Значение АТФ в обмене веществ

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями (рис. 4.2).

Строение молекулы АТФ
Рис. 4.2. Строение молекулы АТФ

Известно, что в условиях нейтральной реакции среды клетки АТФ находится не в виде кислоты, а в виде соли, и вместо OH-групп в составе остатков фосфорной кислоты имеет отрицательно заряженные атомы кислорода O2-. Такая молекула является нестабильной и под влиянием специфических ферментов легко гидролизируется, последовательно расщепляясь до АДФ (аденозиндифосфата), АМФ (аденозинмонофосфата) и структурных компонентов:

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + Q1
АДФ + H2O → АМФ + H3PO4 + Q2
АМФ + H2O → Аденин + рибоза + H3PO4 + Q3

Каждая из двух последних (макроэргических) связей отдает при разрыве порядка 30,6 кДж энергии (Q1, Q2). Первая связь оказывается менее энергоемкой: при ее гидролизе высвобождается всего лишь около 13,8 кДж энергии (Q3). Энергия, высвобождающаяся при гидролизе АТФ, используется клеткой для совершения всех видов работы. Значительные количества энергии расходуются на биологические синтезы. АТФ является универсальным источником энергообеспечения клетки. Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования, происходящему с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе. АТФ обновляется чрезвычайно быстро (у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин).