એટીપીનું માળખું. ATP મૂલ્ય

જીવંત જીવોના કોષોમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પદાર્થ એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ અથવા એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ છે. જો આપણે આ નામનું સંક્ષિપ્ત નામ દાખલ કરીએ, તો આપણને ATP મળે છે. આ પદાર્થ ન્યુક્લિયોસાઇડ ટ્રાઇફોસ્ફેટ્સના જૂથનો છે અને જીવંત કોષોમાં ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં અગ્રણી ભૂમિકા ભજવે છે, તેમના માટે ઊર્જાનો એક બદલી ન શકાય એવો સ્ત્રોત છે.

ATP ના શોધનારાઓ હાર્વર્ડ સ્કૂલ ઓફ ટ્રોપિકલ મેડિસિન - યેલ્લાપ્રગડા સુબ્બારાઓ, કાર્લ લોહમેન અને સાયરસ ફિસ્કેના બાયોકેમિસ્ટ હતા. આ શોધ 1929 માં થઈ હતી અને જીવંત પ્રણાલીઓના જીવવિજ્ઞાનમાં એક મુખ્ય સીમાચિહ્નરૂપ બની હતી. પાછળથી, 1941 માં, જર્મન બાયોકેમિસ્ટ ફ્રિટ્ઝ લિપમેને શોધ્યું કે કોષોમાં એટીપી ઊર્જાનું મુખ્ય વાહક છે.

એટીપી માળખું

આ પરમાણુનું વ્યવસ્થિત નામ છે, જે નીચે પ્રમાણે લખાયેલું છે: 9-β-D-ribofuranosyladenine-5′-triphosphate, or 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purine-5′-triphosphate. કયા સંયોજનો ATP બનાવે છે? રાસાયણિક રીતે, તે એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ એસ્ટર છે - એડેનાઇન અને રિબોઝનું વ્યુત્પન્ન. આ પદાર્થ β-N-ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડનો ઉપયોગ કરીને રાઈબોઝના 1′-કાર્બન સાથે પ્યુરિન નાઈટ્રોજનસ આધાર છે, જે એડેનાઈનને સંયોજિત કરીને બનાવવામાં આવે છે. α-, β-, અને γ-ફોસ્ફોરિક એસિડના પરમાણુઓ પછી ક્રમશઃ 5′-કાર્બનના રાઈબોઝમાં ઉમેરવામાં આવે છે.

આમ, એટીપી પરમાણુમાં એડેનાઇન, રાઇબોઝ અને ત્રણ ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો જેવા સંયોજનો હોય છે. એટીપી એ બોન્ડ ધરાવતું એક ખાસ સંયોજન છે જે મોટી માત્રામાં ઊર્જા છોડે છે. આવા બોન્ડ અને પદાર્થોને ઉચ્ચ-ઊર્જા કહેવામાં આવે છે. ATP પરમાણુના આ બોન્ડના હાઇડ્રોલિસિસ દરમિયાન, 40 થી 60 kJ/mol સુધી ઊર્જાનો જથ્થો છોડવામાં આવે છે, અને આ પ્રક્રિયા સાથે એક અથવા બે ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો નાબૂદ થાય છે.

આ રીતે આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ લખવામાં આવે છે:

• 1). ATP + પાણી → ADP + ફોસ્ફોરિક એસિડ + ઊર્જા;
• 2). ADP + પાણી →AMP + ફોસ્ફોરિક એસિડ + ઊર્જા.

આ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઉર્જાનો ઉપયોગ આગળની બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે જેને ચોક્કસ ઉર્જા ઇનપુટ્સની જરૂર હોય છે.

જીવંત જીવતંત્રમાં ATP ની ભૂમિકા. તેના કાર્યો

ATP કયું કાર્ય કરે છે?સૌ પ્રથમ, ઊર્જા. ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, એડિનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટની મુખ્ય ભૂમિકા જીવંત જીવતંત્રમાં બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ માટે ઊર્જા પ્રદાન કરવાની છે. આ ભૂમિકા એ હકીકતને કારણે છે કે, બે ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડની હાજરીને કારણે, એટીપી ઘણી શારીરિક અને બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ માટે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે જેને મોટા ઉર્જા ઇનપુટ્સની જરૂર હોય છે. આવી પ્રક્રિયાઓ શરીરમાં જટિલ પદાર્થોના સંશ્લેષણની બધી પ્રતિક્રિયાઓ છે. આ, સૌ પ્રથમ, દ્વારા પરમાણુઓનું સક્રિય સ્થાનાંતરણ છે કોષ પટલ, ઇન્ટરમેમ્બ્રેનની રચનામાં ભાગીદારી સહિત ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત, અને સ્નાયુ સંકોચન અમલીકરણ.

ઉપરોક્ત ઉપરાંત, અમે થોડા વધુ સૂચિબદ્ધ કરીએ છીએ: ATP ના ઓછા મહત્વપૂર્ણ કાર્યો, જેમ કે:

શરીરમાં ATP કેવી રીતે બને છે?

એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડનું સંશ્લેષણ ચાલુ છે, કારણ કે શરીરને સામાન્ય કામગીરી માટે હંમેશા ઊર્જાની જરૂર હોય છે. કોઈપણ સમયે, આ પદાર્થમાં બહુ ઓછું હોય છે - આશરે 250 ગ્રામ, જે "વરસાદી દિવસ" માટે "ઇમરજન્સી રિઝર્વ" છે. માંદગી દરમિયાન, આ એસિડનું તીવ્ર સંશ્લેષણ થાય છે, કારણ કે રોગપ્રતિકારક શક્તિના કાર્ય માટે ઘણી ઊર્જાની જરૂર પડે છે અને ઉત્સર્જન પ્રણાલીઓ, તેમજ શરીરની થર્મોરેગ્યુલેશન સિસ્ટમ, જે માટે જરૂરી છે અસરકારક લડાઈબીમારીની શરૂઆત સાથે.

કયા કોષો સૌથી વધુ એટીપી ધરાવે છે? આ સ્નાયુઓ અને નર્વસ પેશીના કોષો છે, કારણ કે ઊર્જા વિનિમય પ્રક્રિયાઓ તેમનામાં સૌથી વધુ સઘન રીતે થાય છે. અને આ સ્પષ્ટ છે, કારણ કે સ્નાયુઓ ચળવળમાં ભાગ લે છે જેને સ્નાયુ તંતુઓના સંકોચનની જરૂર હોય છે, અને ચેતાકોષો વિદ્યુત આવેગ પ્રસારિત કરે છે, જેના વિના શરીરની તમામ સિસ્ટમોનું કાર્ય અશક્ય છે. તેથી, કોષ માટે યથાવત જાળવવું એટલું મહત્વનું છે અને ઉચ્ચ સ્તરએડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ.

શરીરમાં એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ પરમાણુ કેવી રીતે રચી શકાય? તેઓ કહેવાતા દ્વારા રચાય છે એડીપીનું ફોસ્ફોરાયલેશન (એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટ). આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા આના જેવી દેખાય છે:

ADP + ફોસ્ફોરિક એસિડ + ઊર્જા → ATP + પાણી.

એડીપીનું ફોસ્ફોરાયલેશન ઉત્સેચકો અને પ્રકાશ જેવા ઉત્પ્રેરકોની ભાગીદારી સાથે થાય છે અને તેમાંથી એક દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. ત્રણ રીતે:

ઓક્સિડેટીવ અને સબસ્ટ્રેટ ફોસ્ફોરાયલેશન બંને પદાર્થોની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે જે આવા સંશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.

નિષ્કર્ષ

એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડ- આ શરીરમાં સૌથી વધુ વારંવાર રીન્યુ થયેલો પદાર્થ છે. એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ પરમાણુ સરેરાશ કેટલો સમય જીવે છે? માનવ શરીરમાં, ઉદાહરણ તરીકે, તેનું આયુષ્ય એક મિનિટથી ઓછું છે, તેથી આવા પદાર્થનો એક પરમાણુ જન્મે છે અને દરરોજ 3000 વખત ક્ષીણ થાય છે. આશ્ચર્યજનક રીતે, દિવસ દરમિયાન માનવ શરીરલગભગ 40 કિલો આ પદાર્થનું સંશ્લેષણ કરે છે! આ "આંતરિક ઉર્જા" ની જરૂરિયાત આપણા માટે ઘણી મોટી છે!

સજીવના શરીરમાં મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓ માટે ઉર્જા બળતણ તરીકે સંશ્લેષણનું સમગ્ર ચક્ર અને એટીપીનો વધુ ઉપયોગ આ જીવતંત્રમાં ઊર્જા ચયાપચયના ખૂબ જ સારનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આમ, એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ એ એક પ્રકારની "બેટરી" છે જે જીવંત જીવતંત્રના તમામ કોષોની સામાન્ય કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરે છે.

કોષ માટે ઊર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત પોષક તત્ત્વો છે: કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, ચરબી અને પ્રોટીન, જે ઓક્સિજનની મદદથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. લગભગ તમામ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, શરીરના કોષો સુધી પહોંચતા પહેલા, કાર્યને કારણે જઠરાંત્રિય માર્ગઅને લીવર ગ્લુકોઝમાં રૂપાંતરિત થાય છે. કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ સાથે, પ્રોટીન પણ એમિનો એસિડ અને લિપિડ્સ ફેટી એસિડમાં તૂટી જાય છે. કોષમાં, પોષક તત્વો ઓક્સિજનના પ્રભાવ હેઠળ અને ઉત્સેચકોની ભાગીદારીથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે જે ઊર્જા પ્રકાશન પ્રતિક્રિયાઓ અને તેના ઉપયોગને નિયંત્રિત કરે છે. લગભગ તમામ ઓક્સિડેટીવ પ્રતિક્રિયાઓ મિટોકોન્ડ્રિયામાં થાય છે, અને પ્રકાશિત ઊર્જા ઉચ્ચ-ઊર્જા સંયોજન - ATP ના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે. ત્યારબાદ, તે એટીપી છે, પોષક તત્વો નથી, જેનો ઉપયોગ ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓને ઊર્જા સાથે પૂરી પાડવા માટે થાય છે.

ATP પરમાણુ સમાવે છે: (1) નાઇટ્રોજનયુક્ત આધાર એડેનાઇન; (2) પેન્ટોઝ કાર્બોહાઇડ્રેટ રાઇબોઝ, (3) ત્રણ ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો. છેલ્લા બે ફોસ્ફેટ્સ એકબીજા સાથે અને બાકીના પરમાણુ સાથે ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોસ્ફેટ બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે, જે ATP સૂત્ર પર ~ ચિહ્ન દ્વારા દર્શાવેલ છે. શરીરની ભૌતિક અને રાસાયણિક પરિસ્થિતિઓને આધિન, આવા દરેક બોન્ડની ઉર્જા એટીપીના 1 મોલ દીઠ 12,000 કેલરી છે, જે સામાન્ય રાસાયણિક બોન્ડની ઉર્જા કરતા અનેક ગણી વધારે છે, તેથી જ ફોસ્ફેટ બોન્ડને ઉચ્ચ- ઊર્જા

જ્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે, ત્યારે એટીપી ફોસ્ફેટ જૂથનું દાન કરે છે અને એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે. મુક્ત થયેલી ઊર્જાનો ઉપયોગ લગભગ તમામ સેલ્યુલર પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે જૈવસંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાઓ અને સ્નાયુઓના સંકોચનમાં.

એટીપી અનામતની ફરી ભરપાઈ એડીપીને ફોસ્ફોરિક એસિડના અવશેષો સાથે ઊર્જાના ખર્ચે પુનઃસંયોજિત કરીને થાય છે. પોષક તત્વો. આ પ્રક્રિયા ફરીથી અને ફરીથી પુનરાવર્તિત થાય છે. એટીપીનો સતત ઉપયોગ અને સંચય થાય છે, તેથી જ તેને કોષની ઊર્જા ચલણ કહેવામાં આવે છે. ATP ટર્નઓવર સમય માત્ર થોડી મિનિટો છે.

માં મિટોકોન્ડ્રિયાની ભૂમિકા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓએટીપી રચના. જ્યારે ગ્લુકોઝ કોષમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે તે સાયટોપ્લાઝમિક ઉત્સેચકોની ક્રિયા હેઠળ પાયરુવિક એસિડમાં રૂપાંતરિત થાય છે (આ પ્રક્રિયાને ગ્લાયકોલિસિસ કહેવામાં આવે છે). આ પ્રક્રિયામાં છોડવામાં આવતી ઉર્જા એડીપીની થોડી માત્રાને એટીપીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે, જે કુલ ઉર્જા અનામતના 5% કરતા ઓછાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

એટીપી સંશ્લેષણ 95% મિટોકોન્ડ્રિયામાં થાય છે. પાયરુવિક એસિડ, ફેટી એસિડ્સઅને એમિનો એસિડ, અનુક્રમે કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, ચરબી અને પ્રોટીનમાંથી બને છે, તે આખરે મિટોકોન્ડ્રીયલ મેટ્રિક્સમાં "એસિટિલ-કોએ" નામના સંયોજનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ સંયોજન, બદલામાં, હેઠળ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણીમાંથી પસાર થાય છેસામાન્ય નામ

હાઇડ્રોજન પરમાણુ રાસાયણિક રીતે ખૂબ જ સક્રિય હોય છે અને તેથી તરત જ મિટોકોન્ડ્રિયામાં ઓક્સિજનના પ્રસાર સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

આ પ્રતિક્રિયામાં છોડવામાં આવતી મોટી માત્રામાં ઊર્જાનો ઉપયોગ ઘણા ADP અણુઓને ATP માં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ એકદમ જટિલ છે અને તેમાં મોટી સંખ્યામાં ઉત્સેચકોની ભાગીદારીની જરૂર છે જે મિટોકોન્ડ્રીયલ ક્રિસ્ટાનો ભાગ છે. પ્રારંભિક તબક્કે, હાઇડ્રોજન અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન વિભાજિત થાય છે, અને અણુ હાઇડ્રોજન આયનમાં ફેરવાય છે. પ્રક્રિયા ઓક્સિજનમાં હાઇડ્રોજન આયનોના ઉમેરા સાથે સમાપ્ત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાના પરિણામે, પાણી અને મોટી માત્રામાં ઉર્જા રચાય છે, જે એટીપી સિન્થેટેઝના સંચાલન માટે જરૂરી છે, એક વિશાળ ગ્લોબ્યુલર પ્રોટીન જે મિટોકોન્ડ્રીયલ ક્રિસ્ટેની સપાટી પર ટ્યુબરકલ્સ સ્વરૂપે બહાર નીકળે છે. આ એન્ઝાઇમની ક્રિયા હેઠળ, જે હાઇડ્રોજન આયનોની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, ADP એટીપીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. નવા એટીપી પરમાણુઓ મિટોકોન્ડ્રિયામાંથી કોષના તમામ ભાગોમાં મોકલવામાં આવે છે, જેમાં ન્યુક્લિયસનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં આ સંયોજનની ઊર્જાનો ઉપયોગ વિવિધ કાર્યો કરવા માટે થાય છે. ATP સંશ્લેષણની આ પ્રક્રિયાને સામાન્ય રીતે ATP રચનાની કેમિયોસ્મોટિક મિકેનિઝમ કહેવામાં આવે છે.

જ્યાં સુધી પોષક તત્વો પૂરા પાડવામાં આવે ત્યાં સુધી કોઈપણ જીવ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે બાહ્ય વાતાવરણઅને જ્યારે તેની મહત્વપૂર્ણ પ્રવૃત્તિના ઉત્પાદનો આ વાતાવરણમાં પ્રકાશિત થાય છે. કોષની અંદર, રાસાયણિક પરિવર્તનનો સતત, ખૂબ જ જટિલ સમૂહ થાય છે, જેના કારણે કોષના શરીરના ઘટકો પોષક તત્વોમાંથી બને છે. જીવંત જીવતંત્રમાં પદાર્થના પરિવર્તનની પ્રક્રિયાઓનો સમૂહ, તેના સતત નવીકરણ સાથે, ચયાપચય કહેવાય છે. સામાન્ય ચયાપચયનો એક ભાગ, જેમાં પોષક તત્વોનું શોષણ, એસિમિલેશન અને રચનાનો સમાવેશ થાય છે.માળખાકીય ઘટકો

કોષોને એસિમિલેશન કહેવામાં આવે છે - આ એક રચનાત્મક વિનિમય છે. સામાન્ય વિનિમયના બીજા ભાગમાં વિસર્જન પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે, એટલે કે. વિઘટન અને ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ

કાર્બનિક પદાર્થ ઊર્જા સ્તરકેટલાક બોન્ડનું મૂલ્ય 8-10 kJ હોય છે - આ બોન્ડને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે. અન્ય બોન્ડ્સમાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ઊર્જા હોય છે - 25-40 kJ - આ કહેવાતા ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડ છે. આવા બોન્ડ ધરાવતા લગભગ તમામ જાણીતા સંયોજનોમાં ફોસ્ફરસ અથવા સલ્ફર પરમાણુ હોય છે, જેના સ્થાન પર આ બોન્ડ્સ સ્થાનીકૃત હોય છે. કોષના જીવનમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવતા સંયોજનોમાંનું એક એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડ (ATP) છે.

એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડ (ATP) ઓર્ગેનિક બેઝ એડેનાઇન (I), કાર્બોહાઇડ્રેટ રાઇબોઝ (II) અને ત્રણ ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો (III) ધરાવે છે. એડિનાઇન અને રિબોઝના મિશ્રણને એડેનોસિન કહેવામાં આવે છે. પાયરોફોસ્ફેટ જૂથો ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડ ધરાવે છે, જે ~ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. પાણીની ભાગીદારી સાથે એક એટીપી પરમાણુનું વિઘટન ફોસ્ફોરિક એસિડના એક પરમાણુને નાબૂદ કરવા અને મુક્ત ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે, જે 33-42 kJ/mol ની બરાબર છે. એટીપી સાથે સંકળાયેલી તમામ પ્રતિક્રિયાઓ એન્ઝાઇમ સિસ્ટમ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.

ફિગ.1. એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડ (ATP)

કોષમાં ઊર્જા ચયાપચય. એટીપી સંશ્લેષણ

એટીપી સંશ્લેષણ શ્વસન દરમિયાન માઇટોકોન્ડ્રીયલ પટલમાં થાય છે, તેથી શ્વસન સાંકળના તમામ ઉત્સેચકો અને કોફેક્ટર્સ, તમામ ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન એન્ઝાઇમ આ ઓર્ગેનેલ્સમાં સ્થાનીકૃત છે.

ATP સંશ્લેષણ એવી રીતે થાય છે કે બે H + આયન ADP અને ફોસ્ફેટ (P) થી વિભાજિત થાય છે જમણી બાજુપટલ, પદાર્થ B ના ઘટાડા દરમિયાન બે H+ ના નુકશાનની ભરપાઈ કરે છે. ફોસ્ફેટના ઓક્સિજન અણુઓમાંથી એક પટલની બીજી બાજુએ સ્થાનાંતરિત થાય છે અને ડાબા કમ્પાર્ટમેન્ટમાંથી બે H+ આયનો જોડાઈને H 2 O બનાવે છે. ફોસ્ફોરીલ અવશેષ ADP સાથે જોડાય છે, ATP બનાવે છે.

ફિગ.2. મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલમાં એટીપીના ઓક્સિડેશન અને સંશ્લેષણની યોજના

સજીવોના કોષોમાં, ઘણી જૈવ-સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે જે એટીપીમાં રહેલી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, જે દરમિયાન કાર્બોક્સિલેશન અને ડેકાર્બોક્સિલેશનની પ્રક્રિયાઓ, એમાઈડ બોન્ડ્સનું સંશ્લેષણ અને એટીપીમાંથી ઊર્જા ટ્રાન્સફર કરવામાં સક્ષમ ઉચ્ચ-ઊર્જા સંયોજનોની રચના. પદાર્થોના સંશ્લેષણની એનાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ ભજવે છે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાવનસ્પતિ સજીવોની મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓમાં.

ATP અને અન્ય ઉચ્ચ-ઊર્જા ન્યુક્લિયોસાઇડ પોલિફોસ્ફેટ્સ (GTP, CTP, UGP) ની ભાગીદારી સાથે, મોનોસેકરાઇડ્સ, એમિનો એસિડ્સ, નાઇટ્રોજનસ પાયા અને એસિલગ્લિસેરોલ્સના પરમાણુઓ સક્રિય મધ્યવર્તી સંયોજનોના સંશ્લેષણ દ્વારા સક્રિય થઈ શકે છે જેઓ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ છે. ઉદાહરણ તરીકે, એડીપી-ગ્લુકોઝ પાયરોફોસ્ફોરીલેઝ એન્ઝાઇમની ભાગીદારી સાથે સ્ટાર્ચ સંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં, ગ્લુકોઝનું સક્રિય સ્વરૂપ રચાય છે - એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટ ગ્લુકોઝ, જે પરમાણુઓની રચનાની રચના દરમિયાન સરળતાથી ગ્લુકોઝ અવશેષોનો દાતા બની જાય છે. આ પોલિસેકરાઇડ.

એટીપી સંશ્લેષણ ફોસ્ફોરાયલેશનની પ્રક્રિયામાં તમામ જીવોના કોષોમાં થાય છે, એટલે કે. ADP માં અકાર્બનિક ફોસ્ફેટનો ઉમેરો. ADP ના ફોસ્ફોરાયલેશન માટે ઊર્જા ચયાપચય દરમિયાન ઉત્પન્ન થાય છે. ઊર્જા ચયાપચય, અથવા ડિસિમિલેશન, કાર્બનિક પદાર્થોના ભંગાણની પ્રતિક્રિયાઓનો સમૂહ છે, જે ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે. નિવાસસ્થાનના આધારે, વિસર્જન બે અથવા ત્રણ તબક્કામાં થઈ શકે છે.

મોટાભાગના જીવંત જીવોમાં - ઓક્સિજન વાતાવરણમાં રહેતા એરોબ્સ - વિસર્જન દરમિયાન ત્રણ તબક્કાઓ હાથ ધરવામાં આવે છે: પ્રારંભિક, ઓક્સિજન-મુક્ત અને ઓક્સિજન, જે દરમિયાન કાર્બનિક પદાર્થો અકાર્બનિક સંયોજનોમાં વિઘટિત થાય છે. ઓક્સિજનથી વંચિત વાતાવરણમાં રહેતા એનારોબ્સમાં, અથવા ઓક્સિજનની અછતવાળા એરોબ્સમાં, મધ્યવર્તી રચના સાથે માત્ર પ્રથમ બે તબક્કામાં વિસર્જન થાય છે. કાર્બનિક સંયોજનો, હજુ પણ ઊર્જા સમૃદ્ધ.

પ્રથમ તબક્કો - પ્રારંભિક - જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોના એન્ઝાઇમેટિક ભંગાણનો સમાવેશ થાય છે સરળમાં (પ્રોટીન એમિનો એસિડમાં, ચરબી ગ્લિસરોલ અને ફેટી એસિડમાં, પોલિસેકરાઇડ્સ મોનોસેકરાઇડ્સમાં, ન્યુક્લિક એસિડ્સ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સમાં). ઓર્ગેનિક ફૂડ સબસ્ટ્રેટનું વિરામ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે વિવિધ સ્તરોબહુકોષીય જીવોના જઠરાંત્રિય માર્ગ. લાઇસોસોમ્સમાં હાઇડ્રોલિટીક એન્ઝાઇમની ક્રિયા હેઠળ કાર્બનિક પદાર્થોનું અંતઃકોશિક ભંગાણ થાય છે. આ કિસ્સામાં બહાર પડતી ઉર્જા ઉષ્માના રૂપમાં વિખેરી નાખવામાં આવે છે, અને પરિણામી નાના કાર્બનિક અણુઓ વધુ ભંગાણમાંથી પસાર થઈ શકે છે અથવા કોષ દ્વારા તેના પોતાના કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે "નિર્માણ સામગ્રી" તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.

બીજો તબક્કો - અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન (ઓક્સિજન-મુક્ત) - સીધા કોષના સાયટોપ્લાઝમમાં થાય છે, તેને ઓક્સિજનની હાજરીની જરૂર નથી અને તેમાં કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટના વધુ ભંગાણનો સમાવેશ થાય છે. કોષમાં ઊર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત ગ્લુકોઝ છે. ગ્લુકોઝના ઓક્સિજન-મુક્ત, અપૂર્ણ ભંગાણને ગ્લાયકોલિસિસ કહેવામાં આવે છે.

ગ્લાયકોલિસિસ એ છ-કાર્બન ગ્લુકોઝને પાયરુવિક એસિડ (પાયરુવેટ, પીવીકે) C3H4O3 ના બે ત્રણ-કાર્બન અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરવાની બહુ-તબક્કાની એન્ઝાઈમેટિક પ્રક્રિયા છે. ગ્લાયકોલિસિસ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન, મોટી માત્રામાં ઉર્જા મુક્ત થાય છે - 200 kJ/mol. આ ઉર્જાનો ભાગ (60%) ઉષ્મા તરીકે વિખેરી નાખવામાં આવે છે, બાકીનો (40%) એટીપી સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.

એક ગ્લુકોઝ પરમાણુના ગ્લાયકોલિસિસના પરિણામે, પીવીકે, એટીપી અને પાણીના બે પરમાણુઓ, તેમજ હાઇડ્રોજન અણુઓ રચાય છે, જે કોષ દ્વારા NAD H ના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે, એટલે કે. ચોક્કસ વાહકના ભાગ રૂપે - નિકોટિનામાઇડ એડેનાઇન ડાયન્યુક્લિયોટાઇડ. ગ્લાયકોલિસિસના ઉત્પાદનોનું આગળનું ભાગ્ય - એનએડીએચના સ્વરૂપમાં પાયરુવેટ અને હાઇડ્રોજન - અલગ રીતે વિકાસ કરી શકે છે. ખમીર અથવા છોડના કોષોમાં, જ્યારે ઓક્સિજનનો અભાવ હોય છે, ત્યારે આલ્કોહોલિક આથો આવે છે - પીવીએ એથિલ આલ્કોહોલમાં ઘટાડો થાય છે:

ઓક્સિજનની અસ્થાયી અભાવ અનુભવતા પ્રાણી કોષોમાં, ઉદાહરણ તરીકે માનવ સ્નાયુ કોશિકાઓમાં અતિશય શારીરિક પ્રવૃત્તિ, અને કેટલાક બેક્ટેરિયામાં પણ, લેક્ટિક એસિડ આથો આવે છે, જેમાં પાયરુવેટ લેક્ટિક એસિડમાં ઘટાડો થાય છે. પર્યાવરણમાં ઓક્સિજનની હાજરીમાં, ગ્લાયકોલિસિસના ઉત્પાદનો અંતિમ ઉત્પાદનોમાં વધુ ભંગાણમાંથી પસાર થાય છે.

ત્રીજો તબક્કો - સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન (શ્વસન) - ઓક્સિજનની ફરજિયાત ભાગીદારી સાથે થાય છે. એરોબિક શ્વસન એ મિટોકોન્ડ્રિયાના આંતરિક પટલ અને મેટ્રિક્સમાં ઉત્સેચકો દ્વારા નિયંત્રિત પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળ છે. એકવાર મિટોકોન્ડ્રીયનમાં, પીવીકે મેટ્રિક્સ એન્ઝાઇમ્સ અને સ્વરૂપો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે: કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, જે કોષમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે; હાઇડ્રોજન અણુઓ, જે, વાહકોના ભાગ રૂપે, આંતરિક પટલ તરફ નિર્દેશિત થાય છે; એસીટીલ કોએનઝાઇમ એ (એસિટિલ-કોએ), જે ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્ર (ક્રેબ્સ ચક્ર) માં સામેલ છે. ક્રેબ્સ ચક્ર એ ક્રમિક પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળ છે જે દરમિયાન એક એસીટીલ-કોએ પરમાણુ બે CO2 પરમાણુ, એક એટીપી પરમાણુ અને હાઇડ્રોજન પરમાણુના ચાર જોડી ઉત્પન્ન કરે છે, જે વાહક પરમાણુઓમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે - NAD અને FAD (ફ્લેવિન એડેનાઇન ડાયન્યુક્લિયોટાઇડ). ગ્લાયકોલિસિસ અને ક્રેબ્સ ચક્રની કુલ પ્રતિક્રિયા નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે:

તેથી, વિસર્જન અને ક્રેબ્સ ચક્રના ઓક્સિજન-મુક્ત તબક્કાના પરિણામે, ગ્લુકોઝ પરમાણુ અકાર્બનિક કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) માં તૂટી જાય છે, અને આ કિસ્સામાં પ્રકાશિત ઊર્જા આંશિક રીતે ATP ના સંશ્લેષણ પર ખર્ચવામાં આવે છે, પરંતુ મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોન-લોડેડ કેરિયર્સ NAD H2 અને FAD H2 માં સંગ્રહિત થાય છે. વાહક પ્રોટીન હાઇડ્રોજન અણુઓને આંતરિક મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલમાં પરિવહન કરે છે, જ્યાં તેઓ તેમને પટલમાં બનેલ પ્રોટીનની સાંકળ સાથે પસાર કરે છે. પરિવહન સાંકળ સાથે કણોનું પરિવહન એવી રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે કે પ્રોટોન પટલની બહારની બાજુએ રહે છે અને આંતરપટલની જગ્યામાં એકઠા થાય છે, તેને H+ જળાશયમાં ફેરવે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન આંતરિકની આંતરિક સપાટી પર સ્થાનાંતરિત થાય છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ મેમ્બ્રેન, જ્યાં તેઓ આખરે ઓક્સિજન સાથે જોડાય છે.

ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન સાંકળમાં ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિના પરિણામે, આંતરિક મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલ અંદરથી નકારાત્મક રીતે અને બહારથી હકારાત્મક રીતે (એચને કારણે) ચાર્જ થાય છે, જેથી તેની સપાટીઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત સર્જાય છે. તે જાણીતું છે કે એન્ઝાઇમ એટીપી સિન્થેટેઝના પરમાણુઓ, જેમાં આયન ચેનલ હોય છે, તે મિટોકોન્ડ્રિયાના આંતરિક પટલમાં બનેલા છે. જ્યારે સમગ્ર પટલમાં સંભવિત તફાવત પહોંચે છે નિર્ણાયક સ્તર(200 mV), હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ H+ કણો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના બળ દ્વારા ATPase ચેનલ દ્વારા ધકેલવાનું શરૂ કરે છે અને, એકવાર પટલની આંતરિક સપાટી પર, ઓક્સિજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પાણી બનાવે છે.

પરમાણુ સ્તરે મેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓનો સામાન્ય અભ્યાસક્રમ અપચય અને એનાબોલિઝમની પ્રક્રિયાઓના સુમેળભર્યા સંયોજનને કારણે છે. જ્યારે કેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓ વિક્ષેપિત થાય છે, ત્યારે સૌ પ્રથમ, ઉર્જા મુશ્કેલીઓ ઊભી થાય છે, એટીપી પુનઃજનન વિક્ષેપિત થાય છે, તેમજ બાયોસિન્થેટિક પ્રક્રિયાઓ માટે જરૂરી પ્રારંભિક એનાબોલિક સબસ્ટ્રેટનો પુરવઠો ખોરવાય છે. બદલામાં, એનાબોલિક પ્રક્રિયાઓને નુકસાન કે જે પ્રાથમિક છે અથવા કેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓમાં ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ છે તે કાર્યાત્મક રીતે મહત્વપૂર્ણ સંયોજનો - ઉત્સેચકો, હોર્મોન્સ વગેરેના પ્રજનનમાં વિક્ષેપ તરફ દોરી જાય છે.

મેટાબોલિક સાંકળોમાં વિવિધ લિંક્સના વિક્ષેપના અસમાન પરિણામો છે. સૌથી નોંધપાત્ર, ઊંડા પેથોલોજીકલ ફેરફારોજ્યારે પેશી શ્વસન ઉત્સેચકો, હાયપોક્સિયા, વગેરેના અવરોધને કારણે જૈવિક ઓક્સિડેશન સિસ્ટમને નુકસાન થાય છે અથવા પેશીઓના શ્વસન અને ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન (ઉદાહરણ તરીકે, પેશીના શ્વસનનું વિભાજન અને ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન) ની પદ્ધતિઓને નુકસાન થાય છે ત્યારે અપચય થાય છે. આ કિસ્સાઓમાં, કોશિકાઓ તેમના ઊર્જાના મુખ્ય સ્ત્રોતથી વંચિત છે; જ્યારે ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્રમાં પ્રતિક્રિયાઓ અટકાવવામાં આવે છે, ત્યારે અપચય દ્વારા ઉર્જાનું ઉત્પાદન લગભગ બે-તૃતીયાંશ ઘટે છે.



શરીરમાં એટીપીની મુખ્ય ભૂમિકા અસંખ્ય બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઊર્જા પૂરી પાડવા સાથે સંકળાયેલી છે. બે ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડના વાહક તરીકે, ATP ઘણી ઊર્જા-વપરાશ કરતી બાયોકેમિકલ અને શારીરિક પ્રક્રિયાઓ માટે ઊર્જાના સીધા સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે. આ તમામ શરીરમાં જટિલ પદાર્થોના સંશ્લેષણની પ્રતિક્રિયાઓ છે: જૈવિક પટલ દ્વારા અણુઓના સક્રિય સ્થાનાંતરણનો અમલ, જેમાં ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન વિદ્યુત સંભવિત બનાવટનો સમાવેશ થાય છે; સ્નાયુ સંકોચન અમલીકરણ.

જીવંત જીવોની બાયોએનર્જીમાં જાણીતું છે તેમ, બે મુખ્ય મુદ્દાઓ મહત્વપૂર્ણ છે:

• a) રાસાયણિક ઉર્જા એટીપીની રચના દ્વારા સંગ્રહિત થાય છે અને કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટ્સના ઓક્સિડેશનની એક્સર્ગોનિક કેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓ સાથે જોડાય છે;
• b) રાસાયણિક ઉર્જાનો ઉપયોગ એટીપીના ભંગાણ દ્વારા થાય છે, એનાબોલિઝમની એન્ડર્ગોનિક પ્રતિક્રિયાઓ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓ જેને ઊર્જાની જરૂર હોય છે.

પ્રશ્ન ઊભો થાય છે કે શા માટે એટીપી પરમાણુ તેના સાથે સુસંગત છે કેન્દ્રીય ભૂમિકાબાયોએનર્જીમાં. તેને ઉકેલવા માટે, ATP ની રચનાને ધ્યાનમાં લો ATP માળખું - (આયનોના pH 7.0 ટેટ્રાચાર્જ પર).

ATP થર્મોડાયનેમિકલી અસ્થિર સંયોજન છે. એટીપીની અસ્થિરતા નક્કી કરવામાં આવે છે, સૌ પ્રથમ, સમાન નામના નકારાત્મક ચાર્જના ક્લસ્ટરના ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળતા દ્વારા, જે સમગ્ર પરમાણુમાં તણાવ તરફ દોરી જાય છે, પરંતુ સૌથી મજબૂત બોન્ડ પી-ઓ-પી છે, અને બીજું, ચોક્કસ પડઘો દ્વારા. છેલ્લા પરિબળ અનુસાર, ફોસ્ફરસ અણુઓ વચ્ચે તેમની વચ્ચે સ્થિત ઓક્સિજન અણુના શેર ન કરેલા મોબાઇલ ઇલેક્ટ્રોન માટે સ્પર્ધા છે, કારણ કે દરેક ફોસ્ફરસ અણુ P=O અને P ના નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રોન-સ્વીકાર પ્રભાવને કારણે આંશિક હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે. - O- જૂથો. આમ, ATP ના અસ્તિત્વની શક્યતા આ ભૌતિક રાસાયણિક તાણની ભરપાઈ કરવા માટે પરમાણુમાં રાસાયણિક ઊર્જાની પૂરતી માત્રાની હાજરી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ATP પરમાણુમાં બે ફોસ્ફોનહાઇડ્રાઇડ (પાયરોફોસ્ફેટ) બોન્ડ હોય છે, જેનું હાઇડ્રોલિસિસ મુક્ત ઊર્જામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો (pH 7.0 અને 37 o C પર) સાથે થાય છે.

ATP + H 2 O = ADP + H 3 PO 4 G0I = - 31.0 KJ/mol.

ADP + H 2 O = AMP + H 3 PO 4 G0I = - 31.9 KJ/mol.

બાયોએનર્જીની કેન્દ્રીય સમસ્યાઓમાંની એક એટીપીનું જૈવસંશ્લેષણ છે, જે જીવંત પ્રકૃતિમાં એડીપીના ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા થાય છે.

એડીપીનું ફોસ્ફોરાયલેશન એ એન્ડર્ગોનિક પ્રક્રિયા છે અને તેને ઉર્જા સ્ત્રોતની જરૂર છે. અગાઉ નોંધ્યું તેમ, આવા બે ઉર્જા સ્ત્રોતો પ્રકૃતિમાં પ્રબળ છે - સૌર ઉર્જા અને ઘટેલા કાર્બનિક સંયોજનોની રાસાયણિક ઉર્જા. લીલા છોડ અને કેટલાક સુક્ષ્મસજીવો શોષિત પ્રકાશ ક્વોન્ટાની ઊર્જાને રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે, જે પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કામાં ADP ના ફોસ્ફોરાયલેશન પર ખર્ચવામાં આવે છે. ATP પુનર્જીવનની આ પ્રક્રિયાને પ્રકાશસંશ્લેષણ ફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે. એરોબિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ એટીપીના મેક્રોએનર્જેટિક બોન્ડમાં કાર્બનિક સંયોજનોના ઓક્સિડેશનની ઊર્જાનું રૂપાંતર મુખ્યત્વે ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા થાય છે. ATP ની રચના માટે જરૂરી મુક્ત ઊર્જા મિટોકોન્ડ્રિયાની શ્વસન ઓક્સિડેટીવ સાંકળમાં ઉત્પન્ન થાય છે.

એટીપી સંશ્લેષણનો બીજો પ્રકાર જાણીતો છે, જેને સબસ્ટ્રેટ ફોસ્ફોરીલેશન કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર સાથે સંકળાયેલ ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશનથી વિપરીત, એટીપી પુનઃજનન માટે જરૂરી સક્રિય ફોસ્ફોરીલ જૂથ (- PO3 H2) ના દાતા, ગ્લાયકોલિસિસ અને ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્રની પ્રક્રિયાના મધ્યવર્તી છે. આ તમામ કિસ્સાઓમાં, ઓક્સિડેટીવ પ્રક્રિયાઓ ઉચ્ચ-ઊર્જા સંયોજનોની રચના તરફ દોરી જાય છે: 1,3-ડિફોસ્ફોગ્લિસેરેટ (ગ્લાયકોલિસિસ), સક્સીનિલ-કોએ (ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્ર), જે યોગ્ય ઉત્સેચકોની ભાગીદારી સાથે, એડીપીને ફોલિએટ કરવામાં સક્ષમ છે અને ATP ફોર્મ. સબસ્ટ્રેટ સ્તરે ઊર્જા પરિવર્તન એ એનારોબિક સજીવોમાં ATP સંશ્લેષણનો એકમાત્ર રસ્તો છે. ATP સંશ્લેષણની આ પ્રક્રિયા જાળવવામાં મદદ કરે છે તીવ્ર કામ હાડપિંજરના સ્નાયુઓસમયગાળા દરમિયાન ઓક્સિજન ભૂખમરો. તે યાદ રાખવું જોઈએ કે પરિપક્વ લાલ રક્ત કોશિકાઓમાં એટીપી સંશ્લેષણ માટે તે એકમાત્ર માર્ગ છે જેમાં મિટોકોન્ડ્રિયા નથી.

કોષના બાયોએનર્જેટિક્સમાં ખાસ કરીને મહત્વની ભૂમિકા એડેનાઇલ ન્યુક્લિયોટાઇડ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે, જેમાં બે ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો જોડાયેલા હોય છે. આ પદાર્થને એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફોરિક એસિડ (ATP) કહેવામાં આવે છે. IN રાસાયણિક બોન્ડએટીપી પરમાણુના ફોસ્ફોરિક એસિડ અવશેષો વચ્ચે ઊર્જા સંગ્રહિત થાય છે, જે કાર્બનિક ફોસ્ફોરાઇટને અલગ કરવામાં આવે ત્યારે મુક્ત થાય છે:

ATP= ADP+P+E,

જ્યાં F એ એન્ઝાઇમ છે, E ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ પ્રતિક્રિયામાં, એડેનોસિન ફોસ્ફોરિક એસિડ (ADP) રચાય છે - ATP પરમાણુ અને કાર્બનિક ફોસ્ફેટનો બાકીનો ભાગ. તમામ કોષો જૈવસંશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓ, હલનચલન, ગરમીનું ઉત્પાદન, ચેતા આવેગ, લ્યુમિનેસેન્સ (ઉદાહરણ તરીકે, લ્યુમિનેસેન્ટ બેક્ટેરિયા), એટલે કે તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓ માટે ATP ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે.

ATP એ સાર્વત્રિક જૈવિક ઊર્જા સંચયક છે. વપરાશમાં લેવાતા ખોરાકમાં રહેલી પ્રકાશ ઊર્જા એટીપી પરમાણુઓમાં સંગ્રહિત થાય છે.

સેલમાં એટીપીનો પુરવઠો ઓછો છે. તેથી, સ્નાયુમાં ATP અનામત 20 - 30 સંકોચન માટે પૂરતું છે. તીવ્ર, પરંતુ ટૂંકા ગાળાના કામ સાથે, સ્નાયુઓ તેમનામાં સમાયેલ એટીપીના ભંગાણને કારણે સંપૂર્ણપણે કામ કરે છે. કામ પૂર્ણ કર્યા પછી, વ્યક્તિ ભારે શ્વાસ લે છે - આ સમયગાળા દરમિયાન, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને અન્ય પદાર્થો તૂટી જાય છે (ઊર્જા સંચિત થાય છે) અને કોષોમાં એટીપીનો પુરવઠો પુનઃસ્થાપિત થાય છે.

એનર્જી એટીપી ઉપરાંત, તે શરીરમાં અન્ય સંખ્યાબંધ કાર્યો કરે છે મહત્વપૂર્ણ કાર્યો:

• · અન્ય ન્યુક્લિયોસાઇડ ટ્રાઇફોસ્ફેટ્સ સાથે, એટીપી એ ન્યુક્લીક એસિડના સંશ્લેષણમાં પ્રારંભિક ઉત્પાદન છે.
• · વધુમાં, એટીપી ઘણી બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓના નિયમનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. સંખ્યાબંધ ઉત્સેચકોના એલોસ્ટેરિક અસરકર્તા હોવાને કારણે, એટીપી, તેમના નિયમનકારી કેન્દ્રોમાં જોડાય છે, તેમની પ્રવૃત્તિને વધારે છે અથવા દબાવી દે છે.
• · એટીપી એ ચક્રીય એડેનોસિન મોનોફોસ્ફેટના સંશ્લેષણ માટેનો સીધો પુરોગામી પણ છે, જે કોષમાં હોર્મોનલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનનો ગૌણ સંદેશવાહક છે.

ચેતોપાગમમાં ટ્રાન્સમીટર તરીકે એટીપીની ભૂમિકા પણ જાણીતી છે.

આકૃતિ બે પદ્ધતિઓ બતાવે છે એટીપી માળખું છબીઓ. એડેનોસિન મોનોફોસ્ફેટ (એએમપી), એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટ (એડીપી), અને એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ (એટીપી) ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ નામના સંયોજનોના વર્ગ સાથે સંબંધિત છે. ન્યુક્લિયોટાઇડ પરમાણુમાં પાંચ-કાર્બન ખાંડ, નાઇટ્રોજનયુક્ત આધાર અને ફોસ્ફોરિક એસિડનો સમાવેશ થાય છે. AMP પરમાણુમાં, ખાંડને રાઇબોઝ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને આધાર એડેનાઇન છે. ADP પરમાણુમાં બે ફોસ્ફેટ જૂથો છે, અને ATP પરમાણુમાં ત્રણ છે.

ATP મૂલ્ય

જ્યારે ATP એડીપીમાં વિભાજિત થાય છેઅને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ (Pn) ઊર્જા મુક્ત થાય છે:

પ્રતિક્રિયા પાણીના શોષણ સાથે થાય છે, એટલે કે તે હાઇડ્રોલિસિસનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે (અમારા લેખમાં આપણે આ ખૂબ જ સામાન્ય પ્રકારની બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓનો ઘણી વખત સામનો કર્યો છે). ATP માંથી વિભાજિત ત્રીજો ફોસ્ફેટ જૂથ અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ (Pn) ના રૂપમાં કોષમાં રહે છે. આ પ્રતિક્રિયા માટે મુક્ત ઊર્જા ઉપજ એટીપીના 1 મોલ દીઠ 30.6 kJ છે.

ADF તરફથીઅને ફોસ્ફેટ, એટીપીનું ફરીથી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે, પરંતુ આ માટે નવા બનેલા એટીપીના 1 મોલ દીઠ 30.6 kJ ઊર્જા ખર્ચવાની જરૂર છે.

આ પ્રતિક્રિયામાં, ઘનીકરણ પ્રતિક્રિયા કહેવાય છે, પાણી છોડવામાં આવે છે. ADP માં ફોસ્ફેટના ઉમેરાને ફોસ્ફોરીલેશન પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે. ઉપરોક્ત બંને સમીકરણોને જોડી શકાય છે:

આ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા એક એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે ATPase.

બધા કોષો, જેમ કે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે, તેમનું કાર્ય કરવા માટે ઊર્જાની જરૂર છે, અને કોઈપણ જીવતંત્રના તમામ કોષો માટે આ ઊર્જાનો સ્ત્રોત છે. ATP તરીકે સેવા આપે છે. તેથી, એટીપીને કોષોનું "યુનિવર્સલ એનર્જી કેરિયર" અથવા "ઊર્જા ચલણ" કહેવામાં આવે છે. એક યોગ્ય સાદ્રશ્ય છે ઇલેક્ટ્રિક બેટરી. યાદ રાખો કે આપણે શા માટે તેનો ઉપયોગ કરતા નથી. તેમની મદદથી આપણે એક કેસમાં પ્રકાશ, બીજામાં અવાજ, ક્યારેક યાંત્રિક હિલચાલ અને કેટલીકવાર ખરેખર તેમની પાસેથી જરૂર પ્રાપ્ત કરી શકીએ છીએ. વિદ્યુત ઊર્જા. બેટરીની સગવડ એ છે કે આપણે તેને ક્યાં મૂકીએ છીએ તેના આધારે વિવિધ હેતુઓ માટે એક જ ઉર્જા સ્ત્રોત - બેટરી - નો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ. એટીપી કોષોમાં સમાન ભૂમિકા ભજવે છે. તે સ્નાયુઓનું સંકોચન, ચેતા આવેગનું પ્રસારણ, પદાર્થોનું સક્રિય પરિવહન અથવા પ્રોટીન સંશ્લેષણ અને અન્ય તમામ પ્રકારની સેલ્યુલર પ્રવૃત્તિ જેવી વિવિધ પ્રક્રિયાઓ માટે ઊર્જાનો પુરવઠો પૂરો પાડે છે. આ કરવા માટે, તે ફક્ત સેલ ઉપકરણના અનુરૂપ ભાગ સાથે "જોડાયેલ" હોવું આવશ્યક છે.

સામ્યતા ચાલુ રાખી શકાય છે. પ્રથમ બેટરીઓ બનાવવી આવશ્યક છે, અને તેમાંથી કેટલીક (રિચાર્જ કરી શકાય તેવી), જેમ કે, રિચાર્જ કરી શકાય છે. જ્યારે ફેક્ટરીમાં બેટરીઓનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમાં ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા સંગ્રહિત થવી જોઈએ (અને તે ફેક્ટરી દ્વારા તેનો વપરાશ થાય છે). ATP સંશ્લેષણ માટે પણ ઊર્જાની જરૂર છે; તેનો સ્ત્રોત શ્વસન દરમિયાન કાર્બનિક પદાર્થોનું ઓક્સિડેશન છે. ફોસ્ફોરીલેટ એડીપીમાં ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઊર્જા છોડવામાં આવતી હોવાથી, આવા ફોસ્ફોરાયલેશનને ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન, એટીપી પ્રકાશ ઊર્જામાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે (વિભાગ 7.6.2 જુઓ). સેલમાં "ફેક્ટરીઝ" પણ છે જે મોટાભાગના ATP ઉત્પન્ન કરે છે. આ મિટોકોન્ડ્રિયા છે; તેમાં રાસાયણિક "એસેમ્બલી લાઇન્સ" હોય છે જેના પર પ્રક્રિયામાં ATP બને છે એરોબિક શ્વસન. અંતે, વિસર્જિત "બેટરી" પણ કોષમાં રિચાર્જ થાય છે: ATP, તેમાં રહેલી ઉર્જા મુક્ત કર્યા પછી, ADP અને Fn માં રૂપાંતરિત થાય છે, પ્રક્રિયામાં પ્રાપ્ત ઊર્જાને કારણે તે ઝડપથી ADP અને Fn માંથી ફરીથી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. કાર્બનિક પદાર્થોના નવા ભાગોના ઓક્સિડેશનમાંથી શ્વસન.

ATP રકમગમે ત્યાં પાંજરામાં આ ક્ષણેખૂબ નાનું. તેથી, એટીએફમાંવ્યક્તિએ માત્ર ઉર્જાના વાહકને જોવું જોઈએ, અને તેના ડેપોને નહીં. ચરબી અથવા ગ્લાયકોજેન જેવા પદાર્થોનો ઉપયોગ લાંબા ગાળાના ઊર્જા સંગ્રહ માટે થાય છે. કોષો એટીપી સ્તરો માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે. જેમ જેમ તેના ઉપયોગનો દર વધે છે તેમ તેમ આ સ્તરને જાળવી રાખતી શ્વસન પ્રક્રિયાનો દર પણ વધે છે.

ATP ની ભૂમિકાસેલ્યુલર શ્વસન અને ઉર્જા વપરાશ સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓ વચ્ચેની કડી તરીકે, આ આકૃતિ સરળ લાગે છે, પરંતુ તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પેટર્ન દર્શાવે છે.

તેથી એવું કહી શકાય કે, સામાન્ય રીતે, શ્વાસ લેવાનું કાર્ય છે એટીપી ઉત્પન્ન કરે છે.

ચાલો ઉપર જે કહેવામાં આવ્યું હતું તેનો ટૂંકમાં સારાંશ આપીએ.
1. ADP અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી ATP ના સંશ્લેષણ માટે ATP ના 1 મોલ દીઠ 30.6 kJ ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
2. એટીપી તમામ જીવંત કોષોમાં હાજર છે અને તેથી તે ઊર્જાનું સાર્વત્રિક વાહક છે. અન્ય કોઈ ઊર્જા વાહકોનો ઉપયોગ થતો નથી. આ બાબતને સરળ બનાવે છે - જરૂરી સેલ્યુલર ઉપકરણ સરળ બની શકે છે અને વધુ કાર્યક્ષમ અને આર્થિક રીતે કામ કરી શકે છે.
3. એટીપી કોષના કોઈપણ ભાગને ઊર્જાની જરૂર હોય તેવી કોઈપણ પ્રક્રિયામાં સરળતાથી ઊર્જા પહોંચાડે છે.
4. ATP ઝડપથી ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આને માત્ર એક જ પ્રતિક્રિયાની જરૂર છે - હાઇડ્રોલિસિસ.
5. ADP અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ (શ્વસન પ્રક્રિયા દર) માંથી ATP ઉત્પાદનનો દર જરૂરિયાતો અનુસાર સરળતાથી ગોઠવાય છે.
6. ગ્લુકોઝ જેવા કાર્બનિક પદાર્થોના ઓક્સિડેશન દરમિયાન અને સૌર ઉર્જાને કારણે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતી રાસાયણિક ઊર્જાને કારણે શ્વસન દરમિયાન ATPનું સંશ્લેષણ થાય છે. ADP અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી ATP ની રચનાને ફોસ્ફોરીલેશન પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે. જો ફોસ્ફોરાયલેશન માટેની ઉર્જા ઓક્સિડેશન દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે, તો આપણે ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશનની વાત કરીએ છીએ (આ પ્રક્રિયા શ્વસન દરમિયાન થાય છે), પરંતુ જો ફોસ્ફોરીલેશન માટે પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે (આ પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન થાય છે).