Высокоэнергетические биомолекулы.

Структура АТФ и её роль в энергетическом обмене.

Возникает вопрос, почему именно молекула АТФ является основным поставщиком химической энергии для биохимических процессов, протекающих с потреблением энергии?

Для ответа на этот вопрос рассмотрим структуру АТФ. Молекула АТФ при физиологических значениях pH существует в идее тетрааниона (рис 8.1):

Рис. 8.1. Структура молекулы АТФ

В результате этого возникают два фактора, дестабилизирующих структуру молекулы АТФ:

Во-первых, возникает кластер одноименных отрицательных зарядов, которые отталкиваются друг от друга. Всё это приводит к напряжению молекулы, сильнее всего в области связей -P-O-P-.

Во-вторых, в связи с наличием неподелённых электронных пар у атомов кислорода, расположенного между атомами фосфора, возникает сдвиг электронной плотности и образование частичного положительного заряда на каждом атоме фосфора.

Атомы фосфора конкурируют за неподелённые подвижные электронные пары у атомов кислорода по механизму донорно-акцепторной связи. Это приводит к дополнительному напряжению в структуре молекулы АТФ.

!!! Молекула АТФ должна содержать достаточное количество химической энергии, чтобы компенсировать структурные особенности, выступающие в роли дестабилизирующих факторов.

Молекула АТФ содержит две макроэргические фосфатные связи, при гидролизе которых высвобождается значительное количество свободной энергии:

АТФ + H₂O →АДФ + H₃PO₄ ∆G₀' = –31,8 кДж/моль;

АДФ + H₂O →АМФ + H₃PO4 ∆G₀' = –31,8 кДж/моль

Связи, при гидролизе которых изменения энергии составляют более
30 кДж/моль, в биохимии:

- называют макроэргическими связями;

- обозначают знаком ~ (тильда);

- соединения, обладающие такими связями, называют макроэргами.

К соединениям, обладающим макроэргичискими связями, кроме АТФ, относят также УТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, креатинфосфат, некоторые тиоэфиры (ацил-КоА) и некоторые другие соединения.