АТФ құрлысы мен қызметі. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

АТФ (аденозинтрифосфат)

Суретте АТФ молекуласының құрылысының екі түріл бейнесі көрсетілген. Аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) және аденозинтрифосфат (АТФ) – нуклеотидтер қосылыстар класына жатады. АТФ нуклеотид молекуласының құрылысы: бесбұрышты пентоза қант, азотты негізден және фосфорлы қышқылдан. АМФ молекуласында қанты – рибоза, негізі – аденин. АДФ молекуласында екі фосфатты топтар, ал АТФ-та олар үшеу.

АТФ-ң қызметі:

АТФ АДФ-ке және бейорганикалық фосфатқа (Ф_{бейорганикалық}) ыдырағанда, энергия босап шығады:

Реакция судың қатысумен жүреді, гидролиз реакциясы деп аталады. АТФ бөліп алынатын үшінші фосфат тобы жасушада бейорганикалық фосфат түрінде қалып қояды. Бұл реакция кезінде шығарылатын бос энергия 1 мольден 30,6 кДж құрайды.

АДФ-тен және фосфаттан қайтадан АТФ молекуласы синтезделуі мүмкін, бірақ бұл үдеріс үшін 1 моль қайта түзілген АТФ үшін 30,6 кДж энергияны жұмсалуы қажет.

Бұл реакцияда, конденсация реакциясы деп аталатын, себебі су бөлінеді. АДФ-ке фосфаттың қосылу реакциясы фосфорилирлену деп аталады. Жоғарыда келтірілген екі теңдеулерді біріктіруге болады:

Бұл реакцияны катализдейтін ферментті АТФаза деп атайды.

Барлық жасушаларға, олардың жұмысын жасауға және организмнің барлық жасушаларына басты энергия көзі АТФ болып келеді. Сондықтан да АТФ жасушалардың «әмбебап энергия тасымалдаушысы» немесе «энергетикалық валюта» деп атайды. Аналогия түрінде электрлі батарейкаларды қарастыруға болады: бір жағдайда батарейкадан жарық алуға болады, басқа жағдайда дыбыс, кейде механикалық қозғалыс немесе батарейкадан бізге электрлі энергия қажет болады. Батарейканың қолайлы болуы – бір энергия көзін біз түрлі жағдайларға қолданыла аламыз, белгілі бір аспапқа оны орналыстырғанымызға байланысты болып келеді. Батарейканың рольді тірі жасушаларды АТФ атқарады. АТФ энергияны әр түрлі процестер үшін тасымалдайды, бұлшық еттердің жиырылуы, жүйке импульстердің берілуі, тасымалдаушы заттардың активациясы немесе нәруыздардың синтезі және т.б. процестерге қажетті энергияны береді, бұл үшін АТФ жасушалық аппараттың сәйкес бөлігіне «қосылуы» қажет.

Аналогияны жалғастыруға болады. Батарейканы біріншіден жасау қажет, кейбілеулерін АТФ-ы тәрізді қайта зарядтауға болады. Батарейканы фабрикада жасағанда олардың құрамына белгілі бір энергия салынуы керек (сонымен оларды фабрикада жасау үшін де энергия жұмсалады). АТФ синтезі үшін де энергия қажет; оның негізгі көзі органикалық заттардың тыныс алу кезіндегі тотығуы болып келеді. АДФ фосфорленуі үшін энергия тотығу үдерісі нәтижесінде босап шығады, бұл фосфорлену үдерісі тотығушылық деп аталады. Фотосинтез кезінде АТФ жарық энергиясының есебінен түзіледі. Бұл үдеріс фотофосфорлену деп аталады. Жасушада АТФ көп бөлігін түзетін «фабрика» бар. Бұл митохондриялар; олардың ішінде химиялық «жинаушы линиялар» орналасады, бұл конвейрде аэробты тыныс алу кезінде АТФ түзіледі. Сонымен қоса, жасушаларда разрядталған «батарейкалардың» қайта зарядтау үдерісі жүреді: АТФ өзінің ішіндегі энергия босатын шығарғанда, АДФ пен Ф_б айналғанда, ол қайтадан жылдам осы АДФ пен Ф_б синтезделе алады, жаңа органикалық заттардың тотығу үдерісі нәтижесінде бөлінген энергияның арқасында.

Осы жағдайда жасушадағы АТФ мөлшері аз болып келеді. Сондықтан да АТФ энергия тасымалдаушысы ретінде қарастыру қажет, энергияның депосы түрінде емес. Энергияны ұзақ уақыт сақтау үшін оның депосы ретінде келесі заттар жатады: майлар мен гликоген. Жасушалар АТФ-ң денгейіне аса сезімтал болып келеді. АТФ қолдану жылдамдығы өскенде онымен бірге тыныс алу үдерісінің жылдамдығы да өседі.

АТФ тыныс алу және энергияны жұмсауды қажет ететін үдерістер арасындағы байланыстырушы буын ролі төмендегі суретте бейнеленген. Схема өте қарапайым болғанымен, өте маңызды заңдылықты бейнелейді.

Сонымен, жалпы тыныс алудың функциясы АТФ өндіру болып келеді.

Қорыта келе:

1.АТФ-ті АДФ-тен және бейорганикалық фосфаттан синтездеу үшін 1 моль АТФ үшін 30,6 кДж энергия қажет.

2.Барлық тірі жасушаларда АТФ бар және универсальды энергия тасымалдаушысы болып келеді. Басқа энергия тасымалдаушылар қолданылмайды. Бұл жағдайды жеңілдетеді – қажетті жасушалық аппарат қарапайым болуына жол береді және жұмысын экономды және эффективті атқара алады.

3.АТФ энергияны жасушаның кез келген жеріне, энергияны қажет ететін үдерістер үшін жеткізеді.

4.АТФ энергияны жылдам босап шығарады. Бұл үшін бір реакция қажет – гидролиз.

5. АДФ-тен және бейорганикалық фосфаттан АТФ өндірілу жылдамдығы қажеттілік үшін жеңіл реттеледі.

6.АТФ тыныс алу кезінде химиялық энергияның есебінен синтезделеді, глюкоза сияқты органикалық заттың тотығуы кезінде, фотосинтез кезінде жарық энергиясының есебінен. АДФ-тен және бейорганикалық фосфаттан АТФ түзілуі фосфорилирлену деп аталады.