Краткое содержание: Параграф §13 / Биология 10 класс

Роль Нуклеотидов в Метаболизме и Энергетические Связи

Внутри живых клеток непрерывно происходят биохимические процессы, необходимые для поддержания жизнедеятельности. Некоторые реакции, сопровождающиеся выделением энергии (экзотермические), могут протекать спонтанно, тогда как другие, требующие энергетических затрат (эндотермические), такие как синтез полимеров из мономеров, нуждаются в источнике энергии. Среди веществ, выполняющих роль специализированных энергетических переносчиков, особое место занимают нуклеотиды, которые являются мономерами нуклеиновых кислот. Самым известным примером такого соединения является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), представляющая собой мононуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина), пятиуглеродного сахара (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты.

АТФ является универсальным аккумулятором энергии в клетках, своего рода «энергетической валютой». Ключевым свойством АТФ является наличие макроэргических связей. Это химические связи, при гидролизе которых выделяется значительное количество энергии (примерно 40 кДж/моль), что в четыре раза больше, чем при расщеплении обычных химических связей. В молекуле АТФ присутствуют две макроэргические связи: между первым и вторым, а также между вторым и третьим остатками фосфорной кислоты. Реакция гидролиза АТФ, катализируемая специальными ферментами (АТФазами), приводит к отщеплению одного остатка фосфорной кислоты и образованию АДФ (аденозиндифосфорной кислоты). Отщепление двух остатков фосфорной кислоты (пирофосфата) приводит к образованию АМФ (аденозинмонофосфорной кислоты) и сопровождается еще большим выделением энергии (около 80 кДж/моль).

Энергия, освобождаемая при гидролизе АТФ до АДФ и неорганического фосфата (или до АМФ и пирофосфата), используется клетками для осуществления механической работы (движение жгутиков, ресничек, сокращение мышц), для транспорта веществ через биологические мембраны против градиента концентрации (например, ионов натрия, калия), а также для различных процессов биосинтеза.

Синтез АТФ происходит путем фосфорилирования АДФ и неорганического фосфата. Примерами являются субстратное фосфорилирование (в ходе гликолиза) и окислительное фосфорилирование (в митохондриях) или фотофосфорилирование (в хлоропластах).

Кроме АТФ, в клетках присутствуют и другие мононуклеотиды, отличающиеся от нее азотистым основанием: ГТФ (гуанозинтрифосфорная кислота), УТФ (уридинтрифосфорная кислота), ЦТФ (цитидинтрифосфорная кислота). Они также содержат макроэргические связи и могут использоваться для переноса энергии в синтезе белков, полисахаридов, фосфолипидов и других веществ. Нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу (дАДФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ), выступают в качестве субстратов при синтезе ДНК.

Витамины: Жизненно Важные Соединения

Витамины (от лат. vita — жизнь) — это сложные органические соединения, необходимые организмам в минимальных количествах для нормального протекания жизненно важных процессов. Они не используются в качестве источника энергии или строительного материала.

По способности растворяться в воде и жирах витамины традиционно делятся на:

• Жирорастворимые (или липовитамины): К ним относятся витамины групп А, D, Е, К.
• Водорастворимые: К ним относятся витамины групп В, С, РР и другие.

Некоторые витамины (например, витамин К) могут быть синтезированы самим организмом. Однако большинство витаминов должно поступать с пищей, так как организм человека и животных не способен их синтезировать. Недостаток (гиповитаминоз) или избыток (гипервитаминоз) витаминов может привести к серьезным нарушениям обмена веществ. Важная функция витаминов (в частности, витаминов группы В и РР) заключается в том, что их производные входят в состав динуклеотидов (например, НАД+, НАДФ+, ФАД), которые являются универсальными акцепторами и переносчиками атомов водорода (восстановительных эквивалентов) в большинстве окислительно-восстановительных реакций обмена веществ, таких как реакции цикла Кребса и окислительного фосфорилирования. Ацетил-КоА, участвующий в обмене веществ и синтезе жирных кислот, является производным витамина В5 (пантотеновая кислота).