Функции АТФ. Какую функцию выполняет АТФ?

Если перефразировать известное выражение «движение – это жизнь», становится понятным, что все проявления живой материи - рост, размножение, процессы синтеза питательных веществ, дыхание - являются, по сути, движением атомов и молекул, входящих в состав клетки. Возможны ли эти процессы без участия энергии? Конечно, нет.

Откуда же живые тела, начиная от гигантских организмов, например, таких как синий кит или американская секвойя, и заканчивая ультрамикроскопическими бактериями, черпают ее запасы?

функции атф

Биохимия нашла ответ на этот вопрос. Аденозинтрифосфорная кислота – вот универсальное вещество, используемое всеми обитателями нашей планеты. В этой статье мы рассмотрим строение и функции АТФ у различных групп живых организмов. Кроме этого, определим, какие органеллы ответственны за его синтез в растительных и животных клетках.


История открытия

В начале ХХ века в лаборатории Гарвардской медицинской школы несколько ученых, а именно Суббарис, Ломан и Фриске, обнаружили соединение, близкое по строению к адениловому нуклеотиду рибонуклеиновых кислот. Однако оно содержало не один, а целых три остатка фосфатной кислоты, соединенных с моносахаридом рибозой. Через два десятка лет Ф. Липман, изучая функции АТФ, подтвердил научное предположение о том, что данное соединение переносит энергию. С этого момента биохимикам представилась прекрасная возможность детально ознакомиться со сложным механизмом синтеза данного вещества, происходящего в клетке. В дальнейшем было открыто ключевое соединение: фермент - АТФ-синтаза, отвечающий за образование молекул кислоты в митохондриях. Чтобы определить, какую функцию выполняет АТФ, выясним, какие же процессы, протекающие в живых организмах, не могут осуществиться без участия этого вещества.


Формы существования энергии в биологических системах

Многообразные реакции, происходящие в живых организмах, требуют различных видов энергии, способных трансформироваться друг в друга. К ним относятся механические процессы (движение бактерий и простейших, сокращение миофибрилл в мышечной ткани), биохимический синтез. В этот список также входят электрические импульсы, лежащие в основе возбуждения и торможения, тепловые реакции, поддерживающие постоянную температуру тела у теплокровных животных и человека. Люминесцентное свечение морского планктона, некоторых насекомых и глубоководных рыб тоже относится к разновидностям энергии, продуцируемой живыми телами.

функции атф в клетке

Все выше описанные явления, происходящие в биологических системах, невозможны без молекул АТФ, функции которых заключаются в запасании энергии в виде макроэргических связей. Они возникают между адениловым нуклеозидом и остатками фосфатной кислоты.

Откуда берется клеточная энергия?

Согласно законам термодинамики, появление и исчезновение энергии происходит по определенным причинам. Расщепление органических соединений, входящих в состав пищи: белков, углеводов и особенно липидов приводит к выделению энергии. Первичные процессы гидролиза происходят в пищеварительном тракте, где макромолекулы органических соединений подвергаются действию ферментов. Часть полученной энергии рассеивается в виде тепла или идет на поддержание оптимальной температуры внутреннего содержимого клетки. Оставшаяся же порция аккумулируется в виде в митохондриях – силовых станциях клетки. Это и есть основная функция молекулы АТФ – обеспечение и пополнение энергетических потребностей организма.


Какова роль катаболических реакций

Элементарная единица живой материи – клетка, может функционировать только при условии постоянного обновления энергии в ее жизненном цикле. Для выполнения этого условия в клеточном метаболизме существует направление, названное диссимиляцией, катаболизмом или энергетическим обменом. В его бескислородном этапе, являющемся самым простым способом образования и запасания энергии, из каждой молекулы глюкозы, при условии отсутствия кислорода, синтезируется 2 молекулы энергоемкого вещества, обеспечивающего главные функции АТФ в клетке – снабжение ее энергией. Большинство реакций бескислородного этапа происходит в цитоплазме.

какую функцию выполняет атф

В зависимости от того, каково строение клетки, он может протекать различными путями, например, в виде гликолиза, спиртового или молочнокислого брожения. Однако биохимические особенности этих метаболических процессов не влияют на то, какую функцию выполняет АТФ в клетке. Она универсальна: сохранить энергетические запасы клетки.

Как строение молекулы связано с ее функциями

Ранее мы установили тот факт, что в составе аденозинтрифосфорной кислоты находится три фосфатных остатка, соединенных с нитратным основанием – аденином, и моносахаридом – рибозой. Так как практически все реакции в цитоплазме клетки осуществляются в водной среде, молекулы кислоты под действием гидролитических ферментов разрывают ковалентные связи с образованием сначала аденозиндифосфорной кислоты, а затем АМФ. Обратные реакции, приводящие к синтезу аденозинтрифосфорной кислоты, происходят в присутствии фермента фосфотрансферазы. Так как АТФ выполняет функцию универсального источника клеточной жизнедеятельности, в нее входят две макроэргические связи. При последовательном разрыве каждой из них выделяется по 42 кДж. Этот ресурс используется в метаболизме клетки, в ее ростовых и репродуктивных процессах.

атф выполняет функцию

Значение АТФ-синтаз

В органеллах общего значения - митохондриях, находящихся в растительных и животных клетках, расположена ферментативная система - дыхательная цепь. Она содержит энзим – АТФ-синтазу. Молекулы биокатализатора, имеющие вид гексамера, состоящего из глобул протеина, погружены как в мембрану, так и в строму митохондрии. Благодаря активности фермента, из АДФ и остатков неорганической фосфатной кислоты происходит синтез энергетического вещества клетки. Образовавшиеся молекулы АТФ выполняют функцию аккумулирования энергии, необходимой для ее жизнедеятельности. Отличительной чертой биокатализатора является то, что при избыточной концентрации энергетических соединений он ведет себя как гидролитический фермент, расщепляя их молекулы.

функция молекулы атф

Особенности синтеза аденозинтрифосфорной кислоты

Растения имеют серьезную особенность обмена веществ, кардинально отличающую эти организмы от животных. Она связана с автотрофным способом питания и способностью к процессу фотосинтеза. Образование молекул, содержащих макроэргические связи, происходит у растений в клеточных органоидах – хлоропластах. Уже известный нам фермент АТФ-синтаза входит у них в состав тилакоидов и стромы хлоропластов. Функции АТФ в клетке – это запасание энергии как у автотрофных, так и гетеротрофных организмов, в том числе человека.

молекулы атф выполняют функцию

Соединения с макроэргическими связями синтезируются у сапротрофов и гетеротрофов в реакциях окислительного фосфорилирования, проходящих на кристах митохондрий. Как видим, в процессе эволюции у различных групп живых организмов сформировался совершенный механизм синтеза такого соединения, как АТФ, функции которого заключаются в обеспечении клетки энергией.

Биологическая роль и функции АТФ
АТФ расшифровывается как аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфорная кислота. АТФ является одним из двух наиболее важных источников энергии в любой клетке. Строение АТФ и биологическая роль тесно связаны.
далее
Узнаем как ую функцию в клетке выполняют молекулы АТФ? Значение АТФ
Жизнь и энергия... Оба понятия взаимосвязаны, все проявления жизнедеятельности организмов на планете Земля энергозависимы. Повороты стеблей и цветов растений вслед за движением Солнца, биение человеческого сердца, взмахи крыльев птиц - это требует ...
далее
Коферменты - это малые молекулы небелковой природы. Структура и ...
Коферменты – это такие соединения, которые необходимы, чтобы ферменты могли реализовывать все заложенные в них природой функции, в том числе каталитические. А если подробнее?
далее
Нуклеотид - что это? Отвечаем на вопрос. Состав, строение, число и последовательность нуклеотидов в цепи ДНК
Нуклеотиды – это мономерные единицы, образующие более сложные соединения – нуклеиновые кислоты, без которых невозможна передача генетической информации, ее хранение и воспроизведение. Свободные нуклеотиды являются главными компонентами, участвующими в сигнальных и энергетических процессах, поддерживающих нормальную жизнедеятельность клеток и организма в целом.
далее
Нуклеотид - что это? Отвечаем на вопрос. Состав, строение, число и последовательность нуклеотидов в цепи ДНК
Обеспечение клеток энергией. Источники энергии
Из клеток состоят все живые организмы, за исключением вирусов. Они обеспечивают все необходимые для жизни растения или животного процессы. Клетка и сама может быть отдельным организмом. И разве может такая сложная структура жить без энергии? Конечно, нет. Так как же происходит обеспечение клеток энергией?
далее
Обеспечение клеток энергией. Источники энергии
Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение
Углеводы – обширная группа органических веществ, которые вместе с белками и жирами составляют основу организма человека и животных. Совокупность всех реакций по расщеплению углеводов пищи до глюкозы и синтезу из нее новых молекул, а также другие многочисленные превращения этих веществ в организме, называют в биохимии обменом углеводов.
далее
Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение
Фосфорная кислота, ее физико-химические свойства и использование
Фосфорная кислота известна давно и была открыта случайна в ходе химического эксперимента. Однако и поныне, благодаря своим физико-химическим свойствам и относительно недорогому получению, она находит широкое применение в различных отраслях, таких как сельское хозяйство, стоматология, молекулярная биология, пищевая промышленность и др.
далее
Фосфорная кислота, ее физико-химические свойства и использование
Диссимиляция в биологии - это пример катаболизма в пищевых цепях
В биологических системах баланс сохраняется по причине существования пищевых цепей. Каждый организм занимает в них свое место, получая органические молекулы для своего роста и размножения. При этом процесс расщепления сложных веществ до элементарных, которые можно усвоить любой клетке, называется диссимиляцией. В биологии это основа существования живых организмов наряду с ассимиляцией.
далее
Диссимиляция в биологии - это пример катаболизма в пищевых цепях