การไฮโดรไลซิสของ ATP ถึง ADP โครงสร้างและบทบาททางชีววิทยาของเอทีเอฟ คุณสมบัติทางเคมีของเอทีพี

บ้าน

ร่างกายของเราผลิต ATP เพื่อให้พลังงานสำหรับการเคลื่อนไหว แต่บ่อยครั้งพลังงานนี้ไม่เพียงพอ ในกรณีนี้ควรใช้ ATP ในรูปแบบอาหารเสริมหรือไม่?อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต หรือ ATP

เป็นแหล่งพลังงานหลักที่รองรับทุกกระบวนการในร่างกาย หากร่างกายของคุณหยุดผลิต ATP นั่นหมายความว่าคุณ...คุณตายแล้ว

ATP ถือเป็นสารเคมีที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้จากสารอาหารอื่นๆ มานานแล้ว แต่ไม่สามารถได้รับจากอาหารเสริมเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม การทานยาเม็ดหรือผง ATP สามารถให้ประโยชน์อย่างมากต่อการออกกำลังกายของคุณ

เอทีพีคืออะไร

โมเลกุล ATP แต่ละโมเลกุลมีกลุ่มฟอสเฟตสามกลุ่ม (ไตรฟอสเฟต) เมื่อกลุ่มฟอสเฟตถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุล พลังงานจำนวนมหาศาลจะถูกปล่อยออกมา ร่างกายใช้พลังงานนี้เพื่อดำเนินกระบวนการชีวิตที่จำเป็น ซึ่งรวมถึงการขนส่งโปรตีนและไขมัน (ไขมัน) เข้าและออกจากเซลล์ การสื่อสารระหว่างเซลล์ การสังเคราะห์ DNA และ RNA และสุดท้ายการหดตัวของกล้ามเนื้อที่ทำให้เคลื่อนไหวได้

ATP ให้พลังงานอย่างไร?

ในระหว่างการออกกำลังกาย ร่างกายจะผลิตโมเลกุล ATP ใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของเซลล์ ปริมาณ ATP สำเร็จรูปในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อคงอยู่เพียงไม่กี่วินาที ในระหว่างที่กล้ามเนื้อมีกิจกรรมที่รุนแรง พลังงานจะถูกใช้ไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นร่างกายจึงต้องการฟอสโฟครีเอทีน กลูโคส และออกซิเจนในปริมาณที่เพียงพอเพื่อเติมเต็ม ATP สำรอง

บางคนทานอาหารเสริมเพื่อให้ได้พลังงานมากขึ้นเพื่อออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูงในระยะสั้น ครีเอทีนช่วยเพิ่มพลังงานโดยการเพิ่มปริมาณฟอสโฟครีเอทีน ซึ่งร่างกายสามารถใช้เพื่อสร้าง ATP ได้มากขึ้น การบริโภคคาร์โบไฮเดรตก่อนออกกำลังกายก็ได้ผลในลักษณะเดียวกัน การรับประทานคาร์โบไฮเดรตจะทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันกลูโคสยังสามารถนำมาใช้ในการผลิต ATP ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าไกลโคไลซิสได้

ในกรณีนี้มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะกำจัดตัวกลางและทานอาหารเสริม ATP เท่านั้น? ใช่และไม่ใช่ การศึกษาบางชิ้นบ่งชี้ถึงผลลัพธ์ที่เป็นบวก แต่ส่วนใหญ่เป็นผลจากการทดลองในหนูทดลอง การศึกษาครั้งต่อไปในมนุษย์ไม่ได้มีแนวโน้มที่ดีนัก อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่าอาหารเสริม ATP ไม่มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ แม้ว่าพวกมันอาจไม่เพิ่มการสะสม ATP ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อโดยตรง แต่ก็ช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังเนื้อเยื่อที่ใช้งานอยู่ ปรับปรุงสมรรถภาพทางกาย และเร่งการฟื้นตัว

เพิ่มความแข็งแกร่งและความอดทน

ในการศึกษาปี 2004 ที่ตีพิมพ์ใน นิตยสารการแพทย์และวิทยาศาสตร์ในการกีฬาและการออกกำลังกายพบว่าการเสริม ATP สองสัปดาห์ไม่มีผลกระทบต่อการเพิ่มการสะสม ATP ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ อย่างไรก็ตาม ผู้ที่ได้รับ ATP จะทำท่า bench press ซ้ำๆ ที่ 70% ของการทำซ้ำสูงสุดหนึ่งครั้ง มากกว่าผู้ที่ได้รับยาหลอก

การศึกษาอื่นที่ตีพิมพ์ใน นิตยสาร สมาคมโภชนาการการกีฬานานาชาติแสดงให้เห็นว่าการรับประทาน ATP 400 มก. เป็นเวลา 15 วันติดต่อกันช่วยลดความเมื่อยล้าของกล้ามเนื้อ และช่วยให้ผู้เข้ารับการทดสอบใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนักเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแทมปาพบว่าในระหว่างโปรแกรมการฝึกความแข็งแกร่งเป็นเวลา 12 สัปดาห์ ผู้ที่รับประทาน ATP ขนาด 400 มก. ต่อวันมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 1RM ในการหมอบและเดดลิฟต์อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ได้รับยาหลอก การศึกษายังพบว่านักกีฬาที่รับประทานอาหารเสริมพบว่าความหนาของกล้ามเนื้อ quadriceps เพิ่มขึ้นสองเท่าของผู้ที่ได้รับยาหลอก

เพิ่มการไหลเวียนของเลือด

นอกจากการปรับปรุงการทำงานของกล้ามเนื้อแล้ว การรับประทานอาหารเสริม ATP ยังส่งเสริมการขยายตัวของหลอดเลือดหรือการขยายตัวของหลอดเลือดแดงอีกด้วย หลอดเลือดที่กว้างขึ้นหมายถึงเชื้อเพลิงมากขึ้น โดยเฉพาะออกซิเจนและกลูโคสที่มากขึ้น เข้าถึงกล้ามเนื้อที่เคลื่อนไหวเร็วขึ้น การขยายหลอดเลือดยังช่วยกำจัดของเสียจากการเผาผลาญ เช่น กรดแลคติคและยูเรีย ออกจากเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ และให้สารอาหารมากขึ้นเพื่อเร่งการฟื้นฟูกล้ามเนื้อ

การฟื้นตัวดีขึ้น

การศึกษาปี 2017 ตีพิมพ์ใน วารสารวิทยาลัยโภชนาการอเมริกันแสดงให้เห็นว่าการเสริม ATP ช่วยป้องกันการสูญเสีย ATP สะสมหลังการออกกำลังกายอย่างหนัก ผู้ที่รับประทานอาหารเสริมยังแสดงให้เห็นพลังที่มากกว่าสมาชิกของกลุ่มยาหลอกในระหว่างการทดสอบแบบไม่ใช้ออกซิเจนของ Wingate ซ้ำๆ

อาหารเสริม ATP มีผลข้างเคียงหรือไม่?

จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีผลข้างเคียงจากการใช้อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต แต่โปรดจำไว้ว่าการศึกษา ATP ที่ยาวนานที่สุดใช้เวลาเพียง 12 สัปดาห์ ยังไม่มีการศึกษาผลกระทบของการใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ATP ในระยะยาว

ATP มีปฏิกิริยากับอาหารเสริมอื่น ๆ หรือไม่?

ATP สามารถใช้ร่วมกับอาหารเสริมอื่นๆ ได้อย่างปลอดภัย นอกจากนี้ บางครั้งสิ่งนี้ยังให้ผลเสริมฤทธิ์เชิงบวกและช่วยให้คุณเพิ่มผลประโยชน์ของสารเติมแต่ง เช่น และ

ควรรับประทานอาหารเสริม ATP ในปริมาณเท่าใดและในรูปแบบใดดีที่สุด?

อาหารเสริม ATP มักขายในรูปแบบแท็บเล็ต ส่วนผสม ATP สามารถพบได้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแบบผงบางชนิด ผู้เชี่ยวชาญด้านสุขภาพกล่าวว่าหากคุณต้องการเพิ่มระดับ ATP ในระหว่างออกกำลังกาย ควรทำดีที่สุด

ไม่ว่าจะเสริมในรูปแบบใดก็ตาม ควรใช้ ATP 400 มก. เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด

เวลาที่ดีที่สุดในการรับ ATP คือเมื่อใด?

จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีผลการวิจัยที่แน่ชัดเกี่ยวกับระยะเวลาและปริมาณที่เหมาะสมของการเสริม ATP การวิจัยที่มีอยู่ชี้ให้เห็นว่าควรทำดีที่สุด 400 มก. ATP 30 นาทีก่อนออกกำลังกาย- ในวันที่คุณไม่ได้ฝึกซ้อม ให้เล่นแอฟในขณะท้องว่าง 30 นาทีก่อนมื้ออาหารมื้อแรก

แหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์คือสารอาหาร ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ซึ่งถูกออกซิไดซ์ด้วยความช่วยเหลือของออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตเกือบทั้งหมดก่อนถึงเซลล์ของร่างกายจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสเนื่องจากการทำงานของระบบทางเดินอาหารและตับ นอกจากคาร์โบไฮเดรตแล้ว โปรตีนยังถูกแบ่งออกเป็นกรดอะมิโนและไขมันเป็นกรดไขมันอีกด้วย ในเซลล์ สารอาหารจะถูกออกซิไดซ์ภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนและการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ที่ควบคุมปฏิกิริยาการปล่อยพลังงานและการใช้งาน ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย และพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บไว้ในรูปของสารประกอบพลังงานสูง - ATP ต่อจากนั้นคือ ATP ไม่ใช่สารอาหารที่ใช้เพื่อให้พลังงานแก่กระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์

โมเลกุล ATP ประกอบด้วย: (1) อะดีนีนฐานไนโตรเจน; (2) เพนโตสคาร์โบไฮเดรตไรโบส (3) กรดฟอสฟอริกสามตัวตกค้าง ฟอสเฟตสองตัวสุดท้ายเชื่อมต่อถึงกันและกับส่วนที่เหลือของโมเลกุลด้วยพันธะฟอสเฟตพลังงานสูง ซึ่งระบุในสูตร ATP ด้วยสัญลักษณ์ ~ ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพและทางเคมีของร่างกาย พลังงานของพันธะแต่ละพันธะดังกล่าวคือ 12,000 แคลอรี่ต่อ ATP 1 โมล ซึ่งสูงกว่าพลังงานของพันธะเคมีทั่วไปหลายเท่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพันธะฟอสเฟตจึงถูกเรียกว่าพันธะฟอสเฟตสูง พลังงาน.

นอกจากนี้การเชื่อมต่อเหล่านี้ยังถูกทำลายได้ง่ายทำให้กระบวนการภายในเซลล์มีพลังงานทันทีที่มีความต้องการเกิดขึ้น

เมื่อพลังงานถูกปล่อยออกมา ATP จะบริจาคกลุ่มฟอสเฟตและกลายเป็นอะดีโนซีนไดฟอสเฟต พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกนำไปใช้กับกระบวนการของเซลล์เกือบทั้งหมด เช่น ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพ และการหดตัวของกล้ามเนื้อ

การเติมปริมาณสำรอง ATP เกิดขึ้นโดยการรวม ADP เข้ากับกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างโดยสูญเสียพลังงานของสารอาหาร กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า ATP ถูกใช้และเก็บไว้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าสกุลเงินพลังงานของเซลล์ ระยะเวลาการหมุนเวียนของ ATP เพียงไม่กี่นาที

บทบาทของไมโตคอนเดรียในปฏิกิริยาทางเคมีของการสร้าง ATP เมื่อกลูโคสเข้าสู่เซลล์ กลูโคสจะถูกแปลงเป็นกรดไพรูวิกภายใต้การทำงานของเอนไซม์ไซโตพลาสซึม (กระบวนการนี้เรียกว่าไกลโคไลซิส) พลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะถูกใช้ไปกับการแปลง ADP จำนวนเล็กน้อยให้เป็น ATP ซึ่งคิดเป็นน้อยกว่า 5% ของพลังงานสำรองทั้งหมด

อะตอมของไฮโดรเจนมีปฏิกิริยาทางเคมีสูงดังนั้นจึงทำปฏิกิริยาทันทีกับออกซิเจนที่แพร่กระจายเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย

พลังงานจำนวนมากที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยานี้จะใช้ในการแปลงโมเลกุล ADP จำนวนมากให้เป็น ATP ปฏิกิริยาเหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อนและต้องอาศัยเอนไซม์จำนวนมากซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไมโตคอนเดรียคริสเต ในระยะเริ่มแรก อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมจะเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนไอออน

กระบวนการนี้จบลงด้วยการเติมไฮโดรเจนไอออนลงในออกซิเจน จากปฏิกิริยานี้น้ำและพลังงานจำนวนมากจึงเกิดขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของ ATP synthetase ซึ่งเป็นโปรตีนทรงกลมขนาดใหญ่ที่ยื่นออกมาในรูปของ tubercles บนพื้นผิวของไมโตคอนเดรียคริสเต ภายใต้การทำงานของเอนไซม์นี้ ซึ่งใช้พลังงานของไฮโดรเจนไอออน ADP จะถูกแปลงเป็น ATP โมเลกุล ATP ใหม่จะถูกส่งจากไมโตคอนเดรียไปยังทุกส่วนของเซลล์ รวมถึงนิวเคลียส โดยที่พลังงานของสารประกอบนี้ถูกใช้เพื่อให้เกิดการทำงานที่หลากหลาย

กระบวนการสังเคราะห์ ATP นี้โดยทั่วไปเรียกว่ากลไกทางเคมีของการสร้าง ATP ATP เป็นตัวย่อของ Adenosine Tri-Phosphoric Acid คุณยังสามารถหาชื่อ Adenosine triฟอสเฟตได้ นี่คือนิวเคลียสที่มีบทบาทอย่างมากในการแลกเปลี่ยนพลังงานในร่างกาย กรดอะดีโนซีน ไตร-ฟอสฟอริกเป็นแหล่งพลังงานสากลที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีวเคมีทั้งหมดของร่างกาย โมเลกุลนี้ถูกค้นพบในปี 1929 โดยนักวิทยาศาสตร์ Karl Lohmann และความสำคัญของมันได้รับการยืนยันโดย Fritz Lipmann ในปี 1941

โครงสร้างและสูตรของเอทีพี

หากเราพูดถึง ATP โดยละเอียดยิ่งขึ้นจากนั้นฟอสเฟตอีกตัวจะถูกแยกออกจากกัน จากนั้นจึงเกิด AMP (อะดีโนซีน โมโนฟอสเฟต) แหล่งที่มาหลักสำหรับการผลิตอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟตคือกลูโคส โดยในเซลล์จะถูกแบ่งออกเป็นไพรูเวตและไซโตโซล อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต จะให้พลังงานแก่เส้นใยยาวที่มีโปรตีนไมโอซิน มันคือสิ่งที่สร้างเซลล์กล้ามเนื้อ

ในขณะที่ร่างกายกำลังพักผ่อน สายโซ่จะเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม นั่นคือ กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก จะเกิดขึ้น อีกครั้งมีการใช้กลูโคสเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ โมเลกุลอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต ที่สร้างขึ้นจะถูกนำมาใช้ซ้ำโดยเร็วที่สุด เมื่อไม่ต้องการพลังงาน พลังงานจะถูกสะสมในร่างกายและปล่อยออกมาทันทีที่จำเป็น

โมเลกุล ATP ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างหรือมากกว่าสามองค์ประกอบ:

1. น้ำตาลเป็นน้ำตาลห้าคาร์บอนที่เป็นพื้นฐานของดีเอ็นเอ
2. อะดีนีนเป็นอะตอมรวมของไนโตรเจนและคาร์บอน
3. ไตรฟอสเฟต

ที่จุดศูนย์กลางของโมเลกุลอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต จะมีโมเลกุลของไรโบส และขอบของมันคือโมเลกุลหลักสำหรับอะดีโนซีน อีกด้านหนึ่งของน้ำตาลคือสายโซ่ของฟอสเฟต 3 ชนิด

ระบบเอทีพี

ในเวลาเดียวกันคุณต้องเข้าใจว่า ATP สำรองจะเพียงพอสำหรับการออกกำลังกายสองหรือสามวินาทีแรกเท่านั้นหลังจากนั้นระดับจะลดลง แต่ในขณะเดียวกัน การทำงานของกล้ามเนื้อสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของ ATP เท่านั้น ด้วยระบบพิเศษในร่างกาย โมเลกุล ATP ใหม่จึงถูกสังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง การรวมโมเลกุลใหม่เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการโหลด

โมเลกุล ATP สังเคราะห์ระบบชีวเคมีหลักสามระบบ:

1. ระบบฟอสฟาเจน (ครีเอทีนฟอสเฟต)
2. ระบบไกลโคเจนและกรดแลกติก
3. การหายใจแบบแอโรบิก

ลองพิจารณาแต่ละรายการแยกกัน

ระบบฟอสฟาเจน- หากกล้ามเนื้อทำงานในช่วงเวลาสั้นๆ แต่เข้มข้นมาก (ประมาณ 10 วินาที) จะใช้ระบบฟอสฟาเจน ในกรณีนี้ ADP จะจับกับครีเอทีนฟอสเฟต ด้วยระบบนี้ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต จำนวนเล็กน้อยจึงไหลเวียนอยู่ในเซลล์กล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่อง เนื่องจากเซลล์กล้ามเนื้อเองก็มีครีเอทีนฟอสเฟตด้วย จึงใช้เพื่อฟื้นฟูระดับ ATP หลังจากการทำงานระยะสั้นที่มีความเข้มข้นสูง แต่ภายในสิบวินาทีระดับครีเอทีนฟอสเฟตเริ่มลดลง - พลังงานนี้เพียงพอสำหรับการแข่งขันระยะสั้นหรือการฝึกความแข็งแกร่งในการเพาะกาย

ไกลโคเจนและกรดแลคติค- ให้พลังงานแก่ร่างกายได้ช้ากว่าครั้งก่อน มันสังเคราะห์ ATP ซึ่งเพียงพอสำหรับการทำงานหนักเป็นเวลาหนึ่งนาทีครึ่ง ในกระบวนการนี้ กลูโคสในเซลล์กล้ามเนื้อจะก่อตัวเป็นกรดแลคติกโดยผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจน

เนื่องจากในสภาวะไร้ออกซิเจนร่างกายไม่ได้ใช้ออกซิเจน ระบบนี้จึงให้พลังงานในลักษณะเดียวกับในระบบแอโรบิก แต่ประหยัดเวลาได้ ในโหมดแอนแอโรบิก กล้ามเนื้อจะหดตัวอย่างทรงพลังและรวดเร็วอย่างยิ่ง ระบบดังกล่าวช่วยให้คุณวิ่งระยะทาง 400 เมตรหรือออกกำลังกายหนักๆ ในยิมได้นานขึ้น แต่การทำงานในลักษณะนี้เป็นเวลานานจะไม่อนุญาตให้มีอาการปวดกล้ามเนื้อซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากมีกรดแลคติคมากเกินไป

การหายใจแบบแอโรบิก- ระบบจะเปิดขึ้นหากการออกกำลังกายใช้เวลานานกว่าสองนาที จากนั้นกล้ามเนื้อเริ่มได้รับอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต จากคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ในกรณีนี้ ATP จะถูกสังเคราะห์อย่างช้าๆ แต่พลังงานจะคงอยู่เป็นเวลานาน - การออกกำลังกายอาจคงอยู่เป็นเวลาหลายชั่วโมง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการที่กลูโคสสลายตัวโดยไม่มีสิ่งกีดขวางจึงไม่มีการตอบโต้จากภายนอก - เนื่องจากกรดแลคติครบกวนกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจน

บทบาทของเอทีพีในร่างกาย

จากคำอธิบายก่อนหน้านี้เป็นที่ชัดเจนว่าบทบาทหลักของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟตในร่างกายคือการให้พลังงานสำหรับกระบวนการและปฏิกิริยาทางชีวเคมีมากมายในร่างกาย กระบวนการที่ใช้พลังงานส่วนใหญ่ในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นเนื่องจาก ATP

แต่นอกเหนือจากหน้าที่หลักนี้แล้ว อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต ยังทำหน้าที่อื่นอีกด้วย:

บทบาทของ ATP ในร่างกายมนุษย์และชีวิตเป็นที่รู้จักกันดีไม่เพียง แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักกีฬาและนักเพาะกายหลายคนด้วยเนื่องจากความเข้าใจช่วยให้การฝึกอบรมมีประสิทธิภาพมากขึ้นและคำนวณน้ำหนักได้อย่างถูกต้อง สำหรับผู้ที่ฝึกความแข็งแกร่งในโรงยิม การวิ่งระยะสั้น และกีฬาอื่น ๆ เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจว่าต้องออกกำลังกายแบบใดในคราวเดียว ด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถสร้างโครงสร้างร่างกายที่ต้องการ ออกกำลังโครงสร้างกล้ามเนื้อ ลดน้ำหนักส่วนเกิน และบรรลุผลลัพธ์อื่น ๆ ที่ต้องการได้

ไซโตพลาสซึมของแต่ละเซลล์ เช่นเดียวกับไมโตคอนเดรีย คลอโรพลาสต์ และนิวเคลียสประกอบด้วย กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก (ATP)มันจ่ายพลังงานให้กับปฏิกิริยาส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในเซลล์ ด้วยความช่วยเหลือของ ATP เซลล์จะสังเคราะห์โมเลกุลใหม่ของโปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันกำจัดของเสียดำเนินการขนส่งสารอย่างแข็งขันการตีแฟลเจลลาและซิเลีย ฯลฯ

โมเลกุลเอทีพีเป็นนิวคลีโอไทด์ที่เกิดจากอะดีนีนฐานไนโตรเจน น้ำตาลไรโบสคาร์บอน 5 คาร์บอน และกรดฟอสฟอริก 3 ชนิด กลุ่มฟอสเฟตในโมเลกุล ATP เชื่อมต่อกันด้วยพันธะพลังงานสูง (มาโครเออจิค):

พันธะระหว่างกลุ่มฟอสเฟตไม่แข็งแรงมากนัก และเมื่อสลายตัวพลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา อันเป็นผลมาจากความแตกแยกไฮโดรไลติกของกลุ่มฟอสเฟตจาก ATP กรดอะดีโนซีนไดฟอสฟอริก (ADP) จะเกิดขึ้นและปล่อยพลังงานบางส่วน:

ADP ยังสามารถผ่านการไฮโดรไลซิสเพิ่มเติมด้วยการกำจัดกลุ่มฟอสเฟตอื่นและปล่อยพลังงานส่วนที่สองออกมา ในกรณีนี้ ADP จะถูกแปลงเป็นอะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต (AMP) ซึ่งไม่ถูกไฮโดรไลซ์เพิ่มเติม:

ATP เกิดขึ้นจาก ADP และอนินทรีย์ฟอสเฟตเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการออกซิเดชันของสารอินทรีย์และระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการนี้เรียกว่า ฟอสโฟรีเลชั่นในกรณีนี้ ต้องใช้พลังงานอย่างน้อย 40 กิโลจูล/โมล ซึ่งสะสมอยู่ในพันธะพลังงานสูง:

ดังนั้นความสำคัญหลักของกระบวนการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกมันจัดหาพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ ATP โดยมีส่วนร่วมซึ่งงานส่วนใหญ่จะดำเนินการในเซลล์

ดังนั้น ATP จึงเป็นผู้จัดหาพลังงานหลักสากลในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ATP ได้รับการต่ออายุอย่างรวดเร็วมาก ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ โมเลกุล ATP แต่ละตัวจะถูกสลายและสร้างขึ้นใหม่ 2,400 ครั้งต่อวัน ดังนั้นอายุขัยเฉลี่ยของมันจึงน้อยกว่า 1 นาที การสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ (บางส่วนในไซโตพลาสซึม) ATP ที่เกิดขึ้นที่นี่จะถูกส่งไปยังส่วนต่างๆ ของเซลล์ที่มีความต้องการพลังงานเกิดขึ้น

แหล่งที่มา : เอ็น.เอ. เลเมซา แอล.วี. คัมลยุค เอ็น.ดี. Lisov "คู่มือชีววิทยาสำหรับผู้สมัครเข้ามหาวิทยาลัย"

อะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก แอซิด-เอทีพี- เป็นองค์ประกอบพลังงานที่จำเป็นของเซลล์ที่มีชีวิต เอทีพียังเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยอะดีนีนฐานไนโตรเจน น้ำตาลไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามโมเลกุลตกค้าง นี่เป็นโครงสร้างที่ไม่เสถียร ในกระบวนการเผาผลาญ กรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจะถูกแยกออกจากกรดอย่างต่อเนื่องโดยทำลายพันธะที่อุดมไปด้วยพลังงานแต่เปราะบางระหว่างกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างที่สองและสาม การปลดปล่อยกรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานประมาณ 40 กิโลจูล ในกรณีนี้ ATP จะถูกแปลงเป็นกรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก (ADP) และด้วยความแตกแยกของกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจาก ADP เพิ่มเติม จะเกิดกรดอะดีโนซีนโมโนฟอสฟอริก (AMP)

โครงการโครงสร้างของ ATP และการแปลงเป็น ADP (ที.เอ. คอซโลวา VS. คุชเมนโก. ชีววิทยาในตาราง ม., 2000 )

ด้วยเหตุนี้ ATP จึงเป็นตัวสะสมพลังงานชนิดหนึ่งในเซลล์ ซึ่งจะถูก "คายประจุ" เมื่อเซลล์ถูกทำลาย การสลาย ATP เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาการสังเคราะห์โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และการทำงานที่สำคัญอื่นๆ ของเซลล์ ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซึมพลังงานซึ่งถูกดึงออกมาระหว่างการสลายตัวของสาร

ATP ถูกสังเคราะห์ขึ้นในไมโตคอนเดรียในหลายระยะ อันแรกก็คือ เตรียมการ -ดำเนินไปเป็นขั้นตอนโดยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์เฉพาะในแต่ละขั้นตอน ในกรณีนี้สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนจะถูกแบ่งออกเป็นโมโนเมอร์: โปรตีนเป็นกรดอะมิโน, คาร์โบไฮเดรตเป็นกลูโคส, กรดนิวคลีอิกเป็นนิวคลีโอไทด์ ฯลฯ การแตกพันธะในสารเหล่านี้จะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนเล็กน้อย โมโนเมอร์ที่ได้จะอยู่ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์อื่นๆ สามารถสลายตัวเพิ่มเติมเพื่อสร้างสารที่ง่ายกว่า มากถึงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

โครงการ การสังเคราะห์ ATP ในเซลล์ mtochondria

คำอธิบายสำหรับแผนภาพการเปลี่ยนแปลงของสารและพลังงานในกระบวนการสลายตัว

ขั้นที่ 1 - การเตรียมการ: สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ย่อยอาหารจะแตกตัวเป็นสารธรรมดาและปล่อยพลังงานความร้อนเท่านั้น
โปรตีน -> กรดอะมิโน
ไขมัน- > กลีเซอรอลและกรดไขมัน
แป้ง -> กลูโคส

Stage II - glycolysis (ปราศจากออกซิเจน): ดำเนินการในไฮยาพลาสซึมไม่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ มันเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ กลูโคสถูกทำลาย:

ในเชื้อรายีสต์โมเลกุลกลูโคสที่ไม่มีออกซิเจนจะถูกแปลงเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ (การหมักแอลกอฮอล์):

ในจุลินทรีย์อื่นๆ ไกลโคไลซิสอาจส่งผลให้เกิดการก่อตัวของอะซิโตน กรดอะซิติก ฯลฯ ในทุกกรณี การสลายของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะมาพร้อมกับการก่อตัวของโมเลกุล ATP สองโมเลกุล ในระหว่างการสลายกลูโคสโดยปราศจากออกซิเจนในรูปของพันธะเคมีในโมเลกุล ATP พลังงาน 40% จะยังคงอยู่ และส่วนที่เหลือจะสลายไปเป็นความร้อน

ด่าน III - การไฮโดรไลซิส (ออกซิเจน): ดำเนินการในไมโตคอนเดรียซึ่งเกี่ยวข้องกับเมทริกซ์ไมโตคอนเดรียและเยื่อหุ้มชั้นใน เอนไซม์มีส่วนร่วม กรดแลคติคผ่านการสลาย: C3H6O3 + 3H20 -> 3CO2+ 12H CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ถูกปล่อยออกจากไมโตคอนเดรียออกสู่สิ่งแวดล้อม อะตอมไฮโดรเจนรวมอยู่ในปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งผลลัพธ์สุดท้ายคือการสังเคราะห์ ATP ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นตามลำดับต่อไปนี้:

1. อะตอมไฮโดรเจน H ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์พาหะ เข้าสู่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย ก่อตัวเป็นคริสเต ซึ่งมันถูกออกซิไดซ์: H-e--> เอช+

2. ไฮโดรเจนโปรตอน เอช+(แคตไอออน) ถูกพาไปยังพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนคริสเต เมมเบรนนี้ไม่สามารถซึมผ่านของโปรตอนได้ ดังนั้นพวกมันจึงสะสมอยู่ในช่องว่างระหว่างเมมเบรน ทำให้เกิดแหล่งกักเก็บโปรตอน

3. ไฮโดรเจนอิเล็กตรอน จจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวด้านในของเมมเบรนคริสเตและยึดติดกับออกซิเจนทันทีโดยใช้เอนไซม์ออกซิเดส ทำให้เกิดออกซิเจนที่มีประจุลบ (แอนไอออน): O2 + e--> O2-

4. แคตไอออนและแอนไอออนบนทั้งสองด้านของเมมเบรนจะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้ามกัน และเมื่อความต่างศักย์สูงถึง 200 มิลลิโวลต์ ช่องโปรตอนก็เริ่มทำงาน มันเกิดขึ้นในโมเลกุลของเอนไซม์ ATP synthetase ซึ่งฝังอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในซึ่งก่อตัวเป็นคริสเต

5. โปรตอนไฮโดรเจนผ่านช่องโปรตอน เอช+วิ่งเข้าไปในไมโตคอนเดรีย ทำให้เกิดพลังงานในระดับสูง ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นการสังเคราะห์ ATP จาก ADP และ P (ADP+P-->ATP) และโปรตอน เอช+ทำปฏิกิริยากับแอคทีฟออกซิเจน เกิดเป็นน้ำและโมเลกุล 02:
(4น++202- -->2น20+02)

ดังนั้น O2 ซึ่งเข้าสู่ไมโตคอนเดรียในระหว่างกระบวนการหายใจของร่างกายจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเติมไฮโดรเจนโปรตอน H ในกรณีที่ไม่มีอยู่ กระบวนการทั้งหมดในไมโตคอนเดรียจะหยุดลง เนื่องจากห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหยุดทำงาน ปฏิกิริยาทั่วไปของระยะที่ 3:

(2C3NbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + +42H20)

อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล 38 ATP โมเลกุลจะเกิดขึ้น: ที่ระยะ II - 2 ATP และที่ระยะ III - 36 ATP โมเลกุล ATP ที่เกิดขึ้นจะไปไกลกว่าไมโตคอนเดรียและมีส่วนร่วมในกระบวนการเซลล์ทั้งหมดที่จำเป็นต้องใช้พลังงาน เมื่อแยกตัว ATP จะปล่อยพลังงาน (พันธะฟอสเฟตหนึ่งพันธะมี 40 กิโลจูล) และกลับสู่ไมโตคอนเดรียในรูปของ ADP และ P (ฟอสเฟต)