§ 8. АТФ

Нуклеотиды являются структурной основой для синтеза целого ряда органических веществ. К таким веществам в первую очередь относится аденозин-трифосфорная кислота (АТФ). АТФ — универсальный хранитель и переносчик энергии в клетках всех организмов. Практически во всех биохимических процессах, идущих в клетках с затратами энергии, в качестве поставщика энергии используется АТФ.

Благодаря использованию энергии АТФ в клетках синтезируются новые молекулы белков, углеводов, липидов, осуществляется активный транспорт веществ, движение жгутиков и ресничек, происходит деление клеток, осуществляется работа мышц, поддерживается постоянная температура тела теплокровных животных и т. д.

Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой двумя макроэргическими (высокоэнергетическими) связями (рис. 24).

В процессе гидролиза АТФ происходит разрыв макроэргических связей и выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ одного остатка фосфорной кислоты (реакция дефосфорилирования) образуется аденозин-дифосфорная кислота (АДФ) и высвобождается 40 к Дж/ моль энергии:

АТФ + Н₂0 —>¦ АДФ + Н₃Р0₄ + 40 кДж.

АДФ может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй «порции» энергии. При этом АДФ преобразуется в аденозинмонофосфорную кислоту (АМФ):

АДФ + н₂0 ->• АМФ + Н3РО4 + 40 кДж.

Обратный процесс — синтез АТФ — происходит в результате присоединения к молекуле АДФ остатка фосфорной кислоты (реакция фосфорилирования). Этот процесс осуществляется за счет энергии, высвобождающейся при окислении органических веществ (глюкозы, высших карбоновых кислот и др.). Для образования 1 моль АТФ из АДФ должно быть затрачено не менее 40 кДж энергии:

АДФ + Н3РО4 + 40 кДж —>¦ АТФ + Н₂0.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь синтезируется около 2400 раз в сутки, поэтому средняя продолжительность ее «жизни» — менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах, частично в гиалоплазме.

Макроэргические соединения могут образовываться и на основе других нуклеотидов, например, важную роль в ряде биохимических процессов играет гуанозинтрифосфат (ГТФ). Однако АТФ является наиболее распространенным и универсальным аккумулятором энергии в клетках живых организмов.