+АТФ

АТФ это краткое название аденозинтрифосфорной кислоты

1. Молекулярная и химическая формула АТФ

Химическая формула АТФ - C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃, их них

• C₁₀H₁₂N₅O — на аденин + рибоза (аденозин).
• H₄P₃O₁₂ — на три остатка фосфорной кислоты (фосфаты).

В состав молекулы АТФ входят углерод, кислород, водород, фосфор, азот.

2. Структурные особенности молекулы АТФ

АТФ это нуклеотид состоящий из трёх компонентов и на схемах рисуется :

• в виде двойного многоугольника - Азотистое основание: Аденин
• пятиугольник в центре молекулы - Пятиуглеродный сахар (пентоза, моносахарид) рибоза
• кружки с формулой фосфорной кислоты или буквой «P» или «Ф» - три остатка фосфорной кислоты

Остатки фосфорной кислоты могут присоединяться и отсоединяться, при этом изменяется состав и название молекулы:

• Аденин + рибоза = аденозин.
• Аденозин + 1 фосфат = АМФ (аденозинмонофосфат).
• Аденозин + 2 фосфата = АДФ (аденозиндифосфат).
• Аденозин + 3 фосфата = АТФ (аденозинтрифосфат).

Аденозинмонофосфат является адениловым нуклеотидом РНК (рибонуклеиновой кислоты). Поэтому АТФ может быть сырьем для строения РНК - при включении аденилового нуклеотида в цепь РНК от молекулы АТФ отщепляются два остатка фосфорной кислоты.

АМФ или адениловый нуклеотид входит в сотав РНК

3. Связи в молекуле АТФ

Схема строения АТФ с указанием связей выглядит так:

Аденин — Рибоза — Ф ~ Ф ~ Ф

Где:

• — обычная ковалентная фосфоэфирная связь (мало энергии, около 12 кДж/моль ).
• ~ макроэргическая связь (много энергии, около 40 кДж/моль).

В АТФ две макроэргические связи, в АДФ - одна, в АМФ -ноль😒.

В АТФ две макроэргические связи. Если отщепляется один фосфат, получается АДФ - аденозиндифосфат (остается одна связь ~) и при разрыве выделяется 40 кДЖ.

4. Биологическая роль АТФ

• Энергетическая: Универсальный аккумулятор и переносчик энергии в клетке. Энергия запасена в химических связях.
• Строительная: Служит сырьем для синтеза РНК.
• Регуляция метаболизма (регуляторная) : При дефиците энергии в клетке свободные нуклеотиды (АМФ и АДФ) направляются на энергетический обмен (синтез АТФ). При избытке АТФ клетка переходит к пластическому обмену — биосинтезу РНК и белков.

5. Фосфорилирование и дефосфорилирование

АТФ не хранится в организме про запас. Она постоянно расходуется и тут же восстанавливается. За сутки тело человека синтезирует и расщепляет количество АТФ, примерно равное его собственному весу.

Дефосфорилирование - это процесс отсоединения остатка фосфорной кислоты от молекулы АТФ с разрывом макроэргической связи, в результате АТФ распадается и образуется АДФ.

Фосфорилирование - это процесс присоединения остатка фосфорной кислоты к АДФ с образованием макроэргической связи. В результате АТФ синтезируется. Происходит преимущественно в митохондриях (на кристах) и хлоропластах (на тилакоидах).

у растений Фотофосфорилирование

Фотофосфорилирование происходит на мембранах тилакоидов хлоропластов в световую стадию фотосинтеза. Энергия солнечного света возбуждает электроны хлорофилла. При их переносе по цепи переносчиков на мембране создается разность концентраций ( градиент) протонов (H+). Протоны проходят через фермент АТФ-синтетазу, энергия их движения используется для синтеза АТФ.

у животных окислительное фосфорилирование

Происходит на кристах (внутренняя мембрана) митохондрий. Энергия переноса электронов от НАД·Н и ФАД·Н2 на кислород используется для создания протонного градиента. АТФ-синтетаза (синтаза) использует энергию движения протонов для синтеза АТФ из АДФ и Ф. Кислород здесь — конечный акцептор электронов.

Двойное название у процесса потому что сначала идет реакция окисления переносчиков водорода НАД и ФАД , а затем уже фосфат присоединяется к АДФ.

Субстратное фосфорилирование происходит в цитоплазме (гликолиз) и матриксе митохондрий (цикл Кребса). Прямой перенос фосфатной группы от богатого энергией промежуточного соединения (субстрата) на АДФ. Происходит без участия мембран, электрон-транспортных цепей и фермента АТФ-синтетазы.

Реакция обеспечении энергией мышечной клетки - это самый быстрый способ ресинтеза АТФ. Запасов креатинфосфата хватает для обеспечения мышечной работы в течение 20 секунд

6. Образование АТФ в ходе энергетического обмена (диссимиляции, катаболизма)

В подготовительном этапе сложные вещества распадаются до простых, например крахмал до глюкозы. Энергия рассеивается и АТФ не образуется.

В бескислородном этапе, гликолизе 1 молекула глюкозы расщепляясь дает 2 молекулы пировиноградной кислоты и часть освободившейся энергии идет на образование 2-х молекул АТФ (40%).

В кислородном этапе, дыхании, гидролизе при расщеплении 2 молекул пировиноградной кислоты (ПВК) энергия идет на образование 36 АТФ.

Таким образом в ходе энергетического обмена (диссимиляции, катаболизма) в митохондриях в процессе окисления 1 молекулы глюкозы образуется 38 АТФ.

Общее уравнение диссимиляции:

C6H12O6 + 6 О2 = 6 СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ

Задача В ходе диссимиляции образовалось 24 моль углекислого газа. Сколько моль АТФ синтезировалось? В ответе запишите только количество моль АТФ.
решение

Из уравнения  6 СО2 — 38 АТФ

По условию 24 моль СО2, тогда
24 СО2 — х АТФ
6 СО2 — 38 АТФ
х = 24• 38 / 6 = 152

ответ 152

Вывод

АТФ адениловый нуклеотид с тремя остатками фосфорной кислоты и двумя макроэргическими связями. Образуется в хлоропластах, митохондриях, цитоплазме. Является источником энергии для процессов в клетке, регулирует метаболизм, АМФ идет для построения цепи РНК.

Блок самоконтроля по АТФ:

Задание 1. Схематическое строение

Дополни схему строения молекулы АТФ, используя символы: А (аденин), Р (рибоза), Ф (фосфат) и ~ (макроэргическая связь).

Схема: [ ___ ] — [ ___ ] — [ ___ ] _ [ ___ ] _ [ ___ ]

• Вопрос: Сколько макроэргических связей в одной молекуле АТФ? _________

Задание 2. Сравнительный анализ АТФ и нуклеотида РНК

Задание 3. Рассмотрите схему строения молекулы АТФ. Укажите, какие три компонента входят в её состав. В чем заключается главное структурное отличие АТФ от аденилового нуклеотида РНК и как это влияет на функции этих молекул?»

Твой алгоритм ответа (заполни пропуски):

1. Состав: АТФ состоит из азотистого основания — ________, сахара — ________ и трех остатков ________ ________.
2. Главное отличие: В АТФ содержится ____ остатка фосфорной кислоты, а в нуклеотиде РНК — только ____.
3. Энергия: Между фосфатами в АТФ есть две ________________ связи, которых нет в обычном нуклеотиде.
4. Функция: Благодаря этим связям АТФ служит ________________ энергии, а нуклеотид РНК нужен для ________________ цепи РНК.

Задание 4. Энергетический обмен (Катаболизм)

Впиши количество молекул АТФ, образующихся на разных этапах расщепления 1 молекулы глюкозы:

1. Подготовительный этап (в лизосомах): _______ АТФ.
2. Гликолиз (бескислородный этап в цитоплазме): _______ АТФ.
3. Кислородный этап (в митохондриях): _______ АТФ.
4. ИТОГО при полном окислении: _______ АТФ.

Задание 5. В клетке фосфорилирование происходит не везде. Выбери из списка органоиды, где идет активный синтез АТФ:

1. Рибосомы
2. Митохондрии
3. Лизосомы
4. Хлоропласты
5. Аппарат Гольджи

Ответ: ____________ (укажи цифры).

Задание 6. Что такое фосфорилирование и какова его роль в метаболизме клетки?

Алгоритм идеального ответа (заполни пропуски):

1. Определение: Фосфорилирование — это процесс присоединения остатка ________________________ к молекуле ________.
2. Результат: В ходе этой реакции образуется молекула ________, в которой энергия запасается в ________________________ связях.
3. Значение: Этот процесс позволяет клетке «консервировать» (запасать) энергию, полученную в ходе ________________ (световой фазы фотосинтеза) или ________________ (окисления органических веществ).

Задание 7. Ученые заблокировали работу фермента АТФ-синтазы в митохондриях клетки. Как изменится концентрация АДФ в такой клетке? Сможет ли клетка продолжать синтезировать белки? Ответ поясните

Алгоритм идеального ответа (заполни пропуски):

1. Изменение концентрации веществ:
«При блокировке работы АТФ-синтазы концентрация АДФ в клетке ____________ (увеличится/уменьшится). Это связано с тем, что нарушается процесс ________________________ — присоединения остатка фосфорной кислоты к АДФ».

2. Состояние энергетического запаса:
«В клетке прекращается синтез ________ — универсального источника энергии. Следовательно, энергия в форме ________________________ связей перестает запасаться».

3. Влияние на синтез белка:
«Синтез белка ____________ (продолжится/прекратится), так как этот процесс является примером ________________________ обмена (анаболизма). Такие реакции идут с ________________ (выделением/поглощением) энергии, и без молекул АТФ они невозможны».

Задание 8. Какое значение имеет превращение АТФ в АДФ в клетке? Почему это превращение называют циклическим? Ответ поясните

Алгоритм идеального ответа (заполни пропуски, используя термины: макроэргическая, энергия, фосфорилирование, гидролиз, АДФ):

1. Значение процесса: При превращении АТФ в АДФ происходит разрыв одной ________________________ связи. При этом выделяется большое количество ________________ (около 40 кДж/моль), которая необходима клетке для процессов жизнедеятельности (движения, синтеза веществ).
2. Название реакции: Процесс расщепления АТФ при участии воды называется ________________.
3. Причина цикличности: Процесс называют циклическим, так как АДФ в клетке не разрушается окончательно, а снова превращается в АТФ путем присоединения фосфата (процесс ________________________).
4. Результат цикла: Таким образом, молекула АТФ работает как многоразовый «аккумулятор», который постоянно разряжается и снова ________________________ в митохондриях.

Задание 9. Решите задачи (формат 3 задания ЕГЭ)

1. В процессе гликолиза образовалось 68 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Сколько молекул АТФ при этом синтезировалось?
   В ответе запишите только соответствующее число.

Алгоритм решения:

1. Вспомни, что при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ПВК и 2 молекулы АТФ.
2. Значит, количество АТФ равно количеству ПВК.

Ответ: ________

2. В ходе кислородного этапа (клеточного дыхания) в митохондриях синтезировалось 180 молекул АТФ. Сколько молекул глюкозы было расщеплено?

Алгоритм решения:
Мы знаем, что одна молекула глюкозы на кислородном этапе дает строго 36 АТФ. Раздели общее число АТФ на 36.

Ответ: ________

Проверь себя (ответы на задания)

1. Схема:
[ А ] — [ Р ] — [ Ф ] ~ [ Ф ] ~ [ Ф ]

• А — аденин (азотистое основание)
• Р — рибоза (сахар)
• Ф — фосфат (остаток фосфорной кислоты)
• ~ — макроэргическая связь

Вопрос: Сколько макроэргических связей в одной молекуле АТФ?
Ответ: 2

2.

3. аденина, рибозы, фосфорной кислоты, три, один, макроэргические, аккумулятором, построения (или синтеза).

4. - 0, 2, 36, 38

5. - 24

6. фосфорной кислоты, АДФ, АТФ, макроэргических, фотосинтеза, дыхания (или клеточного дыхания)

7. увеличится, фосфорилирования, АТФ, макроэргических, прекратится, пластического, поглощением

8. макроэргической, энергия, гидролиз, АДФ, фосфорилирование, синтезируется

9.

1 - 68 (Так как из 1 молекулы глюкозы получается 2 ПВК и 2 АТФ, их количество всегда совпадает: 68 ПВК = 68 АТФ).

2 - 5 (Расчет: 180 АТФ / 36 АТФ = 5 молекул глюкозы).

ЗНАЕТЕ ЧТО ТАКОЕ

ДЕФОСФОЛИРИРОВАНИЕ?

ГРАДИЕНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ?

ПРОТОННЫЙ ТРАНСПОРТ?

подберите для каждого определение соответствующее:

- это разница в концентрации веществ или электрических зарядов между двумя сторонами мембраны

- это перекачка ионов водорода через мембрану

- это процесс отсоединения остатка фосфорной кислоты от молекулы АТФ.

Для закрепления АТФ порешайте задачи в формате ЕГЭ на степенине

про АТФ все👌☝️😊