Во биологијата, АТП е извор на енергија и основа на животот. АТП - аденозин трифосфат - е вклучен во метаболичките процеси и ги регулира биохемиските реакции во телото.

Што е ова?

Хемијата ќе ви помогне да разберете што е АТП. Хемиска формулаАТП молекули - C10H16N5O13P3. Запомнувањето на целото име е лесно ако го разделите на неговите составни делови. Аденозин трифосфат или аденозин трифосфорна киселина е нуклеотид кој се состои од три дела:

• аденин - пуринска азотна база;
• рибоза - моносахарид поврзан со пентози;
• три остатоци фосфорна киселина.

Ориз. 1. Структурата на молекулата на АТП.

Подетално објаснување за АТП е претставено во табелата.

АТП првпат беше откриена од биохемичарите од Харвард, Субарао, Лохман и Фиске во 1929 година. Во 1941 година, германскиот биохемичар Фриц Липман открил дека АТП е извор на енергија за живиот организам.

Производство на енергија

Фосфатните групи се меѓусебно поврзани со високо-енергетски врски кои лесно се уништуваат. При хидролиза (интеракција со вода), врските од фосфатната група се распаѓаат, ослободувајќи голем број наенергија, а АТП се претвора во АДП (аденозин дифосфорна киселина).

Конвенционално, хемиската реакција изгледа вака:

ТОП 4 статиикои читаат заедно со ова

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + енергија

Ориз. 2. АТП хидролиза.

Дел од ослободената енергија (околу 40 kJ/mol) е вклучена во анаболизмот (асимилација, пластичен метаболизам), додека дел се троши во форма на топлина за одржување на телесната температура. Со понатамошна хидролиза на ADP, друга фосфатна група се дели, ослободувајќи енергија и формирајќи AMP (аденозин монофосфат). AMP не се подложува на хидролиза.

АТП синтеза

АТП се наоѓа во цитоплазмата, јадрото, хлоропластите и митохондриите. АТП синтеза во животинска клеткасе јавува во митохондриите, а кај растенијата - во митохондриите и хлоропластите.

АТП се формира од АДП и фосфат со трошење на енергија. Овој процес се нарекува фосфорилација:

ADP + H3PO4 + енергија → ATP + H2O

Ориз. 3. Формирање на АТП од АДП.

Во растителните клетки, фосфорилацијата се јавува за време на фотосинтезата и се нарекува фотофосфорилација. Кај животните, процесот се јавува за време на дишењето и се нарекува оксидативна фосфорилација.

Во животинските клетки, синтезата на АТП се јавува во процесот на катаболизам (дисимилација, енергетски метаболизам) за време на разградувањето на протеините, мастите и јаглехидратите.

Функции

Од дефиницијата за АТП е јасно дека оваа молекула е способна да дава енергија. Во прилог на енергија, аденозин трифосфорна киселина врши други функции:

• е материјал за синтеза на нуклеински киселини;
• е дел од ензимите и ги регулира хемиските процеси, забрзувајќи или забавувајќи го нивниот напредок;
• е медијатор - пренесува сигнал до синапсите (места на контакт помеѓу две клеточни мембрани).

19. Функции на клеточните митохондрии. АТП и неговата улога во клетката.

Главен извор на енергија за клетката се хранливите материи: јаглени хидрати, масти и протеини, кои се оксидираат со помош на кислород. Речиси сите јаглехидрати, пред да стигнат до клетките на телото, се претвораат во гликоза благодарение на работата на гастроинтестиналниот тракт и црниот дроб. Заедно со јаглехидратите, протеините исто така се разложуваат на амино киселини, а липидите во масни киселини. Во клетката, хранливите материи се оксидираат под влијание на кислородот и со учество на ензими кои ги контролираат реакциите на ослободување енергија и нејзиното искористување. Речиси сите оксидативни реакции се случуваат во митохондриите, а ослободената енергија се складира во форма на високоенергетско соединение - АТП. Последователно, АТП, а не хранливи материи, се користи за да се обезбедат интрацелуларните метаболички процеси со енергија.

АТП молекулата содржи: (1) азотна база аденин; (2) пентоза јаглени хидрати рибоза, (3) три остатоци од фосфорна киселина. Последните два фосфати се поврзани еден со друг и со остатокот од молекулата со високоенергетски фосфатни врски, означени на формулата ATP со симболот ~. Во зависност од физичките и хемиските услови карактеристични за телото, енергијата на секоја таква врска е 12.000 калории на 1 мол АТП, што е многу пати повисока од енергијата на обична хемиска врска, поради што фосфатните врски се нарекуваат високо- енергија. Покрај тоа, овие врски лесно се уништуваат, обезбедувајќи енергија на интрацелуларните процеси веднаш штом се појави потреба.

Кога се ослободува енергија, АТП донира фосфатна група и станува аденозин дифосфат. Ослободената енергија се користи за речиси сè клеточни процеси, на пример при реакции на биосинтеза и мускулна контракција.

Надополнувањето на резервите на АТП се случува со рекомбинирање на АДП со остаток на фосфорна киселина на сметка на хранливата енергија. Овој процес се повторува повторно и повторно. АТП постојано се троши и складира, поради што се нарекува енергетска валута на клетката. Времето на промет на АТП е само неколку минути.

Улогата на митохондриите во хемиски реакцииФормирање АТП. Кога гликозата влегува во клетката, таа се претвора во пирувична киселина под дејство на цитоплазматските ензими (овој процес се нарекува гликолиза). Енергијата ослободена во овој процес се троши за претворање на мала количина на ADP во ATP, што претставува помалку од 5% од вкупните резерви на енергија.

Синтезата на АТП 95% се изведува во митохондриите. Пирувична киселина, масните киселини и амино киселините, формирани соодветно од јаглени хидрати, масти и протеини, на крајот се претвораат во соединение наречено ацетил-CoA во митохондријалната матрица. Ова соединение, пак, влегува во низа ензимски реакции кои колективно се нарекуваат циклус на трикарбоксилна киселина или циклус на Кребс за да ја ослободи својата енергија. Во циклусот на трикарбоксилна киселина, ацетил-CoA се разложува на атоми на водород и молекули на јаглерод диоксид. Јаглеродниот диоксид се отстранува од митохондриите, потоа излегува од клетката со дифузија и се отстранува од телото преку белите дробови.

Атомите на водородот се хемиски многу активни и затоа веднаш реагираат со кислородот кој дифузира во митохондриите. Големото количество на енергија ослободена во оваа реакција се користи за претворање на многу ADP молекули во АТП. Овие реакции се доста сложени и бараат учество на огромен број ензими кои се дел од митохондријалните кристаи. На почетна фазаЕлектронот се отстранува од атом на водород и атомот станува водороден јон. Процесот завршува со додавање на водородни јони во кислород. Како резултат на оваа реакција се формира вода и големо количество енергија, која е неопходна за функционирање на АТП синтетазата, голем топчест протеин кој штрчи во форма на туберкули на површината на митохондријалните кристаи. Под дејство на овој ензим, кој ја користи енергијата на водородните јони, АДП се претвора во АТП. Новите молекули на АТП се испраќаат од митохондриите до сите делови на клетката, вклучувајќи го и јадрото, каде што енергијата на ова соединение се користи за да се обезбедат различни функции. Овој процесСинтезата на АТП генерално се нарекува хемиосмотски механизам на формирање на АТП.

Милиони биохемиски реакции се случуваат во која било клетка на нашето тело. Тие се катализирани од различни ензими, кои често бараат енергија. Каде го добива ќелијата? Ова прашање може да се одговори ако ја земеме предвид структурата на молекулата на АТП - еден од главните извори на енергија.

АТП е универзален извор на енергија

АТП значи аденозин трифосфат или аденозин трифосфат. Супстанцијата е еден од двата најважни извори на енергија во секоја клетка. Структурата на АТП и биолошка улогатесно поврзани. Повеќето биохемиски реакции можат да се случат само со учество на молекули на супстанцијата, тоа е особено точно.Сепак, АТП ретко е директно вклучен во реакцијата: за да се случи кој било процес, потребна е енергијата содржана токму во аденозин трифосфатот.

Структурата на молекулите на супстанцијата е таква што врските формирани помеѓу фосфатните групи носат огромна количина на енергија. Затоа, таквите врски се нарекуваат и макроергични, или макроенергетски (макро=многу, голема количина). Терминот прв го вовел научникот Ф. Липман, а тој исто така предложил да се користи симболот ̴ за нивно означување.

Многу е важно клетката да одржува константно ниво на аденозин трифосфат. Ова е особено точно за мускулните клетки и нервните влакна, бидејќи тие се најмногу зависни од енергија и бараат висока содржина на аденозин трифосфат за извршување на нивните функции.

Структурата на молекулата на АТП

Аденозин трифосфатот се состои од три елементи: рибоза, аденин и остатоци

Рибоза- јаглехидрат кој припаѓа на групата пентози. Ова значи дека рибозата содржи 5 јаглеродни атоми, кои се затворени во еден циклус. Рибозата се поврзува со аденин преку β-N-гликозидна врска на првиот јаглероден атом. Остатоците од фосфорна киселина на петтиот јаглероден атом исто така се додаваат во пентозата.

Аденинот е азотна база.Во зависност од тоа која азотна база е прикачена на рибозата, се разликуваат и GTP (гванозин трифосфат), TTP (тимидин трифосфат), CTP (цитидин трифосфат) и UTP (уридин трифосфат). Сите овие супстанции се слични во структурата на аденозин трифосфатот и вршат приближно исти функции, но тие се многу поретки во клетката.

Остатоци од фосфорна киселина. На рибозата може да се прикачат најмногу три остатоци од фосфорна киселина. Ако има два или само еден, тогаш супстанцијата се нарекува ADP (дифосфат) или AMP (монофосфат). Помеѓу остатоците од фосфор се склучуваат макроенергетски врски, по чие кинење се ослободуваат 40 до 60 kJ енергија. Ако се прекинат две врски, се ослободува 80, поретко - 120 kJ енергија. Кога ќе се прекине врската помеѓу рибозата и остатокот од фосфор, се ослободуваат само 13,8 kJ, така што има само две високо-енергетски врски во молекулата на трифосфат (P ̴ P ̴ P), а во молекулата ADP има една (P ̴ P).

Ова се структурните карактеристики на АТП. Поради фактот што се формира макроенергетска врска помеѓу остатоците од фосфорна киселина, структурата и функциите на АТП се меѓусебно поврзани.

Структурата на АТП и биолошката улога на молекулата. Дополнителни функции на аденозин трифосфат

Покрај енергијата, АТП може да врши и многу други функции во клетката. Заедно со другите нуклеотидни трифосфати, трифосфатот е вклучен во изградбата нуклеинска киселина. Во овој случај, ATP, GTP, TTP, CTP и UTP се снабдувачи на азотни бази. Ова својство се користи во процеси и транскрипција.

АТП е исто така неопходен за функционирање на јонските канали. На пример, каналот Na-K испумпува 3 молекули на натриум од клетката и пумпа 2 молекули на калиум во клетката. Оваа јонска струја е потребна за да се одржи позитивен полнеж на надворешната површина на мембраната и само со помош на аденозин трифосфат каналот може да функционира. Истото важи и за протонските и калциумовите канали.

АТП е претходник на вториот гласник cAMP (цикличен аденозин монофосфат) - cAMP не само што го пренесува сигналот добиен од рецепторите на клеточната мембрана, туку е и алостеричен ефектор. Алостеричните ефектори се супстанции кои ги забрзуваат или забавуваат ензимските реакции. Така, цикличниот аденозин трифосфат ја инхибира синтезата на ензимот кој го катализира разградувањето на лактозата во бактериските клетки.

Самата молекула на аденозин трифосфат може да биде и алостеричен ефектор. Покрај тоа, во такви процеси, ADP делува како антагонист на АТП: ако трифосфатот ја забрзува реакцијата, тогаш дифосфатот ја инхибира и обратно. Ова се функциите и структурата на АТП.

Како се формира АТП во клетката?

Функциите и структурата на АТП се такви што молекулите на супстанцијата брзо се користат и уништуваат. Затоа, синтезата на трифосфат е важен процес во формирањето на енергија во клетката.

Постојат три најважни методи за синтеза на аденозин трифосфат:

1. Фосфорилација на подлогата.

2. Оксидативна фосфорилација.

3. Фотофосфорилација.

Фосфорилацијата на супстратот се заснова на повеќе реакции кои се случуваат во клеточната цитоплазма. Овие реакции се нарекуваат гликолиза - анаеробна фаза.Како резултат на 1 циклус на гликолиза, од 1 молекула гликоза се синтетизираат две молекули, кои потоа се користат за производство на енергија, а исто така се синтетизираат два АТП.

• C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Pn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

Клеточно дишење

Оксидативната фосфорилација е формирање на аденозин трифосфат со пренесување на електрони долж мембранскиот транспортен синџир на електрони. Како резултат на овој трансфер, на едната страна од мембраната се формира градиент на протон и, со помош на протеинскиот интегрален сет на АТП синтаза, се градат молекули. Процесот се одвива на митохондријалната мембрана.

Редоследот на фазите на гликолиза и оксидативна фосфорилација во митохондриите претставува заеднички процес наречен дишење. По целосен циклус, 36 молекули на АТП се формираат од 1 молекула на гликоза во клетката.

Фотофосфорилација

Процесот на фотофосфорилација е ист како и оксидативната фосфорилација со само една разлика: реакциите на фотофосфорилација се случуваат во хлоропластите на клетката под влијание на светлината. АТП се произведува за време на светлосната фаза на фотосинтезата, главниот процес на производство на енергија во зелените растенија, алгите и некои бактерии.

За време на фотосинтезата, електроните минуваат низ истиот синџир на транспорт на електрони, што резултира со формирање на градиент на протон. Концентрацијата на протоните на едната страна од мембраната е извор на синтеза на АТП. Склопувањето на молекулите го врши ензимот АТП синтаза.

Просечната клетка содржи 0,04% аденозин трифосфат по тежина. Сепак, најмногу големо значењезабележано во мускулните клетки: 0,2-0,5%.

Во една клетка има околу 1 милијарда молекули на АТП.

Секоја молекула живее не повеќе од 1 минута.

Една молекула на аденозин трифосфат се обновува 2000-3000 пати на ден.

Севкупно, човечкото тело синтетизира 40 кг аденозин трифосфат дневно, а во секое време резервата на АТП е 250 г.

Заклучок

Структурата на АТП и биолошката улога на неговите молекули се тесно поврзани. Супстанцијата игра клучна улога во животните процеси, бидејќи високо-енергетските врски помеѓу фосфатните остатоци содржат огромна количина на енергија. Аденозин трифосфатот врши многу функции во клетката и затоа е важно да се одржува константна концентрација на супстанцијата. Распаѓањето и синтезата се случуваат со голема брзина, бидејќи енергијата на врските постојано се користи во биохемиските реакции. Ова е суштинска супстанција за секоја клетка во телото. Веројатно тоа е сè што може да се каже за структурата на АТП.

Секој организам може да постои се додека хранливите материи се снабдуваат од надворешната срединаи додека производите од неговата витална активност се ослободуваат во оваа средина. Внатре во клетката се случува континуиран, многу сложен сет на хемиски трансформации, благодарение на што компонентите на клеточното тело се формираат од хранливи материи. Збирот на процеси на трансформација на материјата во жив организам, придружен со негово постојано обновување, се нарекува метаболизам.

Дел од општиот метаболизам, кој се состои од апсорпција, асимилација на хранливи материи и создавање на структурни компонентиклетките се нарекуваат асимилација - ова е конструктивна размена. Вториот дел од општата размена се состои од процеси на дисимилација, т.е. процеси на распаѓање и оксидација органска материја, како резултат на што клетката добива енергија, е енергетскиот метаболизам. Конструктивната и енергетската размена формираат единствена целина.

Во процесот на конструктивен метаболизам, клетката синтетизира биополимери на своето тело од прилично ограничен број нискомолекуларни соединенија. Биосинтетичките реакции се случуваат со учество на различни ензими и бараат енергија.

Живите организми можат да користат само хемиски врзана енергија. Секоја супстанција има одредена резерва потенцијална енергија. Нејзини главни носачи на материјали се хемиски врски, чие прекин или трансформација доведува до ослободување на енергија. Ниво на енергијанекои врски имаат вредност од 8-10 kJ - овие врски се нарекуваат нормални. Другите врски содржат значително повеќе енергија - 25-40 kJ - тоа се таканаречените високо-енергетски врски. Речиси сите познати соединенија кои имаат такви врски содржат атоми на фосфор или сулфур, на чија локација во молекулата овие врски се локализирани. Едно од соединенијата што игра витална улога во животот на клетките е аденозин трифосфорната киселина (ATP).

Аденозин трифосфорната киселина (ATP) се состои од органска база аденин (I), јаглехидратна рибоза (II) и три остатоци од фосфорна киселина (III). Комбинацијата на аденин и рибоза се нарекува аденозин. Пирофосфатните групи имаат високо-енергетски врски, означени со ~. Распаѓањето на една молекула на АТП со учество на вода е придружено со елиминација на една молекула фосфорна киселина и ослободување на слободна енергија, што е еднакво на 33-42 kJ/mol. Сите реакции кои вклучуваат АТП се регулирани со ензимски системи.

Сл.1. Аденозин трифосфорна киселина (ATP)

Енергетскиот метаболизамво кафез. АТП синтеза

Синтезата на АТП се јавува во митохондријалните мембрани за време на дишењето, затоа сите ензими и кофактори на респираторниот синџир, сите ензими на оксидативна фосфорилација се локализирани во овие органели.

Синтезата на ATP се случува на таков начин што два H + јони се одвојуваат од ADP и фосфатот (P) на десната страна на мембраната, компензирајќи за загубата на два H + за време на редукцијата на супстанцијата B. Еден од атомите на кислородот фосфатот се пренесува на другата страна на мембраната и, спојувајќи ги два јони H + од левиот оддел, формира H 2 O. Остатокот од фосфорил се спојува со ADP, формирајќи ATP.

Сл.2. Шема на оксидација и синтеза на АТП во митохондријалните мембрани

Во клетките на организмите, проучени се многу биосинтетички реакции кои ја користат енергијата содржана во АТП, при што се одвиваат процесите на карбоксилација и декарбоксилација, синтеза на амидни врски и формирање на високоенергетски соединенија способни да пренесат енергија од АТП во се јавуваат анаболни реакции на синтеза на супстанции. Овие реакции играат важна улогаво метаболичките процеси на растителните организми.

Со учество на АТП и други високо-енергетски нуклеозидни полифосфати (GTP, CTP, UGP), активирањето на молекулите на моносахариди, амино киселини, азотни бази и ацилглицероли може да се случи преку синтеза на активни средни соединенија кои се деривати на нуклеотиди. На пример, во процесот на синтеза на скроб со учество на ензимот АДП-гликоза пирофосфорилаза, се формира активирана форма на гликоза - аденозин дифосфат гликоза, која лесно станува донатор на остатоци од гликоза за време на формирањето на структурата на молекулите на овој полисахарид.

Синтезата на АТП се јавува во клетките на сите организми при процесот на фосфорилација, т.е. додавање на неоргански фосфат во АДП. Енергијата за фосфорилација на АДП се создава за време на енергетскиот метаболизам. Енергетскиот метаболизам или дисимилација е збир на реакции на разградување на органски материи, придружени со ослободување на енергија. Во зависност од живеалиштето, дисимилацијата може да се случи во две или три фази.

Кај повеќето живи организми - аероби кои живеат во кислородна средина - за време на дисимилацијата се изведуваат три фази: подготвителна, без кислород и кислород, при што органските материи се распаѓаат во неоргански соединенија. Кај анаеробите кои живеат во средина лишена од кислород или во аероби со недостаток на кислород, дисимилацијата се јавува само во првите две фази со формирање на средно органски соединенија, сепак богат со енергија.

Првата фаза - подготвителна - се состои од ензимско разградување на сложените органски соединенија на поедноставни (протеини во амино киселини, масти во глицерол и масни киселини, полисахариди во моносахариди, нуклеински киселини во нуклеотиди). Разградувањето на органските прехранбени супстрати се случува на различни нивоа на гастроинтестиналниот тракт на повеќеклеточните организми. Интрацелуларното разградување на органските материи се јавува под дејство на хидролитичките ензими на лизозомите. Енергијата ослободена во овој случај се троши во форма на топлина, а добиената мала органски молекулиможе да претрпи дополнително распаѓање или да се користи од клетката како „градежен материјал“ за синтеза на сопствените органски соединенија.

Втората фаза - нецелосна оксидација (без кислород) - се јавува директно во цитоплазмата на клетката, не бара присуство на кислород и се состои од понатамошно распаѓање на органски супстрати. Главниот извор на енергија во клетката е гликозата. Нецелосното разградување на гликозата без кислород се нарекува гликолиза.

Гликолизата е повеќефазен ензимски процес на претворање на шест-јаглеродна гликоза во две три-јаглеродни молекули на пирувична киселина (пируват, PVK) C3H4O3. За време на реакциите на гликолиза се ослободува голема количина на енергија - 200 kJ/mol. Дел од оваа енергија (60%) се троши како топлина, а остатокот (40%) се користи за синтеза на АТП.

Како резултат на гликолиза на една молекула на гликоза, се формираат две молекули на PVK, ATP и вода, како и атоми на водород, кои ги складира клетката во форма на NAD H, т.е. како дел од специфичен носач - никотинамид аденин динуклеотид. Понатамошната судбина на производите на гликолиза - пируват и водород во форма на NADH - може да се развие поинаку. Во квасецот или во растителните клетки, кога има недостаток на кислород, се јавува алкохолна ферментација - PVA се сведува на етил алкохол:

Во клетките на животните кои доживуваат привремен недостаток на кислород, на пример во човечките мускулни клетки за време на прекумерна физичка активност, како и кај некои бактерии, се јавува ферментација на млечна киселина, при што пируватот се намалува на млечна киселина. Во присуство на кислород во околината, производите од гликолиза се подложени на дополнително разградување до финални производи.

Третата фаза - целосна оксидација (дишење) - се јавува со задолжително учество на кислород. Аеробно дишењее синџир на реакции контролирани од ензими во внатрешната мембрана и матрицата на митохондриите. Откако во митохондрионот, PVK комуницира со матриксните ензими и формира: јаглерод диоксид, кој се отстранува од клетката; атоми на водород, кои, како дел од носители, се насочени кон внатрешната мембрана; ацетил коензим А (ацетил-CoA), кој е вклучен во циклусот на трикарбоксилна киселина (циклус Кребс). Кребсовиот циклус е синџир на последователни реакции при кои една молекула на ацетил-CoA произведува две молекули на CO2, молекула АТП и четири пара атоми на водород, кои се пренесуваат во молекулите носители - NAD и FAD (флавин аденин динуклеотид). Вкупната реакција на гликолизата и Кребсовиот циклус може да се претстават на следниов начин:

Значи, како резултат на фазата на дисимилација без кислород и циклусот на Кребс, молекулата на гликоза се разложува на неоргански јаглерод диоксид (CO2), а енергијата ослободена во овој случај делумно се троши за синтеза на АТП, но е главно складирани во носители натоварени со електрони NAD H2 и FAD H2. Носачките протеини ги транспортираат атоми на водород до внатрешната митохондријална мембрана, каде што ги пренесуваат по синџирот на протеини вградени во мембраната. Транспортот на честичките по транспортниот синџир се врши на тој начин што протоните остануваат на надворешната страна на мембраната и се акумулираат во меѓумембранскиот простор, претворајќи го во резервоар H+, а електроните се пренесуваат на внатрешната површина на внатрешната митохондријална мембрана, каде што на крајот се комбинираат со кислород.

Како резултат на активноста на ензимите во синџирот за транспорт на електрони, внатрешната митохондријална мембрана се наплаќа негативно одвнатре и позитивно (поради H) однадвор, така што се создава потенцијална разлика помеѓу нејзините површини. Познато е дека молекулите на ензимот АТП синтетаза, кои имаат јонски канал, се вградени во внатрешната мембрана на митохондриите. Кога потенцијалната разлика низ мембраната ќе достигне критично ниво (200 mV), позитивно наелектризираните H+ честички почнуваат да се туркаат низ каналот ATP-аза со силата на електричното поле и, еднаш на внатрешната површина на мембраната, комуницираат со кислородот. формирање на вода.

Нормалниот тек на метаболичките реакции на молекуларно ниво се должи на хармоничната комбинација на процесите на катаболизам и анаболизам. Кога се нарушуваат катаболичките процеси, пред сè, се јавуваат енергетски тешкотии, се нарушува регенерацијата на АТП, како и снабдувањето со почетни анаболни супстрати неопходни за биосинтетичките процеси. За возврат, оштетувањето на анаболните процеси кое е примарно или поврзано со промени во катаболичките процеси доведува до нарушување на репродукцијата на функционално важни соединенија - ензими, хормони итн.

Нарушувањето на различните алки во метаболичките синџири има нееднакви последици. Најзначајните, длабоки патолошки промени во катаболизмот се случуваат кога системот за биолошка оксидација е оштетен поради блокада на ензимите за дишење на ткивото, хипоксија итн. оксидативна фосфорилација кај тиреотоксикоза). Во овие случаи, клетките се лишени од главниот извор на енергија, речиси сите оксидативни реакции на катаболизмот се блокирани или ја губат способноста да ја акумулираат ослободената енергија во АТП молекули. Кога реакциите во циклусот на трикарбоксилна киселина се инхибирани, производството на енергија преку катаболизмот се намалува за приближно две третини.

Аденозин трифосфорна киселина - АТП

Нуклеотидите се структурна основа за голем број органски супстанции важни за животот, на пример, високоенергетски соединенија.
АТП е универзален извор на енергија во сите клетки. аденозин трифосфорна киселинаили аденозин трифосфат.
АТП се наоѓа во цитоплазмата, митохондриите, пластидите и клеточните јадра и е најчестиот и универзален извор на енергија за повеќето биохемиски реакции што се случуваат во клетката.
АТП обезбедува енергија за сите функции на клетките: механичка работа, биосинтеза на супстанции, поделба и сл. Во просек, содржината на АТП во клетката е околу 0,05% од нејзината маса, но во оние клетки каде трошоците за АТП се високи (на пример, во клетките на црниот дроб, напречно-пругастите мускули), неговата содржина може да достигне и до 0,5%.

АТП структура

АТП е нуклеотид кој се состои од азотна база - аденин, јаглени хидрати рибоза и три остатоци од фосфорна киселина, од кои две складираат голема количина на енергија.

Врската помеѓу остатоците од фосфорна киселина се нарекува макроергичен(се означува со симболот ~), бидејќи кога ќе се скрши, се ослободува речиси 4 пати повеќе енергија отколку кога се делат другите хемиски врски.

АТП е нестабилна структура и кога се одвојува еден остаток на фосфорна киселина, АТП се претвора во аденозин дифосфат (ADP) ослободувајќи 40 kJ енергија.

Други нуклеотидни деривати

Посебна група на нуклеотидни деривати се водородни носители. Молекуларниот и атомскиот водород има голем хемиска активноста се ослободува или апсорбира при различни биохемиски процеси. Еден од најраспространетите носители на водород е никотинамид динуклеотид фосфат(НАДП).

Молекулата NADP е способна да прикачи два атома или една молекула слободен водород, трансформирајќи се во редуцирана форма NADP H2 . Во оваа форма, водородот може да се користи во различни биохемиски реакции.
Нуклеотидите можат да учествуваат и во регулирањето на оксидативните процеси во клетката.

Витамини

Витамини (од лат. вита- живот) - сложени биооргански соединенија кои се апсолутно неопходни во мали количини за нормално функционирање на живите организми. Витамините се разликуваат од другите органски материи по тоа што не се користат како извор на енергија или градежен материјал. Организмите можат сами да синтетизираат некои витамини (на пример, бактериите се способни да ги синтетизираат речиси сите витамини); други витамини влегуваат во телото со храна.
Витамините обично се означени со букви од латинската азбука. Современата класификација на витамини се заснова на нивната способност да се раствораат во вода и масти (тие се поделени во две групи: растворливо во вода(B 1, B 2, B 5, B 6, B 12, PP, C) и растворливи во масти(А, Д, Е, К)).

Витамините се вклучени во речиси сите биохемиски и физиолошки процеси кои заедно го сочинуваат метаболизмот. И недостатокот и вишокот на витамини може да доведат до сериозни нарушувања во многу физиолошки функции во телото.