Де ж береться енергія, у вигляді чого використовується та як поновлюється?
Рослини акумулюють енергії у процесі фотосинтезу органічних сполук, а людина їх споживає. Клітини організму людини вивільняють енергію із них і акумулюють її в молекулі АТФ – унікальну хімічну енергію, яка може перетворитися на інші форми енергії: хімічну, теплову, електричнц, механічну.
Найважливішою формою енергії, яка використовується у клітинах організму для підтримання різних фізіологічних функцій, є хімічна енергія молекули АТФ.
АТФ (аденозинтрифосфорна кислота)здатна у водному середовищі розпадатися із виділенням енергії та знову швидко синтезуватися (ресинтезуватися) за наявності енергії. Це пов’язане з тим, що у молекулі АТФ є два високоергічні або макроергічні (тобто багаті на енергію) хімічні зв’язки. Тому молекула АТФ у клітинах організму виконує біологічну роль універсального джерела енергії.
Побудована молекула АТФ, як і інших нуклеотидів, до яких вона належить, із азотистої основи (аденіну), вуглеводу (рибози), які разом утворюють аденозин, та трьох залишків фосфорної кислоти. Два останні залишки фосфорної кислоти з’єднані між собою макроергічними (~) зв’язками.
АТФ реалізує свою енергетичну функцію у процесі розпаду молекули.
АТФ + Н2О АДФ + Н3РО4 + ΔQ (-7,3 ккал або ˃30 кДж)
АДФ (аденозиндифосфорна кислота)теж може розпадатися до АМФ і Н3РО4 (фосфорної кислоти) з виділенням близько 30-42 кДж. Тому в молекулі АТФ акумулюється (зберігається) близько 80 кДж енергії.
АТФ в організмі використовується для забезпечення:
· скорочення-розслаблення м’язів;
· проведення та передачі нервового імпульсу;
· транспорту речовин через мембрану;
· біосинтезу складних речовин, особливо білка.
Вміст АТФ в організмі невеликий (близько 50 г). Запас її в скелетних м’язах може вичерпатися уже протягом 1-=2 секунд напруженої роботи, але він майже не змінюється, що пов1язано із досить швидким відновленням її рівня (ресинтезом). В організмі людини протягом доби утворюється та розпадається близько 60 кг АТФ!Синтез АТФ потребує наявності вільної енергії, фосфорної кислоти та каталізатора, який капіталізує реакцію її утворення.
Найбільше АТФ утворюється в аеробних процесах біологічного окислення поживних речовин, які відбуваються у мітохондріях.
Є також три механізми анаеробного відновлення АТФ у клітинах.
1. Креатинфосфокіназний, коли енергія і фосфат переносяться на АДФ від високоенергетичної речовини – креатинфосфату (КрФ), роль якого полягає у підтриманні постійності концентрації АТФ за умов швидкого її використання.
2. Гліколітичнийабо анаеробний розпад молекули глюкози чи глікогену до утворення молочної кислоти та АТФ.
3. Міокіназний,коли відбувається перефосфорилювання між двома молекулами АДФ з участю ферменту міокінази:
АДФ+АДФ ↔ АТФ +АМФ
Анаеробні механізми ресинтезу АТФ за звичайних умов є додатковими, а за напруженої м’язової діяльності та гіпоксії, або ж у разі блокування аеробних реакцій біологічного окислення (захворювання тощо) – основними відновниками рівня АТФ у клітинах.