38 Макроэргические фосфорные соединения. Нуклеотидфосфаты, креатинфосфат, аргининфосфат
Макроэргические соединения -, природные соединения, содержащие богатые энергией, или макроэргические, связи; присутствуют во всех живых клетках, участвуя в процессах накопления и превращения энергии. К Макроэргические соединения относятся главным образом аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и вещества, способные образовывать АТФ в ферментативных реакциях переноса преимущественно фосфатных групп. Все известные
макроэргические соединения содержат фосфорильную (— PO2-3 или ацильную группу и описываются формулой , где Х — атом N, О, S или С, а Y — атом Р или С. Реакционная способность Макроэргических соединении связана с повышенной электрофильностью (сродством к электрону) атома Y, что обусловливает, в частности, высокую свободную энергию гидролиза , равную 25,1—58,6 кдж/моль (6—14 ккал/моль) К МакроэргическиМ соединениям относятся также нуклеозидтри- (или ди)-фосфорные кислоты, пирофосфорная и полифосфорная кислоты, креатинфосфорная, фосфопировиноградная, дифосфоглицериновая кислоты, ацетил- и сукцинилкоферменты , аминоацильные производные адениловой и рибонуклеиновых кислот и другие.Макроэргические соединения связаны между собой ферментативными реакциями переноса фосфорильных групп, причём промежуточным продуктом обычно служит АТФ — кофермент многих ферментативных реакций. В целом биологическое значение АТФ и связанных с ней макроэргических соединении обусловлено их центральным положением на пересечении путей обмена веществ и энергии: они обеспечивают осуществление различных видов работы, играют ответственную роль в фотосинтезе, биолюминесценции, в биосинтезе белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других природных соединений. От Макроэргических соединении следует отличать фосфорильные, ацильные и другие соединения, не имеющие макроэргических связей и потому не способные образовывать АТФ в реакциях переноса фосфорильных и ацильных групп: нуклеозидмонофосфорные кислоты, нуклеиновые кислоты, фосфосахара, фосфолипиды и другие. Однако окисление некоторых из этих соединений может вести к образованию макроэргических соединении
Креатинфосфорная кислота (креатинфосфат, фосфокреатин) Бесцветные кристаллы, растворимые в воде, легко гидролизуется с расщеплением фосфамидной связи N-P в кислой среде, устойчива в щелочной.
Лабораторный синтез — фосфорилирование креатина POCl3 в щелочной среде.
Креатинфосфат —
продукт обратимого метаболического
N-фосфорилирования креатина,
являющийся, подобно АТФ,
высокоэнергетическим соединением.
Однако, в отличие от АТФ, гидролизуемой
по пирофосфатной связи O-P, креатин
гидролизуется по фосфамидной связи
N-P, что обуславливает значительно больший
энергетический эффект реакции. Так, при
гидролизе изменение свободной энергии
для креатина 
~
−43 кДж/моль, в то время как при гидролизе
АТФ до АДФ
~
−30 кДж/моль.
Креатинфосфат содержится преимущественно в возбудимых тканях (мышечная и нервная ткани) и его биологической функцией является поддержание постоянной концентрации АТФ за счёт обратимой реакции перефосфорилирования:
креатинфосфат + АДФ ⇔ креатин + АТФ
Эта реакция катализируется цитоплазматическими и митохондриальными ферментами-креатинкиназами; при расходе АТФ, например, при сокращении клеток мышечной ткани, равновесие реакции сдвигается в вправо, что ведёт к восстановлению нормальной концентрации АТФ.
Концентрация креатинфосфата в покоящейся мышечной ткани в 3-8 раз превышает концентрацию АТФ, что позволяет компенсировать расход АТФ во время кратких периодов мышечной активности, в период покоя при отсутствии мышечной активности в ткани идёт гликолиз и окислительное фосфорилирование АДФ в АТФ, в результате чего равновесие реакции смещается влево и концентрация креатинфосфата восстанавливается.
В тканях креатинфосфат подвергается самопроизвольному неферментативному гидролизу с циклизацией в креатинин, выводящийся с мочой, уровень выделения креатинина зависит от состояния организма, меняясь при патологических состояниях, и является диагностическим признаком.
Креатинфосфат является одним из фосфагенов — N-фосфорилированных производных гуанидина, являющихся энергетическим депо, обеспечивающим быстрый синтез АТФ. Так, у многих беспозвоночных (например, насекомых) роль фосфагена играет аргининфосфорная кислота,(аргининфосфат) у некоторых кольчатых червей — N-фосфоломбрицин.