ATP სტრუქტურა და ფუნქციები. ATP კუნთების ენერგია

ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა (ATP მოლეკულა ბიოლოგიაში) არის ორგანიზმის მიერ წარმოებული ნივთიერება. ეს არის ენერგიის წყარო სხეულის ყველა უჯრედისთვის. თუ ATP არ არის საკმარისად წარმოებული, მაშინ ხდება გულ-სისხლძარღვთა და სხვა სისტემებისა და ორგანოების ფუნქციონირების დარღვევა. ამ შემთხვევაში ექიმები უნიშნავენ ადენოზინტრიფოსფორის მჟავას შემცველ პრეპარატს, რომელიც ხელმისაწვდომია ტაბლეტებისა და ამპულების სახით.

რა არის ATP

ადენოზინტრიფოსფატი, ადენოზინის ტრიფოსფატი ან ATP არის ნუკლეოზიდის ტრიფოსფატი, რომელიც ენერგიის უნივერსალური წყაროა ყველა ცოცხალი უჯრედისთვის. მოლეკულა უზრუნველყოფს კომუნიკაციას ქსოვილებს, ორგანოებსა და სხეულის სისტემებს შორის. როგორც მაღალი ენერგეტიკული ობლიგაციების მატარებელი, ადენოზინ ტრიფოსფატი ახორციელებს რთული ნივთიერებების სინთეზს: მოლეკულების გადატანა ბიოლოგიური მემბრანების მეშვეობით, კუნთების შეკუმშვა და სხვა. ATP-ის სტრუქტურაა რიბოზა (ხუთნახშირბადოვანი შაქარი), ადენინი (აზოტოვანი ბაზა) და სამი ფოსფორმჟავას ნარჩენი.

ატფ-ის ენერგეტიკული ფუნქციის გარდა, მოლეკულა ორგანიზმს სჭირდება:

• გულის კუნთის რელაქსაცია და შეკუმშვა;
• უჯრედშორისი არხების (სინაფსების) ნორმალური ფუნქციონირება;
• ნერვული ბოჭკოების გასწვრივ იმპულსების ნორმალური გამტარობის რეცეპტორების აგზნება;
• ვაგუსის ნერვიდან აგზნების გადაცემა;
• ტვინისა და გულის კარგი სისხლით მომარაგება;
• კუნთების აქტიური აქტივობის დროს სხეულის გამძლეობის გაზრდა.

ATP პრეპარატი

გასაგებია, თუ რას ნიშნავს ATP, მაგრამ რა ხდება სხეულში, როდესაც მისი კონცენტრაცია მცირდება, ყველასთვის გასაგები არ არის. ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავას მოლეკულების მეშვეობით ნეგატიური ფაქტორების გავლენით უჯრედებში ბიოქიმიური ცვლილებები რეალიზდება. ამ მიზეზით, ატფ-ის დეფიციტის მქონე ადამიანებს გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები აწუხებთ და უვითარდებათ კუნთოვანი ქსოვილის დისტროფია. ორგანიზმის ადენოზინტრიფოსფატის აუცილებელი მარაგით უზრუნველსაყოფად ინიშნება მისი შემცველი მედიკამენტები.

წამალი ATP არის პრეპარატი, რომელიც ინიშნება ქსოვილის უჯრედების უკეთესი კვებისა და ორგანოების სისხლით მომარაგებისთვის. მისი წყალობით პაციენტის ორგანიზმი აღადგენს გულის კუნთის ფუნქციონირებას, ამცირებს იშემიისა და არითმიის განვითარების რისკს. ATP-ის მიღება აუმჯობესებს სისხლის მიმოქცევის პროცესებს და ამცირებს მიოკარდიუმის ინფარქტის რისკს. ამ მაჩვენებლების გაუმჯობესების წყალობით, ზოგადი ფიზიკური ჯანმრთელობა ნორმალურად დაბრუნდება და ადამიანის შესრულება იზრდება.

ატფ-ის გამოყენების ინსტრუქცია

ATP პრეპარატის ფარმაკოლოგიური თვისებები მსგავსია თავად მოლეკულის ფარმაკოდინამიკისა. პრეპარატი ასტიმულირებს ენერგეტიკულ მეტაბოლიზმს, ახდენს კალიუმის და მაგნიუმის იონებით გაჯერების დონის ნორმალიზებას, ამცირებს შარდმჟავას შემცველობას, ააქტიურებს უჯრედების იონური ტრანსპორტირების სისტემებს და ავითარებს მიოკარდიუმის ანტიოქსიდანტურ ფუნქციას. ტაქიკარდიისა და წინაგულების ფიბრილაციის მქონე პაციენტებისთვის პრეპარატის გამოყენება ხელს უწყობს ბუნებრივი სინუსური რიტმის აღდგენას და ექტოპიური კერების ინტენსივობის შემცირებას.

იშემიისა და ჰიპოქსიის დროს პრეპარატი მიოკარდიუმში მეტაბოლიზმის გაუმჯობესების უნარის გამო წარმოქმნის მემბრასტაბილიზაციას და ანტიარითმიულ აქტივობას. პრეპარატი ATP დადებითად მოქმედებს ცენტრალურ და პერიფერულ ჰემოდინამიკაზე, კორონარული მიმოქცევაზე, ზრდის გულის კუნთის შეკუმშვის უნარს, აუმჯობესებს მარცხენა პარკუჭის ფუნქციონირებას და გულის გამომუშავებას. მოქმედებების მთელი ეს სპექტრი იწვევს სტენოკარდიის შეტევების რაოდენობის შემცირებას და ქოშინს.

ნაერთი

პრეპარატის აქტიური ნივთიერებაა ადენოზინტრიფოსფორის მჟავას ნატრიუმის მარილი. ATP წამალი ამპულაში შეიცავს 20 მგ აქტიურ ნივთიერებას 1 მლ-ში, ხოლო ტაბლეტებში - 10 ან 20 გ ცალი. საინექციო ხსნარში დამხმარე ნივთიერებებია ლიმონმჟავა და წყალი. ტაბლეტები დამატებით შეიცავს:

• უწყლო კოლოიდური სილიციუმი;
• ნატრიუმის ბენზოატი (E211);
• სიმინდის სახამებელი;
• კალციუმის სტეარატი;
• ლაქტოზას მონოჰიდრატი;
• საქაროზა.

გამოშვების ფორმა

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, წამალი ხელმისაწვდომია ტაბლეტებისა და ამპულების სახით. პირველები შეფუთულია ბლისტერულ შეფუთვაში 10 ცალი, იყიდება 10 ან 20 მგ დოზით. თითოეული ყუთი შეიცავს 40 ტაბლეტს (4 ბლისტერული შეფუთვა). თითოეული 1 მლ ამპულა შეიცავს 1% საინექციო ხსნარს. მუყაოს ყუთში არის 10 ცალი და გამოყენების ინსტრუქცია. ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა ტაბლეტის სახით გამოდის ორი სახის:

• ATP-Long არის უფრო ხანგრძლივი მოქმედების პრეპარატი, რომელიც ხელმისაწვდომია 20 და 40 მგ თეთრი ტაბლეტების სახით, ერთ მხარეს გასაყოფად და მეორე მხარეს ჩამჭრელად;
• ფორტე არის ATP გულის სამკურნალო საშუალება 15 და 30 მგ პასტილში, რომელიც უფრო გამოხატულ ეფექტს ახდენს გულის კუნთზე.

გამოყენების ჩვენებები

ATP ტაბლეტები ან ინექციები ხშირად ინიშნება გულ-სისხლძარღვთა სისტემის სხვადასხვა დაავადების დროს. ვინაიდან პრეპარატის მოქმედების სპექტრი ფართოა, პრეპარატი ნაჩვენებია შემდეგ პირობებში:

• ვეგეტატიურ-სისხლძარღვთა დისტონია;
• სტენოკარდია დასვენებისა და ვარჯიშის დროს;
• არასტაბილური სტენოკარდია;
• სუპრავენტრიკულური პაროქსიზმული ტაქიკარდია;
• სუპრავენტრიკულური ტაქიკარდია;
• გულის იშემია;
• ინფარქტის შემდგომი და მიოკარდიუმის კარდიოსკლეროზი;
• გულის უკმარისობა;
• გულის რითმის დარღვევა;
• ალერგიული ან ინფექციური მიოკარდიტი;
• ქრონიკული დაღლილობის სინდრომი;
• მიოკარდიუმის დისტროფია;
• კორონარული სინდრომი;
• სხვადასხვა წარმოშობის ჰიპერურიკემია.

დოზირება

ATF-Long რეკომენდირებულია ენის ქვეშ მოთავსება (სუბლინგვალურად) სრულ შეწოვამდე. მკურნალობა ტარდება საკვების მიუხედავად 3-4-ჯერ დღეში 10-40 მგ დოზით. თერაპიული კურსი ინიშნება ექიმის მიერ ინდივიდუალურად. მკურნალობის საშუალო ხანგრძლივობაა 20-30 დღე. ექიმი დანიშნავს უფრო ხანგრძლივ დანიშვნას საკუთარი შეხედულებისამებრ. ნებადართულია კურსის გამეორება 2 კვირის შემდეგ. არ არის რეკომენდებული პრეპარატის 160 მგ-ზე მეტი დღიური დოზის გადაჭარბება.

ATP ინექციები შეჰყავთ ინტრამუსკულურად 1-2-ჯერ/დღეში, 1-2 მლ 0,2-0,5 მგ/კგ პაციენტის წონაზე. პრეპარატის ინტრავენური შეყვანა ხდება ნელა (ინფუზიის სახით). დოზა შეადგენს 1-5 მლ 0,05-0,1 მგ/კგ/წთ სიჩქარით. ინფუზიები ტარდება ექსკლუზიურად საავადმყოფოში არტერიული წნევის ფრთხილად მონიტორინგის ქვეშ. ინექციური თერაპიის ხანგრძლივობა დაახლოებით 10-14 დღეა.

უკუჩვენებები

პრეპარატი ATP ინიშნება სიფრთხილით კომბინირებული თერაპიის დროს სხვა პრეპარატებთან, რომლებიც შეიცავს მაგნიუმს და კალიუმს, აგრეთვე იმ პრეპარატებთან, რომლებიც განკუთვნილია გულის აქტივობის სტიმულირებისთვის. გამოყენების აბსოლუტური უკუჩვენებები:

• ძუძუთი კვება (ლაქტაცია);
• ორსულობა;
• ჰიპერკალიემია;
• ჰიპერმაგნიემია;
• კარდიოგენური ან სხვა სახის შოკი;
• მიოკარდიუმის ინფარქტის მწვავე პერიოდი;
• ფილტვების და ბრონქების ობსტრუქციული პათოლოგიები;
• სინოატრიალური ბლოკადა და 2-3 გრადუსიანი AV ბლოკადა;
• ჰემორაგიული ინსულტი;
• ბრონქული ასთმის მძიმე ფორმა;
• ბავშვობა;
• ჰიპერმგრძნობელობა პრეპარატში შემავალი კომპონენტების მიმართ.

Გვერდითი მოვლენები

პრეპარატის არასწორად გამოყენების შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს დოზის გადაჭარბება, რომლის დროსაც აღინიშნება შემდეგი: არტერიული ჰიპოტენზია, ბრადიკარდია, AV ბლოკადა, გონების დაკარგვა. თუ ასეთი ნიშნები გამოჩნდება, უნდა შეწყვიტოთ პრეპარატის მიღება და მიმართოთ ექიმს, რომელიც დაგინიშნავთ სიმპტომურ მკურნალობას. არასასურველი რეაქციები ასევე ხდება პრეპარატის ხანგრძლივი გამოყენებისას. Მათ შორის:

• გულისრევა;
• კანის ქავილი;
• დისკომფორტი ეპიგასტრიკულ რეგიონში და გულმკერდში;
• კანის გამონაყარი;
• სახის ჰიპერემია;
• ბრონქოსპაზმი;
• ტაქიკარდია;
• გაიზარდა დიურეზი;
• თავის ტკივილი;
• თავბრუსხვევა;
• სითბოს შეგრძნება;
• კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის გაზრდილი მოძრაობა;
• ჰიპერკალიემია;
• ჰიპერმაგნიემია;
• კვინკეს შეშუპება.

პრეპარატის ATP ფასი

თქვენ შეგიძლიათ შეიძინოთ ATP წამალი ტაბლეტებში ან ამპულაში სააფთიაქო ქსელში ექიმის დანიშნულების წარდგენის შემდეგ. ტაბლეტის პრეპარატის შენახვის ვადაა 24 თვე, საინექციო ხსნარი 12 თვე. მედიკამენტების ფასები განსხვავდება გამოშვების ფორმის, შეფუთვაში ტაბლეტების/ამპულების რაოდენობისა და განყოფილების მარკეტინგული პოლიტიკის მიხედვით. პრეპარატის საშუალო ღირებულება მოსკოვის რეგიონში:

ანალოგები

გამოწერილი პრეპარატის შესაცვლელად უნდა მიმართოთ ექიმს. არსებობს წამლის ATP-ის მრავალი ანალოგი და შემცვლელი, რაც გულისხმობს იგივე საერთაშორისო არაპროპორციული სახელწოდების ან ATC კოდის არსებობას. მათ შორის ყველაზე პოპულარულია:

• ადექსორი;
• ვასოპრო;
• დიბიკორი;
• ვაზონატი;
• კარდაზინი;
• კაპიკორი;
• კორაქსანი;
• კარდიმაქსი;
• მექსიკა;
• მეტამაქსი;
• მილდრონატი;
• მეთონატი;
• ნეოკარდილი;
• პრედუქტალური;
• რიბოქსინი;
• თიოტრიაზოლინი;
• ტრიდუტანი;
• ტრიმეტაზიდინი;
• ენერგოტონი.

მილიონობით ბიოქიმიური რეაქცია ხდება ჩვენი სხეულის ნებისმიერ უჯრედში. ისინი კატალიზებულია სხვადასხვა ფერმენტების მიერ, რომლებიც ხშირად საჭიროებენ ენერგიას. საიდან იღებს მას უჯრედი? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა შეიძლება, თუ გავითვალისწინებთ ATP მოლეკულის სტრუქტურას - ენერგიის ერთ-ერთ მთავარ წყაროს.

ATP არის ენერგიის უნივერსალური წყარო

ATP ნიშნავს ადენოზინტრიფოსფატს, ან ადენოზინტრიფოსფატს. ნივთიერება არის ენერგიის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი წყაროდან ერთ-ერთი ნებისმიერ უჯრედში. ATP-ის სტრუქტურა და მისი ბიოლოგიური როლი მჭიდრო კავშირშია. ბიოქიმიური რეაქციების უმეტესობა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ნივთიერების მოლეკულების მონაწილეობით, ეს განსაკუთრებით ეხება, თუმცა ATP იშვიათად მონაწილეობს რეაქციაში უშუალოდ: ნებისმიერი პროცესისთვის საჭიროა ზუსტად ადენოზინტრიფოსფატში შემავალი ენერგია.

ნივთიერების მოლეკულების სტრუქტურა ისეთია, რომ ფოსფატის ჯგუფებს შორის წარმოქმნილი ობლიგაციები უზარმაზარ ენერგიას ატარებს. ამიტომ, ასეთ ობლიგაციებს ასევე უწოდებენ მაკროერგიულს, ანუ მაკროენერგიულს (მაკრო=ბევრი, დიდი რაოდენობით). ტერმინი პირველად შემოიღო მეცნიერმა ფ. ლიპმანმა და მან ასევე შესთავაზა მათ აღსანიშნავად სიმბოლო ̴ გამოყენება.

უჯრედისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია ადენოზინტრიფოსფატის მუდმივი დონის შენარჩუნება. ეს განსაკუთრებით ეხება კუნთების უჯრედებსა და ნერვულ ბოჭკოებს, რადგან ისინი ყველაზე მეტად ენერგომოკიდებულნი არიან და თავიანთი ფუნქციების შესასრულებლად საჭიროებენ ადენოზინტრიფოსფატის მაღალ შემცველობას.

ATP მოლეკულის სტრუქტურა

ადენოზინტრიფოსფატი შედგება სამი ელემენტისგან: რიბოზა, ადენინი და ნარჩენები

რიბოზა- ნახშირწყლები, რომელიც მიეკუთვნება პენტოზის ჯგუფს. ეს ნიშნავს, რომ რიბოზა შეიცავს 5 ნახშირბადის ატომს, რომლებიც ჩართულია ციკლში. რიბოზა უერთდება ადენინს β-N-გლიკოზიდური ბმის მეშვეობით ნახშირბადის პირველ ატომზე. პენტოზას ასევე ემატება ფოსფორის მჟავის ნარჩენები ნახშირბადის მე-5 ატომზე.

ადენინი არის აზოტოვანი ბაზა.იმისდა მიხედვით, თუ რომელ აზოტოვან ფუძეს ერთვის რიბოზას, ასევე განასხვავებენ GTP (გუანოზინის ტრიფოსფატი), TTP (თიმიდინ ტრიფოსფატი), CTP (ციტიდინ ტრიფოსფატი) და UTP (ურიდინ ტრიფოსფატი). ყველა ეს ნივთიერება აგებულებით ჰგავს ადენოზინტრიფოსფატს და ასრულებენ დაახლოებით ერთსა და იმავე ფუნქციებს, მაგრამ ისინი უჯრედში გაცილებით ნაკლებადაა გავრცელებული.

ფოსფორის მჟავის ნარჩენები. მაქსიმუმ სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენი შეიძლება დაერთოს რიბოზას. თუ არსებობს ორი ან მხოლოდ ერთი, მაშინ ნივთიერებას ეწოდება ADP (დიფოსფატი) ან AMP (მონოფოსფატი). სწორედ ფოსფორის ნარჩენებს შორის იდება მაკროენერგეტიკული ბმები, რომელთა გაწყვეტის შემდეგ გამოიყოფა 40-დან 60 კჯ ენერგია. ორი ბმის გაწყვეტის შემთხვევაში გამოიყოფა 80, ნაკლებად ხშირად - 120 კჯ ენერგია. როდესაც რიბოზასა და ფოსფორის ნარჩენებს შორის კავშირი იშლება, გამოიყოფა მხოლოდ 13,8 კჯ, ამიტომ ტრიფოსფატის მოლეკულაში მხოლოდ ორი მაღალი ენერგიის ბმულია (P ̴ P ̴ P), ხოლო ADP მოლეკულაში არის ერთი (P ̴). P).

ეს არის ATP-ის სტრუქტურული მახასიათებლები. იმის გამო, რომ ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის მაკროენერგეტიკული ბმა იქმნება, ATP-ის სტრუქტურა და ფუნქციები ურთიერთდაკავშირებულია.

ატფ-ის სტრუქტურა და მოლეკულის ბიოლოგიური როლი. ადენოზინტრიფოსფატის დამატებითი ფუნქციები

ენერგიის გარდა, ATP-ს შეუძლია შეასრულოს სხვა მრავალი ფუნქცია უჯრედში. სხვა ნუკლეოტიდ ტრიფოსფატებთან ერთად ტრიფოსფატი მონაწილეობს ნუკლეინის მჟავების აგებაში. ამ შემთხვევაში, ATP, GTP, TTP, CTP და UTP არიან აზოტოვანი ბაზების მომწოდებლები. ეს თვისება გამოიყენება პროცესებსა და ტრანსკრიფციაში.

ATP ასევე აუცილებელია იონური არხების ფუნქციონირებისთვის. მაგალითად, Na-K არხი უჯრედიდან 3 ნატრიუმის მოლეკულას ამოტუმბავს და უჯრედში კალიუმის 2 მოლეკულას. ეს იონური დენი საჭიროა მემბრანის გარე ზედაპირზე დადებითი მუხტის შესანარჩუნებლად და მხოლოდ ადენოზინტრიფოსფატის დახმარებით შეუძლია არხის ფუნქციონირება. იგივე ეხება პროტონულ და კალციუმის არხებს.

ATP არის მეორე მესინჯერი cAMP-ის (ციკლური ადენოზინმონოფოსფატი) წინამორბედი - cAMP არა მხოლოდ გადასცემს უჯრედის მემბრანის რეცეპტორების მიერ მიღებულ სიგნალს, არამედ არის ალოსტერიული ეფექტორიც. ალოსტერული ეფექტორები არის ნივთიერებები, რომლებიც აჩქარებენ ან ანელებენ ფერმენტულ რეაქციებს. ამრიგად, ციკლური ადენოზინტრიფოსფატი აფერხებს ფერმენტის სინთეზს, რომელიც კატალიზებს ბაქტერიულ უჯრედებში ლაქტოზის დაშლას.

თავად ადენოზინის ტრიფოსფატის მოლეკულა ასევე შეიძლება იყოს ალოსტერიული ეფექტორი. უფრო მეტიც, ასეთ პროცესებში ADP მოქმედებს როგორც ატფ-ის ანტაგონისტი: თუ ტრიფოსფატი აჩქარებს რეაქციას, მაშინ დიფოსფატი აფერხებს მას და პირიქით. ეს არის ATP-ის ფუნქციები და სტრუქტურა.

როგორ წარმოიქმნება ATP უჯრედში?

ATP-ის ფუნქციები და სტრუქტურა ისეთია, რომ ნივთიერების მოლეკულები სწრაფად გამოიყენება და ნადგურდება. ამიტომ, ტრიფოსფატის სინთეზი მნიშვნელოვანი პროცესია უჯრედში ენერგიის ფორმირებაში.

ადენოზინტრიფოსფატის სინთეზისთვის სამი ყველაზე მნიშვნელოვანი მეთოდი არსებობს:

1. სუბსტრატის ფოსფორილირება.

2. ოქსიდაციური ფოსფორილირება.

3. ფოტოფოსფორილირება.

სუბსტრატის ფოსფორილირება ემყარება უჯრედის ციტოპლაზმაში მიმდინარე მრავალ რეაქციას. ამ რეაქციებს გლიკოლიზი - ანაერობული სტადია ჰქვია.გლიკოლიზის 1 ციკლის შედეგად გლუკოზის 1 მოლეკულიდან სინთეზირდება ორი მოლეკულა, რომელიც შემდეგ გამოიყენება ენერგიის წარმოებისთვის და ასევე სინთეზირდება ორი ატფ.

• C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Pn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

უჯრედის სუნთქვა

ოქსიდაციური ფოსფორილირება არის ადენოზინის ტრიფოსფატის წარმოქმნა ელექტრონების მემბრანული სატრანსპორტო ჯაჭვის გასწვრივ ელექტრონების გადაცემით. ამ გადაცემის შედეგად მემბრანის ერთ მხარეს წარმოიქმნება პროტონული გრადიენტი და ატფ-სინთაზას ცილოვანი ინტეგრალური ნაკრების დახმარებით იქმნება მოლეკულები. პროცესი მიტოქონდრიულ მემბრანაზე მიმდინარეობს.

მიტოქონდრიებში გლიკოლიზის და ოქსიდაციური ფოსფორილირების ეტაპების თანმიმდევრობა წარმოადგენს საერთო პროცესს, რომელსაც ეწოდება სუნთქვა. სრული ციკლის შემდეგ უჯრედში გლუკოზის 1 მოლეკულისგან წარმოიქმნება 36 ATP მოლეკულა.

ფოტოფოსფორილირება

ფოტოფოსფორილირების პროცესი იგივეა, რაც ოქსიდაციური ფოსფორილირება მხოლოდ ერთი განსხვავებით: ფოტოფოსფორილირების რეაქციები ხდება უჯრედის ქლოროპლასტებში სინათლის გავლენის ქვეშ. ATP წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის სინათლის ეტაპზე, ენერგიის წარმოების მთავარი პროცესი მწვანე მცენარეებში, წყალმცენარეებსა და ზოგიერთ ბაქტერიაში.

ფოტოსინთეზის დროს ელექტრონები გადიან იმავე ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პროტონული გრადიენტი. მემბრანის ერთ მხარეს პროტონების კონცენტრაცია არის ATP სინთეზის წყარო. მოლეკულების აწყობას ახორციელებს ფერმენტ ATP სინთაზა.

საშუალო უჯრედი შეიცავს 0,04% ადენოზინტრიფოსფატს წონის მიხედვით. თუმცა, ყველაზე მაღალი მნიშვნელობა შეინიშნება კუნთოვან უჯრედებში: 0,2-0,5%.

უჯრედში დაახლოებით 1 მილიარდი ATP მოლეკულაა.

თითოეული მოლეკულა ცხოვრობს არა უმეტეს 1 წუთისა.

ადენოზინტრიფოსფატის ერთი მოლეკულა განახლდება 2000-3000-ჯერ დღეში.

მთლიანობაში, ადამიანის ორგანიზმი დღეში 40 კგ ადენოზინტრიფოსფატს სინთეზირებს და ნებისმიერ დროს ატფ-ის რეზერვი 250 გ-ია.

დასკვნა

ATP-ის სტრუქტურა და მისი მოლეკულების ბიოლოგიური როლი მჭიდრო კავშირშია. ნივთიერება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცხოვრების პროცესებში, რადგან ფოსფატის ნარჩენებს შორის მაღალი ენერგეტიკული ბმები შეიცავს უზარმაზარ რაოდენობას ენერგიას. ადენოზინტრიფოსფატი ასრულებს ბევრ ფუნქციას უჯრედში და ამიტომ მნიშვნელოვანია ნივთიერების მუდმივი კონცენტრაციის შენარჩუნება. დაშლა და სინთეზი ხდება დიდი სიჩქარით, რადგან ობლიგაციების ენერგია მუდმივად გამოიყენება ბიოქიმიურ რეაქციებში. ეს არის აუცილებელი ნივთიერება სხეულის ნებისმიერი უჯრედისთვის. ეს არის ალბათ ყველაფერი, რაც შეიძლება ითქვას ATP-ის სტრუქტურაზე.

ადამიანის ორგანიზმში დაახლოებით 70 ტრილიონი უჯრედია. ჯანსაღი ზრდისთვის თითოეულ მათგანს სჭირდება დამხმარეები - ვიტამინები. ვიტამინის მოლეკულები მცირეა, მაგრამ მათი დეფიციტი ყოველთვის შესამჩნევია. თუ სიბნელესთან ადაპტაცია უჭირთ, გჭირდებათ A და B2 ვიტამინები, ჩნდება ქერტლი - არ არის საკმარისი B12, B6, P, სისხლჩაქცევები დიდხანს არ შეხორცდება - C ვიტამინის დეფიციტი. ამ გაკვეთილზე გაიგებთ, თუ როგორ და სად არის უჯრედში ვიტამინების სტრატეგიული მარაგი, როგორ ააქტიურებენ ვიტამინები სხეულს და ასევე გაეცანით ATP - უჯრედში ენერგიის მთავარ წყაროს.

თემა: ციტოლოგიის საფუძვლები

გაკვეთილი: ATP-ის სტრუქტურა და ფუნქციები

როგორც გახსოვთ, ნუკლეინის მჟავაშედგება ნუკლეოტიდებისგან. აღმოჩნდა, რომ უჯრედში ნუკლეოტიდები შეიძლება იყოს შეკრულ მდგომარეობაში ან თავისუფალ მდგომარეობაში. თავისუფალ მდგომარეობაში ისინი ასრულებენ სხეულის სიცოცხლისთვის მნიშვნელოვან რიგ ფუნქციას.

ასეთ თავისუფალებს ნუკლეოტიდებივრცელდება ATP მოლეკულაან ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა(ადენოზინტრიფოსფატი). ყველა ნუკლეოტიდის მსგავსად, ATP შედგება ხუთნახშირბადიანი შაქრისგან - რიბოზააზოტოვანი ბაზა - ადენინიდა, დნმ-ისა და რნმ-ის ნუკლეოტიდებისგან განსხვავებით, სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენი(ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. ATP-ის სამი სქემატური წარმოდგენა

Ყველაზე მნიშვნელოვანი ATP ფუნქციაარის ის, რომ ეს არის უნივერსალური მეკარე და გადამზიდავი ენერგიაგალიაში.

უჯრედში ყველა ბიოქიმიური რეაქცია, რომელიც მოითხოვს ენერგიას, იყენებს ATP-ს, როგორც მის წყაროს.

როდესაც ფოსფორის მჟავას ერთი ნარჩენი გამოიყოფა, ATPშედის ADF (ადენოზინის დიფოსფატი). თუ სხვა ფოსფორმჟავას ნარჩენი გამოყოფილია (რაც ხდება განსაკუთრებულ შემთხვევებში), ADFშედის AMF(ადენოზინის მონოფოსფატი) (სურ. 2).

ბრინჯი. 2. ატფ-ის ჰიდროლიზი და მისი ადპ-ად გადაქცევა

ფოსფორმჟავას მეორე და მესამე ნარჩენების გამოყოფისას გამოიყოფა დიდი რაოდენობით ენერგია, 40 კჯ-მდე. სწორედ ამიტომ, ამ ფოსფორმჟავას ნარჩენებს შორის კავშირს ეწოდება მაღალი ენერგია და მითითებულია შესაბამისი სიმბოლოთი.

როდესაც ჩვეულებრივი ბმა ჰიდროლიზდება, მცირე რაოდენობით ენერგია გამოიყოფა (ან შეიწოვება), მაგრამ როდესაც მაღალი ენერგიის ბმა ჰიდროლიზდება, გაცილებით მეტი ენერგია გამოიყოფა (40 კჯ). რიბოზასა და ფოსფორმჟავას პირველ ნარჩენს შორის კავშირი არ არის მაღალი ენერგიით; მისი ჰიდროლიზი გამოყოფს მხოლოდ 14 კჯ ენერგიას.

მაღალი ენერგიის ნაერთები ასევე შეიძლება წარმოიქმნას სხვა ნუკლეოტიდების საფუძველზე, მაგალითად GTF(გუანოზინტრიფოსფატი) გამოიყენება როგორც ენერგიის წყარო ცილების ბიოსინთეზში, მონაწილეობს სიგნალის გადაცემის რეაქციებში და წარმოადგენს რნმ-ის სინთეზის სუბსტრატს ტრანსკრიფციის დროს, მაგრამ ATP არის ენერგიის ყველაზე გავრცელებული და უნივერსალური წყარო უჯრედში.

ATPშეიცავდა როგორც ციტოპლაზმაში, ისე ბირთვში, მიტოქონდრიაში და ქლოროპლასტებში.

ამრიგად, ჩვენ გავიხსენეთ რა არის ATP, რა არის მისი ფუნქციები და რა არის მაკროერგიული ბმა.

ვიტამინები ბიოლოგიურად აქტიური ორგანული ნაერთებია, რომლებიც მცირე რაოდენობით აუცილებელია უჯრედში სასიცოცხლო პროცესების შესანარჩუნებლად.

ისინი არ არიან ცოცხალი მატერიის სტრუქტურული კომპონენტები და არ გამოიყენება ენერგიის წყაროდ.

ვიტამინების უმეტესობა არ სინთეზირდება ადამიანისა და ცხოველის სხეულში, მაგრამ შედის მასში საკვებთან ერთად; ზოგიერთი სინთეზირდება მცირე რაოდენობით ნაწლავის მიკროფლორასა და ქსოვილებში (ვიტამინი D სინთეზირდება კანის მიერ).

ადამიანისა და ცხოველის ვიტამინების მოთხოვნილება არ არის იგივე და დამოკიდებულია ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა სქესი, ასაკი, ფიზიოლოგიური მდგომარეობა და გარემო პირობები. ყველა ცხოველს არ სჭირდება გარკვეული ვიტამინები.

მაგალითად, ასკორბინის მჟავა, ან ვიტამინი C, აუცილებელია ადამიანებისთვის და სხვა პრიმატებისთვის. პარალელურად, სინთეზირდება ქვეწარმავლების ორგანიზმში (მეზღვაურებმა ტურები მიჰყავდათ მოგზაურობებზე სკორბუსთან - C ვიტამინის დეფიციტთან საბრძოლველად).

ვიტამინები აღმოაჩინეს მე-19 საუკუნის ბოლოს რუსი მეცნიერების მუშაობის წყალობით N. I. ლუნინადა ვ.პაშუტინა,რამაც აჩვენა, რომ სწორი კვებისათვის საჭიროა არა მხოლოდ ცილების, ცხიმებისა და ნახშირწყლების, არამედ სხვა, იმ დროისთვის უცნობი, ნივთიერებების არსებობაც.

1912 წელს პოლონელი მეცნიერი კ ფანკი(სურ. 3), ბრინჯის ქერქის კომპონენტების შესწავლისას, რომელიც იცავს ბერი-ბერის დაავადებისგან (ვიტამინ B ვიტამინის დეფიციტი), ვარაუდობენ, რომ ამ ნივთიერებების შემადგენლობა აუცილებლად უნდა შეიცავდეს ამინ ჯგუფებს. სწორედ მან შესთავაზა ამ ნივთიერებებს ეწოდოს ვიტამინები, ანუ სიცოცხლის ამინები.

მოგვიანებით გაირკვა, რომ ამ ნივთიერებებიდან ბევრი არ შეიცავს ამინოჯგუფებს, მაგრამ ტერმინი ვიტამინები კარგად გაიდგა მეცნიერებისა და პრაქტიკის ენაზე.

როგორც ცალკეული ვიტამინები აღმოაჩინეს, ისინი ლათინური ასოებით იყო დასახელებული და დასახელებული ფუნქციების მიხედვით. მაგალითად, ვიტამინ E-ს ეძახდნენ ტოკოფეროლს (ძველი ბერძნული τόκος - "მშობიარობა" და φέρειν - "მოტანა").

დღეს ვიტამინები იყოფა წყალში ან ცხიმში დაშლის უნარის მიხედვით.

წყალში ხსნადი ვიტამინებისთვისშეიცავს ვიტამინებს ჰ, C, პ, IN.

ცხიმში ხსნადი ვიტამინებისთვისმოიცავს ა, დ, ე, კ(შეიძლება გავიხსენოთ როგორც სიტყვა: sneaker) .

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ვიტამინების საჭიროება დამოკიდებულია ასაკზე, სქესზე, ორგანიზმის ფიზიოლოგიურ მდგომარეობაზე და გარემოზე. ახალგაზრდა ასაკში აშკარაა ვიტამინების მოთხოვნილება. დასუსტებული ორგანიზმი ასევე მოითხოვს ამ ნივთიერებების დიდ დოზებს. ასაკთან ერთად ვიტამინების ათვისების უნარი იკლებს.

ვიტამინების საჭიროება ასევე განისაზღვრება ორგანიზმის მათი გამოყენების უნარით.

1912 წელს პოლონელი მეცნიერი კაზიმირ ფანკიმიღებული ნაწილობრივ გაწმენდილი ვიტამინი B1 - თიამინი - ბრინჯის ქერქიდან. ამ ნივთიერების კრისტალურ მდგომარეობაში მიღებას კიდევ 15 წელი დასჭირდა.

კრისტალური ვიტამინი B1 არის უფერო, აქვს მწარე გემო და წყალში ძალიან ხსნადი. თიამინი გვხვდება როგორც მცენარეულ, ასევე მიკრობულ უჯრედებში. განსაკუთრებით უხვად არის მარცვლეული კულტურები და საფუარი (სურ. 4).

ბრინჯი. 4. თიამინი ტაბლეტის სახით და საკვებში

საკვების და სხვადასხვა დანამატების თერმული დამუშავება ანადგურებს თიამინს. ვიტამინის დეფიციტით აღინიშნება ნერვული, გულ-სისხლძარღვთა და საჭმლის მომნელებელი სისტემის პათოლოგიები. ვიტამინის დეფიციტი იწვევს წყლის მეტაბოლიზმის და ჰემატოპოეზის ფუნქციის დარღვევას. თიამინის დეფიციტის ერთ-ერთი თვალსაჩინო მაგალითია ბერი-ბერის დაავადების განვითარება (სურ. 5).

ბრინჯი. 5. თიამინის დეფიციტით დაავადებული ადამიანი - ბერიბერი

ვიტამინი B1 ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო პრაქტიკაში სხვადასხვა ნერვული დაავადებისა და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების სამკურნალოდ.

ცხობისას თიამინი სხვა ვიტამინებთან - რიბოფლავინით და ნიკოტინის მჟავასთან ერთად გამოიყენება ცომეულის გასამაგრებლად.

1922 წელს გ.ევანსიდა ა ბიშოაღმოაჩინეს ცხიმში ხსნადი ვიტამინი, რომელსაც მათ უწოდეს ტოკოფეროლი ან ვიტამინი E (სიტყვასიტყვით: "მშობიარობის ხელშეწყობა").

ვიტამინი E მისი სუფთა სახით არის ცხიმიანი სითხე. ის ფართოდ არის გავრცელებული მარცვლოვან კულტურებში, როგორიცაა ხორბალი. ბევრია მცენარეულ და ცხოველურ ცხიმებში (სურ. 6).

ბრინჯი. 6. ტოკოფეროლი და პროდუქტები, რომლებიც მას შეიცავს

ბევრი ვიტამინი E არის სტაფილოში, კვერცხსა და რძეში. ვიტამინი E არის ანტიოქსიდანტიანუ ის იცავს უჯრედებს პათოლოგიური დაჟანგვისგან, რაც იწვევს დაბერებას და სიკვდილს. ეს არის "ახალგაზრდობის ვიტამინი". ვიტამინს დიდი მნიშვნელობა აქვს რეპროდუქციული სისტემისთვის, რის გამოც მას ხშირად რეპროდუქციის ვიტამინს უწოდებენ.

შედეგად, E ვიტამინის დეფიციტი, უპირველეს ყოვლისა, იწვევს ემბრიოგენეზის და რეპროდუქციული ორგანოების ფუნქციონირების დარღვევას.

E ვიტამინის გამომუშავება ეფუძნება ხორბლის ჩანასახისგან მის იზოლაციას ალკოჰოლის ექსტრაქციისა და გამხსნელების დაბალ ტემპერატურაზე გამოხდის მეთოდით.

სამედიცინო პრაქტიკაში გამოიყენება როგორც ბუნებრივი, ასევე სინთეზური პრეპარატები - ტოკოფეროლის აცეტატი მცენარეულ ზეთში, კაფსულაში ჩასმული (ცნობილი "თევზის ზეთი").

ვიტამინი E-ს პრეპარატები გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტები რადიაციის ზემოქმედებისთვის და სხვა პათოლოგიური პირობებისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია ორგანიზმში იონიზებული ნაწილაკების და რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების გაზრდილ დონესთან.

გარდა ამისა, ვიტამინი E ინიშნება ორსულებისთვის და ასევე გამოიყენება კომპლექსურ თერაპიაში უნაყოფობის, კუნთოვანი დისტროფიის და ღვიძლის ზოგიერთი დაავადების სამკურნალოდ.

აღმოაჩინეს ვიტამინი A (სურ. 7). ნ.დრამონდი 1916 წელს.

ამ აღმოჩენას წინ უძღოდა დაკვირვება საკვებში ცხიმში ხსნადი ფაქტორის არსებობაზე, რომელიც აუცილებელია ფერმის ცხოველების სრული განვითარებისთვის.

ტყუილად არ არის ვიტამინი A ვიტამინების ანბანში პირველ ადგილს იკავებს. იგი მონაწილეობს თითქმის ყველა ცხოვრების პროცესში. ეს ვიტამინი აუცილებელია კარგი მხედველობის აღსადგენად და შესანარჩუნებლად.

ის ასევე ხელს უწყობს იმუნიტეტის განვითარებას მრავალი დაავადების, მათ შორის გაციების მიმართ.

A ვიტამინის გარეშე კანის ჯანსაღი ეპითელიუმი შეუძლებელია. თუ თქვენ გაქვთ ბატის მუწუკები, რომლებიც ყველაზე ხშირად ჩნდება იდაყვებზე, თეძოებზე, მუხლებზე, ფეხებზე, ხელების სიმშრალე კანზე ან სხვა მსგავსი ფენომენები, ეს ნიშნავს, რომ აკლია ვიტამინი A.

ვიტამინი A, ისევე როგორც ვიტამინი E, აუცილებელია სასქესო ჯირკვლების (გონადები) ნორმალური ფუნქციონირებისთვის. ვიტამინი A ჰიპოვიტამინოზი იწვევს რეპროდუქციული სისტემის და სასუნთქი ორგანოების დაზიანებას.

A ვიტამინის ნაკლებობის ერთ-ერთი კონკრეტული შედეგია მხედველობის პროცესის დარღვევა, კერძოდ, თვალების ადაპტაციის უნარის დაქვეითება ბნელ პირობებთან - ღამის სიბრმავე. ვიტამინის დეფიციტი იწვევს ქსეროფთალმიას და რქოვანას განადგურებას. ეს უკანასკნელი პროცესი შეუქცევადია და ხასიათდება მხედველობის სრული დაკარგვით. ჰიპერვიტამინოზი იწვევს თვალების ანთებას და თმის ცვენას, მადის დაკარგვას და ორგანიზმის სრულ გამოფიტვას.

ბრინჯი. 7. ვიტამინი A და საკვები, რომელიც შეიცავს მას

A ჯგუფის ვიტამინები ძირითადად გვხვდება ცხოველური წარმოშობის პროდუქტებში: ღვიძლი, თევზის ზეთი, ზეთი, კვერცხი (სურ. 8).

ბრინჯი. 8. A ვიტამინის შემცველობა მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის საკვებში

მცენარეული წარმოშობის პროდუქტები შეიცავს კაროტინოიდებს, რომლებიც ადამიანის ორგანიზმში A ვიტამინად გარდაიქმნება ფერმენტ კაროტინაზას მოქმედებით.

ამრიგად, დღეს თქვენ გაეცანით ATP-ის სტრუქტურასა და ფუნქციებს, ასევე გაიხსენეთ ვიტამინების მნიშვნელობა და გაიგეთ, როგორ მონაწილეობს ზოგიერთი მათგანი სასიცოცხლო პროცესებში.

ორგანიზმში ვიტამინების არასაკმარისი მიღებით, პირველადი ვიტამინის დეფიციტი ვითარდება. სხვადასხვა საკვები შეიცავს სხვადასხვა რაოდენობით ვიტამინებს.

მაგალითად, სტაფილო შეიცავს უამრავ პროვიტამინ A-ს (კაროტინს), კომბოსტო შეიცავს C ვიტამინს და ა.შ. აქედან გამომდინარე, საჭიროა დაბალანსებული დიეტა, მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის მრავალფეროვანი საკვების ჩათვლით.

ავიტამინოზინორმალურ კვებით პირობებში ეს ძალიან იშვიათია, ბევრად უფრო ხშირი ჰიპოვიტამინოზი, რომლებიც დაკავშირებულია საკვებიდან ვიტამინების არასაკმარის მიღებასთან.

ჰიპოვიტამინოზიშეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ დაუბალანსებელი დიეტის შედეგად, არამედ კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ან ღვიძლის სხვადასხვა პათოლოგიის შედეგად, ან სხვადასხვა ენდოკრინული ან ინფექციური დაავადებების შედეგად, რაც იწვევს ორგანიზმში ვიტამინების შეწოვის დარღვევას.

ზოგიერთი ვიტამინი გამოიმუშავებს ნაწლავის მიკროფლორას (ნაწლავის მიკრობიოტა). მოქმედების შედეგად ბიოსინთეზური პროცესების ჩახშობა ანტიბიოტიკებიშეიძლება ასევე გამოიწვიოს განვითარება ჰიპოვიტამინოზი, შედეგად დისბაქტერიოზი.

საკვები ვიტამინის დანამატების, აგრეთვე ვიტამინების შემცველი მედიკამენტების გადაჭარბებული მოხმარება იწვევს პათოლოგიური მდგომარეობის გაჩენას - ჰიპერვიტამინოზი. ეს განსაკუთრებით ეხება ცხიმში ხსნად ვიტამინებს, როგორიცაა ა, დ, ე, კ.

Საშინაო დავალება

1. რა ნივთიერებებს უწოდებენ ბიოლოგიურად აქტიურს?

2. რა არის ATP? რა არის განსაკუთრებული ATP მოლეკულის სტრუქტურაში? რა სახის ქიმიური ბმები არსებობს ამ რთულ მოლეკულაში?

3. რა ფუნქციები აქვს ატფ-ს ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში?

4. სად ხდება ATP სინთეზი? სად ხდება ATP ჰიდროლიზი?

5. რა არის ვიტამინები? რა ფუნქციები აქვთ მათ ორგანიზმში?

6. რით განსხვავდება ვიტამინები ჰორმონებისგან?

7. ვიტამინების რა კლასიფიკაცია იცით?

8. რა არის ვიტამინის დეფიციტი, ჰიპოვიტამინოზი და ჰიპერვიტამინოზი? მიეცით ამ ფენომენების მაგალითები.

9. რა დაავადებები შეიძლება იყოს ორგანიზმში ვიტამინების არასაკმარისი ან გადაჭარბებული მიღების შედეგი?

10. განიხილეთ თქვენი მენიუ მეგობრებთან და ნათესავებთან, გამოთვალეთ სხვადასხვა საკვებში ვიტამინების შემცველობის შესახებ დამატებითი ინფორმაციის გამოყენებით, იღებთ თუ არა საკმარის ვიტამინებს.

1. ციფრული საგანმანათლებლო რესურსების ერთიანი კოლექცია ().

2. ციფრული საგანმანათლებლო რესურსების ერთიანი კოლექცია ().

3. ციფრული საგანმანათლებლო რესურსების ერთიანი კოლექცია ().

ბიბლიოგრაფია

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. ზოგადი ბიოლოგია 10-11 კლასი Bustard, 2005 წ.

2. Belyaev D.K. ბიოლოგია 10-11 კლასი. ზოგადი ბიოლოგია. საბაზისო დონე. - მე-11 გამოცემა, სტერეოტიპი. - მ.: განათლება, 2012. - 304გვ.

3. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. ბიოლოგია 10-11 კლასი. ზოგადი ბიოლოგია. საბაზისო დონე. - მე-6 გამოცემა, დაამატეთ. - Bustard, 2010. - 384გვ.

მეტაბოლიზმის ზოგადი მახასიათებლები.

სიცოცხლის წინაპირობაა ნივთიერებების გაცვლა ცოცხალ ორგანიზმსა და გარემოს შორის. გარე გარემოდან ორგანიზმი იღებს ენერგიის წყაროებს, სამშენებლო მასალებს სხვადასხვა სინთეზისთვის, ვიტამინებს, მინერალებს, წყალს და ჟანგბადს. ორგანიზმში მიმდინარე ქიმიური პროცესების საბოლოო პროდუქტები გამოიყოფა ორგანიზმიდან: ნახშირორჟანგი, წყალი და ამიაკი. (შარდოვანას სახით).

ორგანიზმში მიმდინარე მეტაბოლური პროცესები შეიძლება დაიყოს ორ ეტაპად: საჭმლის მონელება და მეტაბოლიზმს.

საჭმლის მონელება.

Პროგრესირებს საჭმლის მონელება საკვები ნივთიერებები, როგორც წესი, მაღალი მოლეკულური და ორგანიზმისთვის უცხო, იშლება საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების მოქმედებით და საბოლოოდ გარდაიქმნება მარტივ ნაერთებად - უნივერსალური ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის. მაგალითად, ნებისმიერი საკვების ცილა იშლება 20 ტიპის ამინომჟავად, ზუსტად ისევე, როგორც თავად ორგანიზმის ამინომჟავები. უნივერსალური მონოსაქარიდი გლუკოზა წარმოიქმნება საკვები ნახშირწყლებიდან. ამრიგად, საჭმლის მონელების საბოლოო პროდუქტები შეიძლება შევიდეს სხეულის შიდა გარემოში და გამოიყენონ უჯრედებმა სხვადასხვა მიზნებისთვის.

მეტაბოლიზმი.

მეტაბოლიზმი- არის ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც ხდება სხეულის შინაგან გარემოში, ე.ი. მის საკნებში. ამჟამად ცნობილია ათიათასობით ქიმიური რეაქცია, რომლებიც ქმნიან მეტაბოლიზმს.

თავის მხრივ, მეტაბოლიზმი იყოფა კატაბოლიზმი და ანაბოლიზმი .

ქვეშ კატაბოლიზმი ეხება ქიმიურ რეაქციებს, რომლითაც დიდი მოლეკულები იშლება და გარდაიქმნება პატარა მოლეკულებად. კატაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტებია ისეთი მარტივი ნივთიერებები, როგორიცაა CO 2, H 2 O და NH 3.

კატაბოლიზმისთვის დამახასიათებელია შემდეგი ნიმუშები:

· კატაბოლიზმის პროცესში ჭარბობს ჟანგვის რეაქციები.

· კატაბოლიზმი ხდება ჟანგბადის მოხმარებით.

· კატაბოლიზმის პროცესი ათავისუფლებს ენერგიას, რომლის დაახლოებით ნახევარი გროვდება ქიმიური ენერგიის სახით. ადენოზინტრიფოსფატი (ATP). ენერგიის მეორე ნაწილი გამოიყოფა სითბოს სახით.

ანაბოლიზმიმოიცავს სხვადასხვა სინთეზის რეაქციას.

ანაბოლიზმი ხასიათდება შემდეგი მახასიათებლებით:

· ანაბოლიზმისთვის დამახასიათებელია გამოჯანმრთელების რეაქციები.

· ანაბოლიზმის პროცესში წყალბადი მოიხმარება. ჩვეულებრივ

წყალბადის ატომები გამოიყენება, გამოიყოფა გლუკოზისგან და გადადის კოენზიმ NADP-ით ( NADPH 2-ის სახით) (იხ. თავი 5);

· ანაბოლიზმი წარმოიქმნება ენერგიის მოხმარებით, რომლის წყაროც არის ATP.

მეტაბოლიზმის ძირითადი მიზანი:

· კატაბოლიზმისა და ანაბოლიზმის რეაქციების ერთდროული გაჩენა იწვევს ორგანიზმის ქიმიური შემადგენლობის განახლებას, რაც მისი სიცოცხლის წინაპირობაა.

· თუ ანაბოლიზმი ჭარბობს კატაბოლიზმზე, ხდება ორგანიზმში ქიმიკატების და, პირველ რიგში, ცილების დაგროვება. ორგანიზმში ცილების დაგროვება მისი ზრდისა და განვითარების წინაპირობაა.

Ენერგიის წყარო (ატფ მოლეკულების სახით)სხეულის ყველა საჭიროება.

ATP-ის სტრუქტურა და ბიოლოგიური როლი.

ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) არის ნუკლეოტიდი. ATP მოლეკულა შეიცავს აზოტოვან ბაზას - ადენინი, ნახშირწყლები - რიბოზა და სამი ნაშთი ფოსფორმჟავა (რიბოზასთან შეკავშირებულ ადენინს ე.წ ადენოზინი).

ATP მოლეკულის თავისებურება ის არის, რომ მეორე და მესამე ფოსფორის მჟავის ნარჩენები მიმაგრებულია ენერგიით მდიდარი კავშირით. ამ კავშირს ე.წ მაღალი ენერგია ან მაკროერგიული და აღინიშნება ნიშნით ~ . ნაერთები, რომლებსაც აქვთ მაღალი ენერგეტიკული ბმები, აღინიშნება ტერმინით " მაკროერგიები" .

ATP-ის სტრუქტურული ფორმულა ასეთია:

N N СH 2 O – P - O ~ P - O ~ P - OH

ადენინიოᲝᲰ ᲝᲰ ᲝᲰ

რიბოზა

გამარტივებული ფორმით, ATP-ის სტრუქტურა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი დიაგრამით:

როდესაც ATP გამოიყენება ენერგიის წყაროდ, ელიმინაცია ჩვეულებრივ ხდება ბოლო ფოსფორმჟავას ნარჩენების ჰიდროლიზით:

ATP + H 2 O ®ADP + H 3 PO 4 + Q(ენერგია)

ფიზიოლოგიურ პირობებში, ე.ი. იმ პირობებში, რომელიც არსებობს ცოცხალ უჯრედში (ტემპერატურა, pH, ოსმოსური წნევა, რეაგენტების კონცენტრაცია და ა.შ.)ატფ-ის მოლის გაყოფა (506 გ)თან ახლავს 12 კკალ ან 50 კჯ ენერგიის გამოყოფა

ორგანიზმში ATP ენერგიის ძირითადი მომხმარებლები არიან:

სინთეზის რეაქციები

· კუნთოვანი აქტივობა

მოლეკულების და იონების ტრანსპორტირება მემბრანებში (მაგალითად, ნაწლავებიდან ნივთიერებების შეწოვა, თირკმელებში შარდის წარმოქმნა, ნერვული იმპულსების წარმოქმნა და გადაცემა და ა.შ.).

ამრიგად, ATP-ის ბიოლოგიური როლი არის ის, რომ ეს ნივთიერება არის უნივერსალური ენერგიის აკუმულატორი, უჯრედის ერთგვარი ენერგეტიკული „ვალუტა“.

ATP-ის მთავარი მიმწოდებელია ქსოვილის სუნთქვა - კატაბოლიზმის ბოლო ეტაპი, რომელიც ხდება ყველა უჯრედის მიტოქონდრიაში, გარდა სისხლის წითელი უჯრედებისა (ერითროციტები).

ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა-ATP- ნებისმიერი ცოცხალი უჯრედის აუცილებელი ენერგეტიკული კომპონენტი. ATP ასევე არის ნუკლეოტიდი, რომელიც შედგება აზოტის ფუძე ადენინის, შაქრის რიბოზის და სამი ფოსფორმჟავას მოლეკულის ნარჩენებისგან. ეს არის არასტაბილური სტრუქტურა. მეტაბოლურ პროცესებში ფოსფორის მჟავას ნარჩენები თანმიმდევრულად იშლება მისგან ენერგიით მდიდარი, მაგრამ მყიფე კავშირის გაწყვეტით მეორე და მესამე ფოსფორმჟავას ნარჩენებს შორის. ფოსფორმჟავას ერთი მოლეკულის გამოყოფას თან ახლავს დაახლოებით 40 კჯ ენერგიის გამოყოფა. ამ შემთხვევაში, ATP გარდაიქმნება ადენოზინის დიფოსფორის მჟავად (ADP), ხოლო ფოსფორის მჟავის ნარჩენების შემდგომი გაყოფით ADP-დან წარმოიქმნება ადენოზინმონოფოსფორის მჟავა (AMP).

ATP-ის სტრუქტურის სქემა და მისი გადაქცევა ADP-ზე (თ.ა. კოზლოვა, ვ.ს. კუჩმენკო. ბიოლოგია ცხრილებში. მ., 2000 წ )

შესაბამისად, ATP არის ერთგვარი ენერგიის აკუმულატორი უჯრედში, რომელიც მისი დაშლისას „გამოირიცხება“. ატფ-ის დაშლა ხდება ცილების, ცხიმების, ნახშირწყლების და უჯრედების ნებისმიერი სხვა სასიცოცხლო ფუნქციის სინთეზის რეაქციების დროს. ეს რეაქციები ხდება ენერგიის შთანთქმით, რომელიც გამოიყოფა ნივთიერებების დაშლის დროს.

ATP სინთეზირებულიამიტოქონდრიებში რამდენიმე ეტაპად. პირველი არის მოსამზადებელი -მიმდინარეობს ეტაპობრივად, თითოეულ ეტაპზე სპეციფიკური ფერმენტების მონაწილეობით. ამ შემთხვევაში რთული ორგანული ნაერთები იშლება მონომერებად: ცილები ამინომჟავებად, ნახშირწყლები გლუკოზად, ნუკლეინის მჟავები ნუკლეოტიდებად და ა.შ. ამ ნივთიერებებში ობლიგაციების რღვევას თან ახლავს მცირე რაოდენობის ენერგიის გამოყოფა. მიღებული მონომერები, სხვა ფერმენტების გავლენის ქვეშ, შეიძლება გაიარონ შემდგომი დაშლა, რათა წარმოქმნან უფრო მარტივი ნივთიერებები, ნახშირორჟანგამდე და წყალამდე.

სქემა ATP სინთეზი უჯრედულ მტოქონდრიაში

ნივთიერებებისა და ენერგიის ტრანსფორმაციის დიაგრამის განმარტებები დისიმილაციის პროცესში

I ეტაპი - მოსამზადებელი: რთული ორგანული ნივთიერებები საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების გავლენით იშლება მარტივებად და გამოიყოფა მხოლოდ თერმული ენერგია.
ცილები ->ამინომჟავები
ცხიმები - > გლიცერინი და ცხიმოვანი მჟავები
სახამებელი ->გლუკოზა

II სტადია - გლიკოლიზი (ჟანგბადის გარეშე): ტარდება ჰიალოპლაზმაში, არ არის დაკავშირებული მემბრანებთან; იგი მოიცავს ფერმენტებს; გლუკოზა იშლება:

საფუარის სოკოებში გლუკოზის მოლეკულა ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე გარდაიქმნება ეთილის სპირტად და ნახშირორჟანგად (ალკოჰოლური დუღილი):

სხვა მიკროორგანიზმებში გლიკოლიზის შედეგად შეიძლება წარმოიქმნას აცეტონი, ძმარმჟავა და ა.შ. ყველა შემთხვევაში გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლას თან ახლავს ორი ATP მოლეკულის წარმოქმნა. ატფ-ის მოლეკულაში ქიმიური ბმის სახით გლუკოზის უჟანგბადო დაშლის დროს, ანერგიის 40% შენარჩუნებულია, დანარჩენი კი სითბოს სახით იშლება.

III სტადია - ჰიდროლიზი (ჟანგბადი): ტარდება მიტოქონდრიაში, დაკავშირებულია მიტოქონდრიულ მატრიქსთან და შიდა მემბრანასთან, მასში მონაწილეობენ ფერმენტები, რძემჟავა განიცდის რღვევას: C3H6O3 + 3H20 --> 3CO2+ 12H. CO2 (ნახშირორჟანგი) გამოიყოფა მიტოქონდრიიდან გარემოში. წყალბადის ატომი შედის რეაქციების ჯაჭვში, რომლის საბოლოო შედეგია ატფ-ის სინთეზი. ეს რეაქციები ხდება შემდეგი თანმიმდევრობით:

1. წყალბადის ატომი H, გადამზიდავი ფერმენტების დახმარებით, ხვდება მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში, წარმოქმნის კრისტალებს, სადაც იჟანგება: H-e--> H+

2. წყალბადის პროტონი H+(კატიონი) გადატანილია მატარებლების მიერ cristae გარსის გარე ზედაპირზე. ეს მემბრანა პროტონებისთვის გაუვალია, ამიტომ ისინი გროვდებიან მემბრანთაშორის სივრცეში და წარმოქმნიან პროტონულ რეზერვუარს.

3. წყალბადის ელექტრონები ეგადადიან კრისტას მემბრანის შიდა ზედაპირზე და დაუყოვნებლივ ემაგრებიან ჟანგბადს ფერმენტ ოქსიდაზას გამოყენებით, წარმოქმნიან უარყოფითად დამუხტულ აქტიურ ჟანგბადს (ანიონს): O2 + e--> O2-

4. მემბრანის ორივე მხარეს კათიონები და ანიონები ქმნიან საპირისპიროდ დამუხტულ ელექტრულ ველს და როცა პოტენციალის სხვაობა 200 მვ-ს მიაღწევს, პროტონული არხი იწყებს მუშაობას. ის გვხვდება ATP სინთეზის ფერმენტების მოლეკულებში, რომლებიც ჩაშენებულია შიდა მემბრანაში, რომელიც ქმნის კრისტას.

5. წყალბადის პროტონები გადის პროტონულ არხში H+ჩქარობს მიტოქონდრიის შიგნით, ქმნის ენერგიის მაღალ დონეს, რომლის უმეტესი ნაწილი მიდის ATP-ის სინთეზზე ADP-დან და P-დან (ADP+P-->ATP) და პროტონებიდან. H+ურთიერთქმედება აქტიურ ჟანგბადთან, წარმოქმნის წყალს და მოლეკულურ 02-ს:
(4Н++202- -->2Н20+02)

ამრიგად, O2, რომელიც შედის მიტოქონდრიაში სხეულის სუნთქვის პროცესის დროს, აუცილებელია წყალბადის პროტონების H-ს დასამატებლად. მისი არარსებობის შემთხვევაში, მთელი პროცესი მიტოქონდრიაში ჩერდება, რადგან ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი წყვეტს ფუნქციონირებას. III ეტაპის ზოგადი რეაქცია:

(2C3NbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + +42H20)

გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა: II სტადიაზე - 2 ატფ და III სტადიაზე - 36 ატფ. შედეგად მიღებული ATP მოლეკულები სცილდება მიტოქონდრიებს და მონაწილეობენ ყველა უჯრედულ პროცესში, სადაც ენერგიაა საჭირო. გაყოფისას ATP გამოყოფს ენერგიას (ერთი ფოსფატური ბმა შეიცავს 40 კჯ) და უბრუნდება მიტოქონდრიაში ADP და P (ფოსფატი) სახით.