- •1. Предмет и задачи биофизики
- •2. Термодинамика
- •3.Биоэнергетика.
- •Электронная схема жизни
- •Трансмембранный электрохимический потенциал – унифицированная форма энергии в клетке
- •Принцип энергетического сопряжения.
- •Законы биоэнергетики.
- •Третий закон биоэнергетики
- •Общая схема энергетических преобразований в клетке Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения - хемиосмотическая теория Митчела
- •Химические свойства
- •[Править]Роль в организме
- •Пути синтеза
- •Энергетика фотосинтеза
- •Уникальность фотосинтеза как физико-химического процесса.
- •4. Кинетика биологических процессов Кинетическая классификация химических реакций. Типы реакций.
- •Кинетические признаки, лежащие в основе различий простой и сложной реакций
- •Типы простых мономолекулярных и бимолекулярных реакций
- •Особенности кинетики биологических процессов
- •Скорость реакции
- •Зависимость скорости реакции от температуры.
- •Уравнение Аррениуса
- •График Аррениуса для биологических процессов
- •2. Обменно-резонансный.
- •3. Экситонный механизм.
- •Индуктивно-резонансный перенос
- •Что такое свободные радикалы?
- •Классификация свободных радикалов, образующихся в нашем организме
- •Биологические последствия пероксидации липидов
- •9. Биофизика фотобиологических процессов Фотобиологические процессы. Классификация фотобиологических процессов.
- •Участие пигментов в преобразовании энергии квантов
- •Зрение: строение зрительной клетки. Родопсин, фотопревращение родопсина
- •Фотодеструктивные процессы. Их общая характеристика.
- •10. Молекулярная биофизика.
- •Уровни структурной организации белков:
- •Роль слабых взаимодействий ближнего и дальнего порядка в самоорганизации белковой молекулы
- •Структурные и энергетические факторы, определяющие динамическую подвижность белков, потенциал Леннард-Джонса.
- •Конформационные изменения в белке
- •Ферме́нты
- •Ферментативный катализ
- •Электронно-конформационные взаимодействия
- •11. Биофизика механохимических процессов.
- •12.Биофизика мембранных процессов.
- •Мембрана как универсальный компонент биологических систем.
- •Плазматическая мембрана, химический состав биологических мембран
- •Классификация, принципы построения и характеристика мембранных липидов
- •Модельные липидные системы: монослои, мицеллы, липосомы.
- •Фазовые переходы липидов, температура фазового перехода
- •Молекулярная подвижность липидов: сегментарная, вращательная, латеральная, флип-флоп переходы
- •13. Функции биомембран Барьерная функция биомембран
- •Транспорт веществ через биомембраны
- •Движущие силы мембранного транспорта
- •Классификация транспорта веществ через мембраны
- •Механизмы пассивного мембранного транспорта
- •Уравнение Фика
- •Электродиффузионное уравнение Нэрнста-Планка
- •Ионный транспорт через каналы
- •Ионофоры
- •Облегчённая диффузия
- •Транспорт глюкозы в эритроцит
- •Активный транспорт
- •14. Электрические явления в мембранах Ионные токи через возбудимую мембрану
- •Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина-Катца
- •Изменение мембранного потенциала при возбуждении, потенциал действия.
- •Распространение потенциала действия по нервному волокну
- •Роль локальных токов в распространении пд
- •15. Молекулярные механизмы рецепторных процессов Общая ха-ка процессов передачи информации в клетке: первичные мессенджеры, взаимодействия эффектор-рецептор, пути трансдукции рецепторного сигнала
- •Виды внутриклеточной сигнализации: аденилатциклазный и фосфоинозитидный пути трансдукции рецепторного сигнала
- •Вторичные мессенджеры
Химические свойства
Структура аденозинтрифосфорной кислоты
Систематическое наименование АТФ:
9-β-D-рибофуранозиладенин-5'-трифосфат, или
9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5'-трифосфат.
Химически АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы.
Пуриновое азотистое основание — аденин — соединяется β-N-гликозидной связью с 1'-углеродом рибозы. К 5'-углероду рибозы последовательно присоединяются три молекулы фосфорной кислоты, обозначаемые соответственно буквами: α, β и γ.
АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.
АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия
АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + энергия
Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.
[Править]Роль в организме
Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов. Всё это реакции синтеза сложных веществ в организме: осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, в том числе и для создания трансмембранного электрического потенциала; осуществления мышечного сокращения.
Помимо энергетической АТФ выполняет в организме ещё ряд других не менее важных функций:
Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клетку гормональногосигнала.
Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах.
Пути синтеза
В организме АТФ синтезируется путём фосфорилирования АДФ:
АДФ + H3PO4 + энергия → АТФ + H2O.
Фосфорилирование АДФ возможно двумя способами: субстратное фосфорилирование и окислительное фосфорилирование (используя энергию окисляющихся веществ). Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования H-зависимой АТФ-синтазой. Субстратное фосфорилирование АТФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений.
Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена.
В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ, так у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.
Концепция промежуточного макроэрга