10 класс. Биология. Строение и функции АТФ

Комментарии преподавателя

 1. Структура и функции АТФ

Как вы пом­ни­те, нук­ле­и­но­вые кис­ло­тысо­сто­ят из нук­лео­ти­дов. Ока­за­лось, что в клет­ке нук­лео­ти­ды могут на­хо­дить­ся в свя­зан­ном со­сто­я­нии или в сво­бод­ном со­сто­я­нии. В сво­бод­ном со­сто­я­нии они вы­пол­ня­ют ряд важ­ных для жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­ма функ­ций.

К таким сво­бод­ным нук­лео­ти­дам от­но­сит­ся мо­ле­ку­ла АТФ или аде­но­з­ин­три­фос­фор­ная кис­ло­та (аде­но­з­ин­три­фос­фат). Как и все нук­лео­ти­ды, АТФ со­сто­ит из пя­ти­уг­ле­род­но­го са­ха­ра – ри­бо­зы, азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния – аде­ни­на, и, в от­ли­чие от нук­лео­ти­дов ДНК и РНК, трех остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты (рис. 1).

Рис. 1. Три схе­ма­ти­че­ских изоб­ра­же­ния АТФ

Важ­ней­шая функ­ция АТФ со­сто­ит в том, что она яв­ля­ет­ся уни­вер­саль­ным хра­ни­те­лем и пе­ре­нос­чи­ком энер­гии в клет­ке.

Все био­хи­ми­че­ские ре­ак­ции в клет­ке, ко­то­рые тре­бу­ют за­трат энер­гии, в ка­че­стве ее ис­точ­ни­ка ис­поль­зу­ют АТФ.

При от­де­ле­нии од­но­го остат­ка фос­фор­ной кис­ло­ты, АТФ пе­ре­хо­дит в АДФ (аде­но­зин­ди­фос­фат). Если от­де­ля­ет­ся ещё один оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты (что слу­ча­ет­ся в осо­бых слу­ча­ях), АДФ пе­ре­хо­дит в АМФ (аде­но­зин­мо­но­фос­фат) (рис. 2).

Рис. 2. Гид­ро­ли­за АТФ и пре­вра­ще­ние её в АДФ

При от­де­ле­нии вто­ро­го и тре­тье­го остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты осво­бож­да­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство энер­гии, до 40 кДж. Имен­но по­это­му связь между этими остат­ка­ми фос­фор­ной кис­ло­ты на­зы­ва­ют мак­ро­эр­ги­че­ской и обо­зна­ча­ют со­от­вет­ствен­ным сим­во­лом.

При гид­ро­ли­зе обыч­ной связи вы­де­ля­ет­ся (или по­гло­ща­ет­ся) неболь­шое ко­ли­че­ство энер­гии, а при гид­ро­ли­зе мак­ро­эр­ги­че­ской связи вы­де­ля­ет­ся на­мно­го боль­ше энер­гии (40 кДж). Связь между ри­бо­зой и пер­вым остат­ком фос­фор­ной кис­ло­ты не яв­ля­ет­ся мак­ро­эр­ги­че­ской, при её гид­ро­ли­зе вы­де­ля­ет­ся всего 14 кДж энер­гии.

Мак­ро­эр­ги­че­ские со­еди­не­ния могут об­ра­зо­вы­вать­ся и на ос­но­ве дру­гих нук­лео­ти­дов, на­при­мер ГТФ (гу­а­но­з­ин­три­фос­фат) ис­поль­зу­ет­ся как ис­точ­ник энер­гии в био­син­те­зе белка, при­ни­ма­ет уча­стие в ре­ак­ци­ях пе­ре­да­чи сиг­на­ла, яв­ля­ет­ся суб­стра­том для син­те­за РНК в про­цес­се тран­скрип­ции, но имен­но АТФ яв­ля­ет­ся наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ным и уни­вер­саль­ным ис­точ­ни­ком энер­гии в клет­ке.

АТФ со­дер­жит­ся как в ци­то­плаз­ме, так и в ядре, ми­то­хон­дри­ях и хло­ро­пла­стах.

Таким об­ра­зом, мы вспом­ни­ли, что такое АТФ, ка­ко­вы её функ­ции, и что такое мак­ро­эр­ги­че­ская связь.

 2. Функции витаминов

Ви­та­ми­ны – био­ло­ги­че­ски ак­тив­ные ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния, ко­то­рые в малых ко­ли­че­ствах необ­хо­ди­мы для по­дер­жа­ния про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти в клет­ке.

Они не яв­ля­ют­ся струк­тур­ны­ми ком­по­нен­та­ми живой ма­те­рии, и не ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве ис­точ­ни­ка энер­гии.

Боль­шин­ство ви­та­ми­нов не син­те­зи­ру­ют­ся в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, а по­сту­па­ют в него с пищей, неко­то­рые син­те­зи­ру­ют­ся в неболь­ших ко­ли­че­ствах мик­ро­фло­рой ки­шеч­ни­ка и тка­ня­ми (ви­та­мин D син­те­зи­ру­ет­ся кожей).

По­треб­ность че­ло­ве­ка и жи­вот­ных в ви­та­ми­нах не оди­на­ко­ва и за­ви­сит от таких фак­то­ров как пол, воз­раст, фи­зио­ло­ги­че­ское со­сто­я­ние и усло­вия среды оби­та­ния. Неко­то­рые ви­та­ми­ны нужны не всем жи­вот­ным.

На­при­мер, ас­кор­би­но­вая кис­ло­та, или ви­та­мин С, необ­хо­дим че­ло­ве­ку и дру­гим при­ма­там. Вме­сте с тем, он син­те­зи­ру­ет­ся в ор­га­низ­ме реп­ти­лий (мо­ря­ки брали в пла­ва­ния че­ре­пах, для борь­бы с цин­гой – ави­та­ми­но­зом ви­та­ми­на С).

Ви­та­ми­ны были от­кры­ты в конце XIX века бла­го­да­ря ра­бо­там рус­ских уче­ных Н. И. Лу­ни­на и В. Па­шу­ти­на, ко­то­рые по­ка­за­ли, что для пол­но­цен­но­го пи­та­ния необ­хо­ди­мо не толь­ко на­ли­чие бел­ков, жиров и уг­ле­во­дов, но и ещё ка­ких-то дру­гих, на тот мо­мент неиз­вест­ных, ве­ществ.

В 1912 году поль­ский уче­ный К. Функ (Рис. 3), изу­чая ком­по­нен­ты ше­лу­хи риса, предо­хра­ня­ю­щей от бо­лез­ни Бе­ри-Бе­ри (ави­та­ми­ноз ви­та­ми­на В), пред­по­ло­жил, что в со­став этих ве­ществ обя­за­тель­но долж­ны вхо­дить амин­ные груп­пи­ров­ки. Имен­но он пред­ло­жи­ли на­звать эти ве­ще­ства ви­та­ми­на­ми, то есть ами­на­ми жизни.

В даль­ней­шем было уста­нов­ле­но, что мно­гие из этих ве­ществ ами­но­групп не со­дер­жат, но тер­мин ви­та­ми­ны хо­ро­шо при­жил­ся в языке науки и прак­ти­ки.

По мере от­кры­тия от­дель­ных ви­та­ми­нов, их обо­зна­ча­ли ла­тин­ски­ми бук­ва­ми и на­зы­ва­ли в за­ви­си­мо­сти от вы­пол­ня­е­мых функ­ций. На­при­мер, ви­та­мин Е на­зва­ли то­ко­фе­рол (от др.-греч. τόκος – «де­то­рож­де­ние», и φέρειν – «при­но­сить»).

Рис. 3. Автор тер­ми­на «ви­та­мин»

Се­год­ня ви­та­ми­ны делят по их спо­соб­но­сти рас­тво­рять­ся в воде или в жирах.

К во­до­рас­тво­ри­мым ви­та­ми­нам от­но­сят ви­та­ми­ны H, C, P, В.

К жи­ро­рас­тво­ри­мым ви­та­ми­нам от­но­сят A, D, E, K(можно за­пом­нить, как слово: кеда).

Как уже было от­ме­че­но, по­треб­ность в ви­та­ми­нах за­ви­сит от воз­рас­та, пола, фи­зио­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния ор­га­низ­ма и среды оби­та­ния. В мо­ло­дом воз­расте от­ме­че­на явная нужда в ви­та­ми­нах. Ослаб­лен­ный ор­га­низм тоже тре­бу­ет боль­ших доз этих ве­ществ. С воз­рас­том спо­соб­ность усва­и­вать ви­та­ми­ны па­да­ет.

По­треб­ность в ви­та­ми­нах также опре­де­ля­ет­ся спо­соб­но­стью ор­га­низ­ма их ути­ли­зи­ро­вать.

 3. Витамин B1 (тиамин)

В 1912 году поль­ский уче­ный Ка­зи­мир Функ по­лу­чил из ше­лу­хи риса ча­стич­но очи­щен­ный ви­та­мин B1 – ти­а­мин. Ещё 15 лет по­на­до­би­лось для по­лу­че­ния этого ве­ще­ства в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии.

Кри­стал­ли­че­ский ви­та­мин B1 бес­цве­тен, об­ла­да­ет горь­ко­ва­тым вку­сом и хо­ро­шо рас­тво­рим в воде. Ти­а­мин най­ден как в рас­ти­тель­ных, так и мик­роб­ных клет­ках. Осо­бен­но много его в зер­но­вых куль­ту­рах и дрож­жах (рис. 4).

Рис. 4. Ти­а­мин в виде таб­ле­ток и в про­дук­тах пи­та­ния

Тер­ми­че­ская об­ра­бот­ка пи­ще­вых про­дук­тов и раз­лич­ные до­бав­ки раз­ру­ша­ют ти­а­мин. При ави­та­ми­но­зе на­блю­да­ют­ся па­то­ло­гии нерв­ной, сер­деч­но-со­су­ди­стой и пи­ще­ва­ри­тель­ной си­стем. Ави­та­ми­ноз при­во­дит к на­ру­ше­нию вод­но­го об­ме­на и функ­ции кро­ве­тво­ре­ния. Один из ярких при­ме­ров ави­та­ми­но­за ти­а­ми­на – это раз­ви­тие бо­лез­ни Бе­ри-Бе­ри (рис. 5).

Рис. 5. Че­ло­век, стра­да­ю­щий от ави­та­ми­но­за ти­а­ми­на – бо­лез­ни бе­ри-бе­ри

Ви­та­мин В1 ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся в ме­ди­цин­ской прак­ти­ке для ле­че­ния раз­лич­ных нерв­ных за­бо­ле­ва­ний, сер­деч­но-со­су­ди­стых рас­стройств.

В хле­бо­пе­че­нии ти­а­мин вме­сте с дру­гим ви­та­ми­на­ми – ри­бо­фла­ви­ном и ни­ко­ти­но­вой кис­ло­той ис­поль­зу­ет­ся для ви­та­ми­ни­за­ции хле­бо­бу­лоч­ных из­де­лий.

 4. Витамин Е

В 1922 году Г. Эванс и А. Бишо от­кры­ли жи­ро­рас­тво­ри­мый ви­та­мин, на­зван­ный ими то­ко­фе­ро­лом или ви­та­ми­ном Е (до­слов­но: «спо­соб­ству­ю­щий родам»).

Ви­та­мин Е в чи­стом виде – мас­ля­ни­стая жид­кость. Он ши­ро­ко рас­про­стра­нен в зла­ко­вых куль­ту­рах, на­при­мер в пше­ни­це. Его много в рас­ти­тель­ных, жи­вот­ных жирах (рис. 6).

Рис. 6. То­ко­фе­рол и про­дук­ты, ко­то­рые его со­дер­жат

Много ви­та­ми­на E в мор­ко­ви, в яйцах и мо­ло­ке. Ви­та­мин E яв­ля­ет­ся ан­ти­ок­си­дан­том, то есть за­щи­ща­ет клет­ки от па­то­ло­ги­че­ско­го окис­ле­ния, ко­то­рое при­во­дит их к ста­ре­нию и ги­бе­ли. Он яв­ля­ет­ся «ви­та­ми­ном мо­ло­до­сти». Огром­но зна­че­ние ви­та­ми­на для по­ло­вой си­сте­мы, по­это­му его часто на­зы­ва­ют ви­та­ми­ном раз­мно­же­ния.

Вслед­ствие этого, де­фи­цит ви­та­ми­на Е, в первую оче­редь, при­во­дит к на­ру­ше­нию эм­брио­ге­не­за и ра­бо­ты ре­про­дук­тив­ных ор­га­нов.

Про­из­вод­ство ви­та­ми­на Е ос­но­ва­но на вы­де­ле­нии его из за­ро­ды­шей пше­ни­цы – ме­то­дом спир­то­вой экс­трак­ции и от­гон­ки рас­тво­ри­те­лей при низ­ких тем­пе­ра­ту­рах.

В ме­ди­цин­ской прак­ти­ке ис­поль­зу­ют как при­род­ные, так и син­те­ти­че­ские пре­па­ра­ты – то­ко­фе­ро­ла­аце­тат в рас­ти­тель­ном масле, за­клю­чен­ный в кап­су­лу (зна­ме­ни­тый «рыбий жир»).

Пре­па­ра­ты ви­та­ми­на Е ис­поль­зу­ют­ся как ан­ти­ок­си­дан­ты при об­лу­че­ни­ях и дру­гих па­то­ло­ги­че­ских со­сто­я­ни­ях, свя­зан­ных с по­вы­шен­ным со­дер­жа­ни­ем в ор­га­низ­ме иони­зи­ро­ван­ных ча­стиц и ак­тив­ных форм кис­ло­ро­да.

Кроме того, ви­та­мин Е на­зна­ча­ют бе­ре­мен­ным жен­щи­нам, а также ис­поль­зу­ют в ком­плекс­ной те­ра­пии ле­че­ния бес­пло­дия, при мы­шеч­ной дис­тро­фии и неко­то­рых за­бо­ле­ва­ни­ях пе­че­ни.

 5. Витамин А

Ви­та­мин А (рис. 7) был от­крыт Н. Друм­мон­дом в 1916 году.

Этому от­кры­тию пред­ше­ство­ва­ли на­блю­де­ния за на­ли­чи­ем жи­ро­рас­тво­ри­мо­го фак­то­ра в пище, необ­хо­ди­мо­го для пол­но­цен­но­го раз­ви­тия сель­ско­хо­зяй­ствен­ных жи­вот­ных.

Ви­та­мин А неда­ром за­ни­ма­ет пер­вое место в ви­та­ми­ном ал­фа­ви­те. Он участ­ву­ет прак­ти­че­ски во всех про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти. Этот ви­та­мин необ­хо­дим для вос­ста­нов­ле­ния и со­хра­не­ния хо­ро­ше­го зре­ния.

Он также по­мо­га­ет вы­ра­ба­ты­вать им­му­ни­тет ко мно­гим за­бо­ле­ва­ни­ям, в том числе и про­студ­ным.

Без ви­та­ми­на А невоз­мож­но здо­ро­вое со­сто­я­ние эпи­те­лия кожи. Если у вас «гу­си­ная кожа», ко­то­рая чаще всего по­яв­ля­ет­ся на лок­тях, бед­рах, ко­ле­нях, го­ле­нях, если по­яви­лась су­хость кожи на руках или воз­ни­ка­ют дру­гие по­доб­ные яв­ле­ния, это озна­ча­ет, что вам недо­ста­ет ви­та­ми­на А.

Ви­та­мин А, как и ви­та­мин Е, необ­хо­дим для нор­маль­но­го функ­ци­о­ни­ро­ва­ния по­ло­вых желез (гонад). При ги­по­ви­та­ми­но­зе ви­та­ми­на А от­ме­че­но по­вре­жде­ние ре­про­дук­тив­ной си­сте­мы и ор­га­нов ды­ха­ния.

Одним из спе­ци­фи­че­ских по­след­ствий недо­стат­ка ви­та­ми­на А яв­ля­ет­ся на­ру­ше­ние про­цес­са зре­ния, в част­но­сти сни­же­ние спо­соб­но­сти глаз к тем­но­вой адап­та­ции – ку­ри­ная сле­по­та. Ави­та­ми­ноз при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию ксе­ро­фталь­мии и раз­ру­ше­нию ро­го­ви­цы. По­след­ний про­цесс необ­ра­тим, и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся пол­ной по­те­рей зре­ния. Ги­перви­та­ми­ноз при­во­дит к вос­па­ле­нию глаз и на­ру­ше­нию во­ло­ся­но­го по­кро­ва, по­те­ри ап­пе­ти­та и пол­но­му ис­то­ще­нию ор­га­низ­ма.

Рис. 7. Ви­та­мин А и про­дук­ты, ко­то­рые его со­дер­жат

Ви­та­ми­ны груп­пы А, в первую оче­редь, со­дер­жат­ся в про­дук­тах жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния: в пе­че­ни, в ры­бьем жире, в масле, в яйцах (рис. 8).

Рис. 8. Со­дер­жа­ние ви­та­ми­на А в про­дук­тах рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния

В про­дук­тах рас­ти­тель­но­го про­ис­хож­де­ния со­дер­жат­ся ка­ро­ти­но­и­ды, ко­то­рые в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка под дей­стви­ем фер­мен­та ка­ро­ти­на­зы пе­ре­хо­дят в ви­та­мин А.

Таким об­ра­зом, Вы по­зна­ко­ми­лись се­год­ня со струк­ту­рой и функ­ци­я­ми АТФ, а также вспом­ни­ли о зна­че­нии ви­та­ми­нов и вы­яс­ни­ли, как неко­то­рые из них участ­ву­ют в про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти.

 6. Авитаминоз и гиповитаминоз

При недо­ста­точ­ном по­ступ­ле­нии ви­та­ми­нов в ор­га­низм раз­ви­ва­ет­ся пер­вич­ный ави­та­ми­ноз. Раз­ные про­дук­ты со­дер­жат раз­ное ко­ли­че­ство ви­та­ми­нов.

На­при­мер, мор­ковь со­дер­жит много про­ви­та­ми­на А (ка­ро­ти­на), ка­пу­ста со­дер­жит ви­та­мин С и т. д. От­сю­да про­ис­те­ка­ет необ­хо­ди­мость сба­лан­си­ро­ван­ной диеты, вклю­ча­ю­щей в себя раз­но­об­раз­ные про­дук­ты рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния.

Ави­та­ми­ноз при нор­маль­ных усло­ви­ях пи­та­ния встре­ча­ет­ся очень редко, го­раз­до чаще встре­ча­ют­ся ги­по­ви­та­ми­но­зы, ко­то­рые свя­за­ны с недо­ста­точ­ным по­ступ­ле­ни­ем с пищей ви­та­ми­нов.

Ги­по­ви­та­ми­ноз может воз­ни­кать не толь­ко в ре­зуль­та­те несба­лан­си­ро­ван­но­го пи­та­ния, но и как след­ствие раз­лич­ных па­то­ло­гий со сто­ро­ны же­лу­доч­но-ки­шеч­но­го трак­та или пе­че­ни, или в ре­зуль­та­те раз­лич­ных эн­до­крин­ных или ин­фек­ци­он­ных за­бо­ле­ва­ний, ко­то­рые при­во­дят к на­ру­ше­нию вса­сы­ва­ния ви­та­ми­нов в ор­га­низ­ме.

Неко­то­рые ви­та­ми­ны вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся ки­шеч­ной мик­ро­фло­рой (мик­ро­био­той ки­шеч­ни­ка). По­дав­ле­ние био­син­те­ти­че­ских про­цес­сов в ре­зуль­та­те дей­ствия ан­ти­био­ти­ков может также при­ве­сти к раз­ви­тию ги­по­ви­та­ми­но­за, как след­ствия дис­бак­те­ри­о­за.

Чрез­мер­ное упо­треб­ле­ние пи­ще­вых ви­та­мин­ных до­ба­вок, а также ле­кар­ствен­ных средств, со­дер­жа­щих ви­та­ми­ны, при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию па­то­ло­ги­че­ско­го со­сто­я­ния – ги­перви­та­ми­но­за. Осо­бен­но это ха­рак­тер­но для жи­ро­рас­тво­ри­мых ви­та­ми­нов, таких как A, D, E, K.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/stroenie-i-funktsii-atf?seconds=0&chapter_id=98

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=XLwiY5dkoY8

источник виедо - http://www.youtube.com/watch?v=aExflgKux3o

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=RaWqk7FSPpE

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=Wx-t6t01PuQ

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=YX3631pv1Wk

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=SIKsIW2HVyY

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=BeSyX2QU6x4

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=j1Zq5HFKXCE

источник презентации - http://www.myshared.ru/slide/download/

Файлы