Kõige olulisem aine elusorganismide rakkudes on adenosiintrifosfaat ehk adenosiintrifosfaat. Kui sisestame selle nime lühendi, saame ATP. See aine kuulub nukleosiidtrifosfaatide rühma ja mängib juhtivat rolli elusrakkude ainevahetusprotsessides, olles neile asendamatuks energiaallikaks.
Kokkupuutel
Klassikaaslased
ATP avastajad olid Harvardi troopilise meditsiini kooli biokeemikud – Yellapragada Subbarao, Karl Lohman ja Cyrus Fiske. Avastus toimus 1929. aastal ja sellest sai elussüsteemide bioloogia oluline verstapost. Hiljem, 1941. aastal, avastas Saksa biokeemik Fritz Lipmann, et rakkudes olev ATP on peamine energiakandja.
ATP struktuur
Sellel molekulil on süstemaatiline nimi, mis on kirjutatud järgmiselt: 9-β-D-ribofuranosüüladeniin-5′-trifosfaat või 9-β-D-ribofuranosüül-6-amino-puriin-5′-trifosfaat. Millised ühendid moodustavad ATP? Keemiliselt on see adenosiintrifosfaatester - adeniini ja riboosi derivaat. See aine moodustub adeniini, mis on puriini lämmastikalus, kombineerimisel riboosi 1'-süsinikuga, kasutades β-N-glükosiidsidet. Seejärel lisatakse riboosi 5'-süsinikule järjestikku α-, β- ja γ-fosforhappe molekulid.
Seega sisaldab ATP molekul selliseid ühendeid nagu adeniin, riboos ja kolm fosforhappejääki. ATP on spetsiaalne ühend, mis sisaldab sidemeid, mis vabastavad suures koguses energiat. Selliseid sidemeid ja aineid nimetatakse suure energiaga. Nende ATP molekuli sidemete hüdrolüüsi käigus vabaneb energiahulk 40-60 kJ/mol ning selle protsessiga kaasneb ühe või kahe fosforhappejäägi eliminatsioon.
Nii on need keemilised reaktsioonid kirjas:
- 1). ATP + vesi → ADP + fosforhape + energia;
- 2). ADP + vesi →AMP + fosforhape + energia.
Nende reaktsioonide käigus vabanevat energiat kasutatakse edasistes biokeemilistes protsessides, mis nõuavad teatud energiasisendit.
ATP roll elusorganismis. Selle funktsioonid
Millist funktsiooni ATP täidab? Esiteks energiast. Nagu eespool mainitud, on adenosiintrifosfaadi põhiülesanne anda energiat elusorganismis toimuvateks biokeemilisteks protsessideks. See roll on tingitud asjaolust, et kahe suure energiaga sideme olemasolu tõttu toimib ATP energiaallikana paljudes füsioloogilistes ja biokeemilistes protsessides, mis nõuavad suuri energiasisendeid. Sellised protsessid on kõik kehas esinevate komplekssete ainete sünteesi reaktsioonid. See on esiteks molekulide aktiivne ülekanne rakumembraanid, sealhulgas osalemine membraanidevahelise elektripotentsiaali loomises ja lihaste kokkutõmbumise elluviimises.
Lisaks ülaltoodule loetleme veel mõned: ATP mitte vähem tähtsad funktsioonid, nagu näiteks:
Kuidas ATP kehas moodustub?
Adenosiintrifosforhappe süntees on käimas, sest keha vajab normaalseks toimimiseks alati energiat. Igal hetkel on seda ainet väga vähe – ligikaudu 250 grammi, mis on "vihmase päeva hädavaru". Haiguse ajal toimub selle happe intensiivne süntees, sest immuun- ja eritussüsteemide ning organismi termoregulatsioonisüsteemi toimimiseks kulub palju energiat, mis on vajalik tõhus võitlus haiguse algusega.
Milles ATP rakud enamik? Need on lihas- ja närvikoe rakud, kuna neis toimuvad energiavahetusprotsessid kõige intensiivsemalt. Ja see on ilmne, sest lihased osalevad liikumises, mis nõuab lihaskiudude kokkutõmbumist, ja neuronid edastavad elektrilisi impulsse, ilma milleta on kõigi kehasüsteemide toimimine võimatu. Seetõttu on raku jaoks nii oluline säilitada muutumatuna ja kõrge tase adenosiintrifosfaat.
Kuidas võivad kehas tekkida adenosiintrifosfaadi molekulid? Neid moodustavad nn ADP (adenosiindifosfaat) fosforüülimine. See keemiline reaktsioon järgnevalt:
ADP + fosforhape + energia → ATP + vesi.
ADP fosforüülimine toimub katalüsaatorite, näiteks ensüümide ja valguse osalusel ning see viiakse läbi ühel kolmest viisist:
Nii oksüdatiivne kui ka substraadi fosforüülimine kasutab sellise sünteesi käigus oksüdeerunud ainete energiat.
Järeldus
Adenosiintrifosforhape- See on kehas kõige sagedamini uuenev aine. Kui kaua elab adenosiintrifosfaadi molekul keskmiselt? Näiteks inimkehas on selle eluiga alla ühe minuti, seega sünnib ja laguneb kuni 3000 korda päevas üks molekul sellist ainet. Hämmastavalt päeva jooksul Inimkeha sünteesib umbes 40 kg seda ainet! Vajadus selle “sisemise energia” järele on meie jaoks nii suur!
Kogu ATP sünteesitsükkel ja edasine kasutamine elusolendi kehas toimuvate ainevahetusprotsesside energiakütusena kujutab endast selle organismi energiavahetuse põhiolemust. Seega on adenosiintrifosfaat omamoodi "aku", mis tagab elusorganismi kõigi rakkude normaalse funktsioneerimise.
Mis paneb inimese liikuma? Mis on energia metabolism? Kust tuleb keha energia? Kaua see kestab? Mille juures kehaline aktiivsus, kui palju energiat kulub? Nagu näete, on küsimusi palju. Kuid enamik neist ilmneb siis, kui hakkate seda teemat uurima. Püüan kõige uudishimulikumate elu lihtsamaks teha ja aega säästa. Mine…
Energia metabolism on orgaaniliste ainete lagunemise reaktsioonide kogum, millega kaasneb energia vabanemine.
Liikumise tagamiseks (aktiini ja müosiini filamendid lihases) vajab lihas adenosiintrifosfaati (ATP). Kui fosfaatidevahelised keemilised sidemed katkevad, vabaneb energia, mida rakk kasutab. Sel juhul läheb ATP madalama energiaga olekusse adenosiindifosfaadiks (ADP) ja anorgaaniliseks fosforiks (P).
Kui lihas toodab tööd, siis laguneb ATP pidevalt ADP-ks ja anorgaaniliseks fosforiks, vabastades energiat (umbes 40-60 kJ/mol). Pikaajaliseks tööks on vaja taastada ATP kiirusega, millega rakk seda ainet kasutab.
Lühiajaliseks, lühiajaliseks ja pikaajaliseks tööks kasutatavad energiaallikad on erinevad. Energiat saab toota nii anaeroobselt (hapnikuvaba) kui ka aeroobselt (oksüdatiivselt). Milliseid omadusi arendab sportlane aeroobses või anaeroobses tsoonis treenides, kirjutasin artiklis “”.
Seal on kolm energiasüsteemid, tagades inimese füüsilise töö:
- Alaktaat või fosfagen (anaeroobne). Seda seostatakse ATP resünteesi protsessidega peamiselt kõrge energiasisaldusega fosfaatühendi – kreatiinfosfaadi (CrP) tõttu.
- Glükolüütiline (anaeroobne). Tagab ATP ja KrP resünteesi tänu glükogeeni ja/või glükoosi anaeroobse lagunemise reaktsioonidele piimhappeks (laktaadiks).
- Aeroobne (oksüdatiivne). Töövõime süsivesikute, rasvade, valkude oksüdatsiooni tõttu, suurendades samaaegselt hapniku tarnimist ja kasutamist töötavates lihastes.
Energiaallikad lühiajaliseks tööks.
ATP molekul (adenosiintrifosfaat) annab lihasele kiiresti ligipääsetava energia. Sellest energiast piisab 1-3 sekundiks. Seda allikat kasutatakse hetkeliseks maksimaalse jõuga töötamiseks.
ATP + H2O ⇒ ADP + P + energia
Organismis on ATP üks kõige sagedamini uuenevaid aineid; Seega on inimesel ühe ATP molekuli eluiga alla 1 minuti. Päeva jooksul läbib üks ATP molekul keskmiselt 2000-3000 resünteesi tsüklit (inimese organism sünteesib umbes 40 kg ATP-d päevas, kuid sisaldab igal hetkel ligikaudu 250 g), st ATP reservi praktiliselt ei teki. organismis tekitatud ning normaalseks eluks on vaja pidevalt sünteesida uusi ATP molekule.
ATP-d täiendab CrP (kreatiinfosfaat), see on teine fosfaadi molekul, millel on lihastes kõrge energia. KrP annetab fosfaadimolekuli ADP molekulile, et moodustada ATP, võimaldades seeläbi lihasel teatud aja töötada.
See näeb välja selline:
ADP+ KrP ⇒ ATP + Kr
KrF reserv kestab kuni 9 sekundit. tööd. Sel juhul saabub võimsuse tipp 5-6 sekundi pärast. Professionaalsed sprinterid püüavad seda tanki (KrF-i reservi) treeningutega veelgi suurendada 15 sekundini.
Nii esimesel kui ka teisel juhul toimub ATP moodustumise protsess anaeroobses režiimis, ilma hapniku osaluseta. ATP resüntees CrP tõttu toimub peaaegu kohe. Sellel süsteemil on glükolüütilise ja aeroobse süsteemiga võrreldes suurim jõud ning see tagab "plahvatusliku" töö maksimaalse jõu ja lihaste kontraktsioonide kiirusega. Nii näeb välja energiavahetus lühiajalise töö tegemisel ehk nii toimib organismi alaktiline energiavarustussüsteem.
Energiaallikad lühiajaliseks tööks.
Kust saab keha lühiajalise töö käigus energiat? Sel juhul on allikaks loomsed süsivesikud, mida leidub inimese lihastes ja maksas – glükogeen. Protsessi, mille käigus glükogeen soodustab ATP resünteesi ja energia vabanemist, nimetatakse Anaeroobne glükolüüs(Glükolüütiline energiavarustussüsteem).
Glükolüüs on glükoosi oksüdatsiooniprotsess, mille käigus ühest glükoosi molekulist moodustub kaks püruviinhappe (püruvaat) molekuli. Püruviinhappe edasine metabolism on võimalik kahel viisil – aeroobsel ja anaeroobsel.
Aeroobse töö ajal püruviinhape (Pyruvate) osaleb ainevahetuses ja paljudes organismis toimuvates biokeemilistes reaktsioonides. See muundatakse atsetüül-koensüümiks A, mis osaleb Krebsi tsüklis, tagades rakus hingamise. Eukarüootides (elusorganismide rakud, mis sisaldavad tuuma, st inimese ja looma rakkudes) toimub Krebsi tsükkel mitokondrites (MC, see on raku energiajaam).
Krebsi tsükkel(trikarboksüülhappe tsükkel) on kõigi hapnikku kasutavate rakkude hingamise võtmeetapp, see on paljude keha metaboolsete radade ristumiskeskus. Lisaks energeetilisele rollile on Krebsi tsüklil oluline plastiline funktsioon. Biokeemilistes protsessides osaledes aitab see sünteesida selliseid olulisi rakulisi ühendeid nagu aminohapped, süsivesikud, rasvhapped jne.
Kui hapnikku pole piisavalt st töö toimub anaeroobses režiimis, siis püroviinamarihape organismis laguneb anaeroobselt koos piimhappe (laktaadi) moodustumisega
Glükolüütilist anaeroobset süsteemi iseloomustab suur võimsus. See protsess algab peaaegu töö algusest ja jõuab võimsuseni 15-20 sekundi pärast. maksimaalse intensiivsusega töö ja seda võimsust ei saa säilitada kauem kui 3–6 minutit. Algajatele, kes alles alustavad spordiga, piisab võimsusest napilt 1 minutiks.
Süsivesikud – glükogeen ja glükoos – toimivad energiasubstraatidena lihaste energiavarustamiseks. Kokku piisab inimkeha glükogeenivarust 1-1,5 tunniks tööks.
Nagu eelpool mainitud, moodustub glükolüütilise anaeroobse töö suure võimsuse ja kestuse tulemusena lihastes märkimisväärne kogus laktaati (piimhapet).
Glükogeen ⇒ ATP + piimhape
Lihastest pärit laktaat siseneb verre ja seondub vere puhversüsteemidega, et säilitada keha sisekeskkond. Kui laktaadi tase veres tõuseb, siis ei pruugi puhversüsteemid mingil hetkel hakkama saada, mis põhjustab happe-aluse tasakaalu nihke happelisele poolele. Hapnemisel muutub veri paksuks ning keharakud ei saa kätte vajalikku hapnikku ja toitaineid. Selle tulemusena inhibeerib see anaeroobse glükolüüsi võtmeensüüme kuni nende aktiivsuse täieliku inhibeerimiseni. Glükolüüsi enda kiirus, laktiline anaeroobne protsess ja tööjõud vähenevad.
Anaeroobses režiimis töötamise kestus sõltub laktaadi kontsentratsiooni tasemest veres ning lihaste ja vere vastupanuvõimest happe nihkele.
Vere puhverdusvõime on vere võime neutraliseerida laktaati. Mida rohkem treenitud on inimene, seda suurem on tema puhvermaht.
Energiaallikad pikaajaliseks tööks.
Inimkeha energiaallikad pikaajalisel aeroobsel tööl, mis on vajalikud ATP moodustumiseks, on lihasglükogeen, veresuhkur, rasvhapped ja lihasesisene rasv. Selle protsessi käivitab pikaajaline aeroobne töö. Näiteks algab rasvapõletus (rasva oksüdatsioon) alustavatel jooksjatel pärast 40-minutilist jooksmist 2. pulsi tsoonis (PZ). Sportlastel algab oksüdatsiooniprotsess 15-20 minuti jooksul pärast jooksmist. Inimese kehas on piisavalt rasva 10-12 tunniks pidevaks aeroobseks tööks.
Hapnikuga kokkupuutel lagunevad glükogeeni, glükoosi ja rasva molekulid, sünteesides süsinikdioksiidi ja vee vabanemisega ATP. Enamik reaktsioone toimub raku mitokondrites.
Glükogeen + hapnik ⇒ ATP + Süsinikdioksiid+ Vesi
ATP moodustumine selle mehhanismi abil toimub aeglasemalt kui lühi- ja lühiajaliseks tööks kasutatavate energiaallikate abil. Kulub 2–4 minutit, enne kui käsitletud aeroobne protsess rahuldab täielikult raku ATP vajaduse. See viivitus on tingitud ajast, mis kulub südamel, et hakata suurendama hapnikuga rikastatud verevarustust lihastesse kiirusega, mis on vajalik lihaste ATP vajaduste rahuldamiseks.
Rasv + hapnik ⇒ ATP + süsinikdioksiid + vesi
Rasvade oksüdatsiooni tehas kehas on kõige energiamahukam. Kuna süsivesikute oksüdatsiooni käigus tekib ühest glükoosimolekulist 38 ATP molekuli. Ja kui 1 rasvamolekul oksüdeeritakse, toodab see 130 molekuli ATP-d. Kuid see juhtub palju aeglasemalt. Lisaks vajab ATP tootmine rasvade oksüdatsiooni teel rohkem hapnikku kui süsivesikute oksüdeerimine. Oksüdatiivse, aeroobse tehase teine omadus on see, et see saab hoogu järk-järgult, kuna hapniku kohaletoimetamine suureneb ja rasvkoest vabanevate rasvhapete kontsentratsioon veres suureneb.
Rohkem kasulik informatsioon ja artikleid, mida leiate.
Kui kujutate ette kõiki kehas olevaid energiat tootvaid süsteeme (energia metabolism) kütusepaakide kujul, näevad need välja järgmised:
- Väikseim paak on kreatiinfosfaat (see on nagu bensiin 98). See asub lihasele lähemal ja hakkab kiiresti tööle. See "bensiin" kestab 9 sekundit. tööd.
- Keskmine paak – glükogeen (92 bensiin). See paak asub kehas veidi kaugemal ja kütust tuleb sealt 15-30 sekundiga füüsiline töö. Sellest kütusest piisab 1-1,5 töötunniks.
- Suur paak – paks ( diislikütus). See paak asub kaugel ja kulub 3-6 minutit, enne kui sellest hakkab kütust voolama. Inimkeha rasvavaru 10-12 tunniks intensiivseks aeroobseks tööks.
Ma ei mõelnud selle kõige peale ise, vaid võtsin väljavõtteid raamatutest, kirjandusest ja internetiavarustest ning püüdsin seda teile lühidalt edasi anda. Küsimuste korral kirjutage.
1. Millised sõnad on lausest puudu ja asendatud tähtedega (a-d)?
"ATP molekul koosneb lämmastikku sisaldavast alusest (a), viie süsinikuga monosahhariidist (b) ja (c) happejäägist (d)."
Järgmised sõnad on asendatud tähtedega: a – adeniin, b – riboos, c – kolm, d – fosfor.
2. Võrrelge ATP ja nukleotiidi ehitust. Tuvastage sarnasused ja erinevused.
Tegelikult on ATP RNA adenüülnukleotiidi (adenosiinmonofosfaat ehk AMP) derivaat. Mõlema aine molekulid hõlmavad lämmastikupõhist adeniini ja viie süsinikusisaldusega suhkru riboosi. Erinevused tulenevad asjaolust, et RNA adenüülnukleotiid (nagu iga teine nukleotiid) sisaldab ainult ühte fosforhappejääki ja puuduvad kõrge energiaga (kõrge energiaga) sidemed. ATP molekul sisaldab kolme fosforhappe jääki, mille vahel on kaks suure energiaga sidet, seega võib ATP toimida aku ja energiakandjana.
3. Mis on ATP hüdrolüüsi protsess? ATP süntees? Mis on bioloogiline roll ATP?
Hüdrolüüsi käigus eemaldatakse ATP molekulist üks fosforhappe jääk (defosforüülimine). Sel juhul katkeb suure energiaga side, vabaneb 40 kJ/mol energiat ja ATP muundatakse ADP-ks (adenosiindifosforhappeks):
ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + 40 kJ
ADP võib läbida edasise hüdrolüüsi (mida juhtub harva) teise fosfaatrühma eemaldamisega ja teise "osa" energia vabanemisega. Sel juhul muundatakse ADP AMP-ks (adenosiinmonofosforhape):
ADP + H 2 O → AMP + H 3 PO 4 + 40 kJ
ATP süntees toimub ADP molekulile fosforhappe jäägi lisamise tulemusena (fosforüülimine). See protsess toimub peamiselt mitokondrites ja kloroplastides, osaliselt rakkude hüaloplasmas. 1 mooli ATP moodustamiseks ADP-st tuleb kulutada vähemalt 40 kJ energiat:
ADP + H 3 PO 4 + 40 kJ → ATP + H 2 O
ATP on universaalne ladu (aku) ja energiakandja elusorganismide rakkudes. Peaaegu kõigis energiat vajavates rakkudes toimuvates biokeemilistes protsessides kasutatakse ATP-d energiatarnijana. Tänu ATP energiale sünteesitakse uusi valkude, süsivesikute, lipiidide molekule, toimub aktiivne ainete transport, lipukesed ja ripsmed liiguvad, toimub rakkude jagunemine, lihased töötavad, püsib püsiv kehatemperatuur soojas. vereloomad jne.
4. Milliseid seoseid nimetatakse makroergilisteks? Milliseid funktsioone saavad täita kõrge energiaga sidemeid sisaldavad ained?
Makroergilised sidemed on sellised, mille purunemisel vabaneb suur hulk energiat (näiteks iga makroergilise ATP sideme katkemisega kaasneb 40 kJ/mol energia vabanemine). Kõrge energiaga sidemeid sisaldavad ained võivad toimida akude, kandjate ja energia tarnijatena erinevate eluprotsesside jaoks.
5. ATP üldvalem on C 10 H 16 N 5 O 13 P 3. Kui 1 mool ATP-d hüdrolüüsitakse ADP-ks, vabaneb 40 kJ energiat. Kui palju energiat vabaneb 1 kg ATP hüdrolüüsil?
● Arvutame molaarmass ATP:
M (C10H16N5O13P3) = 12 × 10 + 1 × 16 + 14 × 5 + 16 × 13 + 31 × 3 = 507 g/mol.
● 507 g ATP (1 mol) hüdrolüüsimisel vabaneb 40 kJ energiat.
See tähendab, et 1000 g ATP hüdrolüüsil eraldub: 1000 g × 40 kJ: 507 g ≈ 78,9 kJ.
Vastus: 1 kg ATP hüdrolüüsimisel ADP-ks vabaneb umbes 78,9 kJ energiat.
6. ATP molekulid, mis olid märgistatud radioaktiivse fosforiga 32 R viimase (kolmanda) fosforhappejäägi juures, viidi ühte rakku ja ATP molekulid, mis olid märgistatud 32 R-ga esimeses (kõige lähemal riboosile) jäägis, viidi teise rakku. 5 minuti pärast mõõdeti mõlemas rakus 32 R-ga märgistatud anorgaanilise fosfaadi iooni sisaldus Kus oli see kõrgem ja miks?
Viimane (kolmas) fosforhappejääk eraldatakse kergesti ATP hüdrolüüsi käigus ja esimene (riboosile lähim) ei lõhustu isegi ATP kaheetapilise hüdrolüüsi käigus AMP-ks. Seetõttu on radioaktiivse anorgaanilise fosfaadi sisaldus suurem rakus, kuhu viidi viimase (kolmanda) fosforhappejäägi juures märgistatud ATP.
Inimkehas on umbes 70 triljonit rakku. Tervislikuks kasvuks vajab igaüks neist abilisi - vitamiine. Vitamiini molekulid on väikesed, kuid nende puudus on alati märgatav. Kui pimedaga on raske kohaneda, vajate vitamiine A ja B2, tekib kõõm - ei piisa B12, B6, P, verevalumid ei parane kaua - C-vitamiini puudus.Selles õppetükis saate teada, kuidas ja kus on rakus strateegiline vitamiinivaru, kuidas vitamiinid keha aktiveerivad, samuti õppida tundma ATP-d – raku peamist energiaallikat.
Teema: Tsütoloogia alused
Õppetund: ATP struktuur ja funktsioonid
Nagu mäletate, nukleiinhappedkoosnevad nukleotiididest. Selgus, et rakus võivad nukleotiidid olla seotud või vabas olekus. Vabas olekus täidavad nad mitmeid keha eluks olulisi funktsioone.
Sellistele vabadele nukleotiidid kehtib ATP molekul või adenosiintrifosforhape(adenosiintrifosfaat). Nagu kõik nukleotiidid, koosneb ATP viiest süsinikust koosnevast suhkrust - riboos, lämmastikalus - adeniin ja erinevalt DNA ja RNA nukleotiididest, kolm fosforhappe jääki(joonis 1).
Riis. 1. ATP kolm skemaatilist esitust
Kõige tähtsam ATP funktsioon on see, et see on universaalne hoidja ja kandja energiat puuris.
Kõik biokeemilised reaktsioonid rakkudes, mis nõuavad energiakulu, kasutatakse selle allikana ATP-d.
Kui eraldatakse üks fosforhappe jääk, ATP läheb sisse ADF (adenosiindifosfaat). Kui eraldatakse mõni muu fosforhappe jääk (mis juhtub erijuhtudel), ADF läheb sisse AMF(adenosiinmonofosfaat) (joon. 2).
Riis. 2. ATP hüdrolüüs ja selle muundamine ADP-ks
Fosforhappe teise ja kolmanda jäägi eraldamisel vabaneb suur hulk energiat, kuni 40 kJ. Seetõttu nimetatakse nende fosforhappejääkide vahelist sidet suure energiaga ja seda tähistatakse vastava sümboliga.
Tavalise sideme hüdrolüüsimisel vabaneb (või neeldub) väike kogus energiat, kuid suure energiaga sideme hüdrolüüsimisel vabaneb palju rohkem energiat (40 kJ). Riboosi ja esimese fosforhappejäägi vaheline side ei ole kõrge energiaga, selle hüdrolüüsil vabaneb vaid 14 kJ energiat.
Kõrge energiaga ühendeid saab moodustada ka näiteks teiste nukleotiidide baasil GTF(guanosiintrifosfaat) kasutatakse energiaallikana valkude biosünteesis, osaleb signaaliülekande reaktsioonides, on substraadiks RNA sünteesiks transkriptsiooni ajal, kuid ATP on kõige levinum ja universaalne allikas energia rakus.
ATP sisalduvad kui tsütoplasmas, nii tuumas, mitokondrites ja kloroplastides.
Seega meenus meile, mis on ATP, mis on selle funktsioonid ja mis on makroergiline side.
Vitamiinid - bioloogiliselt aktiivsed orgaanilised ühendid, mis väikestes kogustes on vajalikud elutähtsate protsesside säilitamiseks rakus.
Need ei ole elusaine struktuurikomponendid ja neid ei kasutata energiaallikana.
Enamik vitamiine ei sünteesita inimeste ja loomade kehas, vaid satuvad sinna koos toiduga, osa sünteesitakse väikesed kogused soolestiku mikrofloorat ja kudesid (D-vitamiini sünteesib nahk).
Inimeste ja loomade vitamiinivajadus ei ole ühesugune ja sõltub sellistest teguritest nagu sugu, vanus, füsioloogiline seisund ja keskkonnatingimused. Kõik loomad ei vaja vitamiine.
Näiteks askorbiinhape ehk C-vitamiin on inimestele ja teistele primaatidele hädavajalik. Samal ajal sünteesitakse seda roomajate kehas (meremehed võtsid kilpkonnad reisidele kaasa, et võidelda skorbuudi vastu – C-vitamiini puudus).
Vitamiinid avastati 19. sajandi lõpus tänu Venemaa teadlaste tööle N. I. Lunina Ja V. Pašutina, mis näitas, et õigeks toitumiseks on vaja mitte ainult valkude, rasvade ja süsivesikute olemasolu, vaid ka mõningaid muid, tol ajal tundmatuid aineid.
1912. aastal poola teadlane K. Funk(Joonis 3), uurides Beri-Beri haiguse (B-vitamiini vitamiinipuudus) eest kaitsva riisi kesta komponente, näitas, et nende ainete koostis peab tingimata sisaldama amiinirühmi. Just tema tegi ettepaneku nimetada neid aineid vitamiinideks, see tähendab elu amiinideks.
Hiljem selgus, et paljud neist ainetest ei sisalda aminorühmi, kuid vitamiinide mõiste on teaduse ja praktika keeles hästi juurdunud.
Kuna üksikud vitamiinid avastati, määrati need ladina tähtedega ja neid nimetati sõltuvalt täidetavatest funktsioonidest. Näiteks E-vitamiini nimetati tokoferooliks (vanakreeka keelest τόκος - "sünnitus" ja φέρειν - "tooma").
Tänapäeval jaotatakse vitamiinid vees või rasvas lahustumisvõime järgi.
Veeslahustuvate vitamiinide juurde sisaldama vitamiine H, C, P, IN.
Rasvlahustuvate vitamiinide juurde sisaldama A, D, E, K(võib meelde jätta kui sõna: kets) .
Nagu juba märgitud, sõltub vitamiinide vajadus vanusest, soost, keha füsioloogilisest seisundist ja keskkonnast. Noores eas on selge vajadus vitamiinide järele. Nõrgenenud keha vajab ka nende ainete suuri annuseid. Vanusega väheneb vitamiinide omastamise võime.
Vitamiinide vajaduse määrab ka organismi võime neid ära kasutada.
1912. aastal poola teadlane Kazimir Funk saadud osaliselt puhastatud vitamiin B1 - tiamiin - riisikestad. Selle aine saamiseks kristallilises olekus kulus veel 15 aastat.
Kristalne B1-vitamiin on värvitu, mõru maitsega ja vees hästi lahustuv. Tiamiini leidub nii taime- kui ka mikroobirakkudes. Eriti palju leidub seda teraviljas ja pärmis (joon. 4).
Riis. 4. Tiamiin tableti kujul ja toidus
Toidukaupade termiline töötlemine ja mitmesugused lisandid hävitada tiamiin. Vitamiinipuuduse, närvisüsteemi, südame-veresoonkonna ja seedesüsteemid. Vitamiinipuudus põhjustab vee ainevahetuse ja hematopoeetilise funktsiooni häireid. Üks neist eredaid näiteid Tiamiini vitamiinipuudus on Beri-Beri haiguse areng (joonis 5).
Riis. 5. Inimene, kes põeb tiamiinipuudust – beriberi haigus
B1-vitamiini kasutatakse laialdaselt meditsiinipraktikas erinevate närvihaiguste ja südame-veresoonkonna häirete raviks.
Küpsetamisel kasutatakse tiamiini koos teiste vitamiinidega - riboflaviini ja nikotiinhappega vitaminiseerimiseks. pagaritooted.
1922. aastal G. Evans Ja A. Bisho avastasid rasvlahustuva vitamiini, mida nad nimetasid tokoferooliks või E-vitamiiniks (sõna otseses mõttes: "sünnitust soodustav").
E-vitamiin sees puhtal kujul- õline vedelik. See on laialt levinud aastal teraviljakultuurid, näiteks nisus. Seda on palju taimsetes ja loomsetes rasvades (joon. 6).
Riis. 6. Tokoferool ja seda sisaldavad tooted
Porgandis, munas ja piimas on palju E-vitamiini. E-vitamiin on antioksüdant st kaitseb rakke patoloogilise oksüdatsiooni eest, mis viib vananemiseni ja surmani. See on "nooruse vitamiin". Vitamiin on reproduktiivsüsteemi jaoks väga oluline, mistõttu nimetatakse seda sageli paljunemisvitamiiniks.
Selle tulemusena põhjustab E-vitamiini puudus ennekõike embrüogeneesi ja reproduktiivorganite talitlushäireid.
E-vitamiini tootmine põhineb selle eraldamisel nisuidudest alkoholiga ekstraheerimise ja lahustite madalal temperatuuril destilleerimise meetodil.
Meditsiinipraktikas kasutatakse nii looduslikke kui ka sünteetilisi ravimeid - tokoferoolatsetaati taimeõli, mis on suletud kapslisse (kuulus "kalaõli").
E-vitamiini preparaate kasutatakse antioksüdantidena kiirgusega kokkupuute ja muude patoloogiliste seisundite korral, mis on seotud ioniseeritud osakeste ja reaktiivsete hapnikuliikide suurenenud tasemega kehas.
Lisaks on E-vitamiini ette nähtud rasedatele naistele ning seda kasutatakse ka kompleksravis viljatuse, lihasdüstroofia ja mõnede maksahaiguste raviks.
Avastati A-vitamiin (joonis 7). N. Drummond aastal 1916.
Sellele avastusele eelnesid vaatlused rasvlahustuva faktori olemasolu kohta toidus, mis on vajalik täielik areng koduloomad.
Pole asjata, et A-vitamiin on vitamiinide tähestikus esikohal. Ta osaleb peaaegu kõigis eluprotsessides. See vitamiin on vajalik hea nägemise taastamiseks ja säilitamiseks.
Samuti aitab see arendada immuunsust paljude haiguste, sealhulgas külmetushaiguste vastu.
Ilma A-vitamiinita on terve naha epiteel võimatu. Kui teil on hanekarnad, mis esinevad kõige sagedamini küünarnukkidel, puusadel, põlvedel, jalgadel, käte naha kuivus või muud sarnased nähtused, tähendab see, et teil on A-vitamiini puudust.
A-vitamiin, nagu ka E-vitamiin, on vajalik normaalne toimimine sugunäärmed (sugunäärmed). A-vitamiini hüpovitaminoos põhjustab kahjustusi reproduktiivsüsteem ja hingamiselundid.
Üks A-vitamiini puuduse spetsiifilisi tagajärgi on nägemisprotsessi rikkumine, eriti silmade võime vähenemine kohaneda pimedate tingimustega - öine pimedus. Vitamiinipuudus põhjustab kseroftalmiat ja sarvkesta hävimist. Viimane protsess on pöördumatu ja seda iseloomustab täielik nägemise kaotus. Hüpervitaminoosiga kaasneb silmapõletik ja juuste väljalangemine, isutus ja organismi täielik kurnatus.
Riis. 7. A-vitamiin ja seda sisaldavad toidud
A-rühma vitamiine leidub peamiselt loomsetes toodetes: maks, kalaõli, õlis, munades (joonis 8).
Riis. 8. A-vitamiini sisaldus taimset ja loomset päritolu toiduainetes
Taimset päritolu tooted sisaldavad karotenoide, mis muunduvad inimorganismis ensüümi karotinaasi toimel A-vitamiiniks.
Nii tutvusite täna ATP ehituse ja funktsioonidega ning meenutasite ka vitamiinide tähtsust ja saite teada, kuidas mõned neist osalevad elutähtsates protsessides.
Vitamiinide ebapiisava sissevõtmisega kehasse tekib esmane vitamiinipuudus. Erinevad toidud sisaldavad erinevas koguses vitamiine.
Näiteks porgand sisaldab palju A-provitamiini (karoteeni), kapsas C-vitamiini jne. Siit ka vajadus tasakaalustatud toitumise, sealhulgas mitmekesise taimse ja loomse päritoluga toidu järele.
Avitaminoos tavalistes toitumistingimustes on see väga haruldane, palju tavalisem hüpovitaminoos, mida seostatakse ebapiisava vitamiinide tarbimisega toidust.
Hüpovitaminoos võib tekkida mitte ainult tasakaalustamata toitumise, vaid ka mitmesuguste patoloogiate tagajärjel seedetrakti või maksa või erinevate endokriinsete või nakkushaigused mis põhjustavad vitamiinide imendumise halvenemist organismis.
Osa vitamiine toodab soolestiku mikrofloora (soolestiku mikrobiota). Biosünteetiliste protsesside pärssimine toime tulemusena antibiootikumid võib viia ka arenguni hüpovitaminoos, tagajärjena düsbakterioos.
Toidu vitamiinilisandite liigne kasutamine, samuti ravimid vitamiinide sisaldus põhjustab patoloogilise seisundi tekkimist - hüpervitaminoos. See kehtib eriti rasvlahustuvate vitamiinide kohta, nagu A, D, E, K.
Kodutöö
1. Milliseid aineid nimetatakse bioloogiliselt aktiivseteks?
2. Mis on ATP? Mis on ATP molekuli struktuuris erilist? Mis tüübid keemiline side eksisteerivad selles keerulises molekulis?
3. Millised on ATP funktsioonid elusorganismide rakkudes?
4. Kus toimub ATP süntees? Kus toimub ATP hüdrolüüs?
5. Mis on vitamiinid? Millised on nende funktsioonid kehas?
6. Mille poolest erinevad vitamiinid hormoonidest?
7. Milliseid vitamiinide klassifikatsioone teate?
8. Mis on vitamiinipuudus, hüpovitaminoos ja hüpervitaminoos? Tooge nende nähtuste kohta näiteid.
9. Millised haigused võivad olla organismi ebapiisava või liigse vitamiinide tarbimise tagajärjeks?
10. Arutage oma menüüd sõprade ja sugulastega, arvutage kasutades Lisainformatsioon vitamiinide sisalduse kohta erinevates toiduainetes, kas saad piisavalt vitamiine.
1. Digitaalsete õpperessursside ühtne kogu ().
2. Digitaalsete õpperessursside ühtne kogu ().
3. Digitaalsete õpperessursside ühtne kogu ().
Bibliograafia
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Üldbioloogia 10-11 klass Bustard, 2005.
2. Beljajev D.K. Bioloogia 10-11 klass. Üldine bioloogia. Põhitase. - 11. väljaanne, stereotüüp. - M.: Haridus, 2012. - 304 lk.
3. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Bioloogia 10-11 klass. Üldine bioloogia. Põhitase. - 6. väljaanne, lisa. - Bustard, 2010. - 384 lk.
