Строение и характеристика макроэргических соединений на примереАТФ

Энергетические процессы в живом организме.

Все клетки, а соответственно и организмы можно разделить на две большие группы в зависимости от того, в каком виде они получают углерод для построения своего скелета:

Автотрофы – способны использовать углекислый газ как потенциальный источник углеродных атомов.

Гетеротрофы – не усваивают углекислый газ и должны получать углерод из достаточно сложных органических соединений.

Второй признак, по которому можно разделить все клетки – отношение их к источникам энергии.

Фототрофные –клетки, использующие в качестве источников энергии свет

Хемотрофные – клетки, использующие в качестве источника энергии химические превращения.

Обе эти категории подразделяются на группы, в зависимости от субстрата, на котором протекает реакция для получения энергии:

Подавляющее большинство организмов относится либо к фотолитотрофным либо к хемоорганотрофным. Хемоорганоторофные организмы можно разделить на две группы: аэробы, использующие в качестве конечного акцептора электронов кислород и анаэробы, использующие в качестве акцептора электронов другие соединения. Многие клетки могут существовать как в аэробных, так и анаэробных условиях. Они называются факультативными анаэробами. Анаэробы, не способные существовать в присутствии кислорода называются облигатными анаэробами. Большинство хемоогранотрофов- факультативные анаэробы.

Строение и характеристика макроэргических соединений на примереАТФ

Обмен веществ в любом организме складывается из двух сопряженных процессов анаболизма (синтеза) и катаболизма (распада). И анаболизм и катаболизм в свою очередь складываются из двух одновременно протекающих процессов, каждый из которых можно рассматривать отдельно. Один из них это последовательность процессов, при которых происходит распад или синтез остова молекулы, а другой превращение энергии, сопутствующей каждой из этих стадий. Причем процессы анаболизма – эндотермичны, а катаболизма, как правило, экзотермичны.

Любая химическая реакция всегда сопровождается изменением внутренней энергии системы и как следствие этого поглощение и выделение тепла + совершаемая работа. Энергия химических процессов в живом организме не распыляется в виде тепла, а аккумулируется в виде макроэргических связей различных молекул. АТФ- аденозинтрифосфат является важнейшей из них. Гидролиз таких соединений высоко эндтормический процесс.

В АТФ цепочка их трех фосфатных остатков связана с 5-ой ОН группой аденозина фосфорноэфирной связью. Между собой остатки фосфорной кислоты связаны фосфоангидридными связями. При физиологических значениях рН АТФ несет чеыре отрицательных заряда. Собственно действующим коферментом является комплекс АТФ и ионом Mg.

Все атомы кислорода в остатках фосфорной кислоты несут одинаковый отрицательный заряд и их взаимное отталкивание и определяет нестабильность данной структуры. При гидролизе АТФ выделяется от 30 до 35 кДж\моль энергии. Однако, как показали эксперименты, только две фосфоангидридные связи являются макроэргическими. Отрыв a-остатка фосфорной кислоты сопровождается выделением только 9 кДж\моль энергии. Поэтому, как правило, конечным продуктом гидролиза АТФ является АМФ.

Гидролиз АТФ в клетке всегда сопряжен с энергопотребляющими процессами. Сопряжение таких реакций возможно только при наличии общего промежуточного продукта:

Синтез АТФ является высокоэндотермическим процессом и сопряжен экзотермической реакцией. Существует два основных пути синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это субстратное и окислительное фосфорилирование.