Основное назначение метаболизма
• Одновременное протекание реакций катаболизма и анаболизма приводит к обновлению химического состава организма, что является обязательным условием его жизнедеятельности.
• В случае преобладания анаболизма над катаболизмом происходит накопление химических веществ в организме, в первую очередь
белков. Накопление белков в организме - обязательное условие его
роста и развития.
• Обеспечение энергией (в форме молекул АТФ) всех потребностей организма.
СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ АТФ
Аденозинтрифосфат (АТФ) является нуклеотидом. В состав молекулы АТФ входят азотистое основание - аденин, углевод - рибоза и три остатка фосфорной кислоты (аденин, связанный с рибозой, называется аденозином).
Особенностью молекулы АТФ является то, что второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется высокоэнергетической, или макроэргичес-кой, и обозначается знаком ~. Соединения, имеющие макроэргические связи, обозначаются термином «макроэрги».
Структурная формула АТФ имеет следующий вид:
|
Рибоза
ОН ОН
Аденозин
В упрощенном виде строение АТФ можно отразить схемой:
Аденин—-рибоза— Ф.К. -Ф.К. ~ Ф.К.
При использовании АТФ в качестве источника энергии обычно происходит отщепление путем гидролиза последнего остатка фосфорной кислоты:
АТФ + Н2О -> АДФ + Н3РО4 + Q(энергия)
В физиологических условиях, т. е. при тех условиях, которые имеются в живой клетке (температура, рН, осмотическое давление, концентрация реагирующих веществ и пр.), расщепление моля АТФ (506 г) сопровождается выделением 12 ккал, или 50 кДж* энергии. (1 ккал = 4,18 кДж.)
Главными потребителями энергии АТФ в организме являются:
• реакции синтеза;
• мышечная деятельность;
• транспорт молекул и ионов через мембраны (например, всасывание веществ из кишечника, образование мочи в почках, формирование
и передача нервного импульса и др.).
Таким образом, биологическая роль АТФ заключается в том, что это вещество является универсальным аккумулятором энергии, своего рода энергетической «валютой» клетки.
Основным поставщиком АТФ является тканевое дыхание - завершающий этап катаболизма, протекающий в митохондриях всех клеток, кроме красных клеток крови (эритроцитов).
Полезная информация
В сутки взрослый человек, не выполняющий физической работы, вдыхает и выдыхает 8-10 м3 воздуха, из которого в легких извлекается и используется организмом в обмене веществ 400-500 л кислорода.
В этих же условиях в сутки в процессе обмена веществ образуется и выделяется из организма 350—450 л углекислого газа.
Выполнение физических нагрузок приводит к значительному увеличению потребления кислорода и выделению углекислого газа.
ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ
Ферменты, или энзимы, - это особые белки, выполняющие роль катализаторов химических реакций. Практически все химические реакции в организме протекают с огромными скоростями благодаря участию ферментов.
СТРОЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ
Участок молекулы фермента, на котором происходит катализ, получил название «активный центр». Если фермент по строению является простым белком, то его активный центр формируется только остатками аминокислот, которые обычно находятся в разных участках одной и той же полипептидной цепи или же в разных полипептидах, но пространственно сближены. Другими словами активный центр образуется на уровне третичной структуры белка-фермента. У ферментов - сложных белков в состав активного центра часто входит их простетическая группа.
Образование активного центра из функциональных групп, довольно далеко отстоящих друг от друга в полипептидных цепях, но совмещенных пространственно в активном центре (т. е. на уровне третичной структуры белка), позволяет ферменту за счет конформационных изменений обеспечивать необходимое соответствие между активным центром и молекулами реагирующих веществ (их обычно называют субстратами). Благодаря изменению конформации фермента происходит как бы «приспособление», «подгонка» активного центра к структуре молекул, превращение которых ускоряется данным ферментом.
Изменение конформации молекулы фермента является также одним из механизмов регуляции скорости ферментативных реакций. В активном центре обычно выделяют два участка - адсорбционный и каталитический.