АТФ-цикл в клетке

Цикл АТФ-АДФ

Процессы жизнедеятельности, требующие затраты энергии, получают эту энергию от АТФ, распадающегося при этом на АДФ и неорганический фосфат. Для последующей регенерации АТФ используется энергия, выделяющаяся в процессе катаболизма из клеточного топлива.

В перечень видов работ, на которые требуется энергия АТФ, можно включить и световую энергию. Однако этот процесс происходит не у всех организмов.

Химическая работа (биосинтез)

Таблица

Метаболическое обновление некоторых компонентов тканей крысы

Активный транспорт (осмотическая работа)

Схема, поясняющая действие Na⁺,K⁺-АТФазы.

Для транспорта К⁺ в клетку (где его концентрация выше, чем в окружающей среде) и транспорта Na⁺ из клетки в окружающую среду (где концентрация этих ионов выше, чем в клетке) требуется свободная энергия. Источником её служит гидролиз АТФ. На каждую молекулу АТФ, гидролизованного до АДФ и Ф_н, из клетки выходят три иона Na⁺ и два иона К⁺ поступают в неё из окружающей среды. Этот транспорт ионов включает два этапа. На первом этапе молекула АТФазы фосфорилируется под действием АТФ и, и это позволяет ей присоединять ион Na⁺. На втором этапе присоединяется ион К⁺, следствием чего оказывается перенос Na⁺ и К⁺ через мембрану с отщеплением свободного фосфата, поступающего в цитозоль. АТФ и продукты его гидролиза (АДФ и Ф_н) остаются в клетке.

Механическая работа (мышечное сокращение)

Благодаря хорошо скоординированной работе мощных скелетных мышц гепард способен на расстоянии в несколько сотен метров развивать скорость до 125 км/час.

Свечение (электрическая работа)

Светляк.

АТФ поставляет энергию для биолюминесценции светляков.

Биолюминесценция, для которой требуются значительные количества энергии, свойственна многим видам грибов, морским микроорганизмам, медузам, ракообразным и светлякам.

У светляков в последовательности реакций, обеспечивающих преобразование химической энергии в энергию света, используется сочетание энергии АТФ и окислительной энергии. Два главных биохимических компонента, участвующих в процессе свечения – люциферин (след. рис.) и фермент люцифераза.

Люциферин

Для генерации световых вспышек люциферин сначала должен быть активирован в ферментативной реакции с АТФ. На этой стадии пирофосфатное расщепление АТФ приводит к образованию люцифериладенилата (след. рис).

Люцифериладенилат

Затем под действием молекулярного кислорода происходит катализируемое люциферазой окислительное декарбоксилирование люциферина, в результате чего образуется оксилюциферин. Именно эта реакция, протекающая через ряд промежуточных стадий, сопровождается световыми вспышками (след. рис.).

Реакции, приводящие к регенерации люциферина.

Циклическое превращение компонентов, обеспечивающих люминесценцию светляка.

Дата добавления: 2015-05-08