Rolul Atp Si Adp

18
Rolul ATP si ADP in procesele energetice ale sistemelor biologice Zota Georgiana – Andreea Cls. a XII-a C

Transcript of Rolul Atp Si Adp

Page 1: Rolul Atp Si Adp

Rolul ATP si ADP in procesele energetice ale sistemelor

biologice

Zota Georgiana – AndreeaCls. a XII-a C

Page 2: Rolul Atp Si Adp

SISTEME BIOLOGICE

Materia este organizată în corpuri materiale numite sisteme, a căror complexitate variază de la cele mai simple (atomii, moleculele) şi până cele mai comlexe (plante, animale, etc.). Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite dependente între ele care formează un întreg organizat.

Sistemele biologice sunt sisteme deschise, informaţionale care, datorită organizării lor, au capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare şi autodezvoltare, au un comportament antientropic şi finalizat, care le asigură stabilitatea în relaţiile lor cu alte sisteme.

Page 3: Rolul Atp Si Adp

ACIDUL ADENOZINTRIFOSFORIC(ATP)

Page 4: Rolul Atp Si Adp

Este un compus organic care constituie substratul multor reacţii catalizate de enzime, desfăşurate în celulele animalelor, ale plantelor şi ale microorganismelor.

Legăturile chimice ale ATP înmagazinează o cantitate importantă de energie. Astfel, ATP transferă energia chimică rezultată din oxidarea substanţelor nutritive către procesele celulare consumatoare de energie.

Există trei astfel de procese ale metabolismului care duc la formarea ATP şi la stocarea energiei chimice:

fermentaţiaciclul acidului tricarboxilicrespiraţia celulară (numită şi fosforilare oxidativă)

Page 5: Rolul Atp Si Adp

Toate acestea sintetizează ATP din acid adenozinmonofosforic (AMP) sau din acid adenozindifosforic (ADP) şi fosfat anorganic. Reacţia chimică este reversibilă, ATP-ul descompunându-se în ADP, AMP şi fosfor. Energia astfel degajată este utilizată în desfăşurarea activităţii chimice, electrice sau osmotice de la nivel celular.

Page 6: Rolul Atp Si Adp

ADP şi ATP sunt molecule cu structură complexă care se găsesc în toate celulele vii.

ATP-ul este un ester fosforic al adenozinei ce conţine două legături macroergice.

La hidroliza ATP-ului, o legătură macroergică se scindează, rezultă ADP şi un fosfat anorganic, proces în care se eliberează circa 29kJ(procesul cuprinde mai multe etape).

Page 7: Rolul Atp Si Adp

Celula este o „uzină chimică”. Pentru a funcţiona are nevoie de „combustibili”.

Majoritatea reacţiilor celulare sunt procese endoterme şi nu sunt spontane. Celulele utilizează drept „combustibil” glucoza ( şi unii produşi ai descompunerii grăsimilor şi proteinelor)

Când glucoza este oxidată la CO2 şi H2O se eliberează energie dar

celula nu poate folosi întotdeauna această energie în momentul oxidării glucozei. Totodată celula nu poate lăsa această energie să treacă în mediul înconjurător.(dacă numai jumătate din energia rezultată la oxidarea glucozei ar fi eliberată celulei, temperatura ei ar creşte încât enzimele ar fi inactivate).

Page 8: Rolul Atp Si Adp

Celula are nevoie de un mecanism de captare şi stocare a energiei, precum şi de un alt mecanism prin care să elibereze această energie când are nevoie şi unde este necesară.

Acest mecanism de conversie a energiei dintr-o celulă este îndeplinit de ADP şi ATP.

Funcţia de conversie a energiei este localizată în porţiunea cu n grupe fosfat din structura acestor molecule.

La transformarea ADP → ATP se înmagazinează energie;

Când este nevoie de energie are loc transformarea:

ATP + H2O→ ADP + H2PO4- + energie

Pentru celulă ATP este un component vital; când celula trebuie să realizeze un proces endoterm consumă ATP, iar când rezerva scade celula produce o nouă cantitate prin oxidarea glucozei.

90% din ATP este produs în mitocondriile celulei; celulele cu necesităţi energetice mari au mai multe mitocondrii.

Page 9: Rolul Atp Si Adp
Page 10: Rolul Atp Si Adp

Toate organismele au nevoie de energie pentru diferite activitati: intretinerea functiilor celulare, miscare, incalzire, etc.

Sursa de energie este aceeasi pentru toata lumea vie – substantele organice. Aici se afla energia chimica stocata sub o forma relativ stabila in legaturile chimice.

Toate organismele, bacterii, plante, animale elibereaza energia din substantele organice in acelasi fel, prin respiratie.

Respiratia este procesul prin care organismele mobilizeaza energia stocata in substantele organice in vederea utilizarii acesteia.

Eliberarea energiei se produce totdeauna in interiorul celulelor, prin reactii de oxidoreducere si cu ajutorul unor enzime.

In lumea vie exista 2 tipuri de respiratie: aeroba si anaeroba.

Respiratia

Page 11: Rolul Atp Si Adp
Page 12: Rolul Atp Si Adp

Respiratia aeroba este contrariul fotosintezei, iar substantele finale nu mai pot fi folosite ca sursa de energie chimica; energia rezultata este transferata unui compus chimic numit acid adenozintrifosforic (ATP):

ADP+H3PO4+energie=ATP+H2O

Se intelege din denumiri ca moecula ATP contine 3 radicali fosfat, iar ADP numai 2. In timpul formarii ATP se acumuleaza energie in legatura “fosfat macroergica” dintre al doilea si al treilea radical fosfat.

ATP este folosit de celula oriunde si oricand este nevoie de energie, reactia decurgand in sens contrar celei de mai sus. Desfacerea legaturii fosfat elibereaza usor energia. ATP este “moneda energetica universala”, fiind prezent in toate organismele si in toate celulele acestora.

La eucariote, sediul respiratiei aerobe este mitocondria; aici se produce ATP, utilizat in toate partile celulei.

Page 13: Rolul Atp Si Adp

Metabolismul muşchiului striat

Muşchiul striat este cel mai mare consumator de substanţe nutritive şi oxigen al organismului. Energia pe care o consumă în timpul travaliului provine din hidroliza acidului adenozintrifosforic (ATP), cu formare de acid adenozindifosforic (ADP) şi o grupare fosfat liberă.       a. Consumul de oxigen şi sursele de energie ale muşchiului. Refacerea depozitelor de ATP are loc cu consum de oxigen. Acesta depinde de condiţiile externe (temperatură) sau interne (starea de efort, repaus, hrănire); în repaus, la condiţii termice externe normale (18 – 20o), se consumă cam 1,7 micromoli de oxigen pe kilogramul de ţesut (circa 10% din oxigenul consumat de organism), pe când în timpul unui efort crescut, muşchiul este consumatorul a 180 de micromoli de oxigen pe kilogramul de ţesut, ceea ce reprezintă aproape 70% din totalul de oxigen consumat de organism.

Page 14: Rolul Atp Si Adp

Între nivelul respiraţiei tisulare şi raportul ADP/ATP se stabileşte un mecanism reglatoriu de tip conexiune inversă pozitivă (pozitive feed-back). Asta înseamnă că, odată cu intensificarea hidrolizei ATP, se intensifică şi respiraţia, deşi cantitatea de oxigen pe care muşchiul o poate primi este sub necesar (din cauza contracţiei intense, capilarele sanguine sunt comprimate). Totuşi, acesta îşi poate continua travaliul o perioadă diferită de timp, cu energie proprie, la diferite intensităţi, după care cedează.

       Drept hrană, muşchiul ar putea utiliza rezervele de glicogen, dar timpul prea lung în care acesta poate fi convertit, îl face ineficient. Mai rapidă este calea de descompunere a ATP, care are trei legături fosfat puternic macroergice (prin scindarea unui mol de ATP rezultă rapid cam 9000 – 10000 de calorii).

Page 15: Rolul Atp Si Adp
Page 16: Rolul Atp Si Adp

Energia pe care o solicită muşchiul în timpul eforturilor se împarte în:

energie de activare, potenţială, depozitată sub forma creatinfosfatului, CF (CP), utilizată pentru depolarizarea membranelor şi eliberarea ionilor de calciu din reticulul sarcoplasmic;

energie de contracţie (circa 2/3 din necesar), cu care se realizează alunecarea filamentelor de actină pe lângă cele de miozină; contracţiile izotonice consumă mult mai mult decât cele izometrice;

energie de relaxare, responsabiă de reintroducerea ionilor de calciu în reticul.       În repaus funcţional, energia potenţială este stocată sub formă de creatinfosfat (se găseşte în proporţie de 3mg/gramul de muşchi), sau ATP (~0,2 – 0,5 mg/ gram).

b. Reacţii biochimice în timpul contracţiei musculare. Momentul incipient al contracţiei musculare îl constituie interacţiunea ATP cu actomiozina, în prezenţa ionilor de calciu.

Page 17: Rolul Atp Si Adp

Se formează un complex tranzitoriu de miozinadenozintrifosfat, prin legarea fiecărei molecule deMMG (meromiozină grea) la câte două molecule de ATP, una la locul de glisare:

1.Miozină + ATP –> miozinadenozintrifosfat iar cealaltă responsabiă cu producerea de energie:

2.Miozină-P+ Actină –> actomiozină + P + energie liberă (contracţie);

3.Actomiozină + ATP –> miozinadenozintrifosfat + actină       Cantitatea de ATP din muşchi este destul de redusă, dar de ajus pentru a susţine o contracţie teatnică de 20 de secunde.

Regenerarea ATP se face pe mai multe căi, dependente de intensitatea efortului:       a. în cazul eforturilor bruşte, intense şi scurte, ATP este refăcut prin scindarea creatinfosfatului (care depozitează cam 8500 de kcal per mol):

Page 18: Rolul Atp Si Adp

- CF + ADP – fosfocreatinkinază–> ATP + creatină, în repaus, având loc şi reacţia inversă; o altă cale de refacere a a cantităţii de ATP este prin scindarea în continuare a ATP rămas, eliberându-se o grupare fosfat macroergică, transferabilă altei molecule de ADP:

- 2 ADP <–adenilatkinază–> ATP + AMP, prin reacţia inversă putându-se reconstitui ADP.        Acidul adenozinmonofosforic (AMP) rezultat blochează transformarea ADP în ATP, fiind repede înlăturat din sistem prin dezaminare (rezultă IMP, acidul inozinmonofosfat)       Ambele căi produc rapid ATP, putând elibera circa 750 de calorii pe kilogramul de muşchi pe minut.       b. pentru obţinerea energiei necesară relizării eforturilor de lungă durată (anduranţă), muşchiul utilizează glicoliza şi glicogenoliza. Principala sursă energetică devine glucoza, sau polimerul său, glicogenul.