Ko dara atf? ATP struktūra un bioloģiskā loma

ATP jeb adenozīntrifosforskābe pilnībā ir enerģijas “akumulators” ķermeņa šūnās. Neviena bioķīmiskā reakcija nenotiek bez ATP līdzdalības. ATP molekulas ir atrodamas DNS un RNS.

ATP sastāvs

ATP molekulai ir trīs komponenti: trīs fosforskābes atlikumi, adenīns un riboze. Tas ir, ATP ir nukleotīda struktūra un pieder pie nukleīnskābēm. Riboze ir ogļhidrāts, un adenīns ir slāpekļa bāze. Skābes atlikumus savā starpā vieno nestabilas enerģētiskās saites. Enerģija parādās, kad tiek sadalītas skābes molekulas. Atdalīšana notiek, pateicoties biokatalizatoriem. Pēc atdalīšanas ATP molekula jau tiek pārveidota par ADP (ja viena molekula ir atdalīta) vai par AMP (ja ir atdalītas divas skābes molekulas). Atdalot vienu fosforskābes molekulu, atbrīvojas 40 kJ enerģijas.

Loma organismā

ATP spēlē ne tikai enerģētisko lomu organismā, bet arī vairākas citas:

• ir nukleīnskābju sintēzes rezultāts.
• daudzu bioķīmisko procesu regulēšana.
• signālu viela citās šūnu mijiedarbībās.

ATP sintēze

ATP ražošana notiek hloroplastos un mitohondrijos. Vissvarīgākais process ATP molekulu sintēzē ir disimilācija. Disimilācija ir kompleksa iznīcināšana vienkāršāk.

ATP sintēze notiek nevis vienā, bet trīs posmos:

1. Pirmais posms ir sagatavošanās. Fermentu iedarbībā gremošanas procesā notiek tā, ko esam absorbējuši, sadalīšanās. Šajā gadījumā tauki tiek sadalīti glicerīnā un taukskābēs, olbaltumvielas - aminoskābēs, bet ciete - glikozē. Tas ir, viss ir sagatavots turpmākai lietošanai. Izdalīta siltumenerģija
2. Otrais posms ir glikolīze (bez skābekļa). Sabrukšana notiek atkal, bet šeit notiek arī glikozes sabrukšana. Ir iesaistīti arī fermenti. Bet 40% enerģijas paliek ATP, bet pārējais tiek patērēts kā siltums.
3. Trešais posms ir hidrolīze (skābeklis). Tas jau notiek pašos mitohondrijos. Šeit piedalās gan skābeklis, ko ieelpojam, gan fermenti. Pēc pilnīgas disimilācijas tiek atbrīvota enerģija ATP veidošanai.

Adenozīna trifosforskābe (ATP molekula bioloģijā) ir viela, ko ražo organisms. Tas ir enerģijas avots katrai ķermeņa šūnai. Ja ATP netiek ražots pietiekami daudz, rodas traucējumi sirds un asinsvadu un citu sistēmu un orgānu darbībā. Šajā gadījumā ārsti izraksta zāles, kas satur adenozīntrifosforskābi, kas ir pieejamas tabletēs un ampulās.

Kas ir ATP

Adenozīna trifosfāts, Adenozīna trifosfāts jeb ATP ir nukleozīdu trifosfāts, kas ir universāls enerģijas avots visām dzīvajām šūnām. Molekula nodrošina saziņu starp audiem, orgāniem un ķermeņa sistēmām. Adenozīna trifosfāts kā augstas enerģijas saišu nesējs veic sarežģītu vielu sintēzi: molekulu pārvietošanu caur bioloģiskajām membrānām, muskuļu kontrakciju un citus. ATP struktūra ir riboze (piecu oglekļa cukurs), adenīns (slāpekļa bāze) un trīs fosforskābes atlikumi.

Papildus ATP enerģētiskajai funkcijai šī molekula organismā ir nepieciešama:

• sirds muskuļa relaksācija un kontrakcija;
• normāla starpšūnu kanālu (sinapses) darbība;
• receptoru ierosināšana normālai impulsu vadīšanai gar nervu šķiedrām;
• ierosmes pārnešana no vagusa nerva;
• laba asins piegāde galvai un sirdij;
• palielinot ķermeņa izturību aktīvas muskuļu darbības laikā.

ATP zāles

Ir skaidrs, kā apzīmē ATP, bet tas, kas notiek organismā, kad tā koncentrācija samazinās, nav skaidrs visiem. Bioķīmiskās izmaiņas šūnās tiek realizētas caur adenozīna trifosforskābes molekulām negatīvu faktoru ietekmē. Šī iemesla dēļ cilvēki ar ATP deficītu cieš no sirds un asinsvadu slimībām un attīstās muskuļu audu distrofija. Lai nodrošinātu organismu ar nepieciešamo adenozīna trifosfāta piegādi, tiek parakstīti to saturoši medikamenti.

Zāles ATP ir zāles, kas paredzētas labākai audu šūnu uzturam un orgānu asins piegādei. Pateicoties tam, pacienta ķermenis atjauno sirds muskuļa darbību, samazinot išēmijas un aritmijas attīstības risku. ATP lietošana uzlabo asinsrites procesus un samazina miokarda infarkta risku. Pateicoties šo rādītāju uzlabošanai, vispārējā fiziskā veselība tiek normalizēta, un cilvēka sniegums palielinās.

Norādījumi par ATP lietošanu

ATP zāļu farmakoloģiskās īpašības ir līdzīgas pašas molekulas farmakodinamikai. Zāles stimulē enerģijas metabolismu, normalizē piesātinājuma līmeni ar kālija un magnija joniem, samazina urīnskābes saturu, aktivizē šūnu jonu transporta sistēmas un attīsta miokarda antioksidantu funkciju. Pacientiem ar tahikardiju un priekškambaru fibrilāciju zāļu lietošana palīdz atjaunot dabisko sinusa ritmu un samazināt ārpusdzemdes perēkļu intensitāti.

Išēmijas un hipoksijas laikā zāles rada membrānu stabilizējošu un antiaritmisku darbību, pateicoties spējai uzlabot vielmaiņu miokardā. Zāles ATP labvēlīgi ietekmē centrālo un perifēro hemodinamiku, koronāro asinsriti, palielina sirds muskuļa kontrakcijas spēju, uzlabo kreisā kambara funkcionalitāti un sirds izsviedi. Visa šī darbību klāsts samazina stenokardijas lēkmju skaitu un elpas trūkumu.

Savienojums

Zāļu aktīvā sastāvdaļa ir adenozīna trifosforskābes nātrija sāls. ATP zāles ampulās satur 20 mg aktīvās sastāvdaļas 1 ml, bet tabletēs - 10 vai 20 g vienā gabalā. Injekcijas šķīduma palīgvielas ir citronskābe un ūdens. Tabletes papildus satur:

• bezūdens koloidālais silīcija dioksīds;
• nātrija benzoāts (E211);
• kukurūzas ciete;
• kalcija stearāts;
• laktozes monohidrāts;
• saharoze.

Atbrīvošanas forma

Kā jau minēts, zāles ir pieejamas tabletēs un ampulās. Pirmie ir iepakoti blisteriepakojumos pa 10 gabaliņiem, pārdod 10 vai 20 mg devās. Katrā kastītē ir 40 tabletes (4 blisteriepakojumi). Katra 1 ml ampula satur 1% šķīdumu injekcijām. Kartona kastē ir 10 gabali un lietošanas instrukcija. Adenozīna trifosforskābe tablešu veidā ir divu veidu:

• ATP-Long ir zāles ar ilgāku iedarbību, kas ir pieejamas baltās tabletēs pa 20 un 40 mg ar iegriezumu dalīšanai vienā pusē un slīpumu otrā pusē;
• Forte ir ATP zāles sirdij pastilās pa 15 un 30 mg, kas uzrāda izteiktāku ietekmi uz sirds muskuli.

Lietošanas indikācijas

ATP tabletes vai injekcijas bieži tiek nozīmētas dažādām sirds un asinsvadu sistēmas slimībām. Tā kā zāļu darbības spektrs ir plašs, zāles ir indicētas šādiem stāvokļiem:

• veģetatīvā-asinsvadu distonija;
• stenokardija miera un slodzes laikā;
• nestabila stenokardija;
• supraventrikulāra paroksismāla tahikardija;
• supraventrikulāra tahikardija;
• sirds išēmija;
• pēcinfarkta un miokarda kardioskleroze;
• sirdskaite;
• sirds ritma traucējumi;
• alerģisks vai infekciozs miokardīts;
• hronisks noguruma sindroms;
• miokarda distrofija;
• koronārais sindroms;
• dažādas izcelsmes hiperurikēmija.

Dozēšana

ATF-Long ieteicams novietot zem mēles (sublingvāli), līdz tas pilnībā uzsūcas. Ārstēšana tiek veikta neatkarīgi no ēšanas 3-4 reizes dienā devā 10-40 mg. Terapeitisko kursu ārsts nosaka individuāli. Vidējais ārstēšanas ilgums ir 20-30 dienas. Ārsts pēc saviem ieskatiem nosaka ilgāku laiku. Kursu ir atļauts atkārtot pēc 2 nedēļām. Nav ieteicams pārsniegt dienas devu virs 160 mg zāļu.

ATP injekcijas tiek ievadītas intramuskulāri 1-2 reizes dienā, 1-2 ml ar ātrumu 0,2-0,5 mg/kg pacienta svara. Intravenoza zāļu ievadīšana tiek veikta lēni (infūziju veidā). Deva ir 1-5 ml ar ātrumu 0,05-0,1 mg/kg/min. Infūzijas tiek veiktas tikai slimnīcas apstākļos, rūpīgi kontrolējot asinsspiedienu. Injekciju terapijas ilgums ir aptuveni 10-14 dienas.

Kontrindikācijas

Zāles ATP tiek parakstītas piesardzīgi kombinētā terapijā ar citām zālēm, kas satur magniju un kāliju, kā arī ar zālēm, kas paredzētas sirdsdarbības stimulēšanai. Absolūtās kontrindikācijas lietošanai:

• zīdīšana (laktācija);
• grūtniecība;
• hiperkaliēmija;
• hipermagnēzija;
• kardiogēns vai cita veida šoks;
• akūts miokarda infarkta periods;
• obstruktīvas plaušu un bronhu patoloģijas;
• sinoatriālā blokāde un 2-3 grādu AV blokāde;
• hemorāģisks insults;
• smaga bronhiālās astmas forma;
• bērnība;
• paaugstināta jutība pret zāļu sastāvdaļām.

Blakus efekti

Ja zāles tiek lietotas nepareizi, var rasties pārdozēšana, kuras gadījumā tiek novērota arteriāla hipotensija, bradikardija, AV blokāde, samaņas zudums. Ja rodas šādas pazīmes, Jums jāpārtrauc zāļu lietošana un jākonsultējas ar ārstu, kurš izrakstīs simptomātisku ārstēšanu. Blakusparādības rodas arī ilgstoši lietojot zāles. Starp viņiem:

• slikta dūša;
• ādas nieze;
• diskomforts epigastrālajā reģionā un krūtīs;
• izsitumi uz ādas;
• sejas hiperēmija;
• bronhu spazmas;
• tahikardija;
• palielināta diurēze;
• galvassāpes;
• reibonis;
• siltuma sajūta;
• palielināta kuņģa-zarnu trakta kustīgums;
• hiperkaliēmija;
• hipermagnēzija;
• Kvinkes tūska.

Cena par narkotiku ATP

Jūs varat iegādāties ATP zāles tabletēs vai ampulās aptieku ķēdē pēc ārsta receptes uzrādīšanas. Tabletes preparāta derīguma termiņš ir 24 mēneši, injekciju šķīduma 12 mēneši. Zāļu cenas atšķiras atkarībā no izdalīšanās veida, tablešu/ampulu skaita iepakojumā un tirdzniecības vietas mārketinga politikas. Vidējās zāļu izmaksas Maskavas reģionā:

Analogi

Lai mainītu izrakstītās zāles, jums jākonsultējas ar ārstu. Zāļu ATP ir daudz analogu un aizstājēju, kas nozīmē viena un tā paša starptautiskā nepatentētā nosaukuma vai ATC koda klātbūtni. Starp tiem populārākie:

• Adexor;
• Vasopro;
• Dibikor;
• Vazonat;
• Kardazīns;
• Kapikor;
• Coraxan;
• Cardimax;
• Meksika;
• Metamax;
• Mildronāts;
• Metonāts;
• Neocardil;
• Preductal;
• Riboksīns;
• tiotriazolīns;
• Triduktāns;
• trimetazidīns;
• Energoton.

Video

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

• Ievads
• 1.1. ATP ķīmiskās īpašības
• 1.2. ATP fizikālās īpašības
• 2.1
• 3.1. Loma šūnā
• 3.2. Nozīme fermentu darbībā
• 3.4. Citas ATP funkcijas
• Secinājums
• Bibliogrāfija

Simbolu saraksts

ATP - adenozīna trifosfāts

ADP - adenozīna difosfāts

AMP - adenozīna monofosfāts

RNS – ribonukleīnskābe

DNS - dezoksiribonukleīnskābe

NAD - nikotīnamīda adenīna dinukleotīds

PVC - pirovīnskābe

G-6-P - fosfoglikozes izomerāze

F-6-F - fruktoze-6-fosfāts

TPP - tiamīna pirofosfāts

FAD - feniladenīna dinukleotīds

Fn - neierobežots fosfāts

G - entropija

RNR - ribonukleotīdu reduktāze

Ievads

Galvenais enerģijas avots visām dzīvajām būtnēm, kas apdzīvo mūsu planētu, ir saules gaismas enerģija, ko tieši izmanto tikai zaļo augu šūnas, aļģes, zaļās un purpursarkanās baktērijas. Šajās šūnās fotosintēzes procesā no oglekļa dioksīda un ūdens veidojas organiskās vielas (ogļhidrāti, tauki, olbaltumvielas, nukleīnskābes u.c.). Dzīvnieki, ēdot augus, iegūst organiskās vielas gatavā veidā. Šajās vielās uzkrātā enerģija kopā ar tām nonāk heterotrofo organismu šūnās.

Dzīvnieku organismu šūnās organisko savienojumu enerģija to oksidēšanās laikā tiek pārvērsta ATP enerģijā. (Šajā gadījumā izdalīto oglekļa dioksīdu un ūdeni atkal izmanto autotrofiskie organismi fotosintēzes procesiem.) Izmantojot ATP enerģiju, notiek visi dzīvībai svarīgie procesi: organisko savienojumu biosintēze, kustība, augšana, šūnu dalīšanās u.c.

Tēma par ATP veidošanos un lietošanu organismā jau sen nav sveša, taču reti kurš vienā avotā atradīsi pilnīgu abu šo procesu iztirzājumu un vēl retāk abu šo procesu analīzi uzreiz un dažādos organismos.

Šajā sakarā mūsu darba aktualitāte ir kļuvusi par rūpīgu pētījumu par ATP veidošanos un izmantošanu dzīvos organismos, jo šī tēma nav pienācīgā līmenī pētīta populārzinātniskajā literatūrā.

Mūsu darba mērķis bija:

· ATP veidošanās mehānismu un izmantošanas veidu izpēte dzīvnieku un cilvēku organismā.

Mums tika doti šādi uzdevumi:

· Pētīt ATP ķīmisko raksturu un īpašības;

· Analizēt ATP veidošanās ceļus dzīvos organismos;

· Apsvērt veidus, kā izmantot ATP dzīvajos organismos;

· Apsveriet ATP nozīmi cilvēka organismā un dzīvniekiem.

1. nodaļa. ATP ķīmiskā būtība un īpašības

1.1. ATP ķīmiskās īpašības

Adenozīna trifosfāts ir nukleotīds, kam ir ārkārtīgi svarīga loma enerģijas un vielu metabolismā organismos; Pirmkārt, savienojums ir pazīstams kā universāls enerģijas avots visiem bioķīmiskiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās. ATP 1929. gadā atklāja Kārlis Lohmans, un 1941. gadā Frics Lipmans parādīja, ka ATP ir galvenais enerģijas nesējs šūnā.

ATP sistemātiskais nosaukums:

9-in-D-ribofuranoziladenīna-5"-trifosfāts, vai

9-in-D-ribofuranozil-6-amino-purīna-5"-trifosfāts.

Ķīmiski ATP ir adenozīna trifosfāta esteris, kas ir adenīna un ribozes atvasinājums.

Purīna slāpekļa bāze - adenīns - ir savienota ar β-N-glikozīdu saiti ar ribozes 1" oglekli. Trīs fosforskābes molekulas ir secīgi pievienotas 5" ribozes oglekļa atomam, kas apzīmētas attiecīgi ar burtiem: b, c un d.

ATP struktūra ir līdzīga adenīna nukleotīdam, kas ir daļa no RNS, tikai vienas fosforskābes vietā ATP satur trīs fosforskābes atlikumus. Šūnas nespēj saturēt skābes ievērojamā daudzumā, bet tikai to sāļus. Tāpēc fosforskābe nonāk ATP kā atlikums (skābes OH grupas vietā ir negatīvi lādēts skābekļa atoms).

Fermentu iedarbībā ATP molekula viegli tiek hidrolizēta, tas ir, tā piesaista ūdens molekulu un sadalās, veidojot adenozīna difosforskābi (ADP):

ATP + H2O ADP + H3PO4.

Citas fosforskābes atlikuma likvidēšana pārvērš ADP par adenozīna monofosforskābi AMP:

ADP + H2O AMP + H3PO4.

Šīs reakcijas ir atgriezeniskas, tas ir, AMP var pārvērsties par ADP un pēc tam par ATP, uzkrājot enerģiju. Pārraujot parasto peptīdu saiti, tiek atbrīvota tikai 12 kJ/mol enerģijas. Un saites, kas piesaista fosforskābes atlikumus, ir augstas enerģijas (tās sauc arī par augstas enerģijas): katras no tām iznīcinot, atbrīvojas 40 kJ/mol enerģijas. Tāpēc ATP ir galvenā loma šūnās kā universāls bioloģiskās enerģijas akumulators. ATP molekulas tiek sintezētas mitohondrijās un hloroplastos (citoplazmā tiek sintezēts tikai neliels daudzums), un pēc tam nonāk dažādās šūnas organellās, nodrošinot enerģiju visiem dzīvībai svarīgiem procesiem.

Pateicoties ATP enerģijai, notiek šūnu dalīšanās, vielu aktīvā transportēšana pa šūnu membrānām, membrānas elektriskā potenciāla uzturēšana nervu impulsu pārraides laikā, kā arī lielmolekulāro savienojumu biosintēze un fiziskais darbs.

Ar palielinātu slodzi (piemēram, īso distanču skriešanā) muskuļi strādā tikai ATP piegādes dēļ. Muskuļu šūnās šīs rezerves pietiek vairākiem desmitiem kontrakciju, un tad ATP daudzums ir jāpapildina. ATP sintēze no ADP un AMP notiek, pateicoties enerģijai, kas izdalās ogļhidrātu, lipīdu un citu vielu sadalīšanās laikā. Garīga darba veikšanai nepieciešams arī liels ATP daudzums. Šī iemesla dēļ cilvēkiem ar garīgu darbu ir nepieciešams palielināts glikozes daudzums, kura sadalīšanās nodrošina ATP sintēzi.

1.2. ATP fizikālās īpašības

ATP sastāv no adenozīna un ribozes un trīs fosfātu grupām. ATP ļoti labi šķīst ūdenī un diezgan stabils šķīdumos pie pH 6,8-7,4, bet pie ārkārtējas pH tas ātri hidrolizējas. Tāpēc ATP vislabāk tiek uzglabāts bezūdens sāļos.

ATP ir nestabila molekula. Nebuferētā ūdenī tas hidrolizējas par ADP un fosfātu. Tas ir tāpēc, ka saišu stiprums starp fosfātu grupām ATP ir mazāks nekā ūdeņraža saišu (hidratācijas saišu) stiprums starp tā produktiem (ADP + fosfāts) un ūdeni. Tādējādi, ja ATP un ADP ir ķīmiskajā līdzsvarā ūdenī, gandrīz viss ATP galu galā tiks pārveidots par ADP. Sistēma, kas ir tālu no līdzsvara, satur Gibsa brīvo enerģiju un spēj veikt darbu. Dzīvās šūnas uztur ATP un ADP attiecību punktā, kas ir desmit kārtas no līdzsvara, un ATP koncentrācija ir tūkstoš reižu lielāka par ADP koncentrāciju. Šī nobīde no līdzsvara stāvokļa nozīmē, ka ATP hidrolīze šūnā atbrīvo lielu daudzumu brīvās enerģijas.

Divas augstas enerģijas fosfātu saites (tās, kas savieno blakus esošos fosfātus) ATP molekulā ir atbildīgas par šīs molekulas lielo enerģijas saturu. ATP uzkrāto enerģiju var atbrīvot hidrolīzes ceļā. G-fosfāta grupai, kas atrodas distālā no ribozes cukura, ir lielāka hidrolīzes enerģija nekā b- vai b-fosfātam. Saites, kas veidojas pēc ATP atlikuma hidrolīzes vai fosforilēšanas, ir zemākas enerģijas nekā citām ATP saitēm. Enzīmu katalizētās ATP hidrolīzes vai ATP fosforilēšanas laikā dzīvās sistēmas var izmantot pieejamo brīvo enerģiju darba veikšanai.

Jebkura nestabila potenciāli reaktīvo molekulu sistēma potenciāli var kalpot kā veids, kā uzglabāt brīvo enerģiju, ja šūnas ir saglabājušas savu koncentrāciju tālu no reakcijas līdzsvara punkta. Tomēr, tāpat kā lielākajā daļā polimēru biomolekulu, RNS, DNS un ATP sadalīšanās vienkāršos monomēros ietver gan enerģijas, gan entropijas izdalīšanos, palielinot apsvērumus gan standarta koncentrācijā, gan šūnā konstatētajā koncentrācijā.

ATP hidrolīzes rezultātā izdalīto standarta enerģijas daudzumu var aprēķināt no enerģijas izmaiņām, kas nav saistītas ar dabiskajiem (standarta) apstākļiem, pēc tam koriģējot bioloģisko koncentrāciju. Neto siltumenerģijas (entalpijas) izmaiņas standarta temperatūrā un spiedienā ATP sadalīšanai ADP un neorganiskajos fosfātos ir 20,5 kJ/mol, ar brīvās enerģijas izmaiņām 3,4 kJ/mol. Enerģija, kas izdalās, sadaloties fosfātam vai pirofosfātam no ATP līdz valsts standartam 1 M, ir:

ATP + H 2 O > ADP + P i DG ? = - 30,5 kJ/mol (-7,3 kcal/mol)

ATP + H 2 O > AMP + PP i DG ? = -45,6 kJ/mol (-10,9 kcal/mol)

Šīs vērtības var izmantot, lai aprēķinātu enerģijas izmaiņas fizioloģiskos apstākļos un šūnu ATP/ADP. Tomēr reprezentatīvāka nozīme, ko sauc par enerģijas lādiņu, darbojas biežāk. Vērtības ir norādītas Gibbs brīvajai enerģijai. Šīs reakcijas ir atkarīgas no vairākiem faktoriem, tostarp kopējā jonu stipruma un sārmzemju metālu, piemēram, Mg 2+ un Ca 2+ jonu, klātbūtnes. Normālos apstākļos DG ir aptuveni -57 kJ/mol (-14 kcal/mol).

proteīna bioloģiskā akumulatora enerģija

2. nodaļa. ATP veidošanās ceļi

Organismā ATP tiek sintezēts, fosforilējot ADP:

ADP + H 3 PO 4 + enerģiju> ATP + H2O.

ADP fosforilēšana ir iespējama divos veidos: substrāta fosforilēšana un oksidatīvā fosforilēšana (izmantojot oksidējošo vielu enerģiju). Lielākā daļa ATP veidojas uz mitohondriju membrānām oksidatīvās fosforilēšanās laikā ar H atkarīgo ATP sintāzi. ATP substrāta fosforilēšanai nav nepieciešama membrānas enzīmu līdzdalība, tā notiek glikolīzes laikā vai fosfātu grupas pārnešanā no citiem augstas enerģijas savienojumiem.

ADP fosforilēšanās reakcijas un turpmākā ATP kā enerģijas avota izmantošana veido ciklisku procesu, kas ir enerģijas metabolisma būtība.

Organismā ATP ir viena no visbiežāk atjaunotajām vielām. Tātad cilvēkiem vienas ATP molekulas dzīves ilgums ir mazāks par 1 minūti. Dienas laikā viena ATP molekula iziet cauri vidēji 2000-3000 resintēzes ciklu (dienā cilvēka organisms sintezē ap 40 kg ATP), tas ir, organismā praktiski neveidojas ATP rezerve, un normālai dzīvei tā ir nepieciešams, lai pastāvīgi sintezētu jaunas ATP molekulas.

Oksidatīvā fosforilēšana -

Tomēr ogļhidrātus visbiežāk izmanto kā substrātu. Tādējādi smadzeņu šūnas nespēj izmantot uzturā citus substrātus, izņemot ogļhidrātus.

Iepriekš kompleksie ogļhidrāti tiek sadalīti vienkāršos, izraisot glikozes veidošanos. Glikoze ir universāls substrāts šūnu elpošanas procesā. Glikozes oksidēšana ir sadalīta 3 posmos:

1. glikolīze;

2. oksidatīvā dekarboksilēšana un Krebsa cikls;

3. oksidatīvā fosforilēšana.

Šajā gadījumā glikolīze ir izplatīta aerobās un anaerobās elpošanas fāze.

2 .1.1 GlicoLiza- fermentatīvs process glikozes secīgai sadalīšanai šūnās, ko papildina ATP sintēze. Glikolīze aerobos apstākļos izraisa pirovīnskābes (piruvāta) veidošanos, glikolīze anaerobos apstākļos izraisa pienskābes (laktāta) veidošanos. Glikolīze ir galvenais glikozes katabolisma ceļš dzīvniekiem.

Glikolītiskais ceļš sastāv no 10 secīgām reakcijām, no kurām katru katalizē atsevišķs enzīms.

Glikolīzes procesu var iedalīt divos posmos. Pirmais posms, kas notiek ar 2 ATP molekulu enerģijas patēriņu, sastāv no glikozes molekulas sadalīšanas 2 gliceraldehīda-3-fosfāta molekulās. Otrajā posmā notiek no NAD atkarīga gliceraldehīda-3-fosfāta oksidēšana, ko papildina ATP sintēze. Glikolīze pati par sevi ir pilnīgi anaerobs process, tas ir, tam nav nepieciešama skābekļa klātbūtne, lai notiktu reakcijas.

Glikolīze ir viens no vecākajiem vielmaiņas procesiem, kas pazīstams gandrīz visos dzīvajos organismos. Jādomā, ka glikolīze pirmatnējos prokariotos parādījās pirms vairāk nekā 3,5 miljardiem gadu.

Glikolīzes rezultāts ir vienas glikozes molekulas pārvēršana divās pirovīnskābes (PVA) molekulās un divu reducējošu ekvivalentu veidošanās koenzīma NADH formā.

Pilns glikolīzes vienādojums ir:

C6H12O6 + 2NAD + + 2ADP + 2P n = 2NAD H + 2PVK + 2ATP + 2H 2O + 2H+.

Ja šūnā nav skābekļa vai trūkst skābekļa, pirovīnskābe tiek reducēta līdz pienskābei, tad vispārējais glikolīzes vienādojums būs šāds:

C6H12O6 + 2ADP + 2P n = 2 laktāts + 2ATP + 2H 2O.

Tādējādi vienas glikozes molekulas anaerobās sadalīšanās laikā ATP kopējā neto iznākums ir divas molekulas, kas iegūtas ADP substrāta fosforilēšanas reakcijās.

Aerobos organismos glikolīzes galaprodukti tiek pakļauti turpmākām transformācijām bioķīmiskajos ciklos, kas saistīti ar šūnu elpošanu. Rezultātā pēc visu vienas glikozes molekulas metabolītu pilnīgas oksidēšanas pēdējā šūnu elpošanas stadijā - oksidatīvā fosforilēšanās, kas notiek mitohondriju elpošanas ķēdē skābekļa klātbūtnē - katrai glikozei tiek sintezētas papildu 34 vai 36 ATP molekulas. molekula.

Pirmā glikolīzes reakcija ir glikozes molekulas fosforilēšanās, kas notiek, piedaloties audiem specifiskam enzīmam heksokināzei ar 1 ATP molekulas enerģijas patēriņu; veidojas aktīvā glikozes forma - glikozes-6-fosfāts (G-6-F):

Lai reakcija notiktu, barotnē ir nepieciešama Mg 2+ jonu klātbūtne, ar kuru ATP molekula ir kompleksi saistīta. Šī reakcija ir neatgriezeniska un ir pirmā taustiņu reakcija glikolīze.

Glikozes fosforilēšanai ir divi mērķi: pirmkārt, sakarā ar to, ka plazmas membrāna, kas ir caurlaidīga neitrālai glikozes molekulai, neļauj negatīvi lādētām G-6-P molekulām iziet cauri, fosforilētā glikoze tiek bloķēta šūnā. Otrkārt, fosforilēšanas laikā glikoze tiek pārvērsta aktīvā formā, kas var piedalīties bioķīmiskās reakcijās un tikt iekļauta vielmaiņas ciklos.

Heksokināzes aknu izoenzīms glikokināze ir svarīgs glikozes līmeņa regulēšanā asinīs.

Nākamajā reakcijā ( 2 ) ar enzīma fosfoglikoizomerāzi G-6-P pārvēršas par fruktoze 6-fosfāts (F-6-F):

Šai reakcijai nav nepieciešama enerģija, un reakcija ir pilnībā atgriezeniska. Šajā posmā fruktozi var iekļaut arī glikolīzes procesā, fosforilējot.

Pēc tam gandrīz uzreiz viena pēc otras seko divas reakcijas: neatgriezeniska fruktozes-6-fosfāta fosforilēšanās ( 3 ) un iegūtā atgriezeniskā aldola šķelšanās fruktoze 1,6-bifosfāts (F-1.6-bF) divās triosēs ( 4 ).

P-6-P fosforilēšanu veic fosfofruktokināze, izmantojot citas ATP molekulas enerģiju; šis ir otrais taustiņu reakcija glikolīze, tās regulējums nosaka glikolīzes intensitāti kopumā.

Aldola šķelšanās F-1.6-bF rodas fruktozes-1,6-bisfosfāta aldolāzes ietekmē:

Ceturtās reakcijas rezultātā dihidroksiacetona fosfāts Un gliceraldehīds-3-fosfāts, un pirmais gandrīz uzreiz atrodas reibumā fosfotriozes izomerāze iet uz otro ( 5 ), kas piedalās turpmākās transformācijās:

Katra gliceraldehīda fosfāta molekula tiek oksidēta ar NAD+ klātbūtnē dehidrogenāzes gliceraldehīda fosfāts pirms tam 1,3- dun fosfogliks- rata (6 ):

Tālāk ar 1,3-difosfoglicerāts kas satur augstas enerģijas saiti 1. pozīcijā, ferments fosfoglicerāta kināze pārnes fosforskābes atlikumu uz ADP molekulu (reakcija 7 ) - veidojas ATP molekula:

Šī ir pirmā substrāta fosforilēšanās reakcija. No šī brīža glikozes sadalīšanās process vairs nav enerģētiski nerentabls, jo tiek kompensētas pirmā posma enerģijas izmaksas: tiek sintezētas 2 ATP molekulas (viena katram 1,3-difosfoglicerātam), nevis divas iztērētas. reakcijas 1 Un 3 . Lai šī reakcija notiktu, ir nepieciešama ADP klātbūtne citozolā, tas ir, ja šūnā ir ATP pārpalikums (un ADP trūkums), tā ātrums samazinās. Tā kā ATP, kas netiek metabolizēts, netiek nogulsnēts šūnā, bet tiek vienkārši iznīcināts, šī reakcija ir svarīgs glikolīzes regulators.

Pēc tam secīgi: veidojas fosfoglicerīna mutāze 2-fosfo- glicerāts (8 ):

Enolāzes formas fosfoenolpiruvāts (9 ):

Visbeidzot, otrā ADP substrāta fosforilēšanās reakcija notiek, veidojot piruvāta un ATP enola formu ( 10 ):

Reakcija notiek piruvāta kināzes ietekmē. Šī ir pēdējā glikolīzes galvenā reakcija. Piruvāta enola formas izomerizācija piruvātā notiek neenzimātiski.

Kopš tās izveidošanas F-1.6-bF Notiek tikai reakcijas, kas atbrīvo enerģiju 7 Un 10 , kurā notiek ADP substrāta fosforilēšanās.

regula glikolīze

Ir vietējais un vispārējais regulējums.

Vietējā regulēšana tiek veikta, mainot enzīmu aktivitāti dažādu šūnu iekšienē esošo metabolītu ietekmē.

Glikolīzes regulēšana kopumā, uzreiz visam organismam, notiek hormonu ietekmē, kas, iedarbojoties caur sekundāro sūtņu molekulām, izmaina intracelulāro vielmaiņu.

Insulīnam ir svarīga loma glikolīzes stimulēšanā. Glikagons un adrenalīns ir nozīmīgākie glikolīzes hormonālie inhibitori.

Insulīns stimulē glikolīzi, izmantojot:

· heksokināzes reakcijas aktivizēšana;

· fosfofruktokināzes stimulēšana;

· piruvāta kināzes stimulēšana.

Glikolīzi ietekmē arī citi hormoni. Piemēram, somatotropīns inhibē glikolītiskos enzīmus, un vairogdziedzera hormoni ir stimulanti.

Glikolīzi regulē vairāki galvenie posmi. Heksokināzes katalizētās reakcijas ( 1 ), fosfofruktokināze ( 3 ) un piruvāta kināzi ( 10 ) ir raksturīgs ievērojams brīvās enerģijas samazinājums un praktiski neatgriezeniski, kas ļauj tiem būt efektīviem glikolīzes regulēšanas punktiem.

Glikolīze ir ārkārtīgi svarīgs kataboliskais ceļš. Tas nodrošina enerģiju šūnu reakcijām, tostarp olbaltumvielu sintēzei. Glikolīzes starpprodukti tiek izmantoti tauku sintēzē. Piruvātu var izmantot arī alanīna, aspartāta un citu savienojumu sintezēšanai. Pateicoties glikolīzei, mitohondriju veiktspēja un skābekļa pieejamība neierobežo muskuļu spēku īslaicīgas ekstremālas slodzes laikā.

2.1.2. Oksidatīvā dekarboksilēšana — piruvāta oksidēšanās par acetil-CoA notiek, piedaloties vairākiem enzīmiem un koenzīmiem, kas strukturāli apvienoti daudzenzīmu sistēmā, ko sauc par piruvāta dehidrogenāzes kompleksu.

Šī procesa I stadijā piruvāts zaudē savu karboksilgrupu mijiedarbības rezultātā ar tiamīna pirofosfātu (TPP) enzīma piruvāta dehidrogenāzes (E 1) aktīvajā centrā. II stadijā kompleksa E 1 -TPP-CHOH-CH 3 oksietilgrupa tiek oksidēta, veidojot acetilgrupu, kas vienlaikus tiek pārnesta uz liposkābes amīdu (koenzīmu), kas saistīts ar enzīmu dihidrolipoilacetiltransferāzi (E 2). Šis enzīms katalizē III stadiju – acetilgrupas pāreju uz koenzīmu CoA (HS-KoA), veidojot galaproduktu acetil-CoA, kas ir augstas enerģijas (makroerģisks) savienojums.

IV stadijā lipoamīda oksidētā forma tiek reģenerēta no reducētā dihidrolipoamīda-E2 kompleksa. Piedaloties enzīmam dihidrolipoildehidrogenāzei (E 3), ūdeņradis no dihidrolipoamīda reducētajām sulfhidrilgrupām tiek pārnests uz FAD, kas darbojas kā šī enzīma protezēšanas grupa un ir cieši saistīts ar to. V stadijā reducētā FADH 2 dihidrolipoildehidrogenāze pārnes ūdeņradi uz koenzīmu NAD, veidojot NADH + H+.

Piruvāta oksidatīvās dekarboksilēšanas process notiek mitohondriju matricā. Tas ietver (kā daļa no kompleksa daudzenzīmu kompleksa) 3 enzīmus (piruvāta dehidrogenāzi, dihidrolipoilacetiltransferāzi, dihidrolipoildehidrogenāzi) un 5 koenzīmus (TPF, lipoīnskābes amīdu, koenzīmu A, FAD un NAD), no kuriem trīs ir samērā cieši saistīti ar fermentiem. (TPF-E 1, lipoamīds-E 2 un FAD-E 3), un divi ir viegli atdalāmi (HS-KoA un NAD).

Rīsi. 1 Piruvāta dehidrogenāzes kompleksa darbības mehānisms

E 1 - piruvāta dehidrogenāze; E 2 - dihidrolipoilacetiltransferāze; E 3 - dihidrolipoildehidrogenāze; Cipari apļos norāda procesa posmus.

Visi šie enzīmi, kuriem ir apakšvienību struktūra, un koenzīmi ir sakārtoti vienā kompleksā. Tāpēc starpprodukti spēj ātri mijiedarboties viens ar otru. Ir pierādīts, ka dihidrolipoilacetiltransferāzes apakšvienību polipeptīdu ķēdes, kas veido kompleksu, veido kompleksa kodolu, ap kuru atrodas piruvāta dehidrogenāze un dihidrolipoildehidrogenāze. Ir vispāratzīts, ka native enzīmu komplekss veidojas pašsavienojoties.

Piruvāta dehidrogenāzes kompleksa katalizēto kopējo reakciju var attēlot šādi:

Piruvāts + NAD + + HS-CoA - > Acetil-CoA + NADH + H + + CO 2.

Reakciju pavada ievērojams standarta brīvās enerģijas samazinājums, un tā ir praktiski neatgriezeniska.

Acetil-CoA, kas veidojas oksidatīvās dekarboksilēšanas laikā, tiek tālāk oksidēts, veidojoties CO 2 un H 2 O. Pilnīga acetil-CoA oksidēšanās notiek trikarbonskābes ciklā (Krebsa cikls). Šis process, kā arī piruvāta oksidatīvā dekarboksilēšana notiek šūnu mitohondrijās.

2 .1.3 CiklstrikarbonisksskābsT (cikls Crebsa, cītarabiezs cikls) ir vispārējā katabolisma ceļa centrālā daļa, ciklisks bioķīmisks aerobs process, kura laikā divu un trīs oglekļa savienojumu, kas veidojas kā starpprodukti dzīvos organismos ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu sadalīšanās laikā, pārvēršanās par CO 2. Šajā gadījumā atbrīvotais ūdeņradis tiek nosūtīts uz audu elpošanas ķēdi, kur tālāk tiek oksidēts līdz ūdenim, tieši piedaloties universālā enerģijas avota - ATP - sintēzē.

Krebsa cikls ir galvenais posms visu skābekli izmantojošo šūnu elpošanā, daudzu vielmaiņas ceļu krustpunktā organismā. Papildus nozīmīgajai enerģētiskajai lomai ciklam ir arī būtiska plastiskā funkcija, tas ir, tas ir nozīmīgs prekursoru molekulu avots, no kura citu bioķīmisko pārvērtību laikā tiek sintezēti šūnas dzīvībai svarīgi savienojumi, piemēram, aminoskābes, ogļhidrāti, taukskābes utt.

Transformācijas cikls citronuskābes dzīvās šūnās atklāja un pētīja vācu bioķīmiķis sers Hanss Krebs, par šo darbu viņam (kopā ar F. Lipmanu) tika piešķirta Nobela prēmija (1953).

Eikariotos visas Krebsa cikla reakcijas notiek mitohondriju iekšienē, un fermenti, kas tos katalizē, izņemot vienu, atrodas brīvā stāvoklī mitohondriju matricā, izņemot sukcināta dehidrogenāzi, kas lokalizēta uz iekšējās mitohondriju membrānas. lipīdu divslānis. Prokariotos cikla reakcijas notiek citoplazmā.

Vispārējais vienādojums vienam Krebsa cikla apgriezienam ir:

Acetil-CoA > 2CO 2 + CoA + 8e ?

regula ciklsA:

Krebsa ciklu regulē "negatīvas atgriezeniskās saites mehānisms"; liela daudzuma substrātu (acetil-CoA, oksaloacetāts) klātbūtnē cikls darbojas aktīvi, un, ja ir reakcijas produktu (NAD, ATP) pārpalikums, tas ir kavēts. Regulēšana tiek veikta arī ar hormonu palīdzību, galvenais acetil-CoA avots ir glikoze, tāpēc Krebsa cikla darbību veicina hormoni, kas veicina glikozes aerobo sadalīšanos. Šie hormoni ir:

· insulīns;

· adrenalīns.

Glikagons stimulē glikozes sintēzi un kavē Krebsa cikla reakcijas.

Parasti Krebsa cikla darbs netiek pārtraukts anaplerotisko reakciju dēļ, kas papildina ciklu ar substrātiem:

Piruvāts + CO 2 + ATP = oksaloacetāts (Krebsa cikla substrāts) + ADP + Fn.

Darbs ATP sintāzes

Oksidatīvās fosforilēšanas procesu veic mitohondriju elpošanas ķēdes piektais komplekss - protonu ATP sintāze, kas sastāv no 9 5 veidu apakšvienībām:

3 apakšvienības (d, e, f) veicina ATP sintāzes integritāti

· Apakšvienība ir funkcionālā pamatvienība. Tam ir 3 konformācijas:

· L-konformācija - piesaista ADP un fosfātu (ieiet mitohondrijā no citoplazmas, izmantojot īpašus nesējus)

T-konformācija - fosfāts pievienojas ADP un veidojas ATP

· O-konformācija – ATP tiek atdalīts no b-apakšvienības un pārnests uz b-apakšvienību.

· Lai apakšvienība mainītu savu konformāciju, ir nepieciešams ūdeņraža protons, jo konformācija mainās 3 reizes, nepieciešami 3 ūdeņraža protoni. No mitohondriju starpmembrānu telpas elektroķīmiskā potenciāla ietekmē tiek sūknēti protoni.

· b-apakšvienība transportē ATP uz membrānas transportētāju, kas ATP “izmet” citoplazmā. Savukārt tas pats transportētājs transportē ADP no citoplazmas. Mitohondriju iekšējā membrāna satur arī fosfātu transportētāju no citoplazmas uz mitohondriju, bet tā darbībai ir nepieciešams ūdeņraža protons. Šādus transportētājus sauc par translokāzēm.

Kopā Izeja

Lai sintezētu 1 ATP molekulu, nepieciešami 3 protoni.

Inhibitori oksidatīvs fosforilēšana

Inhibitori bloķē V kompleksu:

· Oligomicīns - bloķē ATP sintāzes protonu kanālus.

· Atraktilozīds, ciklofilīns – bloķē translokāzes.

Atvienotāji oksidatīvs fosforilēšana

Atvienotāji- lipofīlas vielas, kas spēj pieņemt protonus un pārnest tos caur mitohondriju iekšējo membrānu, apejot V kompleksu (tā protonu kanālu). Atvienotāji:

· Dabiski- lipīdu peroksidācijas produkti, garās ķēdes taukskābes; lielas vairogdziedzera hormonu devas.

· Mākslīgais- dinitrofenols, ēteris, K vitamīna atvasinājumi, anestēzijas līdzekļi.

2.2. Substrāta fosforilēšana

Substrāts A precīzsfosforilgrupa Un roving ( bioķīmiskā), enerģētiski bagāto fosfora savienojumu sintēze glikolīzes redoksreakciju enerģijas dēļ (katalizē fosfogliceraldehīda dehidrogenāze un enolāze) un a-ketoglutārskābes oksidēšanās laikā trikarbonskābes ciklā (a-ketoglutarāta iedarbībā un sukcināta tiokināzi). Ir aprakstīti S. f. gadījumi attiecībā uz baktērijām. pirovīnskābes oksidēšanās laikā.C. f., atšķirībā no fosforilācijas elektronu transportēšanas ķēdē, to neinhibē "atvienojošas" indes (piemēram, dinitrofenols), un tas nav saistīts ar enzīmu fiksāciju mitohondriju membrānās. S. f. ieguldījums. ieguldījums šūnu ATP baseinā aerobos apstākļos ir ievērojami mazāks nekā fosforilēšanās ieguldījums elektronu transporta ķēdē.

3. nodaļa. ATP izmantošanas veidi

3.1. Loma šūnā

ATP galvenā loma organismā ir saistīta ar enerģijas nodrošināšanu daudzām bioķīmiskām reakcijām. Kā divu augstas enerģijas saišu nesējs ATP kalpo kā tiešs enerģijas avots daudziem enerģiju patērējošiem bioķīmiskiem un fizioloģiskiem procesiem. Tās visas ir sarežģītu vielu sintēzes reakcijas organismā: molekulu aktīvas pārvietošanas īstenošana caur bioloģiskajām membrānām, tostarp transmembrāna elektriskā potenciāla radīšana; muskuļu kontrakcijas īstenošana.

Kā zināms dzīvo organismu bioenerģijā, svarīgi ir divi galvenie punkti:

a) ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta, veidojot ATP kopā ar eksergoniskām kataboliskām organisko substrātu oksidācijas reakcijām;

b) ķīmiskā enerģija tiek izmantota, sadalot ATP, kopā ar endergoniskām anabolisma reakcijām un citiem procesiem, kuriem nepieciešama enerģija.

Rodas jautājums, kāpēc ATP molekula pilda savu galveno lomu bioenerģētikā. Lai to atrisinātu, apsveriet ATP struktūru Struktūra ATP - (plkst pH 7,0 tetralādiņš anjonu) .

ATP ir termodinamiski nestabils savienojums. ATP nestabilitāti nosaka, pirmkārt, elektrostatiskā atgrūšanās tāda paša nosaukuma negatīvo lādiņu kopas reģionā, kas noved pie spriedzes visā molekulā, bet spēcīgākā saite ir P-O-P, un, otrkārt, ar specifisku rezonansi. Saskaņā ar pēdējo faktoru starp fosfora atomiem notiek konkurence par skābekļa atoma nedalītajiem mobilajiem elektroniem, kas atrodas starp tiem, jo ​​katram fosfora atomam ir daļējs pozitīvs lādiņš P=O un P ievērojamās elektronu akceptora ietekmes dēļ. - O-grupas. Tādējādi ATP pastāvēšanas iespējamību nosaka pietiekama ķīmiskās enerģijas daudzuma klātbūtne molekulā, lai kompensētu šos fizikāli ķīmiskos spriegumus. ATP molekula satur divas fosfoanhidrīda (pirofosfāta) saites, kuru hidrolīzi pavada ievērojams brīvās enerģijas samazinājums (pie pH 7,0 un 37 o C).

ATP + H 2 O = ADP + H 3 PO 4 G0I = - 31,0 KJ/mol.

ADP + H 2 O = AMP + H 3 PO 4 G0I = - 31,9 KJ/mol.

Viena no centrālajām bioenerģijas problēmām ir ATP biosintēze, kas dzīvajā dabā notiek, fosforilējot ADP.

ADP fosforilēšana ir endergonisks process, un tam ir nepieciešams enerģijas avots. Kā minēts iepriekš, dabā dominē divi šādi enerģijas avoti - saules enerģija un reducētu organisko savienojumu ķīmiskā enerģija. Zaļie augi un daži mikroorganismi spēj pārveidot absorbēto gaismas kvantu enerģiju ķīmiskajā enerģijā, kas tiek tērēta ADP fosforilēšanai fotosintēzes gaismas stadijā. Šo ATP reģenerācijas procesu sauc par fotosintētisko fosforilāciju. Organisko savienojumu oksidācijas enerģijas pārvēršana par ATP makroenerģētiskajām saitēm aerobos apstākļos galvenokārt notiek oksidatīvās fosforilēšanas ceļā. Brīvā enerģija, kas nepieciešama ATP veidošanai, tiek ģenerēta mitohondriju elpošanas oksidatīvajā ķēdē.

Ir zināms cits ATP sintēzes veids, ko sauc par substrāta fosforilāciju. Atšķirībā no oksidatīvās fosforilēšanas, kas saistīta ar elektronu pārnesi, ATP reģenerācijai nepieciešamās aktivētās fosforilgrupas (-PO3H2) donors ir glikolīzes un trikarbonskābes cikla starpprodukti. Visos šajos gadījumos oksidatīvo procesu rezultātā veidojas augstas enerģijas savienojumi: 1,3-difosfoglicerāts (glikolīze), sukcinil-CoA (trikarbonskābes cikls), kas, piedaloties atbilstošiem enzīmiem, spēj folyēt ADP un veidojot ATP. Enerģijas transformācija substrāta līmenī ir vienīgais ATP sintēzes veids anaerobos organismos. Šis ATP sintēzes process ļauj uzturēt intensīvu skeleta muskuļu darbu skābekļa bada periodos. Jāatceras, ka tas ir vienīgais ATP sintēzes ceļš nobriedušajās sarkanajās asins šūnās, kurām nav mitohondriju.

Īpaši svarīga loma šūnas bioenerģētikā ir adenilnukleotīdam, kuram pievienoti divi fosforskābes atlikumi. Šo vielu sauc par adenozīna trifosforskābi (ATP). Enerģija tiek uzkrāta ķīmiskajās saitēs starp ATP molekulas fosforskābes atlikumiem, kas izdalās, atdalot organisko fosforītu:

ATP = ADP+P+E,

kur F ir enzīms, E ir atbrīvojošā enerģija. Šajā reakcijā veidojas adenozīna fosforskābe (ADP) - ATP molekulas atlikums un organiskais fosfāts. Visas šūnas izmanto ATP enerģiju biosintēzes procesiem, kustībai, siltuma ražošanai, nervu impulsiem, luminiscencei (piemēram, luminiscējošās baktērijas), tas ir, visiem dzīvībai svarīgiem procesiem.

ATP ir universāls bioloģiskās enerģijas akumulators. Patērētajā pārtikā esošā gaismas enerģija tiek uzkrāta ATP molekulās.

ATP piegāde šūnā ir neliela. Tātad ATP rezerve muskuļos ir pietiekama 20 - 30 kontrakcijām. Ar intensīvu, bet īslaicīgu darbu muskuļi darbojas tikai tajos esošā ATP sadalīšanās dēļ. Pēc darba pabeigšanas cilvēks intensīvi elpo – šajā periodā tiek sadalīti ogļhidrāti un citas vielas (tiek uzkrāta enerģija) un atjaunota ATP piegāde šūnās.

Ir zināma arī ATP kā raidītāja loma sinapsēs.

3.2. Nozīme fermentu darbībā

Dzīva šūna ir ķīmiska sistēma, kas ir tālu no līdzsvara: galu galā dzīvas sistēmas tuvošanās līdzsvaram nozīmē tās sadalīšanos un nāvi. Katra fermenta produkts parasti tiek ātri patērēts, jo to kā substrātu izmanto cits enzīms vielmaiņas ceļā. Vēl svarīgāk ir tas, ka liels skaits enzīmu reakciju ietver ATP sadalīšanos ADP un neorganiskā fosfātā. Lai tas būtu iespējams, ATP kopums savukārt ir jāuztur līmenī, kas ir tālu no līdzsvara, lai ATP koncentrācijas attiecība pret tā hidrolīzes produktu koncentrāciju būtu augsta. Tādējādi ATP baseins spēlē "akumulatora" lomu, kas uztur pastāvīgu enerģijas un atomu pārnesi šūnā pa vielmaiņas ceļiem, ko nosaka enzīmu klātbūtne.

Tātad, aplūkosim ATP hidrolīzes procesu un tā ietekmi uz fermentu darbību. Iedomāsimies tipisku biosintēzes procesu, kurā diviem monomēriem - A un B - ir jāapvienojas vienam ar otru dehidratācijas reakcijā (ko sauc arī par kondensāciju), ko pavada ūdens izdalīšanās:

A - N + B - OH - AB + H2O

Apgrieztā reakcija, ko sauc par hidrolīzi, kurā ūdens molekula sadala kovalenti saistītu savienojumu A-B, gandrīz vienmēr būs enerģētiski labvēlīga. Tas notiek, piemēram, olbaltumvielu, nukleīnskābju un polisaharīdu hidrolītiskās sadalīšanās laikā apakšvienībās.

Vispārējā stratēģija, ar kuras palīdzību tiek veidotas šūnas A - B ar A - H un B - OH, ietver daudzpakāpju reakciju secību, kā rezultātā n notiek enerģētiski nelabvēlīgās nepieciešamo savienojumu sintēzes saistīšana ar sabalansētu labvēlīgu reakciju.

Vai ATP hidrolīze atbilst lielai negatīvai vērtībai? G, tāpēc ATP hidrolīze bieži spēlē enerģētiski labvēlīgas reakcijas lomu, kuras dēļ tiek veiktas intracelulārās biosintēzes reakcijas.

Ceļā no A - H un B - OH - A - B, kas saistīti ar ATP hidrolīzi, hidrolīzes enerģija vispirms pārvērš B - OH augstas enerģijas starpproduktā, kas pēc tam tieši reaģē ar A - H, veidojot A - B. . vienkāršs šī procesa mehānisms ietver fosfāta pārnešanu no ATP uz B-OH, veidojot B-OPO3 vai B-O-P, un šajā gadījumā kopējā reakcija notiek tikai divos posmos:

1) B - OH + ATP - B - B - P + ADP

2) A - N + B - O - R - A - B + R

Tā kā reakcijas laikā izveidojies starpprodukta savienojums B - O - P atkal tiek iznīcināts, kopējās reakcijas var aprakstīt, izmantojot šādus vienādojumus:

3) A-N + B - OH - A - B un ATP - ADP + P

Pirmā, enerģētiski nelabvēlīgā reakcija izrādās iespējama, jo ir saistīta ar otro, enerģētiski labvēlīgo reakciju (ATP hidrolīzi). Šāda veida saistīto biosintētisko reakciju piemērs ir aminoskābes glutamīna sintēze.

ATP hidrolīzes G vērtība par ADP un neorganisko fosfātu ir atkarīga no visu reaģējošo vielu koncentrācijas un parasti šūnu apstākļos ir diapazonā no -11 līdz -13 kcal / mol. ATP hidrolīzes reakciju beidzot var izmantot, lai veiktu termodinamiski nelabvēlīgu reakciju ar G vērtību aptuveni +10 kcal/mol, protams, atbilstošas ​​reakcijas secības klātbūtnē. Tomēr daudzām biosintēzes reakcijām pat ar to nepietiek? G = - 13 kcal/mol. Šajos un citos gadījumos tiek mainīts ATP hidrolīzes ceļš, lai vispirms veidojas AMP un PP (pirofosfāts). Nākamajā posmā pirofosfāts arī tiek hidrolizēts; visa procesa kopējā brīvās enerģijas maiņa ir aptuveni - 26 kcal/mol.

Kā pirofosfāta hidrolīzes rezultātā iegūtā enerģija tiek izmantota biosintētiskās reakcijās? Vienu no veidiem var demonstrēt iepriekšminētā savienojuma A - B ar A - H un B - OH sintēzes piemērā. Ar atbilstošā enzīma palīdzību B - OH var reaģēt ar ATP un pārvērsties par augstas enerģijas savienojumu B - O - P - P. Tagad reakcija sastāv no trim posmiem:

1) B - OH + ATP - B - B - P - P + AMP

2) A - N + B - O - R - R - A - B + RR

3) PP + H2O - 2P

Kopējo reakciju var attēlot šādi:

A - H + B - OH - A - B un ATP + H2O - AMP + 2P

Tā kā ferments vienmēr paātrina katalizēto reakciju gan uz priekšu, gan atpakaļgaitā, savienojums A-B var sadalīties, reaģējot ar pirofosfātu (reakcija, 2. soļa otrādi). Tomēr enerģētiski labvēlīgā pirofosfāta hidrolīzes reakcija (3. solis) palīdz uzturēt A-B savienojuma stabilitāti, saglabājot ļoti zemu pirofosfāta koncentrāciju (tas novērš 2. soļa apgrieztās reakcijas rašanos). Tādējādi pirofosfāta hidrolīzes enerģija nodrošina reakcijas virzību uz priekšu. Šāda veida svarīgas biosintētiskas reakcijas piemērs ir polinukleotīdu sintēze.

3.3. Loma DNS un RNS un olbaltumvielu sintēzē

Visos zināmajos organismos dezoksiribonukleotīdus, kas veido DNS, sintezē ribonukleotīdu reduktāzes (RNR) enzīmi, iedarbojoties uz attiecīgajiem ribonukleotīdiem. Šie enzīmi reducē cukura atlikumu otribozi līdz dezoksiribozei, atdalot skābekli no 2" hidroksilgrupām, substrātiem ribonukleozīdu difosfātiem un produktiem dezoksiribonukleozīdu difosfātiem. Visi reduktāzes enzīmi izmanto kopīgu sulfhidrilradikālas mehānismu, kas ir atkarīgs no reaktīvā cisteīna oksidēšanās, veidojot disulfīda oksidācijas atliekas. reakcijas laikā PHP enzīms tiek apstrādāts, reaģējot ar tioredoksīnu vai glutaredoksīnu.

RHP un saistīto enzīmu regulēšana uztur līdzsvaru viens pret otru. Ļoti zema koncentrācija kavē DNS sintēzi un DNS atjaunošanos un ir nāvējoša šūnai, savukārt patoloģiska attiecība ir mutagēna, jo palielinās DNS polimerāzes iekļaušanas iespējamība DNS sintēzes laikā.

RNS nukleīnskābju sintēzes laikā no ATP iegūtais adenozīns ir viens no četriem nukleotīdiem, ko RNS polimerāze tieši iestrādā RNS molekulās. Enerģija, šī polimerizācija notiek, likvidējot pirofosfātu (divas fosfātu grupas). Šis process ir līdzīgs DNS biosintēzē, izņemot to, ka ATP tiek reducēts līdz dezoksiribonukleotīdam dATP, pirms tiek iekļauts DNS.

IN sintēze vāvere. Aminoacil-tRNS sintetāzes izmanto ATP enzīmus kā enerģijas avotu, lai pievienotu tRNS molekulu tai specifiskajai aminoskābei, veidojot aminoacil-tRNS, kas ir gatava pārnešanai uz ribosomām. Enerģija kļūst pieejama ATP hidrolīzē ar adenozīna monofosfātu (AMP), kas noņem divas fosfātu grupas.

ATP izmanto daudzām šūnu funkcijām, tostarp vielu transportēšanai caur šūnu membrānām. To izmanto arī mehāniskam darbam, nodrošinot muskuļu kontrakcijai nepieciešamo enerģiju. Tas apgādā ar enerģiju ne tikai sirds muskuli (asinsritei) un skeleta muskuļus (piemēram, rupjām ķermeņa kustībām), bet arī hromosomas un flagellas, lai tās varētu veikt savas daudzās funkcijas. ATP galvenā loma ir ķīmiskajā darbā, nodrošinot nepieciešamo enerģiju vairāku tūkstošu veidu makromolekulu sintēzei, kurām šūnai ir jābūt.

ATP tiek izmantots arī kā ieslēgšanas-izslēgšanas slēdzis gan ķīmisko reakciju kontrolei, gan informācijas nosūtīšanai. Olbaltumvielu ķēžu formu, kas ražo celtniecības blokus un citas dzīvē izmantotās struktūras, galvenokārt nosaka vājās ķīmiskās saites, kas viegli pazūd un pārstrukturējas. Šīs ķēdes var saīsināt, pagarināt un mainīt formu, reaģējot uz enerģijas ievadi vai izvadi. Izmaiņas ķēdēs maina proteīna formu un var arī mainīt tā funkciju vai izraisīt tā aktivitāti vai neaktīvu.

ATP molekulas var saistīties ar vienu proteīna molekulas daļu, liekot citai tās pašas molekulas daļai nedaudz slīdēt vai pārvietoties, izraisot tās konformācijas izmaiņas, deaktivizējot molekulu. Pēc noņemšanas ATP liek proteīnam atgriezties sākotnējā formā, un tādējādi tas atkal darbojas.

Ciklu var atkārtot, līdz molekula atgriežas, efektīvi darbojoties gan kā ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis. Gan fosfora pievienošana (fosforilēšana), gan fosfora noņemšana no proteīna (defosforilēšana) var kalpot kā ieslēgšanas vai izslēgšanas slēdzis.

3.4. Citas ATP funkcijas

Loma V vielmaiņa, sintēze Un aktīvs transports

Tādējādi ATP pārnes enerģiju starp telpiski atdalītām vielmaiņas reakcijām. ATP ir galvenais enerģijas avots lielākajai daļai šūnu funkciju. Tas ietver makromolekulu, tostarp DNS un RNS, un olbaltumvielu sintēzi. ATP ir arī svarīga loma makromolekulu transportēšanā caur šūnu membrānām, piemēram, eksocitozē un endocitozē.

Loma V struktūra šūnas Un kustība

ATP ir iesaistīts šūnu struktūras uzturēšanā, atvieglojot citoskeleta elementu montāžu un demontāžu. Sakarā ar šo procesu, ATP ir nepieciešams aktīna pavedienu kontrakcijai, un miozīns ir nepieciešams muskuļu kontrakcijai. Šis pēdējais process ir viena no dzīvnieku pamata enerģijas prasībām un ir būtiska kustībām un elpošanai.

Loma V signāls sistēmas

Inārpusšūnusignālssistēmas

ATP ir arī signalizācijas molekula. ATP, ADP vai adenozīns tiek atzīti par purinerģiskiem receptoriem. Purinoreceptori var būt visizplatītākie receptori zīdītāju audos.

Cilvēkiem šī signalizācijas loma ir svarīga gan centrālajā, gan perifērajā nervu sistēmā. Aktivitāte ir atkarīga no ATP izdalīšanās no sinapsēm, aksoniem un glia, purinerģiski aktivizējot membrānas receptorus

Inintracelulārssignālssistēmas

ATP ir izšķiroša nozīme signālu pārraides procesos. To izmanto kināzes kā fosfātu grupu avotu savās fosfātu pārneses reakcijās. Kināzes uz balstiem, piemēram, membrānas proteīniem vai lipīdiem, ir izplatīta signāla forma. Olbaltumvielu fosforilēšana ar kināžu palīdzību var aktivizēt šo kaskādi, piemēram, mitogēnu aktivētu proteīna kināzes kaskādi.

ATP izmanto arī adenilāta ciklāze, un to pārvērš otrā ziņojuma molekulā, ko sauc par AMP, kas ir iesaistīta kalcija signālu aktivizēšanā, lai atbrīvotu kalciju no intracelulārajiem krājumiem. [38] Šī signāla forma ir īpaši svarīga smadzeņu darbībā, lai gan tā ir iesaistīta daudzu citu šūnu procesu regulēšanā.

Secinājums

1. Adenozīna trifosfāts - nukleotīds, spēlē ārkārtīgi svarīgu lomu enerģijas un vielu apmaiņā organismos; Pirmkārt, savienojums ir pazīstams kā universāls enerģijas avots visiem bioķīmiskiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās. Ķīmiski ATP ir adenozīna trifosfāta esteris, kas ir adenīna un ribozes atvasinājums. ATP struktūra ir līdzīga adenīna nukleotīdam, kas ir daļa no RNS, tikai vienas fosforskābes vietā ATP satur trīs fosforskābes atlikumus. Šūnas nespēj saturēt skābes ievērojamā daudzumā, bet tikai to sāļus. Tāpēc fosforskābe nonāk ATP kā atlikums (skābes OH grupas vietā ir negatīvi lādēts skābekļa atoms).

2. Organismā ATP tiek sintezēts, fosforilējot ADP:

ADP + H 3 PO 4 + enerģiju> ATP + H2O.

ADP fosforilēšana ir iespējama divos veidos: substrāta fosforilēšana un oksidatīvā fosforilēšana (izmantojot oksidējošo vielu enerģiju).

Oksidatīvā fosforilēšana - viena no svarīgākajām šūnu elpošanas sastāvdaļām, kas noved pie enerģijas ražošanas ATP formā. Oksidatīvās fosforilēšanas substrāti ir organisko savienojumu sadalīšanās produkti - olbaltumvielas, tauki un ogļhidrāti. Oksidatīvās fosforilēšanās process notiek uz mitohondriju kristāla.

Substrāts A precīzsfosforilgrupa Un roving ( bioķīmiskā), ar enerģiju bagātu fosfora savienojumu sintēze glikolīzes redoksreakciju enerģijas dēļ un a-ketoglutārskābes oksidēšanās laikā trikarbonskābes ciklā.

3. ATP galvenā loma organismā ir saistīta ar enerģijas nodrošināšanu daudzām bioķīmiskām reakcijām. Kā divu augstas enerģijas saišu nesējs ATP kalpo kā tiešs enerģijas avots daudziem enerģiju patērējošiem bioķīmiskiem un fizioloģiskiem procesiem. Dzīvo organismu bioenerģētikā ir svarīgi: ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta, veidojot ATP, kopā ar eksergoniskām kataboliskām organisko substrātu oksidēšanās reakcijām; Ķīmiskā enerģija tiek izmantota, sadalot ATP, kopā ar endergoniskām anabolisma reakcijām un citiem procesiem, kuriem nepieciešama enerģija.

4. Pie palielinātas slodzes (piemēram, īso distanču skriešanā) muskuļi strādā tikai pateicoties ATP padevei. Muskuļu šūnās šīs rezerves pietiek vairākiem desmitiem kontrakciju, un tad ATP daudzums ir jāpapildina. ATP sintēze no ADP un AMP notiek, pateicoties enerģijai, kas izdalās ogļhidrātu, lipīdu un citu vielu sadalīšanās laikā. Garīga darba veikšanai nepieciešams arī liels ATP daudzums. Šī iemesla dēļ cilvēkiem ar garīgu darbu ir nepieciešams palielināts glikozes daudzums, kura sadalīšanās nodrošina ATP sintēzi.

Papildus enerģijai ATP organismā veic vairākas citas vienlīdz svarīgas funkcijas:

· Kopā ar citiem nukleozīdu trifosfātiem ATP ir nukleīnskābju sintēzes sākumprodukts.

· Turklāt ATP ir svarīga loma daudzu bioķīmisko procesu regulēšanā. Būdams vairāku enzīmu allosteriskais efektors, ATP, pievienojoties to regulējošajiem centriem, uzlabo vai nomāc to darbību.

· ATP ir arī tiešs priekštecis cikliskā adenozīna monofosfāta sintēzei, kas ir sekundārais hormonālo signālu pārraides vēstnesis šūnā.

Ir zināma arī ATP kā raidītāja loma sinapsēs.

Bibliogrāfija

1. Lemēža, N.A. Bioloģijas rokasgrāmata universitāšu reflektantiem / L.V. Kamļuks N.D. Lisovs. - Mn.: Unipress, 2011 - 624 lpp.

2. Lodish, H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Molecular Cell Biology, 5th ed. - Ņujorka: V. H. Frīmens, 2004.

3. Romanovskis, Ju.M. Dzīvo šūnu molekulārās enerģijas pārveidotāji. Protonu ATP sintāze - rotējošs molekulārais motors / Yu.M. Romanovskis A.N. Tihonovs // UFN. - 2010. - T.180. - 931. - 956. lpp.

4. Voet D, Voet JG. Biochemistry Vol 1 3rd ed. - Wiley: Hoboken, NJ. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 487 rub.

5. Vispārīgā ķīmija. Biofizikālā ķīmija. Biogēno elementu ķīmija. M.: Augstskola, 1993. gads

6. Veršubskis, A.V. Biofizika. / A.V. Veršubskis, V.I. Priklonskis, A.N. Tihonovs. - M: 471-481.

7. Alberts B. Šūnu molekulārā bioloģija 3 sējumos. / Alberts B., Bray D., Lewis J. et al.M.: Mir, 1994.1558 lpp.

8. Nikolajevs A.Ya. Bioloģiskā ķīmija - M.: Medicīnas informācijas aģentūra LLC, 1998.

9. Berg, J. M. Biochemistry, starptautiskais izdevums. / Berg, J. M, Tymoczko, J. L, Stryer, L. - Ņujorka: WH Freeman, 2011; 287. lpp.

10. Knorre DG. Bioloģiskā ķīmija: mācību grāmata. ķīmijai, biol. Un medus. speciālists. universitātes - 3. izdevums, rev. / Knorre D.G., Mysina S.D. - M.: Augstāk. skola, 2000. - 479 lpp.: ill.

11. Eliots, V. Bioķīmija un molekulārā bioloģija / V. Eliots, D. Eliots. - M.: Krievijas Medicīnas zinātņu akadēmijas Biomedicīnas ķīmijas pētniecības institūta izdevniecība, LLC "Materik-alpha", 1999, - 372 lpp.

12. Shina CL, K., 7 Areieh, W. On the Energy of ATP Hydrolysis in Solution. Journal Of Physical Chemistry B, 113 (47), (2009).

13. Berg, J. M. Biochemistry / J. M. Berg: J. L. Tymoczko, L. Stryer. - N-Y: W. H. Freeman and Company, 2002. - 1514 lpp.

...

Līdzīgi dokumenti

Organiskie savienojumi cilvēka organismā. Olbaltumvielu struktūra, funkcijas un klasifikācija. Nukleīnskābes (polinukleotīdi), RNS un DNS struktūras īpatnības un īpašības. Ogļhidrāti dabā un cilvēka organismā. Lipīdi ir tauki un taukiem līdzīgas vielas.

abstrakts, pievienots 09.06.2009


Olbaltumvielu sintēzes process un to nozīme dzīvo organismu dzīvē. Aminoskābju funkcijas un ķīmiskās īpašības. To trūkuma iemesli cilvēka organismā. Pārtikas veidi, kas satur neaizstājamās skābes. Aminoskābes sintezētas aknās.

prezentācija, pievienota 23.10.2014


Ogļhidrātu enerģijas, uzglabāšanas un atbalsta-veidošanas funkcijas. Monosaharīdu kā cilvēka ķermeņa galvenā enerģijas avota īpašības; glikoze. Disaharīdu galvenie pārstāvji; saharoze. Polisaharīdi, cietes veidošanās, ogļhidrātu metabolisms.

ziņojums, pievienots 30.04.2010


Vielmaiņas funkcijas organismā: orgānu un sistēmu nodrošināšana ar enerģiju, kas rodas barības vielu sadalīšanās laikā; pārtikas molekulu pārvēršana celtniecības blokos; nukleīnskābju, lipīdu, ogļhidrātu un citu komponentu veidošanās.

abstrakts, pievienots 20.01.2009


Olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu nozīme un nozīme visu dzīvībai svarīgo procesu normālai norisei. Olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu sastāvs, struktūra un galvenās īpašības, to svarīgākie uzdevumi un funkcijas organismā. Galvenie šo uzturvielu avoti.

prezentācija, pievienota 11.04.2013


Holesterīna molekulu kā svarīgas šūnas membrānas sastāvdaļas struktūras raksturojums. Holesterīna metabolisma regulēšanas mehānismu izpēte cilvēka organismā. Pārmērīga zema blīvuma lipoproteīnu rašanās pazīmju analīze asinsritē.

abstrakts, pievienots 17.06.2012


Olbaltumvielu, lipīdu un ogļhidrātu metabolisms. Cilvēka uztura veidi: visēdājs, atsevišķs un zems ogļhidrātu saturs, veģetārisms, neapstrādāta uztura diēta. Olbaltumvielu loma metabolismā. Tauku trūkums organismā. Izmaiņas organismā uztura veida izmaiņu rezultātā.

kursa darbs, pievienots 02.02.2014


Apsvērums par dzelzs līdzdalību oksidatīvajos procesos un kolagēna sintēzē. Iepazīšanās ar hemoglobīna nozīmi asinsrades procesos. Reibonis, elpas trūkums un vielmaiņas traucējumi, kas rodas dzelzs deficīta rezultātā cilvēka organismā.

prezentācija, pievienota 08.02.2012


Fluora un dzelzs īpašības. Ķermeņa ikdienas nepieciešamība. Fluora funkcijas organismā, ietekme, letālā deva, mijiedarbība ar citām vielām. Dzelzs cilvēka organismā, tā avoti. Dzelzs deficīta sekas organismam un tā pārpalikums.

prezentācija, pievienota 14.02.2017


Olbaltumvielas kā pārtikas avoti, to galvenās funkcijas. Aminoskābes, kas iesaistītas olbaltumvielu veidošanā. Polipeptīdu ķēdes struktūra. Olbaltumvielu transformācijas organismā. Pilnīgi un nepilnīgi proteīni. Olbaltumvielu struktūra, ķīmiskās īpašības, kvalitatīvās reakcijas.

ATP ir pieejams zem mēles tablešu un šķīduma veidā intramuskulārai/intravenozai ievadīšanai.

ATP aktīvā viela ir nātrija adenozīna trifosfāts, kura molekulu (adenozīn-5-trifosfātu) iegūst no dzīvnieku muskuļu audiem. Turklāt tas satur kālija un magnija jonus, histidīns ir svarīga aminoskābe, kas piedalās bojāto audu atjaunošanā un ir nepieciešama pareizai organisma attīstībai tā augšanas periodā.

ATP loma

Adenozīna trifosfāts ir makroerģisks (spējīgs uzkrāt un nodot enerģiju) savienojums, kas veidojas cilvēka organismā dažādu oksidatīvo reakciju rezultātā un ogļhidrātu sadalīšanās laikā. Tas atrodas gandrīz visos audos un orgānos, bet visvairāk skeleta muskuļos.

ATP uzdevums ir uzlabot vielmaiņu un enerģijas piegādi audiem. Sadaloties neorganiskajā fosfātā un ADP, adenozīna trifosfāts atbrīvo enerģiju, kas tiek izmantota muskuļu kontrakcijai, kā arī olbaltumvielu, urīnvielas un vielmaiņas starpproduktu sintēzei.

Šīs vielas ietekmē gludie muskuļi atslābina, pazeminās asinsspiediens, uzlabojas nervu impulsu vadītspēja, palielinās miokarda kontraktilitāte.

Ņemot vērā iepriekš minēto, ATP trūkums izraisa vairākas slimības, piemēram, distrofiju, smadzeņu asinsrites traucējumus, koronāro sirds slimību u.c.

ATP farmakoloģiskās īpašības

Pateicoties savai sākotnējai struktūrai, adenozīna trifosfāta molekulai ir tikai tai raksturīga farmakoloģiska iedarbība, kas nav raksturīga nevienai citai ķīmiskai sastāvdaļai. ATP normalizē magnija un kālija jonu koncentrāciju, vienlaikus samazinot urīnskābes koncentrāciju. Stimulējot enerģijas metabolismu, tas uzlabo:

• Šūnu membrānu jonu transporta sistēmu darbība;
• Membrānas lipīdu sastāva indikatori;
• Miokarda antioksidantu aizsardzības sistēma;
• No membrānas atkarīgo enzīmu aktivitāte.

Sakarā ar metabolisma procesu normalizēšanos miokardā, ko izraisa hipoksija un išēmija, ATP piemīt antiaritmiska, membrānu stabilizējoša un antiišēmiska iedarbība.

Šīs zāles arī uzlabo:

• Miokarda kontraktilitāte;
• Kreisā kambara funkcionālais stāvoklis;
• Perifērās un centrālās hemodinamikas rādītāji;
• Koronārā cirkulācija;
• Sirds izlaide (kuras dēļ palielinās fiziskā veiktspēja).

Išēmijas apstākļos ATP loma ir samazināt miokarda skābekļa patēriņu un aktivizēt sirds funkcionālo stāvokli, kā rezultātā samazinās elpas trūkums fizisko aktivitāšu laikā un samazinās stenokardijas lēkmju biežums.

Pacientiem ar supraventrikulāru un paroksizmālu supraventrikulāru tahikardiju, pacientiem ar priekškambaru fibrilāciju un plandīšanos šīs zāles atjauno sinusa ritmu un samazina ārpusdzemdes perēkļu aktivitāti.

Indikācijas ATP lietošanai

Kā norādīts instrukcijās par ATP, zāles tabletēs ir paredzētas:

• Koronārā sirds slimība;
• Pēcinfarkta un miokarda kardioskleroze;
• Nestabila stenokardija;
• Supraventrikulāra un paroksizmāla supraventrikulāra tahikardija;
• dažādas izcelsmes ritma traucējumi (kompleksas ārstēšanas ietvaros);
• Autonomie traucējumi;
• dažādas izcelsmes hiperurikēmija;
• Mikrokardiodistrofijas;
• Hroniska noguruma sindroms.

ATP intramuskulāri lietošana ir ieteicama poliomielīta, muskuļu distrofijas un atonijas, tīklenes pigmentācijas deģenerācijas, multiplās sklerozes, dzemdību vājuma, perifēro asinsvadu slimību (obliterējošais tromboangīts, Reino slimība, intermitējoša kludikācija) gadījumā.

Zāles ievada intravenozi, lai atvieglotu supraventrikulārās tahikardijas paroksizmus.

Kontrindikācijas ATP lietošanai

Norādījumi par ATP norāda, ka zāles nedrīkst lietot pacientiem ar paaugstinātu jutību pret kādu no tā sastāvdaļām, bērniem, grūtniecēm un sievietēm, kas baro bērnu ar krūti, vienlaikus ar lielām sirds glikozīdu devām.

Tas nav parakstīts arī pacientiem, kuriem ir diagnosticēts:

• Hipermagnēmija;
• Hiperkaliēmija;
• Akūts miokarda infarkts;
• Smaga bronhiālās astmas un citu iekaisīgu plaušu slimību forma;
• otrās un trešās pakāpes AV blokāde;
• Hemorāģisks insults;
• Arteriālā hipotensija;
• Smaga bradiaritmijas forma;
• Dekompensēta sirds mazspēja;
• QT pagarinājuma sindroms.

ATP lietošanas metode un dozēšanas režīms

ATP tablešu veidā lieto 3-4 reizes dienā sublingvāli neatkarīgi no ēdienreizēm. Viena deva var svārstīties no 10 līdz 40 mg. Ārstēšanas ilgumu nosaka ārstējošais ārsts, bet parasti tas ir 20-30 dienas. Ja nepieciešams, pēc 10-15 dienu pārtraukuma kursu atkārto.

Akūtu sirds slimību gadījumā vienu devu lieto ik pēc 5-10 minūtēm, līdz simptomi izzūd, pēc tam tie pāriet uz standarta devu. Maksimālā dienas deva šajā gadījumā ir 400-600 mg.

ATP ievada intramuskulāri 10 mg 1% šķīduma vienu reizi dienā pirmajās ārstēšanas dienās, pēc tam tajā pašā devā divas reizes dienā vai 20 mg vienu reizi. Terapijas kurss parasti ilgst no 30 līdz 40 dienām. Ja nepieciešams, pēc 1-2 mēnešu pārtraukuma ārstēšanu atkārto.

10-20 mg zāļu ievada intravenozi 5 sekunžu laikā. Ja nepieciešams, atkārtojiet infūziju pēc 2-3 minūtēm.

Blakus efekti

Atsauksmes par ATP norāda, ka zāļu tablešu forma var izraisīt alerģiskas reakcijas, sliktu dūšu, diskomfortu epigastrijā, kā arī hipermagnesēmijas un/vai hiperkaliēmijas attīstību (ilgstoši un nekontrolēti lietojot).

Papildus aprakstītajām blakusparādībām, ievadot intramuskulāri, ATP, saskaņā ar atsauksmēm, var izraisīt galvassāpes, tahikardiju un pastiprinātu diurēzi, un, ievadot intravenozi, tas var izraisīt sliktu dūšu un sejas pietvīkumu.

Populāri raksti Lasīt vairāk rakstus

02.12.2013

Mēs visi dienas laikā daudz staigājam. Pat ja mums ir mazkustīgs dzīvesveids, mēs tik un tā staigājam - galu galā mēs...

607504 65 Sīkāk

10.10.2013

Piecdesmit gadi daiļā dzimuma pārstāvēm ir sava veida pavērsiens, kuru šķērso ik sekundi...

Vissvarīgākā viela dzīvo organismu šūnās ir adenozīna trifosfāts jeb adenozīna trifosfāts. Ja ievadām šī nosaukuma saīsinājumu, iegūstam ATP. Šī viela pieder pie nukleozīdu trifosfātu grupas un ieņem vadošo lomu vielmaiņas procesos dzīvās šūnās, būdama tām neaizstājams enerģijas avots.

Saskarsmē ar

Klasesbiedriem

ATP atklājēji bija bioķīmiķi no Hārvardas Tropiskās medicīnas skolas - Yellapragada Subbarao, Karls Lohmans un Cyrus Fiske. Atklājums notika 1929. gadā un kļuva par nozīmīgu pavērsienu dzīvo sistēmu bioloģijā. Vēlāk, 1941. gadā, vācu bioķīmiķis Frics Lipmans atklāja, ka ATP šūnās ir galvenais enerģijas nesējs.

ATP struktūra

Šai molekulai ir sistemātisks nosaukums, kas ir rakstīts šādi: 9-β-D-ribofuranoziladenīna-5′-trifosfāts vai 9-β-D-ribofuranozil-6-amino-purīna-5′-trifosfāts. Kādi savienojumi veido ATP? Ķīmiski tas ir adenozīna trifosfāta esteris - adenīna un ribozes atvasinājums. Šī viela veidojas, savienojot adenīnu, kas ir purīna slāpekļa bāze, ar ribozes 1′-oglekli, izmantojot β-N-glikozīdu saiti. Pēc tam ribozes 5′-ogleklim secīgi pievieno α-, β- un γ-fosforskābes molekulas.

Tādējādi ATP molekula satur tādus savienojumus kā adenīns, riboze un trīs fosforskābes atlikumi. ATP ir īpašs savienojums, kas satur saites, kas atbrīvo lielu daudzumu enerģijas. Šādas saites un vielas sauc par augstas enerģijas. Šo ATP molekulas saišu hidrolīzes laikā tiek atbrīvots enerģijas daudzums no 40 līdz 60 kJ/mol, un šo procesu pavada viena vai divu fosforskābes atlikumu likvidēšana.

Šādi tiek rakstītas šīs ķīmiskās reakcijas:

• 1). ATP + ūdens → ADP + fosforskābe + enerģija;
• 2). ADP + ūdens →AMP + fosforskābe + enerģija.

Šo reakciju laikā izdalītā enerģija tiek izmantota turpmākos bioķīmiskos procesos, kuriem nepieciešama noteikta enerģijas ievade.

ATP loma dzīvā organismā. Tās funkcijas

Kādu funkciju veic ATP? Pirmkārt, enerģija. Kā minēts iepriekš, adenozīna trifosfāta galvenā loma ir nodrošināt enerģiju bioķīmiskiem procesiem dzīvā organismā. Šī loma ir saistīta ar faktu, ka divu augstas enerģijas saišu klātbūtnes dēļ ATP darbojas kā enerģijas avots daudziem fizioloģiskiem un bioķīmiskiem procesiem, kas prasa lielu enerģijas ievadi. Šādi procesi ir visas sarežģītu vielu sintēzes reakcijas organismā. Pirmkārt, tā ir aktīva molekulu pārvietošana caur šūnu membrānām, ieskaitot dalību starpmembrānu elektriskā potenciāla veidošanā un muskuļu kontrakcijas īstenošanā.

Papildus iepriekš minētajam mēs uzskaitām vēl dažus: ne mazāk svarīgas ATP funkcijas, piemēram:

Kā ATP veidojas organismā?

Adenozīna trifosforskābes sintēze turpinās, jo organismam vienmēr nepieciešama enerģija normālai darbībai. Jebkurā brīdī šīs vielas ir ļoti maz - aptuveni 250 grami, kas ir “avārijas rezerve” “lietainai dienai”. Slimošanas laikā notiek intensīva šīs skābes sintēze, jo imūnās un ekskrēcijas sistēmas, kā arī organisma termoregulācijas sistēmas darbībai nepieciešams daudz enerģijas, kas nepieciešams, lai efektīvi cīnītos ar slimības iestāšanos.

Kurās šūnās ir visvairāk ATP? Tās ir muskuļu un nervu audu šūnas, jo tajās enerģijas apmaiņas procesi notiek visintensīvāk. Un tas ir acīmredzami, jo muskuļi piedalās kustībās, kas prasa muskuļu šķiedru kontrakciju, un neironi pārraida elektriskos impulsus, bez kuriem nav iespējama visu ķermeņa sistēmu darbība. Tāpēc šūnai ir tik svarīgi uzturēt nemainīgu un augstu adenozīna trifosfāta līmeni.

Kā organismā var veidoties adenozīna trifosfāta molekulas? Tos veido t.s ADP (adenozīna difosfāta) fosforilēšana. Šī ķīmiskā reakcija izskatās šādi:

ADP + fosforskābe + enerģija → ATP + ūdens.

ADP fosforilēšana notiek, piedaloties katalizatoriem, piemēram, enzīmiem un gaismai, un tiek veikta vienā no trim veidiem:

Gan oksidatīvajā, gan substrāta fosforilācijā tiek izmantota to vielu enerģija, kuras tiek oksidētas šādas sintēzes laikā.

Secinājums

Adenozīna trifosforskābe- Šī ir visbiežāk atjaunotā viela organismā. Cik ilgi vidēji dzīvo adenozīna trifosfāta molekula? Cilvēka organismā, piemēram, tā dzīves ilgums ir mazāks par vienu minūti, tāpēc viena šādas vielas molekula dzimst un sadalās līdz 3000 reizēm dienā. Apbrīnojami, ka dienas laikā cilvēka organisms sintezē aptuveni 40 kg šīs vielas! Nepieciešamība pēc šīs “iekšējās enerģijas” mums ir tik liela!

Viss ATP sintēzes un turpmākās izmantošanas cikls kā enerģijas degviela vielmaiņas procesiem dzīvas būtnes ķermenī ir šī organisma enerģijas metabolisma būtība. Tādējādi adenozīna trifosfāts ir sava veida “akumulators”, kas nodrošina visu dzīvā organisma šūnu normālu darbību.