Природничі науки. 1 частина. 11 клас. Гільберг

Про АТФ докладніше

Аденозинтрифосфатна кислота — нуклеотид, що складається з трьох частин — залишків аденіну, рибози (моносахариду з п’ятьма атомами Карбону в молекулі) та трьох залишків ортофосфатної кислоти (мал. 3.13).

Мал. 3.13. Склад і будова аденозинтриортофосфатної кислоти: а — кулестержнева модель молекули АТФ; б — складники: 1. Аденін. 2. Рибоза. 3. Аденозин. 4. Аденозинмоноортофосфатна кислота (АМФ). 5. Аденозиндиортофосфатна кислота (АДФ). 6. Аденозинтриортофосфатна кислота (АТФ). 7. Залишки ортофосфатної кислоти. 8. Високоенергетичні зв’язки

До 1929 року, коли було виявлено АТФ, по всьому світові йшли інтенсивні пошуки невловимого внутрішньоклітинного джерела енергії. Майже одночасно Карл Ломан (1898-1978, Німеччина) і лауреат Нобелівської премії 1922 року Отто Мейергоф (1884-1951, Німеччина, США) з Інституту медичних досліджень Кайзера Вільгельма в Гейдельберзі, з одного боку, і Сайрус Фіск (1890-1978, США) разом зі своїм аспірантом Йєллапрагадой Субба Роу (1895-1948, Індія, США) з Гарвардської медичної школи — з іншого, показали, що на внутрішньоклітинні процеси, які забезпечують скорочення м’язових клітин, упливає молекула, що складається з аденозину й трьох ортофосфатних груп. У 1935 році Катасі Макіно (1907-1990) з Даляньскої лікарні в Маньчжурії запропонував структуру молекули, правильність якої через десять років підтвердили Безил Літго (1913-2009, Велика Британія) й Александер Тодд (1907-1997, Велика Британія) з хімічної лабораторії Кембриджського університету. У 1941 році Фріц Ліпман (1899-1986, Німеччина, США) показав, що АТФ є основним переносником енергії в клітині.

Звідки в неї стільки енергії? АТФ утворюється з АДФ й неорганічного фосфату за рахунок енергії, що виділяється під час окиснення речовин, які надходять з їжею, переважно в мітохондріях, а також унаслідок інших реакцій фосфорилювання АДФ — приєднання до її молекули ортофосфатного залишку. АТФ є головною з’єднувальною ланкою між клітинними реакціями, що відбуваються з виділенням і використанням енергії.

Ортофосфатні залишки з’єднані між собою високоенергетичними зв’язками, які легко руйнуються під час гідролізу, унаслідок цього вивільняється велика кількість енергії, а АТФ перетворюється на АДФ (мал. 3.14).

Мал. 3.14. Утворення й гідроліз АТФ: 1 — енергія, що виділяється під час окиснення поживних речовин; 2 — енергія, що виділяється під час гідролізу АТФ

Частина вивільненої енергії (близько 40 кДж/моль) бере участь в анаболізмі (асиміляції, пластичному обміні), частина — розсіюється у вигляді тепла для підтримання температури тіла. Під час подальшого гідролізу від АДФ відщеплюється ще одна ортофосфатна група з вивільненням енергії й утворенням АМФ, яка не зазнає гідролізу. Синтез і розпад АТФ у клітині відбувається постійно, бо ця високоенергетична молекула «живе» менше хвилини. За добу кожна молекула АТФ розпадається й синтезується знову дві-три тисячі разів. Отже, АТФ працює, як молекулярна батарея: зберігає енергію, коли вона не потрібна, і вивільняє її за потреби.

Енергія, що виділяється внаслідок гідролізу АТФ, забезпечує в організмі виконання механічної, електричної, хімічної, осмотичної роботи, активне транспортування йонів, точне передавання генетичної інформації тощо.

Основними джерелами енергії в клітині здебільшого є вуглеводи й жири. Окиснення двох молекул пірувату, що утворилися внаслідок безкисневого розщеплення глюкози до вуглекислого газу СО2 й води Н2О (у циклі Кребса та наступного окисного фосфорилювання), супроводжується виділенням такої кількості енергії, яка забезпечує синтез 36 молекул АТФ.

«Калорійна цінність» макроергічних зв’язків АТФ дорівнює 37,8 кДж.

Використання АТФ залежить від енергетичних потреб клітин. Наприклад, у стані спокою в людини розпадається АТФ масою 28 г за хвилину, а під час фізичного навантаження затрата АТФ досягає 500 г за хвилину.

Аденозинтриортофосфатна кислота справляє анаболічний ефект, посилює мозковий і коронарний кровообіг, виявляє судинорозширювальну та нейромодулювальну активність. Її переважно застосовують у комплексній терапії м’язової дистрофії та атрофії, спазмах периферичних судин, а також за хронічної коронарної недостатності та міокардіодистрофії, паркінсонізму, центральних, периферичних і змішаних формах спадкової пігментної дегенерації сітківки. Також АТФ використовують у спортивному харчуванні, зокрема в бодібілдингу. Іноді цю сполуку застосовують для стимулювання пологової діяльності.