Mashhur "harakat - bu hayot" iborasini ta'riflasak, tirik materiyaning barcha ko'rinishlari - o'sish, ko'payish, ozuqa moddalarini sintez qilish jarayonlari, nafas olish - aslida atomlarning harakati ekanligi ayon bo'ladi. va hujayrani tashkil etuvchi molekulalar. Bu jarayonlar energiya ishtirokisiz mumkinmi? Albatta yo'q.
Koʻk kit yoki Amerika sekvoyasi kabi ulkan organizmlardan tortib ultramikroskopik bakteriyalargacha boʻlgan tirik jismlar oʻz zahiralarini qayerdan oladi?
Biokimyo bu savolga javob topdi. Adenozin trifosfor kislotasi sayyoramizning barcha aholisi tomonidan ishlatiladigan universal moddadir. Ushbu maqolada biz tirik organizmlarning turli guruhlarida ATP ning tuzilishi va funktsiyalarini ko'rib chiqamiz. Bundan tashqari, biz o'simlik va hayvon hujayralarida uning sintezi uchun qaysi organellalar mas'ul ekanligini aniqlaymiz.
Kashfiyot tarixi
XX asr boshlarida Garvard tibbiyot maktabi laboratoriyasida bir qancha olimlar Subbaris, Loman va Friske tuzilishi jihatidan adenilga yaqin birikma topdilar.ribonuklein kislotasi nukleotidi. Biroq, u monosaxarid riboza bilan bog'langan bir emas, balki uchta fosfat kislota qoldig'ini o'z ichiga olgan. Yigirma yil o'tgach, F. Lipman, ATP funktsiyalarini o'rganib, bu birikma energiya olib yuradi degan ilmiy taxminni tasdiqladi. Shu paytdan boshlab biokimyogarlar hujayrada sodir bo'ladigan ushbu moddaning sintezining murakkab mexanizmi bilan batafsil tanishish uchun ajoyib imkoniyatga ega bo'ldilar. Keyinchalik asosiy birikma topildi: mitoxondriyadagi kislota molekulalarining shakllanishi uchun mas'ul bo'lgan ferment - ATP sintaza. ATP qanday funktsiyani bajarishini aniqlash uchun keling, tirik organizmlarda sodir bo'ladigan qanday jarayonlar ushbu moddaning ishtirokisiz amalga oshirilmasligini aniqlaymiz.
Biologik tizimlarda energiya mavjudligining shakllari
Tirik organizmlarda sodir boʻladigan turli reaksiyalar bir-biriga aylana oladigan har xil turdagi energiyani talab qiladi. Bularga mexanik jarayonlar (bakteriyalar va protozoalarning harakati, mushak to'qimalarida miofibrillarning qisqarishi), biokimyoviy sintez kiradi. Bu ro'yxatga shuningdek, qo'zg'alish va inhibisyon asosi bo'lgan elektr impulslari, issiq qonli hayvonlar va odamlarda doimiy tana haroratini saqlaydigan termal reaktsiyalar kiradi. Dengiz planktonlari, ba'zi hasharotlar va chuqur dengiz baliqlarining lyuminestsent nurlanishi ham tirik jismlar tomonidan ishlab chiqariladigan energiya turidir.
Yuqoridagi barcha biologik tizimlarda sodir boʻladigan hodisalarni ATP molekulalarisiz amalga oshirish mumkin emas, ularning vazifasi saqlash vazifasini bajaradi.makroergik bog'lanishlar ko'rinishidagi energiya. Ular adenil nukleozid va fosfat kislota qoldiqlari o'rtasida joylashgan.
Hujayra energiyasi qayerdan keladi?
Termodinamika qonunlariga ko'ra, energiyaning paydo bo'lishi va yo'qolishi ma'lum sabablarga ko'ra sodir bo'ladi. Oziq-ovqatlarni tashkil etuvchi organik birikmalarning parchalanishi: oqsillar, uglevodlar va ayniqsa lipidlar energiya chiqishiga olib keladi. Gidrolizning birlamchi jarayonlari ovqat hazm qilish traktida sodir bo'ladi, bu erda organik birikmalarning makromolekulalari fermentlar ta'siriga duchor bo'ladi. Qabul qilingan energiyaning bir qismi issiqlik shaklida tarqaladi yoki hujayraning ichki tarkibining optimal haroratini saqlash uchun ishlatiladi. Qolgan qismi mitoxondriyalarda - hujayraning elektr stantsiyalarida to'planadi. Bu ATP molekulasining asosiy vazifasi - tananing energiya ehtiyojlarini ta'minlash va to'ldirish.
Katabolik reaksiyalarning roli nimada
Tirik materiyaning elementar birligi - hujayra, agar energiya uning hayot aylanish jarayonida doimo yangilanib tursagina ishlay oladi. Ushbu shartni hujayra metabolizmida bajarish uchun dissimilyatsiya, katabolizm yoki energiya almashinuvi deb ataladigan yo'nalish mavjud. Energiyani shakllantirish va saqlashning eng oddiy usuli bo'lgan kislorodsiz bosqichda har bir glyukoza molekulasidan kislorod yo'q bo'lganda, hujayradagi ATP ning asosiy funktsiyalarini ta'minlaydigan energiyani ko'p talab qiluvchi 2 molekula sintezlanadi - uni energiya bilan ta'minlash. Anoksik bosqichning aksariyat reaksiyalari sitoplazmada sodir bo'ladi.
Hujayraning tuzilishiga qarab, u turli yo'llar bilan, masalan, glikoliz, spirt yoki sut kislotasi fermentatsiyasi shaklida davom etishi mumkin. Biroq, bu metabolik jarayonlarning biokimyoviy xususiyatlari hujayradagi ATP funktsiyasiga ta'sir qilmaydi. Bu universaldir: hujayraning energiya zahirasini saqlab qolish uchun.
Molekulaning tuzilishi uning funktsiyalari bilan qanday bog'liq
Avvalroq biz adenozin trifosfor kislotasi nitrat asosi - adenin va monosaxarid - riboza bilan bog'langan uchta fosfat qoldig'ini o'z ichiga olganligini aniqlagan edik. Hujayra sitoplazmasidagi deyarli barcha reaksiyalar suvli muhitda amalga oshirilganligi sababli, kislota molekulalari gidrolitik fermentlar ta'sirida kovalent bog'lanishni uzib, avval adenozin difosfor kislotasini, keyin esa AMP ni hosil qiladi. Adenozin trifosfor kislotasining sinteziga olib keladigan teskari reaktsiyalar fosfotransferaza fermenti ishtirokida sodir bo'ladi. ATP hujayra hayotiy faoliyatining universal manbai vazifasini bajarganligi sababli, u ikkita makroergik aloqani o'z ichiga oladi. Ularning har birining ketma-ket yorilishi bilan 42 kJ chiqariladi. Ushbu resurs hujayra metabolizmida, uning o'sishi va reproduktiv jarayonlarida ishlatiladi.
ATP sintazasining qiymati
Umumiy ahamiyatga ega organellalarda - o'simlik va hayvon hujayralarida joylashgan mitoxondriyalarda fermentativ tizim - nafas olish zanjiri mavjud. Uning tarkibida ATP sintaza fermenti mavjud. Protein globullaridan tashkil topgan geksamer shakliga ega bo'lgan biokatalizator molekulalari membranaga ham, ichiga ham botiriladi.mitoxondriya stromasi. Fermentning faolligi tufayli hujayraning energiya moddasi ADP va noorganik fosfat kislota qoldiqlaridan sintezlanadi. Shakllangan ATP molekulalari uning hayotiy faoliyati uchun zarur bo'lgan energiyani to'plash funktsiyasini bajaradi. Biokatalizatorning o'ziga xos xususiyati shundaki, energiya birikmalarining haddan tashqari konsentratsiyasi mavjud bo'lganda, u o'zini gidrolitik ferment kabi tutadi va ularning molekulalarini parchalaydi.
Adenozin trifosfor kislotasi sintezining xususiyatlari
O'simliklar jiddiy metabolik xususiyatga ega bo'lib, bu organizmlarni hayvonlardan tubdan ajratib turadi. Bu ovqatlanishning avtotrofik rejimi va fotosintezni qayta ishlash qobiliyati bilan bog'liq. Tarkibida makroergik bog`lar bo`lgan molekulalarning hosil bo`lishi o`simliklarda hujayra organellalari - xloroplastlarda sodir bo`ladi. Bizga allaqachon ma'lum bo'lgan ATP sintaza fermenti ularning tilakoidlari va xloroplastlar stromasining bir qismidir. Hujayradagi ATP funktsiyalari avtotrof va geterotrof organizmlarda, shu jumladan odamlarda energiyani saqlashdir.
Makroergik bog’larga ega birikmalar mitoxondriyal kristallarda kechadigan oksidlovchi fosforillanish reaksiyalarida saprotrof va geterotroflarda sintezlanadi. Ko'rib turganingizdek, evolyutsiya jarayonida tirik organizmlarning turli guruhlari ATP kabi birikmani sintez qilish uchun mukammal mexanizmni shakllantirgan, uning funktsiyalari hujayrani energiya bilan ta'minlashdir.
