Микрогрин — фуд-тренд: что это такое, как употреблять?

Темы дня

  • Неучтенный поток денег и захоронения на закрытых кладбищах. Что происходит с «похоронкой» во Всеволожском районе
  • В Петербурге началась подготовка к строительству магистрали “Москва – Санкт-Петербург”
  • Тарифы на ЖКХ в Петербурге в 2021 году увеличатся на 3,5%
  • В Петербурге отметили снижение госпитализаций пациентов с COVID-19
  • Водителей ждут новые штрафы за игры в “шашечки” на дороге и другие нарушения

Звезды, блогеры и инфлюенсеры (люди, которые используют соц. сети для заработка) формируют тренды не только на вещи, но и на питание. «Санкт-Петербург.ру» сделал подборку уникальных видов блюд, которые вы скорее всего не пробовали.

Звезды, блогеры и инфлюенсеры (люди, которые используют соц. сети для заработка) формируют тренды не только на вещи, но и на питание. «Санкт-Петербург.ру» сделал подборку уникальных видов блюд, которые вы скорее всего не пробовали.

Молекула АТФ — что это и какова её роль в организме


Для того чтобы дать организму энергию Аденозинтрифосфату необходимо пройти несколько этапов. Вначале отделяется один из фосфатов — с помощью специального коэнзима. Каждый из фосфатов даёт десять калорий. В процессе вырабатывается энергия и получается АДФ (аденозин дифосфат).

Молекула АТФ в биологии: состав, функции и роль в организме

Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.

Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.


Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.

Образование энергии

Фосфатные группы соединены между собой высокоэргическими связями, которые легко разрушаются. При гидролизе (взаимодействии с водой) связи между двумя последними фосфатными группами распадаются, высвобождая большое количество энергии (от 40 до 60 кДж/моль), а АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту).

Условно химическая реакция выглядит следующим образом:

АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + энергия

Рис. 2. Гидролиз АТФ.

Часть высвободившейся энергии участвует в анаболизме (ассимиляции, пластическом обмене), часть – рассеивается в виде тепла и используется для поддержания температуры тела. При дальнейшем гидролизе АДФ отщепляется ещё одна фосфатная группа с высвобождением энергии и образованием АМФ (аденозинмонофосфата). АМФ гидролизу не подвергается.

АТФ впервые обнаружили гарвардские биохимики Суббарао, Ломан, Фиске в 1929 году. В 1941 году немецкий биохимик Фриц Липман установил, что АТФ является источником энергии живого организма.

Состав

Действующее вещество препарата – натриевая соль аденозинтрифосфорной кислоты. Лекарство АТФ в ампулах содержит в 1 мл 20 мг активного компонента, а в таблетках – 10 или 20 г на штуку. Вспомогательные вещества в растворе для инъекций – это лимонная кислота и вода. Таблетки содержат дополнительно:

  • безводный коллоидный диоксид кремния;
  • бензоат натрия (Е211);
  • крахмал кукурузный;
  • стеарат кальция;
  • моногидрат лактозы;
  • сахарозу.

Действующее вещество препарата – натриевая соль аденозинтрифосфорной кислоты. Лекарство АТФ в ампулах содержит в 1 мл 20 мг активного компонента, а в таблетках – 10 или 20 г на штуку. Вспомогательные вещества в растворе для инъекций – это лимонная кислота и вода. Таблетки содержат дополнительно:

Какие соединения входят в состав АТФ

Строение АТФ и биологическая роль тесно связаны. В состав АТФ входят аденозин, три остатка фосфорной кислоты. Связи, существующие между аминокислотой и фосфатом, подвергаются гидролизу в присутствии воды, в результате образуется АДФ (аденозиндифосфат), фосфорная кислота. Этот процесс происходит с высвобождением энергии.

Читайте также:  Уколы в коленный сустав при артрозе: препараты, описание. Какие уколы назначаются при артрозе коленного сустава?

Энергообразование происходит за счет разрыва макроэргических связей АТФ (обозначаемых в формуле знаком тильда). Сам аденозин состоит из аденина – пуринового нуклеотида и рибозы. Первая участвует в синтезе ДНК, вторая – составляющая структуры РНК.


Последняя выступает переносчиком ионов водорода, что необходимо в связи с существованием градиента на внутренней и внешней мембранах. Перенос водорода через мембрану – хемиосмос, ведет к возникновению связи между АДФ и остатком фосфорной кислоты, иначе говоря, к окислительному фосфорилированию.

Как образуется АТФ в организме?

Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.

В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.

Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:

АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.

Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:

  • фотофосфорилирование (фотосинтез у растений) ,
  • окислительное фосфорилирование АДФ Н-зависимой АТФ-синтáзой, в результате которого основная масса аденозинтрифосфата образуется на мембранах митохондрий клеток (связано с дыханием клетки),
  • субстратное фосфорилирование в цитоплазме клетки в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений, не требующее участия мембранных ферментов.

Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.

АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.

Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование включает процесс окисления питательных веществ в две фазы: получение восстановленных коферментов NADH и FADH2 производные витаминов.

Восстановление этих молекул требует использования водорода из питательных веществ. У жиров выработка коэнзимов замечательна благодаря огромному количеству водородов, которые они имеют в своей структуре, по сравнению с пептидами или углеводами..

Хотя есть несколько способов получения коферментов, наиболее важный путь – цикл Кребса. Впоследствии восстановленные коферменты концентрируются в дыхательных цепях, расположенных в митохондриях, которые переносят электроны к кислороду.

Цепь переноса электронов образована серией белков, связанных с мембраной, которые накачивают протоны (H +) наружу (см. Изображение). Эти протоны снова проникают через мембрану через другой белок, АТФ-синтазу, отвечающую за синтез АТФ..

Другими словами, мы должны уменьшить коферменты, больше АДФ и кислорода вырабатывают воду и АТФ.

Окислительное фосфорилирование включает процесс окисления питательных веществ в две фазы: получение восстановленных коферментов NADH и FADH2 производные витаминов.

Что такое АТФ, молекула АТФ и ее состав, функции и роль в организме человека?

На рисунке представлены два способа изображения структуры АТФ. Аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ) относятся к классу соединений, называемых нуклеогидами. Молекула нук-леотида состоит из пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты. В молекуле АМФ сахар представлен рибо-зой, а основание — аденином. В молекуле АДФ две фосфатные группы, а в молекуле АТФ — три.

Всем клеткам, как уже было сказано, для выполнения их работы необходима энергия и для всех клеток любого организма источником этой энергии служит АТФ. Поэтому АТФ называют «универсальным носителем энергии» или «энергетической валютой» клеток. Подходящей аналогией служат электрические батарейки. Вспомните, для чего только мы их не используем. Мы можем получать с их помощью в одном случае свет, в другом звук, иногда механическое движение, а иногда нам нужна от них собственно электрическая энергия. Удобство батареек в том, что один и тот же источник энергии — батарейку — мы можем использовать для самых разных целей в зависимости от того, куда мы ее поместим. Эту же роль играет в клетках АТФ. Он поставляет энергию для таких различных процессов, как мышечное сокращение, передача нервных импульсов, активный транспорт веществ или синтез белков, и для всех прочих видов клеточной активности. Для этого он должен быть просто «подключен» к соответствующей части аппарата клетки.

Читайте также:  Привкус крови во рту по утрам, после кашля, бега, постоянно: причины и симптомы каких болезней у женщин и мужчин? От чего привкус крови во рту при беременности? Как избавиться от привкуса крови во рту: лечение

Что это дает нашему организму?!

Фосфагенная система – будет использоваться когда мышцы работают недолго, но очень интенсивно (порядка 10 секунд). Благодаря этой системе происходит постоянная циркуляция небольшого количества молекул АТФ в мышечных клетках. Такой энергии хватит на короткий забег или интенсивную силовую нагрузку в бодибилдинге.

Гликоген и молочная кислота — снабжают энергией организм медленнее, чем предыдущая система. Используется энергия АТФ, которой может хватить на полторы минуты интенсивной работы. В анаэробном режиме мышцы сокращаются крайне мощно и быстро. Именно благодаря этой системе можно пробежать 400 метров спринтерского бега или рассчитывать на более длительную интенсивную тренировку в зале. Но долгое время так работать не позволит ощущение боли в мышцах, которая появляется из-за переизбытка молочной кислоты.

Аэробное дыхание — эта система включается, если тренировка продолжается более двух минут. Тогда мышцы начинают получать энергию молекул АТФ из углеводов, жиров и протеинов. В этом случае АТФ синтезируется медленно, зато энергии хватает надолго — физическая активность может продолжаться несколько часов. Это происходит благодаря тому, что глюкоза распадается без препятствий, у неё нет никаких сторонних противодействий — как препятствует молочная кислота в предыдущем анаэробном процессе.

Фосфагенная система – будет использоваться когда мышцы работают недолго, но очень интенсивно (порядка 10 секунд). Благодаря этой системе происходит постоянная циркуляция небольшого количества молекул АТФ в мышечных клетках. Такой энергии хватит на короткий забег или интенсивную силовую нагрузку в бодибилдинге.

Синтез АТФ в организме

АТФ чаще всего производится в митохондрии, в основном в результате расщепления глюкозы и жирных кислот в процессе, называемом окислительным фосфорилированием; разложение 1 молекулы глюкозы в митохондрии высвобождает 36 молекул АТФ. Также АТФ синтезируется в хлоропластах, при фотосинтезе в процессе фотосинтетического фосфорилирования.

Функциональные характеристики АТФ.

Роль АТФ в патогенезе инсульта

Острое нарушение мозгового кровообращения является основной причиной физической и умственной инвалидности у взрослых и остается ведущей причиной смертности в развитых странах. Данные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) показывают, что около 15 миллионов человек ежегодно страдают от инсульта во всем мире. Из них 5 миллионов умирают, а еще 5 миллионов остаются инвалидами навсегда, что создает огромное бремя для семьи и общества. Подавляющее большинство (80–90%) случаев инсульта вызваны тромботическими или эмболическими событиями.

В настоящее время большинство пациентов с острым ишемическим инсультом не получают активного эффективного лечения. Поэтому основная цель заключается в разработке действенных методов лечения, направленных на уменьшение поражений головного мозга от ишемического инсульта путем лучшего понимания основных патогенных молекулярных механизмов.

Как известно, основным биоэнергетическим субстратом в организме (в том числе в центральной нервной системе) являются молекулы аденозинтрифосфорной кислоты. Фундаментом биосинтеза АТФ служат реакции гликолиза. Процессы выработки энергии в тканях мозга зависят от катализируемых ферментами окислительных реакций, для которых абсолютно необходимым компонентом служит молекулярный кислород. Эти процессы происходят в митохондриях, играющих важнейшую роль в процессах тканевого дыхания и уязвимых даже при небольшой степени гипоксии в результате ишемии головного мозга. Это в первую очередь касается митохондриальных мембран.

Митохондрии представляют собой широко распространенные внутриклеточные органеллы, заключенные в двойную мембрану. Внешняя фосфолипидная двухслойная мембрана содержит структуры белковых каналов, делающие мембрану проницаемой для молекул, таких как ионы, вода, молекулы питательных веществ, АДФ и АТФ.Основная роль митохондрий заключается в генерировании клеточной энергии в форме АТФ митохондриальной электронной транспортной цепью посредством окислительного фосфорилирования.

Читайте также:  ТОП-10 долгожителей и секреты их долголетия: Уолтер Брюнинг, Венере Пиццинато-Папо, Гертруда Бейнс, Бернис Мэдиган, Сюзанна Джонс, Мария Эстер де Каповилья, Эмма Морано, Мисао Окава, Вайолет Браун, Жанна Кальман

Биохимические данные свидетельствуют о том, что большая часть церебральной АТФ расходуется на электрогенную активность нейронов. Таким образом, достаточное количество энергии в митохондриях имеет решающее значение для возбудимости и выживания нейронов. Помимо производства энергии, митохондрии являются основным источником активных форм кислорода (АФК) и служат апоптотическими регуляторами (управляющими процессом программируемой клеточной гибели). Обе эти функции критически вовлечены в патогенез нейродегенеративных заболеваний и церебральной ишемии.

Накопленные данные свидетельствуют о тесной взаимосвязи между перепроизводством активных форм кислорода и гибелью нейронов при различных неврологических расстройствах, включая латеральный амиотрофический склероз, эпилепсию, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, ишемический инсульт и черепно-мозговую травму. Чрезмерные уровни АФК вызывают как функциональные, так и структурные нарушения мозговой ткани и играют ключевую роль в патогенезе церебральной ишемии. Критическая роль дисфункциональных митохондрий, а также чрезмерного окислительного стресса в ишемических каскадах хорошо известна. Таким образом, уменьшение вредного воздействия окислительного стресса за счет лучшего понимания апоптотического и некротического повреждения нейронов является перспективным для лечения заболеваний, связанных с активными формами кислорода, таких как ишемический инсульт. Недавние исследования показали, что АФК-детоксифицирующая система и митохондриальный биогенез являются двумя основными эндогенными защитными механизмами, вовлеченными в хронические нейродегенеративные заболевания и острую церебральную ишемию.

Предполагается, что динамика митохондрий играет жизненно важную функцию в ишемическом повреждении и восстановлении нейронов.При ишемическом поражении мозга митохондрии утрачивают возможность производить АТФ, поскольку им не хватает исходных субстратов. Это называется нарушением ионного гомеостаза (дефект в деятельности энергозависимого натриевого насоса, накопление внутриклеточного натрия и внеклеточного калия).

Такой феномен в дальнейшем может инициировать отек и набухание астроглии (совокупности астроцитов), чтоусугубляет ишемическое повреждение мозга. При дефиците АТФ следующий этап ишемических поражений – повышение концентрации кальция внутри нервных клеток. В дальнейшем это снижает адаптационно-компенсаторные возможности нейронов, и усиливает нейрометаболические нарушения. Именно поэтому стимуляция накопления АТФ в нейронах и восстановление транспорта вещества – важная составляющая патогенетической терапии.

Такой феномен в дальнейшем может инициировать отек и набухание астроглии (совокупности астроцитов), чтоусугубляет ишемическое повреждение мозга. При дефиците АТФ следующий этап ишемических поражений – повышение концентрации кальция внутри нервных клеток. В дальнейшем это снижает адаптационно-компенсаторные возможности нейронов, и усиливает нейрометаболические нарушения. Именно поэтому стимуляция накопления АТФ в нейронах и восстановление транспорта вещества – важная составляющая патогенетической терапии.

Ресинтез АТФ

Ресинтез АТФ – синтез АТФ в мышечных волокнах из различных энергетических субстратов во время физической работы. Его формула выглядит следующим образом:

Ресинтез АТФ может осуществляться двумя путями:

  • без участия кислорода (анаэробный путь);
  • с участием кислорода (аэробный путь).

Если в саркоплазме мышечных волокон недостаточно АТФ, то затрудняется процесс их расслабления. Возникают судороги.

Если в саркоплазме мышечных волокон недостаточно АТФ, то затрудняется процесс их расслабления. Возникают судороги.

II. Домашнее задание.

Продолжить подготовку к зачету и контрольной работе по разделу «Химическая организация жизни».

15. Отличия ферментов от небиологических катализаторов.

Роль в организме

Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов. Всё это реакции синтеза сложных веществ в организме: осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, в том числе и для создания трансмембранного электрического потенциала; осуществления мышечного сокращения.

Помимо энергетической АТФ выполняет в организме ещё ряд других не менее важных функций:

  • Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
  • Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
  • АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клетку гормонального сигнала.
  • Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах и сигнального вещества в других межклеточных взаимодействиях (пуринергическая передача сигнала).

Фосфорилирование АДФ возможно тремя способами:

Ссылка на основную публикацию