Home

ADP (ADENOZÍNDIFOSFÁT) A ATP (ADENOZÍNTRIFOSFÁT)

Dve zlúčeniny, ktoré pozostávajú z chemického zvyšku nazvaného adenozín, na ktorý sa nadväzujú dve alebo tri fosfátové skupiny. Fosfátová skupina pozostáva z viazaných atómov fosforu, kyslíka a vodíka. Môže sa zlučovať s inými zlúčeninami (buď sama alebo viazaná s ďalšími fosfátovými skupinami v reťazci). Keď prebieha aeróbne dýchanie, uvoľnená chemická energia sa zúčastňuje premeny molekúl ADP na molekuly ATP (nadviazaním tretej fosfátovej skupiny). Energia, ktorá sa pri týchto reakciách spotrebuje, je uskladnená v molekule ATP. Táto zlúčenina, ktorá sa ľahko uskladňuje vo všetkých bunkách (nachádza sa vo veľkých množstvách najmä v bunkách, ktoré potrebujú veľké kvantá energie, napr. vo svalových bunkách). Keď treba energiu. prebiehajú reakcie meniace ATP späť na ADP. Výsledkom týchto reakcií je všeobecné uvoľnenie - uskladnenej energie. Týmto spôsobom sa poskytuje energia pre činnosť buniek.

HOMEOSTÁZA
znamená udržiavanie stáleho vnútorného prostredia, t.j. konštantnej teploty, stáleho zloženia, hladiny a tlaku telových tekutín, konštantnej metabolickej rýchlosti a pod. samotným organizmom. Je to nevyhnutné, ak má organizmus bezchybne fungovať. Vyžaduje odhalenie akejkoľvek odchýlky od normy (vyvolanej vnútornými alebo vonkajšími faktormi) a mechanizmy na korigovanie takýchto odchýliek. Odhalenie odchýliek je sprostredkované spätnoväzbovou informáciou kontrolných orgánov. Napríklad hladina glukózy v krvi je ustavične sledovaná pankreasom. Oprava odchýliek sa uskutočňuje negatívnou spätnou väzbou. Napríklad, ak je hladina cukru v krvi príliš vysoká, pankreas reaguje tvorbou väčšieho množstva inzulínu, čím dochádza k jej zníženiu. Väčšina homeostatických regulácií je kontrolovaná hormónmi, ktoré sú zase kontrolované hypotalamom v mozgu.

ANTAGONISTICKÉ HORMÓNY
Hormóny vyvolávajúce opačné efekty. Glukagón a inzulín sú takýmto príkladom. (Glukagón sa používa, keď je nízka hladina cukru v krvi.)

HORMÓNY
sú špeciálne chemické sprostredkovatele, ktoré kontrolujú rôzne aktivity v organizme. Rastliny produkujú fytohormóny. Ľudské hormóny sú vylučované endokrinnými žľazami. Niektoré pôsobia iba na špecifické časti tela (cieľové bunky alebo orgány), iné vyvolávajú všeobecnejšiu odpoveď. Hlavný kontrolór hormonálnej produkcie je hypotalamus. Kontroluje sekréciu viacerých žliaz, najmä cez pôsobenie hypofýzy, ktorá sama kontroluje viaceré ďalšie žľazy. Hypotalamus prikazuje hypofýze vylučovať jej vlastné hormóny sekréciou regulačných faktorov do jej predného laloka a nervovými impulzmi vysielanými do jej zadného laloka. Sekrécia hormónov je nevyhnutná pre homeostázu.

REGULAČNÉ FAKTORY
Špeciálne zlúčeniny, ktoré kontrolujú tvorbu viacerých hormónov, a tým i mnohé životné funkcie. Vysielajú sa z hypotalamu do predného laloka hypofýzy. Existujú dva druhy - uvoľňujúce faktory, ktoré stimulujú žľazu, aby produkovala špecifické hormóny, a inhibujúce faktory, ktoré takúto produkciu brzdia. Mnohé regulačné faktory sú životne dôležité pre homeostázu.

V bunke prebieha niekoľko reakcií uvoľňovania energie a množstvo procesov závislých od spotreby energie. Sprostredkovateľom týchto dvoch systémov, ktorých súhrn sa nazýva energetický metabolizmus, je kyselina adenozíntrifosforečná ATP.
Na začiatku štyridsiatych rokov známy americký biochemik F.A. Lipmann vyslovil hypotézu, že rozličné reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje energia v bunke, sú vždy spriahnuté s rovnakou reakciou, a to so syntézou ATP z jej predstupňa kyseliny adenozíndifosforečnej ADP a z anorganickej kyseliny ortofosforečnej H3PO4 (H3PO4 + ADP --> ATP). Na druhej strane reakcia štiepenia (hydrolýzy) ATP na ADP a H3PO4 sú podľa Lipmanna spriahnuté s realizáciou rozličných typov práce. Inými slovami, syntéza ATP predstavuje univerzálny akumulátor energie a hydrolýza ATP univerzálny dodávateľ energie.
Ešte pred zverejnením Lipmannovej hypotézy sovietski vedci V.A. Engeľhardt a V.A. Belicer zistili, že vnútrobunkové dýchanie, t.j. oxidácia vodíka, karboxylových kyselín kyslíkom, je spriahnutá so syntézou ATP. Vznik ATP sa dokázal aj pri glykolýze (štiepení glycidov na kyselinu mliečnu za neprítomnosti kyslíka). V päťdesiatych rokoch americký biochemik D. Arnon dokázal syntézu ATP v rastlinách, ktorá prebiehala na úkor energie svetla.
V rovnakom čase boli opísané početné prípady, ako si bunka zabezpečuje energiu prostredníctvom hydrolýzy ATP. Zistilo sa, že syntéza bielkovín, tukov, sacharidov, nukleových kyselín z príslušných monomérov sa "platí" energiou ATP. V.A Engeľhardt a M. Ľubimovová dokázali štiepenie ATP kontraktilnou svalovou bielkovinou. Tento objav umožnil pochopiť, akým spôsobom sa energiou zabezpečuje práca svalov. V súčasnosti sa nepochybuje o spoluúčasti ATP aj v mnohých iných procesoch vyžadujúcich energiu.
To značí, že bunka využíva energetické zdroje na to, aby získala ATP, ale potom ATP opäť vydáva, aby zaplatila za rozličné druhy prác (mechanická, elektrická, chemická a osmotická; vznik tepla, vytváranie svetla).

KDE A AKO SA VYTVÁRA ATP
Prvým systémom, v ktorom sa osvetlili mechanizmy tvorby ATP, bola glykolýza. Je to pomocný typ zabezpečovania energiou, vyskytujúci sa v podmienkach nedostatku kyslíka. Pri glykolýze sa molekula glukózy rozštiepi na dve polovice a vytvorené zvyšky sa oxidujú po vznik kyseliny mliečnej.
Takáto oxidácia je spätá a naviazaním kyseliny fosforečnej - t.j. s fosforyláciou zvyškov glukózy. V ďalšom sa fosfátové zvyšky prenesú zo zvyškov glukózy na ADP, a tak vznikne ATP.
Mechanizmus tvorby ATP pri vnútrobunkovom dýchaní a fotosyntéze bol dlho nejasný. Známe bolo iba to, že enzýmy katalyzujúce tieto procesy sú včlenené do biologických membrán, hrubých približne milióntinu centimetra, pozostávajúcich z bielkovín a fosfolipidov.
Membrány sú najvýznamnejšou štruktúrnou zložkou každej živej bunky. Vonkajšia membrána bunky oddeľuje protoplazmu od vonkajšieho prostredia bunky. Organely, ktoré majú membrány, sú bunkové jadro, endoplazmatické retikulum, mitochondrie a v bunkách zelených rastlín aj chloroplasty. Každá z uvedených organel spĺňa vlastnú, špecifickú biologickú funkciu. V jadre sa nachádza DNA. V ňom prebiehajú procesy, ktoré sú základom genetickej funkcie bunky, a začína sa zložitá reťaz procesov vedúcich v konečnom dôsledku k syntéze bielkoviny. Táto syntéza sa končí v ribozómoch, ktorých väčšina je spojená s endoplazmatickým retikulom. V mitochondriách prebiehajú oxidatívne reakcie, ktoré možno súhrnne nazvať vnútrobunkovým dýchaním. Za fotosyntézu zodpovedajú chloroplasty.
Podľa hypotézy mitochondrie a chloroplasty vznikli z baktérií, ktorých sa zmocnila bunka nejakého väčšieho a vysokoorganizovaného organizmu. Biochémia mitochondrií a chloroplastov v mnohom pripomína biochémiu baktérie. Morfologicky mitochondrie a chloroplasty sú v istom zmysle aj podobné baktériám: sú totiž obklopené dvomi membránami ako baktérie. Vo všetkých troch prípadoch - v baktériách, v mitochondriách a v chloroplastoch - prebieha syntéza ATP vo vnútornej membráne.

Literatúra:
Skulačov, Vladimír: Vzrušujúce cesty bioenergetiky, Smena 1985
Stockley, Corinne a Davies, Nerissa: Školská encyklopédia biológie, Príroda a. s. 1994

Napíšte Rogerovi

Home