Хэрэв бид "хөдөлгөөн бол амьдрал" гэсэн алдартай хэллэгийг тайлбарлавал амьд материйн бүх илрэлүүд - өсөлт, нөхөн үржихүй, шим тэжээлийн нийлэгжилтийн үйл явц, амьсгал нь үнэндээ атомуудын хөдөлгөөн болох нь тодорхой болно. эсийг бүрдүүлдэг молекулууд. Эдгээр үйл явц нь эрчим хүчний оролцоогүйгээр боломжтой юу? Мэдээж үгүй.
Цэнхэр халим, Америкийн сэквойа зэрэг аварга биетүүдээс авахуулаад хэт бичил харуурын нян хүртэл амьд биетүүд нөөцөө хаанаас татдаг вэ?
Биохими энэ асуултын хариултыг олсон. Аденозин трифосфорын хүчил нь манай гаригийн бүх оршин суугчдын хэрэглэдэг бүх нийтийн бодис юм. Энэ нийтлэлд бид амьд организмын янз бүрийн бүлгүүдийн ATP-ийн бүтэц, үйл ажиллагааг авч үзэх болно. Үүнээс гадна бид ургамал, амьтны эсэд ямар органеллууд нийлэгжилтийг хариуцдаг болохыг тодорхойлох болно.
Нээлтийн түүх
20-р зууны эхээр Харвардын Анагаах Ухааны Сургуулийн лабораторид Суббарис, Ломан, Фриске зэрэг хэд хэдэн эрдэмтэд аденилтэй ойролцоо бүтэцтэй нэгдлүүдийг илрүүлжээ.рибонуклеины хүчлийн нуклеотид. Гэсэн хэдий ч энэ нь моносахаридын рибозтой холбогдсон фосфатын хүчлийн нэг биш, гурав хүртэлх тооны үлдэгдэл агуулсан байв. 20 жилийн дараа Ф. Липман АТФ-ийн үйл ажиллагааг судалж байхдаа энэ нэгдэл нь эрчим хүч авч явдаг гэсэн шинжлэх ухааны таамаглалыг баталжээ. Энэ мөчөөс эхлэн биохимичид эсэд тохиолддог энэ бодисын нийлэгжилтийн нарийн төвөгтэй механизмтай дэлгэрэнгүй танилцах сайхан боломж олдсон юм. Хожим нь гол нэгдэл олдсон: фермент - ATP синтаза нь митохондрид хүчил молекул үүсгэх үүрэгтэй. ATP ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тодорхойлохын тулд амьд организмд тохиолддог ямар процессууд энэ бодисын оролцоогүйгээр явагдах боломжгүй болохыг олж мэдье.
Биологийн систем дэх энергийн орших хэлбэрүүд
Амьд организмд тохиолддог олон янзын урвалууд нь бие биенээ хувиргах янз бүрийн төрлийн энерги шаарддаг. Үүнд механик үйл явц (бактер ба эгэл биетний хөдөлгөөн, булчингийн эдэд миофибрилүүдийн агшилт), биохимийн синтез орно. Энэ жагсаалтад өдөөх, дарангуйлах үндсэн суурь болох цахилгаан импульс, халуун цуст амьтан, хүний биеийн температурыг тогтмол байлгах дулааны урвалууд орно. Далайн планктон, зарим шавж, далайн гүний загасны гэрэлтдэг туяа нь амьд биетүүдийн үйлдвэрлэдэг эрчим хүчний нэг төрөл юм.
Биологийн системд тохиолддог дээрх бүх үзэгдлүүд нь хадгалах үүрэгтэй ATP молекулуудгүйгээр боломжгүй юм.макроэргик бонд хэлбэрээр энерги. Эдгээр нь аденил нуклеозид ба фосфатын хүчлийн үлдэгдэл хооронд үүсдэг.
Эсийн энерги хаанаас гардаг вэ?
Термодинамикийн хуулиудын дагуу энерги үүсэх, алга болох нь тодорхой шалтгааны улмаас үүсдэг. Хоол хүнсийг бүрдүүлдэг органик нэгдлүүд: уураг, нүүрс ус, ялангуяа липидүүдийн задрал нь энерги ялгарахад хүргэдэг. Гидролизийн анхдагч процессууд нь хоол боловсруулах замд явагддаг бөгөөд органик нэгдлүүдийн макромолекулууд ферментийн үйлчлэлд өртдөг. Хүлээн авсан энергийн нэг хэсэг нь дулааны хэлбэрээр тархдаг эсвэл эсийн дотоод агууламжийн оновчтой температурыг хадгалахад ашиглагддаг. Үлдсэн хэсэг нь эсийн цахилгаан станц болох митохондри дахь хэлбэрээр хуримтлагддаг. Энэ нь ATP молекулын үндсэн үүрэг - биеийн эрчим хүчний хэрэгцээг хангах, нөхөх явдал юм.
Катаболик урвал ямар үүрэгтэй вэ
Амьд материйн анхан шатны нэгж болох эс нь амьдралынхаа мөчлөгт энерги байнга шинэчлэгдэж байх үед л үйл ажиллагаагаа явуулж чадна. Эсийн бодисын солилцоонд энэ нөхцлийг биелүүлэхийн тулд диссимиляци, катаболизм эсвэл энергийн солилцоо гэж нэрлэгддэг чиглэл байдаг. Эрчим хүч үүсгэх, хадгалах хамгийн энгийн арга болох хүчилтөрөгчгүй үе шатанд глюкозын молекул бүрээс хүчилтөрөгч байхгүй үед энерги их шаарддаг бодисын 2 молекул нийлэгждэг бөгөөд энэ нь эс дэх ATP-ийн үндсэн үүргийг гүйцэтгэдэг. түүнийг эрчим хүчээр хангах. Аноксик үе шатны ихэнх урвал цитоплазмд явагддаг.
Эсийн бүтцээс хамаарч янз бүрийн аргаар, тухайлбал гликолиз, спирт, сүүн хүчлийн исгэх хэлбэрээр явагдана. Гэсэн хэдий ч эдгээр бодисын солилцооны үйл явцын биохимийн шинж чанарууд нь эсийн ATP-ийн үйл ажиллагаанд нөлөөлдөггүй. Энэ нь бүх нийтийн шинж чанартай: эсийн энергийн нөөцийг хадгалах.
Молекулын бүтэц түүний үйл ажиллагаатай хэрхэн холбоотой вэ
Өмнө нь бид аденозин трифосфорын хүчил нь нитратын суурь - аденин, моносахарид - рибозтой холбогдсон гурван фосфатын үлдэгдэл агуулдаг болохыг тогтоосон. Эсийн цитоплазм дахь бараг бүх урвалууд усан орчинд явагддаг тул гидролизийн ферментийн нөлөөн дор хүчиллэг молекулууд ковалент холбоог тасалж эхлээд аденозин дифосфорын хүчил, дараа нь AMP үүсгэдэг. Аденозин трифосфорын хүчлийг нийлэгжүүлэхэд хүргэдэг урвуу урвалууд нь фосфотрансфераза ферментийн оролцоотойгоор явагддаг. ATP нь эсийн амин чухал үйл ажиллагааны бүх нийтийн эх үүсвэрийн үүргийг гүйцэтгэдэг тул энэ нь хоёр макроэргик холбоог агуулдаг. Тэд тус бүрийг дараалан хагарах үед 42 кЖ ялгардаг. Энэ нөөцийг эсийн бодисын солилцоо, өсөлт, нөхөн үржихүйн үйл явцад ашигладаг.
ATP синтазын утга
Ургамал, амьтны эсэд байрлах митохондри дахь ерөнхий ач холбогдолтой органеллуудад ферментийн систем - амьсгалын замын гинж байдаг. Энэ нь ATP синтаза ферментийг агуулдаг. Уургийн бөмбөрцөгөөс бүрдсэн гексамер хэлбэртэй биокатализаторын молекулууд нь мембран болон дотор нь хоёуланд нь дүрдэг.митохондрийн стром. Ферментийн үйл ажиллагааны улмаас эсийн энергийн бодис нь ADP болон органик бус фосфатын хүчлийн үлдэгдэлээс нийлэгждэг. Үүссэн ATP молекулууд нь түүний амин чухал үйл ажиллагаанд шаардлагатай энергийг хуримтлуулах үүргийг гүйцэтгэдэг. Биокатализаторын нэг онцлог шинж чанар нь энергийн нэгдлүүдийн хэт их концентрацитай үед энэ нь гидролизийн фермент шиг ажиллаж, молекулуудыг нь задалдаг явдал юм.
Аденозин трифосфорын хүчлийн синтезийн онцлог
Ургамал нь эдгээр организмуудыг амьтнаас эрс ялгадаг бодисын солилцооны ноцтой шинж чанартай байдаг. Энэ нь хоол тэжээлийн автотрофын горим, фотосинтезийг боловсруулах чадвартай холбоотой юм. Макроэргик холбоо агуулсан молекулууд үүсэх нь эсийн органелл - хлоропласт дахь ургамалд тохиолддог. Бидэнд аль хэдийн мэдэгдэж байсан ATP синтаза фермент нь хлоропластуудын тилакоид ба стромын нэг хэсэг юм. Эсэд агуулагдах ATP-ийн үүрэг нь автотроф ба гетеротроф организм, түүний дотор хүний энергийг хадгалах явдал юм.
Макроэргик холбоо бүхий нэгдлүүд нь митохондрийн талстууд дээр явагдах исэлдэлтийн фосфоржих урвалд сапротроф болон гетеротрофуудад нийлэгдэнэ. Таны харж байгаагаар хувьслын явцад амьд организмын янз бүрийн бүлгүүд нь эсийг эрчим хүчээр хангах үүрэгтэй ATP зэрэг нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэх төгс механизмыг бүрдүүлжээ.
