Il y a environ 70 000 milliards de cellules dans le corps humain. Pour une croissance saine, chacun d'eux a besoin d'aides - des vitamines. Les molécules de vitamines sont petites, mais leur carence est toujours perceptible. S'il est difficile de s'adapter à l'obscurité, vous avez besoin de vitamines A et B2, des pellicules sont apparues - il n'y a pas assez de B12, B6, P, les ecchymoses ne guérissent pas longtemps - carence en vitamine C. Dans cette leçon, vous allez apprenez comment et où l'approvisionnement stratégique en vitamines, comment les vitamines activent le corps, et vous en apprendrez également sur l'ATP - la principale source d'énergie dans la cellule.
Sujet : Fondamentaux de la cytologie
Leçon : La structure et les fonctions de l'ATP
Comme vous vous en souvenez, acides nucléiquescomposé de nucléotides. Il s'est avéré que les nucléotides dans une cellule peuvent être à l'état lié ou à l'état libre. À l'état libre, ils remplissent un certain nombre de fonctions importantes pour la vie du corps.
À une telle liberté nucléotides s'applique Molécule d'ATP ou acide adénosine triphosphorique(l'adénosine triphosphate). Comme tous les nucléotides, l'ATP est composé d'un sucre à cinq carbones. ribose, Base azotée - adénine, et, contrairement aux nucléotides d'ADN et d'ARN, trois résidus d'acide phosphorique(Fig. 1).
Riz. 1. Trois représentations schématiques de l'ATP
Le plus important Fonction ATP est qu'il s'agit d'un dépositaire et d'un transporteur universels énergie dans une cage.
Toutes les réactions biochimiques dans la cellule qui nécessitent une dépense énergétique utilisent l'ATP comme source.
Lors de la séparation d'un résidu d'acide phosphorique, ATP va dans ADP (adénosine diphosphate). Si un autre résidu d'acide phosphorique se sépare (ce qui arrive dans des cas particuliers), ADP va dans AMF(adénosine monophosphate) (Fig. 2).
Riz. 2. Hydrolyse de l'ATP et sa transformation en ADP
Lors de la séparation des deuxième et troisième résidus d'acide phosphorique, une grande quantité d'énergie est libérée, jusqu'à 40 kJ. C'est pourquoi la liaison entre ces résidus d'acide phosphorique est dite macroergique et est désignée par le symbole correspondant.
Lors de l'hydrolyse d'une liaison ordinaire, une petite quantité d'énergie est libérée (ou absorbée), et lors de l'hydrolyse d'une liaison macroergique, beaucoup plus d'énergie (40 kJ) est libérée. La liaison entre le ribose et le premier résidu d'acide phosphorique n'est pas macroergique, son hydrolyse ne libère que 14 kJ d'énergie.
Des composés macroergiques peuvent également être formés sur la base d'autres nucléotides, par exemple GTP(guanosine triphosphate) est utilisé comme source d'énergie dans la biosynthèse des protéines, participe aux réactions de transduction du signal, est un substrat pour la synthèse d'ARN lors de la transcription, mais c'est l'ATP qui est la source d'énergie la plus courante et la plus universelle dans la cellule.
ATP contenu comme dans le cytoplasme, et dans le noyau, les mitochondries et les chloroplastes.
Ainsi, nous nous sommes souvenus de ce qu'est l'ATP, de ses fonctions et de ce qu'est une liaison macroergique.
Les vitamines sont des composés organiques biologiquement actifs qui sont nécessaires en petites quantités pour maintenir les processus vitaux dans la cellule.
Ils ne sont pas des composants structurels de la matière vivante et ne sont pas utilisés comme source d'énergie.
La plupart des vitamines ne sont pas synthétisées dans le corps humain et animal, mais y pénètrent avec de la nourriture, certaines sont synthétisées en petites quantités par la microflore intestinale et les tissus (la vitamine D est synthétisée par la peau).
Le besoin en vitamines chez l'homme et chez l'animal n'est pas le même et dépend de facteurs tels que le sexe, l'âge, l'état physiologique et les conditions environnementales. Certaines vitamines ne sont pas nécessaires à tous les animaux.
Par exemple, l'acide ascorbique, ou vitamine C, est essentiel pour les humains et les autres primates. En même temps, il est synthétisé dans le corps des reptiles (les marins emmenaient les tortues en voyage pour lutter contre le scorbut - carence en vitamine C).
Les vitamines ont été découvertes à la fin du XIXe siècle grâce aux travaux de scientifiques russes NI Lunina et V. Pashutina, qui a montré que pour une bonne nutrition, il est nécessaire non seulement d'avoir des protéines, des graisses et des glucides, mais aussi d'autres substances, inconnues à l'époque.
En 1912, un scientifique polonais K.Funk(Fig. 3), étudiant les composants de la balle de riz, qui protège contre la maladie Beri-Beri (avitaminose de la vitamine B), a suggéré que ces substances doivent nécessairement inclure des groupes amines. C'est lui qui a proposé d'appeler ces substances des vitamines, c'est-à-dire des amines de la vie.
Plus tard, il a été découvert que bon nombre de ces substances ne contiennent pas de groupes amino, mais le terme vitamines s'est bien implanté dans le langage de la science et de la pratique.
Au fur et à mesure que des vitamines individuelles étaient découvertes, elles étaient désignées en lettres latines et nommées en fonction de leurs fonctions. Par exemple, la vitamine E était appelée tocophérol (du grec ancien τόκος - "accouchement" et φέρειν - "apporter").
Aujourd'hui, les vitamines sont divisées selon leur capacité à se dissoudre dans l'eau ou dans les graisses.
Pour les vitamines hydrosolubles inclure des vitamines H, C, P, V.
aux vitamines liposolubles référer UNE, ré, E, K(peut être rappelé comme un mot : kéda) .
Comme déjà indiqué, le besoin en vitamines dépend de l'âge, du sexe, de l'état physiologique de l'organisme et de l'habitat. À un jeune âge, il y a un besoin évident de vitamines. Un corps affaibli nécessite également de fortes doses de ces substances. Avec l'âge, la capacité d'absorption des vitamines diminue.
Le besoin en vitamines est également déterminé par la capacité du corps à les utiliser.
En 1912, un scientifique polonais Casimir Funk reçu de la vitamine B1 - thiamine partiellement purifiée à partir de balles de riz. Il a fallu encore 15 ans pour obtenir cette substance à l'état cristallin.
La vitamine B1 cristalline est incolore, a un goût amer et est facilement soluble dans l'eau. La thiamine se trouve dans les cellules végétales et microbiennes. Surtout beaucoup dans les cultures céréalières et la levure (Fig. 4).
Riz. 4. Comprimés et aliments de thiamine
Le traitement thermique des aliments et divers additifs détruisent la thiamine. Avec le béribéri, on observe des pathologies des systèmes nerveux, cardiovasculaire et digestif. L'avitaminose entraîne une perturbation du métabolisme de l'eau et de la fonction hématopoïétique. L'un des exemples les plus clairs de carence en thiamine est le développement de la maladie de Beri-Beri (Fig. 5).
Riz. 5. Une personne souffrant d'une carence en thiamine - maladie du béribéri
La vitamine B1 est largement utilisée dans la pratique médicale pour le traitement de diverses maladies nerveuses, troubles cardiovasculaires.
En boulangerie, la thiamine, avec d'autres vitamines - la riboflavine et l'acide nicotinique, est utilisée pour fortifier les produits de boulangerie.
En 1922 G.Evans et A. Bisho ont découvert une vitamine liposoluble, qu'ils ont appelée tocophérol ou vitamine E (littéralement : « favorisant l'accouchement »).
La vitamine E dans sa forme la plus pure est un liquide huileux. Il est largement distribué dans les céréales, comme le blé. Il est abondant en graisses végétales et animales (Fig. 6).
Riz. 6. Tocophérol et produits qui en contiennent
Beaucoup de vitamine E dans les carottes, les œufs et le lait. La vitamine E est antioxydant, c'est-à-dire qu'il protège les cellules de l'oxydation pathologique, qui les conduit au vieillissement et à la mort. C'est la "vitamine de la jeunesse". L'importance de la vitamine pour le système reproducteur est énorme, c'est pourquoi on l'appelle souvent la vitamine de la reproduction.
En conséquence, une carence en vitamine E entraîne tout d'abord une perturbation de l'embryogenèse et des organes reproducteurs.
La production de vitamine E est basée sur son isolement à partir de germe de blé - par la méthode d'extraction à l'alcool et de distillation de solvants à basse température.
Dans la pratique médicale, des préparations naturelles et synthétiques sont utilisées - l'acétate de tocophérol dans de l'huile végétale, enfermé dans une capsule (la fameuse "huile de poisson").
Les préparations de vitamine E sont utilisées comme antioxydants pour l'irradiation et d'autres conditions pathologiques associées à une teneur accrue en particules ionisées et en espèces réactives de l'oxygène dans le corps.
De plus, la vitamine E est prescrite aux femmes enceintes et est également utilisée en thérapie complexe pour le traitement de l'infertilité, de la dystrophie musculaire et de certaines maladies du foie.
La vitamine A (Fig. 7) a été découverte N.Drummond en 1916.
Cette découverte a été précédée d'observations de la présence d'un facteur liposoluble dans les aliments, nécessaire au plein développement des animaux de ferme.
La vitamine A est tout en haut de l'alphabet des vitamines. Il est impliqué dans presque tous les processus de la vie. Cette vitamine est essentielle pour restaurer et maintenir une bonne vision.
Il aide également à développer une immunité contre de nombreuses maladies, y compris le rhume.
Sans vitamine A, un état sain de l'épithélium cutané est impossible. Si vous avez la chair de poule, qui apparaît le plus souvent sur les coudes, les cuisses, les genoux, les jambes, si vous avez la peau sèche des mains ou d'autres phénomènes similaires, cela signifie que vous manquez de vitamine A.
La vitamine A, comme la vitamine E, est nécessaire au fonctionnement normal des glandes sexuelles (gonades). Avec l'hypovitaminose de la vitamine A, des dommages au système reproducteur et aux organes respiratoires ont été notés.
L'une des conséquences spécifiques d'un manque de vitamine A est une violation du processus de vision, en particulier une diminution de la capacité des yeux à s'adapter à l'obscurité - cécité nocturne. L'avitaminose entraîne la survenue d'une xérophtalmie et la destruction de la cornée. Ce dernier processus est irréversible et se caractérise par une perte complète de la vision. L'hypervitaminose entraîne une inflammation des yeux et une perte de cheveux, une perte d'appétit et un épuisement complet du corps.
Riz. 7. La vitamine A et les aliments qui en contiennent
Les vitamines du groupe A se trouvent principalement dans les produits animaux : dans le foie, dans l'huile de poisson, dans l'huile, dans les œufs (Fig. 8).
Riz. 8. Teneur en vitamine A des produits d'origine végétale et animale
Les produits végétaux contiennent des caroténoïdes qui, dans le corps humain, sont transformés en vitamine A par l'action des caroténoses enzymatiques.
Ainsi, aujourd'hui, vous vous êtes familiarisé avec la structure et les fonctions de l'ATP, vous vous êtes également souvenu de l'importance des vitamines et vous avez découvert comment certaines d'entre elles sont impliquées dans les processus vitaux.
Avec un apport insuffisant en vitamines dans le corps, une carence primaire en vitamines se développe. Différents aliments contiennent différentes quantités de vitamines.
Par exemple, les carottes contiennent beaucoup de provitamine A (carotène), le chou contient de la vitamine C, etc. D'où la nécessité d'une alimentation équilibrée comprenant une variété de produits végétaux et animaux.
Avitaminose dans des conditions nutritionnelles normales est très rare, beaucoup plus fréquent hypovitaminose, qui sont associés à un apport insuffisant de vitamines avec de la nourriture.
Hypovitaminose peut survenir non seulement à la suite d'une alimentation déséquilibrée, mais également à la suite de diverses pathologies du tractus gastro-intestinal ou du foie, ou à la suite de diverses maladies endocriniennes ou infectieuses entraînant une malabsorption des vitamines dans l'organisme.
Certaines vitamines sont produites par la microflore intestinale (microbiote intestinal). Suppression des processus de biosynthèse à la suite de l'action antibiotiques peut aussi conduire au développement hypovitaminose, en conséquence dysbactériose.
Une consommation excessive de suppléments vitaminiques alimentaires, ainsi que de médicaments contenant des vitamines, entraîne la survenue d'un état pathologique - hypervitaminose. Cela est particulièrement vrai pour les vitamines liposolubles, telles que UNE, ré, E, K.
Devoirs
1. Quelles substances sont dites biologiquement actives ?
2. Qu'est-ce que l'ATP ? Quelle est la structure de la molécule d'ATP ? Quels types de liaisons chimiques existent dans cette molécule complexe ?
3. Quelles sont les fonctions de l'ATP dans les cellules des organismes vivants ?
4. Où se déroule la synthèse d'ATP ? Où se déroule l'hydrolyse de l'ATP ?
5. Que sont les vitamines ? Quelles sont leurs fonctions dans le corps ?
6. En quoi les vitamines sont-elles différentes des hormones ?
7. Quelles classifications de vitamines connaissez-vous ?
8. Qu'est-ce que l'avitaminose, l'hypovitaminose et l'hypervitaminose ? Donnez des exemples de ces phénomènes.
9. Quelles maladies peuvent résulter d'un apport insuffisant ou excessif de vitamines dans l'organisme ?
10. Discutez de votre menu avec des amis et des parents, calculez, en utilisant des informations supplémentaires sur la teneur en vitamines de différents aliments, si vous consommez suffisamment de vitamines.
1. Une collection unique de Ressources Éducatives Numériques ().
2. Une collection unique de Ressources Éducatives Numériques ().
3. Une collection unique de Ressources Éducatives Numériques ().
Bibliographie
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Biologie générale 10-11 classe Outarde, 2005.
2. Belyaev D.K. Biologie niveau 10-11. Biologie générale. Un niveau de base de. - 11e éd., stéréotype. - M. : Éducation, 2012. - 304 p.
3. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Classe de biologie 10-11. Biologie générale. Un niveau de base de. - 6e éd., ajouter. - Outarde, 2010. - 384 p.
ATP est l'abréviation d'Adenosine Tri-Phosphoric Acid. Et vous pouvez également trouver le nom d'adénosine triphosphate. C'est un nucléoïde qui joue un rôle énorme dans l'échange d'énergie dans le corps. L'acide adénosine tri-phosphorique est une source universelle d'énergie impliquée dans tous les processus biochimiques du corps. Cette molécule a été découverte en 1929 par le scientifique Karl Lohmann. Et son importance a été confirmée par Fritz Lipmann en 1941.
Structure et formule de l'ATP
Si nous parlons de l'ATP plus en détail, alors c'est une molécule qui donne de l'énergie à tous les processus se produisant dans le corps, y compris elle donne également de l'énergie pour le mouvement. Lorsque la molécule d'ATP est divisée, la fibre musculaire se contracte, à la suite de quoi de l'énergie est libérée, permettant à la contraction de se produire. L'adénosine triphosphate est synthétisée à partir d'inosine - dans un organisme vivant.
Afin de donner de l'énergie au corps, l'adénosine triphosphate doit passer par plusieurs étapes. Tout d'abord, l'un des phosphates est séparé - à l'aide d'une coenzyme spéciale. Chacun des phosphates fournit dix calories. Le processus produit de l'énergie et produit de l'ADP (adénosine diphosphate).
Si le corps a besoin de plus d'énergie pour fonctionner, puis un autre phosphate est séparé. Ensuite, l'AMP (adénosine monophosphate) se forme. La principale source de production d'adénosine triphosphate est le glucose, dans la cellule, il se décompose en pyruvate et cytosol. L'adénosine triphosphate dynamise les fibres longues qui contiennent la protéine myosine. C'est lui qui forme les cellules musculaires.
Aux moments où le corps se repose, la chaîne va dans la direction opposée, c'est-à-dire que l'acide adénosine tri-phosphorique se forme. Encore une fois, le glucose est utilisé à cette fin. Les molécules d'adénosine triphosphate créées seront réutilisées dès que cela deviendra nécessaire. Lorsque l'énergie n'est pas nécessaire, elle est stockée dans le corps et libérée dès qu'elle est nécessaire.
La molécule d'ATP est constituée de plusieurs, ou plutôt de trois composants :
- Le ribose est un sucre à cinq carbones, le même qui sous-tend l'ADN.
- L'adénine est la combinaison des atomes d'azote et de carbone.
- Triphosphate.
Au centre même de la molécule d'ATP se trouve la molécule de ribose, et son bord est le principal pour l'adénosine. De l'autre côté du ribose se trouve une chaîne de trois phosphates.
Systèmes ATP
Dans le même temps, vous devez comprendre que seules les deux ou trois premières secondes d'activité physique suffiront pour les réserves d'ATP, après quoi son niveau diminue. Mais en même temps, le travail musculaire ne peut être effectué qu'avec l'aide de l'ATP. Grâce à des systèmes spéciaux dans le corps, de nouvelles molécules d'ATP sont constamment synthétisées. L'inclusion de nouvelles molécules se produit en fonction de la durée de la charge.
Les molécules d'ATP synthétisent trois systèmes biochimiques principaux :
- Système phosphagène (créatine phosphate).
- Système glycogène et acide lactique.
- Respiration aérobie.
Considérons chacun d'eux séparément.
Système phosphagène- si les muscles vont travailler pendant une courte période, mais de manière extrêmement intensive (environ 10 secondes), le système phosphagène sera utilisé. Dans ce cas, l'ADP se lie au phosphate de créatine. Grâce à ce système, il y a une circulation constante d'une petite quantité d'adénosine triphosphate dans les cellules musculaires. Étant donné que les cellules musculaires elles-mêmes contiennent également du phosphate de créatine, celui-ci est utilisé pour restaurer les niveaux d'ATP après un travail court de haute intensité. Mais après dix secondes, le niveau de créatine phosphate commence à baisser - cette énergie est suffisante pour une courte course ou une charge de puissance intense en musculation.
glycogène et acide lactique- fournit de l'énergie au corps plus lentement que la précédente. Il synthétise l'ATP, qui peut durer une minute et demie de travail intensif. Dans le processus, le glucose dans les cellules musculaires est converti en acide lactique par métabolisme anaérobie.
Étant donné que le corps n'utilise pas d'oxygène à l'état anaérobie, ce système fournit de l'énergie de la même manière que dans le système aérobie, mais en économisant du temps. En mode anaérobie, les muscles se contractent extrêmement puissamment et rapidement. Un tel système pourrait vous permettre de courir un sprint de 400 mètres ou un entraînement intense plus long dans le gymnase. Mais pendant longtemps, travailler de cette manière ne permettra pas la douleur dans les muscles, qui apparaît en raison d'un excès d'acide lactique.
Respiration aérobie- ce système est activé si l'entraînement dure plus de deux minutes. Ensuite, les muscles commencent à recevoir de l'adénosine triphosphate à partir de glucides, de graisses et de protéines. Dans ce cas, l'ATP est synthétisé lentement, mais l'énergie dure longtemps - l'activité physique peut durer plusieurs heures. Cela est dû au fait que le glucose se décompose sans obstacles, il n'a aucune opposition qui interfère avec l'extérieur - comme l'acide lactique l'empêche dans le processus anaérobie.
Le rôle de l'ATP dans le corps
D'après la description précédente, il est clair que le rôle principal de l'adénosine triphosphate dans le corps est de fournir de l'énergie pour tous les nombreux processus et réactions biochimiques dans le corps. La plupart des processus consommateurs d'énergie chez les êtres vivants sont dus à l'ATP.
Mais en plus de cette fonction principale, l'adénosine triphosphate en remplit également d'autres :
Le rôle de l'ATP dans le corps et la vie humaine bien connu non seulement des scientifiques, mais aussi de nombreux athlètes et culturistes, car sa compréhension aide à rendre l'entraînement plus efficace et à calculer correctement les charges. Pour les personnes qui font de la musculation en salle de sport, des sprints et d'autres sports, il est très important de comprendre quels exercices doivent être effectués à un moment donné. Grâce à cela, vous pouvez former la structure corporelle souhaitée, travailler la structure musculaire, réduire l'excès de poids et obtenir d'autres résultats souhaités.
Des millions de réactions biochimiques ont lieu dans n'importe quelle cellule de notre corps. Ils sont catalysés par une variété d'enzymes qui nécessitent souvent de l'énergie. Où la cellule l'emporte-t-elle ? Cette question peut trouver une réponse si l'on considère la structure de la molécule d'ATP - l'une des principales sources d'énergie.
L'ATP est une source d'énergie universelle
ATP signifie adénosine triphosphate ou adénosine triphosphate. La matière est l'une des deux sources d'énergie les plus importantes de toute cellule. La structure de l'ATP et son rôle biologique sont étroitement liés. La plupart des réactions biochimiques ne peuvent avoir lieu qu'avec la participation de molécules d'une substance, en particulier ceci s'applique.Cependant, l'ATP est rarement directement impliqué dans la réaction : pour que tout processus se produise, il faut de l'énergie contenue précisément dans l'adénosine triphosphate.
La structure des molécules de la substance est telle que les liaisons formées entre les groupes phosphate transportent une énorme quantité d'énergie. Par conséquent, de telles liaisons sont également appelées macroergiques ou macroénergétiques (macro=beaucoup, grand nombre). Le terme a été introduit pour la première fois par le scientifique F. Lipman, et il a également suggéré d'utiliser l'icône ̴ pour les désigner.
Il est très important que la cellule maintienne un niveau constant d'adénosine triphosphate. Cela est particulièrement vrai pour les cellules des tissus musculaires et des fibres nerveuses, car elles sont les plus dépendantes de l'énergie et ont besoin d'une teneur élevée en adénosine triphosphate pour remplir leurs fonctions.
La structure de la molécule d'ATP
L'adénosine triphosphate est composée de trois éléments : ribose, adénine et
Ribose- un glucide qui appartient au groupe des pentoses. Cela signifie que le ribose contient 5 atomes de carbone, qui sont enfermés dans un cycle. Le ribose est relié à l'adénine par une liaison β-N-glycosidique sur le 1er atome de carbone. De plus, les résidus d'acide phosphorique sur le 5ème atome de carbone sont attachés au pentose.
L'adénine est une base azotée. Selon la base azotée attachée au ribose, le GTP (guanosine triphosphate), le TTP (thymidine triphosphate), le CTP (cytidine triphosphate) et l'UTP (uridine triphosphate) sont également isolés. Toutes ces substances ont une structure similaire à l'adénosine triphosphate et remplissent approximativement les mêmes fonctions, mais elles sont beaucoup moins courantes dans la cellule.
Résidus d'acide phosphorique. Un maximum de trois résidus d'acide phosphorique peut être attaché à un ribose. S'il y en a deux ou un seul, alors, respectivement, la substance est appelée ADP (diphosphate) ou AMP (monophosphate). C'est entre les résidus de phosphore que se concluent les liaisons macroénergétiques, après la rupture desquelles de 40 à 60 kJ d'énergie sont libérées. Si deux liaisons sont rompues, 80, moins souvent - 120 kJ d'énergie sont libérées. Lorsque la liaison entre le ribose et le résidu de phosphore est rompue, seuls 13,8 kJ sont libérés, il n'y a donc que deux liaisons à haute énergie dans la molécule de triphosphate (P ̴ P ̴ P) et une dans la molécule d'ADP (P ̴ P).
Quelles sont les caractéristiques structurelles de l'ATP. Du fait qu'une liaison macroénergétique se forme entre les résidus d'acide phosphorique, la structure et les fonctions de l'ATP sont interconnectées.
La structure de l'ATP et le rôle biologique de la molécule. Fonctions supplémentaires de l'adénosine triphosphate
En plus de l'énergie, l'ATP peut remplir de nombreuses autres fonctions dans la cellule. Avec d'autres nucléotides triphosphates, le triphosphate est impliqué dans la construction des acides nucléiques. Dans ce cas, l'ATP, le GTP, le TTP, le CTP et l'UTP sont les fournisseurs de bases azotées. Cette propriété est utilisée dans les processus et la transcription.
L'ATP est également nécessaire au fonctionnement des canaux ioniques. Par exemple, le canal Na-K pompe 3 molécules de sodium hors de la cellule et pompe 2 molécules de potassium dans la cellule. Un tel courant ionique est nécessaire pour maintenir une charge positive sur la surface externe de la membrane, et ce n'est qu'avec l'aide de l'adénosine triphosphate que le canal peut fonctionner. Il en va de même pour les canaux protoniques et calciques.
L'ATP est le précurseur du second messager AMPc (adénosine monophosphate cyclique) - l'AMPc transmet non seulement le signal reçu par les récepteurs de la membrane cellulaire, mais est également un effecteur allostérique. Les effecteurs allostériques sont des substances qui accélèrent ou ralentissent les réactions enzymatiques. Ainsi, l'adénosine triphosphate cyclique inhibe la synthèse d'une enzyme qui catalyse la dégradation du lactose dans les cellules bactériennes.
La molécule d'adénosine triphosphate elle-même peut également être un effecteur allostérique. De plus, dans de tels processus, l'ADP agit comme un antagoniste de l'ATP : si le triphosphate accélère la réaction, alors le diphosphate ralentit, et vice versa. Ce sont les fonctions et la structure de l'ATP.
Comment se forme l'ATP dans la cellule
Les fonctions et la structure de l'ATP sont telles que les molécules de la substance sont rapidement utilisées et détruites. Par conséquent, la synthèse de triphosphate est un processus important dans la formation d'énergie dans la cellule.
Il existe trois manières les plus importantes de synthétiser l'adénosine triphosphate :
1. Phosphorylation du substrat.
2. Phosphorylation oxydative.
3. Photophosphorylation.
La phosphorylation du substrat est basée sur de multiples réactions se produisant dans le cytoplasme de la cellule. Ces réactions sont appelées glycolyse - l'étape anaérobie.À la suite d'un cycle de glycolyse, deux molécules sont synthétisées à partir d'une molécule de glucose, qui sont ensuite utilisées pour la production d'énergie, et deux ATP sont également synthétisés.
- C6H12O6 + 2ADP + 2Fn --> 2C3H4O3 + 2ATP + 4H.
Respiration cellulaire
La phosphorylation oxydative est la formation d'adénosine triphosphate par transfert d'électrons le long de la chaîne de transport d'électrons de la membrane. À la suite de ce transfert, un gradient de protons se forme sur l'un des côtés de la membrane et, à l'aide de l'ensemble intégral de protéines de l'ATP synthase, des molécules sont construites. Le processus se déroule sur la membrane mitochondriale.
La séquence d'étapes de glycolyse et de phosphorylation oxydative dans les mitochondries constitue le processus global appelé respiration. Après un cycle complet, 36 molécules d'ATP sont formées à partir d'une molécule de glucose dans la cellule.
Photophosphorylation
Le processus de photophosphorylation est la même phosphorylation oxydative avec une seule différence : les réactions de photophosphorylation se produisent dans les chloroplastes de la cellule sous l'action de la lumière. L'ATP est produit au cours de la phase lumineuse de la photosynthèse, le principal processus de production d'énergie dans les plantes vertes, les algues et certaines bactéries.
Au cours de la photosynthèse, les électrons traversent la même chaîne de transport d'électrons, ce qui entraîne la formation d'un gradient de protons. La concentration de protons d'un côté de la membrane est à l'origine de la synthèse d'ATP. L'assemblage des molécules est réalisé par l'enzyme ATP synthase.
La cellule moyenne contient 0,04% d'adénosine triphosphate de la masse totale. Cependant, la valeur la plus élevée est observée dans les cellules musculaires : 0,2-0,5 %.
Il y a environ 1 milliard de molécules d'ATP dans une cellule.
Chaque molécule ne vit pas plus d'une minute.
Une molécule d'adénosine triphosphate est renouvelée 2000 à 3000 fois par jour.
Au total, le corps humain synthétise 40 kg d'adénosine triphosphate par jour et, à chaque instant, l'apport d'ATP est de 250 g.
Conclusion
La structure de l'ATP et le rôle biologique de ses molécules sont étroitement liés. La substance joue un rôle clé dans les processus vitaux, car les liaisons macroergiques entre les résidus de phosphate contiennent une énorme quantité d'énergie. L'adénosine triphosphate remplit de nombreuses fonctions dans la cellule, et il est donc important de maintenir une concentration constante de la substance. La désintégration et la synthèse se déroulent à grande vitesse, car l'énergie des liaisons est constamment utilisée dans les réactions biochimiques. C'est une substance indispensable de toute cellule du corps. C'est peut-être tout ce que l'on peut dire sur la structure de l'ATP.
L'ATP, ou acide adénosine triphosphorique au complet, est «l'accumulateur» d'énergie dans les cellules du corps. Pas une seule réaction biochimique n'a lieu sans la participation de l'ATP. Les molécules d'ATP se trouvent dans l'ADN et l'ARN.
Composition de l'ATP
La molécule d'ATP a trois composants : trois résidus d'acide phosphorique, l'adénine et le ribose. Autrement dit, l'ATP a la structure d'un nucléotide et fait référence aux acides nucléiques. Le ribose est un glucide et l'adénine est une base azotée. Les restes de l'acide sont unis les uns aux autres par des liaisons énergétiques instables. L'énergie apparaît lorsque les molécules d'acide sont séparées. La séparation se produit en raison de biocatalyseurs. Après détachement, la molécule d'ATP est déjà convertie en ADP (si une molécule est clivée) ou en AMP (si deux molécules d'acide sont clivées). Avec la séparation d'une molécule d'acide phosphorique, 40 kJ d'énergie sont libérés.
Rôle dans le corps
L'ATP joue non seulement un rôle énergétique dans le corps, mais aussi un certain nombre d'autres :
- est le résultat de la synthèse des acides nucléiques.
- régulation de nombreux processus biochimiques.
- substance de signalisation dans d'autres interactions cellulaires.
Synthèse d'ATP
La production d'ATP a lieu dans les chloroplastes et les mitochondries. Le processus le plus important dans la synthèse des molécules d'ATP est la dissimilation. La dissimilation est la destruction du complexe au plus simple.
La synthèse de l'ATP ne se déroule pas en une étape, mais en trois étapes :
- La première étape est préparatoire. Sous l'action des enzymes de la digestion, la décomposition de ce que nous avons absorbé se produit. Dans ce cas, les graisses se décomposent en glycérol et en acides gras, les protéines en acides aminés et l'amidon en glucose. Autrement dit, tout est préparé pour une utilisation ultérieure. L'énergie thermique est libérée
- La deuxième étape est la glycolyse (anoxique). La panne se reproduit, mais ici aussi le glucose est dégradé. Les enzymes sont également impliquées. Mais 40% de l'énergie reste dans l'ATP et le reste est dépensé sous forme de chaleur.
- La troisième étape est l'hydrolyse (oxygène). Il se produit déjà dans les mitochondries elles-mêmes. Ici, à la fois l'oxygène que nous inhalons et les enzymes participent. Après dissimilation complète, de l'énergie est libérée pour la formation d'ATP.