Способ получения аденозинтрифосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) путем фосфорилирования аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) в присутствии кислорода при температуре +37^oС с помощью введения в водный раствор АДФ фосфористого водорода РН₃, который в результате разложения и окисления дает фосфорную кислоту.

Изобретение относится к биоэнергетике.

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.

Получить АТФ синтетическим путем до сих пор никому не удавалось.

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.

Недостатком описанного способа является низкая экономичность процесса ввиду значительных материальных и трудовых затрат, связанных с извлечением из клеток митохондрий, приготовлением щадящего раствора и окислителей.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса за счет сокращения операций по приготовлению митохондрий, щадящего раствора и окислителей.

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).

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.

Пример 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.

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.

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.).

Формула изобретения

Способ получения аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), включающий фосфорилирование аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) в присутствии кислорода при температуре + 37^oС, отличающийся тем, что в водный раствор АДФ вводят фосфористый водород (PH₃), который в результате разложения и окисления дает фосфорную кислоту.