Hovedkilden til ATP i cellen. Biologileksjon: ATP-molekyl - hva er det. Rollen til ATP i kroppen

Fortsettelse. Se nr. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Biologitimer i naturfagstimer

Avansert planlegging, klasse 10

Leksjon 19. Kjemisk struktur og biologisk rolle til ATP

Utstyr: tabeller om generell biologi, diagram over strukturen til ATP-molekylet, diagram over forholdet mellom plastisk og energiomsetning.

I. Kunnskapsprøve

Utføre en biologisk diktat "Organiske forbindelser av levende materie"

Læreren leser abstraktene under tall, elevene skriver ned i notatbøkene tallene på de abstraktene som samsvarer med innholdet i deres versjon.

Alternativ 1 – proteiner.
Alternativ 2 – karbohydrater.
Alternativ 3 – lipider.
Alternativ 4 – nukleinsyrer.

1. I sin rene form består de kun av C, H, O-atomer.

2. I tillegg til C-, H-, O-atomer inneholder de N- og vanligvis S-atomer.

3. I tillegg til C-, H-, O-atomer inneholder de N- og P-atomer.

4. De har en relativt liten molekylvekt.

5. Molekylvekten kan være fra tusenvis til flere titalls og hundretusener av dalton.

6. De største organiske forbindelsene med en molekylvekt på opptil flere titalls og hundrevis av millioner dalton.

7. De har forskjellig molekylvekt - fra veldig liten til veldig høy, avhengig av om stoffet er en monomer eller en polymer.

8. Består av monosakkarider.

9. Består av aminosyrer.

10. Består av nukleotider.

11. De er estere av høyere fettsyrer.

12. Grunnleggende strukturell enhet: "nitrogenbase–pentose–fosforsyrerest."

13. Grunnleggende strukturell enhet: "aminosyrer".

14. Grunnleggende strukturell enhet: "monosakkarid".

15. Grunnleggende strukturell enhet: "glyserol-fettsyre."

16. Polymermolekyler er bygget av identiske monomerer.

17. Polymermolekyler er bygget av like, men ikke helt identiske monomerer.

18. De er ikke polymerer.

19. De utfører nesten utelukkende energi-, konstruksjons- og lagringsfunksjoner, og i noen tilfeller – beskyttende.

20. I tillegg til energi og konstruksjon utfører de katalytisk, signal, transport, fremdrift og beskyttende funksjoner;

21. De lagrer og overfører de arvelige egenskapene til cellen og organismen.

Alternativ 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
Alternativ 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
Alternativ 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
Alternativ 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Lære nytt stoff

1. Struktur av adenosintrifosforsyre

I tillegg til proteiner, nukleinsyrer, fett og karbohydrater, syntetiseres et stort antall andre organiske forbindelser i levende materie. Blant dem spilles en viktig rolle i cellens bioenergetikk adenosintrifosforsyre (ATP). ATP finnes i alle plante- og dyreceller. I cellene er adenosintrifosforsyre oftest tilstede i form av salter kalt adenosintrifosfater. Mengden ATP svinger og er i gjennomsnitt 0,04 % (i gjennomsnitt er det ca. 1 milliard ATP-molekyler i en celle). Største kvantum ATP finnes i (0,2–0,5%).

skjelettmuskulatur

ATP-molekylet består av en nitrogenholdig base - adenin, en pentose - ribose og tre fosforsyrerester, dvs. ATP er et spesielt adenylnukleotid. I motsetning til andre nukleotider, inneholder ATP ikke én, men tre fosforsyrerester. ATP refererer til makroerge stoffer - stoffer som inneholder en stor mengde energi i bindingene deres. Romlig modell (A) og strukturformel

(B) ATP-molekyler

Fosforsyreresten spaltes fra ATP under påvirkning av ATPase-enzymer. ATP har en sterk tendens til å løsne sin terminale fosfatgruppe:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn, fordi dette fører til at den energetisk ugunstige elektrostatiske frastøtingen mellom tilstøtende negative ladninger forsvinner. Det resulterende fosfatet stabiliseres på grunn av dannelsen av energetisk gunstige hydrogenbindinger med vann. Ladningsfordelingen i ADP + Fn-systemet blir mer stabil enn i ATP. Som et resultat av denne reaksjonen frigjøres 30,5 kJ (når det normale kovalent binding

12 kJ frigjøres).

For å understreke den høye energikostnaden til fosfor-oksygenbindingen i ATP, betegnes den vanligvis med tegnet ~ og kalles en makroenergetisk binding. Når ett molekyl fosforsyre fjernes, omdannes ATP til ADP (adenosin difosforsyre), og hvis to molekyler fosforsyre fjernes, omdannes ATP til AMP (adenosin monofosforsyre). Spaltningen av det tredje fosfatet er ledsaget av frigjøring av bare 13,8 kJ, så det er bare to faktiske høyenergibindinger i ATP-molekylet.

Tilførselen av ATP i cellen er liten. For eksempel er ATP-reserver i en muskel nok til 20–30 sammentrekninger. Men en muskel kan jobbe i timevis og produsere tusenvis av sammentrekninger. Derfor, sammen med nedbrytningen av ATP til ADP, må revers syntese kontinuerlig skje i cellen. Det er flere veier for ATP-syntese i celler. La oss bli kjent med dem.

1. Anaerob fosforylering. Fosforylering er prosessen med ATP-syntese fra ADP og fosfat med lav molekylvekt (Pn). I dette tilfellet snakker vi om oksygenfrie prosesser for oksidasjon av organiske stoffer (for eksempel er glykolyse prosessen med oksygenfri oksidasjon av glukose til pyrodruesyre). Omtrent 40 % av energien som frigjøres under disse prosessene (ca. 200 kJ/mol glukose) brukes på ATP-syntese, og resten spres som varme:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Pn ––> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

2. Oksidativ fosforylering er prosessen med ATP-syntese ved å bruke energien til oksidasjon av organiske stoffer med oksygen. Denne prosessen ble oppdaget på begynnelsen av 1930-tallet. XX århundre

V.A. Engelhardt. Oksygenprosesser for oksidasjon av organiske stoffer forekommer i mitokondrier. Omtrent 55 % av energien som frigjøres i dette tilfellet (ca. 2600 kJ/mol glukose) omdannes til energien til kjemiske bindinger av ATP, og 45 % forsvinner som varme.

3. Oksidativ fosforylering er mye mer effektiv enn anaerob syntese: hvis det under glykolyseprosessen bare syntetiseres 2 ATP-molekyler under nedbrytningen av et glukosemolekyl, dannes 36 ATP-molekyler under oksidativ fosforylering. Fotofosforylering

– prosessen med ATP-syntese ved å bruke energien fra sollys.

Denne veien for ATP-syntese er bare karakteristisk for celler som er i stand til fotosyntese (grønne planter, cyanobakterier). Energien til sollyskvanter brukes av fotosyntese under lysfasen av fotosyntesen for syntese av ATP.

3. Biologisk betydning av ATP

ATP er i sentrum av metabolske prosesser i cellen, og er en kobling mellom reaksjonene av biologisk syntese og forfall. Rollen til ATP i en celle kan sammenlignes med rollen til et batteri, siden under hydrolysen av ATP frigjøres energien som er nødvendig for ulike vitale prosesser ("utladning"), og i prosessen med fosforylering ("lading") ATP igjen akkumulerer energi.

På grunn av energien som frigjøres under ATP-hydrolyse, skjer nesten alle vitale prosesser i cellen og kroppen: overføring av nerveimpulser, biosyntese av stoffer, muskelsammentrekninger, transport av stoffer, etc.

Oppgave 1. Når vi løper fort, puster vi raskt, og økt svette oppstår.

Forklar disse fenomenene.

Oppgave 2. Hvorfor begynner frysende mennesker å stampe og hoppe i kulda? Oppgave 3. I det berømte verket til I. Ilf og E. Petrov "De tolv stolene", blant mange nyttige tips

du kan også finne dette: "Pust dypt, du er spent."

Prøv å rettferdiggjøre dette rådet fra synspunktet om energiprosessene som skjer i kroppen.

IV. Lekser

Utstyr: Begynn å forberede deg til prøven og prøven (dikter prøvespørsmålene - se leksjon 21).

Leksjon 20. Generalisering av kunnskap i avsnittet «Kjemisk organisering av livet»

tabeller om generell biologi.

I. Generalisering av kunnskap om seksjonen

Elevene jobber med spørsmål (individuelt) etterfulgt av kontroll og diskusjon

1. Gi eksempler på organiske forbindelser, som inkluderer karbon, svovel, fosfor, nitrogen, jern, mangan.

2. Hvordan kan du skille en levende celle fra en død basert på dens ioniske sammensetning?

3. Hvilke stoffer finnes i cellen i uoppløst form? Hvilke organer og vev inneholder de?

4. Gi eksempler på makroelementer inkludert i de aktive setene til enzymer.

5. Hvilke hormoner inneholder mikroelementer?

6. Hvilken rolle har halogener i menneskekroppen?

7. Hvordan skiller proteiner seg fra kunstige polymerer?

8. Hvordan skiller peptider seg fra proteiner?

9. Hva heter proteinet som utgjør hemoglobin? Hvor mange underenheter består den av?

10. Hva er ribonuklease? Hvor mange aminosyrer inneholder den? Når ble det syntetisert kunstig?

11. Hvorfor er hastigheten på kjemiske reaksjoner uten enzymer lav?

12. Hvilke stoffer transporteres av proteiner over cellemembranen?

13. Hvordan skiller antistoffer seg fra antigener? Inneholder vaksiner antistoffer?

14. Hvilke stoffer brytes proteiner ned til i kroppen? Hvor mye energi frigjøres?

Hvor og hvordan nøytraliseres ammoniakk?

15. Gi et eksempel på peptidhormoner: hvordan er de involvert i reguleringen av cellulær metabolisme?

16. Hva er strukturen til sukkeret vi drikker te med? Hvilke tre andre synonymer for dette stoffet kjenner du til?

17. Hvorfor samles ikke fettet i melk på overflaten, men snarere i form av en suspensjon?

18. Hva er massen av DNA i kjernen til somatiske celler og kjønnsceller?

19. Hvor mye ATP bruker en person per dag?

20. Hvilke proteiner bruker folk til å lage klær?

Leksjon 21. Testleksjon om avsnittet «Kjemisk organisering av livet»

I. Gjennomføring av en muntlig prøve på spørsmål

1. Elementær sammensetning av cellen.

2. Egenskaper ved organogene elementer.

3. Struktur av et vannmolekyl. Hydrogenbinding og dens betydning i livets "kjemi".

4. Vannets egenskaper og biologiske funksjoner.

5. Hydrofile og hydrofobe stoffer.

6. Kationer og deres biologiske betydning.

7. Anioner og deres biologiske betydning.

8. Polymerer. Biologiske polymerer.

Forskjeller mellom periodiske og ikke-periodiske polymerer.

9. Egenskaper til lipider, deres biologiske funksjoner.

10. Grupper av karbohydrater, kjennetegnet ved strukturelle trekk.

11. Biologiske funksjoner av karbohydrater.

12. Elementær sammensetning av proteiner.

Aminosyrer. Peptiddannelse.

13. Primære, sekundære, tertiære og kvaternære strukturer av proteiner.

14. Biologisk funksjon av proteiner.

15. Forskjeller mellom enzymer og ikke-biologiske katalysatorer.

16. Struktur av enzymer. Koenzymer.

17. Virkningsmekanisme for enzymer.

18. Nukleinsyrer. Nukleotider og deres struktur. Dannelse av polynukleotider.

19. Regler for E. Chargaff. Prinsippet om komplementaritet.

20. Dannelse av et dobbelttrådet DNA-molekyl og dets spiralisering.

21. Klasser av cellulært RNA og deres funksjoner.

22. Forskjeller mellom DNA og RNA. 23. DNA-replikasjon. Transkripsjon. 24. Struktur og

biologisk rolle

ATP.

25. Dannelse av ATP i cellen.

II. Lekser

Fortsett å forberede deg til testen i delen "Kjemisk organisering av livet."

Alternativ 1

Leksjon 22. Testleksjon om avsnittet «Kjemisk organisering av livet»

I. Gjennomføring av en skriftlig prøve 1. Det finnes tre typer aminosyrer - A, B, C. Hvor mange varianter av polypeptidkjeder bestående av fem aminosyrer kan bygges. Vennligst angi disse alternativene. Vil disse polypeptidene ha de samme egenskapene? Hvorfor?

2. Alle levende ting består hovedsakelig av karbonforbindelser, og analogen til karbon er silisium, hvis innhold er i

4. Forskning har vist at 34 % av det totale antallet nukleotider av dette mRNA er guanin, 18 % er uracil, 28 % er cytosin og 20 % er adenin. Bestem den prosentvise sammensetningen av de nitrogenholdige basene til dobbelttrådet DNA, hvorav det angitte mRNA er en kopi.

Alternativ 2

1. Fett utgjør den "første reserven" i energimetabolismen og brukes når reserven av karbohydrater er oppbrukt. Men i skjelettmuskulaturen, i nærvær av glukose og fettsyrer i i større grad sistnevnte brukes. Proteiner brukes alltid som en energikilde kun som en siste utvei, når kroppen sulter. Forklar disse faktaene.

2. Ioner av tungmetaller (kvikksølv, bly, etc.) og arsen bindes lett av sulfidgrupper av proteiner. Kjennskap til egenskapene til sulfidene til disse metallene, forklar hva som vil skje med proteinet når det kombineres med disse metallene. Hvorfor er tungmetaller gift for kroppen?

3. Ved oksidasjonsreaksjonen av substans A til substans B frigjøres 60 kJ energi. Hvor mange ATP-molekyler kan syntetiseres maksimalt i denne reaksjonen? Hvordan skal resten av energien brukes?

4. Studier har vist at 27 % av det totale antallet nukleotider av dette mRNA er guanin, 15 % er uracil, 18 % er cytosin og 40 % er adenin.

Bestem den prosentvise sammensetningen av de nitrogenholdige basene til dobbelttrådet DNA, hvorav det angitte mRNA er en kopi.

Skal fortsettes

Det er rundt 70 billioner celler i menneskekroppen. For sunn vekst trenger hver av dem hjelpere - vitaminer. Vitaminmolekyler er små, men deres mangel er alltid merkbar. Hvis det er vanskelig å tilpasse seg mørket, trenger du vitamin A og B2, flass vises - det er ikke nok B12, B6, P, blåmerker leges ikke i lang tid - C-vitaminmangel I denne leksjonen lærer du hvordan og hvor i cellen strategisk en tilførsel av vitaminer, hvordan vitaminer aktiverer kroppen, og også lære om ATP - den viktigste energikilden i cellen.

Tema: Grunnleggende om cytologi

Leksjon: Struktur og funksjoner til ATP Som du husker,nukleinsyrer består av nukleotider

. Det viste seg at i en celle kan nukleotider være i en bundet tilstand eller i en fri tilstand. I fri tilstand utfører de en rekke funksjoner som er viktige for kroppens liv. Til slike frie nukleotider gjelder ATP molekyl eller adenosintrifosforsyre (adenosintrifosfat). Som alle nukleotider, er ATP sammensatt av et fem-karbon sukker - ribose , nitrogenholdig base - adenin , og, i motsetning til DNA- og RNA-nukleotider, tre fosforsyrerester

Ris. 1. Tre skjematiske representasjoner av ATP

Det viktigste ATP-funksjon er at det er en universell keeper og bærer energi i et bur.

Alle biokjemiske reaksjoner i en celle som krever energi bruker ATP som kilde.

Når en rest av fosforsyre separeres, ATP går inn ADF (adenosindifosfat). Hvis en annen fosforsyrerest skilles ut (noe som skjer i spesielle tilfeller), ADF går inn AMF(adenosinmonofosfat) (fig. 2).

Ris. 2. Hydrolyse av ATP og dets konvertering til ADP

Når den andre og tredje resten av fosforsyre separeres, frigjøres en stor mengde energi, opptil 40 kJ. Det er derfor bindingen mellom disse fosforsyrerestene kalles høyenergi og er betegnet med det tilsvarende symbolet.

Når en vanlig binding hydrolyseres, frigjøres (eller absorberes) en liten mengde energi, men når en høyenergibinding hydrolyseres, frigjøres mye mer energi (40 kJ). Bindingen mellom ribose og den første fosforsyreresten er ikke høyenergisk, dens hydrolyse frigjør bare 14 kJ energi.

Høyenergiforbindelser kan også dannes på grunnlag av for eksempel andre nukleotider GTF(guanosintrifosfat) brukes som energikilde i proteinbiosyntese, deltar i signaltransduksjonsreaksjoner og er et substrat for RNA-syntese under transkripsjon, men ATP er den vanligste og mest universelle energikilden i cellen.

ATP inneholdt som i cytoplasmaet, så i kjernen, mitokondrier og kloroplaster.

Dermed husket vi hva ATP er, hva dets funksjoner er og hva en makroergisk binding er.

Vitaminer er biologisk aktive organiske forbindelser som i små mengder er nødvendige for å opprettholde vitale prosesser i cellen.

De er ikke strukturelle komponenter av levende materie, og brukes ikke som en energikilde.

De fleste vitaminer syntetiseres ikke i kroppen til mennesker og dyr, men kommer inn i den med mat, noen syntetiseres i små mengder intestinal mikroflora og vev (vitamin D syntetiseres av huden).

Behovet for vitaminer hos mennesker og dyr er ikke det samme og avhenger av faktorer som kjønn, alder, fysiologisk tilstand og miljøforhold. Ikke alle dyr trenger noen vitaminer.

For eksempel er askorbinsyre, eller vitamin C, essensielt for mennesker og andre primater. Samtidig syntetiseres det i kroppen til krypdyr (sjømenn tok med skilpadder på reiser for å bekjempe skjørbuk - vitamin C-mangel).

Vitaminer ble oppdaget på slutten av 1800-tallet takket være arbeidet til russiske forskere N. I. Lunina Og V. Pashutina, som viste at for riktig ernæring er det nødvendig ikke bare tilstedeværelsen av proteiner, fett og karbohydrater, men også noen andre, på den tiden ukjente, stoffer.

I 1912, en polsk vitenskapsmann K. Funk(Fig. 3), mens du studerte komponentene i risskall, som beskytter mot Beri-Beri sykdom (vitaminmangel på vitamin B), antydet at sammensetningen av disse stoffene nødvendigvis må inkludere amingrupper. Det var han som foreslo å kalle disse stoffene vitaminer, det vil si livets aminer.

Senere ble det funnet at mange av disse stoffene ikke inneholder aminogrupper, men begrepet vitaminer har slått godt rot i vitenskapens og praksisens språk.

Etter hvert som individuelle vitaminer ble oppdaget, ble de utpekt med latinske bokstaver og ble navngitt avhengig av funksjonene som ble utført. For eksempel ble vitamin E kalt tokoferol (fra gammelgresk τόκος - "fødsel", og φέρειν - "å bringe").

I dag er vitaminer delt inn etter deres evne til å løse seg opp i vann eller fett.

Til vannløselige vitaminer inkluderer vitaminer H, C, P, IN.

Til fettløselige vitaminer inkludere EN, D, E, K(kan huskes som ordet: joggesko) .

Som allerede nevnt, avhenger behovet for vitaminer av alder, kjønn, den fysiologiske tilstanden til kroppen og miljøet. I ung alder er det et klart behov for vitaminer. En svekket kropp krever også store doser av disse stoffene. Med alderen avtar evnen til å absorbere vitaminer.

Behovet for vitaminer bestemmes også av kroppens evne til å utnytte dem.

I 1912, en polsk vitenskapsmann Kazimir Funk oppnådd delvis renset vitamin B1 - tiamin - fra risskall. Det tok ytterligere 15 år å få dette stoffet i krystallinsk tilstand.

Krystallinsk vitamin B1 er fargeløst, har en bitter smak og er svært løselig i vann. Tiamin finnes i både plante- og mikrobielle celler. Det er spesielt rikelig i kornavlinger og gjær (fig. 4).

Ris. 4. Tiamin i tablettform og i mat

Varmebehandling matvarer og ulike kosttilskudd ødelegger tiamin. Med vitaminmangel observeres patologier i nerve-, kardiovaskulær- og fordøyelsessystemet. Vitaminmangel fører til forstyrrelse av vannmetabolismen og hematopoetisk funksjon. Et av de slående eksemplene på tiaminmangel er utviklingen av Beri-Beri sykdom (fig. 5).

Ris. 5. En person som lider av tiaminmangel - beriberi sykdom

Vitamin B1 er mye brukt i medisinsk praksis for å behandle ulike nervesykdommer og kardiovaskulære lidelser.

I baking brukes tiamin, sammen med andre vitaminer - riboflavin og nikotinsyre, til å berike bakevarer.

I 1922 G. Evans Og A. Bisho oppdaget et fettløselig vitamin, som de kalte tokoferol eller vitamin E (bokstavelig talt: "fremme fødsel").

Vitamin E i sin rene form er en oljeaktig væske. Det er vidt distribuert i kornvekster som hvete. Det er mye av det i vegetabilsk og animalsk fett (fig. 6).

Ris. 6. Tokoferol og produkter som inneholder det

Det er mye E-vitamin i gulrøtter, egg og melk. Vitamin E er antioksidant, det vil si at det beskytter cellene mot patologisk oksidasjon, noe som fører til aldring og død. Det er "ungdommens vitamin". Vitaminet har stor betydning for reproduksjonssystemet, og derfor kalles det ofte reproduksjonsvitaminet.

Som et resultat fører vitamin E-mangel først av alt til forstyrrelse av embryogenese og funksjonen til reproduktive organer.

Produksjonen av vitamin E er basert på dets isolasjon fra hvetekim ved bruk av metoden for alkoholekstraksjon og destillasjon av løsemidler ved lave temperaturer.

I medisinsk praksis brukes både naturlige og syntetiske stoffer - tokoferolacetat i vegetabilsk olje, innelukket i en kapsel (den berømte "fiskeoljen").

Vitamin E-preparater brukes som antioksidanter for strålingseksponering og andre patologiske tilstander forbundet med økte nivåer av ioniserte partikler og reaktive oksygenarter i kroppen.

I tillegg er vitamin E foreskrevet til gravide kvinner, og brukes også i kompleks terapi for behandling av infertilitet, muskeldystrofi og enkelte leversykdommer.

Vitamin A (fig. 7) ble oppdaget N. Drummond i 1916.

Denne oppdagelsen ble innledet av observasjoner av tilstedeværelsen av en fettløselig faktor i mat, som er nødvendig for full utvikling av husdyr.

Det er ikke for ingenting at vitamin A inntar førsteplassen i vitaminalfabetet. Den deltar i nesten alle livsprosesser. Dette vitaminet er nødvendig for å gjenopprette og opprettholde godt syn.

Det bidrar også til å utvikle immunitet mot mange sykdommer, inkludert forkjølelse.

Uten vitamin A er sunt hudepitel umulig. Hvis du har gåsehud, som oftest vises på albuer, hofter, knær, ben, tørr hud på hendene eller andre lignende fenomener, betyr dette at du mangler vitamin A.

Vitamin A, som vitamin E, er nødvendig for normal funksjon av kjønnskjertlene (gonader). Vitamin A hypovitaminose forårsaker skade på reproduksjonssystemet og luftveiene.

En av de spesifikke konsekvensene av mangel på vitamin A er et brudd på synsprosessen, spesielt en reduksjon i øynenes evne til å tilpasse seg mørke forhold - nattblindhet. Vitaminmangel fører til xeroftalmi og ødeleggelse av hornhinnen. Sistnevnte prosess er irreversibel og er preget av fullstendig tap av syn. Hypervitaminose fører til betennelse i øynene og hårtap, tap av appetitt og fullstendig utmattelse av kroppen.

Ris. 7. Vitamin A og matvarer som inneholder det

Gruppe A-vitaminer finnes først og fremst i produkter av animalsk opprinnelse: lever, fiskeolje, i olje, i egg (fig. 8).

Ris. 8. Vitamin A-innhold i matvarer av vegetabilsk og animalsk opprinnelse

Produkter av planteopprinnelse inneholder karotenoider, som omdannes til vitamin A i menneskekroppen under påvirkning av enzymet karotinase.

Dermed ble du i dag kjent med strukturen og funksjonene til ATP, og husket også viktigheten av vitaminer og fant ut hvordan noen av dem er involvert i vitale prosesser.

Ved utilstrekkelig inntak av vitaminer i kroppen utvikles primær vitaminmangel. Ulike matvarer inneholder ulike mengder vitaminer.

For eksempel inneholder gulrøtter mye provitamin A (karoten), kål inneholder vitamin C osv. Derfor behovet for et balansert kosthold, inkludert en rekke matvarer av vegetabilsk og animalsk opprinnelse.

Avitaminose under normale ernæringsmessige forhold er det svært sjelden, mye mer vanlig hypovitaminose, som er assosiert med utilstrekkelig inntak av vitaminer fra mat.

Hypovitaminose kan oppstå ikke bare som et resultat av et ubalansert kosthold, men også som en konsekvens av ulike patologier i mage-tarmkanalen eller leveren, eller som et resultat av ulike endokrine eller infeksjonssykdommer som fører til nedsatt absorpsjon av vitaminer i kroppen.

Noen vitaminer produseres av tarmmikroflora (tarmmikrobiota). Undertrykkelse av biosyntetiske prosesser som et resultat av handling antibiotika kan også føre til utviklingen hypovitaminose, som en konsekvens dysbakteriose.

Overdreven forbruk av mat vitamintilskudd, samt medisiner som inneholder vitaminer, fører til forekomsten av en patologisk tilstand - hypervitaminose. Dette gjelder spesielt for fettløselige vitaminer, som f.eks EN, D, E, K.

Lekser

1. Hvilke stoffer kalles biologisk aktive?

2. Hva er ATP? Hva er spesielt med strukturen til ATP-molekylet? Hvilke typer kjemisk binding finnes i dette komplekse molekylet?

3. Hva er funksjonene til ATP i cellene til levende organismer?

4. Hvor skjer ATP-syntese? Hvor skjer ATP-hydrolyse?

5. Hva er vitaminer? Hva er deres funksjoner i kroppen?

6. Hvordan skiller vitaminer seg fra hormoner?

7. Hvilke klassifiseringer av vitaminer kjenner du til?

8. Hva er vitaminmangel, hypovitaminose og hypervitaminose? Gi eksempler på disse fenomenene.

9. Hvilke sykdommer kan være en konsekvens av utilstrekkelig eller overdreven inntak av vitaminer i kroppen?

10. Diskuter menyen din med venner og slektninger, beregn, ved hjelp av tilleggsinformasjon om innholdet av vitaminer i ulike matvarer, om du får i deg nok vitaminer.

1. Enhetlig samling av digitale pedagogiske ressurser ().

2. Enhetlig samling av digitale pedagogiske ressurser ().

3. Samlet samling av digitale pedagogiske ressurser ().

Referanser

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Generell biologi 10-11 klasse Bustard, 2005.

2. Belyaev D.K. Biologi 10-11 klasse. Generell biologi. Grunnleggende nivå. - 11. utgave, stereotypi. - M.: Utdanning, 2012. - 304 s.

3. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologi 10-11 klasse. Generell biologi. Grunnleggende nivå. - 6. utgave, legg til. - Bustard, 2010. - 384 s.

Grunnlaget for alle levende prosesser er atom-molekylær bevegelse. Både respirasjonsprosessen og cellulær utvikling og deling er umulig uten energi. Kilden til energiforsyning er ATP hva det er og hvordan det dannes vil bli diskutert videre.

Før du studerer konseptet ATP, er det nødvendig å dechiffrere det. Dette begrepet betyr nukleosidtrifosfat, som er essensielt for energi- og materialstoffskiftet i kroppen.

Dette er en unik energikilde underliggende biokjemiske prosesser. Denne forbindelsen er grunnleggende for enzymatisk dannelse.

ATP ble oppdaget ved Harvard i 1929. Grunnleggerne var forskere fra Harvard Medical School. Disse inkluderte Karl Lohman, Cyrus Fiske og Yellapragada Subbarao. De identifiserte en forbindelse hvis struktur lignet adenylnukleotidet til ribonukleinsyrer.

Et særtrekk ved forbindelsen var innholdet av tre fosforsyrerester i stedet for én. I 1941 beviste forsker Fritz Lipmann at ATP har energipotensial i cellen. Deretter ble et nøkkelenzym oppdaget, som ble kalt ATP-syntase. Dens oppgave er dannelsen av sure molekyler i mitokondrier.

ATP er en energiakkumulator i cellebiologi og er avgjørende for vellykket implementering av biokjemiske reaksjoner.

Biologien til adenosintrifosforsyre antyder dannelsen som et resultat av energimetabolisme. Prosessen består i å lage 2 molekyler i det andre trinnet. De resterende 36 molekylene vises i det tredje trinnet.

Akkumuleringen av energi i syrestrukturen skjer i forbindelsesdelen mellom fosforrester. Ved løsgjøring av 1 fosforrest oppstår det en energifrigjøring på 40 kJ.

Som et resultat omdannes syren til adenosindifosfat (ADP). Etterfølgende fosfatabstraksjon fremmer utseendet til adenosinmonofosfat (AMP).

Det skal bemerkes at plantesyklusen innebærer gjenbruk av AMP og ADP, noe som resulterer i reduksjon av disse forbindelsene til en sur tilstand. Dette sikres av prosessen.

Struktur

Avsløring av essensen av en forbindelse er mulig etter å ha studert hvilke forbindelser som er en del av ATP-molekylet.

Hvilke forbindelser er inkludert i syren:

• 3 fosforsyrerester. Sure rester kombineres med hverandre gjennom energetiske bindinger av ustabil natur. Finnes også under navnet fosforsyre;
• adenin: Er en nitrogenholdig base;
• Ribose: Er et pentosekarbohydrat.

Inkluderingen av disse elementene i ATP gir det en nukleotidstruktur. Dette gjør at molekylet kan klassifiseres som en nukleinsyre.

Viktig! Som et resultat av spaltningen av sure molekyler frigjøres energi. ATP-molekylet inneholder 40 kJ energi.

Utdannelse

Dannelsen av molekylet skjer i mitokondrier og kloroplaster. Det grunnleggende punktet i den molekylære syntesen av syre er den dissimilerende prosessen. Dissimilering er prosessen med overgang av en kompleks forbindelse til en relativt enkel på grunn av ødeleggelse.

Innenfor rammen av syresyntese er det vanlig å skille mellom flere stadier:

1. Forberedende. Grunnlaget for splitting er fordøyelsesprosessen, sikret av enzymatisk handling. Mat som kommer inn i kroppen forfaller. Fettnedbrytning skjer til fettsyrer og glyserol. Proteiner brytes ned til aminosyrer, stivelse til glukose. Scenen er ledsaget av frigjøring av termisk energi.
2. Anoksisk, eller glykolyse. Den er basert på forfallsprosessen. Nedbrytning av glukose skjer med deltagelse av enzymer, mens 60 % av den frigjorte energien omdannes til varme, resten forblir i molekylet.
3. Oksygen eller hydrolyse; Det foregår inne i mitokondrier. Oppstår ved hjelp av oksygen og enzymer. Oksygen som utåndes av kroppen er involvert. Slutter ferdig. Innebærer frigjøring av energi for å danne et molekyl.

Følgende veier for molekylær dannelse eksisterer:

1. Fosforylering av substratkarakter. Basert på energien til stoffer som følge av oksidasjon. Den dominerende delen av molekylet dannes i mitokondrier på membraner. Det utføres uten deltakelse av membranenzymer. Det skjer i den cytoplasmatiske delen gjennom glykolyse. Muligheten for dannelse på grunn av transport av fosfatgruppen fra andre høyenergiforbindelser er tillatt.
2. Oksidativ fosforylering. Oppstår på grunn av en oksidativ reaksjon.
3. Fotofosforylering i planter under fotosyntese.

Betydning

Den grunnleggende betydningen av et molekyl for kroppen avsløres gjennom funksjonen som ATP utfører.

ATP-funksjonalitet inkluderer følgende kategorier:

1. Energi. Tilfører kroppen energi og er energigrunnlaget for fysiologiske biokjemiske prosesser og reaksjoner. Oppstår på grunn av 2 høyenergibindinger. Innebærer muskelsammentrekning, dannelse av transmembranpotensial og sikring av molekylær transport over membraner.
2. Grunnlaget for syntese. Det regnes som startforbindelsen for den påfølgende dannelsen av nukleinsyrer.
3. Regulatorisk. Det ligger til grunn for reguleringen av de fleste biokjemiske prosesser. Leveres ved å tilhøre en allosterisk effektor av den enzymatiske serien. Påvirker aktiviteten til reguleringssentre ved å forsterke eller undertrykke dem.
4. Mellommann. Det regnes som et sekundært ledd i overføringen av hormonelle signaler inn i cellen. Det er en forløper for dannelsen av syklisk ADP.
5. Formidler. Det er et signalstoff i synapser og andre cellulære interaksjoner. Purinergisk signalering er gitt.

Blant punktene ovenfor er den dominerende plassen gitt til energifunksjonen til ATP.

Det er viktig å forstå, uansett hvilken funksjon ATP utfører, er viktigheten universell.

Nyttig video

La oss oppsummere det

Grunnlaget for fysiologiske og biokjemiske prosesser er eksistensen av ATP-molekylet. Hovedoppgaven til forbindelsene er energiforsyning. Uten forbindelsen er livsaktiviteten til både planter og dyr umulig.

ATP, eller adenosintrifosforsyre i sin helhet, er en "akkumulator" av energi i cellene i kroppen. Ikke en eneste biokjemisk reaksjon finner sted uten deltakelse av ATP. ATP-molekyler finnes i DNA og RNA.

ATP-sammensetning

ATP-molekylet har tre komponenter: tre fosforsyrerester, adenin og ribose. Det vil si at ATP har strukturen til et nukleotid og tilhører nukleinsyrer. Ribose er et karbohydrat og adenin er en nitrogenholdig base. Syrerestene er forent med hverandre av ustabile energetiske bindinger. Energi oppstår når syremolekyler brytes av. Separasjonen skjer takket være biokatalysatorer. Etter løsrivelse er ATP-molekylet allerede omdannet til ADP (hvis ett molekyl er spaltet av) eller til AMP (hvis to syremolekyler er spaltet av). Når ett molekyl fosforsyre skilles ut, frigjøres 40 kJ energi.

Rolle i kroppen

ATP spiller ikke bare en energirolle i kroppen, men også en rekke andre:

• er resultatet av syntesen av nukleinsyrer.
• regulering av mange biokjemiske prosesser.
• signalstoff i andre celleinteraksjoner.

ATP syntese

ATP-produksjonen foregår i kloroplaster og mitokondrier. Den viktigste prosessen i syntesen av ATP-molekyler er dissimilering. Dissimilering er ødeleggelsen av komplekset til en enklere.

ATP-syntese skjer ikke i ett trinn, men i tre trinn:

1. Den første fasen er forberedende. Under påvirkning av enzymer i fordøyelsen skjer nedbrytningen av det vi har absorbert. I dette tilfellet spaltes fett til glyserol og fettsyrer, proteiner til aminosyrer og stivelse til glukose. Det vil si at alt er klargjort for videre bruk. Termisk energi frigjort
2. Det andre trinnet er glykolyse (oksygenfri). Forfall skjer igjen, men her gjennomgår også glukose forfall. Enzymer er også involvert. Men 40 % av energien forblir i ATP, og resten forbrukes som varme.
3. Det tredje trinnet er hydrolyse (oksygen). Det forekommer allerede i mitokondriene selv. Både oksygenet vi puster inn og enzymer tar del her. Etter fullstendig dissimilering frigjøres energi for dannelse av ATP.

Millioner av biokjemiske reaksjoner finner sted i hvilken som helst celle i kroppen vår. De katalyseres av en rekke enzymer, som ofte krever energi. Hvor får cellen det fra? Dette spørsmålet kan besvares hvis vi vurderer strukturen til ATP-molekylet - en av hovedkildene til energi.

ATP er en universell energikilde

ATP står for adenosintrifosfat, eller adenosintrifosfat. Stoffet er en av de to viktigste energikildene i enhver celle. Strukturen til ATP og dens biologiske rolle er nært beslektet. De fleste biokjemiske reaksjoner kan bare oppstå med deltakelse av molekyler av et stoff, dette er spesielt sant, men ATP er sjelden direkte involvert i reaksjonen: for at en prosess skal skje, er energien som finnes nøyaktig i adenosintrifosfat nødvendig.

Strukturen til molekylene til stoffet er slik at bindingene som dannes mellom fosfatgruppene bærer enormt beløp energi. Derfor kalles slike bindinger også makroerge, eller makroenergetiske (makro=mange, store mengder). Begrepet ble først introdusert av vitenskapsmannen F. Lipman, og han foreslo også å bruke symbolet ̴ for å betegne dem.

Det er svært viktig for cellen å opprettholde et konstant nivå av adenosintrifosfat. Dette gjelder spesielt for celler muskelvev og nervefibre, fordi de er mest energiavhengige og krever energi for å utføre funksjonene sine. høyt innhold adenosintrifosfat.

Strukturen til ATP-molekylet

Adenosintrifosfat består av tre elementer: ribose, adenin og rester

Ribose- et karbohydrat som tilhører pentosegruppen. Dette betyr at ribose inneholder 5 karbonatomer, som er innelukket i en syklus. Ribose kobles til adenin gjennom en β-N-glykosidbinding på det første karbonatomet. Fosforsyrerester på det 5. karbonatomet tilsettes også til pentose.

Adenin er en nitrogenholdig base. Avhengig av hvilken nitrogenholdig base som er knyttet til ribose, skilles også GTP (guanosintrifosfat), TTP (tymidintrifosfat), CTP (cytidintrifosfat) og UTP (uridintrifosfat). Alle disse stoffene ligner i strukturen på adenosintrifosfat og utfører omtrent de samme funksjonene, men de er mye mindre vanlige i cellen.

Fosforsyrerester. Maksimalt tre fosforsyrerester kan festes til ribose. Hvis det er to eller bare én, kalles stoffet ADP (difosfat) eller AMP (monofosfat). Det er mellom fosforrestene at makroenergetiske bindinger konkluderes, etter bruddet som frigjøres 40 til 60 kJ energi. Hvis to bindinger brytes, frigjøres 80, sjeldnere - 120 kJ energi. Når bindingen mellom ribose og fosforresten brytes, frigjøres bare 13,8 kJ, så det er kun to høyenergibindinger i trifosfatmolekylet (P ̴ P ̴ P), og i ADP-molekylet er det én (P ̴ P).

Dette er de strukturelle egenskapene til ATP. På grunn av det faktum at det dannes en makroenergetisk binding mellom fosforsyrerester, er strukturen og funksjonene til ATP sammenkoblet.

Strukturen til ATP og den biologiske rollen til molekylet. Ytterligere funksjoner av adenosintrifosfat

I tillegg til energi kan ATP utføre mange andre funksjoner i cellen. Sammen med andre nukleotidtrifosfater er trifosfat involvert i konstruksjonen av nukleinsyrer. I dette tilfellet er ATP, GTP, TTP, CTP og UTP leverandører av nitrogenholdige baser. Denne egenskapen brukes i prosesser og transkripsjon.

ATP er også nødvendig for at ionekanaler skal fungere. For eksempel pumper Na-K-kanalen 3 natriummolekyler ut av cellen og pumper 2 kaliummolekyler inn i cellen. Denne ionestrømmen er nødvendig for å opprettholde en positiv ladning på den ytre overflaten av membranen, og kun ved hjelp av adenosintrifosfat kan kanalen fungere. Det samme gjelder proton- og kalsiumkanaler.

ATP er forløperen til den andre messenger-cAMP (syklisk adenosinmonofosfat) - cAMP overfører ikke bare signalet mottatt av cellemembranreseptorer, men er også en allosterisk effektor. Allosteriske effektorer er stoffer som fremskynder eller bremser enzymatiske reaksjoner. Dermed hemmer syklisk adenosintrifosfat syntesen av et enzym som katalyserer nedbrytningen av laktose i bakterieceller.

Adenosintrifosfatmolekylet i seg selv kan også være en allosterisk effektor. Dessuten, i slike prosesser, fungerer ADP som en antagonist til ATP: hvis trifosfat akselererer reaksjonen, så hemmer difosfat den, og omvendt. Dette er funksjonene og strukturen til ATP.

Hvordan dannes ATP i en celle?

Funksjonene og strukturen til ATP er slik at molekylene til stoffet raskt blir brukt og ødelagt. Derfor er trifosfatsyntese en viktig prosess i dannelsen av energi i cellen.

Det er tre viktigste måtene for adenosintrifosfatsyntese:

1. Substratfosforylering.

2. Oksidativ fosforylering.

3. Fotofosforylering.

Substratfosforylering er basert på flere reaksjoner som forekommer i cellens cytoplasma. Disse reaksjonene kalles glykolyse - anaerobt stadium Som et resultat av 1 syklus av glykolyse, syntetiseres to molekyler fra 1 molekyl av glukose, som deretter brukes til å produsere energi, og to ATP syntetiseres også.

• C6H12O6 + 2ADP + 2Pn --> 2C3H4O3 + 2ATP + 4H.

Celleånding

Oksidativ fosforylering er dannelsen av adenosintrifosfat ved å overføre elektroner langs membranelektrontransportkjeden. Som et resultat av denne overføringen dannes en protongradient på den ene siden av membranen, og ved hjelp av proteinintegralsettet av ATP-syntase bygges molekyler. Prosessen foregår på mitokondriemembranen.

Sekvensen av stadier av glykolyse og oksidativ fosforylering i mitokondrier utgjør en vanlig prosess som kalles respirasjon. Etter en fullstendig syklus dannes 36 ATP-molekyler fra 1 glukosemolekyl i cellen.

Fotofosforylering

Prosessen med fotofosforylering er den samme oksidative fosforyleringen med bare en forskjell: fotofosforyleringsreaksjoner skjer i kloroplastene i cellen under påvirkning av lys. ATP produseres under lysstadiet av fotosyntesen, den viktigste energiproduksjonsprosessen i grønne planter, alger og noen bakterier.

Under fotosyntesen passerer elektroner gjennom den samme elektrontransportkjeden, noe som resulterer i dannelsen av en protongradient. Konsentrasjonen av protoner på den ene siden av membranen er kilden til ATP-syntese. Sammenstillingen av molekyler utføres av enzymet ATP-syntase.

Den gjennomsnittlige cellen inneholder 0,04 vekt% adenosintrifosfat. Imidlertid de fleste stor verdi observert i muskelceller: 0,2-0,5%.

Det er omtrent 1 milliard ATP-molekyler i en celle.

Hvert molekyl lever ikke mer enn 1 minutt.

Ett molekyl av adenosintrifosfat fornyes 2000-3000 ganger om dagen.

Totalt syntetiserer menneskekroppen 40 kg adenosintrifosfat per dag, og til enhver tid er ATP-reserven 250 g.

Konklusjon

Strukturen til ATP og den biologiske rollen til molekylene er nært beslektet. Stoffet spiller en nøkkelrolle i livsprosesser, fordi høyenergibindingene mellom fosfatrester inneholder en enorm mengde energi. Adenosintrifosfat utfører mange funksjoner i cellen, og derfor er det viktig å opprettholde en konstant konsentrasjon av stoffet. Forfall og syntese skjer med høy hastighet, siden energien til bindinger stadig brukes i biokjemiske reaksjoner. Dette er et essensielt stoff for enhver celle i kroppen. Det er nok alt som kan sies om strukturen til ATP.