Аденозинтрифосфат және энергия. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

АТФ (Аденозинүшфосфорқышқылы) — энергитикалық нуклеотид. Бұл – тірі жасушадағы негізгі энергия заты. Оның рөлі мен қасиетін ақырына дейін түсіну үшін АТФ молекуласының құрылысын білу керек. Бұл – жалғыз нуклеотид. Ол РНҚ тізбегіндегі нуклеотидтерге ұқсас, өйткені оның құрамында қант – рибоза болады. Азотты негізі – аденин. Негізгі айырмашылығы мынада: АТФ-да фосфор қышқылының бір қалдығының орнына рибозаға бірінен соң бірі үш қалдық қосылады, сондықтан «үшфосфат» аталған.

АТФ негізгі биологиялық энергия жинақтау қызметін атқаруға фосфор қалдықтарының арасындағы химиялық байланысқа мүмкіндік жасайды. Ол молекуладан «үзілген» кезде энергия бөлінеді.Сонымен бірге бөлінген энергия тіршілік үдерістеріне - бұлшықет жиырылуына, зат синтездеу немесе жүйке серпінділігіне пайдаланылады. Егер жасушада энергия (құнарлы заттардың ыдырау үдерісінде) пайда болса, онда АТФ-ты оңай қалпына келтірудің қайтымды үдерісі жүреді.

АТФ – ағзалардың бүкіл пайдалы энергиясы іс жүзінде сол арқылы «өтетін» зат. Бүкіл тіршілік үдерістері негізіне жататын химиялық реакциялардың жасушада жүзеге асуына жылу, механикалық, өзге де ешқандай энергия түрі пайдаланылмайды. АТФ-ны «жасушалардың энергетикалық нарқы» деп жиі айтатыны сондықтан болса керек. Заттар ыдырау арқылы энергиясын АТФ синтезіне береді. Осыған қатарласа ағзамен және жарғақша арқылы биосинтездің, өсудің, бұлшықет жиырылуының, жүйке серпілісінің заттар тасымалдауды және өзге де көптеген тіршілік үдерістері жүреді. Осы үдерістердің барлығына тек АТФ-ның ыдырау энергиясы ғана шығындалады. АТФ-ның бір молекуласы тәулігіне 2-ден 3 мың рет ыдырап, қосыла алады.

Ағзадағы пайдалы энергия АТФ түрінде сақталады.

АТФ қышқылының молекуласы азотты негіз-аденин, рибоза және үш фосфор қышқылының қалдығынан тұрады. АТФ-ң молекуласы тұрақсыз. Егер ферменттердің әсерінен фосфор қышқылының бір молекуласы гидролизденсе 40 кДж моль энергия бөлініп шығады. Нәтижесінде АТФ молекуласы АДФ-ке (аденозиндифосфорға) айналады.Егер фосфор қышқылының екі молекуласы гидролизденсе АМД (аденозинмонофосфат) қышқылына айналады. Бұл қайтымды процесс: АМФ АДФ АТФ. 1 моль АТФ-тан 80 кДж энергия бөлінеді. Бұл энергия жасушадағы жүріп жатқан барлық экзотермиялық энергиядан әлдеқайда көп. Сондықтан фосфор қышқылының арасындағы байланыстарды макроэргиялық байланыс деп атайды.

АТФ-тің маңызы

Қоректік заттардың метаболизм процестері негізінен АТФ-ты синтездеуге жұмсалады.

АТФ барлық жасуша процестері үшін бос энергияның қоры болып саналады.

АТФ гидролизі фосфорлаудан басқа да сансыз көп биохимиялық реакцияларға пайдаланылады.

Жасушаның қозғалысы, бұлшық еттің қызметі, мембрана арқылы заттарды тасымалдау сияқты процестер үшін АТФ энергияның тікелей көзі болып табылады.

Екінші және үшінші фосфор қышқылының қалдықтарын бөлу кезінде 40 кДж дейін көп энергия бөлінеді. Сондықтан бұл фосфор қышқылының қалдықтары арасындағы байланыс макроергиялық деп аталады және сәйкес символмен белгіленеді.

Кәдімгі байланыс гидролизі кезінде аз энергия бөлінеді (немесе сіңіріледі), ал макроергиялық байланыстың гидролизі кезінде энергия әлдеқайда көп бөлінеді (40 кДж). Рибоза мен фосфор қышқылының алғашқы қалдығы арасындағы байланыс макроэргиялық емес, оның гидролизі кезінде тек 14 кДж энергия бөлінеді.

Макроэргиялық қосылыстар басқа нуклеотидтердің негізінде де құрылуы мүмкін, мысалы, GTP (гуанозин трифосфаты) ақуыз биосинтезінде энергия көзі ретінде қолданылады, сигнал беру реакцияларына қатысады, транскрипция кезінде РНҚ синтезі үшін субстрат болып табылады, бірақ АТФ энергияның ең көп таралған және әмбебап көзі болып табылады.

АТФ цитоплазмада да, ядрода да, митохондрияда да, хлоропласта да болады.