Tidak diragukan lagi, molekul terpenting dalam tubuh kita dalam hal produksi energi adalah ATP (adenosin trifosfat: adenil nukleotida yang mengandung tiga residu asam fosfat dan diproduksi di mitokondria).
Faktanya, setiap sel dalam tubuh kita menyimpan dan menggunakan energi untuk reaksi biokimia melalui ATP, sehingga ATP dapat dianggap sebagai mata uang universal energi biologis. Semua makhluk hidup memerlukan pasokan energi yang berkelanjutan untuk mendukung sintesis protein dan DNA, metabolisme dan transportasi berbagai ion dan molekul, serta menjaga fungsi vital tubuh. Serat otot juga membutuhkan energi yang tersedia selama latihan kekuatan. Seperti telah disebutkan, ATP memasok energi untuk semua proses ini. Namun, untuk membentuk ATP, sel kita membutuhkan bahan mentah. Manusia memperoleh bahan mentah tersebut melalui kalori melalui oksidasi makanan yang dikonsumsi. Untuk menghasilkan energi, makanan ini terlebih dahulu harus diubah menjadi molekul yang mudah digunakan - ATP.
Molekul ATP harus melalui beberapa fase sebelum digunakan.
Pertama, koenzim khusus digunakan untuk memisahkan salah satu dari tiga fosfat (masing-masing mengandung energi sepuluh kalori), melepaskan sejumlah besar energi dan membentuk produk reaksi adenosin difosfat (ADP). Jika diperlukan lebih banyak energi, gugus fosfat berikutnya dipisahkan, membentuk adenosin monofosfat (AMP).
ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + energi
ATP + H 2 O → AMP + H 4 P 2 O 7 + energi
Ketika produksi energi yang cepat tidak diperlukan, reaksi sebaliknya terjadi - dengan bantuan ADP, fosfagen, dan glikogen, gugus fosfat dilekatkan kembali ke molekul, menghasilkan pembentukan ATP. Proses ini melibatkan transfer fosfat bebas ke zat lain yang terkandung di otot, termasuk dan. Pada saat yang sama, glukosa diambil dari cadangan glikogen dan dipecah.
Energi yang diperoleh dari glukosa ini membantu mengubah glukosa kembali ke bentuk aslinya, setelah itu fosfat bebas dapat kembali menempel pada ADP untuk membentuk ATP baru. Setelah siklus selesai, ATP yang baru dibuat siap untuk digunakan berikutnya.
Intinya, ATP bekerja seperti baterai molekuler, menyimpan energi saat tidak dibutuhkan dan melepaskannya saat dibutuhkan. Memang benar, ATP seperti baterai yang dapat diisi ulang sepenuhnya.
Struktur ATP
Molekul ATP terdiri dari tiga komponen:
- Ribosa (gula lima karbon yang sama yang membentuk tulang punggung DNA)
- Adenin (atom karbon dan nitrogen terhubung)
- Trifosfat
Molekul ribosa terletak di tengah molekul ATP, yang ujungnya berfungsi sebagai basa untuk adenosin.
Rantai tiga fosfat terletak di sisi lain molekul ribosa. ATP memenuhi serat panjang dan tipis yang mengandung protein miosin, yang membentuk dasar sel otot kita.
Retensi ATP
Rata-rata tubuh orang dewasa menggunakan sekitar 200-300 mol ATP setiap hari (satu mol adalah istilah kimia untuk jumlah zat dalam suatu sistem yang mengandung ATP sebanyak itu. partikel elementer, berapa banyak atom karbon yang terkandung dalam 0,012 kg isotop karbon-12). Jumlah total ATP dalam tubuh pada saat tertentu adalah 0,1 mol. Artinya ATP harus digunakan kembali 2000-3000 kali sepanjang hari. ATP tidak dapat disimpan, sehingga tingkat sintesisnya hampir sama dengan tingkat konsumsi.
sistem ATP
Karena ATP penting dari sudut pandang energi, dan karena penggunaannya yang luas, tubuh mempunyai cara berbeda untuk memproduksi ATP. Ini adalah tiga sistem biokimia yang berbeda. Mari kita lihat secara berurutan:
Ketika otot memiliki periode aktivitas yang singkat namun intens (sekitar 8-10 detik), sistem fosfagen digunakan - ATP bergabung dengan kreatin fosfat. Sistem fosfagen memastikan bahwa sejumlah kecil ATP terus bersirkulasi di sel otot kita.
Sel otot juga mengandung fosfat berenergi tinggi, kreatin fosfat, yang digunakan untuk memulihkan kadar ATP setelah aktivitas jangka pendek dan intensitas tinggi. Enzim kreatin kinase mengambil gugus fosfat dari kreatin fosfat dan dengan cepat mentransfernya ke ADP untuk membentuk ATP. Jadi, sel otot mengubah ATP menjadi ADP, dan fosfagen dengan cepat mereduksi ADP menjadi ATP. Tingkat kreatin fosfat mulai menurun setelah hanya 10 detik aktivitas intensitas tinggi, dan tingkat energi turun. Contoh cara kerja sistem fosfagen misalnya lari cepat 100 meter.
Sistem glikogen-asam laktat memasok energi ke tubuh lebih lambat dibandingkan sistem fosfagen, meskipun sistem ini bekerja relatif cepat dan menyediakan ATP yang cukup untuk aktivitas intensitas tinggi sekitar 90 detik. Dalam sistem ini, asam laktat diproduksi dari glukosa dalam sel otot melalui metabolisme anaerobik.
Mengingat fakta bahwa dalam keadaan anaerobik tubuh tidak menggunakan oksigen, sistem ini menyediakan energi jangka pendek tanpa mengaktifkan sistem kardiorespirasi seperti sistem aerobik, namun dengan penghematan waktu. Terlebih lagi, ketika dalam mode anaerobik otot bekerja dengan cepat dan berkontraksi dengan kuat, mereka menghalangi suplai oksigen, karena pembuluh darah terkompresi.
Sistem ini kadang-kadang juga disebut respirasi anaerobik, dan contoh yang baik dalam hal ini adalah lari cepat 400 meter.
Jika aktivitas fisik berlangsung lebih dari beberapa menit, sistem aerobik ikut berperan, dan otot menerima ATP pertama dari, kemudian dari lemak, dan terakhir dari asam amino (). Protein digunakan sebagai energi terutama dalam kondisi kelaparan (diet dalam beberapa kasus).
Pada respirasi aerobik Produksi ATP paling lambat, tetapi energi yang dihasilkan cukup untuk mendukung aktivitas fisik selama beberapa jam. Hal ini terjadi karena selama respirasi aerobik, glukosa dipecah menjadi karbon dioksida dan air tanpa dilawan oleh asam laktat dalam sistem glikogen-asam laktat. Glikogen (akumulasi bentuk glukosa) selama respirasi aerobik disuplai dari tiga sumber:
- Penyerapan glukosa dari makanan di saluran cerna, yang masuk ke otot melalui sistem peredaran darah.
- Residu glukosa di otot
- Pemecahan glikogen hati menjadi glukosa, yang masuk ke otot melalui sistem peredaran darah.
Kesimpulan
Jika Anda pernah bertanya-tanya dari mana kita mendapatkan energi untuk melakukan aktivitas berbeda dalam kondisi berbeda, jawabannya sebagian besar adalah ATP. Molekul kompleks ini membantu mengubah berbagai komponen makanan menjadi energi yang mudah digunakan.
Tanpa ATP, tubuh kita tidak akan bisa berfungsi. Dengan demikian, peran ATP dalam produksi energi memiliki banyak aspek, namun sekaligus sederhana.
Zat terpenting dalam sel makhluk hidup adalah adenosin trifosfat atau adenosin trifosfat. Jika kita memasukkan singkatan nama ini, kita mendapatkan ATP. Zat ini termasuk dalam kelompok nukleosida trifosfat dan memainkan peran utama dalam proses metabolisme sel hidup, menjadi sumber energi yang sangat diperlukan bagi mereka.
Teman sekelas
Penemu ATP adalah ahli biokimia dari Harvard School of Tropical Medicine - Yellapragada Subbarao, Karl Lohman dan Cyrus Fiske. Penemuan tersebut terjadi pada tahun 1929 dan menjadi tonggak utama dalam biologi sistem kehidupan. Kemudian, pada tahun 1941, ahli biokimia Jerman Fritz Lipmann menemukan bahwa ATP dalam sel merupakan pembawa energi utama.
Struktur ATP
Molekul ini memiliki nama sistematis yang ditulis sebagai berikut: 9-β-D-ribofuranosyladenine-5′-triphosphate, atau 9-β-D-ribofuranosyl-6-amino-purine-5′-triphosphate. Senyawa apa yang menyusun ATP? Secara kimia, ini adalah ester adenosin trifosfat - turunan dari adenin dan ribosa. Zat ini dibentuk dengan menggabungkan adenin, yang merupakan basa nitrogen purin, dengan 1′-karbon ribosa menggunakan ikatan β-N-glikosidik. Molekul asam α-, β-, dan γ-fosfat kemudian ditambahkan secara berurutan ke 5′-karbon ribosa.
Jadi, molekul ATP mengandung senyawa seperti adenin, ribosa dan tiga residu asam fosfat. ATP adalah senyawa khusus yang mengandung ikatan yang melepaskan energi dalam jumlah besar. Ikatan dan zat seperti itu disebut berenergi tinggi. Selama hidrolisis ikatan molekul ATP ini, sejumlah energi dilepaskan dari 40 hingga 60 kJ/mol, dan proses ini disertai dengan eliminasi satu atau dua residu asam fosfat.
Beginilah reaksi kimia ini ditulis:
- 1). ATP + air → ADP + asam fosfat + energi;
- 2). ADP + air →AMP + asam fosfat + energi.
Energi yang dilepaskan selama reaksi ini digunakan dalam proses biokimia lebih lanjut yang memerlukan masukan energi tertentu.
Peran ATP dalam organisme hidup. Fungsinya
Apa fungsi yang dilakukan ATP? Pertama-tama, energi. Seperti disebutkan di atas, peran utama adenosin trifosfat adalah menyediakan energi untuk proses biokimia dalam organisme hidup. Peran ini disebabkan oleh adanya dua ikatan berenergi tinggi, ATP bertindak sebagai sumber energi untuk banyak proses fisiologis dan biokimia yang memerlukan masukan energi besar. Semua reaksi sintesis adalah proses seperti itu zat kompleks di dalam tubuh. Ini, pertama-tama, adalah transfer aktif molekul melalui membran sel, termasuk partisipasi dalam penciptaan potensi listrik antar membran, dan pelaksanaan kontraksi otot.
Selain hal di atas, kami mencantumkan beberapa hal lagi: fungsi ATP yang tidak kalah pentingnya, seperti:
Bagaimana ATP terbentuk di dalam tubuh?
Sintesis asam adenosin trifosfat sedang berlangsung, karena tubuh selalu membutuhkan energi untuk berfungsi normal. Pada saat tertentu, kandungan zat ini sangat sedikit - sekitar 250 gram, yang merupakan “cadangan darurat” untuk “hari hujan”. Selama sakit, sintesis intensif asam ini terjadi, karena banyak energi diperlukan untuk berfungsinya sistem kekebalan dan ekskresi, serta sistem termoregulasi tubuh, yang diperlukan untuk memerangi timbulnya penyakit secara efektif.
Sel manakah yang memiliki ATP paling banyak? Ini adalah sel otot dan jaringan saraf, karena proses pertukaran energi terjadi paling intensif di dalamnya. Dan ini jelas, karena otot berpartisipasi dalam gerakan yang memerlukan kontraksi serat otot, dan neuron mengirimkan impuls listrik, yang tanpanya berfungsinya semua sistem tubuh tidak mungkin dilakukan. Inilah sebabnya mengapa sangat penting bagi sel untuk mempertahankan tingkat adenosin trifosfat yang konstan dan tinggi.
Bagaimana molekul adenosin trifosfat terbentuk di dalam tubuh? Mereka dibentuk oleh apa yang disebut fosforilasi ADP (adenosin difosfat). Ini reaksi kimia terlihat seperti ini:
ADP + asam fosfat + energi → ATP + air.
Fosforilasi ADP terjadi dengan partisipasi katalis seperti enzim dan cahaya, dan dilakukan melalui salah satu dari tiga cara berikut:
Fosforilasi oksidatif dan substrat menggunakan energi zat yang teroksidasi selama sintesis tersebut.
Kesimpulan
Asam adenosin trifosfat- Ini adalah zat yang paling sering diperbarui di dalam tubuh. Berapa lama rata-rata molekul adenosin trifosfat hidup? Dalam tubuh manusia misalnya, umurnya kurang dari satu menit, sehingga satu molekul zat tersebut lahir dan terurai hingga 3000 kali per hari. Hebatnya, pada siang hari tubuh manusia mensintesis sekitar 40 kg zat ini! Kebutuhan akan “energi internal” ini begitu besar bagi kita!
Seluruh siklus sintesis dan penggunaan lebih lanjut ATP sebagai bahan bakar energi untuk proses metabolisme dalam tubuh makhluk hidup mewakili esensinya metabolisme energi di tubuh ini. Jadi, adenosin trifosfat adalah sejenis "baterai" yang menjamin fungsi normal semua sel organisme hidup.
Polifosfat nukleosida. Semua jaringan tubuh mengandung nukleosida moho-, di- dan trifosfat dalam keadaan bebas. Nukleotida yang mengandung adenin sangat dikenal luas - adenosin-5-fosfat (AMP), adenosin-5-difosfat (ADP) dan adenosin-5-trifosfat (ATP) (untuk senyawa ini, bersama dengan singkatan yang diberikan dalam huruf Latin, dalam singkatan literatur domestik dari nama Rusia yang sesuai digunakan - AMP, ADF, ATP). Nukleotida seperti guanosin trifosfat (GTP), uridin trifosfat (UTP), dan sitidin trifosfat (CTP) terlibat dalam sejumlah reaksi biokimia. Bentuk difosfatnya masing-masing disebut PDB, UDP, dan COP.
Nukleosida difosfat dan nukleosida trifosfat sering digabungkan dengan istilah nukleosida polifosfat. Semua nukleosida terfosforilasi termasuk dalam kelompok nukleotida, lebih tepatnya mononukleotida. Pentingnya mononukleotida sangatlah besar. Pertama, mononukleotida, terutama nukleosida polifosfat, adalah koenzim dari banyak reaksi biokimia; mereka berpartisipasi dalam biosintesis protein, karbohidrat, lemak, dan zat lainnya. Peran utama mereka dikaitkan dengan adanya cadangan energi yang terakumulasi dalam ikatan polifosfatnya. Diketahui juga bahwa setidaknya beberapa nukleosida polifosfat dalam konsentrasi kecil mempunyai pengaruh fungsi yang kompleks
, misalnya aktivitas jantung. Kedua, mononukleotida adalah komponen struktural asam nukleat - senyawa bermolekul tinggi yang menentukan sintesis protein dan transmisi karakteristik herediter (dipelajari dalam biokimia)
AMP Adenosin Monofosfat
Adenosin Difosfat (ADP)
Adenosin trifosfat (disingkat ATP, ATP Inggris) memainkan peran penting dalam metabolisme dan energi, karena penambahan gugus fosfat ke AMP disertai dengan akumulasi energi (ADP, ATP - senyawa berenergi tinggi ), dan pemisahannya adalah pelepasan energi yang digunakan untuk berbagai proses kehidupan (lihat. Bioenergi
12. ). Interkonversi ATP, ADP dan AMP terus-menerus terjadi di dalam sel.
Teori proton asam dan basa oleh I. Brønsted dan T. Lowry. Menurut teori Bronsted – Lowry
,Asam adalah zat yang mampu menyumbangkan proton (donor proton), dan basa adalah zat yang menerima proton (akseptor proton). Pendekatan ini dikenal dengan teori proton asam basa (protolytic theory). DI DALAM Interaksi asam basa digambarkan dengan persamaan:
| +BH+ | |||||
| A - H+B | A | ||||
asam basa konjugasi asam basa konjugat
Menurut Lewis, sifat asam dan basa senyawa organik dinilai dari kemampuannya menerima atau menyediakan pasangan elektron dengan pembentukan ikatan selanjutnya. Atom yang menerima pasangan elektron disebut akseptor elektron, dan senyawa yang mengandung atom tersebut harus diklasifikasikan sebagai asam. Atom yang menyediakan pasangan elektron adalah donor elektron, dan senyawa yang mengandung atom tersebut adalah basa.
Asam Lewis adalah akseptor pasangan elektron; Basa Lewis adalah donor pasangan elektron.
13 .Teori elektronik Lewis. Asam dan basa “keras” dan “lunak”.
Asam– partikel dengan kulit elektron terluar yang tidak terisi, mampu menerima sepasang elektron ( asam= akseptor elektron).
Basis– partikel dengan pasangan elektron bebas yang dapat disumbangkan untuk pembentukan ikatan kimia (basis= donor elektron).
KE asam menurut Lewis: molekul yang dibentuk oleh atom dengan kulit delapan elektron yang kosong ( BF3,SO3); kompleksasi kation ( Fe3+,Co2+,Ag+, dll.); halida dengan ikatan tak jenuh ( TiCl4, SnCl4); molekul dengan ikatan rangkap terpolarisasi ( CO2,SO2), dll.
KE alasan Menurut Lewis, yang termasuk di dalamnya adalah: molekul yang mengandung pasangan elektron bebas ( NH3,H2O);anion ( aku–,F–); senyawa organik dengan ikatan rangkap dan rangkap tiga (aseton CH3COCH3); senyawa aromatik (anilin С6Н5NH2, fenol C6H5OH).ProtonH+ dalam teori Lewis itu adalah asam, (akseptor elektron), ion hidroksidaOH–– basa (donor elektron): H2O–(↓) + H+ ↔ H2O(↓)H.
Interaksi antara asam dan basa melibatkan pembentukan bahan kimia ikatan donor-akseptor antara partikel-partikel yang bereaksi. Reaksi antara asam dan basa secara umum: B(↓)basa + Asam↔D(↓)A.
Asam dan basa Lewis.
Menurut teori Lewis, sifat asam basa suatu senyawa ditentukan oleh kemampuannya menerima atau menyumbangkan sepasang elektron untuk membentuk ikatan baru.
asam Lewis - akseptor pasangan elektron, Fondasi Lewis – donor sepasang elektron.
Asam Lewis dapat berupa molekul, atom, atau kation yang memiliki orbital kosong dan mampu menerima pasangan elektron untuk terbentuk. ikatan kovalen. Asam Lewis termasuk halida dari unsur II dan kelompok III tabel periodik, halida dari logam lain yang memiliki orbital kosong, proton. Asam Lewis berpartisipasi dalam reaksi sebagai reagen elektrofilik.
Basa Lewis adalah molekul, atom, atau anion yang memiliki pasangan elektron bebas yang disediakan untuk membentuk ikatan dengan orbital yang kosong. Basa Lewis meliputi alkohol, eter, amina, tioalkohol, tioeter, dan senyawa dengan ikatan p. Dalam reaksi Lewis, basa Lewis bertindak sebagai spesies nukleofilik.
Perkembangan teori Lewis menyebabkan terciptanya prinsip asam dan basa keras dan lunak (prinsip HMCO atau prinsip Pearson). Menurut prinsip Pearson, asam dan basa dibagi menjadi keras dan lunak.
Asam keras - Ini adalah asam Lewis yang atom donornya berukuran kecil, bermuatan positif besar, elektronegativitas tinggi, dan kemampuan polarisasi rendah. Ini termasuk: proton, ion logam (K +, Na +, Mg 2+, Ca 2+, Al 3+), AlCl 3, dll.
Asam lunak - – Ini adalah asam Lewis, atom donornya berukuran besar, sangat terpolarisasi, memiliki muatan positif kecil dan elektronegativitas rendah. Ini termasuk: ion logam (Ag+, Cu+), halogen (Br 2, I 2), kation Br+, I+, dll.
Basis yang kaku – Basa Lewis, atom donornya memiliki keelektronegatifan tinggi, kemampuan polarisasi rendah, dan jari-jari atom kecil. Antara lain: H 2 O, OH -, F -, Cl -, NO 3 -, ROH, NH 3, RCOO - dan lain-lain.
Basis lunak - Basa Lewis, atom donornya sangat terpolarisasi, memiliki keelektronegatifan rendah, dan memiliki jari-jari atom besar. Antara lain: H -, I -, C 2 H 4, C 6 H 6, RS - dan lain-lain.
Inti dari prinsip HMKO adalah asam keras bereaksi dengan basa keras, asam lunak dengan basa lunak
14. Komposisi, struktur dan jenis isomerisme pada hidrokarbon etilen. Sifat fisik. Reaksi polimerisasi; mekanisme reaksi polimerisasi. Oksidasi dengan oksidan yang mengandung oksigen dan oksidasi biologis.
Komposisi, struktur dan jenis isomerisme pada hidrokarbon etilen
Alkena, atau olefin, etilen - hidrokarbon tak jenuh, di dalam molekulnya terdapat satu ikatan rangkap antara atom karbonnya. (Slide 3) Alkena mengandung lebih sedikit atom hidrogen dalam molekulnya dibandingkan alkana yang bersesuaian (dengan jumlah atom karbon yang sama), oleh karena itu hidrokarbon tersebut disebut tak jenuh atau tak jenuh. Alkena membentuk deret homolog dengan rumus umum CnH2n.
Perwakilan paling sederhana dari hidrokarbon etilen, nenek moyangnya adalah etilen (etena) C 2 H 4. Struktur molekulnya dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
Dengan nama perwakilan pertama dari seri ini, hidrokarbon tersebut disebut etilen.
Pada alkena, atom karbon berada pada keadaan valensi kedua (hibridisasi sp 2). (Slide 4) Dalam hal ini, muncul ikatan rangkap antara atom karbon, terdiri dari satu ikatan s dan satu ikatan p. Panjang dan energi ikatan rangkap masing-masing sama dengan 0,134 nm dan 610 kJ/mol. Semua sudut ikatan NCH mendekati 120º.
Alkena dicirikan oleh dua jenis isomerisme: struktural dan spasial. (Geser 5)
Jenis isomerisme struktural:
isomerisme kerangka karbon
isomerisme posisi ikatan rangkap
isomerisme antarkelas
Isomerisme geometris adalah salah satu jenis isomerisme spasial. Isomer yang substituennya sama (pada atom karbon berbeda) terletak di satu sisi ikatan rangkap disebut cis-isomer, dan di sisi berlawanan - trans-isomer:
Sifat fisik
Oleh sifat fisik hidrokarbon etilen dekat dengan alkana. Pada kondisi normal hidrokarbon C 2 -C 4 - gas, C 5 -C 17 - cairan, perwakilan senior - padatan. Titik leleh dan titik didihnya, serta kepadatannya, meningkat seiring dengan bertambahnya berat molekul. Semua olefin lebih ringan dari air dan sulit larut di dalamnya, namun larut dalam pelarut organik.
Reaksi polimerisasi; mekanisme reaksi polimerisasi.
Salah satu reaksi terpenting dari senyawa tak jenuh (atau olefin) adalah polimerisasi. Reaksi polimerisasi adalah proses pembentukan senyawa bermolekul tinggi (polimer) dengan menggabungkan molekul-molekul senyawa asli bermolekul rendah (monomer) satu sama lain. Selama polimerisasi, ikatan rangkap dalam molekul senyawa tak jenuh asli “terbuka”, dan karena valensi bebas yang terbentuk, molekul-molekul ini terhubung satu sama lain.
Tergantung pada mekanisme reaksinya, polimerisasi terdiri dari dua jenis:
1) radikal, atau dimulai dan
2) ionik, atau katalitik.”
“Polimerisasi radikal disebabkan (diprakarsai) oleh zat yang dapat terurai menjadi radikal bebas dalam kondisi reaksi - misalnya peroksida, serta oleh aksi panas dan cahaya.
Mari kita perhatikan mekanisme polimerisasi radikal.
CH 2 =CH 2 –– R ˙ ® R–CH 2 −CH 2 –– C2H4 ® R−CH 2 −CH 2 −CH 2 −CH 2
Pada tahap awal, radikal inisiator menyerang molekul etilen sehingga menyebabkan pemutusan ikatan rangkap homolitik, menempel pada salah satu atom karbon dan membentuk radikal baru. Radikal yang dihasilkan kemudian menyerang molekul etilen berikutnya dan, sepanjang jalur yang ditunjukkan, menghasilkan radikal baru, yang menyebabkan transformasi serupa lebih lanjut dari senyawa aslinya.
Seperti dapat dilihat, partikel polimer yang tumbuh hingga saat stabilisasi adalah radikal bebas. Radikal inisiator adalah bagian dari molekul polimer yang membentuk gugus akhirnya.
Pemutusan rantai terjadi baik karena tumbukan dengan molekul pengatur pertumbuhan rantai (dapat berupa zat yang ditambahkan secara khusus yang dengan mudah menyumbangkan atom hidrogen atau halogen), atau melalui saturasi timbal balik valensi bebas dari dua rantai polimer yang sedang tumbuh dengan pembentukan. satu molekul polimer.”
Polimerisasi ionik atau katalitik
“Polimerisasi ionik terjadi karena terbentuknya ion reaktif dari molekul monomer. Dari nama partikel polimer yang tumbuh selama reaksi itulah nama polimerisasi berasal - kationik Dan anionik.
Polimerisasi ionik (kationik)
Katalis untuk polimerisasi kationik adalah asam, aluminium dan boron klorida, dll. Katalis biasanya diregenerasi dan bukan merupakan bagian dari polimer.
Mekanisme polimerisasi kationik etilen dengan adanya asam sebagai katalis dapat direpresentasikan sebagai berikut.
CH 2 =CH 2 –– H+ ® CH 3 −CH 2 + –– C2H4 ® CH 3 −CH 2 −CH 2 −C + H 2 dst.
Proton menyerang molekul etilen, menyebabkan putusnya ikatan rangkap, menempel pada salah satu atom karbon dan membentuk kation karbonium atau karbokation.
Jenis penguraian ikatan kovalen yang disajikan disebut pembelahan heterolitik (dari bahasa Yunani heteros - berbeda, berbeda).
Karbokation yang dihasilkan kemudian menyerang molekul etilen berikutnya dan juga menghasilkan karbokation baru, menyebabkan transformasi lebih lanjut dari senyawa aslinya.
Seperti dapat dilihat, partikel polimer yang tumbuh adalah karbokation.
Sel elemen polietilen direpresentasikan sebagai berikut:
Pemutusan rantai dapat terjadi karena penangkapan anion yang sesuai oleh kation yang sedang tumbuh atau hilangnya proton dan pembentukan ikatan rangkap akhir.
Polimerisasi ionik (anionik)
Katalis untuk polimerisasi anionik adalah beberapa senyawa organologam, Amida logam alkali, dll.
Mekanisme polimerisasi anionik etilen di bawah pengaruh alkil logam disajikan sebagai berikut.
CH 2 =CH 2 –– R–M ® - M + –– C2H4 ® - M + dst.
Alkil logam menyerang molekul etilen dan di bawah pengaruhnya terjadi disosiasi alkil logam menjadi kation logam dan anion alkil. Anion alkil yang dihasilkan, menyebabkan pembelahan heterolitik ikatan p dalam molekul etilen, menempel pada salah satu atom karbon dan menghasilkan anion karbonium atau karbanion baru, yang distabilkan oleh kation logam. Karbanion yang dihasilkan menyerang molekul etilen berikutnya dan, sepanjang jalur yang ditunjukkan, menghasilkan karbanion baru, menyebabkan transformasi serupa lebih lanjut dari senyawa asli menjadi produk polimer dengan tingkat polimerisasi tertentu, yaitu. dengan sejumlah unit monomer tertentu.
Partikel polimer yang tumbuh tampak seperti karbanion.
Sel elemen polietilen direpresentasikan sebagai berikut: (CH 2 –CH 2)."
Jutaan reaksi biokimia terjadi di sel mana pun di tubuh kita. Mereka dikatalisis oleh berbagai enzim, yang seringkali membutuhkan energi. Dari mana sel mendapatkannya? Pertanyaan ini dapat terjawab jika kita memperhatikan struktur molekul ATP - salah satu sumber energi utama.
ATP adalah sumber energi universal
ATP adalah singkatan dari adenosin trifosfat, atau adenosin trifosfat. Zat ini adalah salah satu dari dua sumber energi terpenting dalam sel mana pun. Struktur ATP dan peran biologisnya berkaitan erat. Sebagian besar reaksi biokimia dapat terjadi hanya dengan partisipasi molekul suatu zat, hal ini terutama berlaku, namun ATP jarang terlibat langsung dalam reaksi: agar proses apa pun dapat terjadi, diperlukan energi yang terkandung dalam adenosin trifosfat.
Struktur molekul suatu zat sedemikian rupa sehingga ikatan yang terbentuk antara gugus fosfat membawa energi dalam jumlah besar. Oleh karena itu, ikatan semacam ini disebut juga makroergik, atau makroenergi (makro=banyak, jumlah besar). Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh ilmuwan F. Lipman, dan dia juga mengusulkan penggunaan simbol ̴ untuk menunjuknya.
Sangat penting bagi sel untuk mempertahankan tingkat adenosin trifosfat yang konstan. Hal ini terutama berlaku untuk sel otot dan serabut saraf, karena keduanya paling bergantung pada energi dan memerlukan kandungan adenosin trifosfat yang tinggi untuk menjalankan fungsinya.
Struktur molekul ATP
Adenosin trifosfat terdiri dari tiga unsur: ribosa, adenin dan residu
ribosa- karbohidrat yang termasuk dalam kelompok pentosa. Artinya ribosa mengandung 5 atom karbon yang terbungkus dalam satu siklus. Ribosa terhubung ke adenin melalui ikatan β-N-glikosidik pada atom karbon pertama. Residu asam fosfat pada atom karbon ke-5 juga ditambahkan ke pentosa.
Adenin adalah basa nitrogen. Tergantung pada basa nitrogen mana yang melekat pada ribosa, GTP (guanosin trifosfat), TTP (timidin trifosfat), CTP (sitidin trifosfat) dan UTP (uridin trifosfat) juga dibedakan. Semua zat ini memiliki struktur yang mirip dengan adenosin trifosfat dan menjalankan fungsi yang kira-kira sama, tetapi zat ini jauh lebih jarang ditemukan di dalam sel.
Residu asam fosfat. Maksimal tiga residu asam fosfat dapat melekat pada ribosa. Jika ada dua atau hanya satu, maka zat tersebut disebut ADP (difosfat) atau AMP (monofosfat). Di antara residu fosfor inilah ikatan makroenergi disimpulkan, setelah putusnya energi 40 hingga 60 kJ dilepaskan. Jika dua ikatan diputus, 80, lebih jarang 120 kJ energi dilepaskan. Ketika ikatan antara ribosa dan residu fosfor diputus, hanya 13,8 kJ yang dilepaskan, sehingga hanya ada dua ikatan energi tinggi pada molekul trifosfat (P ̴ P ̴ P), dan pada molekul ADP ada satu (P ̴ P).
Ini adalah fitur struktural ATP. Karena kenyataan bahwa ikatan makroenergi terbentuk antara residu asam fosfat, struktur dan fungsi ATP terhubung satu sama lain.
Struktur ATP dan peran biologis molekul. Fungsi tambahan adenosin trifosfat
Selain energi, ATP dapat melakukan banyak fungsi lain di dalam sel. Bersama dengan nukleotida trifosfat lainnya, trifosfat terlibat dalam pembentukan asam nukleat. Dalam hal ini ATP, GTP, TTP, CTP dan UTP merupakan pemasok basa nitrogen. Properti ini digunakan dalam proses dan transkripsi.
ATP juga diperlukan untuk berfungsinya saluran ion. Misalnya, saluran Na-K memompa 3 molekul natrium keluar sel dan memompa 2 molekul kalium ke dalam sel. Arus ion ini diperlukan untuk mempertahankan muatan positif pada permukaan luar membran, dan hanya dengan bantuan adenosin trifosfat saluran tersebut dapat berfungsi. Hal yang sama berlaku untuk saluran proton dan kalsium.
ATP adalah prekursor dari second messenger cAMP (cyclic adenosine monophosphate) - cAMP tidak hanya mentransmisikan sinyal yang diterima oleh reseptor membran sel, tetapi juga merupakan efektor alosterik. Efektor alosterik adalah zat yang mempercepat atau memperlambat reaksi enzimatik. Dengan demikian, siklik adenosin trifosfat menghambat sintesis enzim yang mengkatalisis pemecahan laktosa dalam sel bakteri.
Molekul adenosin trifosfat itu sendiri juga dapat menjadi efektor alosterik. Selain itu, dalam proses tersebut, ADP bertindak sebagai antagonis ATP: jika trifosfat mempercepat reaksi, maka difosfat menghambatnya, dan sebaliknya. Ini adalah fungsi dan struktur ATP.
Bagaimana ATP terbentuk di dalam sel?
Fungsi dan struktur ATP sedemikian rupa sehingga molekul suatu zat cepat digunakan dan dihancurkan. Oleh karena itu, sintesis trifosfat merupakan proses penting dalam pembentukan energi di dalam sel.
Ada tiga cara terpenting sintesis adenosin trifosfat:
1. Fosforilasi substrat.
2. Fosforilasi oksidatif.
3. Fotofosforilasi.
Fosforilasi substrat didasarkan pada berbagai reaksi yang terjadi di sitoplasma sel. Reaksi ini disebut glikolisis - tahap anaerobik. Sebagai hasil dari 1 siklus glikolisis, dua molekul disintesis dari 1 molekul glukosa, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan energi, dan dua ATP juga disintesis.
- C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Pn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.
Respirasi sel
Fosforilasi oksidatif adalah pembentukan adenosin trifosfat dengan mentransfer elektron sepanjang rantai transpor elektron membran. Sebagai hasil dari transfer ini, gradien proton terbentuk di satu sisi membran dan, dengan bantuan kumpulan integral protein ATP sintase, molekul dibangun. Prosesnya terjadi pada membran mitokondria.
Urutan tahapan glikolisis dan fosforilasi oksidatif pada mitokondria adalah proses umum disebut pernapasan. Setelah satu siklus lengkap, 36 molekul ATP terbentuk dari 1 molekul glukosa di dalam sel.
Fotofosforilasi
Proses fotofosforilasi sama dengan fosforilasi oksidatif, hanya dengan satu perbedaan: reaksi fotofosforilasi terjadi di kloroplas sel di bawah pengaruh cahaya. ATP diproduksi selama tahap cahaya fotosintesis, proses produksi energi utama pada tumbuhan hijau, alga, dan beberapa bakteri.
Selama fotosintesis, elektron melewati rantai transpor elektron yang sama, menghasilkan pembentukan gradien proton. Konsentrasi proton pada satu sisi membran merupakan sumber sintesis ATP. Perakitan molekul dilakukan oleh enzim ATP sintase.
Rata-rata sel mengandung 0,04% adenosin trifosfat menurut beratnya. Namun, nilai tertinggi diamati pada sel otot: 0,2-0,5%.
Ada sekitar 1 miliar molekul ATP dalam sel.
Setiap molekul hidup tidak lebih dari 1 menit.
Satu molekul adenosin trifosfat diperbarui 2000-3000 kali sehari.
Secara total, tubuh manusia mensintesis 40 kg adenosin trifosfat per hari, dan pada waktu tertentu cadangan ATP adalah 250 g.
Kesimpulan
Struktur ATP dan peran biologis molekulnya berkaitan erat. Zat tersebut memainkan peran penting dalam proses kehidupan, karena ikatan energi tinggi antara residu fosfat mengandung energi yang sangat besar. Adenosin trifosfat memiliki banyak fungsi di dalam sel dan oleh karena itu penting untuk dijaga konsentrasi konstan zat. Peluruhan dan sintesis terjadi dengan kecepatan tinggi, karena energi ikatan terus digunakan dalam reaksi biokimia. Ini adalah zat penting untuk setiap sel dalam tubuh. Mungkin hanya itu yang bisa dikatakan tentang struktur ATP.