§ 8. Будова і функцыі РНК. АТФ
Будова і функцыя АТФ. Выключна важную біялагічную ролю адыгрывае адэназінтрыфосфарная кіслата (АТФ) — універсальны акумулятар і пераносчык энергіі ў клетках жывых арганізмаў. Практычна ўсе працэсы жыццядзейнасці, якія патрабуюць энергетычнага падсілкоўвання, працякаюць з выкарыстаннем энергіі, заключанай у малекулах АТФ. Да такіх працэсаў належаць: біясінтэз розных арганічных злучэнняў (у тым ліку бялкоў, тлушчаў і нуклеінавых кіслот), актыўны транспарт рэчываў праз біялагічныя мембраны, дзяленне клетак, рух раснічак і жгуцікаў, скарачэнне мышцаў і многія іншыя.
У састаў малекулы АТФ уваходзіць адэнін, рыбоза і тры астаткі фосфарнай кіслаты (мал. 8.2.). Такім чынам, ад звычайнага адэнілавага нуклеатыду АТФ адрозніваецца наяўнасцю дзвюх дадатковых фасфатных груп. Кавалентныя сувязі паміж астаткамі фосфарнай кіслаты паказальныя тым, што пры іх разрыве вылучаецца вялікая колькасць энергіі — каля 40 кдж/моль (для параўнання: пры разрыве звычайных кавалентных сувязей вызваляецца прыкладна 12 кдж/моль). Такія высокаэнергетычныя сувязі называюцца макраэргічнымі.
Паколькі астаткі фосфарнай кіслаты ў водным асяроддзі дысацыіруюць і набываюць адмоўны зарад, паміж імі назіраецца ўзаемнае адштурхванне. Таму АТФ лёгка падвяргаецца гідролізу з разрывам макраэргічных сувязей.
На першым этапе гідролізу ад АТФ адшчапляецца астатак форфарнай кіслаты. Пры гэтым выдзяляецца 40 кДж/моль энэргіі і АТФ ператвараюцца ў АДФ — адэназіндыфосфарную кіслату:
АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + 40 кДж.
Другі этап гідралітычнага расшчаплення назіраецца параўнальна рэдка. Пры гэтым адбываецца адшчапленне яшчэ адной фасфатнай групы, вызваленне другой «порцыі» энергіі і ператварэнне АДФ у АМФ — адэназінмонафосфарную кіслату:
АДФ + Н2О → АМФ + Н3РО4 + 40 кДж.
Энергія, якая вылучылася пры гідролізе АТФ, выкарыстоўваецца для ажыццяўлення разнастайных клетачных працэсаў. Такім чынам, АТФ інтэнсіўна расшчапляецца, і яе запас у клетках невялікі. Таму разам з гідролізам АТФ неабходны яе бесперапынны сінтэз. Для таго каб далучыць астатак фосфарнай кіслаты да АДФ, трэба затраціць не менш за 40 кДж энергіі:
АДФ + Н3РО4 + 40 кДж → АТФ + Н2О.
Пастаўшчыком энергіі для сінтэзу АТФ у клетках служаць працэсы расшчаплення і акіслення арганічных рэчываў (глюкозы, тлустых кіслот і інш.). Фотасінтэзуючыя арганізмы для ўтварэння малекул АТФ таксама выкарыстоўваюць светлавую энергію, якую яны паглынулі.
АТФ з’яўляецца адным з рэчываў, якія часцей за ўсё абнаўляюцца. Так, чалавечы арганізм змяшчае каля 0,2 моль АТФ (прыкладна 100 г), але пры гэтым кожная малекула на працягу сутак праходзіць больш за 500 цыклаў гідролізу і сінтэзу. Таму нядзіўна, што агульная колькасць АТФ, якая ўтвараецца за суткі ў арганізме чалавека, можа быць супастаўлена з масай яго цела.
Такім чынам, у жывых арганізмах АТФ выконвае функцыю акумулятара і пераносчыка энергіі. Пры гідролізе яна вызваляе назапашаную энергію (вобразна кажучы, акумулятар «разраджаецца»), а пры сінтэзе зноў назапашвае (адбываецца «зарадка» акумулятара).
*Акрамя энергетычнай, АТФ выконвае і іншыя функцыі. Напрыклад, яна з'яўляецца нейрамедыятарам у некаторых сінапсах, служыць аластэрычным рэгулятарам многіх ферментаў (г. зн. павялічвае ці зніжае іх актыўнасць, далучаючыся да рэгулятарных цэнтраў) і г. д.*