Каково значение атф в жизнедеятельности клетки

Каково значение атф в жизнедеятельности клетки

Каково значение атф в жизнедеятельности клетки

Если перефразировать известное выражение «движение – это жизнь», становится понятным, что все проявления живой материи — рост, размножение, процессы синтеза питательных веществ, дыхание — являются, по сути, движением атомов и молекул, входящих в состав клетки. Возможны ли эти процессы без участия энергии? Конечно, нет.

Откуда же живые тела, начиная от гигантских организмов, например, таких как синий кит или американская секвойя, и заканчивая ультрамикроскопическими бактериями, черпают ее запасы?

Биохимия нашла ответ на этот вопрос. Аденозинтрифосфорная кислота – вот универсальное вещество, используемое всеми обитателями нашей планеты. В этой статье мы рассмотрим строение и функции АТФ у различных групп живых организмов. Кроме этого, определим, какие органеллы ответственны за его синтез в растительных и животных клетках.

История открытия

В начале ХХ века в лаборатории Гарвардской медицинской школы несколько ученых, а именно Суббарис, Ломан и Фриске, обнаружили соединение, близкое по строению к адениловому нуклеотиду рибонуклеиновых кислот.

Однако оно содержало не один, а целых три остатка фосфатной кислоты, соединенных с моносахаридом рибозой. Через два десятка лет Ф. Липман, изучая функции АТФ, подтвердил научное предположение о том, что данное соединение переносит энергию.

[attention type=yellow]

С этого момента биохимикам представилась прекрасная возможность детально ознакомиться со сложным механизмом синтеза данного вещества, происходящего в клетке. В дальнейшем было открыто ключевое соединение: фермент — АТФ-синтаза, отвечающий за образование молекул кислоты в митохондриях.

[/attention]

Чтобы определить, какую функцию выполняет АТФ, выясним, какие же процессы, протекающие в живых организмах, не могут осуществиться без участия этого вещества.

Формы существования энергии в биологических системах

Многообразные реакции, происходящие в живых организмах, требуют различных видов энергии, способных трансформироваться друг в друга. К ним относятся механические процессы (движение бактерий и простейших, сокращение миофибрилл в мышечной ткани), биохимический синтез.

В этот список также входят электрические импульсы, лежащие в основе возбуждения и торможения, тепловые реакции, поддерживающие постоянную температуру тела у теплокровных животных и человека.

Люминесцентное свечение морского планктона, некоторых насекомых и глубоководных рыб тоже относится к разновидностям энергии, продуцируемой живыми телами.

Все выше описанные явления, происходящие в биологических системах, невозможны без молекул АТФ, функции которых заключаются в запасании энергии в виде макроэргических связей. Они возникают между адениловым нуклеозидом и остатками фосфатной кислоты.

Откуда берется клеточная энергия?

Согласно законам термодинамики, появление и исчезновение энергии происходит по определенным причинам. Расщепление органических соединений, входящих в состав пищи: белков, углеводов и особенно липидов приводит к выделению энергии.

Первичные процессы гидролиза происходят в пищеварительном тракте, где макромолекулы органических соединений подвергаются действию ферментов. Часть полученной энергии рассеивается в виде тепла или идет на поддержание оптимальной температуры внутреннего содержимого клетки.

Оставшаяся же порция аккумулируется в виде в митохондриях – силовых станциях клетки. Это и есть основная функция молекулы АТФ – обеспечение и пополнение энергетических потребностей организма.

Какова роль катаболических реакций

Элементарная единица живой материи – клетка, может функционировать только при условии постоянного обновления энергии в ее жизненном цикле. Для выполнения этого условия в клеточном метаболизме существует направление, названное диссимиляцией, катаболизмом или энергетическим обменом.

В его бескислородном этапе, являющемся самым простым способом образования и запасания энергии, из каждой молекулы глюкозы, при условии отсутствия кислорода, синтезируется 2 молекулы энергоемкого вещества, обеспечивающего главные функции АТФ в клетке – снабжение ее энергией.

Большинство реакций бескислородного этапа происходит в цитоплазме.

В зависимости от того, каково строение клетки, он может протекать различными путями, например, в виде гликолиза, спиртового или молочнокислого брожения. Однако биохимические особенности этих метаболических процессов не влияют на то, какую функцию выполняет АТФ в клетке. Она универсальна: сохранить энергетические запасы клетки.

Как строение молекулы связано с ее функциями

Ранее мы установили тот факт, что в составе аденозинтрифосфорной кислоты находится три фосфатных остатка, соединенных с нитратным основанием – аденином, и моносахаридом – рибозой.

Так как практически все реакции в цитоплазме клетки осуществляются в водной среде, молекулы кислоты под действием гидролитических ферментов разрывают ковалентные связи с образованием сначала аденозиндифосфорной кислоты, а затем АМФ.

Обратные реакции, приводящие к синтезу аденозинтрифосфорной кислоты, происходят в присутствии фермента фосфотрансферазы. Так как АТФ выполняет функцию универсального источника клеточной жизнедеятельности, в нее входят две макроэргические связи.

При последовательном разрыве каждой из них выделяется по 42 кДж. Этот ресурс используется в метаболизме клетки, в ее ростовых и репродуктивных процессах.

Значение АТФ-синтаз

В органеллах общего значения — митохондриях, находящихся в растительных и животных клетках, расположена ферментативная система — дыхательная цепь. Она содержит энзим – АТФ-синтазу. Молекулы биокатализатора, имеющие вид гексамера, состоящего из глобул протеина, погружены как в мембрану, так и в строму митохондрии.

Благодаря активности фермента, из АДФ и остатков неорганической фосфатной кислоты происходит синтез энергетического вещества клетки. Образовавшиеся молекулы АТФ выполняют функцию аккумулирования энергии, необходимой для ее жизнедеятельности.

Отличительной чертой биокатализатора является то, что при избыточной концентрации энергетических соединений он ведет себя как гидролитический фермент, расщепляя их молекулы.

Особенности синтеза аденозинтрифосфорной кислоты

Растения имеют серьезную особенность обмена веществ, кардинально отличающую эти организмы от животных. Она связана с автотрофным способом питания и способностью к процессу фотосинтеза.

Образование молекул, содержащих макроэргические связи, происходит у растений в клеточных органоидах – хлоропластах. Уже известный нам фермент АТФ-синтаза входит у них в состав тилакоидов и стромы хлоропластов.

Функции АТФ в клетке – это запасание энергии как у автотрофных, так и гетеротрофных организмов, в том числе человека.

[attention type=red]

Соединения с макроэргическими связями синтезируются у сапротрофов и гетеротрофов в реакциях окислительного фосфорилирования, проходящих на кристах митохондрий. Как видим, в процессе эволюции у различных групп живых организмов сформировался совершенный механизм синтеза такого соединения, как АТФ, функции которого заключаются в обеспечении клетки энергией.

[/attention]

Источник: .ru

Источник: https://naturalpeople.ru/kakovo-znachenie-atf-v-zhiznedejatelnosti-kletki/

АТФ: роль в организме и польза добавок

Каково значение атф в жизнедеятельности клетки

Наш организм производит АТФ, чтобы получить энергию для движения, но зачастую этой энергии бывает недостаточно. Стоит ли в этом случае принимать ATФ в форме добавки?

Аденозинтрифосфат, или АТФ, является основным источником энергии, который поддерживает все процессы в организме. На самом деле, если в организме прекращается производство АТФ, это значит, что вы… что ж, вы мертвы.

Долгое время АТФ считался химическим веществом, которое организм способен  синтезировать из других питательных веществ, но не может получить из самостоятельной добавки. Тем не менее, прием таблеток или порошков АТФ может принести ощутимую пользу вашим тренировкам.

Что собой представляет АТФ

В каждой молекуле АТФ есть три фосфатные группы (трифосфат). При высвобождении из молекулы фосфатных групп выделяется огромное количество энергии.

Организм использует эту энергию для осуществления важнейших процессов жизнедеятельности.

К ним относятся транспортировка белков и липидов (жиров) в клетки и из клеток, коммуникации между клетками, синтез ДНК и РНК и, наконец, мышечные сокращения, которые делают возможным движение.

Каким образом АТФ дает энергию

В процессе двигательной активности организм постоянно производит новые молекулы АТФ, чтобы удовлетворять потребность клеток в энергии. Запасов готового АТФ в мышечной ткани хватает лишь на пару секунд. В ходе интенсивной мышечной активности энергия расходуется очень быстро, поэтому организму требуется достаточное количество фосфокреатина, глюкозы и кислорода для пополнения запасов АТФ.

Некоторые люди принимают добавки с креатином, чтобы получить больше энергии для выполнения кратковременных, высокоинтенсивных физических упражнений.

Креатин обеспечивает повышение энергии за счет увеличения поступления фосфокреатина, который организм может использовать для дальнейшего формирования большего количества АТФ. Потребление углеводов перед тренировкой работает аналогичным образом.

Принимая углеводы, вы повышаете уровень глюкозы в крови. Глюкозу, в свою очередь, также можно использовать для получения АТФ в ходе процесса, называемого гликолизом.

Польза добавок с АТФ

Разве в этом случае нет смысла исключить промежуточное звено и просто принимать добавки с АТФ? И да, и нет. Некоторые исследования указывают на позитивные результаты, но в основном это были результаты опытов, проведенных на лабораторных крысах.

Последующие исследования на людях не были столь же многообещающими. Однако это не означает, что добавки с АТФ не обладают полезными свойствами.

Пусть они и не позволяют напрямую увеличить запасы АТФ в мышечной ткани, но они содействуют улучшению притока крови к активной ткани, повышению физической работоспособности и ускорению восстановления.

Повышение силовых показателей и выносливости

В ходе исследования 2004 года, опубликованного в Журнале Medicine & Science in Sports & Exercise, было обнаружено, что две недели приема добавок АТФ не повлияли на увеличение запасов АТФ в мышечной ткани. Однако испытуемые, принимающие АТФ, выполнили больше повторов жима лежа при нагрузке 70% одноповторного максимума, чем испытуемые, которые принимали плацебо.

Еще одно исследование, опубликованное в ЖурналеInternational Society of Sports Nutrition, продемонстрировало, что прием в течение 15 дней подряд 400 мг АТФ способствовал уменьшению мышечной усталости и помог испытуемым более эффективно использовать энергию в ходе интенсивных упражнений по сравнению с членами контрольной группы.

Исследователи из Университета Тампа установили, что в ходе 12-недельной программы силовых тренировок у испытуемых, ежедневно принимающих  400 мг АТФ, значительно улучшились показатели одноповторного максимума в приседаниях со штангой и становой тяге по сравнению с испытуемыми, принимающими плацебо-вещества. Исследование также показало, что у атлетов, которые принимали добавки, толщина мышц квадрицепса увеличилась вдвое больше, чем у тех, кто принимал плацебо.

Увеличение кровотока

Помимо улучшения мышечной функции, прием добавок АТФ также содействует вазодилатации, или расширению артерий.

Более широкие сосуды означают, что больше топлива – в частности,  больше кислорода и глюкозы – быстрее поступит в активные мышцы.

Вазодилатация также содействует выведению из мышечной ткани метаболических отходов, таких как молочная кислота и мочевина, и обеспечивает поступление большего количества питательных веществ для ускорения восстановления мышц.

Улучшение восстановления

Исследование 2017 года, опубликованное в Журнале Американского колледжа питания, продемонстрировало, что прием добавок с АТФ помогает предотвратить снижение запасов АТФ после интенсивных тренировок. Испытуемые, которые принимали добавки, также показали большую мощность, чем члены группы плацебо, в ходе выполнения повторяющихся анаэробных тестов Вингейта (Wingate).

Есть ли у добавок с АТФ побочные эффекты?

На сегодняшний день нет никаких известных побочных эффектов приема аденозинтрифосфата. Но учтите, что самое длинное исследование АТФ продолжалось всего 12 недель. Эффекты более длительного использования добавок с АТФ не изучены.

Взаимодействует ли АТФ с другими добавками?

АТФ безопасно комбинировать с другими добавками. Более того, порой это дает позитивный синергетический эффект и позволяет усилить полезное действие таких добавок, как креатин и бета-аланин.

В каком количестве и в какой форме лучше принимать добавки с АТФ?

Добавки с АТФ чаще всего продаются в форме таблеток; также ингредиент АТФ можно найти в составе некоторых порошковых добавок. Эксперты в области здравоохранения считают, что если вы хотите увеличить уровень АТФ во время физических упражнений, лучше всего принимать креатин моногидрат.

Независимо от формы добавки, для максимизации полезных свойств необходимо принимать 400 мг АТФ.

Когда лучше принимать АТФ?

До сегодняшнего дня нет окончательных выводов исследований касательно оптимального времени приема и дозировки добавок с АТФ. Существующие исследования показывают, что лучше всего принимать 400 мг АТФ за 30 минут до начала тренировки. В дни, когда у вас нет тренировок, принимайте АФТ натощак за 30 минут до первого приема пищи.

Источник: https://fizcult.by/blog/zdorove/atf-rol-v-organizme-i-polza-dobavok/

Медик
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: