RU2135513C1

RU2135513C1 - Method of synthesis of adenosine triphosphoric acid

Info

Publication number: RU2135513C1
Application number: RU93047425A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Бурда
Original assignee: Владимир Степанович Бурда
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: organic chemistry, nucleotides. SUBSTANCE: invention relates to a method of synthesis of adenosine triphosphoric acid (ATP) by phosphorylation of adenosine diphosphoric acid (ADP) in the presence of oxygen at +37 C by addition of hydrogen phosphite PH₃ to an aqueous solution of ADP. After decomposition and oxidation phosphoric acid is formed. EFFECT: simplified process. 1 ex

Description

Изобретение относится к биоэнергетике. The invention relates to bioenergy.

Как известно, в естественных условиях аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) генерируется в клетках растений и животных. Она выполняет функции накопителя и переносчика энергии и лежит в основе биоэнергетики, зарождается в митохондриях в результате окислительного фосфорилирования аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) неорганическим фосфатом, который поступает к ним из цитоплазмы. Энергия для реакции фосфорилирования образуется за счет окисления продуктов распада питательных веществ. As is known, in vivo adenosine triphosphoric acid (ATP) is generated in the cells of plants and animals. It performs the functions of energy storage and carrier and underlies bioenergetics; it arises in mitochondria as a result of oxidative phosphorylation of adenosine diphosphoric acid (ADP) with inorganic phosphate, which comes to them from the cytoplasm. The energy for the phosphorylation reaction is generated due to the oxidation of the breakdown products of nutrients.

Получить АТФ синтетическим путем до сих пор никому не удавалось. Until now, no one has been able to obtain ATP synthetically.

Известен способ получения АТФ в лабораторных условиях вне клеток. Для этого из клеток извлекают митохондрии, к ним добавляют щадящий раствор, смесь наливают в пробирку и помещают ее в тепловую ванну для поддержания температуры раствора +37^oC. Туда же вводят неорганический фосфат, окислители и кислород. При таких условиях митохондрии генерируют АТФ.A known method of producing ATP in the laboratory outside the cells. To do this, mitochondria are extracted from the cells, a gentle solution is added to them, the mixture is poured into a test tube and placed in a heat bath to maintain the solution temperature of +37 ^o C. Inorganic phosphate, oxidizing agents and oxygen are introduced there. Under these conditions, mitochondria generate ATP.

Недостатком описанного способа является низкая экономичность процесса ввиду значительных материальных и трудовых затрат, связанных с извлечением из клеток митохондрий, приготовлением щадящего раствора и окислителей. The disadvantage of the described method is the low efficiency of the process due to the significant material and labor costs associated with the extraction of mitochondria from cells, preparation of a gentle solution and oxidizing agents.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса за счет сокращения операций по приготовлению митохондрий, щадящего раствора и окислителей. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process by reducing the operations for the preparation of mitochondria, a gentle solution and oxidizing agents.

Эта цель достигается тем, что вместо митохондрий, щадящего раствора и окислителей в водный раствор АДФ, насыщенный кислородом и подогретый до температуры +37^oC, вводят фосфористый водород (PH₃).This goal is achieved by the fact that instead of mitochondria, a sparing solution and oxidizing agents, phosphorous hydrogen (PH ₃ ) is introduced into an aqueous solution of ADP, saturated with oxygen and heated to a temperature of +37 ^o C.

Водный раствор АДФ предварительно подогревают до температуры +37^oC. Затем насыщают его кислородом и вводят фосфористый водород. При такой температуре последний разлагается на белый фосфор и атомарный водород. Фосфор, окисляясь, превращается в ангидрид. При этом выделяется 357 ккал/моль тепловой энергии. Водород с кислородом дает воду и плюс еще 116 ккал/моль тепла. Взаимодействие образовавшихся продуктов между собой сопровождается образованием необходимой для фосфорилирования АДФ фосфорной кислоты и выделением дополнительно 46 ккал/моль P₂O₅ тепловой энергии. Суммарной тепловой энергии. Суммарной тепловой энергии реакций образования фосфорной кислоты достаточно для реакции превращения АДФ в АТФ.The aqueous ADP solution is preheated to a temperature of +37 ^o C. Then it is saturated with oxygen and phosphorous hydrogen is introduced. At this temperature, the latter decomposes into white phosphorus and atomic hydrogen. Phosphorus, being oxidized, turns into anhydride. In this case, 357 kcal / mol of thermal energy is released. Hydrogen with oxygen gives water and plus another 116 kcal / mol of heat. The interaction of the resulting products with each other is accompanied by the formation of phosphoric acid necessary for the phosphorylation of ADP and the release of an additional 46 kcal / mol P ₂ O ₅ thermal energy. Total thermal energy. The total thermal energy of the reactions of the formation of phosphoric acid is sufficient for the reaction of the conversion of ADP to ATP.

Пример 1. Example 1

Способ осуществляют в герметически закрытом сосуде, например типа "сатуратор" для газирования напитков. Аппарат снабжен загрузочными и выгрузочными устройствами в виде штуцеров с запорными органами и перемешивающим механизмом. The method is carried out in a hermetically sealed vessel, for example of the type "saturator" for carbonating drinks. The device is equipped with loading and unloading devices in the form of fittings with locking elements and a mixing mechanism.

Сначала аппарат загружают охлажденным до температуры ниже +20^oC (15-18^oC) химически очищенным водным раствором АДФ. Включают перемешивающий механизм и под давлением до 1,7 ат максимально насыщают раствор кислородом и фосфористым водородом (ФВ). Последний получают одним из известных способов, например путем нагревания белого фосфора с крепким водным раствором щелочи в герметически закрытом сосуде (Некрасов Б.В. Основы общей химии. - М.: Химия, 1983, с. 438, 444). Растворимость ФВ по объему составляет 1:4, т.е. на 1 м³ раствора АДФ приходится 400 г (12 моль), что составляет 0,04%. Так как на одну молекулу АДФ требуется 1 молекула ФВ, то концентрация АДФ должна быть 0,50% (5 кг). Для фосфорилирования и образования побочной воды кислорода требуется 0,077% (770 г). Затем насыщенный раствор пропускают через подогреватель, например, прямоточного действия (типа труба в трубе), где нагревают его до температуры +37^oC. Фосфористый водород разлагается на фосфор и водород. Продукты разложения и кислород в определенной последовательности взаимодействуют с АДФ с присоединением в конечном счете фосфорильного остатка H₂PO₃.First, the apparatus is loaded with a chemically purified aqueous ADP solution cooled to a temperature below +20 ^o C (15-18 ^o C). The mixing mechanism is turned on and under pressure up to 1.7 atm, the solution is saturated with oxygen and phosphorous hydrogen (PV) as much as possible. The latter is obtained by one of the known methods, for example, by heating white phosphorus with a strong aqueous solution of alkali in a hermetically sealed vessel (Nekrasov B.V. Fundamentals of General Chemistry. - M .: Chemistry, 1983, p. 438, 444). The solubility of the PV by volume is 1: 4, i.e. per 1 m ³ of ADP solution accounts for 400 g (12 mol), which is 0.04%. Since 1 molecule of PV is required per ADP molecule, the ADP concentration should be 0.50% (5 kg). For phosphorylation and the formation of oxygen by-water, 0.077% (770 g) is required. Then the saturated solution is passed through a heater, for example, direct-flow action (such as a pipe in a pipe), where it is heated to a temperature of +37 ^o C. Phosphorous hydrogen decomposes into phosphorus and hydrogen. Decomposition products and oxygen in a certain sequence interact with ADP with the addition of ultimately the phosphoryl residue H ₂ PO ₃ .

Выход АТФ составляет 95-98%. Концентрацию раствора АТФ можно увеличить повторяя цикл (очищают от примесей фосфорной кислоты, охлаждают, загружают АДФ и реагенты и т.д.). The output of ATP is 95-98%. The concentration of ATP solution can be increased by repeating the cycle (cleaned of phosphoric acid impurities, cooled, loaded with ADP and reagents, etc.).

Claims

A method for producing adenosine triphosphoric acid (ATP), including phosphorylation of adenosine diphosphoric acid (ADP) in the presence of oxygen at a temperature of + 37 ^° C, characterized in that phosphorous hydrogen (PH ₃ ) is introduced into an aqueous ADP solution, which, as a result of decomposition and oxidation, gives phosphoric acid .