Атф краткий конспект

Простым языком про молекулы АТФ. Что такое АТФ

Атф краткий конспект

В наших клетках происходят различные энергетические процессы: запасание и использование энергии, ее трансформация и высвобождение. Кажется невероятным, что какая-то абстрактная энергия вдруг может преобразовываться и создавать другие молекулы, выполняя при этом полезную работу для организма.

Для справки: АТФ (аденозинтрифосфат) – молекула, которая выполняет роль источника энергии для всех процессов в организме, в том числе, и для движения. Открыта эта молекула была в 1929 году. Главным источником для производства молекулы АТФ служит глюкоза.

По сути, молекула АТФ – это своеобразная молекулярная батарея, которая сохраняет энергию в те моменты, когда она не используется, и потом высвобождает энергию при необходимости организма.

Структура и формула энергетических молекул

При расщеплении молекулы АТФ происходит сокращение мышечного волокна, из-за чего выделяется энергия, позволяющая мышцам сокращаться.

Для того чтобы дать организму энергию АТФ проходит несколько этапов. В процессе каждого этапа вырабатывается большее количество энергии, но всегда то, которое затребовано самим организмом.

Главный источник для выработки АТФ — это глюкоза, которая расщепляется в клетках. Молекулы АТФ насыщают энергией длинные волокна мышечных тканей, которые содержат протеин — миозин. Именно так формируются мышечные клетки.

Когда наш организм отдыхает – цепочка процессов преображения молекулы АТФ идёт в обратную сторону. И в этих целях также задействована глюкоза. Созданные молекулы АТФ будут вновь использоваться, как только это станет необходимо организму.

Когда созданная молекулами энергия не нужна, она сохраняется в организме и высвобождается тогда, когда это потребуется.

Молекулы АТФ синтезируют три основные биохимические системы:

– Фосфагенная система

– Система гликогена и молочной кислоты

– Аэробное дыхание

Что это дает нашему организму?!

Фосфагенная система – будет использоваться когда мышцы работают недолго, но очень интенсивно (порядка 10 секунд). Благодаря этой системе происходит постоянная циркуляция небольшого количества молекул АТФ в мышечных клетках. Такой энергии хватит на короткий забег или интенсивную силовую нагрузку в бодибилдинге.

Гликоген и молочная кислота — снабжают энергией организм медленнее, чем предыдущая система. Используется энергия АТФ, которой может хватить на полторы минуты интенсивной работы. В анаэробном режиме мышцы сокращаются крайне мощно и быстро.

Именно благодаря этой системе можно пробежать 400 метров спринтерского бега или рассчитывать на более длительную интенсивную тренировку в зале.

Но долгое время так работать не позволит ощущение боли в мышцах, которая появляется из-за переизбытка молочной кислоты.

Аэробное дыхание — эта система включается, если тренировка продолжается более двух минут. Тогда мышцы начинают получать энергию молекул АТФ из углеводов, жиров и протеинов.

В этом случае АТФ синтезируется медленно, зато энергии хватает надолго — физическая активность может продолжаться несколько часов.

Это происходит благодаря тому, что глюкоза распадается без препятствий, у неё нет никаких сторонних противодействий — как препятствует молочная кислота в предыдущем анаэробном процессе.

Роль АТФ в организме

После описания синтеза трех биохимических систем становится понятно, что основная роль АТФ в организме — это обеспечение энергией всех многочисленных биохимических процессов и реакций организма.

То есть большинство энергозатратных процессов у живых существ происходит благодаря АТФ.

Но кроме этого молекула АТФ играет важную роль в синтезе нуклеиновых кислот, регулирует различные биохимические процессы, передает гормональные сигналы клеткам организма и другое.

Вместо выводов

Итак, АТФ – это молекула, которая даёт энергию всем процессам, происходящим в организме, в том числе, она даёт энергию для движения.

Важная роль АТФ в организме и жизни человека доказана не только учёными, но и многими спортсменами, бодибилдерами, фитнес-тренерами. Понимание важности этого вопроса помогает сделать тренировки более эффективными и правильно рассчитать свои физнагрузки.

Для всех, кто занимается силовыми тренировками в зале, фитнесом, бегом и другими видами спорта, нужно понимать и помнить – какие блоки упражнений необходимо выполнять в то или иное время тренировки. Благодаря этому можно откорректировать форму фигуры, проработать мышечную структуру, снизить лишний вес и добиться других улучшающих результатов для своего организма.

Odnoklassniki

Mail.ru

Источник: https://www.evgenia.pro/korotko-i-prostym-yazykom-pro-molekuly-atf/

Строение и функции АТФ (биология 10 класс)

Атф краткий конспект

В теле человека около 70 триллионов клеток. Для здорового роста каждой из них необходимы помощники – витамины. Молекулы витаминов малы, но их недостаток всегда заметен.

Если тяжело адаптироваться к темноте, вам нужны витамины А и В2, появилась перхоть – не хватает B12, B6, P, долго не заживают синяки – дефицит витамина С.

На этом уроке вы узнаете о том, как и где в клетке хранится и обрабатывается стратегический запас витаминов, как витамины активизируют работу организма, а также узнаете об АТФ – главном источнике энергии в клетке.

Тема: Основы цитологии

Урок: Строение и функции АТФ

1. Структура и функции АТФ

Как вы помните, нуклеиновые кислотысостоят из нуклеотидов. Оказалось, что в клетке нуклеотиды могут находиться в связанном состоянии или в свободном состоянии. В свободном состоянии они выполняют ряд важных для жизнедеятельности организма функций.

К таким свободным нуклеотидам относится молекула АТФ или аденозинтрифосфорная кислота (аденозинтрифосфат). Как и все нуклеотиды, АТФ состоит из пятиуглеродного сахара – рибозы, азотистого основания – аденина, и, в отличие от нуклеотидов ДНК и РНК, трех остатков фосфорной кислоты (рис. 1).

Рис. 1. Три схематических изображения АТФ

Важнейшая функция АТФ состоит в том, что она является универсальным хранителем и переносчиком энергии в клетке.

Все биохимические реакции в клетке, которые требуют затрат энергии, в качестве ее источника используют АТФ.

При отделении одного остатка фосфорной кислоты, АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфат). Если отделяется ещё один остаток фосфорной кислоты (что случается в особых случаях), АДФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфат) (рис. 2).

Рис. 2. Гидролиза АТФ и превращение её в АДФ

При отделении второго и третьего остатков фосфорной кислоты освобождается большое количество энергии, до 40 кДж. Именно поэтому связь между этими остатками фосфорной кислоты называют макроэргической и обозначают соответственным символом.

При гидролизе обычной связи выделяется (или поглощается) небольшое количество энергии, а при гидролизе макроэргической связи выделяется намного больше энергии (40 кДж). Связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты не является макроэргической, при её гидролизе выделяется всего 14 кДж энергии.

Макроэргические соединения могут образовываться и на основе других нуклеотидов, например ГТФ (гуанозинтрифосфат) используется как источник энергии в биосинтезе белка, принимает участие в реакциях передачи сигнала, является субстратом для синтеза РНК в процессе транскрипции, но именно АТФ является наиболее распространенным и универсальным источником энергии в клетке.

АТФ содержится как в цитоплазме, так и в ядре, митохондриях и хлоропластах.

Таким образом, мы вспомнили, что такое АТФ, каковы её функции, и что такое макроэргическая связь.

2. Функции витаминов

Витамины – биологически активные органические соединения, которые в малых количествах необходимы для подержания процессов жизнедеятельности в клетке.

Они не являются структурными компонентами живой материи, и не используются в качестве источника энергии.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и животных, а поступают в него с пищей, некоторые синтезируются в небольших количествах микрофлорой кишечника и тканями (витамин D синтезируется кожей).

Потребность человека и животных в витаминах не одинакова и зависит от таких факторов как пол, возраст, физиологическое состояние и условия среды обитания. Некоторые витамины нужны не всем животным.

Например, аскорбиновая кислота, или витамин С, необходим человеку и другим приматам. Вместе с тем, он синтезируется в организме рептилий (моряки брали в плавания черепах, для борьбы с цингой – авитаминозом витамина С).

Витамины были открыты в конце XIX века благодаря работам русских ученых Н. И. Лунина и В. Пашутина, которые показали, что для полноценного питания необходимо не только наличие белков, жиров и углеводов, но и ещё каких-то других, на тот момент неизвестных, веществ.

В 1912 году польский ученый К. Функ (Рис. 3), изучая компоненты шелухи риса, предохраняющей от болезни Бери-Бери (авитаминоз витамина В), предположил, что в состав этих веществ обязательно должны входить аминные группировки. Именно он предложили назвать эти вещества витаминами, то есть аминами жизни.

В дальнейшем было установлено, что многие из этих веществ аминогрупп не содержат, но термин витамины хорошо прижился в языке науки и практики.

По мере открытия отдельных витаминов, их обозначали латинскими буквами и называли в зависимости от выполняемых функций. Например, витамин Е назвали токоферол (от др.-греч. τόκος – «деторождение», и φέρειν – «приносить»).

Рис. 3. Автор термина «витамин»

Сегодня витамины делят по их способности растворяться в воде или в жирах.

К водорастворимым витаминам относят витамины H, C, P, В.

К жирорастворимым витаминам относят A, D, E, K(можно запомнить, как слово: кеда).

Как уже было отмечено, потребность в витаминах зависит от возраста, пола, физиологического состояния организма и среды обитания. В молодом возрасте отмечена явная нужда в витаминах. Ослабленный организм тоже требует больших доз этих веществ. С возрастом способность усваивать витамины падает.

Потребность в витаминах также определяется способностью организма их утилизировать.

3. Витамин B1 (тиамин)

В 1912 году польский ученый Казимир Функ получил из шелухи риса частично очищенный витамин B1 – тиамин. Ещё 15 лет понадобилось для получения этого вещества в кристаллическом состоянии.

Кристаллический витамин B1 бесцветен, обладает горьковатым вкусом и хорошо растворим в воде. Тиамин найден как в растительных, так и микробных клетках. Особенно много его в зерновых культурах и дрожжах (рис. 4).

Рис. 4. Тиамин в виде таблеток и в продуктах питания

Термическая обработка пищевых продуктов и различные добавки разрушают тиамин. При авитаминозе наблюдаются патологии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Авитаминоз приводит к нарушению водного обмена и функции кроветворения. Один из ярких примеров авитаминоза тиамина – это развитие болезни Бери-Бери (рис. 5).

Рис. 5. Человек, страдающий от авитаминоза тиамина – болезни бери-бери

Витамин В1 широко применяется в медицинской практике для лечения различных нервных заболеваний, сердечно-сосудистых расстройств.

В хлебопечении тиамин вместе с другим витаминами – рибофлавином и никотиновой кислотой используется для витаминизации хлебобулочных изделий.

4. Витамин Е

В 1922 году Г. Эванс и А. Бишо открыли жирорастворимый витамин, названный ими токоферолом или витамином Е (дословно: «способствующий родам»).

Витамин Е в чистом виде – маслянистая жидкость. Он широко распространен в злаковых культурах, например в пшенице. Его много в растительных, животных жирах (рис. 6).

Рис. 6. Токоферол и продукты, которые его содержат

Много витамина E в моркови, в яйцах и молоке. Витамин E является антиоксидантом, то есть защищает клетки от патологического окисления, которое приводит их к старению и гибели. Он является «витамином молодости». Огромно значение витамина для половой системы, поэтому его часто называют витамином размножения.

Вследствие этого, дефицит витамина Е, в первую очередь, приводит к нарушению эмбриогенеза и работы репродуктивных органов.

Производство витамина Е основано на выделении его из зародышей пшеницы – методом спиртовой экстракции и отгонки растворителей при низких температурах.

В медицинской практике используют как природные, так и синтетические препараты – токоферолаацетат в растительном масле, заключенный в капсулу (знаменитый «рыбий жир»).

Препараты витамина Е используются как антиоксиданты при облучениях и других патологических состояниях, связанных с повышенным содержанием в организме ионизированных частиц и активных форм кислорода.

Кроме того, витамин Е назначают беременным женщинам, а также используют в комплексной терапии лечения бесплодия, при мышечной дистрофии и некоторых заболеваниях печени.

5. Витамин А

Витамин А (рис. 7) был открыт Н. Друммондом в 1916 году.

Этому открытию предшествовали наблюдения за наличием жирорастворимого фактора в пище, необходимого для полноценного развития сельскохозяйственных животных.

Витамин А недаром занимает первое место в витамином алфавите. Он участвует практически во всех процессах жизнедеятельности. Этот витамин необходим для восстановления и сохранения хорошего зрения.

Он также помогает вырабатывать иммунитет ко многим заболеваниям, в том числе и простудным.

Без витамина А невозможно здоровое состояние эпителия кожи. Если у вас «гусиная кожа», которая чаще всего появляется на локтях, бедрах, коленях, голенях, если появилась сухость кожи на руках или возникают другие подобные явления, это означает, что вам недостает витамина А.

Витамин А, как и витамин Е, необходим для нормального функционирования половых желез (гонад). При гиповитаминозе витамина А отмечено повреждение репродуктивной системы и органов дыхания.

Одним из специфических последствий недостатка витамина А является нарушение процесса зрения, в частности снижение способности глаз к темновой адаптации – куриная слепота.

Авитаминоз приводит к возникновению ксерофтальмии и разрушению роговицы. Последний процесс необратим, и характеризуется полной потерей зрения.

Гипервитаминоз приводит к воспалению глаз и нарушению волосяного покрова, потери аппетита и полному истощению организма.

Рис. 7. Витамин А и продукты, которые его содержат

Витамины группы А, в первую очередь, содержатся в продуктах животного происхождения: в печени, в рыбьем жире, в масле, в яйцах (рис. 8).

Рис. 8. витамина А в продуктах растительного и животного происхождения

В продуктах растительного происхождения содержатся каротиноиды, которые в организме человека под действием фермента каротиназы переходят в витамин А.

Таким образом, Вы познакомились сегодня со структурой и функциями АТФ, а также вспомнили о значении витаминов и выяснили, как некоторые из них участвуют в процессах жизнедеятельности.

6. Авитаминоз и гиповитаминоз

При недостаточном поступлении витаминов в организм развивается первичный авитаминоз. Разные продукты содержат разное количество витаминов.

Например, морковь содержит много провитамина А (каротина), капуста содержит витамин С и т. д. Отсюда проистекает необходимость сбалансированной диеты, включающей в себя разнообразные продукты растительного и животного происхождения.

Авитаминоз при нормальных условиях питания встречается очень редко, гораздо чаще встречаются гиповитаминозы, которые связаны с недостаточным поступлением с пищей витаминов.

Гиповитаминоз может возникать не только в результате несбалансированного питания, но и как следствие различных патологий со стороны желудочно-кишечного тракта или печени, или в результате различных эндокринных или инфекционных заболеваний, которые приводят к нарушению всасывания витаминов в организме.

Некоторые витамины вырабатываются кишечной микрофлорой (микробиотой кишечника). Подавление биосинтетических процессов в результате действия антибиотиков может также привести к развитию гиповитаминоза, как следствия дисбактериоза.

Чрезмерное употребление пищевых витаминных добавок, а также лекарственных средств, содержащих витамины, приводит к возникновению патологического состояния – гипервитаминоза. Особенно это характерно для жирорастворимых витаминов, таких как A, D, E, K.

Домашнее задание

1. Какие вещества называют биологически активными?

2. Что такое АТФ? В чем особенность строения молекулы АТФ? Какие типы химической связи существуют в этой комплексной молекуле?

3. Каковы функции АТФ в клетках живых организмов?

4. Где происходит синтез АТФ? Где осуществляется гидролиз АТФ?

5. Что такое витамины? Каковы их функции в организме?

6. Чем витамины отличаются от гормонов?

7. Какие классификации витаминов вам известны?

8. Что такое авитаминоз, гиповитаминоз и гипервитаминоз? Приведите примеры этих явлений.

9. Какие заболевания могут быть следствием недостаточного или избыточного поступления витаминов в организм?

10. Обсудите с друзьями и родственниками свое меню, подсчитайте, пользуясь дополнительной информацией о содержании витаминов в разных продуктах питания, достаточно ли витаминов вы получаете.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов .

2. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов .

3. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов .

4. Вся биология .

5. Гугл .

6. Интернет-портал Ducksters .

Список литературы

1. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.

2. Беляев Д. К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.

3. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Загрузка…

Источник: https://dp-adilet.kz/stroenie-i-funkcii-atf-biologiya-10-klass/

Витамины атф краткий конспект

Атф краткий конспект

Краткий конспект по теме «Нуклеиновые кислоты. АТФ»

Просмотр содержимого документа
«Краткий конспект. Тема «Нуклеиновые кислоты. АТФ»»

Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Нуклеиновые кислоты – это важнейшие биополимеры, определяющие основные свойства живого.

Впервые они были описаны в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Миллером, которые он выделил из остатков клеток, содержащихся в гное. Своё название они получили от лат. «нуклеус» — ядро. Эти вещества обладают слабыми кислотными свойствами.

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строениями и функциями. Одна из них содержит углеводный компонент дезоксирибозу и названа дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Другая содержит рибозу (углеводный компонент) и названа рибонуклеиновой кислотой (РНК).

ДНК входят в состав ядер, есть в митохондриях, в пластидах, в центриолях.

РНК входит в состав ядрышек, рибосом и свободно находятся в цитоплазме (т-РНК).

ДНК – полимер, мономерами которого являются нуклеотиды – химические соединения трёх веществ: азотистого основания, углевода (дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.

Азотистое ———- Углевод (моносахарид) ———— Остаток фосфорной
основание дезоксирибоза кислоты – H2РO4 —

Аденин ———— адениловый нуклеотид;

Гуанин ———— гуаниловый нуклеотид;

Цитозин ———- цитидиловый нуклеотид;

Тимин (только в ДНК) ————- тимидиловый нуклеотид

В состав ДНК входит четыре вида нуклеотидов, которые отличаются друг от друга своим азотистым основанием. Различают пуриновые основания (производные пурина) – аденин и гуанин. И пиримидиновые основания (производные пиримидина) – цитозин и тимин.

Нуклеотидный состав ДНК впервые количественно проанализировал американский биохимик Э. Чаргафф. Чаргафф обнаружил, что количество аденина равно количеству тимина, а гуанина – количеству цитозина.

Такая закономерность получила название правила Чаргаффа.

Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи, через фосфатную группу образуется ковалентная связь между углеводом вышележащего нуклеотида с остатком фосфорной кислоты нижележащего нуклеотида.

В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик выяснили, что молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из двух нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями.

Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью. Особенностью структуры ДНК является то, что против азотистого основания А в одной цепи лежит азотистое соединение Т в другой цепи, а против азотистого основания Ц всегда расположено азотистое основание Г.

Причём между А одной цепи и Т в другой – образуется две Н-связи, а между Г и Ц – три. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется принципом комплементарности, т.о.

принцип комплементарности – способность азотистых оснований образовывать друг с другом водородные связи.

Схематически строение молекулы ДНК можно изобразить так:

Н-связи

Остаток —— Углевод —— А Т —— Углевод —— Остаток

Н3РО4 Н3РО4

Остаток —— Углевод —— Г Ц —— Углевод —— Остаток

Н3РО4 Н3РО4

Остаток —— Углевод ——- Ц Г —— Углевод —— Остаток

Остаток —— Углевод ——- Т А —— Углевод —— Остаток

Свойство комплементарности лежит в основе редупликации (самоудвоения) молекулы ДНК.

Под действием фермента дезоксирибонуклеазы (или хеликазы) двойная спираль ДНК начинает раскручиваться и выпрямляться на две одинаковые цепочки. К этим цепочкам подходят имеющиеся в ядре нуклеотида и, под действием фермента ДНК – полимеразы, из них собирается вторая цепочка

Хеликаза- фермент (разрушает H-связи)

(синтезирует новую цепь) Т – А – Т – А

Ц – Г– Ц ДНК – полимераза – фермент

Сборка новой цепи идёт в точном соответствии с принципом комплементарности. В результате, вместо одной молекулы ДНК образуется две молекулы ДНК того же нуклеотидного состава.

Следовательно, порядок нуклеотидов в «старой» цепочке ДНК как бы является матрицей для синтеза «новой». Такие реакции называются реакциями матричного синтеза; они характерны только для живых организмов.

1. Хранение наследственной информации;

2. Постоянное самовоспроизведение (репликация);

3. Передача наследственной (генетической) информации в клетке.

РНК – рибонуклеиновая кислота.

РНК – полинуклеотид, но в отличие от ДНК – РНК – одноцепочная структура. РНК, как и ДНК строится из четырёх типов нуклеотидов, однако состав нуклеотидов несколько отличается (вместо тимина у ДНК в РНК присутствует близкий ему по строению — урацил, остальные три нуклеотида (аденин, гуанин, цитозин) – неизменны. Углевод в нуклеотидах РНК – рибоза.

Азотистое основание ——— Углевод (моносахарид) ———- Остаток фосфорной
рибоза кислоты

Различают три типа РНК. Все они участвуют в биосинтезе белка, т.е. в реализации наследственной информации:

1. Информационная РНК (иРНК) – переносит информацию о первичной структуре белка из ядра в цитоплазму на рибосому.

2. Рибосомная РНК (рРНК) – входит в состав рибосом.

В клетке имеется столько же разных т-РНК, сколько кодонов, шифрующих аминокислоты. На вершине т-РНК имеется последовательность трёх нуклеотидов – антикодон, функция которого узнать свой кодон на и-РНК.

Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит своего рода матрицей.

Функция РНК – участвует в биосинтезе белка.

АТФ – аденозинтрифосфорная кислота. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены ещё два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении органического фосфата.

Р – ОН + H3PO4 + энергия (30,6 кДж).

В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и выделяется энергия (30,6 кДж). При отщеплении ещё одного остатка фосфорной кислоты от АДФ, образуется АМФ (аденозинмонофосфорная кислота с выделением энергии):

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов, т.е. для всех процессов жизнедеятельности.

АТФ – универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ.

Основной синтез АТФ происходит в митохондриях: АДФ + H3PO4 + энергия → АТФ + H2O

источник

Строение и функции АТФ

В теле человека около 70 триллионов клеток. Для здорового роста каждой из них необходимы помощники – витамины. Молекулы витаминов малы, но их недостаток всегда заметен.

Если тяжело адаптироваться к темноте, вам нужны витамины А и В2, появилась перхоть – не хватает B12, B6, P, долго не заживают синяки – дефицит витамина С.

На этом уроке вы узнаете о том, как и где в клетке хранится и обрабатывается стратегический запас витаминов, как витамины активизируют работу организма, а также узнаете об АТФ – главном источнике энергии в клетке.

Тема: Основы цитологии

Урок: Строение и функции АТФ

Структура и функции АТФ

Как вы помните, нуклеиновые кислотысостоят из нуклеотидов. Оказалось, что в клетке нуклеотиды могут находиться в связанном состоянии или в свободном состоянии. В свободном состоянии они выполняют ряд важных для жизнедеятельности организма функций.

К таким свободным нуклеотидам относится молекула АТФ или аденозинтрифосфорная кислота (аденозинтрифосфат). Как и все нуклеотиды, АТФ состоит из пятиуглеродного сахара – рибозы, азотистого основания – аденина, и, в отличие от нуклеотидов ДНК и РНК, трех остатков фосфорной кислоты (рис. 1).

Источник: https://vitamingid.ru/articles/vitaminy-atf-kratkiy-konspekt/

Биология (угл.) Конспект

Атф краткий конспект

Конспект урока по биологии «Нуклеиновые кислоты. АТФ» (углубленное изучение) в 10 классе (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Основные темы: ДНК. РНК. Азотистые основания. Нуклеозид. Нуклеотид. Фосфодиэфирная связь. Принцип комплементарности. Рибозимы. .

Нуклеиновые кислоты. АТФ

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, обеспечивающие хранение, воспроизведение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах.

Из истории науки. Впервые нуклеиновые кислоты были описаны в 1868 г. швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером (1844—1895).

Из остатков клеток, содержащихся в гное, он выделил вещество, в состав которого входили азот и фосфор. Учёный назвал это вещество нуклеином (от лат.

nucleus — ядро), полагая, что оно содержится лишь в ядрах клеток. Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой.

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строению и функциям. Одна из них содержит углеводный компонент (моносахарид) дезоксирибозу и названа дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Другая содержит рибозу и названа рибонуклеиновой кислотой (РНК).

КОМПОНЕНТЫ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

При полном гидролизе молекулы нуклеиновых кислот расщепляются до гетероциклических азотсодержащих соединений (так называемых азотистых оснований), пятиуглеродного моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты.

При мягком гидролизе получаются соединения, в которых моносахарид связан с азотистым основанием посредством атома азота. Подобные соединения получили название нуклеозидов.

Нуклеозиды, соединяясь с одной молекулой фосфорной кислоты, образуют более сложные вещества — нуклеотиды. Именно нуклеотиды являются мономерами ДНК и РНК.

Нуклеиновые кислоты — это линейные нерегулярные полимеры нуклеотидов.

Каждый нуклеотид состоит из остатков азотистого основания (пуринового или пиримидинового), моносахарида (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. Пуриновые основания — производные пурина. Из них в состав нуклеиновых кислот входят аденин и гуанин. 

Пиримидиновые основания, содержащиеся в нуклеиновых кислотах, — цитозин и тимин в ДНК, цитозин и урацил в РНК — это производные пиримидина. Тимин отличается от урацила наличием метильной группы (–СН3).

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК

У всех живущих на Земле организмов ДНК представлена двухцепочечными спиральными молекулами. Исключение составляют одноцепочечные молекулы ДНК некоторых вирусов.

У фагов — вирусов, поражающих бактериальные клетки, эти одноцепочечные ДНК всегда кольцевые. Двухцепочечные ДНК бывают и кольцевые, и линейные. Бактерии содержат только кольцевые формы ДНК.

У растений, грибов и животных имеются и линейные (в ядре клетки), и кольцевые (в хлоропластах и митохондриях) молекулы.

В состав молекулы ДНК входят десятки тысяч или миллионов дезоксирибонуклеотидов. Они связаны друг с другом через моносахарид и фосфорную кислоту: углеродный атом в 5’–положении остатка дезоксирибозы одного нуклеотида соединяется через фосфатную группу с углеродным атомом в З’–положении соседнего нуклеотида. Такую связь называют фосфодиэфирной связью.

В молекулах нуклеиновых кислот цифрами со штрихами обозначают углеродные атомы в пятичленном моносахариде — рибозе или дезоксирибозе, цифрами без штрихов — углеродные атомы в азотистом основании.

Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм, а на один виток спирали их приходится 10. Диаметр молекулы ДНК составляет около 2 нм (рис. 14).

На периферии двухцепочечной молекулы ДНК находится сахарофосфатный остов, а в середине — пуриновые и пиримидиновые основания. Они ориентированы таким образом, что между основаниями противоположных цепей могут образовываться водородные связи. Пуриновое основание в одной цепи всегда связано водородными связями с противолежащим пиримидиновым основанием в другой цепи.

Такие пары оснований имеют одинаковый размер по всей длине молекулы. Не менее важно то, что аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином — три (рис. 15).

В каждой из цепей ДНК основания могут чередоваться всеми возможными способами. Если известна последовательность оснований в одной цепи (например, Т—Ц—Г—Ц—А—Т), то благодаря специфичности спаривания (принцип комплементарности, т. е.

дополнения) становится известной и последовательность оснований её партнёра — второй цепи (А—Г—Ц—Г—Т—А). Противолежащие последовательности и соответствующие полинуклеотидные цепи называют комплементарными.

Хотя водородные связи, стабилизирующие пары оснований, относительно слабы, каждая молекула ДНК содержит так много пар, что в физиологических условиях (температура, pH) комплементарные цепи никогда самостоятельно не разделяются.

Напротив 5’–конца одной цепи находится З’–конец комплементарной цепи. Такая ориентация цепей названа антипараллельной (см. рис. 15).

Число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, т. е. количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина — количеству цитозина. Эта закономерность получила название правила Чаргаффа.

ДНК является носителем наследственной, т. е. передаваемой от поколения к поколению, информации о признаках организма.

Реализуется эта информация в виде молекул белков (а также других соединений, образующихся с помощью белков–ферментов). Информация о строении этих молекул закодирована в участках ДНК, называемых генами.

Во всех этапах реализации генетической информации (транскрипции и трансляции) принимают участие молекулы РНК.

Из истории науки. Модель Уотсона и Крика. В 1950 г. английский физик Морис Уилкинс (1916—2004) получил рентгенограмму ДНК. Она показала, что молекула ДНК имеет определённую вторичную структуру, расшифровка которой помогла бы понять механизм функционирования ДНК.

Рентгенограммы, полученные на высокоочищенной ДНК, позволили Розалинде Франклин, коллеге Уилкинса, увидеть чёткий крестообразный рисунок — опознавательный знак двойной спирали (рис. 16).

Из рентгеноструктурных данных, однако, было неясно, каким образом цепи удерживаются вместе в молекулах ДНК.

Картина полностью прояснилась в 1953 г., когда американский биолог Джеймс Уотсон (р. 1928) и английский физик Фрэнсис Крик (1916— 2004), рассмотрев совокупность известных данных о строении ДНК, расшифровали её структуру и пришли к выводу, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль.

Уотсон и Крик предположили, что гены отличаются друг от друга чередованием пар нуклеотидов и наследственная информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов. М. Уилкинс, Ф. Крик и Дж. Уотсон стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 г.

«за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи».

Подведём итоги:

  • число полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК равно двум;
  • цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке;
  • антипараллельные цепи ДНК закручены вокруг общей оси, составляя двойную спираль;
  • сахарофосфатные группировки находятся снаружи спирали, а основания расположены внутри с интервалом 0,34 нм под прямым углом к оси молекулы;
  • цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями;
  • пары, образуемые основаниями (А=Т и Г≡Ц), специфичны, т. е. пурин А связывается двумя водородными связями только с пиримидином Т, а пурин Г связывается тремя водородными связями только с пиримидином Ц;
  • полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу.

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ МОЛЕКУЛ РНК

Молекула РНК также полимер, мономерами которого являются рибонуклеотиды. РНК представляет собой одноцепочечную молекулу. Она построена таким же образом, как и одна из цепей ДНК. Нуклеотиды РНК очень похожи на нуклеотиды ДНК, хотя и не тождественны им. Их тоже четыре, и они состоят из остатков азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты.

Три азотистых основания совершенно такие же, как в ДНК: А, Г и Ц. Однако вместо тимина (Т) у ДНК в РНК присутствует близкое по строению пиримидиновое основание — урацил (У). Основное различие между ДНК и РНК — это характер углевода: в нуклеотидах ДНК моносахарид дезоксирибоза, а в РНК — рибоза.

Фосфодиэфирная связь между нуклеотидами осуществляется, как и в ДНК, через моносахарид и остаток фосфорной кислоты.

В отличие от ДНК, содержание которой в клетках определённых организмов постоянно, содержание РНК в них колеблется. Оно заметно выше там, где происходит интенсивный синтез белка.

В зависимости от выполняемых функций различают несколько видов РНК. В некоторых (не содержащих ДНК) вирусах функцию хранения генетической информации выполняет геномная РНК (гРНК). Геномную РНК содержат, например, вирус гриппа, вирус гепатита С, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В некоторых вирусах растений гРНК состоит из двух комплементарных цепей.

Функция матричных (мРНК), или информационных (иРНК), РНК состоит в переносе информации о первичной структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю мРНК приходится менее 1 % от общего содержания РНК в клетке.

Более 90% от общего содержания РНК в клетке приходится на долю рибосомных РНК (рРНК). Они составляют структурную основу рибосом, принимают участие и в правильной установке мРНК относительно рибосом, и в самом процессе образования пептидной связи в синтезирующемся белке (проявляют каталитическую активность).

Транспортные РНК (тРНК) доставляют аминокислоты к месту синтеза белка; содержание тРНК в клетке составляет около 10%.

В конце XX в. были открыты РНК, участвующие в регуляции активности генов в ходе индивидуального развития, — так называемые регуляторные РНК. В настоящее время известно несколько видов регуляторных РНК, различающихся длиной молекулы, механизмом действия, локализацией в клетке и др.

Они участвуют в регуляции всех этапов реализации генетической информации, начиная с образования матричных РНК и заканчивая определением времени включения и выключения генов в разных тканях и органах. Особые малые РНК защищают клетки растений (и других организмов, у которых нет иммунной системы) от вирусов.

Учёные предполагают, что нет ни одного важного процесса в организмах, в управлении которыми не принимали бы участия регуляторные РНК.

Осуществлять такие разнообразные функции молекулам РНК помогает разнообразие их вторичных и третичных структур. Вторичную структуру в форме двойных спиралей имеют геномные РНК некоторых вирусов растений. Остальные виды РНК состоят из одной цепочки, которая может быть сложена в так называемые шпильки.

Шпильки образуются за счёт того, что в разных местах молекулы существуют взаимно комплементарные антипараллельно направленные участки — так называемые палиндромы. В лингвистике палиндромами называют «зеркальные» слова или фразы, которые одинаково читаются как слева направо, так и справа налево, например: ШАЛАШ, ТЕЛО КОЛЕТ.

Отличие палиндромов в нуклеиновых кислотах от имеющихся в русском языке в том, что в «зеркале» отражаются не те нуклеотиды, которые стоят перед «зеркалом», а комплементарные им. Нуклеотиды палиндромных последовательностей соединяются друг с другом водородными связями. Участки цепи, где нет комплементарных последовательностей, образуют одноцепочечный участок — петлю (рис. 17).

Некоторые виды РНК (все тРНК и рРНК) образуют и третичную структуру. Сложную третичную структуру имеют также РНК, обладающие каталитической активностью.

Такие РНК, названные рибозимами (от слов рибонуклеиновая кислота и энзим), по-видимому, возникли на заре существования жизни. Теперь каталитическую функцию выполняют в основном белки.

Но и сейчас некоторые важные процессы обеспечиваются рибозимами. Например, рибозимом является одна из рРНК, катализирующая образование пептидной связи в ходе синтеза белка.

АДЕНОЗИНТРИФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

В состав всех РНК входит аденозинмонофосфорная кислота (АМФ). Как любой нуклеотид, АМФ состоит из остатков азотистого основания (аденина), пентозы (рибозы) и фосфорной кислоты (Н3РО4). При присоединении ещё двух молекул фосфорной кислоты АМФ превращается в аденозинтрифосфорную кислоту — АТФ. Этот нуклеозидтрифосфат играет ключевую роль в энергетике клетки.

Под действием фермента АТФазы остатки фосфорной кислоты могут отщепляться от молекулы АТФ. При отщеплении одной молекулы фосфорной кислоты АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту), а если отщепляются две молекулы фосфорной кислоты, АТФ превращается в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту):

АТФ → АДФ + Ф + Е
АДФ → АМФ + Ф + Е

Реакция отщепления одной молекулы фосфорной кислоты сопровождается высвобождением энергии (около 30 кДж/моль). Для того чтобы подчеркнуть высокую энергетическую «стоимость» фосфорно–кислородных связей в АТФ, их принято обозначать знаком «~» и называть макроэргическими связями. В молекуле АТФ имеются две макроэргические связи.

В реакциях АТФ, как правило, теряет одну молекулу фосфорной кислоты и превращается в АДФ. А далее АДФ может присоединить остаток фосфорной кислоты с поглощением 30 кДж/моль, восстановив запас энергии. Синтез АТФ происходит в митохондриях и хлоропластах.

Вопросы и упражнения

  1. Почему в составе ДНК имеет место строгое соотношение количеств азотистых оснований?
  2. На чём основана огромная информационная ёмкость ДНК? (Например, в ДНК млекопитающих содержится 4—6 млрд бит информации, что соответствует библиотеке в 1,5—2 тыс. томов.) Как эта функция отражена в строении?

Задачи:

  1. Известно, что содержание аденина в ДНК некоего вида животных равно 15%. Определите процентное содержание остальных азотистых оснований.
  2. При определении нуклеотидного состава носителя генетической информации одного из вирусов обнаружили, что в него входит 18% цитозина и 12% тимина. Что можно сказать о строении этой нуклеиновой кислоты?
  3. Обнаружено, что в геноме неизвестного вируса содержится 28% урацила и 13% гуанина. Что можно сказать о строении генома этого вируса?

Это конспект по биологии (углубленное изучение) для 10-класса по теме «Нуклеиновые кислоты. АТФ» (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по Биологии.

Источник: https://xn--b1agatbqgjneo2i.xn--p1ai/%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B/

Ваше здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: