Organiskās vielas - ogļhidrāti, olbaltumvielas, lipīdi, nukleīnskābes, atf. RNS un ATP īpašības un funkcijas Kas ir DNS RNS un ATP

Šūnas ķīmiskais sastāvs
Temats:
"Nukleīnskābes: DNS
RNS. ATP"
Uzdevumi:
Raksturojiet nukleīnskābes,
NK veidi, to lokalizācija šūnā, struktūra,
funkcijas.
Veidot zināšanas par struktūru un funkcijām
ATP.

Nukleīnskābes (NA)
Nukleīnskābes ietver
augsti polimēru savienojumi,
veidojot purīnu un
pirimidīna bāzes, pentoze un
fosforskābe. Nukleīns
skābes satur C, H, O, P un N.
Ir divas nukleīnskābju klases
skābes: ribonukleīnskābes
(RNS), kas satur cukura ribozi
(C5H10O5) un dezoksiribonukleīns
skābes (DNS), kas satur cukuru
dezoksiriboze (C5H10O4).
Nukleīnskābju nozīme dzīviem organismiem slēpjas tajā
mantojuma uzglabāšanas, pārdošanas un nodošanas nodrošināšana
informāciju.
DNS atrodas kodolā, mitohondrijās un hloroplastos – glabājas
ģenētiskā informācija. RNS atrodama arī citoplazmā un
atbildīgs par olbaltumvielu biosintēzi.

Nukleīnskābes (NA)
DNS molekulas ir polimēri
kuru monomēri ir
veidojas dezoksiribonukleotīdi
pārpalikumi:
1. Fosforskābe;
2. Dezoksiriboze;
3. Slāpekļa bāze (purīns -
adenīns, guanīns vai pirimidīns -
timīns, citozīns).
Telpiskās trīsdimensiju modelis
DNS molekulas struktūra dubultā formā
spirāle tika ierosināta 1953. gadā.
Amerikāņu biologs J. Vatsons un
Angļu fiziķis F. Kriks. Jūsu labā
pētniecībā viņi tika apbalvoti
Nobela prēmija.

Nukleīnskābes (NA)
Gandrīz J. Vatsons un F. Kriks atklāja gēna ķīmisko struktūru.
DNS nodrošina iedzimtības uzglabāšanu, ieviešanu un pārnešanu
informāciju.

Nukleīnskābes (NA)
E.Šargafs, apskatījis milzīgo
audu paraugu skaits un
dažādu organismu orgāni,
atklāja sekojošo
modelis:
jebkurā DNS fragmentā
guanīna atlieku saturs
vienmēr precīzi atbilst
citozīna un adenīna saturs
- Timins.
Šo amatu sauca
"Maksas noteikumi":
A+G
A = T; G = C
vai --- = 1
C+T

Nukleīnskābes (NA)
Dž.Vatsons un F.Kriks
izmantoja šo noteikumu
veidojot molekulas modeli
DNS. DNS ir
dubultspirāle. Tā molekula
veido divi
polinukleotīdu ķēdes,
spirāli savīts draugs
netālu no drauga un kopā apkārt
iedomātā ass.
DNS dubultās spirāles diametrs - 2
nm, kopējās spirāles solis, pa kuru
ir 10 nukleotīdu pāri -
3,4 nm. Molekulas garums – līdz
vairākus centimetrus.
Molekulmasa ir
desmitiem un simtiem miljonu. Kodolā
cilvēka šūnu kopējais DNS garums
apmēram 1-2 m.

Nukleīnskābes (NA)
Slāpekļa bāzēm ir cikliska struktūra, kas satur
kas kopā ar oglekļa atomiem ietver citu elementu atomus,
jo īpaši slāpeklis. Par slāpekļa atomu klātbūtni šajos savienojumos
tos sauc par slāpekli saturošiem, un tā kā tie ir
sārmainas īpašības - bāzes. Slāpekļa bāzes
Nukleīnskābes pieder pie pirimidīnu un purīnu klasēm.

DNS raksturojums
Kondensācijas reakcijas rezultātā
slāpekļa bāze un dezoksiriboze
veidojas nukleozīds.
Kondensācijas reakcijas laikā starp
nukleozīds un fosforskābe
veidojas nukleotīds.
Nukleotīdu nosaukumi atšķiras no
atbilstošo bāzu nosaukumi.
Abas no tām parasti ir norādītas
ar lielajiem burtiem (A,T,G,C):
Adenīns – adenils; guanīns -
guanils; citozīns – citidils;
timīns – timidilnukleotīdi.

DNS raksturojums
Viena nukleotīdu ķēde
veidojas rezultātā
kondensācijas reakcijas
nukleotīdi.
Turklāt starp 3 collu oglekļa
viens atlikušais cukurs
nukleotīds un atlikums
cita fosforskābe
rodas fosfodiesteris
savienojums.
Rezultātā,
nesazarots
polinukleotīdu ķēdes. Viens
polinukleotīdu ķēdes gals
beidzas ar 5" oglekli (tā
sauc par 5" galu), otrs ir 3" oglekļa (3" gals).

10.

DNS raksturojums

11.

DNS raksturojums
Pret vienu nukleotīdu virkni
atrodas otrā ķēde.
Polinukleotīdu ķēdes DNS molekulā
palikt tuvu viens otram
ūdeņraža parādīšanās dēļ
saites starp slāpekļa bāzēm
nukleotīdi, kas atrodas viens otrā
pret draugu.
Tā pamatā ir pāru savstarpējās mijiedarbības princips
bāzes: pret adenīnu - timīns citā ķēdē un pret guanīna citozīnu citā, tas ir, adenīns ir komplementārs timīnam un starp
tiem ir divas ūdeņraža saites un guanīna - citozīns (trīs ūdeņraža saites
sakari).
Komplementaritāte ir nukleotīdu spēja
selektīvs savienojums viens ar otru.

12.

DNS raksturojums

13.

DNS raksturojums
DNS virknes ir pretparalēlas
(daudzvirzienu), tas ir, pret
Vienas ķēdes 3" gals ir otras ķēdes 5" gals.
Pavērsts pret molekulas perifēriju
cukura-fosfāta mugurkauls. Iekšā
molekulas ir apgrieztas slāpekļa saturošas
pamatojums.
Viena no unikālajām īpašībām
DNS molekula ir viņa
replikācija – spēja
pašdublēšanās - pavairošana
precīzas oriģinālās molekulas kopijas.

14.

15.

DNS replikācija
Pateicoties šai spējai
Tiek veiktas DNS molekulas
iedzimtības pārnešana
informācija no mātes šūnas
meitas sadalīšanas laikā.
Molekulas pašdublēšanās process
DNS sauc par replikāciju.
Replikācija ir sarežģīts process
notiek ar fermentu līdzdalību
(DNS polimerāzes un citas) un
dezoksiribonukleozīdu trifosfāti.
Tiek veikta replikācija
puskonservatīvā veidā, tad
tur ir katra DNS virkne, kas izvirzīta tajā
matricas loma, saskaņā ar principu
papildināmība tiek pabeigta
jauna ķēde. Tādējādi iekšā
katrai meitas DNS ir viena virkne
ir mātes, un otrā ir
tikko sintezēts.

16.

DNS replikācija
Mātes DNS virknē
antiparalēli. DNS polimerāzes ir spējīgas
pārvietoties vienā
virziens - no 3" gala līdz 5" galam, ēka
bērnu ķēde
antiparalēli - no 5" līdz
3" gals.
Tāpēc DNS polimerāze
nepārtraukti
ievācas
virziens 3"→5"
viena ķēde, sintezēšana
meita Šī ķēde
sauc par vadošo.

17.

DNS replikācija
Cita DNS polimerāze
pārvietojas pa citu ķēdi iekšā
otrā puse (arī iekšā
virziens 3"→5"),
sintezējot otro meitu
ķēde fragmentos (to
sauc par fragmentiem
Okazaki), kurš pēc
replikācija ir pabeigta
ligazes ir sašūtas vienā
ķēde. Šo ķēdi sauc
atpaliek.
Tādējādi uz ķēdes 3"-5"
replikācija turpinās
un uz 5"-3" ķēdes - ar pārtraukumiem.

18. 19. RNS raksturojums

RNS molekulas ir polimēri
kuru monomēri ir
ribonukleotīdi, ko veido: atlikums
piecu oglekļa cukurs - riboze; atgādinājums
viena no slāpekļa bāzēm: purīns -
adenīns, guanīns; pirimidīns - uracils,
citozīns; fosforskābes atliekas.

20. RNS raksturojums

RNS molekula ir
nesazarots polinukleotīds, kas
var būt primārā struktūra -
nukleotīdu secība, sekundāra
– cilpu veidošanās savienošanas pārī dēļ
komplementārie nukleotīdi vai
terciārā struktūra – izglītība
kompakta struktūra, pateicoties
spirālveida reģionu mijiedarbība
sekundārā struktūra.

21.

RNS raksturojums
Slāpekļa bāzes kondensācijas reakcijas rezultātā ar cukuru
riboze kondensācijas reakcijas laikā veido ribonukleozīdu
nukleozīds ar fosforskābi veido ribonukleotīdu.
Nukleotīdu nosaukumi: purīns (biciklisks) - adenils,
guanils, pirimidīns - uridils un citidils.

22.RNS raksturojums

23.

RNS raksturojums
RNS nukleotīdi reakcijas laikā
veidojas kondensāts
esteru saites, tātad
veidojas polinukleotīds
ķēde.

24.RNS raksturojums

Atšķirībā no DNS, RNS molekula parasti ir
veido nevis divi, bet viens
polinukleotīdu ķēde. Tomēr viņa
var veidoties arī nukleotīdi
ūdeņraža saites savā starpā, bet šis
iekšējie, nevis starpķēžu savienojumi
komplementārie nukleotīdi. RNS pavedieni
daudz īsāki nekā DNS pavedieni.
Informācija par RNS molekulas uzbūvi
iestrādāts DNS molekulās. Molekulu sintēze
RNS notiek uz DNS veidnes ar līdzdalību
RNS polimerāzes fermenti un tiek saukts
transkripcija. Ja DNS saturs in
šūna ir relatīvi nemainīga
RNS saturs ļoti svārstās.
Lielākais RNS daudzums šūnās
novērota proteīnu sintēzes laikā.

25.

RNS raksturojums

26.RNS raksturojums

RNS saturs jebkurā
šūnas ir 5-10 reizes augstākas
DNS saturs. Pastāv
trīs galvenās klases
ribonukleīnskābes:
Informācija
(veidne) RNS - mRNS (5%);
pārneses RNS - tRNS
(10%);
ribosomu RNS - rRNS
(85%).
Visu veidu RNS nodrošina
olbaltumvielu biosintēze.

27.RNS raksturojums

Messenger RNS.
Visdažādākā
izmērs un stabilitāte
Klase. Tās visas ir
ģenētisko nesēju
informācija no kodola uz
citoplazma. Viņi kalpo
matrica sintēzei
olbaltumvielu molekulas, jo
noteikt aminoskābi
secība
primārā struktūra
proteīna molekula.
mRNS veido līdz
5% no kopējā satura
RNS uz vienu šūnu, aptuveni 30 000
nukleotīdi.

28.RNS raksturojums

Pārnest RNS
Pārneses RNS molekulas satur
parasti 76-85 nukleotīdi un ir
terciārā struktūra, tRNS daļa
veido līdz 10% no kopējā satura
RNS šūnā.
Funkcijas: tās piegādā aminoskābes
olbaltumvielu sintēzes vieta, ribosomas.
Šūna satur vairāk nekā 30 veidu tRNS.
Katram tRNS veidam ir tikai raksturīga iezīme
tam nukleotīdu secība.
Tomēr visām molekulām ir vairākas
intramolekulāri komplementāri
jomas, pateicoties kuru klātbūtnei visi
tRNS ir terciāra struktūra
veidota kā āboliņa lapa.

29.RNS raksturojums

30.RNS raksturojums

Ribosomu RNS.
Ribosomu RNS daļa
(rRNS) veido 80-85% no
kopējais RNS saturs
šūna, sastāv no 3000 - 5000
nukleotīdi.
Citoplazmas ribosomas
satur 4 dažādas molekulas
RNS. Mazajā apakšvienībā ir viens
molekula, lielajā - trīs
RNS molekulas. Ribosomā
apmēram 100 olbaltumvielu molekulas.

31.

ATP īpašības
Adenozīna trifosforskābe (ATP) ir universāls transportētājs
un galvenais enerģijas akumulators dzīvās šūnās. ATP ir ietverts
visas augu un dzīvnieku šūnas. ATP daudzums svārstās un
vidējais ir 0,04% (uz vienu šūnu mitru svaru).

32.

ATP īpašības
Šūnā ATP molekula tiek patērēta vienas minūtes laikā pēc tam
viņas izglītība. Personai ir ATP daudzums, kas vienāds ar viņa ķermeņa svaru.
tiek veidota un iznīcināta ik pēc 24 stundām.

33.

ATP īpašības
ATP ir nukleotīds, ko veido atlikumi
slāpekļa bāze (adenīns), cukurs (riboze) un fosfors
skābes. Atšķirībā no citiem nukleotīdiem ATP satur nevis vienu, bet
trīs fosforskābes atlikumi.

34.

ATP īpašības
ATP attiecas uz augstas enerģijas vielām - vielām
kas satur lielu daudzumu enerģijas savās saitēs.
ATP ir nestabila molekula: pēc gala atlikuma hidrolīzes
fosforskābe, ATP tiek pārveidota par ADP (adenozīndifosforskābi
skābe), un tiek atbrīvota 30,6 kJ enerģija.

35.

ATP īpašības
ADP var arī sadalīties, veidojot AMP.
(adenozīna monofosforskābe). Bezmaksas enerģijas izvade plkst
otrā gala atlikuma šķelšanās ir aptuveni 30,6 kJ.

36.

ATP īpašības
Trešās fosfātu grupas izvadīšanu pavada
atbrīvo tikai 13,8 kJ. Tādējādi ATP ir divi
makroerģiskie savienojumi.

Nukleīnskābju struktūra

Nukleīnskābes – fosforu saturoši dzīvo organismu biopolimēri, nodrošinot iedzimtības informācijas saglabāšanu un nodošanu.

Nukleīnskābju makromolekulas 1869. gadā atklāja Šveices ķīmiķis F. Mišers kūtsmēslos atrastajos leikocītu kodolos. Vēlāk nukleīnskābes tika identificētas visās augu un dzīvnieku, sēnīšu, baktēriju un vīrusu šūnās.

1. piezīme

Ir divu veidu nukleīnskābes - dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS).

Kā norāda nosaukumi, DNS molekula satur pentozes cukura dezoksiribozi, un RNS molekula satur ribozi.

Tagad ir zināms liels skaits DNS un RNS šķirņu, kas atšķiras viena no otras pēc struktūras un nozīmes metabolismā.

1. piemērs

Escherichia coli baktēriju šūnā ir aptuveni 1000 nukleīnskābju šķirņu, un dzīvniekiem un augiem ir vēl vairāk.

Katram organisma tipam ir savs šo skābju komplekts. DNS lokalizējas galvenokārt šūnas kodola hromosomās (% no kopējās šūnas DNS), kā arī hloroplastos un mitohondrijās. RNS atrodas citoplazmā, kodolos, ribosomās, mitohondrijās un plastidos.

DNS molekula sastāv no divām polinukleotīdu ķēdēm, kas ir spirāliski savītas viena pret otru. Ķēdes ir izvietotas pretparalēli, tas ir, 3-gals un 5-gals.

Katras šādas ķēdes strukturālās sastāvdaļas (monomēri) ir nukleotīdi. Nukleīnskābju molekulās nukleotīdu skaits ir atšķirīgs – no 80 pārneses RNS molekulās līdz vairākiem desmitiem tūkstošu DNS.

Jebkurš DNS nukleotīds satur vienu no četrām slāpekļa bāzēm ( adenīns, timīns, citozīns un guanīns), dezoksiriboze Un fosforskābes atlikums.

2. piezīme

Nukleotīdi atšķiras tikai ar slāpekļa bāzēm, starp kurām ir radniecīgas attiecības. Timīns, citozīns un uracils ir pirimidīna bāzes, bet adenīns un guanīns ir purīna bāzes.

Blakus esošie nukleotīdi polinukleotīdu ķēdē ir saistīti ar kovalentām saitēm, kas veidojas starp viena nukleotīda DNS molekulas dezoksiribozi (vai RNS ribozi) un cita nukleotīda fosforskābes atlikumu.

3. piezīme

Lai gan DNS molekulā ir tikai četru veidu nukleotīdi, to izvietojuma secības izmaiņu dēļ garā ķēdē DNS molekulas sasniedz milzīgu daudzveidību.

Divas polinukleotīdu ķēdes tiek apvienotas vienā DNS molekulā, izmantojot ūdeņraža saites, kas veidojas starp dažādu ķēžu nukleotīdu slāpekļa bāzēm.

Šajā gadījumā adenīns (A) var kombinēties tikai ar timīnu (T), un guanīns (G) var kombinēties tikai ar citozīnu (C). Rezultātā dažādos organismos adenilnukleotīdu skaits ir vienāds ar timidilnukleotīdu skaitu, un guanilnukleotīdu skaits ir vienāds ar citidilnukleotīdu skaitu. Šo modeli sauc "Čargafa likums". Tādā veidā nukleotīdu secība vienā ķēdē tiek noteikta atbilstoši to secībai otrā.

Šo nukleotīdu spēju selektīvi apvienot sauc komplementaritāte, un šī īpašība nodrošina jaunu DNS molekulu veidošanos, pamatojoties uz sākotnējo molekulu (replikācija).

4. piezīme

Dubulto spirāli stabilizē daudzas ūdeņraža saites (divas veidojas starp A un T, trīs starp G un C) un hidrofobās mijiedarbības.

DNS diametrs ir 2 nm, spirāles solis ir 3,4 nm, un katrs pagrieziens satur 10 nukleotīdu pārus.

Nukleīnskābes molekulas garums sasniedz simtiem tūkstošu nanometru. Tas ievērojami pārsniedz lielāko proteīna makromolekulu, kuras garums atlocītā veidā nav lielāks par 100–200 nm.

DNS molekulas pašdublēšanās

Pirms katras šūnu dalīšanās, ja tiek stingri ievērota nukleotīdu secība, notiek DNS molekulas replikācija.

Tas sākas ar DNS dubultās spirāles īslaicīgu attīšanu. Tas notiek enzīmu DNS topoizomerāzes un DNS helikāzes ietekmē. DNS polimerāze un DNS primāze katalizē nukleozīdu trifosfātu polimerizāciju un jaunas ķēdes veidošanos.

Replikācijas precizitāti nodrošina veidojamās šablona ķēdes slāpekļa bāzu komplementārā (A - T, G - C) mijiedarbība.

5. piezīme

Katra polinukleotīdu ķēde ir veidne jaunai komplementārai ķēdei. Rezultātā veidojas divas DNS molekulas, no kurām viena puse nāk no mātes molekulas, bet otra ir tikko sintezēta.

Turklāt jaunas ķēdes vispirms tiek sintezētas īsu fragmentu veidā, un pēc tam šie fragmenti ar speciālu enzīmu tiek “sašūti” garās ķēdēs.

Divas jaunās izveidotās DNS molekulas ir precīza sākotnējās molekulas kopija replikācijas dēļ.

Šis process ir pamats iedzimtas informācijas pārraidei, kas notiek šūnu un organisma līmenī.

6. piezīme

DNS replikācijas svarīgākā iezīme ir tās augstā precizitāte, ko nodrošina īpašs proteīnu komplekss - “replikācijas mašīna”.

“Replicēšanas mašīnas” funkcijas:

ražo ogļhidrātus, kas veido komplementāru pāri ar mātes matricas ķēdes nukleotīdiem;
darbojas kā katalizators kovalentās saites veidošanā starp augšanas ķēdes galu un katru jaunu nukleotīdu;
koriģē ķēdi, noņemot nepareizi iekļautos nukleotīdus.

Kļūdu skaits “replikācijas mašīnā” ir ļoti mazs, mazāk nekā viena kļūda uz 1 miljardu nukleotīdu.

Tomēr ir gadījumi, kad “replikācijas iekārta” var izlaist vai ievietot vairākas papildu bāzes, iekļaut C vietā T vai A vietā G. Katra šāda nukleotīdu secības aizstāšana DNS molekulā ir ģenētiska kļūda un tiek saukts mutācija. Visās nākamajās šūnu paaudzēs šādas kļūdas tiks atkārtotas, kas var radīt ievērojamas negatīvas sekas.

RNS veidi un to funkcijas

RNS ir viena polinukleotīda ķēde (dažiem vīrusiem ir divas ķēdes).

Monomēri ir ribonukleotīdi.

Slāpekļa bāzes nukleotīdos:

adenīns (A);*
guanīns (G);
citozīns (C);
uracils (U).*

Monosaharīds - riboze.

Šūnā tas ir lokalizēts kodolā (nucleolus), mitohondrijās, hloroplastos, ribosomās un citoplazmā.

Tas tiek sintezēts ar šablonu sintēzi saskaņā ar komplementaritātes principu vienā no DNS ķēdēm, nav spējīgs replikēties (pašdublēšanās) un ir labils.

Ir dažādi RNS veidi, kas atšķiras pēc molekulārā izmēra, struktūras, atrašanās vietas šūnā un funkcijām.

Zema molekulmasa pārnes RNS (tRNS) veido aptuveni 10% no kopējā šūnu RNS daudzuma.

Ģenētiskās informācijas pārraides procesā katra tRNS var piesaistīt un pārnest tikai noteiktu aminoskābi (piemēram, lizīnu) uz ribosomām, kas ir olbaltumvielu sintēzes vieta. Bet katrai aminoskābei ir vairāk nekā viena tRNS. Tāpēc ir daudz vairāk nekā 20 dažādu tRNS, kas atšķiras pēc to primārās struktūras (ir atšķirīga nukleotīdu secība).

Ribosomu RNS (rRNS) veido līdz 85% no visām RNS šūnām. Tā kā tās ir daļa no ribosomām, tās veic strukturālu funkciju. rRNS piedalās arī ribosomas aktīvā centra veidošanā, kur proteīnu biosintēzes procesā starp aminoskābju molekulām veidojas peptīdu saites.

Ar kurjers vai ziņojuma RNS (mRNS) tiek ieprogrammēta olbaltumvielu sintēze šūnā. Lai gan to saturs šūnā ir salīdzinoši zems - aptuveni 5% - no visu RNS kopējās masas šūnā, mRNS ir pirmajā vietā to nozīmīguma ziņā, jo tie tieši pārnes DNS kodu proteīnu sintēzei. Šajā gadījumā katru šūnu proteīnu kodē īpaša mRNS. Tas izskaidrojams ar to, ka RNS sintēzes laikā saņem informāciju no DNS par proteīna struktūru nokopētas nukleotīdu secības veidā un nodod to ribosomā apstrādei un ieviešanai.

7. piezīme

Visu veidu RNS nozīme ir tāda, ka tie ir funkcionāli vienota sistēma, kuras mērķis ir veikt šūnai specifisko proteīnu sintēzi šūnā.

ATP ķīmiskā struktūra un loma enerģijas metabolismā

Adenozīna trifosforskābe (ATP ) atrodas katrā šūnā – hialoplazmā (šķīstošā citoplazmas frakcija), mitohondrijās, hloroplastos un kodolā.

Tas nodrošina enerģiju lielākajai daļai reakciju, kas notiek šūnā. Ar ATP palīdzību šūna spēj kustēties, sintezēt jaunas olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu molekulas, atbrīvoties no sadalīšanās produktiem, veikt aktīvo transportu utt.

ATP molekulu veido slāpekļa bāze, piecu oglekļa cukura riboze un trīs fosforskābes atlikumi. Fosfātu grupas ATP molekulā ir savienotas viena ar otru ar augstas enerģijas (makroerģiskām) saitēm.

Galīgās fosfātu grupas hidrolītiskās eliminācijas rezultātā, adenozīna difosforskābe (ADP) un tiek atbrīvota enerģija.

Pēc otrās fosfātu grupas likvidēšanas, adenozīna monofosforskābe (AMP) un tiek atbrīvota vēl viena enerģijas daļa.

ATP veidojas no ADP un neorganiskā fosfāta, pateicoties enerģijai, kas izdalās organisko vielu oksidēšanās un fotosintēzes laikā. Šo procesu sauc par fosforilāciju. Šajā gadījumā ir jāizmanto vismaz 40 kJ/mol ATP, kas uzkrāts tā augstas enerģijas saitēs.

Tas nozīmē, ka elpošanas un fotosintēzes procesu galvenā nozīme ir tāda, ka tie piegādā enerģiju ATP sintēzei, ar kuras līdzdalību šūnā notiek ievērojams skaits dažādu procesu.

ATP tiek atjaunots ārkārtīgi ātri. Piemērs Cilvēkiem katra ATP molekula tiek sadalīta un atkal atjaunota 2400 reizes dienā, tāpēc tās vidējais mūža ilgums ir mazāks par 1 minūti.

ATP sintēze galvenokārt notiek mitohondrijās un hloroplastos. ATP, kas veidojas, pa endoplazmatiskā tīkla kanāliem nonāk tajās šūnas daļās, kur nepieciešama enerģija.

Jebkāda veida šūnu darbība notiek, pateicoties enerģijai, kas izdalās ATP hidrolīzes laikā. Atlikusī enerģija (apmēram 50%), kas izdalās olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu un citu organisko savienojumu molekulu sadalīšanās laikā, tiek izkliedēta siltuma veidā un tam nav praktiskas nozīmes šūnas dzīvē.

Atcerieties, kas ir monomērs un polimērs. Kādas vielas ir olbaltumvielu monomēri? Kā olbaltumvielas kā polimēri atšķiras no cietes?

Nukleīnskābes ieņem īpašu vietu starp šūnas organiskajām vielām. Tie vispirms tika izolēti no šūnu kodoliem, tāpēc viņi ieguva savu nosaukumu (no latīņu kodols - kodols). Pēc tam citoplazmā un dažās citās šūnu organellās tika atklātas nukleīnskābes. Bet viņi saglabāja savu sākotnējo nosaukumu.

Nukleīnskābes, tāpat kā olbaltumvielas, ir polimēri, bet to monomēriem, nukleotīdiem, ir sarežģītāka struktūra. Nukleotīdu skaits ķēdē var sasniegt 30 000 Nukleīnskābes ir šūnas lielākās molekulmasas organiskās vielas.

Rīsi. 24. Nukleotīdu uzbūve un veidi

Šūnās ir divu veidu nukleīnskābes: dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS). Tie atšķiras pēc nukleotīdu sastāva, polinukleotīdu ķēdes struktūras, molekulmasas un funkcijām.

Rīsi. 25.Polinukleotīdu ķēde

DNS sastāvs un struktūra. DNS molekulas nukleotīdi ietver fosforskābi, ogļhidrātu dezoksiribozi (no kurienes cēlies nosaukums DNS) un slāpekļa bāzes - adenīnu (A), timīnu (T), guanīnu (G), citozīnu (C) (24. att.). , 25).

Šīs bāzes savā struktūrā atbilst pa pāriem (A = T, G = C), un tās var viegli savienot, izmantojot ūdeņraža saites. Šādas pāru bāzes sauc par komplementārām (no latīņu komplementum - pievienošana).

Angļu zinātnieki Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks 1953. gadā konstatēja, ka DNS molekula sastāv no divām spirāliski savītām ķēdēm. Ķēdes mugurkaulu veido fosforskābes un dezoksiribozes atlikumi, un slāpekļa bāzes tiek virzītas spirāles iekšpusē (26., 27. att.). Abas ķēdes ir savienotas viena ar otru, izmantojot ūdeņraža saites starp komplementārām bāzēm.

Rīsi. 26.DNS molekulas diagramma

Šūnās DNS molekulas atrodas kodolā. Tie veido hromatīna pavedienus, un pirms šūnu dalīšanās tie spirālē, savienojas ar olbaltumvielām un pārvēršas hromosomās. Turklāt specifiska DNS ir atrodama mitohondrijās un hloroplastos.

Šūnā esošā DNS ir atbildīga par iedzimtas informācijas uzglabāšanu un pārsūtīšanu. Tas kodē informāciju par visu olbaltumvielu struktūru organismā. DNS molekulu skaits kalpo kā noteiktas organismu sugas ģenētiskais raksturojums, un nukleotīdu secība ir raksturīga katram indivīdam.

RNS struktūra un veidi. RNS molekula satur fosforskābi, ogļhidrātu ribozi (tātad nosaukums ribonukleīnskābe), slāpekļa bāzes: adenīnu (A), uracilu (U), guanīnu (G), citozīnu (C). Timīna vietā šeit atrodams uracils, kas papildina adenīnu (A = U). RNS molekulas, atšķirībā no DNS, sastāv no vienas polinukleotīdu ķēdes (25. att.), kurai var būt taisni un spirālveida posmi, un tā veido cilpas starp komplementārām bāzēm, izmantojot ūdeņraža saites. RNS molekulmasa ir ievērojami zemāka nekā DNS molekulmasa.

Šūnās RNS molekulas atrodas kodolā, citoplazmā, hloroplastos, mitohondrijās un ribosomās. Ir trīs RNS veidi, kuriem ir atšķirīga molekulmasa, molekulārā forma un kas veic dažādas funkcijas.

Messenger RNS (mRNS) pārnēsā informāciju par proteīna struktūru no DNS līdz tās sintēzes vietai ribosomās. Katra mRNS molekula satur pilnīgu informāciju, kas nepieciešama vienas proteīna molekulas sintēzei. No visiem RNS veidiem mRNS ir lielākās.

Rīsi. 27. DNS molekulas dubultspirāle (3-D modelis)

Pārneses RNS (tRNS) ir īsākās molekulas. To uzbūve atgādina āboliņa lapas formu (62. att.). Tie transportē aminoskābes uz proteīnu sintēzes vietu ribosomās.

Ribosomu RNS (rRNS) veido vairāk nekā 80% no kopējās RNS masas šūnā un kopā ar olbaltumvielām ir daļa no ribosomām.

ATP. Papildus polinukleotīdu ķēdēm šūnā ir mononukleotīdi, kuriem ir tāds pats sastāvs un struktūra kā nukleotīdiem, kas veido DNS un RNS. Vissvarīgākais no tiem ir ATP - adenozīna trifosfāts.

ATP molekula sastāv no ribozes, adenīna un trīs fosforskābes atlikumiem, starp kuriem ir divas augstas enerģijas saites (28. att.). Katra no tām enerģija ir 30,6 kJ/mol. Tāpēc to sauc par augstas enerģijas atšķirībā no vienkāršas saites, kuras enerģija ir aptuveni 13 kJ/mol. Kad no ATP molekulas tiek noņemts viens vai divi fosforskābes atlikumi, veidojas attiecīgi ADP (adenozīndifosfāts) vai AMP (adenozīna monofosfāts) molekula. Šajā gadījumā enerģija tiek atbrīvota divarpus reizes vairāk nekā citu organisko vielu sadalīšanās laikā.

Rīsi. 28. Alenozīna trifosfāta (ATP) molekulas uzbūve un loma enerģijas pārveidē.

ATP ir galvenā viela vielmaiņas procesos šūnā un universāls enerģijas avots. ATP molekulu sintēze notiek mitohondrijās un hloroplastos. Enerģija tiek uzkrāta organisko vielu oksidācijas reakciju un saules enerģijas uzkrāšanās rezultātā. Šūna izmanto šo uzkrāto enerģiju visos dzīvības procesos.

Vingrinājumi, kuru pamatā ir ietvertais materiāls

Kas ir nukleīnskābes monomērs? No kādām sastāvdaļām tas sastāv?
Kā nukleīnskābes kā polimēri atšķiras no olbaltumvielām?
Kas ir komplementaritāte? Nosauciet cilšu bāzes. Kādas saites veidojas starp tām?
Kādu lomu RNS molekulas spēlē dzīvos dabas ķermeņos?
ATP funkciju šūnā dažreiz salīdzina ar akumulatoru vai akumulatoru. Paskaidrojiet šī salīdzinājuma nozīmi.

Mācību mērķi:

padziļinot un vispārinot zināšanas par nukleīnskābju uzbūvi un nozīmi.
zināšanu radīšana par šūnas enerģētisko vielu – ATP

Zināt: Nukleīnskābes. DNS - ķīmiskais sastāvs, struktūra, DNS dublēšanās, bioloģiskā loma. RNS, ATP – uzbūve, sintēze, bioloģiskās funkcijas.

Būt spējīgam: sastādīt DNS un RNS ķēžu diagrammas pēc komplementaritātes principa.

Nodarbības mērķi:

Izglītības: Iepazīstina ar nukleīnskābju jēdzienu, atklāj to sastāva un struktūras īpatnības, funkcijas, iepazīstina ar DNS un RNS slāpekļa bāzēm un telpisko organizāciju, galvenajiem RNS veidiem, nosaka RNS un DNS līdzības un atšķirības, veido jēdzienu par nukleīnskābēm. šūnas enerģētisko vielu - ATP, izpētiet šīs vielas uzbūvi un funkcijas.
Izglītības: attīstīt spēju salīdzināt, novērtēt, sastādīt vispārīgu nukleīnskābju aprakstu, attīstīt iztēli, loģisko domāšanu, uzmanību un atmiņu.
Pedagogi: audzināt sacensību garu, kolektīvismu, atbilžu precizitāti un ātrumu; veikt estētisko audzināšanu, pareizas uzvedības audzināšanu klasē, karjeras ievirzi.

Nodarbošanās veids: apvienotā nodarbība – 80 minūtes.

Metodes un metodiskie paņēmieni: stāsts ar sarunas elementiem, demonstrācija.

Aprīkojums: mācību grāmatu zīmējumi, tabulas, DNS modelis, tāfele.

Klases aprīkojums:

pārbaudes uzdevumi;
kartes individuālajām intervijām.

Nodarbības gaita

I. Organizatoriskā daļa:

klātesošo pārbaude;
auditorijas un grupas pārbaude nodarbībai;
žurnāls ieraksts.

II. Zināšanu līmeņa kontrole:

III. Tēmas ziņojums.

IV. Jauna materiāla prezentācija.

Materiāla prezentācijas plāns:

Nukleīnskābju izpētes vēsture.
Struktūra un funkcijas.
Sastāvs, nukleotīdi.
Komplementaritātes princips.
DNS struktūra.
Funkcijas.
DNS replikācija.
RNS – sastāvs, struktūra, veidi, funkcijas.
ATP - struktūra un funkcijas.

Kāda viela ir iedzimtas informācijas nesējs? Kādas tās struktūras iezīmes nodrošina iedzimtības informācijas daudzveidību un tās pārnešanu?

1953. gada aprīlī izcilais dāņu fiziķis Nīls Bors saņēma vēstuli no amerikāņu zinātnieka Maksa Delbrika, kurā viņš rakstīja: “Bioloģijā notiek pārsteidzošas lietas, man šķiet, ka Džeimss Vatsons ir izdarījis atklājumu, kas salīdzināms ar to, ko Raterfords veica 1911. gadā. (atomu kodolu atklāšana)".

Džeimss Djūijs Vatsons dzimis ASV 1928. gadā. Vēl būdams Čikāgas universitātes students, viņš pievērsās tobrīd aktuālākajai bioloģijas problēmai – gēnu nozīmei iedzimtībā. 1951. gadā, ieradies stažēties Anglijā, Kembridžā, viņš iepazinās ar Frensisu Kriku.

Frensiss Kriks ir gandrīz 12 gadus vecāks par Vatsonu. Viņš dzimis 1916. gadā un pēc Londonas koledžas absolvēšanas strādāja Kembridžas Universitātē.

19. gadsimta beigās bija zināms, ka hromosomas atrodas kodolā un sastāv no DNS un olbaltumvielām. Viņi zināja, ka DNS pārraida iedzimtu informāciju, bet galvenais palika noslēpumā. Kā darbojas tik sarežģīta sistēma? Šo problēmu varētu atrisināt, tikai atpazīstot noslēpumainās DNS struktūru.

Vatsonam un Krikam bija jānāk klajā ar DNS modeli, kas atbilstu rentgena fotogrāfijai. Morisam Vilkinsam izdevās “nofotografēt” DNS molekulu, izmantojot rentgena starus. Pēc 2 gadus ilga rūpīga darba zinātnieki ierosināja elegantu un vienkāršu DNS modeli. Pēc tam vēl 10 gadus pēc šī atklājuma zinātnieki no dažādām valstīm pārbaudīja Vatsona un Krika minējumus. , visbeidzot, tika pieņemts spriedums: "Viss ir pareizi, DNS ir izstrādāta šādā veidā." Vatsons, Kriks un Moriss Vilkinss par šo atklājumu saņēma Nobela prēmiju 1953. gadā.

DNS ir polimērs.

Zināšanu atjaunināšana: kas ir polimērs?

Kas ir monomērs?

DNS monomēri ir nukleotīdi, kas sastāv no:

Slāpekļa bāze
Dezoksiribozes cukuri
Fosforskābes atlikums

Uzzīmējiet uz tāfeles nukleotīda diagrammu.

DNS molekulā ir atrodamas dažādas slāpekļa bāzes:

Adenīns (A), apzīmēsim šo slāpekļa bāzi
Timīns (T), apzīmēsim šo slāpekļa bāzi
Guanīns (G), apzīmēsim šo slāpekļa bāzi
Citozīns (C), apzīmēsim šo slāpekļa bāzi

Secinājums ir tāds, ka ir 4 nukleotīdi, un tie atšķiras tikai ar slāpekļa bāzēm.

DNS ķēde sastāv no mainīgiem nukleotīdiem, kas saistīti ar kovalentu saiti: viena nukleotīda cukurs un cita nukleotīda fosforskābes atlikums. Šūnā tika atrasts ne tikai DNS, kas sastāvēja no vienas virknes, bet gan sarežģītāks veidojums. Šajā veidojumā divas nukleotīdu virknes ir savienotas ar slāpekļa bāzēm (ūdeņraža saitēm) saskaņā ar komplementaritātes principu.

Var pieņemt, ka iegūtā DNS ķēde salocās spirālē, pateicoties dažādam ūdeņraža saišu skaitam starp dažādu ķēžu slāpekļa bāzēm, un tādējādi iegūst vislabvēlīgāko formu. Šī struktūra ir diezgan spēcīga un grūti iznīcināma. Un tomēr tas šūnā notiek regulāri.

Nobeigumā tiek sagatavots pamatojošs kopsavilkums:

NUKLEĪNSKĀBES
POLIMĒRI
DNS ir dubultspirāle
Kriks, Vatsons — 1953.
Nobela prēmija
komplementaritāte

Iedzimtas informācijas glabāšana
Iedzimtas informācijas reproducēšana
Iedzimtas informācijas nodošana

Ribonukleīnskābe (RNS), arī lineārs polimērs, bet daudz īsāks. RNS bāzes ir komplementāras ar DNS bāzēm, bet RNS molekulā vienu bāzi - timīnu (T) - aizstāj ar uracilu (U) un dezoksiribozes vietā izmanto vienkārši ribozi, kurā ir par vienu skābekļa atomu vairāk. Turklāt RNS ir vienpavediena struktūra.

Daba ir radījusi trīs galvenos RNS molekulu veidus.

Molekulas, kas nolasa informāciju no DNS, sauc par Messenger RNS (mRNS). Šāda molekula ātri savienojas ar ribosomu, īsu laiku darbojas kā matrica (tāpēc to sauc arī par matricu jeb m-RNS), “nolietojas”, izjūk, un tās vietā stājas jauna m-RNS molekula. Šis process turpinās nepārtraukti visā šūnas dzīves laikā.

Cita veida RNS molekulas ir daudz mazākas un ir sadalītas 20 šķirnēs atbilstoši olbaltumvielās iekļauto dažādu aminoskābju skaitam. Katra šāda veida molekula, izmantojot īpašu fermentu, apvienojas ar vienu no 20 aminoskābēm un nogādā to ribosomā, kas jau ir savienota ar mRNS. Tā ir pārneses RNS (tRNS).

Visbeidzot, ribosomām ir sava ribosomu RNS (r-RNS), kas nenes ģenētisko informāciju, bet ir daļa no ribosomām.

Studenti patstāvīgi sastāda atsauces piezīmi par RNS

RNS - viena virkne

A, U, C, G – nukleotīdi

RNS veidi -

mRNS
tRNS
rRNS

Olbaltumvielu biosintēze

Zinātnieki ir atklājuši, ka katra ķermeņa molekula izmanto īpašu starojumu, vissarežģītākās vibrācijas rada DNS molekula. Iekšējā “mūzika” ir sarežģīta un daudzveidīga, un, kas pats pārsteidzošākais, tajā skaidri redzami noteikti ritmi. Pārvēršot ar datoru grafiskā attēlā, tie sniedz aizraujošu skatu. Tiem var sekot stundām, mēnešiem, gadiem – visu laiku “orķestris” izpildīs variācijas par pazīstamu tēmu. Viņš spēlē nevis sava prieka, bet ķermeņa labā: ritms, ko nosaka DNS un “uzņem” olbaltumvielas un citas molekulas, ir visu bioloģisko savienojumu pamatā, veido kaut ko līdzīgu dzīves ietvaram; Ritma traucējumi izraisa novecošanos un slimības. Jauniešiem šis ritms ir enerģiskāks, tāpēc ar vecumu patīk klausīties roku vai džezu, proteīna molekulas zaudē ritmu, tāpēc vecākiem cilvēkiem patīk klausīties klasiku. Klasiskā mūzika sakrīt ar DNS ritmu (Krievijas akadēmijas akadēmiķis V.N. Šabaļins pētīja šo fenomenu).

Jūs varat dot dažus padomus: Sāciet savu rītu ar labu melodiju un jūs dzīvosiet ilgāk!

Adenozīna trifosforskābe. Universāls bioloģiskās enerģijas akumulators. Augstas kaloritātes šūnu degviela. Satur 2 makroerģiskās saites. Makroerģiskie savienojumi ir tie, kuru ķīmiskās saites uzglabā enerģiju bioloģiskajos procesos izmantojamā formā.

ATP (nukleotīds) sastāv no:

slāpekļa bāze
ogļhidrāti,
3 molekulas H3PO4

Makroerģiskie savienojumi

ATP + H 2 O - ADP + P + E (40 kJ/mol)
ADP + H 2 O — AMP + P + E (40 kJ/mol)

Divu augstas enerģijas saišu energoefektivitāte ir 80 kJ/mol. ATP veidojas dzīvnieku šūnu un augu hloroplastu mitohondrijās ATP enerģija tiek izmantota kustībai, biosintēzei, dalīšanai u.c. 1 ATP molekulas vidējais dzīves ilgums ir mazāks par 1 minūti, jo. tas tiek sadalīts un atjaunots 2400 reizes dienā.

V. Vispārināšana un sistematizācija.

Frontālā aptauja:

Paskaidrojiet, kas ir nukleīnskābes?
Kādus NK veidus jūs zināt?
Vai NC polimēri?
Kāds ir DNS nukleotīda sastāvs?
Kāds ir RNS nukleotīda sastāvs?
Kādas ir RNS un DNS nukleotīdu līdzības un atšķirības?
ATP ir pastāvīgs šūnas enerģijas avots. Tās lomu var salīdzināt ar akumulatora lomu. Paskaidrojiet, kādas ir šīs līdzības.
Kāda ir ATP struktūra?

VI. Jauna materiāla konsolidācija:

Atrisināt problēmu:

Vienai no DNS molekulas fragmenta ķēdēm ir šāda struktūra: G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T

a) Norādiet pretējās ķēdes struktūru

b) Norādiet nukleotīdu secību molekulā un - RNS, kas uzbūvēta šajā DNS ķēdes sadaļā.

Uzdevums: sacerēt sinhronu.

DNS
uzglabā, pārraida
garš, spirālveida, savīti
1953. gada Nobela prēmija
polimērs

VII. Beigu daļa:

veiktspējas novērtējums,
komentāri.

VIII. Mājasdarbs:

mācību grāmatas rindkopa,
izveidot krustvārdu mīklu par tēmu: “Nukleīnskābes”,
sagatavot referātus par tēmu “Šūnu organiskās vielas”.

Miljoniem bioķīmisko reakciju notiek jebkurā mūsu ķermeņa šūnā. Tos katalizē dažādi fermenti, kuriem bieži vien ir nepieciešama enerģija. Kur šūna to iegūst? Uz šo jautājumu var atbildēt, ja ņemam vērā ATP molekulas struktūru - vienu no galvenajiem enerģijas avotiem.

ATP ir universāls enerģijas avots

ATP apzīmē adenozīna trifosfātu vai adenozīna trifosfātu. Viela ir viens no diviem svarīgākajiem enerģijas avotiem jebkurā šūnā. ATP struktūra un tā bioloģiskā loma ir cieši saistītas. Lielākā daļa bioķīmisko reakciju var notikt tikai ar vielas molekulu piedalīšanos, jo īpaši tas attiecas uz ATP reakcijā tieši: lai notiktu kāds process, ir nepieciešama enerģija, kas atrodas tieši adenozīna trifosfātā.

Vielas molekulu struktūra ir tāda, ka saites, kas veidojas starp fosfātu grupām, nes milzīgu enerģijas daudzumu. Tāpēc šādas saites tiek sauktas arī par makroerģiskām jeb makroenerģētiskām (makro=daudz, liels daudzums). Šo terminu pirmais ieviesa zinātnieks F. Lipmans, un viņš arī ierosināja to apzīmēšanai izmantot simbolu ̴.

Šūnai ir ļoti svarīgi uzturēt nemainīgu adenozīna trifosfāta līmeni. Īpaši tas attiecas uz muskuļu šūnām un nervu šķiedrām, jo tās ir visvairāk atkarīgas no enerģijas un to funkciju veikšanai ir nepieciešams augsts adenozīna trifosfāta saturs.

ATP molekulas struktūra

Adenozīna trifosfāts sastāv no trim elementiem: ribozes, adenīna un atlikumiem

Ribose- ogļhidrāti, kas pieder pie pentozes grupas. Tas nozīmē, ka riboze satur 5 oglekļa atomus, kas ir iekļauti ciklā. Riboze savienojas ar adenīnu caur β-N-glikozīdu saiti uz 1. oglekļa atoma. Pentozei pievieno arī fosforskābes atlikumus uz 5. oglekļa atoma.

Adenīns ir slāpekļa bāze. Atkarībā no tā, kura slāpekļa bāze ir piesaistīta ribozei, izšķir arī GTP (guanozīna trifosfātu), TTP (timidīna trifosfātu), CTP (citidīna trifosfātu) un UTP (uridīna trifosfātu). Visas šīs vielas pēc struktūras ir līdzīgas adenozīna trifosfātam un veic aptuveni tādas pašas funkcijas, taču šūnā tās ir daudz retāk sastopamas.

Fosforskābes atliekas. Pie ribozes var piesaistīt ne vairāk kā trīs fosforskābes atlikumus. Ja ir divi vai tikai viens, tad vielu sauc par ADP (difosfātu) vai AMP (monofosfātu). Tieši starp fosfora atlikumiem tiek noslēgtas makroenerģētiskās saites, pēc kuru pārrāvuma izdalās 40 līdz 60 kJ enerģijas. Ja tiek pārrautas divas saites, atbrīvojas 80, retāk - 120 kJ enerģijas. Pārraujot saiti starp ribozi un fosfora atlikumu, atbrīvojas tikai 13,8 kJ, tāpēc trifosfāta molekulā ir tikai divas augstas enerģijas saites (P ̴ P ̴ P), bet ADP molekulā ir viena (P ̴). P).

Šīs ir ATP strukturālās iezīmes. Sakarā ar to, ka starp fosforskābes atlikumiem veidojas makroenerģētiskā saite, ATP struktūra un funkcijas ir savstarpēji saistītas.

ATP struktūra un molekulas bioloģiskā loma. Adenozīna trifosfāta papildu funkcijas

Papildus enerģijai ATP šūnā var veikt daudzas citas funkcijas. Kopā ar citiem nukleotīdu trifosfātiem trifosfāts ir iesaistīts nukleīnskābju veidošanā. Šajā gadījumā ATP, GTP, TTP, CTP un UTP ir slāpekļa bāzu piegādātāji. Šis īpašums tiek izmantots procesos un transkripcijā.

ATP ir nepieciešams arī jonu kanālu darbībai. Piemēram, Na-K kanāls izsūknē no šūnas 3 nātrija molekulas un šūnā iesūknē 2 kālija molekulas. Šī jonu strāva ir nepieciešama, lai uzturētu pozitīvu lādiņu uz membrānas ārējās virsmas, un tikai ar adenozīna trifosfāta palīdzību kanāls var funkcionēt. Tas pats attiecas uz protonu un kalcija kanāliem.

ATP ir otrā ziņotāja cAMP (cikliskā adenozīna monofosfāta) prekursors - cAMP ne tikai pārraida signālu, ko saņem šūnu membrānas receptori, bet arī ir allosteriskais efektors. Allosteriskie efektori ir vielas, kas paātrina vai palēnina fermentatīvās reakcijas. Tādējādi cikliskais adenozīna trifosfāts inhibē enzīma sintēzi, kas katalizē laktozes sadalīšanos baktēriju šūnās.

Pati adenozīna trifosfāta molekula var būt arī allosterisks efektors. Turklāt šādos procesos ADP darbojas kā ATP antagonists: ja trifosfāts paātrina reakciju, tad difosfāts to kavē un otrādi. Šīs ir ATP funkcijas un struktūra.

Kā šūnā veidojas ATP?

ATP funkcijas un struktūra ir tāda, ka vielas molekulas tiek ātri izmantotas un iznīcinātas. Tāpēc trifosfātu sintēze ir svarīgs process enerģijas veidošanā šūnā.

Ir trīs vissvarīgākās adenozīna trifosfāta sintēzes metodes:

1. Substrāta fosforilēšana.

2. Oksidatīvā fosforilēšana.

3. Fotofosforilēšana.

Substrāta fosforilēšana balstās uz vairākām reakcijām, kas notiek šūnu citoplazmā. Šīs reakcijas sauc par glikolīzi – anaerobo stadiju 1 glikolīzes cikla rezultātā no 1 glikozes molekulas tiek sintezētas divas molekulas, kuras pēc tam tiek izmantotas enerģijas ražošanai, kā arī tiek sintezētas divas ATP.

C6H12O6 + 2ADP + 2Pn --> 2C 3H4O3 + 2ATP + 4H.

Šūnu elpošana

Oksidatīvā fosforilēšana ir adenozīna trifosfāta veidošanās, pārnesot elektronus pa membrānas elektronu transportēšanas ķēdi. Šīs pārneses rezultātā vienā membrānas pusē veidojas protonu gradients un ar ATP sintāzes proteīna integrālā komplekta palīdzību tiek uzbūvētas molekulas. Process notiek uz mitohondriju membrānas.

Glikolīzes un oksidatīvās fosforilācijas posmu secība mitohondrijās ir kopīgs process, ko sauc par elpošanu. Pēc pilnīga cikla no 1 glikozes molekulas šūnā veidojas 36 ATP molekulas.

Fotofosforilēšana

Fotofosforilēšanas process ir tāds pats kā oksidatīvā fosforilēšana ar tikai vienu atšķirību: fotofosforilēšanas reakcijas notiek šūnas hloroplastos gaismas ietekmē. ATP tiek ražots fotosintēzes gaismas stadijā, kas ir galvenais enerģijas ražošanas process zaļajos augos, aļģēs un dažās baktērijās.

Fotosintēzes laikā elektroni iziet cauri vienai un tai pašai elektronu transportēšanas ķēdei, kā rezultātā veidojas protonu gradients. Protonu koncentrācija vienā membrānas pusē ir ATP sintēzes avots. Molekulu montāžu veic enzīms ATP sintāze.

Vidējā šūna satur 0,04% adenozīna trifosfāta pēc svara. Tomēr vislielākā vērtība tiek novērota muskuļu šūnās: 0,2-0,5%.

Šūnā ir aptuveni 1 miljards ATP molekulu.

Katra molekula dzīvo ne vairāk kā 1 minūti.

Viena adenozīna trifosfāta molekula tiek atjaunota 2000-3000 reizes dienā.

Kopumā dienā cilvēka organisms sintezē 40 kg adenozīna trifosfāta, un jebkurā brīdī ATP rezerve ir 250 g.

Secinājums

ATP struktūra un tā molekulu bioloģiskā loma ir cieši saistītas. Vielai ir galvenā loma dzīvības procesos, jo augstas enerģijas saites starp fosfātu atliekām satur milzīgu enerģijas daudzumu. Adenozīna trifosfāts šūnā pilda daudzas funkcijas, un tāpēc ir svarīgi uzturēt nemainīgu vielas koncentrāciju. Sabrukšana un sintēze notiek lielā ātrumā, jo saišu enerģija tiek pastāvīgi izmantota bioķīmiskās reakcijās. Šī ir būtiska viela jebkurai ķermeņa šūnai. Tas, iespējams, ir viss, ko var teikt par ATP struktūru.