Гидролиз_атф_это

Гидролиз_атф_это

гидролиз АТФ — ATP hydrolysis

Гидролиз АТФ является катаболическим процессом реакции , с помощью которого химической энергии , которая была сохранена в phosphoanhydride облигациях высоких энергий в аденозинтрифосфата (АТФ) высвобождается путем разделения этих связей, например , в мышцах , производя работу в виде механической энергии . Продукт аденозин дифосфат (АДФ) и неорганического фосфата , ортофосфат (Р я ). АДФ может быть дополнительно гидролизуют с получением энергии, аденозин монофосфат (АМФ), а другой ортофосфата (P I ). Гидролиз АТФ является конечным звеном между энергией , полученной из пищи или солнечного света и полезной работы , таких как сокращение мышц , создание электрохимических градиентов через мембрану, и биосинтетические процессы , необходимые для поддержания жизни.

Описание и маркировка типичного учебника anhydridic облигаций как « высокая энергия.. Облигации » могут быть очень заблуждением студентов. Эти облигации фактически являются относительно слабыми. Они включают высокоэнергетические электроны , но сами облигации довольно легко сломать. Как отмечено ниже, энергия выделяется при гидролизе АТФ , когда эти слабые связи разрываются — требует небольшой входной энергии , с последующим образованием новых связей и выпуска большего количества энергии в качестве полной энергии системы является снижается и становится более устойчивым.

Гидролиз из фосфатных групп в АТФ особенно экзэргонический , потому что в результате ортофосфат группа существенно стабилизировалась несколько резонансных структурами , что делает продукты (ADP и Р я ) в энергии намного ниже , чем реагент (АТФ). Высокая отрицательная плотность заряда , связанная с тремя соседними фосфатными единицами АТФ также дестабилизирует молекулу, что делает его выше по энергии. Гидролиз снимает некоторые из этого электростатического отталкивания, высвобождая полезную энергию в процессе, вызывая конформационные изменения в структуре фермента.

В организме человека, приблизительно 60 процентов энергии , выделяющейся при гидролизе одного моля АТФ производят метаболическое тепло , а не топлива фактических реакций , происходящие. В связи с кислотно-основных свойств АТФ, АДФ и неорганического фосфата, гидролиз АТФ имеет эффект снижения рН реакционной среды. При определенных условиях, высокие уровни гидролиза АТФ могут способствовать молочнокислого ацидоза .

Сколько энергии гидролиза АТФ производит

Гидролиз терминал phosphoanhydridic связи является весьма экзэргоническим процессом. Количество выделенной энергии зависит от условий в конкретной клетке. В частности, энергия , выделяемая зависит от концентрации АТФ, АДФ и P я . Поскольку концентрация этих молекул отклоняется от значений в равновесии, то значение Гиббс изменения свободной энергии (ΔG) будет все по- другому. В стандартных условиях (АТФ, АДФ и P я концентрации равны 1М, концентрация воды равна 55M) значение ΔG составляет от -28 до -34 кДж / моль.

Диапазон значения ΔG существует потому , что эта реакция зависит от концентрации Mg 2+ катионов, которые стабилизируют молекулу АТФ. Сотовая среда также способствует различий в величине ΔG , поскольку гидролиз АТФ зависит не только от исследуемой клетки, но и на окружающие ткани и даже отсек внутри клетки. Изменчивость в значениях ΔG поэтому следует ожидать.

Взаимосвязь между свободной энергией Гиббса и химическим равновесием показательна. Это соотношение определяется уравнением DG = -RTln (K экв ). Стандартное значение ΔG для этой реакции, как уже упоминалось, между -28 и -34 кДж / моль; однако, экспериментально определенные концентрации участвующих молекул показывают , что реакция не в состоянии равновесия. Принимая во внимание этот факт, сравнение между равновесной константой, K, и реакционный фактор, Q, дает представление. К принимает во внимание реакции, протекающие в стандартных условиях, но в сотовой среде концентрация участвующих молекул (а именно, АТФ, АДФ и Р я ) далека от стандартного 1М. В самом деле, концентрации более адекватно измеряется в мм, что меньше , чем М на три порядка величины. Используя эти нестандартные концентрации, рассчитанное значение Q намного меньше единицы. Соотнося Q к ΔG , используя уравнение DG = ΔG + RTln (Q), где ΔG является стандартным изменением свободной энергии Гиббса для гидролиза АТФ, величина ΔG намного больше , чем стандарт. Нестандартные условия клетки на самом деле приводит к более благоприятной реакции.

В одном конкретном исследовании, чтобы определить ΔG в естественных условиях в организме человека, концентрация АТФ, АДФ и Р я была измерена с использованием ядерного магнитного резонанса. В мышечных клетках человека в состоянии покоя, было обнаружено , что концентрация АТФ составляет около 4 мМ и концентрация АДФ составляла около 9 мкМ. Inputing этих значений в приведенные выше уравнения дает -64 кДж / моль ΔG. После ишемии , когда мышца восстанавливается после физических упражнений, концентрация АТФ составляет всего 1 мМ и концентрация АДФ составляет около 7 мкмоль / л. Таким образом, абсолютное ΔG будет достигать -69 кДж / моль.

Читайте также:  Пиво_корона_калорийность

Путь сравнения стандартного значения ΔG и экспериментальное значения ΔG, то можно увидеть, что энергия, выделяемая в результате гидролиза АТФ, как измерено в организме человека, почти в два раза больше, чем энергия, производимой в стандартных условиях.

Аденозинтрифосфат (АТФ)

В состав молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) входят:

аденин (относится к пуриновым основаниям),

рибоза (пятиуглеродный сахар, относится к пентозам),

три фосфатные группы (остатки фосфорной кислоты).

АТФ подвержен гидролизу, при котором происходит отщепление концевых фосфатных групп, и выделяется энергия. Обычно отщепляется только конечный фосфат, реже второй. В обоих случаях количество энергии достаточно большое (около 40 кДж/моль). Если происходит отщепление третьей группы выделяется только около 13 кДж. Поэтому говорят, что в молекуле АТФ два последних фосфата связаны макроэргической (высокоэнергетической) связью, которую обозначают знаком «

». Таким образом, строение АТФ можно выразить формулой:

Аденин – Рибоза – Ф

При отщеплении от АТФ (аденозинтрифосфата) одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозиндифосфат). При отщеплении двух остатков — АМФ (аденозинмонофосфат).

Главная функция аденозинтрифосфата в клетке заключаются в том, что он является для нее универсальной формой для запаса высвобождаемой при дыхании энергии, когда АДФ путем фосфорилирования превращается в АТФ. Такая универсальность позволяет всем процессам, идущим в клетке с поглощением энергии, иметь одинаковый «химический механизм» для приема энергии от АТФ. Мобильность АТФ позволяет доставлять энергию в любой участок клетки.

АТФ образуется не только в процессе клеточного дыхания. Также он синтезируется в хлоропластах растений, в мышечных клетках с помощью креатинфосфата.

Кроме энергетической роли аденозинтрифосфат выполняет ряд других функций. Он используется наряду с другими нуклеозидтрифосфатам (гуанозидтрифосфатом) как сырье при синтезе нуклеиновых кислот, входит в состав ряда ферментов и др.

Синтез и распад АТФ в клетке происходит постоянно и в больших количествах.

АТФ (аденозинтрифосфат) строение, функции, гидролиз

АТФ (аденозинтрифосфат) представляет собой органическую молекулу с высокоэнергетическими связями, состоящими из аденинового кольца, рибозы и трех фосфатных групп. Он играет фундаментальную роль в обмене веществ, так как он транспортирует необходимую энергию для эффективного функционирования ряда клеточных процессов..

Он широко известен под термином «энергетическая валюта», поскольку его образование и использование происходит легко, что позволяет быстро «оплачивать» химические реакции, требующие энергии..

Хотя молекула невооруженным глазом мала и проста, она сохраняет значительное количество энергии в своих звеньях. Фосфатные группы имеют отрицательные заряды, которые находятся в постоянном отталкивании, что делает его лабильным и легко разрушаемым звеном..

Гидролиз АТФ — это распад молекулы в присутствии воды. Благодаря этому процессу выделяемая энергия высвобождается.

Существует два основных источника АТФ: фосфорилирование на уровне субстрата и окислительное фосфорилирование, причем последний является наиболее важным и наиболее используемым клеткой..

Окислительное фосфорилирование сочетает окисление FADH2 и NADH + H + в митохондриях и фосфорилирования на уровне субстрата происходит вне цепи переноса электронов, в таких маршрутах, как гликолиз и цикл трикарбоновых кислот.

Эта молекула отвечает за обеспечение энергии, необходимой для большинства процессов, происходящих внутри клетки, от синтеза белка до локомоции. Кроме того, он обеспечивает прохождение молекул через мембраны и воздействует на передачу сигналов клетками..

  • 1 структура
  • 2 функции
  • 2.1 Энергоснабжение для транспорта натрия и калия через мембрану
  • 2.2 Участие в синтезе белка
  • 2.3 Обеспечение энергией для передвижения
  • 3 Гидролиз
    • 3.1 Почему происходит это высвобождение энергии?
    • 4 Получение АТФ
      • 4.1 Окислительное фосфорилирование
      • 4.2 Фосфорилирование на уровне субстрата
      • 5 АТФ цикл
      • 6 Другие энергетические молекулы
      • 7 ссылок
      • структура

        АТФ, как следует из его названия, является нуклеотидом с тремя фосфатами. Его особая структура, особенно две пирофосфатные связи, делают его энергетически богатым соединением. Он состоит из следующих элементов:

        — Азотистое основание, аденин. Азотистые основания представляют собой циклические соединения, которые содержат в своей структуре один или несколько атомов азота. Мы также находим их в качестве компонентов в нуклеиновых кислотах, ДНК и РНК.

        — Рибоза находится в центре молекулы. Это сахар пентозного типа, поскольку в нем пять атомов углерода. Его химическая формула C5H10О5. Углерод 1 рибозы присоединен к адениновому кольцу.

        Читайте также:  Бен_эдер_футболист

        — Три фосфатных радикала. Последние два являются «звеньями высокой энергии» и представлены в графических структурах символом virgulilla:

        . Фосфатная группа является одной из наиболее важных в биологических системах. Три группы называются альфа, бета и гамма, от ближайшего к дальнему.

        Эта связь очень лабильна, поэтому она разделяется быстро, легко и спонтанно, когда этого требуют физиологические условия организма. Это происходит потому, что отрицательные заряды трех фосфатных групп пытаются постоянно отходить друг от друга..

        функции

        АТФ играет незаменимую роль в энергетическом обмене практически всех живых организмов. По этой причине его часто называют энергетической валютой, поскольку его можно постоянно тратить и пополнять всего за несколько минут..

        Прямой или косвенный, АТФ обеспечивает энергию для сотен процессов, в дополнение к действию в качестве донора фосфата.

        В общем, АТФ действует как сигнальная молекула в процессах, происходящих внутри клетки, необходимо синтезировать компоненты ДНК и РНК и для синтеза других биомолекул участвует в трафике через мембраны, среди других.

        Использование АТФ можно разделить на основные категории: транспорт молекул через биологические мембраны, синтез различных соединений и, наконец, механическая работа..

        Функции СПС очень широки. Кроме того, он вовлечен в так много реакций, что было бы невозможно назвать их всех. Поэтому мы обсудим три конкретных примера, иллюстрирующих каждое из трех упомянутых применений..

        Энергоснабжение для транспорта натрия и калия через мембрану

        Ячейка является чрезвычайно динамичной средой, которая требует поддержания определенных концентраций. Большинство молекул не попадают в клетку случайно или случайно. Для того чтобы молекула или вещество могли проникнуть внутрь, оно должно делать это посредством своего конкретного переносчика..

        Транспортеры — это белки, которые пересекают мембрану и функционируют как клеточные «привратники», контролирующие поток материалов. Следовательно, мембрана является полупроницаемой: она позволяет некоторым соединениям проникать, а другим — нет..

        Одним из самых известных видов транспорта является натриево-калиевый насос. Этот механизм классифицируется как активный транспорт, так как движение ионов происходит против их концентрации, и единственный способ выполнить это движение — ввести энергию в систему в форме АТФ..

        Подсчитано, что одна треть АТФ, образующегося в клетке, используется для поддержания работы насоса. Ионы натрия постоянно перекачиваются на поверхность клетки, а ионы калия — наоборот.

        Логично, что использование АТФ не ограничивается транспортировкой натрия и калия. Есть другие ионы, такие как кальций, магний и другие, которые нуждаются в этой энергетической валюте, чтобы войти.

        Участие в синтезе белка

        Молекулы белка образованы аминокислотами, связанными между собой пептидными связями. Для их формирования требуется разрыв четырех высокоэнергетических связей. Другими словами, для образования белка средней длины необходимо гидролизовать значительное количество молекул АТФ..

        Синтез белков происходит в структурах, называемых рибосомами. Они способны интерпретировать код, которым обладает РНК-мессенджер, и транслировать его в аминокислотную последовательность, АТФ-зависимый процесс.

        В наиболее активных клетках синтез белка может направлять до 75% АТФ, синтезированного в этой важной работе.

        С другой стороны, клетка не только синтезирует белки, она также нуждается в липидах, холестерине и других необходимых веществах, и для этого требуется энергия, содержащаяся в связях АТФ..

        Обеспечить энергию для передвижения

        Механическая работа является одной из важнейших функций СПС. Например, чтобы наше тело могло выполнять сокращение мышечных волокон, необходимо наличие большого количества энергии..

        В мышцах химическая энергия может быть преобразована в механическую энергию благодаря реорганизации протеинов с сокращающей способностью, которые ее формируют. Длина этих структур изменена, укорочена, что создает напряжение, которое приводит к генерации движения.

        У других организмов движение клеток также происходит благодаря наличию АТФ. Например, движение ресничек и жгутиков, которое позволяет перемещать определенные одноклеточные организмы, происходит посредством использования АТФ.

        Другое конкретное движение — амебное, которое включает в себя выпячивание псевдоподы на концах клетки. Несколько типов клеток используют этот механизм локомоции, включая лейкоциты и фибробласты.

        В случае половых клеток локомоция необходима для эффективного развития эмбриона. Эмбриональные клетки перемещаются на значительные расстояния от места их происхождения до региона, в котором они должны создавать специфические структуры..

        Читайте также:  Анатомия_мужчины_в_картинках

        гидролиз

        Гидролиз АТФ — это реакция, которая включает распад молекулы в присутствии воды. Реакция представляется следующим образом:

        АТФ + Вода ⇋ АДФ + ПЯ + энергия. Где, термин PЯ оно относится к группе неорганических фосфатов, а ADP представляет собой аденозиндифосфат. Обратите внимание, что реакция обратима.

        гидролиз АТФ это явление, которое включает высвобождение огромной энергии суммы. Разрывная любые ссылки пирофосфаты результаты в выпуске 7 ккал на моль — в частности 7.3 АТФ в АДФ и 8.2 для получения аденозин монофосфат (АМФ) из АТФ. Это соответствует 12000 калорий на моль АТФ.

        Почему происходит это высвобождение энергии??

        Поскольку продукты гидролиза намного более стабильны, чем исходное соединение, то есть АТФ.

        Необходимо отметить, что только гидролиз, который происходит на пирофосфатных связях с образованием АДФ или АМФ, приводит к выработке энергии в важных количествах..

        Гидролиз других связей в молекуле не обеспечивает столько энергии, за исключением гидролиза неорганического пирофосфата, который имеет большое количество энергии.

        Выделение энергии из этих реакций используется для проведения метаболических реакций внутри клетки, поскольку многие из этих процессов требуют энергии для функционирования, как на начальных этапах путей деградации, так и в биосинтезе соединений..

        Например, при метаболизме глюкозы начальные стадии включают фосфорилирование молекулы. На следующих шагах генерируется новый ATP, чтобы получить положительный чистый доход.

        С энергетической точки зрения, существуют другие молекулы, у которых высвобождение энергии больше, чем у АТФ, включая 1,3-бифосфоглицерат, карбамилфосфат, креатининфосфат и фосфоенолпируват..

        Получение АТФ

        АТФ может быть получен двумя путями: окислительное фосфорилирование и фосфорилирование на уровне субстрата. Первый требует кислорода, а второй не нуждается в нем. Примерно 95% образовавшегося АТФ происходит в митохондриях.

        Окислительное фосфорилирование

        Окислительное фосфорилирование включает процесс окисления питательных веществ в две фазы: получение восстановленных коферментов NADH и FADH2 производные витаминов.

        Восстановление этих молекул требует использования водорода из питательных веществ. У жиров выработка коэнзимов замечательна благодаря огромному количеству водородов, которые они имеют в своей структуре, по сравнению с пептидами или углеводами..

        Хотя есть несколько способов получения коферментов, наиболее важный путь — цикл Кребса. Впоследствии восстановленные коферменты концентрируются в дыхательных цепях, расположенных в митохондриях, которые переносят электроны к кислороду.

        Цепь переноса электронов образована серией белков, связанных с мембраной, которые накачивают протоны (H +) наружу (см. Изображение). Эти протоны снова проникают через мембрану через другой белок, АТФ-синтазу, отвечающую за синтез АТФ..

        Другими словами, мы должны уменьшить коферменты, больше АДФ и кислорода вырабатывают воду и АТФ.

        Фосфорилирование на уровне субстрата

        Фосфорилирование на уровне субстрата не так важно, как механизм, описанный выше, и, поскольку оно не требует молекул кислорода, оно обычно связано с ферментацией. Таким образом, несмотря на то, что он очень быстрый, он извлекает мало энергии, если сравнить его с процессом окисления, он будет примерно в 15 раз меньше.

        В нашем организме ферментативные процессы происходят на мышечном уровне. Эта ткань может функционировать без кислорода, поэтому вполне возможно, что молекула глюкозы разлагается до молочной кислоты (например, когда мы занимаемся спортом)..

        В ферментации конечный продукт все еще обладает энергетическим потенциалом, который можно извлечь. В случае ферментации в мышцах содержание углерода в молочной кислоте находится на том же уровне восстановления, что и в исходной молекуле: глюкоза.

        Таким образом, производство энергии происходит путем образования молекул, которые имеют высокоэнергетические связи, в том числе 1,3-бифосфоглират и фосфоенолпируват.

        Например, в гликолизе гидролиз этих соединений связан с образованием молекул АТФ, отсюда и термин «на уровне субстрата»..

        Цикл АТФ

        АТФ никогда не сохраняется. Он находится в непрерывном цикле использования и синтеза. Таким образом, создается баланс между образованным АТФ и его гидролизованным продуктом, АДФ..

        Другие энергетические молекулы

        АТФ не единственная молекула, состоящая из нуклеозид-бифосфата, который существует в клеточном метаболизме. Существует ряд молекул со структурами, похожими на АТФ, которые имеют сравнимое энергетическое поведение, хотя они не так популярны, как АТФ.

        Наиболее ярким примером является ГТФ, трифосфат гуанозина, который используется в известном цикле Кребса и в глюконеогенном пути. Другие менее используемые CTP, TTP и UTP.

        Ссылка на основную публикацию
        Гибель_людей_статистика
        10 ведущих причин смерти в мире Из 56,9 млн. случаев смерти во всем мире в 2016 г. более половины (54%)...
        Где_лучше_качаться
        Где качаться в Lineage 2 Где качаться на 40+ (локации) 1. Башня Крумы (Cruma Tower) - подземелье - 40+ -...
        Где_мало_углеводов_таблица
        Список продуктов без углеводов для похудения Углеводы принято подразделять на медленные и быстрые. Если первые полезны для организма, то вторых...
        Гибкая_девушка_позы
        Позы для сна превратили в мемы Пользователь соцсетей по имени Аллан Белл разместил изображение с 18 позами для сна. «Я...
        Adblock detector