चयापचय (बायोकेमिस्ट्री) चा परिचय. चयापचय मार्गांच्या नियमनाची सामान्य तत्त्वे काय चयापचय गतिमान करेल

धडा 5.

रासायनिक थर्मोडायनामिक्सचे घटक

1. रासायनिक अभिक्रियांचे संघटन. ऊर्जा चक्र

2. थर्मोडायनामिक्सची मूलभूत तत्त्वे

3. थर्मोडायनामिक्सचे नियम

4. चयापचय परिचय. चयापचय संस्थेची तत्त्वे. अपचय आणि अॅनाबोलिझम प्रक्रियेची संकल्पना.

5. चयापचय नियमन च्या पदानुक्रम

6. ऊर्जा चयापचय. बायोएनर्जी म्हणजे काय?

7. प्रोटॉन संभाव्य.

8. एटीपीची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये. चयापचय मध्ये macroergs भूमिका.

9. जैविक ऑक्सिडेशन, त्याची भूमिका आणि प्रकार, या प्रक्रियेतील एन्झाईम्स आणि कोएन्झाइम्सची कल्पना. एटीपी संश्लेषण प्रतिक्रिया. ऊर्जा सब्सट्रेट्सचे ऑक्सीकरण. इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉनचे वाहक. प्रोटॉन क्षमतेची निर्मिती. ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन गुणांक. त्याच्या नियमनाची यंत्रणा.

10. ऑक्सिजन वापरण्याचे मार्ग.

11. एटीपी संश्लेषण.

12. सामान्य चयापचय मार्ग. ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल हे त्याचे उभयचर सार आहे. ऊर्जा चयापचय. प्रोटॉन क्षमता.

जैविकदृष्ट्या महत्त्वाची उच्च-ऊर्जा संयुगे. जैविक ऑक्सिडेशनची संकल्पना. जैविक ऑक्सिडेशनची भूमिका.

13. ऑक्सिडेशन-कपात प्रतिक्रिया. ऑक्सिजन वापरण्याचे मार्ग: ऑक्सिडेस आणि ऑक्सिजनेस.

14. एटीपी संश्लेषण. सब्सट्रेट आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनद्वारे एटीपी संश्लेषण.

प्रोटॉन क्षमतेची निर्मिती. प्रोटॉन संभाव्यतेमुळे एटीपी संश्लेषण.

15. "बायोकेमिकल थर्मोडायनामिक्स" या विषयावर परिस्थितीजन्य कार्ये, सैद्धांतिक कार्ये आणि प्रयोगशाळेतील व्यावहारिक कार्य.

16. ऊर्जा चयापचय आणि अपचयचा सामान्य मार्ग.

बायोकेमिकल थर्मोडायनामिक्स- बायोकेमिस्ट्रीची एक शाखा जी जैवरासायनिक अभिक्रियांसह ऊर्जा परिवर्तनाचा अभ्यास करते. त्याची मूलभूत तत्त्वे काही प्रतिक्रिया का होतात आणि इतर का होत नाहीत हे स्पष्ट करण्यात मदत करतात. गैर-जैविक प्रणाली थर्मल ऊर्जा वापरून कार्य करू शकतात, तर जैविक प्रणाली समतापीय मोडमध्ये कार्य करतात आणि जीवन प्रक्रिया पार पाडण्यासाठी रासायनिक ऊर्जा वापरतात.

जीवशास्त्रीय संरचना, चयापचय आणि उर्जा, अनुवांशिक माहितीचे हस्तांतरण आणि नियामक यंत्रणेच्या संघटनेच्या वैशिष्ट्यांद्वारे जीवाची महत्त्वपूर्ण क्रिया निश्चित केली जाते.

यापैकी कोणत्याही दुव्याचे नुकसान पॅथॉलॉजिकल प्रक्रिया आणि रोगाच्या विकासास कारणीभूत ठरते. जीवनाच्या आण्विक यंत्रणा आणि त्यांच्या विकारांचे ज्ञान विविध जैविक स्वरूपाच्या औषधांचा शोध आणि क्लिनिकल वापरासाठी आधार आहे.

रासायनिक अभिक्रियांचे आयोजन.

रासायनिक अभिक्रियांच्या साखळी चयापचय मार्ग किंवा चक्र तयार करतात, ज्यापैकी प्रत्येक विशिष्ट कार्य करते. मध्यवर्ती आणि विशेष चयापचय मार्गांमध्ये फरक करण्याची प्रथा आहे. मूलभूत मॅक्रोमोलेक्यूल्सचे विघटन आणि संश्लेषण करण्यासाठी मध्यवर्ती चक्रे सामान्य आहेत. जिवंत जगाच्या कोणत्याही प्रतिनिधींमध्ये ते खूप समान आहेत. वैयक्तिक मोनोमर्स, मॅक्रोमोलेक्यूल्स, कोफॅक्टर्स इत्यादींचे संश्लेषण आणि विघटन करण्यासाठी विशेष चक्र वैशिष्ट्यपूर्ण आहेत.

ऊर्जा चक्र.

पोषण आणि ऊर्जा वापराच्या विविध प्रकारांमुळे, निसर्गातील सजीवांचा एकमेकांशी जवळचा संबंध आहे. पोषण आणि उर्जा स्त्रोतांचा वापर यांच्यातील संबंध जिवंत निसर्गाच्या अनन्य ऊर्जा चक्राच्या रूपात दर्शविले जाऊ शकतात.

या चक्राचे मुख्य घटक:

सूर्य हा बाह्य ऊर्जेचा स्रोत आहे,

ऑटोट्रॉफ्स जे सौर ऊर्जा कॅप्चर करतात आणि CO 2 पासून कार्बोहायड्रेट्स आणि इतर सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण करतात

हेटरोट्रॉफ्स - प्राणी जीव जे सेंद्रिय पदार्थ आणि वनस्पतींद्वारे उत्पादित ऑक्सिजन वापरतात

फोटोट्रॉफ ही अशी वनस्पती आहेत जी प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे ऑक्सिजन तयार करतात.

पृथ्वीवरील सर्व जीवांच्या जीवन क्रियाकलापांशी संबंधित ऊर्जा हानी सूर्याच्या ऊर्जेद्वारे भरपाई केली जाते. यावर जोर दिला पाहिजे की प्राणी आणि मानवी पेशी ऊर्जा सामग्री म्हणून अत्यंत कमी झालेले पदार्थ (कार्बोहायड्रेट, लिपिड, प्रथिने) वापरतात, म्हणजे. हायड्रोजन असलेले. हायड्रोजन एक ऊर्जावान मौल्यवान पदार्थ आहे. त्याची ऊर्जा ATP च्या रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतरित होते.

पदार्थ आणि उर्जेचा चयापचय हा जीवांच्या जीवनाचा आधार आहे आणि सजीव पदार्थांच्या सर्वात महत्वाच्या विशिष्ट वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे, जे सजीव आणि निर्जीव वेगळे करते. विविध स्तरांवर चयापचयचे सर्वात जटिल नियमन अनेक एंजाइम प्रणालींच्या कार्याद्वारे सुनिश्चित केले जाते; हे रासायनिक परिवर्तनांचे स्वयं-नियमन आहे.

एन्झाइम्सहे अत्यंत विशिष्ट प्रथिने आहेत जे सेलमध्ये साध्या बिल्डिंग ब्लॉक्समधून संश्लेषित केले जातात - अमीनो ऍसिड. चयापचय विविध प्रकारच्या एंजाइमच्या सहभागाने चालते. एन्झाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया उप-उत्पादनांच्या निर्मितीशिवाय 100% उत्पन्न देतात. प्रत्येक सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य त्याच्या (संयुग) सहभागासह इतर प्रतिक्रियांना प्रभावित न करता, दिलेल्या संयुगाच्या प्रतिक्रियांच्या केवळ एका विशिष्ट साखळीला गती देते. म्हणून, उप-उत्पादनांसह सेल दूषित होण्याच्या धोक्याशिवाय सेलमध्ये अनेक प्रतिक्रिया होऊ शकतात. एंजाइमच्या सहभागासह पेशींमध्ये शेकडो प्रतिक्रिया अनुक्रमिक प्रतिक्रियांच्या स्वरूपात आयोजित केल्या जातात - स्थिर प्रवाह.

रासायनिक परिवर्तनादरम्यान, परस्परक्रिया करणारे अणू, रेणू आणि आयन यांच्या इलेक्ट्रॉनिक शेलची पुनर्रचना होते आणि रासायनिक बंध शक्तींचे पुनर्वितरण होते, ज्यामुळे ऊर्जा मुक्त होते (जर परस्परसंवादाचा परिणाम अणू, आयन यांच्यातील बंध मजबूत होत असेल तर आणि रेणू), किंवा शोषण करण्यासाठी (हे बंध कमकुवत झाल्यास ). म्हणूनच, सर्व रासायनिक अभिक्रिया केवळ सखोल गुणात्मक बदलांद्वारेच नव्हे तर सुरुवातीच्या पदार्थांचे प्रमाण आणि प्रतिक्रियेच्या परिणामी तयार झालेल्या स्टोचिओमेट्रिक संबंधांद्वारेच नव्हे तर चांगल्या-परिभाषित ऊर्जा प्रभावांद्वारे देखील वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

थर्मोडायनामिक्सचे नियम

थर्मोडायनामिक्सचा पहिला नियम.

अपचय आणि अॅनाबोलिझमच्या प्रक्रियेची संकल्पना.

शरीरात होणार्‍या पदार्थांच्या रासायनिक परिवर्तनांचा संच, ज्या क्षणापासून ते रक्तात प्रवेश करतात आणि शरीरातून चयापचयातील अंतिम उत्पादने मुक्त होईपर्यंत, म्हणतात. मध्यवर्ती चयापचय(मध्यम विनिमय). मध्यवर्ती चयापचय दोन प्रक्रियांमध्ये विभागले जाऊ शकते - अपचय (विसर्जन) आणि अॅनाबोलिझम (एकीकरण).

अपचयऑक्सिडेटिव्ह मार्गाने, सामान्यतः उच्च जीवांमध्ये, तुलनेने मोठ्या सेंद्रीय रेणूंचे एंझाइमॅटिक ब्रेकडाउन म्हणतात. सेंद्रिय रेणूंच्या जटिल संरचनांमध्ये असलेली ऊर्जा आणि एटीपीच्या फॉस्फेट बाँड्सच्या ऊर्जेच्या रूपात त्याचे संचयन (एटीपीच्या स्वरूपात गिब्स ऊर्जा आणि संचयनासह एक्सर्गोनिक प्रक्रिया) सोडणे यासह अपचय आहे.

अॅनाबोलिझमपॉलिसेकेराइड्स, न्यूक्लिक अॅसिड, प्रथिने, लिपिड्स यांसारख्या मोठ्या आण्विक सेल्युलर घटकांचे एन्झाइमॅटिक संश्लेषण आहे, जे महत्त्वपूर्ण गिब्स ऊर्जा आणि कमी एंट्रोपी, तसेच काही जैवसंश्लेषक पूर्ववर्ती संयुगांचे संश्लेषण, मजबूत बंधांसह (कमी गिब्स ऊर्जा मूल्ये आणि उच्च मूल्ये एन्ट्रॉपी - CO 2, NH 3, युरिया, क्रिएटिनिन).

अॅनाबॉलिक प्रक्रिया पेशींमध्ये एकाच वेळी घडतात आणि एकमेकांशी अविभाज्यपणे जोडलेले असतात. मूलत:, त्या दोन स्वतंत्र प्रक्रिया म्हणून न मानल्या पाहिजेत, परंतु सामान्य प्रक्रियेच्या दोन बाजू म्हणून - चयापचय, ज्यामध्ये पदार्थांचे परिवर्तन उर्जेच्या परिवर्तनाशी जवळून जोडलेले असते.

अपचय.

सेलमधील मूलभूत पोषक घटकांचे विघटन ही अनुक्रमिक एंजाइमॅटिक प्रतिक्रियांची मालिका आहे जी अपचय (हंस क्रेब्स) - विसर्जनाचे 3 मुख्य टप्पे बनवते.

टप्पा १- मोठे सेंद्रिय रेणू त्यांच्या घटक विशिष्ट स्ट्रक्चरल ब्लॉक्समध्ये मोडतात. अशाप्रकारे, पॉलिसेकेराइड हेक्सोसेस किंवा पेंटोसेसमध्ये, प्रथिने अमिनो ऍसिडमध्ये, न्यूक्लिक ऍसिडचे न्यूक्लियोटाइड्स आणि न्यूक्लियोसाइड्समध्ये, लिपिड्सचे फॅटी ऍसिडमध्ये, ग्लिसराइड्स आणि इतर पदार्थांमध्ये मोडतात.

या टप्प्यावर सोडलेल्या उर्जेचे प्रमाण लहान आहे - 1% पेक्षा कमी.

टप्पा 2- अगदी साधे रेणू तयार होतात आणि त्यांच्या प्रकारांची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी होते. यावर जोर देणे महत्त्वाचे आहे की येथे उत्पादने तयार केली जातात जी वेगवेगळ्या पदार्थांच्या चयापचय प्रक्रियेसाठी सामान्य असतात - हे जसे होते, वेगवेगळ्या चयापचय मार्गांना जोडणारे नोड्स. यामध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे: पायरुवेट - कर्बोदकांमधे, लिपिड्स, अमीनो ऍसिडच्या विघटनादरम्यान तयार होतो; acetyl-CoA - फॅटी ऍसिडस्, कार्बोहायड्रेट्स, एमिनो ऍसिडचे अपचय एकत्र करते.

कॅटाबोलिझमच्या 2 रा टप्प्यावर प्राप्त केलेली उत्पादने प्रवेश करतात 3रा टप्पा, ज्याला क्रेब्स सायकल म्हणून ओळखले जाते - ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल (TCA), ज्यामध्ये टर्मिनल ऑक्सिडेशन प्रक्रिया होतात. या अवस्थेदरम्यान, सर्व उत्पादने CO 2 आणि H 2 O मध्ये ऑक्सिडाइझ केली जातात. जवळजवळ सर्व ऊर्जा अपचयच्या 2 र्या आणि 3 ऱ्या टप्प्यात सोडली जाते.

अपचय किंवा विसर्जनाच्या वरील सर्व टप्पे, ज्यांना "क्रेब्स स्कीम" म्हणून ओळखले जाते, ते चयापचयातील सर्वात महत्वाची तत्त्वे अचूकपणे प्रतिबिंबित करतात: अभिसरण आणि एकीकरण. अभिसरण- विविध प्रकारच्या चयापचय प्रक्रियांचे संयोजन वैयक्तिक प्रकारच्या पदार्थांचे सर्व प्रकारांसाठी सामान्य असलेल्या एकामध्ये. पुढील टप्पा - एकीकरण- चयापचय प्रक्रियेतील सहभागींच्या संख्येत हळूहळू घट आणि चयापचय प्रतिक्रियांमध्ये सार्वत्रिक चयापचय उत्पादनांचा वापर.

पहिल्या टप्प्यावर, एकीकरणाचे तत्त्व स्पष्टपणे दृश्यमान आहे: अगदी भिन्न उत्पत्तीच्या अनेक जटिल रेणूंऐवजी, 2-3 डझनच्या प्रमाणात साधे संयुगे तयार होतात. या प्रतिक्रिया गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये उद्भवतात आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडल्या जात नाहीत. हे सहसा उष्णता म्हणून विसर्जित केले जाते आणि इतर कारणांसाठी वापरले जात नाही. पहिल्या टप्प्यातील रासायनिक अभिक्रियांचे महत्त्व म्हणजे उर्जेच्या वास्तविक प्रकाशनासाठी पोषक द्रव्ये तयार करणे.

दुस-या टप्प्यावर, अभिसरण तत्त्व स्पष्टपणे दृश्यमान आहे: विविध चयापचय मार्गांचे एकाच चॅनेलमध्ये विलीनीकरण - म्हणजेच, 3 थ्या टप्प्यात.

दुसऱ्या टप्प्यावर, पोषक तत्वांमध्ये असलेली सुमारे 30% ऊर्जा सोडली जाते. उर्वरित 60-70% ऊर्जा ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड चक्र आणि संबंधित टर्मिनल ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत सोडली जाते. टर्मिनल ऑक्सिडेशन सिस्टम किंवा श्वसन शृंखला, जी ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनवर आधारित आहे, एकीकरण त्याच्या शिखरावर पोहोचते. टीसीए सायकलमधील सेंद्रिय पदार्थांचे ऑक्सिडेशन उत्प्रेरित करणारे डीहायड्रोजनेस केवळ हायड्रोजन श्वसन शृंखलामध्ये हस्तांतरित करतात, ज्यामध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन प्रक्रियेदरम्यान एकसारखे परिवर्तन होते.

अॅनाबोलिझम.

अॅनाबोलिझम देखील तीन टप्प्यांतून जातो. प्रारंभिक पदार्थ ते आहेत जे अपचयच्या 3 थ्या टप्प्यावर परिवर्तन घडवून आणतात. अशा प्रकारे, कॅटाबोलिझमचा टप्पा 3 हा अॅनाबोलिझमचा प्रारंभिक टप्पा आहे. या स्टेजच्या प्रतिक्रियांमध्ये दुहेरी कार्य असते - उभयचर. उदाहरणार्थ, अमीनो ऍसिडपासून प्रथिने संश्लेषण.

स्टेज 2 - ट्रान्समिनेशन प्रतिक्रियांमध्ये केटो ऍसिडपासून अमीनो ऍसिड तयार करणे.

स्टेज 3 - पॉलीपेप्टाइड चेनमध्ये एमिनो अॅसिड एकत्र करणे.

तसेच, अनुक्रमिक प्रतिक्रियांच्या परिणामी, न्यूक्लिक अॅसिड, लिपिड्स आणि पॉलिसेकेराइड्सचे संश्लेषण होते.

20 व्या शतकाच्या 60-70 च्या दशकात, हे स्पष्ट झाले की अॅनाबोलिझम हे कॅटाबॉलिक प्रतिक्रियांचे एक साधे उलट नाही. हे रासायनिक अभिक्रियांच्या रासायनिक वैशिष्ट्यांमुळे आहे. अनेक कॅटाबॉलिक प्रतिक्रिया व्यावहारिकदृष्ट्या अपरिवर्तनीय आहेत. विरुद्ध दिशेने त्यांचा प्रवाह दुर्गम ऊर्जा अडथळ्यांद्वारे रोखला जातो. उत्क्रांतीच्या काळात, बायपास प्रतिक्रिया विकसित केल्या गेल्या ज्यामध्ये उच्च-ऊर्जा संयुगांपासून उर्जेचा खर्च समाविष्ट होता. कॅटाबॉलिक आणि अॅनाबॉलिक मार्ग, एक नियम म्हणून, सेलमधील त्यांच्या स्थानिकीकरणात भिन्न आहेत - संरचनात्मक नियमन.

उदाहरणार्थ: फॅटी ऍसिडचे ऑक्सीकरण मायटोकॉन्ड्रियामध्ये होते, तर फॅटी ऍसिडचे संश्लेषण साइटोसोलमध्ये स्थानिकीकृत एन्झाईम्सच्या संचाद्वारे उत्प्रेरित केले जाते.

वेगवेगळ्या स्थानिकीकरणामुळे सेलमध्ये कॅटाबॉलिक आणि अॅनाबॉलिक प्रक्रिया एकाच वेळी होऊ शकतात.

मेटाबॉलिक इंटिग्रेशनची तत्त्वे

अशा प्रकारे, चयापचय मार्ग विविध आहेत, परंतु या विविधतेमध्ये एकता आहे, जी चयापचयची विशिष्ट वैशिष्ट्य आहे.

ही एकता या वस्तुस्थितीत आहे की जीवाणूपासून ते उच्च जीवाच्या अत्यंत संघटित ऊतकापर्यंत, जैवरासायनिक प्रतिक्रिया एकसारख्या असतात. एकतेचे आणखी एक प्रकटीकरण म्हणजे सर्वात महत्वाच्या चयापचय प्रक्रियांचे चक्रीय स्वरूप. उदाहरणार्थ, ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल, युरिया सायकल, पेंटोज सायकल. वरवर पाहता, उत्क्रांती दरम्यान निवडलेल्या चक्रीय प्रतिक्रिया शारीरिक कार्ये सुनिश्चित करण्यासाठी इष्टतम असल्याचे दिसून आले.

शरीरातील चयापचय प्रक्रियांच्या संघटनेचे विश्लेषण करताना, प्रश्न स्वाभाविकपणे उद्भवतो: शरीराच्या जीवनाच्या वेगवेगळ्या कालावधीत शरीराच्या गरजांनुसार प्रक्रियांची देखभाल कशी केली जाते? त्या. सतत बदलणाऱ्या जीवन परिस्थितीच्या संदर्भात “होमिओस्टॅसिस” कशी राखली जाते (एक संकल्पना जी कॅननने 1929 मध्ये प्रथम तयार केली होती), उदा. - जेव्हा अंतर्गत आणि बाह्य वातावरण बदलते. हे आधीच वर नमूद केले आहे की चयापचय नियमन शेवटी एन्झाईम्सची क्रिया बदलण्यासाठी खाली येते. त्याच वेळी, आम्ही चयापचय नियमनाच्या पदानुक्रमाबद्दल बोलू शकतो.

ऊर्जा चयापचय

जैव ऊर्जा –हे असे विज्ञान आहे जे सजीवांच्या ऊर्जा पुरवठ्याचा अभ्यास करते, दुसऱ्या शब्दांत, बाह्य संसाधनांच्या ऊर्जेचे जैविक दृष्ट्या उपयुक्त कार्यात रूपांतर. ऊर्जा रूपांतरणाचा पहिला टप्पा म्हणजे झिल्लीचे उर्जा - ही पिढी आहे हायड्रोजन आयन किंवा प्रोटॉन पोटेंशिअल (ΔμH +) च्या इलेक्ट्रोकेमिकल पोटेंशिअलमधील ट्रान्समेम्ब्रेन फरक आणि सोडियम किंवा सोडियम पोटेंशिअल (ΔμNa +) च्या इलेक्ट्रोकेमिकल पोटेंशिअलमधील ट्रान्समेम्ब्रेन फरक.

धडा 6.

जैविक ऑक्सिडेशनची संकल्पना

जैविक ऑक्सिडेशन म्हणजे सजीवांमध्ये होणाऱ्या सर्व रेडॉक्स प्रतिक्रियांची संपूर्णता.

ऑक्सिजन वापरण्याचे मार्ग

ऑक्सिजन एक मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे. ऑक्सिजन/पाणी जोडीची रेडॉक्स क्षमता +0.82 V आहे. ऑक्सिजनमध्ये इलेक्ट्रॉन्सची उच्च आत्मीयता असते. शरीरात ऑक्सिजन वापरण्याचे दोन मार्ग आहेत: ऑक्सिडेस आणि ऑक्सिजनेस.

ऑक्सिडेशन

ऑक्सिडेस मार्ग ऑक्सिजनेस मार्ग

पूर्ण अपूर्ण

ऑक्सिडेशन ऑक्सीकरण

अंतिम उत्पादन मोनोऑक्सी-डायऑक्सी-पेरोक्साइड

Genase genase oxidation

H 2 O H 2 O 2 मार्ग

R-OH HO-R-OH R-O-O-H

ऑक्सिडेस मार्ग

ऑक्सिजनच्या वापरासाठी ऑक्सिडेज मार्ग डिहायड्रोजनेशन प्रतिक्रियेवर आधारित आहे, ज्यामुळे ऑक्सिजनमध्ये 2 हायड्रोजन अणू (2H↔2H + +2ē) ऑक्सिडाइज्ड सब्सट्रेटमधून काढून टाकले जातात.

पाण्यात ऑक्सिजन पूर्णपणे कमी करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनच्या दोन जोड्या आवश्यक असतात.

(4ē). त्याच वेळी, ½ O 2 मध्ये 2 ē जोडले जातात.

2ē ½O 2 + 2ē OH -

RH 2 + ½O 2 R + H 2 O OH - + 2H + -- 2 H 2 O

हायड्रोजन पेरोक्साइडमध्ये ऑक्सिजनची अपूर्ण घट करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची एक जोडी आवश्यक आहे (2 ē). एका वेळी एक इलेक्ट्रॉन जोडला जातो.

O 2 + ē O 2 - सुपरऑक्साइड आयन रॅडिकल

O 2 + H + HO 2 पेरोक्साइड रॅडिकल

HO 2 + ē HO 2 - पेरोक्साइड आयन

HO - 2 + H + H 2 O 2 हायड्रोजन पेरोक्साइड

ऑक्सिजनचा मार्ग

ऑक्सिजनच्या वापरासाठी ऑक्सिजनचा मार्ग ऑक्सिडाइज्ड सब्सट्रेटमध्ये ऑक्सिजनच्या थेट समावेशावर आधारित आहे, ज्यामध्ये एक किंवा अधिक हायड्रॉक्सिल गट किंवा पेरोक्साइड गटासह सेंद्रिय संयुगे तयार होतात.

मोनोऑक्सिजनेस- एंजाइमॅटिक प्रणाली जी सुधारित सब्सट्रेटमध्ये फक्त एक ऑक्सिजन अणूचा समावेश करण्यास उत्प्रेरित करते आणि हायड्रोजनचा स्त्रोत म्हणून एनएडीपीएच + एच + च्या उपस्थितीत दुसरा ऑक्सिजन अणू पाण्यात कमी केला जातो.

RH 2 + O 2 + NADPH + H + → R-OH + NADP + + H 2 O

डायऑक्सिजनेस- एंजाइमॅटिक सिस्टम जे दोन ऑक्सिजन अणूंचा सब्सट्रेटमध्ये समावेश करण्यास उत्प्रेरित करतात.

RH 2 + 2O 2 + NADPH + H + HO-R-OH + NADP +

सामान्य चयापचय मार्ग.

Acetyl-CoA हे ग्लुकोज, फॅटी ऍसिड आणि काही अमीनो ऍसिडचे रूपांतर करण्यासाठी मध्यवर्ती मेटाबोलाइट आहे.

ओह ओह

टीपीपी - हायड्रॉक्सीथिल

दुस-या टप्प्यावर, एसिल अवशेष कोएन्झाइम A (KoA-SH) द्वारे स्वीकारले जाते आणि एसिटाइल-CoA तयार होते. ऍसिल अवशेषांचे स्थानांतर कॉम्प्लेक्सच्या दुसऱ्या एन्झाइमद्वारे उत्प्रेरित केले जाते - dihydrolipoyltransacetylase . ऍसिल अवशेषांचा वाहक एंझाइमचा कृत्रिम गट आहे - लिपोइक ऍसिड

(व्हिटॅमिन सारखे कंपाऊंड), जे दोन स्वरूपात असू शकते: ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी.

(पुनर्स्थापित फॉर्म)

तिसऱ्या टप्प्यावर, लिपोइक ऍसिडच्या कमी झालेल्या स्वरूपाचे ऑक्सीकरण होते. दोन हायड्रोजन अणूंचा स्वीकारकर्ता कोएन्झाइम NAD + आहे. ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया तिसऱ्या एन्झाइमद्वारे उत्प्रेरित केली जाते - डायहाइड्रोलीपॉयल डिहायड्रोजनेज,ज्याचा कृत्रिम गट FAD आहे.

NADH + H + श्वसन शृंखला 2H + आणि 2ē सह पुरवते आणि ATP च्या 3 moles चे संश्लेषण सुनिश्चित करते.

पायरुवेट डिहायड्रोजनेज कॉम्प्लेक्सचे नियमन (PDH)

ΔG = - 33.5 kJ/mol असल्याने पायरुवेटपासून एसिटाइल-CoA ची निर्मिती ही अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया आहे. पायरुवेट डिहायड्रोजनेज कॉम्प्लेक्सची क्रिया विविध प्रकारे नियंत्रित केली जाते: अॅलोस्टेरिक नियमन आणि उलट करता येण्याजोग्या फॉस्फोरिलेशन (सहसंयोजक बदल) द्वारे. [ATP] / [ADP] आणि [NAD + ] / [NADH] हे सेलच्या ऊर्जेच्या गरजा प्रतिबिंबित करणारे सर्वात महत्वाचे सिग्नल आहेत. PDH त्याच्या dephosphorylated स्वरूपात सक्रिय आहे. PDH प्रोटीन किनेज एनजाइमला निष्क्रिय फॉस्फोरिलेटेड स्वरूपात रूपांतरित करते आणि फॉस्फेट PDH सक्रिय डिफॉस्फोरीलेटेड स्थितीत ठेवते. जेव्हा सेल ATP सह संपृक्त होतो (मोलर रेशो [ATP]/[ADP] वाढते), तेव्हा प्रोटीन किनेज सक्रिय होते, जे PDH ला प्रतिबंधित करते.

ATP हे PVK च्या ऑक्सिडेटिव्ह डिकार्बोक्सीलेशन प्रतिक्रियेचे काढलेले उत्पादन आहे. एटीपी व्यतिरिक्त, प्रतिक्रिया उत्पादने प्रोटीन किनेज सक्रिय करतात: एसिटाइल-कोए आणि एनएडीएच. जेव्हा जास्त ऊर्जा तयार होते, तेव्हा नियामक प्रणाली Acetyl-CoA च्या निर्मितीस अवरोधित करते आणि परिणामी, TCA सायकल आणि ATP संश्लेषणाचा दर कमी करते.

अंजीर.6-1. द्वारे प्रोटीन किनेज पायरुवेट डेकार्बोक्सीलेस क्रियाकलापाचे नियमन

Tricarboxylic ऍसिड सायकल

या प्रतिक्रियांचा क्रम ठरवणाऱ्या हॅन्स क्रेब्स (नोबेल पारितोषिक विजेते 1953) यांच्या सन्मानार्थ या चक्राला क्रेब्स सायकल असेही म्हणतात. ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल (TCA) - एकीकडे, प्रथिने, कर्बोदकांमधे आणि लिपिड्सच्या अपचयचा अंतिम टप्पा आहे, जो कमी कोएन्झाइम्सच्या निर्मितीसह आहे - सार्वत्रिक ऊर्जा सब्सट्रेट्स - FADH 2, NADPH + H +. कमी झालेल्या कोएन्झाइम्सचा वापर माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन ट्रान्सपोर्ट चेनद्वारे ADP आणि PhN मधून ATP तयार करण्यासाठी केला जातो. दुसरीकडे, टीसीए सायकलची इंटरमीडिएट उत्पादने अंतर्जात प्रथिने पदार्थ, कार्बोहायड्रेट आणि लिपिड संयुगे आणि इतर संयुगे यांच्या जैवसंश्लेषणासाठी सब्सट्रेट्स आहेत.

टीसीए सायकलचे कॅटाबॉलिक कार्य.

टीसीए चक्र हा 8 प्रतिक्रियांचा एक क्रम आहे, ज्याच्या परिणामी एसिटाइल-कोए (सक्रिय एसिटिक ऍसिड) सीओ 2 च्या दोन रेणूंमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते. चयापचय च्या अंतिम उत्पादनासाठी.

Acetyl-CoA हा दोन-कार्बन ऍसिल गट आहे जो अतिशय मजबूत C-C बाँडद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. Acetyl-CoA मध्ये C-C बाँडचे थेट विघटन हे एक कठीण रासायनिक कार्य आहे. निसर्गात, अशा समस्यांसाठी एक अतिशय सामान्य उपाय आहे - हे एक चक्रीय परिवर्तन आहे. टीसीए चक्र सायट्रेट (सायट्रिक ऍसिड) तयार करण्यासाठी ऑक्सॅलोएसीटेट (ओएए) सह एसिटाइल-कोएच्या संक्षेपण प्रतिक्रियेपासून सुरू होते आणि मॅलेटच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान ओएएच्या निर्मितीसह समाप्त होते, म्हणजे. सायकल बंद होते. सर्व TCA सायकल एन्झाईम्स माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये स्थानिकीकृत आहेत आणि ते विद्रव्य प्रथिने आहेत. अपवाद म्हणजे सक्सीनेट डिहायड्रोजनेज, जे आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीच्या पृष्ठभागावर स्थानिकीकृत आहे.

संक्षेपण प्रतिक्रिया.

Acetyl-CoA + OAA + H 2 O → सायट्रेट + KoA-SH

प्रतिक्रिया एका नियमन केलेल्या एन्झाइमद्वारे उत्प्रेरित केली जाते - सायट्रेट सिंथेस. ही एक अपरिवर्तनीय ऊर्जा-आधारित प्रतिक्रिया आहे, कारण ΔG = - 32.2 kJ/mol आहे. या प्रतिक्रियेतील ऊर्जेचा स्त्रोत म्हणजे एसिटाइल-कोए रेणूमधील थायोएस्टर बाँड तोडण्याची ऊर्जा.

सायट्रेट हे ट्रायकार्बोक्झिलिक हायड्रॉक्सी ऍसिड आहे. हायड्रॉक्सिल गट तृतीयक C अणूवर स्थित आहे. तृतीयक अल्कोहोलच्या सादृश्याने, सायट्रेटचे ऑक्सिडाइझ होत नाही.

आयसोमरायझेशन प्रतिक्रिया.

या प्रतिक्रियेच्या परिणामी, हायड्रॉक्सो गट सायट्रेट कार्बन साखळीच्या 3 थ्या वरून 2 रा स्थानावर जातो आणि सायट्रिक ऍसिड - आयसोसिट्रेटचा आयसोमर तयार होतो. एकोनिटेज, परिपूर्ण स्टिरियोस्पेसिफिकिटी असलेले एन्झाइम, H2O चे अनुक्रमिक निर्मूलन आणि नंतर दुसर्‍या स्थानावर जोडणे उत्प्रेरक करते.

सायट्रेट → एकोनिटेट → आयसोसिट्रेट

आयसोसिट्रेट सायट्रिक ऍसिडचा एक आयसोमर आहे, ज्यामध्ये OH गट दुय्यम कार्बन अणूवर स्थित आहे. दुय्यम अल्कोहोलच्या सादृश्याने, आयसोसिट्रेटचे ऑक्सिडेशन होऊन केटो ऍसिड तयार होऊ शकते.

ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया.

Succinate fumarate

फड फडन २

प्रतिक्रिया एफएडी-आश्रित सक्सीनेट डिहायड्रोजनेजद्वारे उत्प्रेरित केली जाते. एन्झाइममध्ये परिपूर्ण स्टिरिओस्पेसिफिकिटी असते. प्रतिक्रिया उत्पादन fumarate (ट्रान्स isomer) आहे. एटीपी निर्मितीसाठी कमी केलेले कोएन्झाइम FADH 2 श्वसन शृंखला 2H + आणि 2ē सह पुरवते

हायड्रेशन प्रतिक्रिया

फ्युमरेट + एच 2 ओ → मॅलेट

फ्युमॅरेटमध्ये पाण्याची भर फुमारेस (एंझाइमचे पारंपारिक नाव) द्वारे उत्प्रेरित केली जाते. प्रतिक्रिया उत्पादन हायड्रॉक्सी ऍसिड आहे - मॅलेट (मॅलिक ऍसिड).

ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया.

Malate OAA

NAD + NADH + H +

प्रतिक्रिया NAD + - अवलंबित malate dehydrogenase द्वारे उत्प्रेरित केली जाते.

OAA नवीन एसिटाइल-CoA रेणूसह संक्षेपण अभिक्रियामध्ये समाविष्ट आहे, म्हणजे. केंद्रीय हीटिंग सिस्टम बंद होते. कमी झालेले कोएन्झाइम NADH+H + 2H + आणि 2ē सह श्वसन शृंखला पुरवतो आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन प्रक्रियेत सामील आहे.

टीटीसीची स्टोचिओमेट्री.

CH 3 -CO-S-KoA + 2H 2 O + ZNAD + + FAD + GDP + H 3 PO 4 → 2CO 2 + 3NADH + ZN + + FADH 2 , +GTP + KoA-SH, ΔG=-40.0 kJ/mol

अशा प्रकारे, सायकलच्या एका क्रांतीच्या परिणामी, KoA-SH acetyl-CoA पासून क्लीव्ह केला जातो आणि एसिटाइल अवशेष CO 2 च्या 2 रेणूंमध्ये क्लीव्ह केले जातात. ही चयापचय प्रक्रिया यासह आहे:

4 कमी झालेल्या कोएन्झाइम्सची निर्मिती: NADH +H + चे 3 रेणू आणि FADH 2 चे 1 रेणू;

GTP + ADP→GDP +ATP

TCA चा ऊर्जा प्रभाव.

ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनमुळे:

3NADH + H + → (6H + आणि 6ē) CPE → 3 x TATP = 9 ATP

FADN 2 → 2Н + आणि 2ē → CPE → 2ATP.

सब्सट्रेट फॉस्फोरिलेशनमुळे - 1 एटीपी

एकूण: Acetyl-CoA च्या 1 रेणूच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान, ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनसह जोडल्या गेल्यास, 12 एटीपी रेणू तयार होतात.

TCA सायकलचे अॅनाबॉलिक कार्य.

CTKमध्यवर्ती (मध्यवर्ती चयापचय) च्या स्त्रोत म्हणून कार्य करते, जे अनेक बायोसिंथेटिक प्रतिक्रियांसाठी सब्सट्रेट्स आहेत.

1. Succinyl-CoAपोर्फिरन्सच्या जैवसंश्लेषणासाठी एक सब्सट्रेट आहे . पोर्फिरिनमध्ये लोह केशनचा परिचय केल्याने हेमोप्रोटीन (हिमोग्लोबिन, मायोग्लोबिन, कॅटालेस, सायटोक्रोम्स इ.) च्या हेम-प्रोस्थेटिक गटाची निर्मिती होते.

2. सायट्रेटवाहक प्रथिनांच्या मदतीने, माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्सपासून सायटोप्लाझममध्ये नेले जाऊ शकते, जेथे, एन्झाइमच्या कृती अंतर्गत साइट्रेट lyase cytosolic acetyl-CoA तयार करण्यासाठी क्लीव्हड - कोलेस्टेरॉल, IVH च्या संश्लेषणासाठी एक सब्सट्रेट.

सायट्रेट + ATP + CoA → OAA + Acetyl-CoA + ADP + H 3 PO 4.

Z. OAA- मॅलेट-एस्पार्टेट शटल यंत्रणा वापरून, ते माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समधून सायटोप्लाझममध्ये नेले जाते, जिथे ते ट्रान्समिनेशन प्रतिक्रियामध्ये एस्पार्टेटमध्ये रूपांतरित होते. , यामधून, इतर अमीनो ऍसिडमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते आणि प्रथिने जैवसंश्लेषणात भाग घेऊ शकते. एस्पार्टेटचा वापर नायट्रोजनस बेसच्या संश्लेषणात देखील केला जातो आणि अशा प्रकारे, न्यूक्लियोटाइड्स आणि न्यूक्लिक अॅसिडच्या संश्लेषणात गुंतलेला असतो. सायटोप्लाझममधील OAA (ऑक्सल एसीटेट) हे ग्लुकोज (ग्लुकोनियोजेनेसिस) च्या संश्लेषणात गुंतलेले मध्यवर्ती चयापचय, पीईपीच्या निर्मितीसह जीटीपीच्या उपस्थितीत फॉस्फोनोलपायरुवेट कार्बोक्सीकिनेजच्या क्रियेखाली डीकार्बोक्सीलेशन होऊ शकते.

4. α-Ketoglutarateसायटोप्लाझममध्ये प्रवेश करते, जिथे ते ग्लूटामाइन, प्रोलिन, हिस्टिडाइन, आर्जिनिनमध्ये रूपांतरित होते, जे पुढे प्रथिने आणि इतर जैविक दृष्ट्या महत्त्वपूर्ण संयुगेच्या संश्लेषणात समाविष्ट केले जातात. अशा प्रकारे, टीसीए सायकल एक उभयचर चक्र आहे.

प्रोटॉन क्षमता.

हायड्रोजन आयन, ΔμH + किंवा प्रोटॉन पोटेंशिअलच्या इलेक्ट्रोकेमिकल पोटेंशिअलमधील ट्रान्समेम्ब्रेन फरक, मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये होणाऱ्या ऊर्जा परिवर्तन प्रक्रियेच्या प्रणालीमध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापतो. बाह्य संसाधनांच्या ऊर्जेमुळे, प्रोटॉन जैविक झिल्लीद्वारे विद्युत क्षेत्राच्या शक्तींविरूद्ध अधिक एकाग्रतेच्या दिशेने वाहून नेले जातात, परिणामी इलेक्ट्रोकेमिकल संभाव्य फरक निर्माण होतो. ΔμH + मध्ये 2 घटक असतात: विद्युतविद्युत संभाव्यतेच्या ट्रान्समेम्ब्रेन ग्रेडियंटच्या स्वरूपात (Δφ) आणि रासायनिकट्रान्समेम्ब्रेन हायड्रोजन आयन एकाग्रता (ΔрН) स्वरूपात. ΔμН + =Δφ +ΔрН Δφ आणि ΔрН स्वरूपात जमा होणारी संभाव्य ऊर्जा उपयुक्त मार्गाने, विशेषतः, ATP च्या संश्लेषणामध्ये वापरली जाऊ शकते.

चयापचय मध्ये एटीपीची भूमिका

जैविक प्रणालींमध्ये, एटीपी सतत तयार होतो आणि सतत वापरला जातो. ATP उलाढाल खूप जास्त आहे. उदाहरणार्थ, विश्रांती घेणारी व्यक्ती दररोज सुमारे 40 किलो एटीपी वापरते. ADP मधून ATP च्या सतत पुनरुत्पादनाच्या स्थितीत ऊर्जा-घेणाऱ्या प्रक्रिया केल्या जाऊ शकतात. अशा प्रकारे, एटीपी-एडीपी सायकल ही जैविक प्रणालींमध्ये ऊर्जा विनिमयाची मुख्य यंत्रणा आहे.

एटीपी संश्लेषण

ATP संश्लेषण प्रतिक्रिया ही अजैविक फॉस्फेट (आकृती 6-1) द्वारे ADP ची फॉस्फोरिलेशन प्रतिक्रिया आहे.

ADP + H 3 PO 4 → ATP + H 2 O .

ही एक एंडरगोनिक प्रतिक्रिया आहे, जी बाहेरून मुक्त ऊर्जा पुरवली जाते तेव्हाच होते, कारण ΔG = + 30.5 kJ/mol

(+ 7.3 kcal/mol). परिणामी, एटीपी संश्लेषण केवळ एक्सर्गोनिक प्रतिक्रियांसह ऊर्जावान जोडण्याच्या स्थितीतच होऊ शकते. मुक्त उर्जेच्या स्त्रोतावर अवलंबून, एटीपी संश्लेषणाचे दोन मार्ग आहेत: सब्सट्रेट फॉस्फोरिलेशन आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन.

COUN COUN

ΔG= - 61.9 kJ/mol (- 14.8 kcal/mol).

या उच्च-ऊर्जा संयुगांमधून ऊर्जा-समृद्ध फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेष थेट ADP मध्ये हस्तांतरित करून, ATP संश्लेषित केले जाते.

ΣPEP +ADP→PVK +ATP

उच्च-ऊर्जा संयुगेमध्ये थिओथर बाँडसह संयुगे देखील समाविष्ट असतात. उदाहरणार्थ, succinyl~S-KoA. थिओथर बाँड तुटल्यावर ऊर्जा सोडली जाते, जी जीटीपीच्या संश्लेषणासाठी वापरली जाते (GDP + H 3 PO 4 → GTP + H 2 O). Succinyl~S-KoA + GDP +H 3 PO 4 → Succinate + GTP + HS~CoA, ΔG=-35.5 kJ/mol.

वेक्टरचे प्रकार

FMN + 2H + + 2ē ↔ FMNN 2

लोह-सल्फर केंद्रे

हे प्रोटीन नॉन-हेम लोह-युक्त इलेक्ट्रॉन वाहक आहेत. लोह-सल्फर केंद्रांचे अनेक प्रकार आहेत: Fe-S, Fe 2 -S 2, Fe 4 -S 4. कॉम्प्लेक्सचे लोह अणू इलेक्ट्रॉन दान आणि स्वीकारू शकतात, वैकल्पिकरित्या फेरो-(फे 2+) - आणि फेरी-(फे 3+) मध्ये बदलतात. - अट. सर्व लोह-सल्फर केंद्रे ubiquinone ला इलेक्ट्रॉन दान करतात.

Fe 3+ -S + 2ē ↔ Fe 2+ -S

Ubiquinone, coenzyme-Q(KoQ)हे एकमेव नॉन-प्रोटीन इलेक्ट्रॉन वाहक आहे.

CoQ (क्विनोन) CoQ (सेमीक्विनोन) CoQH 2 (हायड्रोक्विनोन)

कमी केल्यावर, ubiquinone केवळ इलेक्ट्रॉनच नाही तर प्रोटॉन देखील घेते. एक-इलेक्ट्रॉन कमी केल्यावर, ते सेमीक्वीनोनमध्ये बदलते, एक सेंद्रिय मुक्त रेडिकल. E o =+0.01

सायटोक्रोम्स- प्रोस्थेटिक गट म्हणून हेम लोह असलेले प्रोटीन इलेक्ट्रॉन वाहक. सायटोक्रोम्सचे कार्य लोह अणू Fe 3+ +ē ↔ Fe 2+ च्या ऑक्सिडेशन स्थितीतील बदलावर आधारित आहे. विविध सायटोक्रोम्स अक्षर निर्देशांकांद्वारे नियुक्त केले जातात: b, c 1, c, a, a 3.सायटोक्रोम्स प्रोटीन भाग आणि हेम साइड चेनच्या संरचनेत भिन्न असतात आणि म्हणून त्यांच्याकडे रेडॉक्स पोटेंशिअल्स (ऑक्सिडेशन-रिडक्शन पोटेंशिअल्स) ची भिन्न मूल्ये असतात. सायटोक्रोम "b" E o= +0.08, “c i” E o = +0.22, “c” E o = +0.25,« aa z» E o = +0.29.विशिष्ट वैशिष्ट्य सायटोक्रोम सह ते आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीच्या बाह्य पृष्ठभागाशी सैलपणे बांधलेले असते आणि ते सहजपणे सोडते.

हे सर्व इलेक्ट्रॉन वाहक चार एन्झाइमॅटिक कॉम्प्लेक्समध्ये गटबद्ध केले जाऊ शकतात, ज्याची रचना मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील झिल्लीमध्ये केली जाते, जे “श्वसन एंझाइम्स”, “साइटोक्रोम सिस्टम”, “सीपीई” (इलेक्ट्रॉन ट्रान्सपोर्ट चेन) नावाच्या एन्झाईमॅटिक जोडाचे प्रतिनिधित्व करतात.

कॉम्प्लेक्स आय - NADH डिहायड्रोजनेज (NADH-CoQ रिडक्टेज). कृत्रिम गट - FMN, FeS. इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता - KoQ.

कॉम्प्लेक्स III - CoQH 2 डिहायड्रोजनेज (कोक्यूएच २-cyt.c-reductase).कृत्रिम गट: FeS, सायटोक्रोम्स b 1, b 2, c 1.इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा - सायटोक्रोम - पी.

कॉम्प्लेक्स IV - सायटोक्रोम ऑक्सिडेस.कृत्रिम गट: सायटोक्रोम्स aa3, Cu 2+.इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा- ऑक्सिजन.

कॉम्प्लेक्स II - सक्सीनेट डिहायड्रोजनेज (सक्सीनेट-कोक्यू रिडक्टेज).कृत्रिम गट FAD, FeS. इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता - KoQ.

मोबाईल वाहक वापरून कॉम्प्लेक्स दरम्यान इलेक्ट्रॉनची वाहतूक केली जाते - ubiquinoneआणि सायटोक्रोम-सी.

सीपीई मधील रेडॉक्स वाहकांची मांडणी मानक ऑक्सिडेटिव्ह क्षमता वाढवण्याच्या क्रमाने केली जाते, जे अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा NADH + H + ते ऑक्सिजनपर्यंत श्वसन शृंखलासह दोन इलेक्ट्रॉन्सचे उत्स्फूर्त वाहतूक सुनिश्चित करते. सीपीईच्या बाजूने दोन इलेक्ट्रॉन्सचे हस्तांतरण हे उपयुक्त काम आहे आणि त्यासोबत गिब्स फ्री एनर्जी (ΔG) च्या चरण-दर-चरण प्रकाशनासह आहे, ज्याचा वापर ATP च्या संश्लेषणामध्ये केला जातो. ऊर्जा लीड्सचे चरण-दर-चरण प्रकाशन होते. ऑक्सिजन कमी करणारे इलेक्ट्रॉन हे साखळीच्या सुरूवातीस कमी झालेल्या NADH +H + मध्ये आढळलेल्या इलेक्ट्रॉनच्या तुलनेत कमी ऊर्जा स्तरावर आहेत.

H. प्रोटॉन संभाव्य ΔμН + निर्मिती

एटीपीच्या रासायनिक बंधांच्या उर्जेमध्ये सोडलेल्या विद्युत ऊर्जेचे रूपांतर श्वसन साखळीसह इलेक्ट्रॉनचे वाहतूक कसे होते? या प्रश्नाचे उत्तर 1961 मध्ये इंग्रज शास्त्रज्ञ पीटर मिशेल यांनी दिले. एटीपी संश्लेषणाची प्रेरक शक्ती ही त्याची संकल्पना होती इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता, प्रोटॉन क्षमता - ΔμH + . ΔμH + . = Δ pH+ Δ φ

pH हा प्रोटॉन ग्रेडियंट आहे, Δφ हा विद्युत संभाव्य फरक आहे. 1978 मध्ये

पी. मिशेल यांना नोबेल पारितोषिक देण्यात आले आणि रसायनशास्त्रीय सिद्धांत सामान्यतः स्वीकारला गेला.

पी. मिशेलच्या सिद्धांतानुसार, श्वासोच्छवासाच्या साखळीसह इलेक्ट्रॉनच्या वाहतुकीदरम्यान हळूहळू सोडलेली ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समधून इंटरमेम्ब्रेन स्पेसमध्ये प्रोटॉन पंप करण्यासाठी वापरली जाते. माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्सपासून इंटरमेम्ब्रेन स्पेसमध्ये 2H+ ची वाहतूक प्रोटॉन एकाग्रता ग्रेडियंट - ΔрН बनवते आणि मॅट्रिक्समधून पडद्याच्या पृष्ठभागावर नकारात्मक चार्ज आणि इंटरमेम्ब्रेन स्पेसमधून सकारात्मक चार्ज दिसण्यास कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे विद्युत संभाव्य फरक निर्माण होतो - Δφ. माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समधील प्रोटॉनचा स्त्रोत NADH + H +, FADH 2, पाणी आहे. प्रोटॉन क्षमता निर्माण करण्याची क्षमता याद्वारे प्रदान केली जाते:

1) आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीची सामान्यतः आयन आणि विशेषतः प्रोटॉनसाठी अभेद्यता.

2) श्वसन साखळीसह प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची स्वतंत्र वाहतूक. हे 2 प्रकारच्या वाहकांच्या उपस्थितीद्वारे सुनिश्चित केले जाते: केवळ इलेक्ट्रॉनसाठी आणि एकाच वेळी इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉनसाठी.

4. प्रोटॉन संभाव्यतेमुळे एटीपी संश्लेषण

चयापचय आणि ऊर्जा - सजीवांमध्ये पदार्थ आणि उर्जेचे परिवर्तन आणि शरीर आणि पर्यावरण यांच्यातील पदार्थ आणि उर्जेची देवाणघेवाण करण्याच्या प्रक्रियेचा एक संच. चयापचय मध्ये 3 टप्पे समाविष्ट आहेत - शरीरात पदार्थांचे सेवन, चयापचय किंवा मध्यवर्ती चयापचय आणि अंतिम चयापचय उत्पादनांचे प्रकाशन.

चयापचयची मुख्य कार्ये म्हणजे पर्यावरणातून ऊर्जा काढणे (सेंद्रिय पदार्थांच्या रासायनिक उर्जेच्या स्वरूपात), बाह्य पदार्थांचे बिल्डिंग ब्लॉक्समध्ये रूपांतर, प्रथिने, न्यूक्लिक अॅसिड, बिल्डिंग ब्लॉक्समधून चरबी, संश्लेषण आणि संश्लेषण. या पेशींची विविध विशिष्ट कार्ये करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या जैविक अणूंचा नाश.

चयापचय च्या दोन बाजू आहेत - अॅनाबोलिझम आणि अपचय

कॅटाबोलिझम म्हणजे उच्च-आण्विक संयुगांचे त्यांच्या घटक मोनोमर्समध्ये एंजाइमॅटिक ब्रेकडाउन आणि मोनोमर्सचे अंतिम उत्पादनांमध्ये पुढील विघटन: कार्बन डायऑक्साइड, अमोनिया, लैक्टेट.

कॅटाबोलिझमच्या मुख्य प्रतिक्रिया म्हणजे ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया ज्या सेलला ऊर्जा पुरवतात. ऊर्जा दोन स्वरूपात साठवली जाऊ शकते: एटीपी, एनएडीपीएच + एच - अनेक संयुगांच्या संश्लेषणादरम्यान घट प्रतिक्रियांमध्ये हायड्रोजन दाता.

अॅनाबोलिझम हे सेलच्या मुख्य मॅक्रोमोलेक्यूल्सचे एंजाइमॅटिक संश्लेषण आहे, तसेच जैविक दृष्ट्या सक्रिय संयुगे तयार करणे, ज्यासाठी मुक्त ऊर्जा (एटीपी, एनएडीपीएच + एच) खर्च करणे आवश्यक आहे.

कॅटाबोलिझम आणि अॅनाबोलिझममधील फरक. अपचय - ब्रेकडाउन, एटीपीचे संचय. अॅनाबोलिझम हे एटीपीचे संश्लेषण परंतु वापर आहे. मार्ग समान नाहीत, प्रतिक्रियांची संख्या भिन्न आहे. ते स्थानिकीकरणात भिन्न आहेत. भिन्न अनुवांशिक आणि अलॉस्टेरिक नियमन.

मानवांसाठी मुख्य ऊर्जा स्त्रोत म्हणजे अन्न उत्पादनांच्या रासायनिक बंधांमध्ये साठवलेली ऊर्जा. गुणोत्तर B:F:U = 1:1:4. एखाद्या व्यक्तीला 55% ऊर्जा कर्बोदकांमधे, 15% प्रथिने, 30% चरबीपासून मिळते (80% प्राणी चरबीपासून आणि 20% वनस्पती चरबीपासून).

ऊर्जेची मानवी रोजची गरज 3000 kcal आहे. एखाद्या व्यक्तीची ऊर्जेची दैनंदिन गरज यावर अवलंबून असते: काम (कठीण शारीरिक परिश्रमादरम्यान, बेसल चयापचय दर जास्त असतो), लिंग (स्त्रियांमध्ये, चयापचय दर 6-10% कमी असतो), तापमान (शरीराच्या तापमानात एकाने वाढ होते). पदवी, चयापचय दर 13% ने वाढतो), वय (वय सह, 5 वर्षापासून, बेसल चयापचय दर कमी होतो).

शरीरात दररोज सुमारे 60 किलो एटीपी तयार होतो आणि तुटतो. ATP-ADP चक्र सतत कार्यरत असते. यामध्ये विविध प्रकारच्या कामांसाठी एटीपीचा वापर आणि कॅटाबॉलिक प्रतिक्रियांद्वारे एटीपीचे पुनरुत्पादन समाविष्ट आहे.

पोषक तत्वांचे एकत्रीकरण तीन टप्प्यांत होते.

I. तयारीचा टप्पा. उच्च-आण्विक संयुगे गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल हायड्रोलेसेसच्या कृती अंतर्गत मोनोमर्समध्ये खंडित होतात. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्ट आणि लाइसोसोममध्ये उद्भवते. ऊर्जा पुरवठादार नाही (1%).

दुसरा टप्पा. मोनोमर्सचे साध्या संयुगेमध्ये रूपांतर - केंद्रीय चयापचय (पीव्हीसी, एसिटाइल सीओए). ही उत्पादने 3 प्रकारचे चयापचय जोडतात, 2-3 s पर्यंत, साइटोप्लाझममध्ये पुढे जातात, मायटोकॉन्ड्रियामध्ये संपतात, 20-30% ऊर्जा अॅनारोबिकली पुरवतात.

तिसरा टप्पा. क्रेब्स सायकल. एरोबिक परिस्थिती, अन्नासह पुरवलेल्या पदार्थांचे संपूर्ण ऑक्सिडेशन, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडते आणि एटीपीमध्ये जमा होते.

अॅनाबॉलिक मार्ग वेगळे होतात

पहिला टप्पा. प्रथिने संश्लेषण α-keto ऍसिडच्या निर्मितीपासून सुरू होते.

टप्पा 2. α-keto ऍसिडचे अमिनेशन, AMK प्राप्त करणे.

टप्पा 3. AMK पासून प्रथिने तयार होतात. 2 CO2

अपचय च्या सामान्य मार्ग. पीव्हीसीच्या निर्मितीनंतर, कार्बन डाय ऑक्साईड आणि पाण्यात पदार्थांचे पुढील विघटन सामान्य कॅटाबॉलिक मार्ग (सीसीपी) मध्ये त्याच प्रकारे होते. OPC मध्ये PVA आणि TCA सायकलच्या ऑक्सिडेटिव्ह डिकार्बोक्सीलेशन प्रतिक्रियांचा समावेश होतो. ओपीसी प्रतिक्रिया माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये घडतात आणि कमी झालेले कोएन्झाइम हायड्रोजन श्वसन साखळीच्या घटकांमध्ये हस्तांतरित करतात. तिसर्‍या टप्प्यात कॅटाबॉलिक मार्ग एकाग्र होतात, TCA चक्रात विलीन होतात.

पहिल्या टप्प्यात, प्रथिने 20 AMK तयार करतात. दुसऱ्या टप्प्यात, 20 AMK एसिटाइल CoA आणि अमोनिया तयार करतात. तिसऱ्या टप्प्यात, TCA कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि ऊर्जा तयार करते.

चयापचय मार्ग हे एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रियांचा एक संच आहे ज्या दरम्यान सब्सट्रेट उत्पादनात रूपांतरित होते. मुख्य (मुख्य) चयापचय मार्ग सार्वत्रिक आहेत, कोणत्याही पेशीचे वैशिष्ट्य आहे. ते ऊर्जा पुरवतात, सेलच्या मुख्य बायोपॉलिमर्सचे संश्लेषण करतात. ऍक्सेसरी मार्ग कमी सार्वत्रिक आहेत आणि विशिष्ट ऊतक आणि अवयवांचे वैशिष्ट्य आहेत. महत्त्वाच्या पदार्थांचे संश्लेषण. ते NADPH+H स्वरूपात ऊर्जा पुरवतात.

ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिडचे चक्र 1937 मध्ये जी. क्रेब्स यांनी शोधले होते, ते माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये चक्रीय मोडमध्ये पुढे जाते, टीसीए सायकलच्या प्रत्येक क्रांतीमध्ये एक एसिटाइल गट आणि 2 कार्बन अणू एसिटाइल CoA स्वरूपात प्रवेश करतात आणि प्रत्येकासह क्रांती 2 कार्बन डाय ऑक्साईडचे रेणू सायकलमधून काढून टाकले जातात. TCA सायकलमध्ये Oxaloacetate चे सेवन केले जात नाही, कारण ते पुन्हा निर्माण होते.

सायट्रेट आयसोमेरायझेशन - α-केटोग्लुटारेटचे ऑक्सिडायझेशन succinyl CoA आणि कार्बन डायऑक्साइडमध्ये केले जाते.

टीसीए सायकल एसिटाइलकोएचे 2 प्रकारच्या उत्पादनांमध्ये विघटन करण्याची एक विशिष्ट यंत्रणा आहे: कार्बन डायऑक्साइड - संपूर्ण ऑक्सिडेशनचे उत्पादन, न्यूक्लियोटाइड कमी होते, ज्याचे ऑक्सिडेशन हे उर्जेचा मुख्य स्त्रोत आहे.

जेव्हा टीसीए चक्र आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन सिस्टीममध्ये एसिटाइलकोएचा एक रेणू ऑक्सिडाइझ केला जातो तेव्हा 12 एटीपी रेणू तयार होतात: सब्सट्रेट फॉस्फोरिलेशनमुळे 1ATP, ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनमुळे 11ATP. ऑक्सिडेशन ऊर्जा कमी न्यूक्लियोटाइड्स आणि 1ATP च्या स्वरूपात जमा होते. TCA सायकलचे स्थूल समीकरण म्हणजे AcetylCoA + 3NAD + FAD+ ADP+Pn+2H20→ 2CO2+ 3NAD+H + FADH2+ ATP + CoASH

TCA सायकल हा मध्यवर्ती चयापचय मार्ग आहे. TCC ची कार्ये: समाकलित, ऊर्जा-निर्मिती, अॅनाबॉलिक.

क्रेब्स सायकलच्या पातळीवर चयापचयचा संबंध.

TCA सायकलचे अॅनाबॉलिक कार्य. क्रेब्स सायकलचे मेटाबोलाइट्स विविध पदार्थांच्या संश्लेषणासाठी वापरले जातात: कार्बोक्झिलेशन प्रतिक्रियांमध्ये कार्बन डायऑक्साइड, α-ketoglutarate → glu, oxaloacetate → ग्लुकोज, succinate → heme.

टीसीए सायकल ग्लुकोनोजेनेसिस, ट्रान्समिनेशन, डीमिनेशन आणि लिपोजेनेसिसच्या प्रक्रियेत भूमिका बजावते.

TCA सायकलचे नियमन. नियामक एंजाइम: सायट्रेट सिंथेस, आयसोसिट्रेट डीएच, α-केटोग्लुटेरेट डीएच कॉम्प्लेक्स.

सायट्रेट सिंथेसचे पॉझिटिव्ह अॅलोस्टेरिक इफेक्टर्स म्हणजे PIKE, acetylCoA, NAD, ADP.

सायट्रेट सिंथेसचे नकारात्मक अॅलोस्टेरिक प्रभाव म्हणजे ATP, सायट्रेट, NADH + H, फॅटी ऍसिड, succinylCoA एकाग्रतेत सामान्यपेक्षा वाढ.

ATP ची क्रिया acetylCoA साठी किमी वाढवणे आहे. जसजसे एटीपी एकाग्रता वाढते, एसिटाइलकोए एन्झाइमची संपृक्तता कमी होते आणि परिणामी, सायट्रेटची निर्मिती कमी होते.

आयसोसिट्रेट डीएचचे सकारात्मक अॅलोस्टेरिक प्रभाव ADP, NAD आहेत.

आयसोसिट्रेट डीएचचे नकारात्मक अॅलोस्टेरिक प्रभाव ATP, NADH + H आहेत.

क्रेब्स सायकल फीडबॅकद्वारे नियंत्रित केली जाते: एटीपी प्रतिबंधित आहे, एडीपी सक्रिय आहे. हायपोएनर्जेटिक अवस्था ही अशी परिस्थिती आहे ज्यामध्ये एटीपी संश्लेषण कमी होते.

टिश्यू हायपोक्सियामुळे: हवेतील ऑक्सिजन एकाग्रता कमी होणे, हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी आणि श्वसन प्रणालींमध्ये व्यत्यय, अशक्तपणा, हायपोविटामिनोसिस, उपवास.

क्रेब्स सायकलमध्ये जीवनसत्त्वांची भूमिका - रिबोफ्लेविन (एफएडी) - कोएन्झाइम एसडीएच, डीजी कॉम्प्लेक्सचे α-केटोग्लुटारेट, पीपी (एनएडी) - कोएन्झाइम एमडीएच, आयडीएच, डीजीचे α-केटोग्लुटारेट, थायमिन (टीपीएफ) - कोएन्झाइम α- डीजी कॉम्प्लेक्सचे केटोग्लुटेरेट, पॅन्टोथेनिक ऍसिड (सीओए): एसिटाइलकोए, ससिनिलकोए.

पर्याय 1

1. मुक्त ऊर्जा (G) आणि प्रणालीची एकूण ऊर्जा (E) मधील बदलांमधील संबंध प्रतिबिंबित करणारे थर्मोडायनामिक समीकरण लिहा. उत्तर द्या:

2. कार्य करण्यासाठी सेल कोणत्या दोन प्रकारची ऊर्जा वापरू शकतो ते दर्शवा. उत्तर द्या : कार्य करण्यासाठी, सेल एकतर मॅक्रोएर्ग्सच्या रासायनिक बंधांची ऊर्जा किंवा ट्रान्समेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंटची ऊर्जा वापरू शकते.

3. मानक परिस्थितीत एसिल-CoA प्रकाराच्या संयुगेमध्ये 1 मोल थिओथर बॉन्ड तुटल्यावर मुक्त उर्जेचे प्रमाण दर्शवा . उत्तर द्या : 8.0 kcal/M.

4. चरबीसाठी कॅलोरिक गुणांक मूल्य प्रविष्ट करा. उत्तर द्या : 9.3 kcal/g.

5. "मूलभूत चयापचय" काय म्हणतात ते दर्शवा. उत्तर द्या : शरीराचे कार्य चालू ठेवण्यासाठी ऊर्जा खर्चाची पातळी.

6. सरासरी वजन असलेल्या व्यक्तीसाठी "बेसल मेटाबॉलिक रेट" पातळी काय आहे ते दर्शवा, kcal/दिवसात व्यक्त केले जाते. उत्तर: अंदाजे 1800 k कॅलरी.

7. जैविक प्रणालींमध्ये सर्वात मोठ्या प्रमाणावर दर्शविल्या जाणार्‍या संयुगांमधील रासायनिक बंध तोडण्याचे 5 मार्ग सांगा. उत्तर: हायड्रोलिसिस, फॉस्फोरोलिसिस, थायोलिसिस, लिपेज क्लीवेज, ऑक्सिडेशन.

8. अपचयच्या पहिल्या टप्प्यातून दुसऱ्या टप्प्यात प्रवेश करणाऱ्या संयुगांच्या तीन मुख्य वर्गांची नावे द्या. उत्तर: मोनोसाकेराइड्स, उच्च फॅटी ऍसिडस्, एमिनो ऍसिडस्.

9. अपचयच्या तिसर्‍या टप्प्यात रासायनिक बंधांच्या विच्छेदनाची कोणती पद्धत प्रबळ आहे ते दर्शवा. उत्तर द्या : ऑक्सिडेशन.

10. शरीरात "कॅटबॉलिझमच्या संघटनेचे अभिसरण तत्त्व" या शब्दाचा अर्थ काय आहे ते स्पष्ट करा. उत्तर द्या :

11. त्याच्या शरीरात अपचय आयोजित करण्याच्या अभिसरण तत्त्वामुळे एखाद्या व्यक्तीला कोणते फायदे मिळतात ते स्पष्ट करा. उत्तर:

12. चयापचयांची संरचनात्मक सूत्रे वापरून, क्रेब्स चक्रातील आयसोसिट्रेटची ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया, प्रतिक्रियेमध्ये सामील असलेल्या सर्व संयुगे दर्शविते, लिहा. उत्तर द्या

13. क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलमध्ये मेटाबोलाइट प्रवाहाची दिशा कशी नियंत्रित केली जाते ते दर्शवा .उत्तर द्या: थर्मोडायनामिक नियंत्रण - चयापचय मार्गामध्ये दोन प्रतिक्रियांचा समावेश केल्यामुळे, मुक्त ऊर्जेचे मोठ्या प्रमाणात नुकसान होते.

14. क्रेब्स सायकलच्या इंटरमीडिएट मेटाबोलाइट्सचा पूल पुन्हा भरण्यासाठी 2 संभाव्य मार्ग दर्शवा. उत्तर: a) कॅटाबोलिझमच्या दुसऱ्या टप्प्यातून त्यांचा प्रवेश, ब) पायरुवेटची कार्बोक्झिलेशन प्रतिक्रिया.

15. कोणत्या सेल्युलर रचनेत श्वसन एंझाइमच्या साखळ्या स्थानिकीकृत आहेत ते दर्शवा. उत्तर द्या : माइटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये.

16. मुख्य श्वसन शृंखलाच्या जटिल IV चा भाग असलेल्या इंटरमीडिएट इलेक्ट्रॉन वाहकांच्या कार्याचे वर्णन करणारा आकृती काढा. उत्तर:

17. "ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन" या शब्दाची व्याख्या करा. उत्तर द्या : जैविक ऑक्सिडेशन दरम्यान सोडलेल्या ऊर्जेचा वापर करून एटीपी संश्लेषण

18. प्रोटीन F ची भूमिका दर्शवा | मिशेलच्या मते श्वसन एंझाइमच्या साखळीतील ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या यंत्रणेत. उत्तर द्या : प्रथिनेएफ | इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंटच्या बाजूने फिरणाऱ्या प्रोटॉनमुळे, ते एटीपी, एडीपी आणि अकार्बनिक फॉस्फेटची निर्मिती उत्प्रेरित करते.

19. मायटोकॉन्ड्रियामध्ये ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फोरिलेशनच्या जोडणीस कारणीभूत असलेल्या संयुगांच्या कृतीची यंत्रणा दर्शवा. उत्तर द्या : ही संयुगे एटीपी संश्लेषण प्रणालीला मागे टाकून आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीमध्ये प्रोटॉन वाहक म्हणून काम करतात.

20. हायपोक्सिक हायपोएनर्जेटिक राज्यांच्या विकासासाठी 2 संभाव्य कारणे दर्शवा. उत्तर द्या : 4 पैकी कोणतेही 2 पर्याय शक्य आहेत: अ) बाह्य वातावरणात ऑक्सिजनची कमतरता; ब) श्वसन प्रणालीमध्ये व्यत्यय; c) रक्ताभिसरण विकार; ड) रक्तातील हिमोग्लोबिनची ऑक्सिजन वाहून नेण्याची क्षमता कमी होणे.

21. न्यूट्रलायझेशनमधील संयुगांची 2 उदाहरणे द्या ज्यामध्ये मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशन प्रणाली भाग घेते. उत्तर द्या : सुगंधी कार्बोसायकलची कोणतीही 2 उदाहरणे (अँथ्रासीन, बेंझॅन्थ्रासीन, नॅप्थासीन, 3,4-बेंझपायरीन, मिथाइलकोलॅन्थ्रीन).

22. व्हिटॅमिन ई किंवा कॅरोटीन सारख्या अँटिऑक्सिडंट्सच्या संरक्षणात्मक कृतीची यंत्रणा स्पष्ट करा. उत्तर द्या : ही संयुगे सुपरऑक्साइड आयन रॅडिकलमधून अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन स्वीकारतात, त्यांच्या संरचनेत उपस्थित असलेल्या संयुग्मित दुहेरी बंधांच्या प्रणालीवर इलेक्ट्रॉन घनतेच्या पुनर्वितरणामुळे कमी प्रतिक्रियाशील संरचना तयार करतात.

पर्याय २

1. पेशींमध्ये होणार्‍या रासायनिक प्रक्रियेसाठी, प्रणालीच्या एन्थॅल्पीमध्ये (एच) बदल हा प्रणालीच्या एकूण उर्जेच्या (ई) बदलाइतकाच का आहे हे स्पष्ट करा.

उत्तर: जैविक प्रणालींमध्ये, रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान तापमान किंवा दाबात कोणतेही बदल होत नाहीत.

2. थर्मोडायनामिक्सच्या दृष्टिकोनातून कोणत्या रासायनिक प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे होऊ शकतात ते दर्शवा. उत्तर द्या : केवळ बाह्य रासायनिक अभिक्रिया उत्स्फूर्तपणे होऊ शकतात.

3. थिओएस्टर वर्गातील उच्च-ऊर्जा संयुगांची 2 उदाहरणे द्या. उत्तर: कोणतेही दोन विशिष्ट acyl-CoAs

उत्तर: 10.3 kcal/M.

5. अपचयच्या पहिल्या टप्प्यात पोषक घटकांमध्ये कोणते बदल होतात ते दर्शवा. उत्तर द्या : पॉलिमरचे मोनोमरमध्ये विभाजन करणे.

6. कॅटाओलिझमच्या दुसऱ्या टप्प्यात पोषक तत्वांच्या एकूण ऊर्जेचा कोणता भाग सोडला जातो ते दर्शवा. उत्तर द्या : एकूण ऊर्जेच्या 1/3.

7. अपचयच्या तिसऱ्या टप्प्यात कोणते चयापचय अंत उत्पादने तयार होतात ते दर्शवा. उत्तर द्या : पाणी, कार्बन डायऑक्साइड.

8. पेशींमध्ये होणार्‍या मोनोऑक्सीजेनेस अभिक्रियांचे सामान्य आकृती लिहा. उत्तर: एसएच2 + ओ2 +KOH 2 ->एस-ओएच+ Co ऑक्सिडाइज्ड + H 2 O

उत्तर:

10. चयापचयांची संरचनात्मक सूत्रे वापरून, क्रेब्स चक्रातील सक्सीनेटची ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया लिहा, प्रतिक्रियेमध्ये सामील असलेल्या सर्व संयुगे दर्शवितात. उत्तर:

11. क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलचे एकूण समीकरण लिहा. उत्तर: Acetyl-CoA + ZNAD + + FAD+GDP~P + 2H: O->CO 2 - ZNADH+H + + FADH 2 + GTP

12.2 संयुगे दर्शवा जे क्रेब्स सायकलच्या नियामक एंजाइमचे अॅलोस्टेरिक सक्रिय करणारे आहेत. उत्तर: ADF.आहे.एफ.

13. माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन एंझाइमची मुख्य शृंखला म्हणून ओळखला जाणारा चयापचय मार्ग परिभाषित करा. उत्तर: चयापचय मार्ग जो NADH+ सह प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची वाहतूक करतोएच 2 ऑक्सिजन साठी.

14. बाह्य स्त्रोतांकडून हायड्रोजन अणू किंवा इलेक्ट्रॉन स्वीकारू शकणार्‍या मुख्य श्वसन शृंखलाच्या मध्यवर्ती वाहकांची नावे द्या. उत्तर: कॉ.प्र, सायटोक्रोम सी.

15. H2O चा 1 तीळ बनवण्यासाठी NADH + H च्या 1 मोलच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान मानक परिस्थितीत किती मुक्त ऊर्जा सोडली जाते ते दर्शवा. उत्तर द्या : -52.6 kcal/M.

16. ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फोरिलेशनचे अनकप्लिंग काय म्हणतात ते स्पष्ट करा. उत्तर: सोडलेल्या मुक्त ऊर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर करून ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फोरिलेशनच्या प्रक्रियेतील संबंधात व्यत्यय.

17. "हायपोएनर्जेटिक स्टेट" या शब्दाचा अर्थ स्पष्ट करा. उत्तर: सेलमध्ये ऊर्जेचा अभाव.

18. एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलमच्या पडद्यामध्ये स्थानिकीकृत ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेत भाग घेणारे 2 सायटोक्रोम्सची नावे द्या. उत्तर: सायटोक्रोमb5, सायटोक्रोमपी 450 .

19. सायटोक्रोम पी 450 च्या सहभागासह इलेक्ट्रॉन ट्रान्सपोर्टर्सच्या साखळीचा एक आकृती द्या, एंडोप्लाज्मिक रेटिक्युलमच्या झिल्लीमध्ये कार्यरत. उत्तर: तुला संभोग

20. जैवसंश्लेषणातील 2 संयुगांची नावे द्या ज्यामध्ये मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशन प्रणालीचा समावेश आहे. उत्तर: एड्रेनालाईन (नॉरपेनेफ्रिन). स्टिरॉइड हार्मोन्स.

21.उतींमध्ये पेरोक्साइड रॅडिकल आयन तयार होण्याचे 2 संभाव्य स्त्रोत सूचित करा. उत्तर द्या :

पर्याय 3

1. "प्रणालीची मुक्त ऊर्जा" या शब्दाचे स्पष्टीकरण द्या. उत्तर: मुक्त ऊर्जा ही प्रणालीच्या एकूण उर्जेचा एक भाग आहे, ज्यामुळे कार्य केले जाऊ शकते.

2. एंडरगोनिक प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे का होऊ शकत नाहीत हे सूचित करा उत्तर द्या : एंडरगोनिक प्रतिक्रिया होण्यासाठी, बाह्य उर्जेचा स्रोत आवश्यक आहे.

3. एटीपी पायरोफॉस्फेट बाँडचा 1 मोल मानक परिस्थितीनुसार तुटल्यावर मुक्त उर्जेचे प्रमाण दर्शवा. उत्तर द्या : 7.3 kcal/mol.

4. मानक परिस्थितीत क्रिएटिन फॉस्फेटच्या 1 मोलमध्ये उच्च-ऊर्जा बंध तुटल्यावर मुक्त ऊर्जेचे प्रमाण दर्शवा. उत्तर: 10.3 kcal/M.

5. दैनंदिन मानवी प्रथिनांची आवश्यकता दर्शवा, जी/किलो शरीराच्या वजनामध्ये (WHO नॉर्म) व्यक्त केली जाते. उत्तर द्या : 1 ग्रॅम/किलो.

6. मानवी शरीरात प्रथिनांचे विघटन होत असताना त्यांच्या उष्मांक गुणांकाचे मूल्य दर्शवा उत्तर द्या : 4.1 kcal/g.

7. प्रथिनांच्या विघटनाने एखाद्या व्यक्तीच्या एकूण ऊर्जा खर्चाचा कोणता भाग समाविष्ट आहे ते दर्शवा. उत्तर: 15%.

8. "अपचय" ची संकल्पना परिभाषित करा. उत्तर द्या : शरीरातील पोषक घटकांचे विघटन करणाऱ्या प्रक्रियांचा संच.

9. कॅटाबोलिझमच्या पहिल्या आणि दुसऱ्या टप्प्यातील चयापचय मार्गांना विशिष्ट अपचय मार्ग का म्हणतात ते स्पष्ट करा. उत्तर:कॅटाबोलिझमच्या या टप्प्यांदरम्यान, प्रत्येक संयुग किंवा संरचनात्मकदृष्ट्या संबंधित संयुगांचा गट वेगवेगळ्या चयापचय मार्गांचा वापर करून खंडित केला जातो.

10. शरीरात "कॅटबॉलिझमच्या संघटनेचे अभिसरण तत्त्व" या शब्दाचा अर्थ काय आहे ते स्पष्ट करा. उत्तर: पोषक घटकांचे विघटन जसजसे खोलवर होते तसतसे मध्यवर्ती उत्पादनांची संख्या कमी होते.

11. त्याच्या शरीरात अपचय आयोजित करण्याच्या अभिसरण तत्त्वामुळे एखाद्या व्यक्तीला कोणते फायदे मिळतात ते स्पष्ट करा. उत्तर द्या : अ). एका प्रकारच्या पौष्टिकतेपासून दुसर्‍या प्रकारात स्विच करणे सोपे आहे. b). कॅटाबोलिझमच्या अंतिम टप्प्यावर एंजाइमची संख्या कमी करणे.

12. जैविक वस्तूंमध्ये होणार्‍या ऑक्सिडेशन प्रक्रिया आणि अ‍ॅबियोजेनिक वातावरणात होणार्‍या ऑक्सिडेशन प्रक्रियेमध्ये फरक करणारी 5 वैशिष्ट्ये दर्शवा. उत्तर: अ) "सौम्य" परिस्थिती ज्यामध्ये प्रक्रिया घडते, ब) एन्झाईम्सचा सहभाग, क) ऑक्सिडेशन प्रामुख्याने डीहायड्रोजनेशनद्वारे होते, ड) प्रक्रिया बहु-स्टेज असते, ई) प्रक्रियेची तीव्रता त्यानुसार नियंत्रित केली जाते उत्तरसेलच्या ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण करणे.

13. चयापचयांच्या संरचनात्मक सूत्रांचा वापर करून, 2-ऑक्सोग्लुटेरेटच्या रूपांतरणाची एकूण प्रतिक्रिया लिहा. succinyl-CoA मध्ये प्रतिक्रियेत सामील असलेले सर्व संयुगे सूचित करतात उत्तर द्या :

14. क्रेब्स सायकलमधील चयापचयांच्या प्रवाहाच्या दिशेच्या थर्मोडायनामिक नियंत्रणाचे बिंदू असलेल्या 2 प्रतिक्रियांची नावे द्या. उत्तर द्या : a) सायट्रेट सिंथेस प्रतिक्रिया b) 2-ऑक्सोग्लुटेरेट डिहायड्रोजनेज प्रतिक्रिया.

15. क्रेब्स सायकलमधील एसिटाइल अवशेषांच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान सोडल्या जाणार्‍या 3 संयुगे ज्याच्या संरचनेत ऊर्जा जमा होते ते दर्शवा. उत्तर द्या : NADH+H +, FADH 2, GTP.

16. श्वसन एंझाइमच्या साखळीला प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनचा पुरवठा करणार्‍या हायड्रोजन अणूंचे 2 इंटरमीडिएट स्वीकारकर्ते नाव द्या. उत्तर: NADH+H +, FADH 2

17. मुख्य श्वसन शृंखलाच्या कॉम्प्लेक्स 1 चा भाग असलेल्या इंटरमीडिएट प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन वाहकांच्या कार्याचे वर्णन करणारा आकृती काढा. उत्तर द्या :

18. इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण साखळीच्या प्रारंभिक आणि अंतिम बिंदूंच्या रेडॉक्स संभाव्यतेची मूल्ये ज्ञात असल्यास इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणादरम्यान मुक्त उर्जेची मात्रा मोजण्यासाठी वापरता येणारे एक सूत्र द्या. उत्तर द्या : जी" = - nएक्सएफx E".

19. मिशेलने प्रस्तावित केलेल्या संयुग्मनाच्या केमोस्मोटिक संकल्पनेच्या चौकटीत एटीपीच्या मॅक्रोएर्जिक बॉन्ड्सच्या ऊर्जेमध्ये श्वसन एंझाइमच्या साखळीत सोडल्या जाणार्‍या ऊर्जेच्या रूपांतराच्या दुसऱ्या टप्प्याचे सार दर्शवा. उत्तर द्या : ट्रान्समेम्ब्रेन प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंटची ऊर्जा वापरली जातेउच्च-ऊर्जा एटीपी बाँडच्या निर्मितीसाठी.

20. मायटोकॉन्ड्रियामधील ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फोरिलेशनच्या प्रक्रिया विभक्त करणाऱ्या संयुगांची 3 उदाहरणे द्या. उत्तर द्या : पॉलीक्लोरोफेनॉल, पॉलीनिट्रोफेनॉल, एसिटिलसॅलिसिलिक ऍसिड.

21. मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेदरम्यान प्रामुख्याने संयुगांच्या ऑक्सिडेशनची कोणती पद्धत लक्षात येते ते दर्शवा. उत्तर द्या : ऑक्सिजनेशन.

22. मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशनची 3 कार्ये सांगा. उत्तर द्या : अ) विविध यौगिकांच्या अपचय मध्ये सहभाग. b) शरीरासाठी आवश्यक असलेल्या संयुगांच्या जैवसंश्लेषणात सहभाग, c) डिटॉक्सिफिकेशन.

23. सुपरऑक्साइड आयन रॅडिकल निष्क्रिय करण्यासाठी 3 संभाव्य मार्गांची यादी करा. उत्तर द्या : a) सायटोक्रोमला अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनचे दान C. b) अँटिऑक्सिडंट संयुगासाठी अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनचे दान (जसे की व्हिटॅमिन ई, कॅरोटीन इ.) c) सुपरऑक्साइड डिसम्युटेस प्रतिक्रिया दरम्यान निष्क्रियता.

24. ऊतींमध्ये पेरोक्साइड रॅडिकल आयन तयार होण्याचे 2 संभाव्य स्त्रोत सूचित करा. उत्तर: a) एरोबिक डीहायड्रोजनेशन प्रतिक्रियांमध्ये तयार होते b) सुपरऑक्साइड डिसम्युटेज अभिक्रियामध्ये तयार होते.

25. पेशींमध्ये पेरोक्साइड आयन रॅडिकल निष्क्रिय करण्याच्या 3 संभाव्य मार्गांची यादी करा. उत्तर द्या : a) catalase द्वारे उत्प्रेरित केलेल्या प्रतिक्रियेदरम्यान, b) glutathione peroxidase द्वारे उत्प्रेरित केलेल्या प्रतिक्रियेदरम्यान. c) पेरोक्सिडेस द्वारे उत्प्रेरित प्रतिक्रिया दरम्यान

26. रासायनिक कार्सिनोजेनेसिसमध्ये मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशन प्रक्रिया काय भूमिका बजावू शकतात ते दर्शवा. उत्तर: पॉलीसायक्लिक सुगंधी हायड्रोकार्बन्सच्या तटस्थीकरणादरम्यान, त्यांचे इपॉक्साइड तयार होतात, ज्यामध्ये उत्परिवर्तनीय क्रिया असते.

पर्याय 4

1. सजीव वस्तूंच्या थर्मोडायनामिक्सचे वर्णन करण्यासाठी स्वीकार्य स्वरूपातील थर्मोडायनामिक्सच्या पहिल्या नियमाचे वर्णन करणारे समीकरण द्या. उत्तर: ∆EsnstemsN+∆पर्यावरण = 0.

2. रासायनिक अभिक्रियांचे ऊर्जा युग्मन काय म्हणतात ते स्पष्ट करा. उत्तर: एंडरगोनिक प्रतिक्रिया पार पाडण्यासाठी एक्सर्गोनिक प्रतिक्रिया दरम्यान मुक्त उर्जेचा वापर.

3. न्यूक्लिओसाइड पॉलीफॉस्फेट्सच्या वर्गातील संयुगांमध्ये उच्च-ऊर्जा रासायनिक बंधाचा प्रकार दर्शवा. उत्तर: फॉस्फोनहाइड्राइड किंवा पायरोफॉस्फेट बाँड.

4. मानसिक कामात गुंतलेल्या व्यक्तीच्या दैनंदिन ऊर्जा खर्चाची पातळी दर्शवा. उत्तर द्या : 2500 - 3000 kcal/दिवस.

5. अपचयच्या पहिल्या टप्प्यात पोषक तत्वांच्या एकूण ऊर्जेचा कोणता भाग सोडला जातो ते दर्शवा. उत्तर: 3% पर्यंत.

6. अपचयच्या दुसऱ्या टप्प्यात पोषक तत्वांचे रासायनिक बंध तोडण्यासाठी कोणत्या 5 पद्धती वापरल्या जातात ते दर्शवा. उत्तर द्या : hydrolysis, phosphorolysis, thiolysis, lyase क्लेवेज, ऑक्सिडेशन.

7. 3 संयुगे दर्शवा ज्यांच्या मॅक्रोएर्जिक बंधांमध्ये अपचयच्या तिसऱ्या टप्प्यात सोडलेली ऊर्जा जमा होते. उत्तर द्या : ATP, GTP, succinyl-CoA.

8. एरोबिक डिहायड्रोजनेशन प्रतिक्रियेसाठी सामान्य योजना लिहा. उत्तर: एसएच २+ O2 ->एसऑक्सिडाइज्ड+एच2 ओ2

9. मेटाबोलाइट्सची संरचनात्मक सूत्रे वापरून, क्रेब्स सायकलमधील मॅलेटची ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया लिहा, त्यात समाविष्ट असलेली सर्व संयुगे दर्शवा. उत्तर:

10. क्रेब्स सायकलमधील चयापचयांच्या प्रवाहाची तीव्रता कोणत्या दोन मुख्य घटकांच्या कृतीमुळे नियंत्रित केली जाते ते दर्शवा. उत्तर: a) नियामक एन्झाईम्सच्या क्रियाकलापात बदल b) ऑक्सॅलोएसीटेट आणि एसिटाइल-सीओएची एकाग्रता.

11.क्रेब्स सायकलच्या एन्झाईम्सची नावे सांगा, ज्याची क्रिया एटीपीच्या उच्च एकाग्रतेद्वारे अॅलोस्टेरिक यंत्रणेद्वारे प्रतिबंधित केली जाते. उत्तर: सायट्रेट सिंथेस, आयसोसिट्रेट डिहायड्रोजनेज.

12. श्वसन एंझाइमच्या साखळीतील अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा संयुगाचे नाव सांगा. उत्तर द्या : ऑक्सिजन.

13. मुख्य श्वसन शृंखलाच्या जटिल III चा भाग असलेल्या इंटरमीडिएट इलेक्ट्रॉन वाहकांच्या कार्याचे वर्णन करणारा आकृती काढा. उत्तर:

14. मुख्य श्वासोच्छवासाच्या साखळीच्या सुरूवातीस आणि शेवटच्या दरम्यानच्या रेडॉक्स संभाव्य फरकाचे मूल्य दर्शवा. उत्तर: 1, 14v

15. केमिओस्मोटिक संकल्पनेच्या चौकटीत एटीपीच्या मॅक्रोएर्जिक बंधांच्या ऊर्जेमध्ये श्वसन एंझाइमच्या साखळीत सोडलेल्या ऊर्जेच्या रूपांतरणाच्या पहिल्या टप्प्याचे सार दर्शवा.

मिशेलने प्रस्तावित केलेली जोडी, उत्तर: श्वसन एंझाइम साखळीच्या ऑपरेशन दरम्यान सोडलेली मुक्त उर्जा आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीच्या सापेक्ष प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंट तयार करण्यासाठी वापरली जाते.

16. मिशेलच्या मते श्वसन एंझाइमच्या साखळीतील ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या यंत्रणेमध्ये F0 प्रथिने कोणती भूमिका बजावते ते दर्शवा. उत्तर: प्रथिनेएफ 0 इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंटसह सक्रिय केंद्राकडे प्रोटॉनचा प्रवाह सुनिश्चित करतेएटीपी सिंथेटेस एंजाइम.

17. श्वसन एंझाइमच्या मुख्य शृंखलेतील जटिल IV चे कार्य रोखणाऱ्या संयुगांची 2 उदाहरणे द्या. उत्तर: सायनाइड, कार्बन मोनोऑक्साइड.

18. हायपोक्सिक हायपोएनर्जेटिक राज्यांच्या विकासासाठी 2 संभाव्य कारणे दर्शवा. उत्तर: 4 पैकी कोणतेही 2 पर्याय शक्य आहेत: अ) बाह्य वातावरणात ऑक्सिजनची कमतरता; ब) श्वसन प्रणालीमध्ये व्यत्यय; c) रक्ताभिसरण विकार; d) रक्तातील हिमोग्लोबिनची ऑक्सिजन वाहून नेण्याची क्षमता कमी होणे.

पर्याय 5

1. निवासी इमारतींच्या थर्मोडायनामिक्सचे वर्णन करण्यासाठी स्वीकार्य स्वरूपात थर्मोडायनामिक्सच्या II कायद्याचे वर्णन करणारे समीकरण द्या. उत्तर द्या : डीएससिस्टम + डीएसवातावरण > 0.

2. कोणत्या स्थितीत दोन उत्साहीपणे जोडलेल्या प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे पुढे जाऊ शकतात हे दर्शवा. उत्तर द्या : मुक्त ऊर्जेतील एकूण बदल नकारात्मक असल्यास दोन उत्साहीपणे जोडलेल्या प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे पुढे जाऊ शकतात.

3. न्यूक्लिओसाइड पॉलीफॉस्फेट्सच्या वर्गातील उच्च-ऊर्जा संयुगांची 2 उदाहरणे द्या. उत्तर: खालीलपैकी कोणतेही २: एटीपी, जीटीपी, सीटीपी, यूटीपी किंवा त्यांचे बायफॉस्फेट अॅनालॉग

4. मानवी शरीरातील प्रथिने अपचय च्या 2 अंतिम नायट्रोजन-युक्त उत्पादनांची नावे द्या. उत्तर द्या : खालीलपैकी कोणतेही दोन: अमोनिया, युरिया, क्रिएटिनिन.

5. कॅटाबोलिझमच्या पहिल्या टप्प्यात पोषक तत्वांचे रासायनिक बंध तोडण्याच्या कोणत्या पद्धती वापरल्या जातात ते दर्शवा. उत्तर द्या : हायड्रोलिसिस, फॉस्फोरोलिसिस.

6. अपचयच्या दुस-या टप्प्यात तयार झालेल्या चयापचयातील 4 अंतिम उत्पादनांची नावे द्या. उत्तर द्या : खालीलपैकी 4 संयुगे: पाणी, कार्बन डायऑक्साइड, अमोनिया, युरिया, क्रिएटिनिन, यूरिक ऍसिड.

7. अपचयच्या तिसऱ्या टप्प्यातील चयापचय मार्गांना सामान्य अपचय मार्ग का म्हणतात ते स्पष्ट करा. उत्तर: हे चयापचय मार्ग कोणत्याही पोषक घटकांच्या विघटनासाठी समान आहेत.

8. पेशींमध्ये होणार्‍या डायऑक्सिजनेस प्रतिक्रियांच्या सामान्य योजनेच्या आवृत्तींपैकी एक लिहा. उत्तर द्या : पर्यायांपैकी एक: अ) R-CH=CH-R 2 +बद्दल 2 ->R1-C(O)H + R-C(O)H(aldehydes) b) SH2+ O2 -> HO-S-Oएन-> S=0 + H2बद्दल

9. लिहा, चयापचयांच्या संरचनात्मक सूत्रांचा वापर करून, क्रेब्स चक्रातील सायट्रेट संश्लेषणाची प्रतिक्रिया, प्रतिक्रियेमध्ये सामील असलेल्या सर्व संयुगे दर्शवितात. उत्तर द्या :

10. क्रेब्स सायकलच्या आंशिक प्रतिक्रियांच्या उत्प्रेरकात भाग घेणार्‍या 4 नियामक एंजाइमची नावे द्या. उत्तर द्या : सायट्रेट सिंथेस, आयसोसिट्रेट डिहायड्रोजनेज, 2-ऑक्सोग्लुटेरेट डिहायड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स, सक्सीनेट डिहायड्रोजनेज.

11.क्रेब्स सायकलच्या इंटरमीडिएट मेटाबोलाइट्सचा पूल पुन्हा भरण्याचे 2 संभाव्य मार्ग सूचित करा. उत्तर द्या : अ) कॅटाबोलिझमच्या दुसऱ्या टप्प्यातून त्यांचा प्रवेश, ब) पायरुवेटची कार्बोक्झिलेशन प्रतिक्रिया.

12. ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलचे मेटाबोलॉन कोणत्या सेल कंपार्टमेंटमध्ये स्थानिकीकृत आहे ते दर्शवा. उत्तर द्या : माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये.

13. मायटोकॉन्ड्रियाच्या मुख्य श्वसन शृंखलातून IV एन्झाइम कॉम्प्लेक्सची नावे द्या. उत्तर द्या : सायटोक्रोम सी- ऑक्सिडेस कॉम्प्लेक्स

14. श्वसन एंझाइमच्या मुख्य शृंखलाच्या कार्याचे वर्णन करणारे सारांश समीकरण लिहा. उत्तर: NADH+H"+1/2O 2 -> NAD + +H 2 O

15. ग्लूटामेट, आयसोसिट्रेट, मॅलेट इ. सारख्या अनेक ऑक्सिडायझेबल सब्सट्रेट्समधील इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन NAD + मध्ये का हस्तांतरित केले जातात ते स्पष्ट करा. उत्तर द्या : या संयुगांचे रेडॉक्स पोटेंशिअल NADH+H+ पेक्षा कमी आहेत, त्यामुळे या संयुगांतील इलेक्ट्रॉन्स रेडॉक्स संभाव्य ग्रेडियंटसह NAD + मध्ये हस्तांतरित केले जाऊ शकतात.

16. ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलमध्ये होणार्‍या सब्सट्रेट स्तरावर ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन प्रतिक्रियांचे आरेखन द्या. उत्तर द्या

17. श्वसन एंझाइमच्या मुख्य शृंखलेच्या जटिल III चे कार्य प्रतिबंधित करणार्‍या संयुगाचे उदाहरण द्या. उत्तर द्या : अँटीमाइसिन.

18.कोणत्या सेल्युलर स्ट्रक्चर्समध्ये मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशनची प्रक्रिया प्रामुख्याने स्थानिकीकृत आहे हे दर्शवा. उत्तर द्या : एंडोप्लाज्मिक रेटिक्युलमच्या झिल्लीमध्ये.

19. पेशींमध्ये सुपरऑक्साइड आयनॉन रेडिकल तयार होण्याचे 3 संभाव्य स्त्रोत सूचित करा. उत्तर: अ) एच च्या ऑक्सिडेशन दरम्यानbव्हीMetHb. 6) सिंगल-इलेक्ट्रॉन ऑक्सिडेशनKoQH 2 ऑक्सिजन रेणूला इलेक्ट्रॉनचे दान c) कमी झालेल्या फ्लेव्हिन्सचे एक-इलेक्ट्रॉन ऑक्सीकरण दरम्यान. (इतर पर्याय शक्य आहेत).

20. ग्लूटाथिओन पेरोक्सिडेसद्वारे उत्प्रेरित पेरोक्साइड न्यूट्रलायझेशनची प्रतिक्रिया लिहा. उत्तर: H 2 O 2 + 2 Gl-एसN -> Gl-एस- एस-GL + 2 H 2 O

पर्याय 6

1. एक समीकरण लिहा ज्याचा वापर मानक परिस्थितीत विशिष्ट रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान मुक्त उर्जेच्या पातळीतील बदलाची गणना करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

उत्तर द्या : ∆ जी =- 2.303xRxTxlgKसमतोल

2. सजीव वस्तूंमध्ये समांतर होणार्‍या दोन रासायनिक अभिक्रियांच्या ऊर्जा युग्मनाचा एक सामान्य आकृती द्या उत्तर द्या :

3. उच्च-ऊर्जा संयुगांची जैविक भूमिका दर्शवा. उत्तर द्या : exergonic प्रतिक्रिया दरम्यान मुक्त ऊर्जा जमा आणि endergonic प्रतिक्रियांसाठी ऊर्जा प्रदान.

4. तिसऱ्या टप्प्यात एकूण पोषक उर्जेचा कोणता भाग सोडला जातो ते दर्शवा

अपचय उत्तर द्या : 2/3 .

5. अपचयच्या दुसऱ्या टप्प्यापासून क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक अॅसिड सायकलमध्ये प्रवेश करणाऱ्या 5 संयुगांची नावे द्या. उत्तर द्या : Acetyl-CoA, oxaloacetate, 2-oxoglutarate, fumarate, succinyl-CoA.

6. पेशींमध्ये वापरल्या जाणार्‍या संयुगे ऑक्सिडायझेशनच्या 3 मार्गांची यादी करा. उत्तर द्या : डिहायड्रोजनेशन, ऑक्सिजनेशन, इलेक्ट्रॉन काढणे.

7. शरीरातील जैविक ऑक्सिडेशनची 4 कार्ये सूचीबद्ध करा. उत्तर द्या : अ) ऊर्जा कार्य. b) प्लास्टिकचे कार्य, c) डिटॉक्सिफिकेशन, d) पुनर्संचयित क्षमता निर्माण करणे.

8. क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलची 3 कार्ये सूचीबद्ध करा. उत्तर द्या : ऊर्जा, प्लास्टिक, एकत्रीकरण.

9. क्रेब्स सायकलच्या एंजाइमची नावे सांगा, ज्याची क्रिया एटीपीच्या उच्च सांद्रतेद्वारे अॅलोस्टेरिक यंत्रणेद्वारे प्रतिबंधित केली जाते. उत्तर द्या : सायट्रेट सिंथेस, आयसोसिट्रेट डिहायड्रोजनेज.

10. बायोसिंथेसिससाठी प्रारंभिक सब्सट्रेट्स म्हणून वापरल्या जाणार्‍या क्रेब्स सायकलच्या 3 इंटरमीडिएट उत्पादनांची नावे द्या. उत्तर द्या : Oxaloacetate, 2-oxoglutarate, succinyl-CoA

11. मायटोकॉन्ड्रियाच्या मुख्य श्वसन शृंखलातून एन्झाइम कॉम्प्लेक्स III ची नावे द्या. उत्तर द्या :कॉ.प्रएच 2, सायटोक्रोम सी ऑक्सिडॉरडक्टेस कॉम्प्लेक्स

12.सक्सीनेट, 3-फॉस्फोग्लिसेरॉल इत्यादींच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान इलेक्ट्रॉन्स आणि प्रोटॉन्स एनएडी + मध्ये नाही तर फ्लेव्होप्रोटीन्सद्वारे KoQ मध्ये का हस्तांतरित केले जातात हे स्पष्ट करा. उत्तर द्या : या संयुगांची रेडॉक्स क्षमता NADH + पेक्षा जास्त आहेएच + , परंतु पेक्षा कमीKoQ,म्हणून, या संयुगांमधील इलेक्ट्रॉन्स केवळ रेडॉक्स संभाव्य ग्रेडियंटसह हस्तांतरित केले जाऊ शकतातKoQ.

13. "श्वसन एंझाइमच्या साखळीतील ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन" या शब्दाची व्याख्या करा. उत्तर द्या : एटीपी संश्लेषण श्वासोच्छवासाच्या एंझाइमच्या साखळीसह इलेक्ट्रॉनच्या हालचाली दरम्यान सोडलेल्या उर्जेमुळे.

14. मिशेलच्या मते श्वसन एंझाइमच्या साखळीतील ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या यंत्रणेमध्ये F0 प्रथिने कोणती भूमिका बजावते ते दर्शवा. उत्तर द्या : प्रथिनेएफ 0 मध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंटसह प्रोटॉनचा प्रवाह सुनिश्चित करतेसक्रिय केंद्रएटीपी सिंथेटेस एंजाइम.

15. त्यांच्या घटनेच्या कारणावर आधारित हायपोएनर्जेटिक अवस्थांचे वर्गीकरण द्या. उत्तर द्या : अ) पौष्टिक. 6). हायपोक्सिक. c) हिस्टोटॉक्सिक. जी). एकत्रित.

16. सायटोक्रोम पी 450 च्या सहभागासह इलेक्ट्रॉन ट्रान्सपोर्टर्सच्या साखळीचा एक आकृती द्या, एंडोप्लाज्मिक रेटिक्युलमच्या झिल्लीमध्ये कार्यरत. उत्तर द्या :

17. एंझाइम सुपरऑक्साइड डिसम्युटेसद्वारे उत्प्रेरित केलेल्या प्रतिक्रियेचे समीकरण द्या.

उत्तर द्या : O 2- + 0 2- + 2H + -> H 2 O 2 + O 2

पर्याय 7

1. सजीव वस्तू काम करण्यासाठी थर्मल एनर्जी का वापरू शकत नाहीत हे स्पष्ट करा. उत्तर द्या : INजैविक प्रणालींमध्ये तापमान ग्रेडियंट नसते.

2. विशिष्ट संयुगांमधील रासायनिक बंध कोणत्या तत्त्वानुसार उच्च-ऊर्जा बंध म्हणून वर्गीकृत केले जातात ते दर्शवा. उत्तर: असे बंधन तोडण्याची मुक्त ऊर्जा 5 kcal/mol (समान: > 21 kJ/M) पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

3. उच्च-ऊर्जा संयुगेच्या 4 वर्गांची नावे द्या. उत्तर: खालीलपैकी कोणतेही 4 पर्याय: न्यूक्लिओसाइड पॉलीफॉस्फेट्स, कार्बोनिल फॉस्फेट्स, थिओएस्टर. guanidine फॉस्फेट्स, aminoacyl adenylates, aminoacyl-tRNA.

4. लिपिड्सची दैनंदिन मानवी गरज दर्शवा, जी/किलो शरीराच्या वजनामध्ये व्यक्त केली जाते. उत्तर द्या : 1.5 ग्रॅम/कि.ग्रा.

5. कर्बोदकांमधे कॅलोरिक गुणांक मूल्य प्रविष्ट करा. उत्तर द्या : 4.1 kcal/g.

6. एखाद्या व्यक्तीच्या एकूण ऊर्जा खर्चाचा कोणता भाग लिपिड्सच्या विघटनाने व्यापलेला आहे ते दर्शवा. उत्तर द्या : 30%.

7. अपचयच्या पहिल्या टप्प्यातील जैविक भूमिका दर्शवा. उत्तर द्या : दुसऱ्या टप्प्यात प्रवेश करणार्या वैयक्तिक संयुगेच्या संख्येत तीव्र घट.

8. अपचयच्या तिसऱ्या टप्प्याशी संबंधित 2 चयापचय मार्गांची नावे द्या. उत्तर द्या : क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल, श्वसन एंझाइमची मुख्य शृंखला.

9. अॅनारोबिक डिहायड्रोजनेशन प्रतिक्रियांसाठी एक सामान्य योजना लिहा. उत्तर: एसएच 2 + एक्स -> एसऑक्सिडाइज्ड + CN 2

10. क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल म्हणून ओळखला जाणारा चयापचय मार्ग परिभाषित करा. उत्तर द्या : डाय- आणि ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या परस्पर परिवर्तनाचा चक्रीय मार्ग, ज्या दरम्यान एसिटाइल अवशेष CO2 च्या दोन रेणूंमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जातात.

11. स्ट्रक्चरल फॉर्म्युला वापरून सायट्रेटचे आयसोसिट्रेटमधील संक्रमणाचे वर्णन करा, प्रक्रियेतील सर्व सहभागींना सूचित करा. उत्तर द्या :

12. क्रेब्स सायकलचे एंजाइम दर्शवा, ज्याची क्रिया एनएडीएच + एच + च्या उच्च एकाग्रतेद्वारे अलॉस्टरली प्रतिबंधित आहे. उत्तर द्या : सायट्रेट सिंथेस, आयसोसिट्रेट डिहायड्रोजनेज, 2-ऑक्सोग्लुटेरेट डिहायड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स.

13. पायरुवेटपासून ऑक्सॅलिक-एसिटिक ऍसिडच्या संश्लेषणासाठी प्रतिक्रिया लिहा, प्रक्रियेतील सर्व सहभागींना सूचित करा. उत्तर द्या :सीएच 2 -CO-COOH+ CO 2 + ATP -> COOH-CH 2 -CO-COOH+ ADP+P.

14. मायटोकॉन्ड्रियाच्या मुख्य श्वसन शृंखलाचे एक सामान्य आकृती द्या. उत्तर द्या :

15. मायटोकॉन्ड्रियाच्या मुख्य श्वसन शृंखलातून 1 एन्झाइम कॉम्प्लेक्सची नावे द्या. उत्तर द्या : NADH+H + ,KoQ- ऑक्सिडोरेक्टेस कॉम्प्लेक्स.

16. मुख्य श्वसन शृंखलाच्या वाहक प्रणालीतून इलेक्ट्रॉन हलविण्याचे कारण (वाहक शक्ती) दर्शवा. उत्तर द्या : श्वसन वाहतूक साखळीच्या सुरूवातीस आणि शेवटी संयुगांमधील रेडॉक्स संभाव्यतेतील फरक.

17. "सबस्ट्रेट स्तरावर ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन" या शब्दाची व्याख्या करा. उत्तर द्या : विशिष्ट कंपाऊंडच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान सोडलेल्या ऊर्जेचा वापर करून एटीपी संश्लेषण.

18. श्वसन एंझाइमच्या मुख्य शृंखलाच्या 1 कॉम्प्लेक्सच्या कार्यास प्रतिबंध करणार्या संयुगांची 2 उदाहरणे द्या. उत्तर द्या : रोटेनोन, सोडियम अमायटल.

19. हिस्टोटॉक्सिक हायपोएनर्जेटिक राज्यांच्या विकासासाठी 2 संभाव्य कारणे निर्दिष्ट करा. उत्तर द्या : a) श्वसन एंझाइमची साखळी अवरोधित करणे, b) ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फोरिलेशनचे एकत्रीकरण.

20. 2 संयुगांची नावे द्या ज्यांच्या अपचय मध्ये मायक्रोसोमल ऑक्सिडेशन प्रणालीचा समावेश आहे. उत्तर द्या : ट्रिप्टोफॅन, फेनिलॅलानिन.

हेटरोट्रॉफिक जीवांमध्ये मुक्त ईचा स्त्रोत आहे पोषक तत्वांचा बिघाड, दुसऱ्या शब्दांत, पेशी आणि ऊतींमध्ये होणारी अपचय प्रक्रिया. कॅटाबोलिझममध्ये शेकडो रसायनांचा समावेश होतो. प्रतिक्रिया, डझनभर चयापचय मार्ग. त्याच वेळी, कॅटाबॉलिक प्रक्रियेच्या संस्थेमध्ये एक विशिष्ट तर्क शोधला जाऊ शकतो. सर्व अपचय पोषण आहे. शरीरातील पदार्थ तीन टप्प्यात विभागले जाऊ शकतात किंवा सामान्यतः म्हणतात, तीन टप्पे.

पहिल्या टप्प्यातपॉलिमर रेणू मोनोमर्समध्ये विभागले जातात: प्रथिने अमीनो ऍसिडमध्ये मोडली जातात, ऑलिगोस आणि पॉलिसेकेराइड्स मोनोसॅकराइड्समध्ये आणि त्यांच्या डेरिव्हेटिव्हमध्ये, लिपिड्स उच्च फॅटी ऍसिडमध्ये, ग्लिसरॉल, एमिनो अल्कोहोल इ.मध्ये मोडतात. या टप्प्यात ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया, हायड्रोलिसिस आणि प्रीड्रोलिसिस आणि फॉडोलिसिस नसतात. . सर्व ऊर्जा उष्णता म्हणून नष्ट होते. या टप्प्यात, यौगिकांच्या संख्येत तीव्र घट होते, जे नंतर अपचयच्या दुसऱ्या टप्प्यात प्रवेश करतात. अशा प्रकारे, विविध खाद्यपदार्थांसह, लाखो भिन्न प्रथिने गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये प्रवेश करतात आणि ते सर्व 20-25 AA मध्ये मोडतात.

दुसऱ्या टप्प्यातया पाच डझन संयुगे पुढील क्लीवेजमधून जातात, जेणेकरून या टप्प्यातून बाहेर पडताना फक्त पाच संयुगे उरतात: एसिटाइल CoA, succinyl CoA, fumarate, oxalo acetate आणि 2oxoglutarate. अशा प्रकारे, दुस-या टप्प्यात चालू असलेल्या पोषक घटकांचे विघटन मध्यवर्ती उत्पादनांचे आणखी मोठे एकत्रीकरण होते. दुसऱ्या टप्प्यात होणाऱ्या अपचय प्रक्रिया मिश्र स्वरूपाच्या असतात, कारण त्यात फॉस्फोरोलिसिस, लायसे क्लीव्हेज, थायोलिसिस आणि ऑक्सिडेटिव्ह प्रतिक्रियांचा समावेश आहे. कॅटाबोलिझमच्या या टप्प्यात, कॅटाबोलिझमची सर्व नायट्रोजन युक्त अंत उत्पादने तयार होतात, तसेच काही CO2 आणि H2O तयार होतात. कॅटाबॉलिक प्रक्रियेची संघटना अशी आहे की पोषक तत्वांचे विघटन जसजसे खोलवर होते, तसतसे मध्यवर्ती चयापचय उत्पादनांची संख्या कमी होते. अपचय प्रक्रिया तयार करण्याच्या या तत्त्वाला अभिसरण तत्त्व म्हणतात. कॅटाबोलिझमच्या पहिल्या आणि दुस-या टप्प्यातील चयापचय मार्ग सामान्यतः वैयक्तिक संयुगे किंवा समान वर्गाच्या संरचनात्मकदृष्ट्या संबंधित पदार्थांच्या गटांसाठी वैयक्तिक असतात. म्हणून, कॅटाबोलिझमच्या पहिल्या आणि दुसऱ्या टप्प्यातील चयापचय मार्गांना विशिष्ट अपचय मार्ग म्हणतात. त्याच वेळी, अपचयच्या तिसर्या टप्प्यातील चयापचय प्रक्रिया कोणत्या कंपाऊंडमध्ये मोडल्या गेल्या आहेत याची पर्वा न करता समान असतात.

या संदर्भात, चयापचय मार्ग तिसरा टप्पाकॅटाबोलिझमचे सामान्य मार्ग म्हणतात. कॅटाबोलिझमच्या तिसर्‍या टप्प्यात सामान्य चयापचय मार्गांची उपस्थिती, ज्यामध्ये 2/3 मुक्त ऊर्जा सोडली जाते, सजीवांच्या अनुकूली क्षमता वाढवते, कारण एका प्रकारच्या पौष्टिकतेतून दुसर्‍या प्रकारात स्विच करणे तुलनेने सोपे करते. तिसर्‍या टप्प्यात सामान्य चयापचय मार्गांच्या उपस्थितीमुळे विविध पोषक तत्वांवर प्रक्रिया करण्यासाठी पेशी आणि ऊतींना आवश्यक असलेल्या विविध एन्झाईम्सची संख्या कमी करणे देखील शक्य होते. हे सर्व जीवांना जगण्याच्या संघर्षात मदत करते आणि सजीवांच्या दीर्घ उत्क्रांतीचा परिणाम आहे. कॅटाबोलिझमच्या तिसऱ्या टप्प्याचे मार्ग: क्रेब्स ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल आणि श्वसन एंझाइमची साखळी

Q=∆H + W

कुठे: Q - उष्णता ऊर्जा

ΔН - एन्थॅल्पी

डब्ल्यू - काम

अशा प्रकारे, पेशी, प्रकाश क्वांटा (प्रकाशसंश्लेषण) किंवा सेंद्रिय आणि अजैविक पदार्थांच्या रासायनिक उर्जेच्या रूपात बाह्य वातावरणातून ऊर्जा प्राप्त करतात आणि उच्च ऊर्जा क्षमता (एटीपी) असलेल्या संयुगेमध्ये साठवतात, तिचे विद्युत किंवा रासायनिक उर्जेमध्ये रूपांतर करतात. एक रेणू. एटीपी सर्व सजीवांमध्ये रासायनिक ऊर्जेचा मुख्य वाहक आहे. एटीपी आपली उर्जा इतर बायोमोलेक्यूल्समध्ये हस्तांतरित करू शकते, त्याचे टर्मिनल फॉस्फेट गट गमावून, एडीपीमध्ये बदलते, म्हणजेच, झिल्ली ओलांडून पदार्थ वाहून नेण्यासाठी संकुचित, मोटर उपकरणाचे कार्य करते. निरुपयोगी थर्मल कार्य वातावरणात सोडले जाते - पर्यावरणाची एन्ट्रॉपी (∆S) वाढते.

थर्मोडायनामिक्सचा दुसरा नियम

यंत्रणा आपल्या विकृतीसाठी धडपडते.हे एंट्रॉपी ΔS मधील वाढीद्वारे दस्तऐवजीकरण केले जाते आणि समीकरणाद्वारे व्यक्त केले जाते:

ΔH = ΔG + TΔS

कुठे: ΔH - थर्मल ऊर्जा,

ΔG - गिब्स मुक्त ऊर्जा,

टी - परिपूर्ण तापमान.

एन्ट्रॉपी मूल्य स्थिर असते आणि त्याचे किमान मूल्य सकारात्मक असते. हे या वस्तुस्थितीमुळे होते की पोषक तत्वांच्या ऱ्हास दरम्यान सिस्टममधील एन्ट्रॉपीच्या पातळीत वाढ झाल्याची भरपाई सिस्टममधून अंतिम उत्पादने काढून टाकणे आणि बायोसिंथेटिक प्रक्रियेच्या तीव्रतेमुळे होते आणि हे मूल्य आवश्यक स्थिर पॅरामीटर्सपर्यंत कमी केले जाते. .

चयापचय थांबल्यास, प्रणालीची गिब्स ऊर्जा कमी होते, एन्ट्रॉपी वाढते (म्हणजेच, ऊर्जेची गुणवत्ता कमी होते), आणि एन्थॅल्पी, जी प्रणालीच्या थर्मल सामग्रीचे मापन दर्शवते, कमी होते. तो नेहमी किमान प्रयत्न करतो आणि जेव्हा ते पोहोचते तेव्हा शरीर मरते. म्हणून, जीव किंवा जैवप्रणालीचे कार्य उच्च पातळीचे एन्थॅल्पी आणि मुक्त ऊर्जा आहे. प्रणाली कमी स्थिर स्तरावर एन्ट्रॉपी मूल्य राखण्यासाठी झुकते.

हे ज्ञात आहे की पदार्थाची कठोरता जितकी जास्त असेल तितकी त्याची एन्ट्रॉपी कमी असेल. तर डायमंडची एन्ट्रॉपी (0.57 e.u.) ग्रेफाइटच्या (1.7 e.u.) एंट्रॉपीच्या अर्धी आहे. कार्बाइड्स, बोराइड्स आणि इतर अतिशय कठीण पदार्थ कमी एन्ट्रॉपीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. अनाकार शरीराची एन्ट्रॉपी स्फटिकाच्या एंट्रॉपीपेक्षा थोडी जास्त असते. प्रणालीच्या फैलावच्या प्रमाणात वाढ झाल्यामुळे त्याच्या एन्ट्रॉपीमध्ये थोडीशी वाढ होते.

एखाद्या पदार्थाचे रेणू अधिक गुंतागुंतीचे झाल्यामुळे एंट्रॉपी वाढते; तर N 2 O, N 2 O 3, N 2 O 5 वायूंसाठी अनुक्रमे एंट्रॉपी 52.6 आहे; 73.4 आणि 85.0 e.u. शाखा नसलेल्या हायड्रोकार्बन्सची एन्ट्रॉपी शाखा नसलेल्या हायड्रोकार्बन्सच्या एन्ट्रॉपीपेक्षा कमी असते. सायक्लोअल्केनची एन्ट्रॉपी त्याच्या संबंधित अल्केनच्या एन्ट्रॉपीपेक्षा कमी असते.

स्थिर स्थिती राखण्यासाठी आवश्यक असलेल्या घटकांचा अधिक तपशीलवार विचार करूया. चयापचय होण्यासाठी, म्हणजे,

थर S → X ↔ Y → P(अधोगतीची अंतिम उत्पादने)

अंमलबजावणी V 1, V 2, V 3 – const.

चयापचय

सब्सट्रेट एकाग्रता (S) ने हे परिवर्तन उत्प्रेरक करणार्‍या एन्झाइमची संपृक्तता सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. ही प्रतिक्रिया दिशाहीन असणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे सब्सट्रेट ऱ्हासाकडे निव्वळ प्रवाह निर्माण होतो. अशा प्रतिक्रिया प्रणालीच्या ऑपरेशनवर नियंत्रण ठेवतात आणि त्याचे मर्यादित दुवे असतात - ते गतिजदृष्ट्या अपरिवर्तनीय असतात. शरीरातील अशा प्रतिक्रियेचे उदाहरण म्हणजे ग्लुकोकिनेज प्रतिक्रिया, ज्यामुळे एटीपी आणि एमजी 2+ च्या उपस्थितीत ग्लुकोजपासून जीएल-6-फॉस्फेट तयार होते. हा ग्लायकोलिसिसमधील मर्यादित दुवा आहे, जो संपूर्ण प्रक्रियेची गती निर्धारित करतो.

स्थिर प्रवाह राखण्यासाठी अटी.

1. चयापचय अंतिम टप्प्यात गतीशीलपणे अपरिवर्तनीय (CO 2 H 2 O) असणे आवश्यक आहे;

2. अंतिम उत्पादने शरीरातून उत्सर्जित होत असल्याने, बायोसिस्टममधील एन्ट्रॉपी जवळजवळ स्थिर ठेवली जाते;

3. पोषक आणि उर्जेचा सतत प्रवाह स्थिर स्थिती राखण्यासाठी केवळ एक अटी आहे;

4. स्ट्रक्चरल संस्थेची उपस्थिती जी पोषक आणि उर्जेचे शोषण आणि वापर करण्यास परवानगी देते.

चयापचय परिचय. चयापचय संस्थेची तत्त्वे.

चयापचय- एन्झाइम्सद्वारे उत्प्रेरित केलेल्या सर्व जैवऑर्गेनिक प्रतिक्रियांची संपूर्णता म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते.

इंटरमीडिएट एक्सचेंजपोषक तत्त्वे रक्तात प्रवेश केल्यापासून सुरू होते आणि चयापचयातील उत्पादने काढून टाकल्या जाईपर्यंत आणि शरीराला त्याच्या जीवनासाठी आवश्यक असलेले पदार्थ आणि ऊर्जा प्रदान करतात.

चयापचयएक अत्यंत एकत्रित आणि केंद्रित प्रक्रिया आहे. कर्बोदकांमधे, प्रथिने आणि चरबी इत्यादींच्या चयापचयातील नातेसंबंधाच्या अस्तित्वामुळे एकीकरण शक्य आहे. संबंध सामान्य ऊर्जा पुरवठा, सामान्य मध्यवर्ती चयापचय, ज्याच्या पातळीवर विशिष्ट चयापचय प्रक्रियांचा छेदनबिंदू असतो ( gl-6-ph, PVK, acetyl-CoA), सामान्य चयापचय प्रक्रिया (TCA सायकल, ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन). ऊतक आणि अवयव यांच्यातील संबंधांमुळे एकात्मता देखील शक्य आहे. इंटिग्रेटिंग सिस्टममध्ये मज्जासंस्था समाविष्ट असते (माहिती प्रक्रिया करण्याचे केंद्र आणि परिस्थिती बदलते तेव्हा निर्णय घेणे); अंतःस्रावी प्रणाली (सेलमध्ये माहिती प्रसारित करणार्‍या हार्मोन्सचे उत्पादन); रक्तवहिन्यासंबंधी प्रणाली (केवळ पोषकच नव्हे तर हार्मोन्सच्या वाहतुकीसाठी देखील कार्य करते).

शरीरातील चयापचय क्रम आपल्याला चयापचयच्या 4 चरणांमध्ये फरक करण्यास अनुमती देतो, म्हणजेच, चयापचय गतिशीलता आणि टप्प्यांद्वारे दर्शविले जाते.

टप्पा १- या टप्प्यावर, गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये पचन प्रक्रियेदरम्यान शरीराच्या अंतर्गत ऊतींना पोषक तत्वांचा पुरवठा तयार केला जातो. आहेत:

अ) दूरचे पचन - उदाहरणार्थ, पोटाच्या पोकळीतील पेप्सिन किंवा आतड्यांसंबंधी लुमेनमध्ये ट्रिप्सिनच्या कृती अंतर्गत प्रथिने खंडित होणे.

ब) पॅरिएटल किंवा झिल्ली - उदाहरणार्थ, आतड्यांसंबंधी श्लेष्मल त्वचेच्या पेशींच्या पृष्ठभागावर पेप्टिडेसेसची क्रिया निश्चित केली जाते;

c) इंट्रासेल्युलर - उदाहरणार्थ, लाइसोसोममध्ये, प्रोटीओलाइटिक एन्झाईम्सच्या कृती अंतर्गत पचन.

मॅक्रोऑर्गेनिझमच्या एंजाइम व्यतिरिक्त, आतड्यांसंबंधी मायक्रोफ्लोराचे एंजाइम देखील पचनात भाग घेतात.

टप्पा 2- रिसोर्प्शन - आतड्यांसंबंधी श्लेष्मल त्वचा द्वारे पोषक द्रव्ये शोषण्याची प्रक्रिया.

स्टेज 3- इंटरस्टिशियल चयापचय - संश्लेषण आणि ब्रेकडाउनच्या एंजाइमॅटिक प्रक्रिया, न्यूरोह्युमोरल मार्गाद्वारे नियंत्रित.

स्टेज 4- उत्सर्जन - चयापचय उत्पादनांचे उत्सर्जन.