Najdôležitejšou látkou v bunkách živých organizmov je adenozíntrifosfát alebo adenozíntrifosfát. Ak zadáme skratku tohto názvu, dostaneme ATP (anglicky ATP). Táto látka patrí do skupiny nukleozidtrifosfátov a zohráva vedúcu úlohu v metabolických procesoch v živých bunkách, pričom je pre ne nenahraditeľným zdrojom energie.
V kontakte s
spolužiakov
Objaviteľmi ATP boli biochemici z Harvardskej školy tropickej medicíny – Yellapragada Subbarao, Karl Loman a Cyrus Fiske. Objav sa uskutočnil v roku 1929 a bol významným míľnikom v biológii živých systémov. Neskôr, v roku 1941, nemecký biochemik Fritz Lipmann zistil, že ATP v bunkách je hlavným nosičom energie.
Štruktúra ATP
Táto molekula má systematický názov, ktorý je napísaný takto: 9-β-D-ribofuranozyladenín-5'-trifosfát alebo 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purín-5'-trifosfát. Aké zlúčeniny sú zahrnuté v ATP? Chemicky ide o ester kyseliny adenozíntrifosforečnej - derivát adenínu a ribózy... Táto látka vzniká spojením adenínu, čo je purínová dusíkatá zásada, s 1′-uhlíkom ribózy prostredníctvom β-N-glykozidovej väzby. α-, β- a y-molekuly kyseliny fosforečnej sú potom postupne pripojené k 5'-uhlíku ribózy.
Molekula ATP teda obsahuje zlúčeniny ako adenín, ribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej. ATP je špeciálna zlúčenina obsahujúca väzby, ktoré uvoľňujú veľké množstvo energie. Takéto väzby a látky sa nazývajú makroergické. Pri hydrolýze týchto väzieb molekuly ATP sa uvoľní množstvo energie od 40 do 60 kJ/mol, pričom tento proces je sprevádzaný elimináciou jedného alebo dvoch zvyškov kyseliny fosforečnej.
Takto sa zaznamenávajú tieto chemické reakcie.:
- jeden). ATP + voda → ADP + kyselina fosforečná + energia;
- 2). ADP + voda → AMP + kyselina fosforečná + energia.
Energia uvoľnená pri týchto reakciách sa využíva v ďalších biochemických procesoch, ktoré si vyžadujú určité energetické vstupy.
Úloha ATP v živom organizme. Jeho funkcie
Aká je funkcia ATP? V prvom rade energia. Ako bolo uvedené vyššie, hlavnou úlohou adenozíntrifosfátu je zásobovanie energiou biochemických procesov v živom organizme. Táto úloha je spôsobená tým, že vďaka prítomnosti dvoch vysokoenergetických väzieb pôsobí ATP ako zdroj energie pre mnohé fyziologické a biochemické procesy, ktoré si vyžadujú vysokú spotrebu energie. Všetky tieto procesy sú reakcie syntézy zložitých látok v tele. Ide predovšetkým o aktívny prenos molekúl cez bunkové membrány, vrátane účasti na vytváraní medzimembránového elektrického potenciálu a realizácii svalovej kontrakcie.
Okrem vyššie uvedeného uvádzame niekoľko ďalších, rovnako dôležité funkcie ATP, ako napríklad:
Ako sa v tele tvorí ATP?
Pokračuje syntéza kyseliny adenozíntrifosforečnej, pretože telo vždy potrebuje energiu pre normálny život. V každom okamihu je tejto látky obsiahnutých veľmi málo - asi 250 gramov, čo je „núdzová rezerva“ na „daždivý deň“. Pri chorobe dochádza k intenzívnej syntéze tejto kyseliny, pretože na fungovanie imunitného a vylučovacieho systému, ako aj termoregulačného systému tela je potrebné veľa energie, ktorá je potrebná na účinný boj proti vzniku ochorenia.
Ktoré bunky majú najviac ATP? Sú to bunky svalových a nervových tkanív, pretože procesy výmeny energie sú v nich najintenzívnejšie. A to je zrejmé, pretože svaly sú zapojené do pohybu, ktorý si vyžaduje kontrakciu svalových vlákien, a neuróny prenášajú elektrické impulzy, bez ktorých nie je možná práca všetkých systémov tela. Preto je pre bunku také dôležité udržiavať konštantnú a vysokú hladinu adenozíntrifosfátu.
Ako sa môžu v tele tvoriť molekuly adenozíntrifosfátu? Sú tvorené tzv fosforylácia ADP (adenozíndifosfát)... Táto chemická reakcia vyzerá takto:
ADP + kyselina fosforečná + energia → ATP + voda.
Fosforylácia ADP prebieha za účasti katalyzátorov, ako sú enzýmy a svetlo, a uskutočňuje sa jedným z troch spôsobov:
Oxidačná aj substrátová fosforylácia využívajú energiu látok, ktoré sa pri tejto syntéze oxidujú.
Záver
Kyselina adenozíntrifosforečná je najčastejšie sa obnovujúcou látkou v organizme. Ako dlho v priemere žije molekula adenozíntrifosfátu? Napríklad v ľudskom tele je jeho životnosť kratšia ako jedna minúta, takže jedna molekula takejto látky sa rodí a rozkladá až 3000-krát za deň. Je úžasné, že počas dňa ľudské telo syntetizuje asi 40 kg tejto látky! Potreby tejto „vnútornej energie“ sú pre nás také veľké!
Celý cyklus syntézy a ďalšie využitie ATP ako energetického paliva pre metabolické procesy v organizme živej bytosti je samotnou podstatou energetického metabolizmu v tomto organizme. Adenozíntrifosfát je teda akousi „batériou“, ktorá zabezpečuje normálne fungovanie všetkých buniek živého organizmu.
Ako sa človek pohybuje? Čo je energetický metabolizmus? Odkiaľ pochádza energia pre telo? Ako dlho to bude trvať? Aký druh fyzickej aktivity, aká energia sa spotrebuje? Ako vidíte, existuje veľa otázok. Ale predovšetkým sa objavia, keď začnete študovať túto tému. Pokúsim sa uľahčiť život tým najzvedavejším a ušetriť čas. Choď…
Energetický metabolizmus je súbor reakcií na rozklad organických látok, sprevádzaný uvoľňovaním energie.
Na zabezpečenie pohybu (aktínové a myozínové vlákna vo svale) potrebuje sval adenozíntrifosfát (ATP). Pri prerušení chemických väzieb medzi fosfátmi sa uvoľňuje energia, ktorú bunka využíva. V tomto prípade ATP prechádza do stavu s menšou energiou v adenozíndifosfáte (ADP) a anorganickom fosfore (P)
Ak sval pracuje, potom sa ATP neustále štiepi na ADP a anorganický fosfor, pričom sa uvoľňuje energia (asi 40-60 kJ/mol). Pre dlhodobú prácu je potrebné obnoviť ATP rýchlosťou, s akou túto látku bunka využíva.
Zdroje energie využívané na krátkodobú, krátkodobú a dlhodobú prácu sú rôzne. Výroba energie sa môže uskutočňovať anaeróbnymi (bezkyslíkovými) aj aeróbnymi (oxidačnými) metódami. Aké vlastnosti si športovec rozvíja tréningom v aeróbnej alebo anaeróbnej zóne som napísal v článku „“.
Existujú tri energetické systémy, ktoré zabezpečujú fyzickú prácu človeka:
- Alaktické alebo fosfagénne (anaeróbne). S procesmi resyntézy ATP súvisí najmä vďaka vysokoenergetickej fosfátovej zlúčenine – kreatínfosfátu (CrP).
- Glykolytický (anaeróbny). Poskytuje resyntézu ATP a KrF v dôsledku reakcií anaeróbneho štiepenia glykogénu a / alebo glukózy na kyselinu mliečnu (laktát).
- Aeróbne (oxidačné). Schopnosť vykonávať prácu vďaka oxidácii uhľohydrátov, tukov, bielkovín pri súčasnom zvýšení dodávky a využitia kyslíka v pracujúcich svaloch.
Zdroje energie pre krátkodobú prácu.
Molekula ATP (adenozíntrifosfát) dodáva svalom energiu, ktorá je rýchlo dostupná. Táto energia trvá 1-3 sekundy. Tento zdroj sa používa na okamžitú prácu, maximálne úsilie.
ATP + H2O ⇒ ADP + F + Energia
V tele je ATP jednou z najčastejšie sa obnovujúcich látok; teda u ľudí je životnosť jednej molekuly ATP kratšia ako 1 min. Počas dňa prejde jedna molekula ATP v priemere 2 000 – 3 000 cyklov resyntézy (ľudské telo syntetizuje asi 40 kg ATP denne, ale v každom okamihu obsahuje asi 250 g), to znamená, že prakticky neexistuje žiadna zásoba ATP. ATP v tele a pre normálny život je potrebné neustále syntetizovať nové molekuly ATP.
ATP dopĺňa CrP (kreatínfosfát), čo je druhá vysokoenergetická fosfátová molekula vo svale. KrF daruje molekulu fosfátu molekule ADP na tvorbu ATP, čím zaisťuje, že sval môže pracovať určitý čas.
Vyzerá to takto:
ADP + CrF ⇒ ATP + Cr
Zásoba KrF vystačí až na 9 sekúnd. práca. V tomto prípade špičkový výkon klesne na 5-6 sekúnd. Profesionálni šprintéri sa snažia túto nádrž (zásobu KrF) ešte zvýšiť tréningom do 15 sekúnd.
V prvom aj v druhom prípade proces tvorby ATP prebieha v anaeróbnom režime bez účasti kyslíka. Resyntéza ATP v dôsledku KrF sa uskutočňuje takmer okamžite. Tento systém má najväčšiu silu v porovnaní s glykolytickým a aeróbnym a poskytuje „výbušnú“ prácu s maximálnou silou a rýchlosťou svalových kontrakcií. Takto vyzerá energetický metabolizmus pri krátkodobej práci, inak povedané, takto funguje alaktátový energetický systém tela.
Zdroje energie pre krátkodobú prácu.
Odkiaľ sa pri krátkej práci berie energia pre telo? V tomto prípade je zdrojom živočíšny sacharid nachádzajúci sa v ľudských svaloch a pečeni – glykogén. Proces, ktorým glykogén podporuje resyntézu ATP a uvoľňovanie energie, sa nazýva Anaeróbna glykolýza(glykolytický systém zásobovania energiou).
Glykolýza Ide o proces oxidácie glukózy, pri ktorom z jednej molekuly glukózy vznikajú dve molekuly kyseliny pyrohroznovej (pyruvát). Ďalší metabolizmus kyseliny pyrohroznovej je možný dvoma spôsobmi – aeróbnym a anaeróbnym.
S aeróbnou prácou kyselina pyrohroznová (pyruvát) sa podieľa na metabolizme a mnohých biochemických reakciách v tele. Premieňa sa na acetylkoenzým A, ktorý sa podieľa na Krebsovom cykle zabezpečujúcom dýchanie v bunke. V eukaryotoch (bunkách živých organizmov, ktoré obsahujú jadro, teda v ľudských a zvieracích bunkách) prebieha Krebsov cyklus vo vnútri mitochondrií (MC, to je energetická stanica bunky).
Krebsov cyklus(cyklus trikarboxylových kyselín) – kľúčová fáza dýchania všetkých buniek pomocou kyslíka, je priesečníkom mnohých metabolických dráh v organizme. Okrem energetickej úlohy má Krebsov cyklus zásadnú plastickú funkciu. Účasťou na biochemických procesoch pomáha syntetizovať také dôležité bunkové zlúčeniny, ako sú aminokyseliny, sacharidy, mastné kyseliny atď.
Ak nie je dostatok kyslíka to znamená, že práca sa vykonáva v anaeróbnom režime, potom sa kyselina pyrohroznová v tele podrobí anaeróbnemu rozkladu za vzniku kyseliny mliečnej (laktátu)
Glykolytický anaeróbny systém je veľmi výkonný. Tento proces začína takmer od samého začiatku práce a dosiahne výkon za 15-20 sekúnd. práca s extrémnou intenzitou a tento výkon sa nedá udržať dlhšie ako 3 - 6 minút. Pre začiatočníkov, ktorí práve začínajú športovať, výkon stačí sotva na 1 minútu.
Energetickými substrátmi pre zásobovanie svalov energiou sú sacharidy – glykogén a glukóza. Suma sumárum, zásoba glykogénu v ľudskom tele je na 1-1,5 hodiny práce.
Ako už bolo spomenuté vyššie, v dôsledku vysokého výkonu a trvania glykolytickej anaeróbnej práce sa vo svaloch tvorí značné množstvo laktátu (kyseliny mliečnej).
Glykogén ⇒ ATP + Kyselina mliečna
Laktát zo svalov vstupuje do krvného obehu a viaže sa na pufrovacie systémy krvi, aby sa zachovalo vnútorné prostredie tela. Ak hladina laktátu v krvi stúpne, potom sa vyrovnávacie systémy v určitom bode nemusia vyrovnať, čo spôsobí posun acidobázickej rovnováhy na kyslú stranu. Pri okyslení krv hustne a bunky tela nemôžu prijímať potrebný kyslík a výživu. V dôsledku toho dochádza k inhibícii kľúčových enzýmov anaeróbnej glykolýzy až po úplnú inhibíciu ich aktivity. Znižuje sa rýchlosť samotnej glykolýzy, alaktátový anaeróbny proces a sila práce.
Trvanie práce v anaeróbnom režime závisí od úrovne koncentrácie laktátu v krvi a od stupňa odolnosti svalov a krvi voči kyslým posunom.
Pufrovacia kapacita krvi je schopnosť krvi neutralizovať laktát. Čím viac je človek trénovaný, tým má väčšiu vyrovnávaciu kapacitu.
Zdroje energie pre nepretržitú prevádzku.
Zdrojmi energie pre ľudské telo pri dlhšej aeróbnej práci potrebnej na tvorbu ATP sú svalový glykogén, glukóza v krvi, mastné kyseliny a vnútrosvalový tuk. Tento proces je vyvolaný dlhotrvajúcou aeróbnou prácou. Napríklad spaľovanie tukov (oxidácia tukov) u začínajúcich bežcov začína po 40 minútach behu v 2. zóne srdcovej frekvencie (HRZ). U športovcov začína oxidačný proces už po 15-20 minútach behu. Tuk v ľudskom tele vystačí na 10-12 hodín nepretržitej aeróbnej práce.
Keď sú vystavené kyslíku, molekuly glykogénu, glukózy, tuku sa štiepia syntetizáciou ATP s uvoľňovaním oxidu uhličitého a vody. Väčšina reakcií prebieha v mitochondriách bunky.
Glykogén + Kyslík ⇒ ATP + Oxid uhličitý + Voda
Tvorba ATP pomocou tohto mechanizmu je pomalšia ako s pomocou energetických zdrojov využívaných na krátkodobú a krátkodobú prácu. Trvá 2 až 4 minúty, kým sa bunkový dopyt po ATP úplne uspokojí diskutovaným aeróbnym procesom. Toto oneskorenie je spôsobené časom, ktorý potrebuje srdce na to, aby začalo zvyšovať prísun okysličenej krvi do svalov rýchlosťou potrebnou na splnenie svalových požiadaviek na ATP.
Tuk + kyslík ⇒ ATP + oxid uhličitý + voda
Továreň na oxidáciu telesného tuku je energeticky najnáročnejšia. Pretože pri oxidácii uhľohydrátov sa z 1 molekuly glukózy vyrába 38 molekúl ATP. A počas oxidácie 1 molekuly tuku - 130 molekúl ATP. Ale deje sa to oveľa pomalšie. Navyše, na produkciu ATP z oxidácie tukov je potrebné viac kyslíka ako z oxidácie sacharidov. Ďalšou vlastnosťou oxidačnej, aeróbnej továrne je, že naberá na sile postupne, pretože sa zvyšuje dodávka kyslíka a zvyšuje sa koncentrácia mastných kyselín uvoľňovaných z tukového tkaniva v krvi.
Môžete nájsť ďalšie užitočné informácie a články.
Ak si všetky systémy generujúce energiu (energetický metabolizmus) v tele predstavíme vo forme palivových nádrží, potom budú vyzerať takto:
- Najmenšia nádrž je Creatine Phosphate (je to ako 98 benzín). Je akoby bližšie k svalu a začína pracovať rýchlo. Tento „benzín“ vystačí na 9 sekúnd. práca.
- Stredná nádrž - Glykogén (92 benzín). Táto nádrž je umiestnená o niečo ďalej v tele a palivo z nej pochádza z 15-30 sekúnd fyzickej práce. Toto palivo vystačí na 1-1,5 hodiny prevádzky.
- Veľká nádrž - Tuk (nafta). Táto nádrž je ďaleko a bude trvať 3-6 minút, kým z nej začne vytekať palivo. Uložte tuk v ľudskom tele na 10-12 hodín intenzívnej aeróbnej práce.
Na to všetko som neprišiel sám, ale vzal som si výňatky z kníh, literatúry, internetových zdrojov a snažil som sa vám to stručne sprostredkovať. Ak máte nejaké otázky - píšte.
1. Aké slová chýbajú vo vete a sú nahradené písmenami (a-d)?
"Molekula ATP obsahuje dusíkatú zásadu (a), päťuhlíkový monosacharid (b) a (c) zvyšok kyseliny (d)."
Nasledujúce slová sa nahrádzajú písmenami: a - adenín, b - ribóza, c - tri, d - fosforečná.
2. Porovnajte štruktúru ATP a štruktúru nukleotidu. Identifikujte podobnosti a rozdiely.
V skutočnosti je ATP derivátom adenylnukleotidovej RNA (adenozínmonofosfát alebo AMP). Medzi molekuly oboch látok patrí dusíkatá báza adenín a päťuhlíkový cukor ribóza. Rozdiely sú spôsobené tým, že v zložení adenylnukleotidu RNA (ako v zložení akéhokoľvek iného nukleotidu) je len jeden zvyšok kyseliny fosforečnej a neexistujú žiadne vysokoenergetické (vysokoenergetické) väzby. Molekula ATP obsahuje tri zvyšky kyseliny fosforečnej, medzi ktorými sú dve vysokoenergetické väzby, takže ATP môže pôsobiť ako batéria a nosič energie.
3. Aký je proces hydrolýzy ATP? Syntéza ATP? Aká je biologická úloha ATP?
V procese hydrolýzy sa z molekuly ATP (defosforylácia) odštiepi jeden zvyšok kyseliny fosforečnej. V tomto prípade sa preruší vysokoenergetická väzba, uvoľní sa 40 kJ / mol energie a ATP sa premení na ADP (kyselinu adenozíndifosforečnú):
ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + 40 kJ
ADP môže podstúpiť ďalšiu hydrolýzu (čo sa stáva len zriedka) s elimináciou ďalšej fosfátovej skupiny a uvoľnením druhej „časti“ energie. V tomto prípade sa ADP premení na AMP (kyselina adenozínmonofosforečná):
ADP + H 2 O → AMP + H 3 PO 4 + 40 kJ
K syntéze ATP dochádza v dôsledku pridania zvyšku kyseliny fosforečnej k molekule ADP (fosforylácia). Tento proces prebieha hlavne v mitochondriách a chloroplastoch, čiastočne v hyaloplazme buniek. Na vytvorenie 1 mol ATP z ADP je potrebné minúť najmenej 40 kJ energie:
ADP + H3PO4 + 40 kJ → ATP + H20
ATP je univerzálny zásobník (akumulátor) a nosič energie v bunkách živých organizmov. Takmer vo všetkých biochemických procesoch, ktoré prebiehajú v bunkách s výdajom energie, sa ako dodávateľ energie využíva ATP. Vďaka energii ATP sa syntetizujú nové molekuly bielkovín, uhľohydrátov, lipidov, dochádza k aktívnemu transportu látok, dochádza k pohybu bičíkov a mihalníc, dochádza k deleniu buniek, pracujú svaly, konštantná telesná teplota teplokrvných živočíchov udržiava sa atď.
4. Aké spojenia sa nazývajú makroergické? Aké funkcie môžu vykonávať látky obsahujúce vysokoenergetické väzby?
Makroergické väzby sú tie, ktoré pri prerušení uvoľňujú veľké množstvo energie (napríklad prerušenie každej vysokoenergetickej väzby ATP je sprevádzané uvoľnením 40 kJ / mol energie). Látky obsahujúce vysokoenergetické väzby môžu slúžiť ako akumulátory, nosiče a dodávatelia energie na realizáciu rôznych životne dôležitých procesov.
5. Všeobecný vzorec ATP je C10H16N5O13P3. Pri hydrolýze 1 mol ATP na ADP sa uvoľní 40 kJ energie. Koľko energie sa uvoľní pri hydrolýze 1 kg ATP?
● Vypočítajte molárnu hmotnosť ATP:
M (CioHi6N50i3P3) = 12 x 10 + 1 x 16 + 14 x 5 + 16 x 13 + 31 x 3 = 507 g/mol.
● Pri hydrolýze 507 g ATP (1 mol) sa uvoľní 40 kJ energie.
To znamená, že hydrolýzou 1000 g ATP sa uvoľní: 1000 g × 40 kJ: 507 g ≈ 78,9 kJ.
Odpoveď: pri hydrolýze 1 kg ATP na ADP sa uvoľní asi 78,9 kJ energie.
6. Molekuly ATP označené rádioaktívnym fosforom 32P na poslednom (treťom) zvyšku kyseliny fosforečnej sa vstrekli do jednej bunky a molekuly ATP označené32P na prvom (najbližšom k ribóze) zvyšku sa zaviedli do druhej bunky. Po 5 minútach bol v oboch bunkách nameraný obsah anorganického fosfátového iónu označeného 32 P. Kde bol vyšší a prečo?
Posledný (tretí) zvyšok kyseliny fosforečnej sa ľahko odštiepi počas hydrolýzy ATP a prvý (najbližší k ribóze) sa neodštiepi ani počas dvojstupňovej hydrolýzy ATP na AMP. Preto bude obsah rádioaktívneho anorganického fosfátu vyšší v bunke, do ktorej bol zavedený ATP, označený na poslednom (treťom) zvyšku kyseliny fosforečnej.
V ľudskom tele je asi 70 biliónov buniek. Pre zdravý rast potrebuje každý z nich pomocníkov – vitamíny. Molekuly vitamínov sú malé, no ich nedostatok je vždy badateľný. Ak je ťažké prispôsobiť sa tme, potrebujete vitamíny A a B2, objavujú sa lupiny - je málo B12, B6, P, modriny sa dlho nehoja - nedostatok vitamínu C. V tejto lekcii sa dozviete ako a kde strategické zásobovanie vitamínmi, ako vitamíny aktivujú prácu tela a tiež sa dozviete o ATP – hlavnom zdroji energie v bunke.
Téma: Základy cytológie
Lekcia: Štruktúra a funkcia ATP
Ako si pamätáš, nukleových kyselínpozostávajú z nukleotidov... Ukázalo sa, že nukleotidy v bunke môžu byť vo viazanom stave alebo vo voľnom stave. Vo voľnom stave vykonávajú množstvo funkcií dôležitých pre životne dôležitú činnosť tela.
K takejto bezplatnej nukleotidy odkazuje molekula ATP alebo kyselina adenozíntrifosforečná(adenosintrifosfátu). Ako všetky nukleotidy, aj ATP sa skladá z päťuhlíkového cukru - ribóza, dusíkatá zásada - adenín a na rozdiel od nukleotidov DNA a RNA, tri zvyšky kyseliny fosforečnej(obr. 1).
Ryža. 1. Tri schematické znázornenia ATP
Najdôležitejšie Funkcia ATP je, že je to univerzálny strážca a nosič energie v klietke.
Všetky biochemické reakcie v bunke, ktoré vyžadujú výdaj energie, využívajú ako svoj zdroj ATP.
Pri oddeľovaní jedného zvyšku kyseliny fosforečnej, ATF Ide do ADP (adenozíndifosfát). Ak sa oddelí ďalší zvyšok kyseliny fosforečnej (čo sa stáva v špeciálnych prípadoch), ADP Ide do AMF(adenozínmonofosfát) (obr. 2).
Ryža. 2. Hydrolýza ATP a jeho premena na ADP
Pri oddelení druhého a tretieho zvyšku kyseliny fosforečnej sa uvoľní veľké množstvo energie, až 40 kJ. Preto sa väzba medzi týmito zvyškami kyseliny fosforečnej nazýva vysokoenergetická a je označená príslušným symbolom.
Pri hydrolýze obyčajnej väzby sa uvoľní (resp. absorbuje) malé množstvo energie, kým pri hydrolýze vysokoenergetickej väzby sa uvoľní oveľa viac energie (40 kJ). Väzba medzi ribózou a prvým zvyškom kyseliny fosforečnej nie je vysokoenergetická, pri jej hydrolýze sa uvoľní len 14 kJ energie.
Makroergické zlúčeniny môžu byť vytvorené napríklad na báze iných nukleotidov GTF(guanozíntrifosfát) sa používa ako zdroj energie pri biosyntéze bielkovín, zúčastňuje sa reakcií prenosu signálu, je substrátom pre syntézu RNA pri transkripcii, ale práve ATP je najrozšírenejším a univerzálnym zdrojom energie v bunke.
ATF obsiahnuté ako v cytoplazme a v jadre, mitochondriách a chloroplastoch.
Zapamätali sme si teda, čo je ATP, aké sú jeho funkcie a aké je makroergické spojenie.
Vitamíny sú biologicky aktívne organické zlúčeniny, ktoré sú v malých množstvách potrebné na udržanie životne dôležitých procesov v bunke.
Nie sú štrukturálnymi zložkami živej hmoty a nepoužívajú sa ako zdroj energie.
Väčšina vitamínov sa v ľudskom a zvieracom tele nesyntetizuje, ale dostávajú sa doň s potravou, niektoré sú syntetizované v malom množstve črevnou mikroflórou a tkanivami (vitamín D je syntetizovaný pokožkou).
Potreba vitamínov u ľudí a zvierat nie je rovnaká a závisí od faktorov, akými sú pohlavie, vek, fyziologický stav a podmienky prostredia. Niektoré vitamíny nepotrebujú všetky zvieratá.
Napríklad kyselina askorbová alebo vitamín C je nevyhnutný pre ľudí a iné primáty. Zároveň sa syntetizuje v tele plazov (námorníci brali korytnačky na plávanie, aby bojovali proti skorbutu - nedostatku vitamínu C).
Vitamíny boli objavené koncom 19. storočia vďaka práci ruských vedcov N.I. Lunina a V. Pashutin, ktorý ukázal, že pre dobrú výživu je potrebná nielen prítomnosť bielkovín, tukov a sacharidov, ale aj niektorých ďalších, v tej dobe neznámych látok.
V roku 1912 poľský vedec K. Funk(Obr. 3), skúmanie zložiek ryžových šupiek, ktoré chránia pred chorobou Beri-Beri (nedostatok vitamínu B), naznačilo, že zloženie týchto látok musí nevyhnutne zahŕňať amínové skupiny. Bol to on, kto navrhol nazývať tieto látky vitamínmi, teda amínmi života.
Neskôr sa zistilo, že mnohé z týchto látok neobsahujú aminoskupiny, no výraz vitamíny sa v jazyku vedy a praxe dobre udomácnil.
Ako boli jednotlivé vitamíny objavené, boli označené latinkou a pomenované v závislosti od vykonávaných funkcií. Napríklad vitamín E dostal názov tokoferol (zo starogréčtiny τόκος – „pôrod“ a φέρειν – „priniesť“).
Dnes sa vitamíny klasifikujú podľa ich schopnosti rozpúšťať sa vo vode alebo v tukoch.
K vitamínom rozpustným vo vode zahŕňajú vitamíny H, C, P, V.
Na vitamíny rozpustné v tukoch zahŕňajú A, D, E, K(dá sa zapamätať ako slovo: keda) .
Ako už bolo uvedené, potreba vitamínov závisí od veku, pohlavia, fyziologického stavu tela a prostredia. V mladom veku je jasná potreba vitamínov. Oslabený organizmus si vyžaduje aj veľké dávky týchto látok. S vekom sa schopnosť vstrebávania vitamínov znižuje.
O potrebe vitamínov rozhoduje aj schopnosť organizmu ich využiť.
V roku 1912 poľský vedec Kazimír Funk prijatý z ryžových šupiek čiastočne rafinovaný vitamín B1 - tiamín. Získanie tejto látky v kryštalickom stave trvalo ďalších 15 rokov.
Kryštalický vitamín B1 je bezfarebný, má horkú chuť a je vysoko rozpustný vo vode. Tiamín sa nachádza v rastlinných aj mikrobiálnych bunkách. Hojne sa vyskytuje najmä v obilninách a kvasniciach (obr. 4).
Ryža. 4. Tiamín vo forme tabliet a v potravinách
Tepelná úprava potravín a rôzne prísady tiamín ničia. Pri nedostatku vitamínov sa pozorujú patológie nervového, kardiovaskulárneho a tráviaceho systému. Avitaminóza vedie k narušeniu metabolizmu vody a funkcie hematopoézy. Jedným z nápadných príkladov nedostatku vitamínu tiamínu je rozvoj Beri-Beriho choroby (obr. 5).
Ryža. 5. Osoba trpiaca nedostatkom vitamínu tiamínu – choroba beriberi
Vitamín B1 je široko používaný v lekárskej praxi na liečbu rôznych nervových ochorení, kardiovaskulárnych porúch.
V pekárstve sa tiamín spolu s ďalšími vitamínmi, riboflavínom a niacínom používa na obohatenie pekárenských výrobkov.
V roku 1922 G. Evans a A. Bišo objavili vitamín rozpustný v tukoch, ktorý nazvali tokoferol alebo vitamín E (doslova: „podpora pôrodu“).
Čistý vitamín E je olejovitá kvapalina. Je rozšírený v obilninách, ako je pšenica. Hojne sa vyskytuje v rastlinných a živočíšnych tukoch (obr. 6).
Ryža. 6. Tokoferol a produkty, ktoré ho obsahujú
Veľa vitamínu E je v mrkve, vajciach a mlieku. Vitamín E je antioxidant, to znamená, že chráni bunky pred patologickou oxidáciou, ktorá vedie k starnutiu a smrti. Je to „vitamín mladosti“. Význam vitamínu pre reprodukčný systém je obrovský, preto je často nazývaný vitamínom reprodukcie.
V dôsledku toho nedostatok vitamínu E v prvom rade vedie k narušeniu embryogenézy a fungovania reprodukčných orgánov.
Výroba vitamínu E je založená na jeho izolácii z pšeničných klíčkov extrakciou alkoholom a destiláciou rozpúšťadiel pri nízkych teplotách.
V lekárskej praxi sa používajú prírodné aj syntetické liečivá – tokoferolacetát v rastlinnom oleji, uzavretý v kapsule (známy „rybí tuk“).
Prípravky vitamínu E sa používajú ako antioxidanty pri radiácii a iných patologických stavoch spojených so zvýšeným obsahom ionizovaných častíc a reaktívnych foriem kyslíka v organizme.
Okrem toho sa vitamín E predpisuje tehotným ženám a používa sa aj v komplexnej terapii na liečbu neplodnosti, svalovej dystrofie a niektorých ochorení pečene.
Bol objavený vitamín A (obr. 7). N. Drummond v roku 1916.
Tomuto objavu predchádzali pozorovania prítomnosti faktora rozpustného v tukoch v potravinách, ktorý je nevyhnutný pre plný vývoj hospodárskych zvierat.
Vitamín A je z nejakého dôvodu na prvom mieste v abecede vitamínov. Zúčastňuje sa takmer všetkých životných procesov. Tento vitamín je nevyhnutný pre obnovu a udržanie dobrého zraku.
Pomáha tiež budovať imunitu voči mnohým chorobám vrátane prechladnutia.
Bez vitamínu A je zdravý stav kožného epitelu nemožný. Ak máte „husiu kožu“, ktorá sa najčastejšie objavuje na lakťoch, stehnách, kolenách, nohách, suchú pokožku na rukách alebo iné podobné javy, znamená to, že vám vitamín A chýba.
Vitamín A, podobne ako vitamín E, je nevyhnutný pre normálne fungovanie pohlavných žliaz (gonád). Pri hypovitaminóze vitamínu A bolo zaznamenané poškodenie reprodukčného systému a dýchacieho systému.
Jedným zo špecifických dôsledkov nedostatku vitamínu A je narušenie procesu videnia, najmä zníženie schopnosti očí prispôsobiť sa tme - nočná slepota... Avitaminóza vedie k xeroftalmii a deštrukcii rohovky. Posledný proces je nezvratný a je charakterizovaný úplnou stratou zraku. Hypervitaminóza vedie k zápalom očí a vypadávaniu vlasov, nechutenstvo a úplnému vyčerpaniu organizmu.
Ryža. 7. Vitamín A a potraviny, ktoré ho obsahujú
Vitamíny skupiny A sa nachádzajú predovšetkým v produktoch živočíšneho pôvodu: v pečeni, v rybom tuku, v oleji, vo vajciach (obr. 8).
Ryža. 8. Obsah vitamínu A v potravinách rastlinného a živočíšneho pôvodu
Rastlinné produkty obsahujú karotenoidy, ktoré sa v ľudskom tele pôsobením enzýmu karotenázy premieňajú na vitamín A.
Dnes ste sa teda zoznámili so štruktúrou a funkciami ATP a tiež ste si pripomenuli dôležitosť vitamínov a zistili, ako sa niektoré z nich podieľajú na životne dôležitých procesoch.
Pri nedostatočnom príjme vitamínov v tele vzniká primárny nedostatok vitamínov. Rôzne potraviny obsahujú rôzne množstvá vitamínov.
Napríklad mrkva obsahuje veľa provitamínu A (karotén), kapusta obsahuje vitamín C atď. Z toho vyplýva potreba vyváženej stravy vrátane rôznych rastlinných a živočíšnych produktov.
Avitaminóza veľmi zriedkavé za normálnych nutričných podmienok, oveľa častejšie hypovitaminóza, ktoré sú spojené s nedostatočným príjmom vitamínov z potravy.
Hypovitaminóza sa môže vyskytnúť nielen v dôsledku nevyváženej stravy, ale aj v dôsledku rôznych patológií z gastrointestinálneho traktu alebo pečene alebo v dôsledku rôznych endokrinných alebo infekčných ochorení, ktoré vedú k zhoršenému vstrebávaniu vitamínov v tele.
Niektoré vitamíny produkuje črevná mikroflóra (črevná mikroflóra). Potlačenie biosyntetických procesov v dôsledku pôsobenia antibiotiká môže viesť aj k rozvoju hypovitaminóza ako dôsledok dysbióza.
Nadmerné používanie potravinových vitamínových doplnkov, ako aj liekov obsahujúcich vitamíny vedie k vzniku patologického stavu - hypervitaminóza... Platí to najmä pre vitamíny rozpustné v tukoch ako napr A, D, E, K.
Domáca úloha
1. Aké látky sa nazývajú biologicky aktívne?
2. Čo je ATP? Aká je zvláštnosť štruktúry molekuly ATP? Aké typy chemických väzieb existujú v tejto komplexnej molekule?
3. Aké sú funkcie ATP v bunkách živých organizmov?
4. Kde prebieha syntéza ATP? Kde prebieha hydrolýza ATP?
5. Čo sú vitamíny? Aké sú ich funkcie v tele?
6. Ako sa vitamíny líšia od hormónov?
7. Aké klasifikácie vitamínov poznáte?
8. Čo je nedostatok vitamínov, hypovitaminóza a hypervitaminóza? Uveďte príklady týchto javov.
9. Aké ochorenia môžu byť dôsledkom nedostatočného alebo nadmerného príjmu vitamínov v tele?
10. Diskutujte o svojom jedálnom lístku s priateľmi a rodinou a pomocou dodatočných informácií o obsahu vitamínov v rôznych potravinách vypočítajte, či prijímate dostatok vitamínov.
1. Jednotná zbierka digitálnych vzdelávacích zdrojov ().
2. Jednotná zbierka digitálnych vzdelávacích zdrojov ().
3. Jednotná zbierka digitálnych vzdelávacích zdrojov ().
Bibliografia
1. Kamenskiy A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Všeobecná biológia dropa 10-11 ročníka, 2005.
2. Beljajev DK Biológia 10-11 ročník. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 11. vydanie, Stereotyp. - M .: Vzdelávanie, 2012 .-- 304 s.
3. Agafonova IB, Zakharova ET, Sivoglazov VI Biológia 10-11 ročník. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 6. vydanie, dod. - Drop, 2010 .-- 384 s.
