार्रवाई का स्पेक्ट्रम व्यापक है, इसलिए दवा को निम्नलिखित स्थितियों के लिए संकेत दिया गया है:

• वनस्पति-संवहनी डिस्टोनिया;
• आराम और परिश्रम के समय एनजाइना पेक्टोरिस;
• गलशोथ;
• सुप्रावेंट्रिकुलर पैरॉक्सिस्मल टैचीकार्डिया;
• सुपरवेंट्रिकल टेकीकार्डिया;
• कार्डियक इस्किमिया;
• रोधगलन के बाद और मायोकार्डियल कार्डियोस्क्लेरोसिस;
• दिल की धड़कन रुकना;
• हृदय ताल गड़बड़ी;
• एलर्जी या संक्रामक मायोकार्डिटिस;
• क्रोनिक फेटीग सिंड्रोम;
• मायोकार्डियल डिस्ट्रोफी;
• कोरोनरी सिंड्रोम;
• विभिन्न मूल के हाइपरयुरिसीमिया।

मात्रा बनाने की विधि

एटीएफ-लॉन्ग को पूरी तरह अवशोषित होने तक जीभ के नीचे (सब्लिंगुअली) रखने की सलाह दी जाती है। 10-40 मिलीग्राम की खुराक पर दिन में 3-4 बार भोजन की परवाह किए बिना उपचार किया जाता है। चिकित्सीय पाठ्यक्रम डॉक्टर द्वारा व्यक्तिगत रूप से निर्धारित किया जाता है। उपचार की औसत अवधि 20-30 दिन है। डॉक्टर अपने विवेक से लंबी अपॉइंटमेंट निर्धारित करते हैं। इसे 2 सप्ताह के बाद पाठ्यक्रम दोहराने की अनुमति है। दवा की दैनिक खुराक 160 मिलीग्राम से अधिक करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

एटीपी इंजेक्शन दिन में 1-2 बार, रोगी के वजन के 0.2-0.5 मिलीग्राम/किग्रा की दर से 1-2 मिलीलीटर इंट्रामस्क्युलर रूप से दिए जाते हैं। दवा का अंतःशिरा प्रशासन धीरे-धीरे (जलसेक के रूप में) किया जाता है। खुराक 0.05-0.1 मिलीग्राम/किग्रा/मिनट की दर से 1-5 मिली है। रक्तचाप की सावधानीपूर्वक निगरानी के तहत विशेष रूप से अस्पताल की सेटिंग में जलसेक किया जाता है। इंजेक्शन थेरेपी की अवधि लगभग 10-14 दिन है।

मतभेद

दवा एटीपी को अन्य दवाओं के साथ संयोजन चिकित्सा में सावधानी के साथ निर्धारित किया जाता है जिनमें मैग्नीशियम और पोटेशियम होते हैं, साथ ही हृदय गतिविधि को उत्तेजित करने वाली दवाओं के साथ भी। उपयोग के लिए पूर्ण मतभेद:

• स्तनपान (स्तनपान);
• गर्भावस्था;
• हाइपरकेलेमिया;
• हाइपरमैग्नेसीमिया;
• कार्डियोजेनिक या अन्य प्रकार का झटका;
• रोधगलन की तीव्र अवधि;
• फेफड़ों और ब्रांकाई की प्रतिरोधी विकृति;
• सिनोआट्रियल ब्लॉक और 2-3 डिग्री एवी ब्लॉक;
• रक्तस्रावी स्ट्रोक;
• ब्रोन्कियल अस्थमा का गंभीर रूप;
• बचपन;
• दवा में शामिल घटकों के प्रति अतिसंवेदनशीलता।

दुष्प्रभाव

यदि दवा का गलत तरीके से उपयोग किया जाता है, तो ओवरडोज़ हो सकता है, जिसमें निम्नलिखित देखे जाते हैं: धमनी हाइपोटेंशन, ब्रैडीकार्डिया, एवी ब्लॉक, चेतना की हानि। यदि ऐसे लक्षण दिखाई देते हैं, तो आपको दवा लेना बंद कर देना चाहिए और डॉक्टर से परामर्श लेना चाहिए जो रोगसूचक उपचार लिखेगा। दवा के लंबे समय तक उपयोग से प्रतिकूल प्रतिक्रिया भी होती है। उनमें से:

• जी मिचलाना;
• त्वचा की खुजली;
• अधिजठर क्षेत्र और छाती में असुविधा;
• त्वचा के चकत्ते;
• चेहरे का हाइपरिमिया;
• ब्रोंकोस्पज़म;
• तचीकार्डिया;
• बढ़ा हुआ मूत्राधिक्य;
• सिरदर्द;
• चक्कर आना;
• गर्मी का एहसास;
• जठरांत्र संबंधी मार्ग की गतिशीलता में वृद्धि;
• हाइपरकेलेमिया;
• हाइपरमैग्नेसीमिया;
• क्विंके की सूजन.

दवा एटीपी की कीमत

आप डॉक्टर से प्रिस्क्रिप्शन पेश करने के बाद किसी फार्मेसी श्रृंखला से टैबलेट या एम्पौल में एटीपी दवा खरीद सकते हैं। टैबलेट की तैयारी का शेल्फ जीवन 24 महीने है, इंजेक्शन के लिए समाधान 12 महीने है। दवाओं की कीमतें रिलीज़ के रूप, पैकेज में टैबलेट/एम्पौल्स की संख्या और आउटलेट की मार्केटिंग नीति के आधार पर भिन्न होती हैं। मॉस्को क्षेत्र में दवा की औसत लागत:

एनालॉग

निर्धारित दवा को बदलने के लिए, आपको डॉक्टर से परामर्श लेना चाहिए। दवा एटीपी के कई एनालॉग और विकल्प हैं, जिसका अर्थ है समान अंतरराष्ट्रीय गैर-मालिकाना नाम या एटीसी कोड की उपस्थिति। उनमें से सबसे लोकप्रिय:

• Adexor;
• वासोप्रो;
• डिबिकोर;
• वज़ोनट;
• कार्डाज़िन;
• कैपिकोर;
• कोराक्सन;
• कार्डिमैक्स;
• मेक्सिको;
• मेटामैक्स;
• माइल्ड्रोनेट;
• मेथोनेट;
• नियोकार्डिल;
• प्रीडक्टल;
• रिबॉक्सिन;
• थियोट्रियाज़ोलिन;
• ट्राइडक्टेन;
• ट्राइमेटाज़िडीन;
• ऊर्जावान।

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• परिचय
• 1.1 एटीपी के रासायनिक गुण
• 1.2 एटीपी के भौतिक गुण
• 2.1
• 3.1 कोशिका में भूमिका
• 3.2 एंजाइम फ़ंक्शन में भूमिका
• 3.4 एटीपी के अन्य कार्य
• निष्कर्ष
• ग्रन्थसूची

प्रतीकों की सूची

एटीपी - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट

एडीपी - एडेनोसिन डिफॉस्फेट

एएमपी - एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट

आरएनए - राइबोन्यूक्लिक एसिड

डीएनए - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड

एनएडी - निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड

पीवीसी - पाइरुविक एसिड

जी-6-पी - फॉस्फोग्लुकोज आइसोमेरेज़

एफ-6-एफ - फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट

टीपीपी - थायमिन पायरोफॉस्फेट

एफएडी - फेनिलएडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड

एफएन - असीमित फॉस्फेट

जी - एन्ट्रापी

आरएनआर - राइबोन्यूक्लियोटाइड रिडक्टेस

परिचय

हमारे ग्रह पर रहने वाले सभी जीवित प्राणियों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा है, जिसका उपयोग सीधे हरे पौधों, शैवाल, हरे और बैंगनी बैक्टीरिया की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। इन कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड आदि) बनते हैं। पौधे खाने से पशु तैयार रूप में कार्बनिक पदार्थ प्राप्त करते हैं। इन पदार्थों में संग्रहीत ऊर्जा उनके साथ विषमपोषी जीवों की कोशिकाओं में चली जाती है।

पशु जीवों की कोशिकाओं में, ऑक्सीकरण के दौरान कार्बनिक यौगिकों की ऊर्जा एटीपी ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। (इस मामले में जारी कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को फिर से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं के लिए ऑटोट्रॉफ़िक जीवों द्वारा उपयोग किया जाता है।) एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करके सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं की जाती हैं: कार्बनिक यौगिकों का जैवसंश्लेषण, आंदोलन, विकास, कोशिका विभाजन, आदि।

शरीर में एटीपी के निर्माण और उपयोग का विषय लंबे समय से नया नहीं है, लेकिन यह दुर्लभ है कि आपको एक ही स्रोत में दोनों की पूरी चर्चा मिलेगी और यहां तक ​​​​कि कम बार इन दोनों प्रक्रियाओं का विश्लेषण एक साथ मिलेगा और विभिन्न जीवों में.

इस संबंध में, हमारे काम की प्रासंगिकता जीवित जीवों में एटीपी के गठन और उपयोग का गहन अध्ययन बन गई है, क्योंकि लोकप्रिय विज्ञान साहित्य में इस विषय का उचित स्तर पर अध्ययन नहीं किया गया है।

हमारे कार्य का उद्देश्य था:

· जानवरों और मनुष्यों के शरीर में एटीपी के निर्माण के तंत्र और उपयोग के तरीकों का अध्ययन।

हमें निम्नलिखित कार्य दिए गए:

· एटीपी की रासायनिक प्रकृति और गुणों का अध्ययन करें;

· जीवित जीवों में एटीपी गठन के मार्गों का विश्लेषण करें;

· जीवित जीवों में एटीपी के उपयोग के तरीकों पर विचार करें;

· मानव शरीर और जानवरों के लिए एटीपी के महत्व पर विचार करें।

अध्याय 1. एटीपी की रासायनिक प्रकृति और गुण

1.1 एटीपी के रासायनिक गुण

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एक न्यूक्लियोटाइड है जो जीवों में ऊर्जा और पदार्थों के चयापचय में अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है; सबसे पहले, यौगिक को जीवित प्रणालियों में होने वाली सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के एक सार्वभौमिक स्रोत के रूप में जाना जाता है। एटीपी की खोज 1929 में कार्ल लोहमैन ने की थी और 1941 में फ्रिट्ज़ लिपमैन ने दिखाया कि एटीपी कोशिका में ऊर्जा का मुख्य वाहक है।

एटीपी का व्यवस्थित नाम:

9-इन-डी-राइबोफ्यूरानोसिलेडेनिन-5"-ट्राइफॉस्फेट, या

9-इन-डी-राइबोफ्यूरानोसिल-6-अमीनो-प्यूरीन-5"-ट्राइफॉस्फेट.

रासायनिक रूप से, एटीपी एडेनोसिन का ट्राइफॉस्फेट एस्टर है, जो एडेनिन और राइबोस का व्युत्पन्न है।

प्यूरीन नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन - एक β-N-ग्लाइकोसिडिक बंधन द्वारा राइबोज के 1" कार्बन से जुड़ा होता है। फॉस्फोरिक एसिड के तीन अणु क्रमिक रूप से राइबोज के 5" कार्बन से जुड़े होते हैं, जिन्हें क्रमशः अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है: बी, सी और डी.

एटीपी की संरचना एडेनिन न्यूक्लियोटाइड के समान है जो आरएनए का हिस्सा है, केवल एक फॉस्फोरिक एसिड के बजाय, एटीपी में तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। कोशिकाएं ध्यान देने योग्य मात्रा में एसिड नहीं, बल्कि केवल उनके लवण समाहित करने में सक्षम होती हैं। इसलिए, फॉस्फोरिक एसिड अवशेष के रूप में एटीपी में प्रवेश करता है (एसिड के ओएच समूह के बजाय एक नकारात्मक चार्ज ऑक्सीजन परमाणु होता है)।

एंजाइमों की कार्रवाई के तहत, एटीपी अणु आसानी से हाइड्रोलिसिस से गुजरता है, यानी, यह पानी के अणु से जुड़ता है और एडेनोसिन डिपोस्फोरिक एसिड (एडीपी) बनाने के लिए टूट जाता है:

एटीपी + एच2ओ एडीपी + एच3पीओ4.

अन्य फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों का उन्मूलन एडीपी को एडेनोसिन मोनोफॉस्फोरिक एसिड एएमपी में परिवर्तित करता है:

एडीपी + एच2ओ एएमपी + एच3पीओ4।

ये प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, यानी, एएमपी ऊर्जा जमा करते हुए एडीपी और फिर एटीपी में बदल सकती है। एक नियमित पेप्टाइड बंधन को तोड़ने से केवल 12 kJ/mol ऊर्जा निकलती है। और फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को जोड़ने वाले बंधन उच्च-ऊर्जा वाले होते हैं (उन्हें उच्च-ऊर्जा भी कहा जाता है): उनमें से प्रत्येक के विनाश से 40 kJ/mol ऊर्जा निकलती है। इसलिए, एटीपी एक सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक के रूप में कोशिकाओं में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। एटीपी अणुओं को माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में संश्लेषित किया जाता है (केवल एक छोटी मात्रा साइटोप्लाज्म में संश्लेषित होती है), और फिर कोशिका के विभिन्न अंगों में प्रवेश करती है, जो सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करती है।

एटीपी की ऊर्जा के कारण, कोशिका विभाजन होता है, कोशिका झिल्ली में पदार्थों का सक्रिय परिवहन होता है, तंत्रिका आवेगों के संचरण के दौरान झिल्ली की विद्युत क्षमता का रखरखाव होता है, साथ ही उच्च-आणविक यौगिकों का जैवसंश्लेषण और शारीरिक कार्य होता है।

बढ़े हुए भार के साथ (उदाहरण के लिए, कम दूरी की दौड़ में), मांसपेशियां विशेष रूप से एटीपी की आपूर्ति के कारण काम करती हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं में, यह आरक्षित कई दर्जन संकुचन के लिए पर्याप्त है, और फिर एटीपी की मात्रा को फिर से भरना होगा। एडीपी और एएमपी से एटीपी का संश्लेषण कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और अन्य पदार्थों के टूटने के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण होता है। मानसिक कार्य करने के लिए भी बड़ी मात्रा में एटीपी की आवश्यकता होती है। इस कारण से, मानसिक कार्य वाले लोगों को ग्लूकोज की बढ़ी हुई मात्रा की आवश्यकता होती है, जिसके टूटने से एटीपी का संश्लेषण सुनिश्चित होता है।

1.2 एटीपी के भौतिक गुण

एटीपी में एडेनोसिन और राइबोस - और तीन फॉस्फेट समूह होते हैं। एटीपी पानी में अत्यधिक घुलनशील है और pH 6.8-7.4 पर घोल में काफी स्थिर है, लेकिन अत्यधिक pH पर तेजी से हाइड्रोलाइज्ड हो जाता है। इसलिए, एटीपी निर्जल लवणों में सबसे अच्छा संग्रहित होता है।

एटीपी एक अस्थिर अणु है. बिना बफर वाले पानी में, यह हाइड्रोलाइज होकर एडीपी और फॉस्फेट बन जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एटीपी में फॉस्फेट समूहों के बीच के बंधन की ताकत इसके उत्पादों (एडीपी + फॉस्फेट) और पानी के बीच हाइड्रोजन बांड (हाइड्रेशन बांड) की ताकत से कम है। इस प्रकार, यदि एटीपी और एडीपी पानी में रासायनिक संतुलन में हैं, तो लगभग सभी एटीपी अंततः एडीपी में परिवर्तित हो जाएंगे। एक प्रणाली जो संतुलन से दूर है उसमें गिब्स मुक्त ऊर्जा होती है, और कार्य करने में सक्षम होती है। जीवित कोशिकाएं संतुलन से परिमाण के दस क्रम के बिंदु पर एटीपी और एडीपी का अनुपात बनाए रखती हैं, जिसमें एटीपी एकाग्रता एडीपी एकाग्रता से एक हजार गुना अधिक होती है। संतुलन स्थिति से इस बदलाव का मतलब है कि कोशिका में एटीपी के हाइड्रोलिसिस से बड़ी मात्रा में मुक्त ऊर्जा निकलती है।

एटीपी अणु में दो उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड (जो आसन्न फॉस्फेट को जोड़ते हैं) उस अणु की उच्च ऊर्जा सामग्री के लिए जिम्मेदार हैं। एटीपी में संग्रहीत ऊर्जा को हाइड्रोलिसिस के माध्यम से जारी किया जा सकता है। राइबोस शर्करा के दूरस्थ स्थित, जी-फॉस्फेट समूह में बी- या बी-फॉस्फेट की तुलना में हाइड्रोलिसिस की उच्च ऊर्जा होती है। एटीपी अवशेषों के हाइड्रोलिसिस या फॉस्फोराइलेशन के बाद बनने वाले बांड अन्य एटीपी बांड की तुलना में ऊर्जा में कम होते हैं। एंजाइम-उत्प्रेरित एटीपी हाइड्रोलिसिस या एटीपी फॉस्फोराइलेशन के दौरान, उपलब्ध मुक्त ऊर्जा का उपयोग जीवित प्रणालियों द्वारा काम करने के लिए किया जा सकता है।

संभावित रूप से प्रतिक्रियाशील अणुओं की कोई भी अस्थिर प्रणाली संभावित रूप से मुक्त ऊर्जा को संग्रहीत करने के तरीके के रूप में काम कर सकती है यदि कोशिकाओं ने प्रतिक्रिया के संतुलन बिंदु से दूर अपनी एकाग्रता बनाए रखी है। हालाँकि, अधिकांश पॉलिमरिक बायोमोलेक्यूल्स की तरह, आरएनए, डीएनए और एटीपी के सरल मोनोमर्स में टूटने से ऊर्जा और एन्ट्रापी दोनों की रिहाई शामिल होती है, जिससे मानक एकाग्रता और कोशिका में पाए जाने वाले सांद्रता दोनों पर विचार बढ़ता है।

एटीपी हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप जारी ऊर्जा की मानक मात्रा की गणना प्राकृतिक (मानक) स्थितियों से जुड़े ऊर्जा में परिवर्तनों से की जा सकती है, फिर जैविक एकाग्रता को सही किया जा सकता है। ADP और अकार्बनिक फॉस्फेट में ATP के अपघटन के लिए मानक तापमान और दबाव पर तापीय ऊर्जा (एन्थैल्पी) में शुद्ध परिवर्तन 20.5 kJ/mol है, जिसमें 3.4 kJ/mol का मुक्त ऊर्जा परिवर्तन होता है। राज्य मानक 1 एम पर एटीपी से फॉस्फेट या पायरोफॉस्फेट के टूटने से जारी ऊर्जा हैं:

एटीपी + एच 2 ओ > एडीपी + पी आई डीजी? = - 30.5 kJ/mol (-7.3 kcal/mol)

एटीपी + एच 2 ओ > एएमपी + पीपी आई डीजी? = - 45.6 kJ/mol (-10.9 kcal/mol)

इन मानों का उपयोग शारीरिक स्थितियों और सेलुलर एटीपी/एडीपी के तहत ऊर्जा परिवर्तनों की गणना करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, ऊर्जा आवेश नामक एक अधिक प्रतिनिधि महत्व अधिक बार काम करता है। गिब्स मुक्त ऊर्जा के लिए मान दिए गए हैं। ये प्रतिक्रियाएं कई कारकों पर निर्भर करती हैं, जिनमें कुल आयनिक शक्ति और क्षारीय पृथ्वी धातुओं जैसे एमजी 2+ और सीए 2+ आयनों की उपस्थिति शामिल है। सामान्य परिस्थितियों में, DG लगभग -57 kJ/mol (-14 kcal/mol) होता है।

प्रोटीन जैविक बैटरी ऊर्जा

अध्याय 2. एटीपी गठन के लिए मार्ग

शरीर में, एटीपी को एडीपी के फॉस्फोराइलेशन द्वारा संश्लेषित किया जाता है:

एडीपी + एच 3 पीओ 4 + ऊर्जा> एटीपी + एच 2 ओ.

एडीपी का फॉस्फोराइलेशन दो तरीकों से संभव है: सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन (ऑक्सीकरण करने वाले पदार्थों की ऊर्जा का उपयोग करके)। एटीपी का बड़ा हिस्सा एच-निर्भर एटीपी सिंथेज़ द्वारा ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के दौरान माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर बनता है। एटीपी के सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन को झिल्ली एंजाइमों की भागीदारी की आवश्यकता नहीं होती है; यह ग्लाइकोलाइसिस के दौरान या अन्य उच्च-ऊर्जा यौगिकों से फॉस्फेट समूह के स्थानांतरण के माध्यम से होता है।

एडीपी के फॉस्फोराइलेशन की प्रतिक्रियाएं और ऊर्जा स्रोत के रूप में एटीपी का बाद में उपयोग एक चक्रीय प्रक्रिया बनाता है जो ऊर्जा चयापचय का सार है।

शरीर में, एटीपी सबसे अधिक बार नवीनीकृत होने वाले पदार्थों में से एक है। इसलिए मनुष्यों में, एक एटीपी अणु का जीवनकाल 1 मिनट से भी कम होता है। दिन के दौरान, एक एटीपी अणु औसतन 2000-3000 पुनर्संश्लेषण चक्र से गुजरता है (मानव शरीर प्रति दिन लगभग 40 किलोग्राम एटीपी संश्लेषित करता है), यानी, व्यावहारिक रूप से शरीर में कोई एटीपी रिजर्व नहीं बनता है, और सामान्य जीवन के लिए यह नए एटीपी अणुओं को लगातार संश्लेषित करने के लिए आवश्यक है।

ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन -

हालाँकि, कार्बोहाइड्रेट का उपयोग अक्सर सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है। इस प्रकार, मस्तिष्क कोशिकाएं कार्बोहाइड्रेट के अलावा पोषण के लिए किसी अन्य सब्सट्रेट का उपयोग करने में सक्षम नहीं हैं।

प्री-कॉम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट सरल कार्बोहाइड्रेट में टूट जाते हैं, जिससे ग्लूकोज का निर्माण होता है। सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया में ग्लूकोज एक सार्वभौमिक सब्सट्रेट है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण को 3 चरणों में विभाजित किया गया है:

1. ग्लाइकोलाइसिस;

2. ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन और क्रेब्स चक्र;

3. ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण।

इस मामले में, ग्लाइकोलाइसिस एरोबिक और एनारोबिक श्वसन के लिए एक सामान्य चरण है।

2 .1.1 जीएलआईसीओलिज़- एटीपी के संश्लेषण के साथ, कोशिकाओं में ग्लूकोज के क्रमिक टूटने की एक एंजाइमेटिक प्रक्रिया। एरोबिक परिस्थितियों में ग्लाइकोलाइसिस से पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट) का निर्माण होता है, अवायवीय परिस्थितियों में ग्लाइकोलाइसिस से लैक्टिक एसिड (लैक्टेट) का निर्माण होता है। ग्लाइकोलाइसिस जानवरों में ग्लूकोज अपचय का मुख्य मार्ग है।

ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में 10 अनुक्रमिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक अलग एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।

ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है। पहला चरण, जो 2 एटीपी अणुओं की ऊर्जा खपत के साथ होता है, इसमें ग्लूकोज अणु का ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट के 2 अणुओं में विभाजन होता है। दूसरे चरण में, एटीपी के संश्लेषण के साथ, ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट का एनएडी-निर्भर ऑक्सीकरण होता है। ग्लाइकोलाइसिस अपने आप में एक पूरी तरह से अवायवीय प्रक्रिया है, यानी, प्रतिक्रिया होने के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।

ग्लाइकोलाइसिस सबसे पुरानी चयापचय प्रक्रियाओं में से एक है, जो लगभग सभी जीवित जीवों में ज्ञात है। संभवतः, ग्लाइकोलाइसिस प्राइमर्डियल प्रोकैरियोट्स में 3.5 अरब साल से भी पहले प्रकट हुआ था।

ग्लाइकोलाइसिस का परिणाम ग्लूकोज के एक अणु का पाइरुविक एसिड (पीवीए) के दो अणुओं में रूपांतरण और कोएंजाइम एनएडीएच के रूप में दो कम करने वाले समकक्षों का निर्माण है।

ग्लाइकोलाइसिस का पूरा समीकरण है:

सी 6 एच 12 ओ 6 + 2एनएडी + + 2एडीपी + 2पी एन = 2एनएडी एच + 2पीवीके + 2एटीपी + 2एच 2 ओ + 2एच +।

कोशिका में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति या कमी में, पाइरुविक एसिड लैक्टिक एसिड में अपचयित हो जाता है, तो ग्लाइकोलाइसिस का सामान्य समीकरण इस प्रकार होगा:

सी 6 एच 12 ओ 6 + 2एडीपी + 2पी एन = 2 लैक्टेट + 2एटीपी + 2एच 2 ओ।

इस प्रकार, एक ग्लूकोज अणु के अवायवीय टूटने के दौरान, एटीपी की कुल शुद्ध उपज एडीपी के सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन की प्रतिक्रियाओं में प्राप्त दो अणुओं के बराबर होती है।

एरोबिक जीवों में, ग्लाइकोलाइसिस के अंतिम उत्पाद सेलुलर श्वसन से संबंधित जैव रासायनिक चक्रों में और परिवर्तन से गुजरते हैं। परिणामस्वरूप, एक ग्लूकोज अणु के सभी मेटाबोलाइट्स के पूर्ण ऑक्सीकरण के बाद, सेलुलर श्वसन के अंतिम चरण में - ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन, जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला पर होता है - प्रत्येक के लिए अतिरिक्त 34 या 36 एटीपी अणु संश्लेषित होते हैं ग्लूकोज अणु.

ग्लाइकोलाइसिस की पहली प्रतिक्रिया ग्लूकोज अणु का फॉस्फोराइलेशन है, जो एटीपी के 1 अणु के ऊर्जा व्यय के साथ ऊतक-विशिष्ट एंजाइम हेक्सोकाइनेज की भागीदारी के साथ होता है; ग्लूकोज का सक्रिय रूप बनता है - ग्लूकोज 6 फॉस्फेट (जी-6-एफ):

प्रतिक्रिया घटित होने के लिए माध्यम में Mg 2+ आयनों की उपस्थिति आवश्यक है, जिसके साथ ATP अणु जटिल रूप से बंधा होता है। यह प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है और पहली है चाबी प्रतिक्रिया ग्लाइकोलाइसिस.

ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन के दो उद्देश्य हैं: सबसे पहले, इस तथ्य के कारण कि तटस्थ ग्लूकोज अणु के लिए पारगम्य प्लाज्मा झिल्ली, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए जी-6-पी अणुओं को गुजरने की अनुमति नहीं देती है, फॉस्फोराइलेटेड ग्लूकोज कोशिका के अंदर बंद हो जाता है। दूसरे, फॉस्फोराइलेशन के दौरान, ग्लूकोज एक सक्रिय रूप में परिवर्तित हो जाता है जो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकता है और चयापचय चक्र में शामिल हो सकता है।

हेक्सोकाइनेज, ग्लूकोकाइनेज का हेपेटिक आइसोनिजाइम, रक्त शर्करा के स्तर को विनियमित करने में महत्वपूर्ण है।

अगली प्रतिक्रिया में ( 2 ) एंजाइम फॉस्फोग्लुकोइसोमेरेज़ द्वारा G-6-P में परिवर्तित हो जाता है फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट (एफ-6-एफ):

इस प्रतिक्रिया के लिए किसी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है और प्रतिक्रिया पूरी तरह से उलटा होती है। इस स्तर पर, फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से फ्रुक्टोज को ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में भी शामिल किया जा सकता है।

इसके बाद, दो प्रतिक्रियाएं लगभग तुरंत एक के बाद एक होती हैं: फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट का अपरिवर्तनीय फॉस्फोराइलेशन ( 3 ) और परिणामी एल्डोल दरार का प्रतिवर्ती फ्रुक्टोज 1,6-बाइफॉस्फेट (एफ-1.6-बीएफ) दो तिकड़ी में ( 4 ).

पी-6-पी का फॉस्फोराइलेशन फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज द्वारा एक अन्य एटीपी अणु की ऊर्जा व्यय के साथ किया जाता है; यह दूसरा है चाबी प्रतिक्रियाग्लाइकोलाइसिस, इसका विनियमन समग्र रूप से ग्लाइकोलाइसिस की तीव्रता को निर्धारित करता है।

एल्डोल दरार एफ-1.6-बीएफफ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट एल्डोलेज़ की क्रिया के तहत होता है:

चौथी प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, डाइहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेटऔर ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट, और पहला लगभग तुरंत प्रभाव में है फॉस्फोट्रायोज़ आइसोमेरेज़दूसरे पर जाता है ( 5 ), जो आगे के परिवर्तनों में भाग लेता है:

प्रत्येक ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट अणु की उपस्थिति में NAD+ द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है डीहाइड्रोजनेज ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेटपहले 1,3- डीऔरफॉस्फोग्लिस- आनुपातिक (6 ):

इसके साथ अगला 1,3-डिफोस्फोग्लीसेरेटस्थिति 1 में एक उच्च-ऊर्जा बंधन युक्त, एंजाइम फॉस्फोग्लिसरेट काइनेज फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को एडीपी अणु (प्रतिक्रिया) में स्थानांतरित करता है 7 ) - एक एटीपी अणु बनता है:

यह सब्सट्रेट फास्फारिलीकरण की पहली प्रतिक्रिया है। इस क्षण से, ग्लूकोज के टूटने की प्रक्रिया ऊर्जा के संदर्भ में लाभहीन नहीं रह जाती है, क्योंकि पहले चरण की ऊर्जा लागत की भरपाई की जाती है: खर्च किए गए दो के बजाय 2 एटीपी अणुओं को संश्लेषित किया जाता है (प्रत्येक 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट के लिए एक)। प्रतिक्रियाएं 1 और 3 . इस प्रतिक्रिया के घटित होने के लिए, साइटोसोल में ADP की उपस्थिति आवश्यक है, अर्थात जब कोशिका में ATP की अधिकता (और ADP की कमी) होती है, तो इसकी गति कम हो जाती है। चूंकि एटीपी, जिसका चयापचय नहीं होता है, कोशिका में जमा नहीं होता है बल्कि नष्ट हो जाता है, यह प्रतिक्रिया ग्लाइकोलाइसिस का एक महत्वपूर्ण नियामक है।

फिर क्रमिक रूप से: फॉस्फोग्लिसरॉल म्यूटेज़ बनता है 2-फॉस्फो- ग्लिसरेट (8 ):

एनोलेज़ फॉर्म फ़ॉस्फ़ोएनोलपाइरुवेट (9 ):

अंत में, एडीपी के सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन की दूसरी प्रतिक्रिया पाइरूवेट और एटीपी के एनोल फॉर्म के निर्माण के साथ होती है ( 10 ):

प्रतिक्रिया पाइरूवेट किनेज़ की क्रिया के तहत होती है। यह ग्लाइकोलाइसिस की अंतिम प्रमुख प्रतिक्रिया है। पाइरूवेट के एनोल रूप का पाइरूवेट में आइसोमेराइजेशन गैर-एंजाइमिक रूप से होता है।

इसके गठन के बाद से एफ-1.6-बीएफकेवल ऊर्जा मुक्त करने वाली प्रतिक्रियाएँ ही घटित होती हैं 7 और 10 , जिसमें ADP का सब्सट्रेट फास्फारिलीकरण होता है।

विनियमन ग्लाइकोलाइसिस

स्थानीय और सामान्य विनियमन हैं।

कोशिका के अंदर विभिन्न चयापचयों के प्रभाव में एंजाइमों की गतिविधि को बदलकर स्थानीय विनियमन किया जाता है।

संपूर्ण जीव के लिए तुरंत ग्लाइकोलाइसिस का विनियमन, हार्मोन के प्रभाव में होता है, जो द्वितीयक दूतों के अणुओं के माध्यम से प्रभावित होकर, इंट्रासेल्युलर चयापचय को बदलता है।

इंसुलिन ग्लाइकोलाइसिस को उत्तेजित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ग्लूकागन और एड्रेनालाईन ग्लाइकोलाइसिस के सबसे महत्वपूर्ण हार्मोनल अवरोधक हैं।

इंसुलिन ग्लाइकोलाइसिस को उत्तेजित करता है:

· हेक्सोकाइनेज प्रतिक्रिया का सक्रियण;

· फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज की उत्तेजना;

· पाइरूवेट काइनेज की उत्तेजना.

अन्य हार्मोन भी ग्लाइकोलाइसिस को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, सोमाटोट्रोपिन ग्लाइकोलाइटिक एंजाइमों को रोकता है, और थायराइड हार्मोन उत्तेजक होते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस को कई प्रमुख चरणों के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। हेक्सोकाइनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं ( 1 ), फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज ( 3 ) और पाइरूवेट किनेसे ( 10 ) मुक्त ऊर्जा में उल्लेखनीय कमी की विशेषता है और व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय हैं, जो उन्हें ग्लाइकोलाइसिस के विनियमन के प्रभावी बिंदु बनने की अनुमति देता है।

ग्लाइकोलाइसिस असाधारण महत्व का एक कैटोबोलिक मार्ग है। यह प्रोटीन संश्लेषण सहित सेलुलर प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। ग्लाइकोलाइसिस के मध्यवर्ती उत्पादों का उपयोग वसा के संश्लेषण में किया जाता है। पाइरूवेट का उपयोग एलानिन, एस्पार्टेट और अन्य यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए भी किया जा सकता है। ग्लाइकोलाइसिस के लिए धन्यवाद, माइटोकॉन्ड्रियल प्रदर्शन और ऑक्सीजन की उपलब्धता अल्पकालिक अत्यधिक भार के दौरान मांसपेशियों की शक्ति को सीमित नहीं करती है।

2.1.2 ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन - पाइरूवेट का एसिटाइल-सीओए में ऑक्सीकरण कई एंजाइमों और कोएंजाइमों की भागीदारी के साथ होता है, जो संरचनात्मक रूप से एक मल्टीएंजाइम प्रणाली में एकजुट होते हैं जिन्हें पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स कहा जाता है।

इस प्रक्रिया के चरण I में, एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज (ई 1) के सक्रिय केंद्र में थायमिन पाइरोफॉस्फेट (टीपीपी) के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप पाइरूवेट अपना कार्बोक्सिल समूह खो देता है। चरण II में, E 1 -TPP-CHOH-CH 3 कॉम्प्लेक्स के ऑक्सीथाइल समूह को एसिटाइल समूह बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, जो एक साथ एंजाइम डायहाइड्रोलिपॉयलेटाइलट्रांसफेरेज़ (E 2) से जुड़े लिपोइक एसिड एमाइड (कोएंजाइम) में स्थानांतरित हो जाता है। यह एंजाइम चरण III को उत्प्रेरित करता है - अंतिम उत्पाद एसिटाइल-सीओए के गठन के साथ एसिटाइल समूह को कोएंजाइम सीओए (एचएस-कोए) में स्थानांतरित करता है, जो एक उच्च-ऊर्जा (मैक्रोएर्जिक) यौगिक है।

चरण IV में, लिपोमाइड का ऑक्सीकृत रूप कम किए गए डायहाइड्रोलिपोमाइड-ई 2 कॉम्प्लेक्स से पुनर्जीवित होता है। एंजाइम डायहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज (ई 3) की भागीदारी के साथ, हाइड्रोजन को डायहाइड्रोलिपोमाइड के कम सल्फहाइड्रील समूहों से एफएडी में स्थानांतरित किया जाता है, जो इस एंजाइम के कृत्रिम समूह के रूप में कार्य करता है और इसके साथ कसकर बंधा होता है। चरण V में, कम FADH 2 डाइहाइड्रो-लिपॉयल डिहाइड्रोजनेज हाइड्रोजन को कोएंजाइम NAD में स्थानांतरित करके NADH + H + बनाता है।

पाइरूवेट के ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन की प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होती है। इसमें (एक जटिल मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स के हिस्से के रूप में) 3 एंजाइम (पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज, डायहाइड्रोलिपॉयल एसिटाइलट्रांसफेरेज़, डायहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज) और 5 कोएंजाइम (टीपीएफ, लिपोइक एसिड एमाइड, कोएंजाइम ए, एफएडी और एनएडी) शामिल हैं, जिनमें से तीन एंजाइमों के साथ अपेक्षाकृत मजबूती से जुड़े हुए हैं। (टीपीएफ-ई 1, लिपोमाइड-ई 2 और एफएडी-ई 3), और दो आसानी से अलग हो जाते हैं (एचएस-कोए और एनएडी)।

चावल। 1 पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की क्रिया का तंत्र

ई 1 - पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज; ई 2 - डि-हाइड्रोलिपॉयलेटाइलट्रांसफेरेज़; ई 3 - डायहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज; वृत्तों में संख्याएँ प्रक्रिया के चरणों को दर्शाती हैं।

ये सभी एंजाइम, जिनमें एक सबयूनिट संरचना होती है, और कोएंजाइम एक ही कॉम्प्लेक्स में व्यवस्थित होते हैं। इसलिए, मध्यवर्ती उत्पाद एक दूसरे के साथ शीघ्रता से बातचीत करने में सक्षम होते हैं। यह दिखाया गया है कि कॉम्प्लेक्स बनाने वाले डायहाइड्रोलिपॉयल एसिटाइलट्रांसफेरेज़ की उपइकाइयों की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं कॉम्प्लेक्स के मूल का निर्माण करती हैं, जिसके चारों ओर पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज और डायहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज स्थित होते हैं। यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि मूल एंजाइम कॉम्प्लेक्स स्व-संयोजन द्वारा बनता है।

पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित समग्र प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

पाइरूवेट + एनएडी + + एचएस-सीओए - > एसिटाइल-सीओए + एनएडीएच + एच + + सीओ 2।

प्रतिक्रिया के साथ मानक मुक्त ऊर्जा में उल्लेखनीय कमी आती है और यह व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय है।

ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन के दौरान गठित एसिटाइल-सीओए सीओ 2 और एच 2 ओ के गठन के साथ आगे ऑक्सीकरण से गुजरता है। एसिटाइल-सीओए का पूर्ण ऑक्सीकरण ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र) में होता है। यह प्रक्रिया, साथ ही पाइरूवेट का ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन, कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में होती है।

2 .1.3 चक्रट्राइकार्बोनिकखट्टाटी (चक्र रचनात्मकबीएसए, जिट्रामोटा चक्र) अपचय के सामान्य पथ का केंद्रीय भाग है, एक चक्रीय जैव रासायनिक एरोबिक प्रक्रिया जिसके दौरान कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन के टूटने के दौरान जीवित जीवों में मध्यवर्ती उत्पादों के रूप में गठित दो- और तीन-कार्बन यौगिकों का सीओ 2 में रूपांतरण होता है। इस मामले में, जारी हाइड्रोजन को ऊतक श्वसन श्रृंखला में भेजा जाता है, जहां इसे पानी में ऑक्सीकरण किया जाता है, जो सीधे सार्वभौमिक ऊर्जा स्रोत - एटीपी के संश्लेषण में भाग लेता है।

क्रेब्स चक्र सभी ऑक्सीजन का उपयोग करने वाली कोशिकाओं के श्वसन में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो शरीर में कई चयापचय मार्गों का प्रतिच्छेदन है। महत्वपूर्ण ऊर्जा भूमिका के अलावा, चक्र में एक महत्वपूर्ण प्लास्टिक फ़ंक्शन भी होता है, अर्थात, यह अग्रदूत अणुओं का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, जिससे, अन्य जैव रासायनिक परिवर्तनों के दौरान, कोशिका के जीवन के लिए महत्वपूर्ण यौगिकों को संश्लेषित किया जाता है, जैसे अमीनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट, फैटी एसिड, आदि।

परिवर्तन चक्र नींबूअम्लजीवित कोशिकाओं में की खोज और अध्ययन जर्मन बायोकेमिस्ट सर हंस क्रेब्स द्वारा किया गया था, इस काम के लिए उन्हें (एफ. लिपमैन के साथ) नोबेल पुरस्कार (1953) से सम्मानित किया गया था।

यूकेरियोट्स में, क्रेब्स चक्र की सभी प्रतिक्रियाएं माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर होती हैं, और उन्हें उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम, एक को छोड़कर, माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में एक स्वतंत्र अवस्था में होते हैं, सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज के अपवाद के साथ, जो आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर स्थानीयकृत होता है, लिपिड बाईलेयर. प्रोकैरियोट्स में, चक्र की प्रतिक्रियाएँ साइटोप्लाज्म में होती हैं।

क्रेब्स चक्र की एक क्रांति के लिए सामान्य समीकरण है:

एसिटाइल-सीओए > 2सीओ 2 + सीओए + 8ई?

विनियमन चक्रए:

क्रेब्स चक्र को "एक नकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र द्वारा" नियंत्रित किया जाता है; बड़ी मात्रा में सब्सट्रेट्स (एसिटाइल-सीओए, ऑक्सालोएसीटेट) की उपस्थिति में, चक्र सक्रिय रूप से काम करता है, और जब प्रतिक्रिया उत्पादों (एनएडी, एटीपी) की अधिकता होती है, यह बाधित है. विनियमन भी हार्मोन की मदद से किया जाता है; एसिटाइल-सीओए का मुख्य स्रोत ग्लूकोज है, इसलिए हार्मोन जो ग्लूकोज के एरोबिक टूटने को बढ़ावा देते हैं, क्रेब्स चक्र के कामकाज में योगदान करते हैं। ये हार्मोन हैं:

· इंसुलिन;

· एड्रेनालाईन.

ग्लूकागन ग्लूकोज संश्लेषण को उत्तेजित करता है और क्रेब्स चक्र प्रतिक्रियाओं को रोकता है।

एक नियम के रूप में, क्रेब्स चक्र का कार्य एनाप्लेरोटिक प्रतिक्रियाओं के कारण बाधित नहीं होता है जो चक्र को सब्सट्रेट्स से भर देते हैं:

पाइरूवेट + सीओ 2 + एटीपी = ऑक्सालोएसीटेट (क्रेब्स चक्र सब्सट्रेट) + एडीपी + एफएन।

काम एटीपी सिंथेज़

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला के पांचवें परिसर - प्रोटॉन एटीपी सिंथेज़ द्वारा की जाती है, जिसमें 5 प्रकार की 9 सबयूनिट शामिल हैं:

3 सबयूनिट (डी,ई,एफ) एटीपी सिंथेज़ की अखंडता में योगदान करते हैं

· एक सबयूनिट बुनियादी कार्यात्मक इकाई है. इसकी 3 अनुरूपताएँ हैं:

· एल-संरूपण - एडीपी और फॉस्फेट को जोड़ता है (विशेष वाहक का उपयोग करके साइटोप्लाज्म से माइटोकॉन्ड्रियन में प्रवेश करें)

टी-संरचना - फॉस्फेट एडीपी से जुड़ता है और एटीपी बनता है

· ओ-संरूपण - एटीपी को बी-सबयूनिट से अलग किया जाता है और बी-सबयूनिट में स्थानांतरित किया जाता है।

· एक सबयूनिट को अपनी संरचना बदलने के लिए, एक हाइड्रोजन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है, क्योंकि संरचना 3 बार बदलती है, इसलिए 3 हाइड्रोजन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। प्रोटॉन को इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता के प्रभाव में माइटोकॉन्ड्रिया के इंटरमेम्ब्रेन स्पेस से पंप किया जाता है।

· बी-सबयूनिट एटीपी को झिल्ली ट्रांसपोर्टर तक पहुंचाता है, जो एटीपी को साइटोप्लाज्म में "फेंक" देता है। बदले में, वही ट्रांसपोर्टर साइटोप्लाज्म से एडीपी का परिवहन करता है। माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में साइटोप्लाज्म से माइटोकॉन्ड्रियन तक एक फॉस्फेट ट्रांसपोर्टर भी होता है, लेकिन इसके संचालन के लिए हाइड्रोजन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। ऐसे ट्रांसपोर्टरों को ट्रांसलोकेस कहा जाता है।

कुल बाहर निकलना

1 एटीपी अणु को संश्लेषित करने के लिए 3 प्रोटॉन की आवश्यकता होती है।

इनहिबिटर्स ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण

अवरोधक वी कॉम्प्लेक्स को रोकते हैं:

· ओलिगोमाइसिन - एटीपी सिंथेज़ के प्रोटॉन चैनलों को ब्लॉक करता है।

· एट्रैक्टाइलोसाइड, साइक्लोफाइलिन - ट्रांसलोकेस को ब्लॉक करता है।

डिस्कनेक्टर्स ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण

डिस्कनेक्टर्स- लिपोफिलिक पदार्थ जो प्रोटॉन को स्वीकार करने और उन्हें वी कॉम्प्लेक्स (इसके प्रोटॉन चैनल) को दरकिनार करते हुए माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली के माध्यम से स्थानांतरित करने में सक्षम हैं। डिस्कनेक्टर्स:

· प्राकृतिक- लिपिड पेरोक्सीडेशन, लंबी श्रृंखला फैटी एसिड के उत्पाद; थायराइड हार्मोन की बड़ी खुराक.

· कृत्रिम- डाइनिट्रोफेनोल, ईथर, विटामिन के डेरिवेटिव, एनेस्थेटिक्स।

2.2 सब्सट्रेट फास्फारिलीकरण

सब्सट्रेटए सटीकफॉस्फोरिलऔर घूमना (जैव रासायनिक), ग्लाइकोलाइसिस (फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड डिहाइड्रोजनेज और एनोलेज़ द्वारा उत्प्रेरित) की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा के कारण और ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में ए-केटोग्लुटेरिक एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान (ए-केटोग्लूटारेट डिहाइड्रोजनेज की कार्रवाई के तहत) ऊर्जा से भरपूर फास्फोरस यौगिकों का संश्लेषण और सक्सेनेट थायोकिनेज)। बैक्टीरिया के लिए एस.एफ. के मामलों का वर्णन किया गया है। पाइरुविक एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान.सी. एफ., इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में फॉस्फोराइलेशन के विपरीत, "अनकपलिंग" जहर (उदाहरण के लिए, डाइनिट्रोफेनोल) द्वारा बाधित नहीं होता है और माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एंजाइमों के निर्धारण से जुड़ा नहीं है। एस.एफ. का योगदान. एरोबिक परिस्थितियों में सेलुलर एटीपी पूल में योगदान इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में फॉस्फोराइलेशन के योगदान से काफी कम है।

अध्याय 3. एटीपी का उपयोग करने के तरीके

3.1 कोशिका में भूमिका

शरीर में एटीपी की मुख्य भूमिका कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने से जुड़ी है। दो उच्च-ऊर्जा बांडों के वाहक के रूप में, एटीपी कई ऊर्जा-खपत जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में कार्य करता है। ये सभी शरीर में जटिल पदार्थों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं हैं: जैविक झिल्ली के माध्यम से अणुओं के सक्रिय हस्तांतरण का कार्यान्वयन, जिसमें एक ट्रांसमेम्ब्रेन विद्युत क्षमता का निर्माण भी शामिल है; मांसपेशी संकुचन का कार्यान्वयन.

जैसा कि ज्ञात है, जीवित जीवों की जैव ऊर्जा में दो मुख्य बिंदु महत्वपूर्ण हैं:

ए) रासायनिक ऊर्जा को कार्बनिक सब्सट्रेट्स के ऑक्सीकरण की एक्सर्जोनिक कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं के साथ मिलकर एटीपी के गठन के माध्यम से संग्रहित किया जाता है;

बी) रासायनिक ऊर्जा का उपयोग एटीपी के टूटने के माध्यम से किया जाता है, जो उपचय की अंतर्जात प्रतिक्रियाओं और अन्य प्रक्रियाओं के साथ मिलकर होता है जिनके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

सवाल उठता है कि एटीपी अणु बायोएनर्जेटिक्स में अपनी केंद्रीय भूमिका क्यों निभाता है। इसे हल करने के लिए, एटीपी की संरचना पर विचार करें संरचना एटीपी - (पर पीएच 7,0 टेट्राचार्ज ऋणायन) .

एटीपी एक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर यौगिक है। एटीपी की अस्थिरता, सबसे पहले, एक ही नाम के नकारात्मक आवेशों के समूह के क्षेत्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा निर्धारित की जाती है, जिससे पूरे अणु में तनाव होता है, लेकिन बंधन सबसे मजबूत होता है - पी - ओ - पी, और दूसरी बात, एक विशिष्ट अनुनाद द्वारा. अंतिम कारक के अनुसार, फॉस्फोरस परमाणुओं के बीच स्थित ऑक्सीजन परमाणु के असंबद्ध मोबाइल इलेक्ट्रॉनों के लिए उनके बीच प्रतिस्पर्धा होती है, क्योंकि प्रत्येक फॉस्फोरस परमाणु में P=O और P के महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता प्रभाव के कारण आंशिक सकारात्मक चार्ज होता है। - ओ- समूह। इस प्रकार, एटीपी के अस्तित्व की संभावना इन भौतिक रासायनिक तनावों की भरपाई के लिए अणु में पर्याप्त मात्रा में रासायनिक ऊर्जा की उपस्थिति से निर्धारित होती है। एटीपी अणु में दो फॉस्फोएनहाइड्राइड (पाइरोफॉस्फेट) बंधन होते हैं, जिनके हाइड्रोलिसिस के साथ मुक्त ऊर्जा (पीएच 7.0 और 37 डिग्री सेल्सियस पर) में उल्लेखनीय कमी आती है।

एटीपी + एच 2 ओ = एडीपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.0 केजे/मोल।

एडीपी + एच 2 ओ = एएमपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.9 केजे/मोल।

बायोएनर्जी की केंद्रीय समस्याओं में से एक एटीपी का जैवसंश्लेषण है, जो जीवित प्रकृति में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से होता है।

एडीपी का फास्फोराइलेशन एक अंतर्जात प्रक्रिया है और इसके लिए ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्रकृति में ऐसे दो ऊर्जा स्रोत प्रबल हैं - सौर ऊर्जा और कम कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा। हरे पौधे और कुछ सूक्ष्मजीव अवशोषित प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने में सक्षम हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन पर खर्च किया जाता है। एटीपी पुनर्जनन की इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषक फास्फारिलीकरण कहा जाता है। एरोबिक परिस्थितियों में कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा का एटीपी के मैक्रोएनर्जेटिक बांड में परिवर्तन मुख्य रूप से ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के माध्यम से होता है। एटीपी के निर्माण के लिए आवश्यक मुक्त ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रिया की श्वसन ऑक्सीडेटिव श्रृंखला में उत्पन्न होती है।

एक अन्य प्रकार का एटीपी संश्लेषण ज्ञात है, जिसे सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से जुड़े ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के विपरीत, एटीपी पुनर्जनन के लिए आवश्यक सक्रिय फॉस्फोरिल समूह (- PO3 H2) के दाता, ग्लाइकोलाइसिस और ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र की प्रक्रियाओं के मध्यवर्ती हैं। इन सभी मामलों में, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं उच्च-ऊर्जा यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाती हैं: 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट (ग्लाइकोलाइसिस), स्यूसिनिल-सीओए (ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र), जो उपयुक्त एंजाइमों की भागीदारी के साथ, एडीपी को फोलीलेट करने में सक्षम हैं और एटीपी का निर्माण सब्सट्रेट स्तर पर ऊर्जा परिवर्तन अवायवीय जीवों में एटीपी संश्लेषण का एकमात्र तरीका है। एटीपी संश्लेषण की यह प्रक्रिया आपको ऑक्सीजन भुखमरी की अवधि के दौरान कंकाल की मांसपेशियों के गहन काम को बनाए रखने की अनुमति देती है। यह याद रखना चाहिए कि परिपक्व लाल रक्त कोशिकाओं में एटीपी संश्लेषण के लिए यह एकमात्र मार्ग है जिसमें माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होता है।

कोशिका के बायोएनेरजेटिक्स में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका एडेनिल न्यूक्लियोटाइड द्वारा निभाई जाती है, जिससे दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जुड़े होते हैं। इस पदार्थ को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) कहा जाता है। एटीपी अणु के फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच रासायनिक बंधों में ऊर्जा संग्रहित होती है, जो कार्बनिक फॉस्फोराइट के अलग होने पर निकलती है:

एटीपी = एडीपी+पी+ई,

जहाँ F एक एंजाइम है, E ऊर्जा मुक्त कर रहा है। इस प्रतिक्रिया में, एडेनोसिन फॉस्फोरिक एसिड (एडीपी) बनता है - एटीपी अणु और कार्बनिक फॉस्फेट का शेष। सभी कोशिकाएं जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं, गति, गर्मी के उत्पादन, तंत्रिका आवेगों, ल्यूमिनेसेंस (उदाहरण के लिए, ल्यूमिनसेंट बैक्टीरिया) के लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग करती हैं, यानी सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए।

एटीपी एक सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक है। खाए गए भोजन में निहित प्रकाश ऊर्जा एटीपी अणुओं में संग्रहीत होती है।

कोशिका में एटीपी की आपूर्ति कम होती है। तो, मांसपेशियों में एटीपी रिजर्व 20 - 30 संकुचन के लिए पर्याप्त है। गहन, लेकिन अल्पकालिक काम के साथ, मांसपेशियां विशेष रूप से उनमें मौजूद एटीपी के टूटने के कारण काम करती हैं। काम खत्म करने के बाद, एक व्यक्ति जोर से सांस लेता है - इस अवधि के दौरान, कार्बोहाइड्रेट और अन्य पदार्थ टूट जाते हैं (ऊर्जा जमा हो जाती है) और कोशिकाओं में एटीपी की आपूर्ति बहाल हो जाती है।

सिनैप्स में ट्रांसमीटर के रूप में एटीपी की भूमिका भी ज्ञात है।

3.2 एंजाइम फ़ंक्शन में भूमिका

एक जीवित कोशिका संतुलन से बहुत दूर एक रासायनिक प्रणाली है: आखिरकार, एक जीवित प्रणाली के संतुलन के दृष्टिकोण का अर्थ है उसका विघटन और मृत्यु। प्रत्येक एंजाइम का उत्पाद आमतौर पर जल्दी से उपभोग किया जाता है क्योंकि इसे चयापचय पथ में किसी अन्य एंजाइम द्वारा सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि बड़ी संख्या में एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में एटीपी का एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट में टूटना शामिल होता है। इसे संभव बनाने के लिए, एटीपी पूल को संतुलन से दूर के स्तर पर बनाए रखा जाना चाहिए, ताकि एटीपी की एकाग्रता और उसके हाइड्रोलिसिस उत्पादों की एकाग्रता का अनुपात अधिक हो। इस प्रकार, एटीपी पूल एक "बैटरी" की भूमिका निभाता है जो एंजाइमों की उपस्थिति द्वारा निर्धारित चयापचय मार्गों के साथ कोशिका में ऊर्जा और परमाणुओं के निरंतर हस्तांतरण को बनाए रखता है।

तो, आइए एटीपी हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया और एंजाइमों के कामकाज पर इसके प्रभाव पर विचार करें। आइए एक विशिष्ट जैवसंश्लेषक प्रक्रिया की कल्पना करें जिसमें दो मोनोमर्स - ए और बी - को एक निर्जलीकरण प्रतिक्रिया (जिसे संघनन भी कहा जाता है) में एक दूसरे के साथ संयोजित होना चाहिए, पानी की रिहाई के साथ:

ए - एन + बी - ओएच - एबी + एच2ओ

विपरीत प्रतिक्रिया, जिसे हाइड्रोलिसिस कहा जाता है, जिसमें पानी का एक अणु सहसंयोजक रूप से बंधे यौगिक ए - बी को तोड़ता है, लगभग हमेशा ऊर्जावान रूप से अनुकूल होगा। यह, उदाहरण के लिए, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और पॉलीसेकेराइड के सबयूनिट में हाइड्रोलाइटिक टूटने के दौरान होता है।

सामान्य रणनीति जिसके द्वारा कोशिकाएँ A - B का निर्माण A - H और B - OH के साथ होता है, में प्रतिक्रियाओं का एक बहु-चरण अनुक्रम शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप आवश्यक यौगिकों के ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल संश्लेषण को एक संतुलित लाभकारी प्रतिक्रिया के साथ जोड़ा जाता है।

क्या एटीपी हाइड्रोलिसिस एक बड़े नकारात्मक मूल्य के अनुरूप है? जी, इसलिए, एटीपी हाइड्रोलिसिस अक्सर एक ऊर्जावान रूप से अनुकूल प्रतिक्रिया की भूमिका निभाता है, जिसके कारण इंट्रासेल्युलर जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाएं होती हैं।

एटीपी हाइड्रोलिसिस से जुड़े ए - एच और बी - ओएच - ए - बी के पथ पर, हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा पहले बी - ओएच को एक उच्च-ऊर्जा मध्यवर्ती में परिवर्तित करती है, जो फिर सीधे ए - एच के साथ प्रतिक्रिया करती है, जिससे ए - बी बनता है। इस प्रक्रिया के लिए एक सरल तंत्र में बी-ओपीओ 3, या बी-ओ-पी के गठन के साथ एटीपी से बी-ओएच में फॉस्फेट का स्थानांतरण शामिल है, और इस मामले में कुल प्रतिक्रिया केवल दो चरणों में होती है:

1) बी - ओएच + एटीपी - बी - बी - पी + एडीपी

2) ए - एन + बी - ओ - आर - ए - बी + आर

चूंकि प्रतिक्रिया के दौरान बना मध्यवर्ती यौगिक बी - ओ - पी फिर से नष्ट हो जाता है, समग्र प्रतिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है:

3) ए-एन + बी - ओएच - ए - बी और एटीपी - एडीपी + पी

पहली, ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल प्रतिक्रिया संभव हो जाती है क्योंकि यह दूसरी, ऊर्जावान रूप से अनुकूल प्रतिक्रिया (एटीपी हाइड्रोलिसिस) से जुड़ी होती है। इस प्रकार की युग्मित जैवसंश्लेषक प्रतिक्रियाओं का एक उदाहरण अमीनो एसिड ग्लूटामाइन का संश्लेषण है।

एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट के लिए एटीपी हाइड्रोलिसिस का जी मान सभी प्रतिक्रियाशील पदार्थों की एकाग्रता पर निर्भर करता है और आमतौर पर सेल स्थितियों के लिए - 11 से - 13 किलो कैलोरी / मोल तक होता है। एटीपी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया का उपयोग अंततः लगभग +10 किलो कैलोरी/मोल के जी मान के साथ थर्मोडायनामिक रूप से प्रतिकूल प्रतिक्रिया करने के लिए किया जा सकता है, निश्चित रूप से उचित प्रतिक्रिया अनुक्रम की उपस्थिति में। हालाँकि, कई जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए यह भी अपर्याप्त है? जी = - 13 किलो कैलोरी/मोल। इन और अन्य मामलों में, एटीपी हाइड्रोलिसिस मार्ग को बदल दिया जाता है ताकि एएमपी और पीपी (पाइरोफॉस्फेट) पहले बन जाएं। अगले चरण में, पायरोफॉस्फेट भी हाइड्रोलिसिस से गुजरता है; पूरी प्रक्रिया का कुल मुक्त ऊर्जा परिवर्तन लगभग - 26 kcal/mol है।

बायोसिंथेटिक प्रतिक्रियाओं में पायरोफॉस्फेट के हाइड्रोलिसिस से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाता है? तरीकों में से एक को ए - एच और बी - ओएच के साथ यौगिक ए - बी के उपरोक्त संश्लेषण के उदाहरण से प्रदर्शित किया जा सकता है। उपयुक्त एंजाइम की मदद से, बी - ओएच एटीपी के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है और उच्च-ऊर्जा यौगिक बी - ओ - पी - पी में बदल सकता है। अब प्रतिक्रिया में तीन चरण होते हैं:

1) बी - ओएच + एटीपी - बी - बी - पी - पी + एएमपी

2) ए - एन + बी - ओ - आर - आर - ए - बी + आरआर

3) पीपी + एच2ओ - 2पी

कुल प्रतिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

ए - एच + बी - ओएच - ए - बी और एटीपी + एच2ओ - एएमपी + 2पी

चूंकि एंजाइम हमेशा आगे और पीछे दोनों दिशाओं में उत्प्रेरित प्रतिक्रिया को तेज करता है, यौगिक ए - बी पायरोफॉस्फेट (प्रतिक्रिया, चरण 2 के विपरीत) के साथ प्रतिक्रिया करके विघटित हो सकता है। हालाँकि, पायरोफॉस्फेट हाइड्रोलिसिस (चरण 3) की ऊर्जावान रूप से अनुकूल प्रतिक्रिया पायरोफॉस्फेट सांद्रता को बहुत कम रखकर ए-बी यौगिक की स्थिरता बनाए रखने में मदद करती है (यह चरण 2 से होने वाली विपरीत प्रतिक्रिया को होने से रोकती है)। इस प्रकार, पायरोफॉस्फेट हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा यह सुनिश्चित करती है कि प्रतिक्रिया आगे की दिशा में आगे बढ़े। इस प्रकार की एक महत्वपूर्ण जैवसंश्लेषक प्रतिक्रिया का एक उदाहरण पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण है।

3.3 डीएनए और आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण में भूमिका

सभी ज्ञात जीवों में, डीएनए बनाने वाले डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स को संबंधित राइबोन्यूक्लियोटाइड्स पर राइबोन्यूक्लियोटाइड रिडक्टेस (आरएनआर) एंजाइम की क्रिया द्वारा संश्लेषित किया जाता है। ये एंजाइम 2" हाइड्रॉक्सिल समूहों, सब्सट्रेट राइबोन्यूक्लियोसाइड डिपोस्फेट और उत्पाद डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड डिपोस्फेट से ऑक्सीजन को हटाकर चीनी अवशेष ओट्रीबोज को डीऑक्सीराइबोज में कम कर देते हैं। सभी रिडक्टेस एंजाइम प्रतिक्रियाशील सिस्टीन अवशेषों पर निर्भर एक सामान्य सल्फहाइड्रील रेडिकल तंत्र का उपयोग करते हैं जो डाइसल्फ़ाइड बांड बनाने के लिए ऑक्सीकृत होते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान PHP एंजाइम को थिओरेडॉक्सिन या ग्लूटारेडॉक्सिन के साथ प्रतिक्रिया द्वारा संसाधित किया जाता है।

आरएचपी और संबंधित एंजाइमों का विनियमन एक दूसरे के संबंध में संतुलन बनाए रखता है। बहुत कम सांद्रता डीएनए संश्लेषण और डीएनए मरम्मत को रोकती है और कोशिका के लिए घातक है, जबकि असामान्य अनुपात डीएनए संश्लेषण के दौरान डीएनए पोलीमरेज़ समावेशन की बढ़ती संभावना के कारण उत्परिवर्तजन है।

आरएनए न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के दौरान, एटीपी से प्राप्त एडेनोसिन आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा सीधे आरएनए अणुओं में शामिल चार न्यूक्लियोटाइड में से एक है। ऊर्जा, यह पोलीमराइजेशन पायरोफॉस्फेट (दो फॉस्फेट समूह) के उन्मूलन के साथ होता है। यह प्रक्रिया डीएनए जैवसंश्लेषण के समान है, सिवाय इसके कि डीएनए में शामिल होने से पहले एटीपी को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड डीएटीपी में बदल दिया जाता है।

में संश्लेषण गिलहरी. अमीनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेस ऊर्जा के स्रोत के रूप में एटीपी एंजाइमों का उपयोग एक टीआरएनए अणु को उसके विशिष्ट अमीनो एसिड से जोड़ने के लिए करते हैं, जिससे एक अमीनोएसिल-टीआरएनए बनता है, जो राइबोसोम में स्थानांतरण के लिए तैयार होता है। एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (एएमपी) द्वारा एटीपी के हाइड्रोलिसिस के माध्यम से ऊर्जा उपलब्ध होती है, जो दो फॉस्फेट समूहों को हटा देती है।

एटीपी का उपयोग कई सेलुलर कार्यों के लिए किया जाता है, जिसमें कोशिका झिल्ली में पदार्थों को स्थानांतरित करने का परिवहन कार्य भी शामिल है। इसका उपयोग यांत्रिक कार्यों के लिए भी किया जाता है, जो मांसपेशियों के संकुचन के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति करता है। यह न केवल हृदय की मांसपेशियों (रक्त परिसंचरण के लिए) और कंकाल की मांसपेशियों (उदाहरण के लिए, स्थूल शरीर की गति के लिए) को ऊर्जा प्रदान करता है, बल्कि गुणसूत्रों और फ्लैगेल्ला को भी ऊर्जा प्रदान करता है ताकि वे अपने कई कार्य कर सकें। एटीपी की प्रमुख भूमिका रासायनिक कार्य में है, जो एक कोशिका के अस्तित्व के लिए आवश्यक कई हजार प्रकार के मैक्रोमोलेक्यूल्स के संश्लेषण के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।

एटीपी का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने और सूचना भेजने के लिए ऑन-ऑफ स्विच के रूप में भी किया जाता है। जीवन में उपयोग किए जाने वाले बिल्डिंग ब्लॉक्स और अन्य संरचनाओं का निर्माण करने वाली प्रोटीन श्रृंखलाओं का आकार मुख्य रूप से कमजोर रासायनिक बंधनों द्वारा निर्धारित होता है जो आसानी से गायब हो जाते हैं और पुनर्गठित होते हैं। ये सर्किट ऊर्जा इनपुट या आउटपुट के जवाब में छोटा, लंबा और आकार बदल सकते हैं। श्रृंखलाओं में परिवर्तन से प्रोटीन का आकार बदल जाता है और इसके कार्य भी बदल सकते हैं या इसके सक्रिय या निष्क्रिय होने का कारण बन सकता है।

एटीपी अणु प्रोटीन अणु के एक भाग से जुड़ सकते हैं, जिससे उसी अणु का दूसरा भाग खिसक जाता है या थोड़ा हिल जाता है जिससे इसकी संरचना बदल जाती है, जिससे अणु निष्क्रिय हो जाता है। एक बार हटाए जाने के बाद, एटीपी प्रोटीन को उसके मूल रूप में वापस ला देता है, और इस प्रकार यह फिर से कार्यशील हो जाता है।

अणु के वापस आने तक चक्र को दोहराया जा सकता है, जो प्रभावी रूप से ऑन/ऑफ स्विच दोनों के रूप में कार्य करता है। फॉस्फोरस को जोड़ना (फॉस्फोराइलेशन) और प्रोटीन से फॉस्फोरस को हटाना (डीफॉस्फोराइलेशन) दोनों ही ऑन या ऑफ स्विच के रूप में काम कर सकते हैं।

3.4 एटीपी के अन्य कार्य

भूमिका वी उपापचय, संश्लेषण और सक्रिय परिवहन

इस प्रकार, एटीपी स्थानिक रूप से अलग-अलग चयापचय प्रतिक्रियाओं के बीच ऊर्जा स्थानांतरित करता है। एटीपी अधिकांश सेलुलर कार्यों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। इसमें डीएनए और आरएनए और प्रोटीन सहित मैक्रोमोलेक्यूल्स का संश्लेषण शामिल है। एटीपी एक्सोसाइटोसिस और एंडोसाइटोसिस जैसे कोशिका झिल्ली में मैक्रोमोलेक्यूल्स के परिवहन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

भूमिका वी संरचना कोशिकाओं और आंदोलन

एटीपी साइटोस्केलेटल तत्वों के संयोजन और पृथक्करण की सुविधा प्रदान करके सेलुलर संरचना को बनाए रखने में शामिल है। इस प्रक्रिया के कारण, एक्टिन फिलामेंट्स के संकुचन के लिए एटीपी की आवश्यकता होती है और मांसपेशियों के संकुचन के लिए मायोसिन की आवश्यकता होती है। यह अंतिम प्रक्रिया जानवरों की बुनियादी ऊर्जा आवश्यकताओं में से एक है और गति और श्वसन के लिए आवश्यक है।

भूमिका वी संकेत प्रणाली

मेंकोशिकीसंकेतप्रणाली

एटीपी भी एक सिग्नलिंग अणु है। एटीपी, एडीपी, या एडेनोसिन को प्यूरिनर्जिक रिसेप्टर्स के रूप में पहचाना जाता है। स्तनधारी ऊतकों में प्यूरीनोरिसेप्टर सबसे प्रचुर मात्रा में रिसेप्टर हो सकते हैं।

मनुष्यों में, यह संकेतन भूमिका केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र दोनों में महत्वपूर्ण है। गतिविधि झिल्ली रिसेप्टर्स के प्यूरिनर्जिक सक्रियण द्वारा सिनैप्स, एक्सोन और ग्लिया से एटीपी की रिहाई पर निर्भर करती है

मेंintracellularसंकेतप्रणाली

सिग्नल ट्रांसडक्शन प्रक्रियाओं में एटीपी महत्वपूर्ण है। इसका उपयोग किनेसेस द्वारा उनके फॉस्फेट स्थानांतरण प्रतिक्रिया में फॉस्फेट समूहों के स्रोत के रूप में किया जाता है। झिल्ली प्रोटीन या लिपिड जैसे समर्थन पर किनेसेस सिग्नल का एक सामान्य रूप है। किनेसेस द्वारा प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन इस कैस्केड को सक्रिय कर सकता है, जैसे कि माइटोजेन-सक्रिय प्रोटीन काइनेज कैस्केड।

एटीपी का उपयोग एडिनाइलेट साइक्लेज़ द्वारा भी किया जाता है और इसे एएमपी नामक दूसरे संदेशवाहक अणु में परिवर्तित किया जाता है, जो इंट्रासेल्युलर स्टोर्स से कैल्शियम को मुक्त करने के लिए कैल्शियम संकेतों को ट्रिगर करने में शामिल होता है। [38] यह संकेत रूप मस्तिष्क के कामकाज में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, हालांकि यह कई अन्य सेलुलर प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल है।

निष्कर्ष

1. एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट - एक न्यूक्लियोटाइड, जीवों में ऊर्जा और पदार्थों के आदान-प्रदान में अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है; सबसे पहले, यौगिक को जीवित प्रणालियों में होने वाली सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के एक सार्वभौमिक स्रोत के रूप में जाना जाता है। रासायनिक रूप से, एटीपी एडेनोसिन का ट्राइफॉस्फेट एस्टर है, जो एडेनिन और राइबोस का व्युत्पन्न है। एटीपी की संरचना एडेनिन न्यूक्लियोटाइड के समान है जो आरएनए का हिस्सा है, केवल एक फॉस्फोरिक एसिड के बजाय, एटीपी में तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। कोशिकाएं ध्यान देने योग्य मात्रा में एसिड नहीं, बल्कि केवल उनके लवण समाहित करने में सक्षम होती हैं। इसलिए, फॉस्फोरिक एसिड अवशेष के रूप में एटीपी में प्रवेश करता है (एसिड के ओएच समूह के बजाय एक नकारात्मक चार्ज ऑक्सीजन परमाणु होता है)।

2. शरीर में एटीपी का संश्लेषण एडीपी के फास्फारिलीकरण द्वारा होता है:

एडीपी + एच 3 पीओ 4 + ऊर्जा> एटीपी + एच 2 ओ.

एडीपी का फॉस्फोराइलेशन दो तरीकों से संभव है: सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन (ऑक्सीकरण करने वाले पदार्थों की ऊर्जा का उपयोग करके)।

ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन - सेलुलर श्वसन के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक, जिससे एटीपी के रूप में ऊर्जा का उत्पादन होता है। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के सब्सट्रेट कार्बनिक यौगिकों - प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के टूटने वाले उत्पाद हैं। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया के क्राइस्टे पर होती है।

सब्सट्रेटए सटीकफॉस्फोरिलऔर घूमना (जैव रासायनिक), ग्लाइकोलाइसिस की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा के कारण और ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र में ए-केटोग्लुटेरिक एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा युक्त फास्फोरस यौगिकों का संश्लेषण।

3. शरीर में एटीपी की मुख्य भूमिका कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने से जुड़ी है। दो उच्च-ऊर्जा बांडों के वाहक के रूप में, एटीपी कई ऊर्जा-खपत जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में कार्य करता है। जीवित जीवों के बायोएनेरजेटिक्स में, निम्नलिखित महत्वपूर्ण हैं: रासायनिक ऊर्जा को एटीपी के गठन के माध्यम से संग्रहित किया जाता है, जो कार्बनिक सब्सट्रेट्स के ऑक्सीकरण की एक्सर्जोनिक कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं के साथ मिलकर होता है; रासायनिक ऊर्जा का उपयोग एटीपी के टूटने के माध्यम से किया जाता है, जो उपचय की अंतर्जात प्रतिक्रियाओं और अन्य प्रक्रियाओं के साथ जुड़ा होता है जिनके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

4. बढ़े हुए भार के साथ (उदाहरण के लिए, कम दूरी की दौड़ में), मांसपेशियां विशेष रूप से एटीपी की आपूर्ति के कारण काम करती हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं में, यह आरक्षित कई दर्जन संकुचन के लिए पर्याप्त है, और फिर एटीपी की मात्रा को फिर से भरना होगा। एडीपी और एएमपी से एटीपी का संश्लेषण कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और अन्य पदार्थों के टूटने के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण होता है। मानसिक कार्य करने के लिए भी बड़ी मात्रा में एटीपी की आवश्यकता होती है। इस कारण से, मानसिक कार्य वाले लोगों को ग्लूकोज की बढ़ी हुई मात्रा की आवश्यकता होती है, जिसके टूटने से एटीपी का संश्लेषण सुनिश्चित होता है।

ऊर्जा के अलावा, एटीपी शरीर में कई अन्य समान रूप से महत्वपूर्ण कार्य करता है:

· अन्य न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के साथ, एटीपी न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में प्रारंभिक उत्पाद है।

· इसके अलावा, एटीपी कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई एंजाइमों का एलोस्टेरिक प्रभावकारक होने के नाते, एटीपी, उनके नियामक केंद्रों से जुड़कर, उनकी गतिविधि को बढ़ाता या दबाता है।

· एटीपी चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट के संश्लेषण के लिए एक प्रत्यक्ष अग्रदूत भी है, जो कोशिका में हार्मोनल सिग्नल ट्रांसमिशन का एक माध्यमिक संदेशवाहक है।

सिनैप्स में ट्रांसमीटर के रूप में एटीपी की भूमिका भी ज्ञात है।

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एटीपी सब्लिंगुअल टैबलेट और इंट्रामस्क्युलर/अंतःशिरा प्रशासन के लिए समाधान के रूप में उपलब्ध है।

एटीपी का सक्रिय पदार्थ सोडियम एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है, जिसका एक अणु (एडेनोसिन-5-ट्राइफॉस्फेट) पशु मांसपेशी ऊतक से प्राप्त होता है। इसके अलावा, इसमें पोटेशियम और मैग्नीशियम आयन होते हैं, हिस्टिडाइन एक महत्वपूर्ण अमीनो एसिड है जो क्षतिग्रस्त ऊतकों की बहाली में भाग लेता है और विकास की अवधि के दौरान शरीर के समुचित विकास के लिए आवश्यक है।

एटीपी की भूमिका

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एक मैक्रोर्जिक (ऊर्जा भंडारण और संचारित करने में सक्षम) यौगिक है जो मानव शरीर में विभिन्न ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप और कार्बोहाइड्रेट के टूटने के दौरान बनता है। यह लगभग सभी ऊतकों और अंगों में पाया जाता है, लेकिन सबसे अधिक कंकाल की मांसपेशियों में पाया जाता है।

एटीपी की भूमिका चयापचय और ऊतकों को ऊर्जा आपूर्ति में सुधार करना है। अकार्बनिक फॉस्फेट और एडीपी में टूटकर, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट ऊर्जा जारी करता है, जिसका उपयोग मांसपेशियों के संकुचन के साथ-साथ प्रोटीन, यूरिया और चयापचय मध्यवर्ती के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

इस पदार्थ के प्रभाव में, चिकनी मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं, रक्तचाप कम हो जाता है, तंत्रिका आवेगों के संचालन में सुधार होता है और मायोकार्डियल सिकुड़न बढ़ जाती है।

उपरोक्त को ध्यान में रखते हुए, एटीपी की कमी कई बीमारियों का कारण बनती है, जैसे डिस्ट्रोफी, सेरेब्रल परिसंचरण संबंधी विकार, कोरोनरी हृदय रोग, आदि।

एटीपी के औषधीय गुण

इसकी मूल संरचना के लिए धन्यवाद, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु का औषधीय प्रभाव केवल इसकी विशेषता है, किसी अन्य रासायनिक घटक में निहित नहीं है। एटीपी यूरिक एसिड की सांद्रता को कम करते हुए मैग्नीशियम और पोटेशियम आयनों की सांद्रता को सामान्य करता है। ऊर्जा चयापचय को उत्तेजित करके, इसमें सुधार होता है:

• कोशिका झिल्ली की आयन परिवहन प्रणालियों की गतिविधि;
• झिल्ली लिपिड रचना संकेतक;
• मायोकार्डियम की एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षात्मक प्रणाली;
• झिल्ली-निर्भर एंजाइमों की गतिविधि।

हाइपोक्सिया और इस्किमिया के कारण मायोकार्डियम में चयापचय प्रक्रियाओं के सामान्य होने के कारण, एटीपी में एंटीरैडमिक, झिल्ली-स्थिरीकरण और एंटी-इस्केमिक प्रभाव होता है।

यह दवा भी सुधारती है:

• मायोकार्डियल सिकुड़न;
• बाएं वेंट्रिकल की कार्यात्मक स्थिति;
• परिधीय और केंद्रीय हेमोडायनामिक्स के संकेतक;
• कोरोनरी परिसंचरण;
• कार्डिएक आउटपुट (जिसके कारण शारीरिक प्रदर्शन बढ़ता है)।

इस्किमिया की स्थिति में, एटीपी की भूमिका मायोकार्डियल ऑक्सीजन की खपत को कम करना और हृदय की कार्यात्मक स्थिति को सक्रिय करना है, जिसके परिणामस्वरूप शारीरिक गतिविधि के दौरान सांस की तकलीफ कम हो जाती है और एनजाइना हमलों की आवृत्ति में कमी आती है।

सुप्रावेंट्रिकुलर और पैरॉक्सिस्मल सुप्रावेंट्रिकुलर टैचीकार्डिया वाले रोगियों में, अलिंद फिब्रिलेशन और स्पंदन वाले रोगियों में, यह दवा साइनस लय को बहाल करती है और एक्टोपिक फ़ॉसी की गतिविधि को कम करती है।

एटीपी के उपयोग के लिए संकेत

जैसा कि एटीपी के निर्देशों में बताया गया है, गोलियों में दवा इसके लिए निर्धारित है:

• हृद - धमनी रोग;
• रोधगलन के बाद और मायोकार्डियल कार्डियोस्क्लेरोसिस;
• गलशोथ;
• सुप्रावेंट्रिकुलर और पैरॉक्सिस्मल सुप्रावेंट्रिकुलर टैचीकार्डिया;
• विभिन्न उत्पत्ति की लय गड़बड़ी (जटिल उपचार के भाग के रूप में);
• स्वायत्त विकार;
• विभिन्न मूल के हाइपरयुरिसीमिया;
• माइक्रोकार्डियोडिस्ट्रोफी;
• क्रोनिक फेटीग सिंड्रोम।

पोलियोमाइलाइटिस, मस्कुलर डिस्ट्रोफी और एटोनी, रेटिनल पिगमेंटरी डीजनरेशन, मल्टीपल स्केलेरोसिस, श्रम की कमजोरी, परिधीय संवहनी रोगों (थ्रोम्बोएंगाइटिस ओब्लिटरन्स, रेनॉड रोग, आंतरायिक अकड़न) के लिए एटीपी इंट्रामस्क्युलर रूप से उपयोग की सलाह दी जाती है।

सुप्रावेंट्रिकुलर टैचीकार्डिया के पैरॉक्सिज्म को राहत देने के लिए दवा को अंतःशिरा में प्रशासित किया जाता है।

एटीपी के उपयोग के लिए मतभेद

एटीपी के निर्देशों से संकेत मिलता है कि दवा का उपयोग इसके किसी भी घटक के प्रति अतिसंवेदनशीलता वाले रोगियों, बच्चों, गर्भवती और स्तनपान कराने वाली महिलाओं में एक साथ कार्डियक ग्लाइकोसाइड की बड़ी खुराक के साथ नहीं किया जाना चाहिए।

यह उन रोगियों के लिए भी निर्धारित नहीं है जिनका निदान किया गया है:

• हाइपरमैग्नेसीमिया;
• हाइपरकेलेमिया;
• तीव्र रोधगलन दौरे;
• ब्रोन्कियल अस्थमा और अन्य सूजन संबंधी फेफड़ों के रोगों का गंभीर रूप;
• दूसरी और तीसरी डिग्री की एवी नाकाबंदी;
• रक्तस्रावी स्ट्रोक;
• धमनी हाइपोटेंशन;
• ब्रैडीरिथिमिया का गंभीर रूप;
• विघटित हृदय विफलता;
• क्यूटी लम्बाई सिंड्रोम.

एटीपी के प्रयोग की विधि और खुराक व्यवस्था

टैबलेट के रूप में एटीपी को भोजन की परवाह किए बिना, दिन में 3-4 बार सबलिंगुअली लिया जाता है। एक खुराक 10 से 40 मिलीग्राम तक भिन्न हो सकती है। उपचार की अवधि उपस्थित चिकित्सक द्वारा निर्धारित की जाती है, लेकिन आमतौर पर यह 20-30 दिन होती है। यदि आवश्यक हो, तो 10-15 दिन के ब्रेक के बाद पाठ्यक्रम दोहराया जाता है।

तीव्र हृदय स्थितियों में, लक्षण गायब होने तक हर 5-10 मिनट में एक खुराक ली जाती है, जिसके बाद वे मानक खुराक पर स्विच कर देते हैं। इस मामले में अधिकतम दैनिक खुराक 400-600 मिलीग्राम है।

उपचार के पहले दिनों में एटीपी को दिन में एक बार 1% समाधान के 10 मिलीग्राम पर इंट्रामस्क्युलर रूप से प्रशासित किया जाता है, फिर उसी खुराक पर दिन में दो बार या 20 मिलीग्राम एक बार दिया जाता है। चिकित्सा का कोर्स आमतौर पर 30 से 40 दिनों तक रहता है। यदि आवश्यक हो, तो 1-2 महीने के ब्रेक के बाद उपचार दोहराया जाता है।

10-20 मिलीग्राम दवा 5 सेकंड में अंतःशिरा में दी जाती है। यदि आवश्यक हो, तो 2-3 मिनट के बाद जलसेक दोहराएँ।

दुष्प्रभाव

एटीपी की समीक्षा में कहा गया है कि दवा का टैबलेट रूप एलर्जी प्रतिक्रिया, मतली, अधिजठर में असुविधा, साथ ही हाइपरमैग्नेसीमिया और/या हाइपरकेलेमिया (लंबे समय तक और अनियंत्रित उपयोग के साथ) के विकास को भड़का सकता है।

वर्णित दुष्प्रभावों के अलावा, जब इंट्रामस्क्युलर रूप से प्रशासित किया जाता है, तो समीक्षाओं के अनुसार, एटीपी, सिरदर्द, टैचीकार्डिया और बढ़ी हुई डायरिया का कारण बन सकता है, और जब अंतःशिरा रूप से प्रशासित किया जाता है, तो यह मतली और चेहरे की लाली पैदा कर सकता है।

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जीवित जीवों की कोशिकाओं में सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है। यदि हम इस नाम का संक्षिप्त नाम दर्ज करते हैं, तो हमें एटीपी मिलता है। यह पदार्थ न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के समूह से संबंधित है और जीवित कोशिकाओं में चयापचय प्रक्रियाओं में अग्रणी भूमिका निभाता है, जो उनके लिए ऊर्जा का एक अपूरणीय स्रोत है।

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सहपाठियों

एटीपी के खोजकर्ता हार्वर्ड स्कूल ऑफ ट्रॉपिकल मेडिसिन के बायोकेमिस्ट थे - येल्लाप्रगदा सुब्बाराव, कार्ल लोहमान और साइरस फिस्के। यह खोज 1929 में हुई और जीवित प्रणालियों के जीव विज्ञान में एक प्रमुख मील का पत्थर बन गई। बाद में, 1941 में, जर्मन बायोकेमिस्ट फ्रिट्ज़ लिपमैन ने पाया कि कोशिकाओं में एटीपी ऊर्जा का मुख्य वाहक है।

एटीपी संरचना

इस अणु का एक व्यवस्थित नाम है, जो इस प्रकार लिखा गया है: 9-बीटा-डी-राइबोफ्यूरानोसिलडेनिन-5′-ट्राइफॉस्फेट, या 9-β-डी-राइबोफ्यूरानोसिल-6-एमिनो-प्यूरीन-5′-ट्राइफॉस्फेट। कौन से यौगिक एटीपी बनाते हैं? रासायनिक रूप से, यह एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एस्टर है - एडेनिन और राइबोस का व्युत्पन्न. यह पदार्थ एडेनिन, जो एक प्यूरीन नाइट्रोजनस बेस है, को β-N-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड का उपयोग करके राइबोस के 1′-कार्बन के साथ मिलाकर बनाया जाता है। α-, β-, और γ-फॉस्फोरिक एसिड अणुओं को क्रमिक रूप से राइबोज के 5′-कार्बन में जोड़ा जाता है।

इस प्रकार, एटीपी अणु में एडेनिन, राइबोस और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जैसे यौगिक होते हैं। एटीपी एक विशेष यौगिक है जिसमें बांड होते हैं जो बड़ी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं। ऐसे बंधनों और पदार्थों को उच्च-ऊर्जा कहा जाता है। एटीपी अणु के इन बंधों के हाइड्रोलिसिस के दौरान, 40 से 60 kJ/mol तक ऊर्जा की मात्रा निकलती है, और यह प्रक्रिया एक या दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के उन्मूलन के साथ होती है।

इस प्रकार ये रासायनिक अभिक्रियाएँ लिखी जाती हैं:

• 1). एटीपी + पानी → एडीपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा;
• 2). एडीपी + पानी → एएमपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा।

इन प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग आगे की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में किया जाता है जिसके लिए कुछ ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है।

जीवित जीव में एटीपी की भूमिका। इसके कार्य

एटीपी क्या कार्य करता है?सबसे पहले, ऊर्जा. जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट की मुख्य भूमिका जीवित जीव में जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करना है। यह भूमिका इस तथ्य के कारण है कि, दो उच्च-ऊर्जा बांडों की उपस्थिति के कारण, एटीपी कई शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है जिनके लिए बड़े ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। ऐसी सभी प्रक्रियाएँ शरीर में जटिल पदार्थों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएँ हैं। यह, सबसे पहले, कोशिका झिल्लियों में अणुओं का सक्रिय स्थानांतरण है, जिसमें इंटरमेम्ब्रेन विद्युत क्षमता के निर्माण में भागीदारी और मांसपेशियों के संकुचन का कार्यान्वयन शामिल है।

उपरोक्त के अलावा, हम कुछ और सूचीबद्ध करते हैं: एटीपी के कार्य भी कम महत्वपूर्ण नहीं हैं, जैसे कि:

शरीर में एटीपी कैसे बनता है?

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड का संश्लेषण जारी है, क्योंकि शरीर को सामान्य कामकाज के लिए हमेशा ऊर्जा की आवश्यकता होती है। किसी भी समय, यह पदार्थ बहुत कम होता है - लगभग 250 ग्राम, जो "बरसात के दिन" के लिए "आपातकालीन आरक्षित" है। बीमारी के दौरान, इस एसिड का गहन संश्लेषण होता है, क्योंकि प्रतिरक्षा और उत्सर्जन प्रणाली के साथ-साथ शरीर के थर्मोरेग्यूलेशन सिस्टम के कामकाज के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो बीमारी की शुरुआत से प्रभावी ढंग से निपटने के लिए आवश्यक है।

किस कोशिका में सबसे अधिक ATP होता है? ये मांसपेशियों और तंत्रिका ऊतक की कोशिकाएं हैं, क्योंकि उनमें ऊर्जा विनिमय प्रक्रियाएं सबसे अधिक तीव्रता से होती हैं। और यह स्पष्ट है, क्योंकि मांसपेशियां उस गतिविधि में भाग लेती हैं जिसके लिए मांसपेशी फाइबर के संकुचन की आवश्यकता होती है, और न्यूरॉन्स विद्युत आवेगों को संचारित करते हैं, जिसके बिना सभी शरीर प्रणालियों का कामकाज असंभव है। यही कारण है कि कोशिका के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट का निरंतर और उच्च स्तर बनाए रखना बहुत महत्वपूर्ण है।

शरीर में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु कैसे बन सकते हैं? वे तथाकथित द्वारा गठित होते हैं एडीपी (एडेनोसिन डाइफॉस्फेट) का फॉस्फोराइलेशन. यह रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार दिखती है:

एडीपी + फॉस्फोरिक एसिड + ऊर्जा → एटीपी + पानी।

एडीपी का फॉस्फोराइलेशन एंजाइम और प्रकाश जैसे उत्प्रेरक की भागीदारी से होता है, और इसे तीन तरीकों में से एक में किया जाता है:

ऑक्सीडेटिव और सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन दोनों ऐसे पदार्थों की ऊर्जा का उपयोग करते हैं जो ऐसे संश्लेषण के दौरान ऑक्सीकृत होते हैं।

निष्कर्ष

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड- यह शरीर में सबसे अधिक बार नवीनीकृत होने वाला पदार्थ है। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु औसतन कितने समय तक जीवित रहता है? उदाहरण के लिए, मानव शरीर में इसका जीवनकाल एक मिनट से भी कम होता है, इसलिए ऐसे पदार्थ का एक अणु प्रति दिन 3000 बार पैदा होता है और क्षय होता है। आश्चर्यजनक रूप से, दिन के दौरान मानव शरीर लगभग 40 किलोग्राम इस पदार्थ का संश्लेषण करता है! इस "आंतरिक ऊर्जा" की आवश्यकता हमारे लिए बहुत अधिक है!

किसी जीवित प्राणी के शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा ईंधन के रूप में एटीपी के संश्लेषण और आगे के उपयोग का पूरा चक्र इस जीव में ऊर्जा चयापचय के सार का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एक प्रकार की "बैटरी" है जो जीवित जीव की सभी कोशिकाओं के सामान्य कामकाज को सुनिश्चित करती है।