3.21: ATP 和大分子合成

ATP and Macromolecule Synthesis
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Cell Biology
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ATP and Macromolecule Synthesis
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01:28 min
April 30, 2023

Overview

生物大分子是有机化合物,主要由碳原子组成。碳原子与氢、氧、氮和其他微量元素共价键合。有四大类生物大分子:碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸。

大多数大分子由称为单体的单个亚基或构建单元组成。单体使用共价键相互结合,形成更大的分子,称为聚合物。

将单体转化为聚合物是一个能量密集型过程。因此,细胞依靠 ATP(细胞的能量货币)来为这些生化过程提供动力。例如,在葡萄糖转化为糖原的过程中,ATP 被水解成 ADP 和无机磷酸盐 (Pi),并释放自由能。释放的无机磷酸盐与葡萄糖结合并将其转化为糖原合成所需的葡萄糖 6-磷酸盐。

ATP 的这个循环不断分解成 ADP,重复为所有生命过程提供动力。与可充电电池一样,ADP 通过重新连接第三个磷酸基团不断再生成 ATP。

Transcript

蛋白质、多核苷酸、碳水化合物和脂质等大分子是氨基酸、核苷酸、单糖和脂肪酸的聚合物。

由于这些大分子的合成在能量上是不利的,因此 ATP 水解释放的能量(一种有利的放能过程)用于为这些反应提供动力。

例如,在多核苷酸链合成过程中,来自两个 ATP 分子的末端磷酸盐通过水解释放。然后这些磷酸盐被转移到单磷酸核苷中,将其转化为称为三磷酸核苷的高能中间体。

该中间体通过释放焦磷酸盐连接到多核苷酸链的生长端。

聚合物的合成可以通过两种方式进行定向。在脂质和蛋白质的情况下,合成是通过头部聚合进行的,其中缩合反应所需的反应键被带到生长聚合物的末端。每个单体都带来添加以下单体所需的反应键。

在尾部聚合中,如多核苷酸和碳水化合物的合成中所示,反应键由进入的单体携带,并立即用于其自身的加成。

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