सेलमधील चयापचय प्रक्रिया कशी होते हे समजून घेतल्याशिवाय मानवी शरीर कसे व्यवस्थित केले जाते आणि "कार्य करते" हे समजणे अशक्य आहे. प्रत्येक जिवंत पेशीसतत ऊर्जा निर्माण करणे आवश्यक आहे. तिला उष्णता निर्माण करण्यासाठी आणि प्रथिने किंवा आनुवंशिक पदार्थांसारखी काही महत्वाची रसायने संश्लेषित (तयार) करण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता असते. ऊर्जासेल हलविणे आवश्यक आहे. शरीराच्या पेशी, हालचाली करण्यास सक्षम, त्यांना स्नायू म्हणतात. ते संकुचित होऊ शकतात. हे आपले हात, पाय, हृदय, आतडे गतिमान होते. शेवटी, विद्युत प्रवाह निर्माण करण्यासाठी उर्जेची आवश्यकता असते: त्याबद्दल धन्यवाद, शरीराचे काही भाग इतरांशी "संवाद" करतात. आणि त्यांच्यामध्ये प्रामुख्याने चेतापेशी संवाद प्रदान करतात.

पेशींना ऊर्जा कोठून मिळते? उत्तर आहे: ते त्यांना मदत करते एटीपी. चला स्पष्ट करूया. पेशी पोषक द्रव्ये बर्न करतात आणि असे करताना, विशिष्ट प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते. ते एका विशेष रसायनाचे संश्लेषण करण्यासाठी ते वापरतात जे त्यांना आवश्यक ऊर्जा साठवतात. या पदार्थाला म्हणतात एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट(एटीपी म्हणून संक्षिप्त). सेलमध्ये असलेले एटीपी रेणू तुटल्यावर त्यामध्ये जमा झालेली ऊर्जा बाहेर पडते. या ऊर्जेबद्दल धन्यवाद, सेल उष्णता, वीज, रसायनांचे संश्लेषण किंवा हालचाल करू शकते. थोडक्यात सांगायचे तर, एटीपीसेलची संपूर्ण "यंत्रणा" सक्रिय करते.

अशा प्रकारे टिश्यूचे पातळ टिंट केलेले वर्तुळ घेतले जाते पिट्यूटरी ग्रंथी- मटारच्या आकाराचे मेंदूचे उपांग. लाल, पिवळे, निळे, जांभळे आणि देह-रंगाचे ठिपके आहेत केंद्रक असलेल्या पेशी. प्रत्येक प्रकारची पिट्यूटरी पेशी एक किंवा अधिक महत्त्वपूर्ण हार्मोन्स स्रावित करते.

आता पेशींना ATP कसा मिळतो याबद्दल अधिक बोलूया. आम्हाला आधीच उत्तर माहित आहे. पेशीपोषक द्रव्ये जाळणे. ते हे दोन प्रकारे करू शकतात. प्रथम, ऑक्सिजनच्या अनुपस्थितीत कार्बोहायड्रेट्स, प्रामुख्याने ग्लुकोज, बर्न करा. या प्रकरणात, एक पदार्थ तयार होतो, ज्याला रसायनशास्त्रज्ञ पायरुविक ऍसिड म्हणतात आणि कार्बोहायड्रेट ब्रेकडाउनच्या प्रक्रियेस ग्लायकोलिसिस म्हणतात. ग्लायकोलिसिसच्या परिणामी, खूप कमी एटीपी तयार होते: एका ग्लुकोज रेणूच्या विघटनासह केवळ दोन एटीपी रेणू तयार होतात. ग्लायकोलिसिस अकार्यक्षम आहे - ऊर्जा काढण्याचा हा सर्वात जुना प्रकार आहे. लक्षात ठेवा की जीवनाची उत्पत्ती पाण्यात झाली आहे, म्हणजेच अशा वातावरणात जिथे ऑक्सिजनची कमतरता आहे.

दुसरे म्हणजे, शरीराच्या पेशीऑक्सिजनच्या उपस्थितीत पायरुविक ऍसिड, चरबी आणि प्रथिने बर्न करा. या सर्व पदार्थांमध्ये कार्बन आणि हायड्रोजन असतात. या प्रकरणात, ज्वलन दोन टप्प्यात होते. प्रथम, सेल हायड्रोजन काढतो, नंतर लगेचच उर्वरित कार्बन फ्रेमचे विघटन करण्यास सुरवात करते आणि कार्बन डाय ऑक्साईडपासून मुक्त होते - ते सेल झिल्लीद्वारे बाहेर आणते. दुस-या टप्प्यावर, पोषक घटकांपासून काढलेले हायड्रोजन बर्न (ऑक्सिडाइज्ड) केले जाते. पाणी तयार होते आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते. पेशींना अनेक एटीपी रेणूंचे संश्लेषण करणे पुरेसे आहे (ऑक्सिडायझेशन करताना, उदाहरणार्थ, लैक्टिक ऍसिडचे दोन रेणू, पायरुविक ऍसिड कमी करण्याचे उत्पादन, 36 एटीपी रेणू तयार होतात).

हे वर्णन कोरडे आणि अमूर्त वाटते. खरं तर, ऊर्जा निर्माण करण्याची प्रक्रिया कशी होते हे आपल्यापैकी प्रत्येकाने पाहिले आहे. रॉकेट प्रक्षेपण बद्दल spaceports वरील टीव्ही अहवाल लक्षात ठेवा? हायड्रोजनचे ऑक्सिडेशन, म्हणजेच जेव्हा ते ऑक्सिजनमध्ये जाळले जाते तेव्हा सोडल्या जाणार्‍या अविश्वसनीय उर्जेमुळे ते वाढतात.

हायड्रोजन शुद्ध ऑक्सिजनमध्ये जाळल्यावर सोडल्या जाणार्‍या प्रचंड उर्जेमुळे टॉवरसारख्या उंच अंतराळ रॉकेट आकाशात झेपावतात. हीच ऊर्जा आपल्या शरीरातील पेशींमध्ये जीवन टिकवून ठेवते. केवळ त्यांच्यामध्ये ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया टप्प्याटप्प्याने पुढे जाते. याव्यतिरिक्त, प्रथम, थर्मल आणि गतिज ऊर्जेऐवजी, आपल्या पेशी सेल्युलर इंधन तयार करतात. एटीपी.

त्यांच्या इंधन टाक्या द्रव हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनने भरलेल्या आहेत. इंजिन सुरू केल्यावर, हायड्रोजनचे ऑक्सिडायझेशन सुरू होते आणि प्रचंड रॉकेट वेगाने आकाशात वाहून जाते. कदाचित हे अविश्वसनीय वाटेल, परंतु तरीही: तीच ऊर्जा जी स्पेस रॉकेटला वर घेऊन जाते, तीच ऊर्जा आपल्या शरीराच्या पेशींमध्ये देखील जीवन टिकवून ठेवते.

जोपर्यंत पेशींमध्ये स्फोट होत नाही आणि त्यांच्यामधून ज्वालाचा एक आवरण फुटत नाही तोपर्यंत. ऑक्सिडेशन टप्प्याटप्प्याने होते आणि त्यामुळे थर्मल आणि गतिज ऊर्जेऐवजी एटीपी रेणू तयार होतात.

पेशींच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांसाठी ऊर्जा खर्च आवश्यक आहे. सजीव प्रणाली (जीव) ते बाह्य स्त्रोतांकडून प्राप्त करतात, उदाहरणार्थ, सूर्यापासून (फोटोट्रॉफ, जे वनस्पती, काही प्रकारचे प्रोटोझोआ आणि सूक्ष्मजीव आहेत), किंवा विविध पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या परिणामी ते स्वतः (एरोबिक ऑटोट्रॉफ) तयार करतात ( सबस्ट्रेट्स).

दोन्ही प्रकरणांमध्ये, पेशी एक सार्वत्रिक उच्च-ऊर्जा एटीपी रेणू (एडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड) संश्लेषित करतात, ज्याचा नाश ऊर्जा सोडतो. ही ऊर्जा सर्व प्रकारची कार्ये करण्यासाठी खर्च केली जाते - पदार्थांचे सक्रिय वाहतूक, कृत्रिम प्रक्रिया, यांत्रिक कार्य इ.

एटीपी रेणू स्वतःच अगदी सोपा आहे आणि एक न्यूक्लियोटाइड आहे ज्यामध्ये अॅडेनाइन, राइबोज साखर आणि तीन फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेष असतात (चित्र.). ATP चे आण्विक वजन लहान आहे आणि 500 ​​डाल्टन आहे. एटीपी हा सेलमधील ऊर्जेचा सार्वत्रिक वाहक आणि संचय आहे, जो तीन फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेषांमधील उच्च-ऊर्जा बंधांमध्ये असतो.

संरचनात्मक सूत्र अवकाशीय सूत्र

आकृती 37. एडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड (एटीपी)

रेणू रंग(अवकाशीय सूत्र): पांढरा - हायड्रोजन, लाल - ऑक्सिजन, हिरवा - कार्बन, निळा - नायट्रोजन, गडद लाल - फॉस्फरस

एटीपी रेणूमधून फक्त एक फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेषांचे विभाजन केल्याने उर्जेचा महत्त्वपूर्ण भाग सोडला जातो - सुमारे 7.3 kcal.

एटीपीच्या स्वरूपात ऊर्जा साठवण्याची प्रक्रिया कशी होते? ग्लुकोजच्या ऑक्सिडेशन (दहन) च्या उदाहरणावर याचा विचार करा - एटीपीच्या रासायनिक बंधांना ऊर्जेत रूपांतरित करण्यासाठी ऊर्जेचा एक सामान्य स्त्रोत.

आकृती 38. स्ट्रक्चरल फॉर्म्युला

ग्लुकोज (मानवी रक्तातील सामग्री - 100 मिलीग्राम%)

ग्लुकोजच्या एका मोलचे ऑक्सीकरण (180 ग्रॅम) सोबत असते

सुमारे 690 किलोकॅलरी मुक्त ऊर्जेद्वारे तयार केले जाते.

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + E (सुमारे 690 kcal)

जिवंत पेशीमध्ये, ही प्रचंड ऊर्जा लगेच सोडली जात नाही, परंतु हळूहळू टप्प्याटप्प्याने प्रक्रियेच्या रूपात आणि अनेक ऑक्सिडेटिव्ह एन्झाइम्सद्वारे नियंत्रित केली जाते. त्याच वेळी, सोडलेली ऊर्जा ज्वलनाच्या वेळी थर्मल एनर्जीमध्ये रूपांतरित होत नाही, परंतु ADP आणि अजैविक फॉस्फेटपासून एटीपी संश्लेषणाच्या प्रक्रियेत एटीपी रेणूमध्ये (मॅक्रोएर्जिक बॉन्ड्स) रासायनिक बंधांच्या स्वरूपात साठवली जाते. या प्रक्रियेची तुलना बॅटरीच्या ऑपरेशनशी केली जाऊ शकते, जी विविध जनरेटरमधून चार्ज केली जाते आणि अनेक मशीन आणि उपकरणांना ऊर्जा प्रदान करू शकते. सेलमध्ये, युनिफाइड बॅटरीची भूमिका एडेनोसिन-डी आणि ट्राय-फॉस्फोरिक ऍसिडच्या प्रणालीद्वारे केली जाते. अॅडेनाइल बॅटरी चार्ज करण्यामध्ये अजैविक फॉस्फेट (फॉस्फोरिलेशन रिअॅक्शन) आणि एटीपीच्या निर्मितीसह एडीपीचे संयोजन असते:

ADP + F inorg ATP + H 2 O

केवळ 1 एटीपी रेणू तयार करण्यासाठी, बाहेरून 7.3 किलो कॅलरी ऊर्जा आवश्यक आहे. याउलट, जेव्हा एटीपी हायड्रोलायझ केले जाते (बॅटरी डिस्चार्ज होते), त्याच प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते. बायोएनर्जेटिक्समध्ये "जैविक उर्जेचे परिमाण" म्हणून संबोधल्या जाणार्‍या या उर्जेच्या समतुल्यतेसाठी देय बाह्य संसाधनांमधून येते - म्हणजे, पोषक तत्वांच्या खर्चावर. सेलच्या जीवनात एटीपीची भूमिका खालीलप्रमाणे दर्शविली जाऊ शकते:

ऊर्जा प्रणाली प्रणाली कार्ये

वापरलेल्या पेशींचे पुन्हा संचय

ऊर्जा संसाधने

अंजीर. 39 सेल ऊर्जेची सामान्य योजना

एटीपी रेणूंचे संश्लेषण केवळ कार्बोहायड्रेट्स (ग्लूकोज) च्या विघटनामुळेच होत नाही तर प्रथिने (अमीनो ऍसिड) आणि चरबी (फॅटी ऍसिड) देखील होते. जैवरासायनिक अभिक्रियांच्या कॅस्केडची सामान्य योजना खालीलप्रमाणे आहे (चित्र).

1. ऑक्सिडेशनचे प्रारंभिक टप्पे पेशींच्या साइटोप्लाझममध्ये होतात आणि ऑक्सिजनच्या सहभागाची आवश्यकता नसते. ऑक्सिडेशनच्या या प्रकाराला अॅनारोबिक ऑक्सिडेशन म्हणतात, किंवा अधिक सोप्या पद्धतीने - ग्लायकोलिसिसअॅनारोबिक ऑक्सिडेशनसाठी मुख्य सब्सट्रेट हेक्सोसेस आहे, प्रामुख्याने ग्लुकोज. ग्लायकोलिसिसच्या प्रक्रियेत, सब्सट्रेटचे अपूर्ण ऑक्सिडेशन होते: ग्लूकोज ट्रायओस (पायरुविक ऍसिडचे दोन रेणू) मध्ये खंडित होते. त्याच वेळी, सेलमधील प्रतिक्रिया पार पाडण्यासाठी दोन एटीपी रेणू खर्च केले जातात, परंतु 4 एटीपी रेणू देखील संश्लेषित केले जातात. म्हणजेच, ग्लायकोलिसिसच्या पद्धतीद्वारे, 1 ग्लुकोज रेणूच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान सेल केवळ दोन एटीपी रेणू "कमावतो". ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या बाबतीत, हे

प्रतिकूल प्रक्रिया. ग्लायकोलिसिस दरम्यान, ग्लुकोज रेणूच्या रासायनिक बंधांची केवळ 5% ऊर्जा सोडली जाते.

C 6 H 12 O 6 + 2F inorg + 2ADP 2 C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O

ग्लुकोज पायरुवेट

2. ग्लायकोलिसिस (प्रामुख्याने पायरुव्हिक ऍसिड, पायरुवेट) दरम्यान तयार झालेल्या ट्रायओसेसचा वापर केला जातो.

पुढील अधिक कार्यक्षम ऑक्सिडेशनसाठी साठवले जातात, परंतु आधीच सेल ऑर्गेनेल्समध्ये - माइटोकॉन्ड्रिया. त्याच वेळी, विभाजनाची ऊर्जा सोडली जाते सर्वरासायनिक बंध, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात एटीपीचे संश्लेषण आणि ऑक्सिजनचा वापर होतो.

अंजीर 40 क्रेब्स सायकलची योजना (ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड) आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन (श्वसन साखळी)

या प्रक्रिया ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या ऑक्सिडेटिव्ह चक्राशी (समानार्थी शब्द: क्रेब्स सायकल, सायट्रिक ऍसिड सायकल) आणि इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफर चेन एका एंझाइमपासून दुस-या एंझाइममध्ये (श्वसन साखळी) संबंधित असतात, जेव्हा फॉस्फरिक ऍसिडचे एक अवशेष जोडून ADP मधून ATP तयार होतो. (ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन).

संकल्पना " ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनसब्सट्रेट्स (पोषक घटक) च्या ऑक्सिडेशनच्या उर्जेमुळे ADP आणि फॉस्फेटमधून एटीपीचे संश्लेषण निश्चित करा.

अंतर्गत ऑक्सिडेशनपदार्थातून इलेक्ट्रॉन काढून टाकणे समजून घ्या, अनुक्रमे - पुनर्संचयित करणे - इलेक्ट्रॉनची जोड.

मानवांमध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनची भूमिका काय आहे? याची कल्पना खालील ढोबळ गणनेद्वारे दिली जाऊ शकते:

बैठे काम करणारा प्रौढ व्यक्ती अन्नासोबत दररोज सुमारे 2800 kcal ऊर्जा वापरतो. एटीपी हायड्रोलिसिसद्वारे एवढी ऊर्जा मिळवण्यासाठी, एटीपीचे 2800 / 7.3 \u003d 384 मोल किंवा 190 किलो एटीपी आवश्यक असेल. हे ज्ञात असताना, मानवी शरीरात सुमारे 50 ग्रॅम एटीपी असते. म्हणून, हे स्पष्ट आहे की शरीरातील ऊर्जेची मागणी पूर्ण करण्यासाठी, हे 50 ग्रॅम एटीपी विभाजित केले पाहिजे आणि हजारो वेळा पुन्हा संश्लेषित केले पाहिजे. याव्यतिरिक्त, शरीरातील एटीपी नूतनीकरणाचा दर शारीरिक स्थितीनुसार बदलतो - झोपेच्या दरम्यान किमान आणि स्नायूंच्या कामाच्या दरम्यान जास्तीत जास्त. आणि याचा अर्थ असा की ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन ही केवळ एक सतत प्रक्रिया नाही तर विस्तृत श्रेणीवर देखील नियंत्रित केली जाते.

ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनचे सार दोन प्रक्रियांचे संयोग आहे, जेव्हा ऑक्सिडेटिव्ह प्रतिक्रिया ज्यामध्ये बाहेरून उर्जा असते (एक्सर्जिक रिअॅक्शन) दुसरी, अजैविक फॉस्फेटसह एडीपी फॉस्फोरिलेशनची एन्डर्जिक प्रतिक्रिया असते:

ADP मध्ये A + F n

ऑक्सिडेशन फॉस्फोरिलेशन

येथे A in हे फॉस्फोरिलेटिंग ऑक्सिडेशनमधून जात असलेल्या पदार्थाचे कमी झालेले स्वरूप आहे,

आणि o हे पदार्थाचे ऑक्सिडाइज्ड रूप आहे.

क्रेब्स सायकलमध्ये, ग्लायकोलिसिसच्या परिणामी तयार झालेले पायरूवेट (CH 3 COCOOH) एसीटेटमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते आणि कोएन्झाइम A सह एकत्रित होते, एसिटाइल-कोए बनते. ऑक्सिडेशनच्या अनेक टप्प्यांनंतर, सहा-कार्बन कंपाऊंड सायट्रिक ऍसिड (सायट्रेट) तयार होते, ज्याचे ऑक्सल एसीटेटमध्ये ऑक्सीकरण देखील होते; नंतर सायकलची पुनरावृत्ती होते (ट्रायकार्बच्या चक्राची योजना. ऍसिडस्). या ऑक्सिडेशन दरम्यान, दोन CO 2 रेणू आणि इलेक्ट्रॉन सोडले जातात, जे को-एंझाइम्स (एनएडी - निकोटीनामाइड डायन्यूक्लियोटाइड) च्या स्वीकारकर्ता (ग्रहणक्षम) रेणूंमध्ये हस्तांतरित केले जातात आणि नंतर एका सब्सट्रेट (एंझाइम) पासून दुसर्‍या सब्सट्रेटमध्ये इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफर चेनमध्ये गुंतलेले असतात.

ग्लायकोलिसिस आणि ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या चक्रात ग्लुकोजच्या एका मोलचे CO 2 आणि H 2 O मध्ये संपूर्ण ऑक्सिडेशनसह, 38 ATP रेणू 324 kcal च्या रासायनिक बंध उर्जेसह तयार होतात आणि या परिवर्तनामुळे एकूण मुक्त ऊर्जा उत्पन्न होते. आधी नमूद केले आहे, 680 kcal आहे. ATP मध्ये संचयित ऊर्जेच्या उत्पादनाची कार्यक्षमता 48% (324/680 x100% = 48%) आहे.

क्रेब्स सायकल आणि ग्लायकोलिटिक सायकलमधील ग्लुकोज ऑक्सिडेशनचे एकूण समीकरण:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 +36 ADP + F n 6CO 2 + 36ATP + 42H 2 O

3. क्रेब्स सायकलमध्ये ऑक्सिडेशनच्या परिणामी बाहेर पडणारे इलेक्ट्रॉन एका सह-एंझाइमसह एकत्र केले जातात आणि इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफर चेनमध्ये (श्वसन साखळी) एका एन्झाइममधून दुसर्या एन्झाइममध्ये नेले जातात, जिथे हस्तांतरण प्रक्रियेत, संयुग्मन होते (परिवर्तन रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेमध्ये इलेक्ट्रॉन उर्जेचे) रेणू ATP च्या संश्लेषणासह.

श्वसन साखळीचे तीन विभाग आहेत ज्यात रेडॉक्स प्रक्रियेची उर्जा ATP मधील रेणूंच्या बंधांच्या उर्जेमध्ये बदलली जाते. या साइट्सना फॉस्फोरिलेशन पॉइंट्स म्हणतात:

1. एनएडी-एच पासून फ्लेव्होप्रोटीनमध्ये इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणाची जागा, एका ग्लुकोज रेणूच्या ऑक्सिडेशन उर्जेमुळे 10 एटीपी रेणू संश्लेषित केले जातात,

2. सायटोक्रोम बी ते सायटोक्रोम सी 1 मधील क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण, 12 एटीपी रेणू प्रति ग्लुकोज रेणू फॉस्फोरिलेटेड असतात,

3. सायटोक्रोम सी च्या क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण - आण्विक ऑक्सिजन, 12 एटीपी रेणू संश्लेषित केले जातात.

एकूण, श्वसन साखळीच्या टप्प्यावर, 34 एटीपी रेणू संश्लेषित केले जातात (फॉस्फोरिलेटेड). आणि ग्लुकोजच्या एका रेणूच्या एरोबिक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेत ATP चे एकूण उत्पादन 40 युनिट्स आहे.

तक्ता 1

ग्लुकोज ऑक्सिडेशनची ऊर्जा

एनएडी-एच + ते ऑक्सिजनच्या साखळीतून जाणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या प्रत्येक जोडीसाठी, तीन एटीपी रेणू संश्लेषित केले जातात.

श्वसन शृंखला ही मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये एम्बेड केलेल्या प्रोटीन कॉम्प्लेक्सची मालिका आहे (आकृती 41).

अंजीर. 41 माइटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यातील श्वसन शृंखला एंजाइमची मांडणी:

1-एनएडी-एच-डिहायड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स, सी 1-कॉम्प्लेक्स, 3-साइटोक्रोम ऑक्सिडेस कॉम्प्लेक्स, 4-युबिक्विनोन, 5-सायटो-

क्रोमियम-सी, 6-माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्स, आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली, 8-इंटरमेम्ब्रेन स्पेस.

तर, प्रारंभिक सब्सट्रेटचे संपूर्ण ऑक्सीकरण मुक्त उर्जेच्या प्रकाशनासह समाप्त होते, ज्याचा एक महत्त्वपूर्ण भाग (50% पर्यंत) एटीपी रेणूंच्या संश्लेषणावर, CO 2 आणि पाण्याच्या निर्मितीवर खर्च केला जातो. उर्वरित अर्धा भाग सब्सट्रेट ऑक्सिडेशनची मुक्त ऊर्जा सेलच्या खालील गरजा पूर्ण करते:

1. मॅक्रोमोलेक्यूल्सच्या जैवसंश्लेषणासाठी (प्रथिने, चरबी, कार्बोहायड्रेट),

2. हालचाल आणि आकुंचन प्रक्रियेसाठी,

3. पडद्यावरील पदार्थांच्या सक्रिय वाहतुकीसाठी,

4. अनुवांशिक माहितीचे हस्तांतरण सुनिश्चित करण्यासाठी.

Fig.42 माइटोकॉन्ड्रियामध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन प्रक्रियेची सामान्य योजना.

1 - माइटोकॉन्ड्रियाचा बाह्य झिल्ली, 2 - आतील पडदा, 3 - एटीपी सिंथेटेज एन्झाइम आतील पडद्यामध्ये तयार होतो.

एटीपी रेणूंचे संश्लेषण

एटीपी संश्लेषण मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये घडते, मॅट्रिक्स (वरील आकृती 42) मध्ये पाहताना. त्यात विशिष्ट एंजाइम प्रथिने तयार केली जातात, जे केवळ ADP आणि अजैविक फॉस्फेटपासून ATP च्या संश्लेषणात गुंतलेले असतात. एटीपी सिंथेटेसेस (एटीपी-सी). इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपमध्ये, या एन्झाईम्समध्ये एक अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण देखावा असतो, ज्यासाठी त्यांना "मशरूम बॉडी" (चित्र.). या रचना मॅट्रिक्सकडे निर्देशित केलेल्या माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीच्या आतील पृष्ठभागावर पूर्णपणे रेषा करतात.

बायोएनर्जेटिक्सचे प्रसिद्ध संशोधक प्रा. तिखोनोवा ए.एन.,एटीएफ-एस ही "निसर्गातील सर्वात लहान आणि परिपूर्ण मोटर" आहे.

Fig.43 स्थानिकीकरण

माइटोटिक झिल्लीमध्ये एटीपी सिंथेटेस

chondria (प्राणी पेशी) आणि क्लोरोप्लास्ट (वनस्पती पेशी).

निळे भाग हे H+ (आम्लीय क्षेत्र) ची वाढलेली एकाग्रता असलेले क्षेत्र आहेत, नारिंगी क्षेत्रे H+ ची कमी एकाग्रता असलेले क्षेत्र आहेत.

तळ: ATP च्या संश्लेषण (a) आणि हायड्रोलिसिस (b) दरम्यान पडद्याद्वारे हायड्रोजन आयन H + चे हस्तांतरण

या एंझाइमची कार्यक्षमता अशी आहे की एक रेणू प्रति सेकंद 200 एंजाइमॅटिक सक्रियतेचे चक्र पार पाडण्यास सक्षम आहे, तर 600 एटीपी रेणू संश्लेषित केले जातात.

या मोटरच्या ऑपरेशनचा एक मनोरंजक तपशील म्हणजे त्यात फिरणारे भाग असतात आणि त्यात रोटरचा भाग आणि एक स्टेटर असतो, शिवाय, रोटर घड्याळाच्या उलट दिशेने फिरतो. (चित्र 44)

ATP-C चा पडदा भाग, किंवा संयुग्मन घटक F 0 हा हायड्रोफोबिक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स आहे. एटीपी-सीचा दुसरा तुकडा - संयुग्मन घटक एफ 1 - मशरूमच्या आकाराच्या स्वरूपात पडद्यातून बाहेर पडतो. प्राण्यांच्या पेशींच्या माइटोकॉन्ड्रियामध्ये, एटीपी-सी आतील पडद्यामध्ये तयार केला जातो आणि एफ 1 कॉम्प्लेक्स मॅट्रिक्सच्या दिशेने वळलेला असतो.

ADP आणि Fn पासून ATP ची निर्मिती F 1 संयुग्मन घटकाच्या उत्प्रेरक केंद्रांमध्ये होते. हे प्रथिन माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीपासून सहजपणे वेगळे केले जाऊ शकते, तर ते एटीपी रेणूचे हायड्रोलायझ करण्याची क्षमता राखून ठेवते, परंतु एटीपीचे संश्लेषण करण्याची क्षमता गमावते. एटीपीचे संश्लेषण करण्याची क्षमता ही माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीतील एकाच कॉम्प्लेक्स एफ 0 एफ 1 ची गुणधर्म आहे (चित्र 1 अ) हे एटीपी-सीच्या मदतीने एटीपी संश्लेषण एच + च्या वाहतुकीशी संबंधित आहे या वस्तुस्थितीमुळे आहे. त्याद्वारे प्रोटॉन्स F 0 rF 1 (Fig. 1 a) पासून दिशेने जातात. ATP-C च्या कार्यासाठी प्रेरक शक्ती म्हणजे श्वसन इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळी ई - द्वारे तयार केलेली प्रोटॉन क्षमता आहे.

ATP-C एक उलट करता येणारे आण्विक मशीन आहे जे ATP चे संश्लेषण आणि हायड्रोलिसिस दोन्ही उत्प्रेरक करते. एटीपी संश्लेषणाच्या मोडमध्ये, प्रोटॉन संभाव्य फरकाच्या कृती अंतर्गत हस्तांतरित केलेल्या एच + प्रोटॉनच्या उर्जेमुळे एंजाइमचे कार्य केले जाते. त्याच वेळी, एटीपी-सी प्रोटॉन पंप म्हणून देखील कार्य करते - एटीपी हायड्रोलिसिसच्या उर्जेमुळे, ते प्रोटॉन कमी क्षमता असलेल्या प्रदेशातून उच्च क्षमता असलेल्या प्रदेशात प्रोटॉन पंप करते (चित्र 1b). आता हे ज्ञात आहे की एटीपी-सी ची उत्प्रेरक क्रिया त्याच्या रोटर भागाच्या रोटेशनशी थेट संबंधित आहे. हे दर्शविले गेले की F 1 रेणू 120 0 च्या पायरीने रोटरच्या तुकड्याला वेगळ्या उडीमध्ये फिरवतो. प्रति 120 0 एक क्रांती एका ATP रेणूच्या हायड्रोलिसिससह आहे.

ATF-C फिरणाऱ्या मोटरची एक उल्लेखनीय गुणवत्ता म्हणजे त्याची अपवादात्मक उच्च कार्यक्षमता. असे दर्शविले गेले की जेव्हा रोटरचा भाग 120 0 ने फिरतो तेव्हा मोटर जे कार्य करते ते जवळजवळ एटीपी रेणूमध्ये साठवलेल्या उर्जेच्या प्रमाणाशी जुळते, म्हणजे. मोटर कार्यक्षमता 100% च्या जवळ आहे.

टेबल जिवंत पेशींमध्ये कार्यरत असलेल्या अनेक प्रकारच्या आण्विक मोटर्सची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये दर्शविते. त्यापैकी, एटीपी-सी त्याच्या सर्वोत्तम गुणधर्मांसाठी वेगळे आहे. कामाच्या कार्यक्षमतेच्या बाबतीत आणि ते विकसित होणार्‍या शक्तीच्या बाबतीत, ते निसर्गात ज्ञात असलेल्या सर्व आण्विक मोटर्स आणि अर्थातच, मनुष्याने तयार केलेल्या सर्व आण्विक मोटर्सला लक्षणीयरीत्या मागे टाकते.

तक्ता 2 पेशींच्या आण्विक मोटर्सची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये (नुसार: Kinoshitaetal, 1998).

एटीपी-सी कॉम्प्लेक्सचा एफ 1 रेणू अॅक्टो-मायोसिन कॉम्प्लेक्सपेक्षा सुमारे 10 पट अधिक मजबूत आहे, एक आण्विक मशीन जे यांत्रिक कार्य करण्यात माहिर आहे. अशा प्रकारे, चाकाचा शोध लावणारा माणूस दिसण्यापूर्वी अनेक लाखो वर्षांच्या उत्क्रांतीच्या आधी, निसर्गाने आण्विक स्तरावर रोटेशनल मोशनचे फायदे आधीच लक्षात घेतले होते.

ATP-C करत असलेल्या कामाचे प्रमाण जबरदस्त आहे. प्रौढ व्यक्तीच्या शरीरात दररोज एकत्रित केलेल्या एटीपी रेणूंचे एकूण वस्तुमान सुमारे 100 किलो असते. हे आश्चर्यकारक नाही, अनेक पासून

एटीपी वापरून बायोकेमिकल प्रक्रिया. म्हणून, शरीर जगण्यासाठी, त्याचे एटीपी-सी सतत फिरत राहणे आवश्यक आहे, वेळेवर त्याचे एटीपी साठे भरून काढणे.

आण्विक इलेक्ट्रिक मोटर्सचे एक उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे जीवाणू फ्लॅगेलाचे कार्य. जीवाणू 25 µm/s च्या सरासरी वेगाने पोहतात आणि त्यातील काही 100 µm/s पेक्षा जास्त वेगाने पोहतात. याचा अर्थ असा की एका सेकंदात जीवाणू त्याच्या स्वतःच्या आकारापेक्षा 10 किंवा त्याहून अधिक अंतरावर फिरतो. जर एखाद्या जलतरणपटूने स्वत:च्या उंचीच्या दहापट अंतर एका सेकंदात पार केले तर तो १०० मीटरचा ट्रॅक ५ सेकंदात पोहतो!

बॅक्टेरियाच्या इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या रोटेशनची गती 50-100 rpm ते 1000 rpm पर्यंत असते, जेव्हा ते खूप किफायतशीर असतात आणि सेलच्या उर्जा संसाधनांच्या 1% पेक्षा जास्त वापरत नाहीत.

आकृती 44. एटीपी सिंथेटेसच्या रोटरी सब्यूनिटच्या रोटेशनची योजना.

अशाप्रकारे, श्वासोच्छवासाच्या साखळीतील एंजाइम आणि एटीपी संश्लेषण हे दोन्ही मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये स्थानिकीकरण केले जातात.

एटीपी संश्लेषणाव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रॉन वाहतूक दरम्यान सोडलेली ऊर्जा देखील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीवर प्रोटॉन ग्रेडियंटच्या स्वरूपात संग्रहित केली जाते. त्याच वेळी, बाह्य आणि आतील पडद्यामध्ये H + आयन (प्रोटॉन) ची वाढीव एकाग्रता आढळते. मॅट्रिक्सपासून इंटरमेम्ब्रेन स्पेसपर्यंत उदयोन्मुख प्रोटॉन ग्रेडियंट एटीपी (चित्र 42) च्या संश्लेषणात प्रेरक शक्ती म्हणून कार्य करते. थोडक्यात, अंगभूत एटीपी सिंथेटेसेससह माइटोकॉन्ड्रियाचा आतील पडदा हा एक परिपूर्ण प्रोटॉन पॉवर प्लांट आहे, जो उच्च कार्यक्षमतेसह सेलच्या जीवनासाठी ऊर्जा पुरवतो.

जेव्हा संपूर्ण झिल्लीमध्ये विशिष्ट संभाव्य फरक (220 mV) गाठला जातो, तेव्हा एटीपी सिंथेटेस प्रोटॉन्स परत मॅट्रिक्समध्ये नेण्यास सुरुवात करते; या प्रकरणात, प्रोटॉनची ऊर्जा एटीपीच्या रासायनिक बंधांच्या संश्लेषणाच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित होते. अशा प्रकारे ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया सिंथेटिकसह जोडल्या जातात

ADP ते ATP च्या फॉस्फोरिलेशन प्रक्रियेत mi.

ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनची ऊर्जा

चरबी

फॅटी ऍसिडस् आणि लिपिड्सच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान एटीपीचे संश्लेषण आणखी कार्यक्षम आहे. फॅटी ऍसिडच्या एका रेणूच्या संपूर्ण ऑक्सिडेशनसह, उदाहरणार्थ, पामेटिक, 130 एटीपी रेणू तयार होतात. ऍसिड ऑक्सिडेशनच्या मुक्त ऊर्जेतील बदल ∆G= -2340 kcal आहे, तर ATP मध्ये जमा होणारी ऊर्जा सुमारे 1170 kcal आहे.

एमिनो ऍसिडच्या ऑक्सिडेटिव्ह क्लीवेजचे एनर्जीटिक्स

ऊतींमध्ये निर्माण होणारी बहुतेक चयापचय ऊर्जा कर्बोदकांमधे आणि विशेषतः चरबीच्या ऑक्सिडेशनद्वारे प्रदान केली जाते; प्रौढ व्यक्तीमध्ये, सर्व उर्जेच्या गरजा 90% पर्यंत या दोन स्त्रोतांमधून पूर्ण केल्या जातात. उर्वरीत उर्जा (10 ते 15% आहारावर अवलंबून) अमीनो ऍसिडच्या ऑक्सीकरण प्रक्रियेद्वारे (क्रेब्स सायकलचा तांदूळ) पुरविली जाते.

असा अंदाज आहे की सस्तन प्राणी पेशीमध्ये सरासरी 1 दशलक्ष (10 6 ) ATP रेणू. मानवी शरीराच्या सर्व पेशींच्या संदर्भात (10 16 –10 17 ) हे 10 आहे 23 एटीपी रेणू. एटीपीच्या या वस्तुमानात असलेली एकूण ऊर्जा 10 च्या मूल्यांपर्यंत पोहोचू शकते 24 kcal (1 J = 2.39x 10 -4 kcal). 70 किलो वजनाच्या व्यक्तीमध्ये, एटीपीची एकूण मात्रा 50 ग्रॅम असते, त्यापैकी बहुतेक दररोज वापरली जातात आणि पुन्हा संश्लेषित केली जातात.

रासायनिक अभिक्रियांमध्ये, जेव्हा साध्या रेणूंमध्ये बंध तयार होतात तेव्हा ऊर्जा वापरली जाते आणि तुटल्यावर ऊर्जा सोडली जाते.

हिरव्या वनस्पतींमध्ये प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत, सूर्यप्रकाशाची ऊर्जा कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याच्या रेणूंमध्ये निर्माण होणाऱ्या रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतरित होते. एक ग्लुकोज रेणू तयार होतो: CO 2 + H 2 O + Q (ऊर्जा) \u003d C 6 H 12 O 6.

ग्लुकोज हा मानव आणि बहुतेक प्राण्यांसाठी ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोत आहे.

या ऊर्जेच्या आत्मसात करण्याच्या प्रक्रियेला ‘ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन’ असे म्हणतात. ऑक्सिडेशन दरम्यान सोडलेली ऊर्जा (क्यू) ताबडतोब अॅडेनोसिन डायफॉस्फोरिक ऍसिड (ADP) च्या फॉस्फोरिलेशनसाठी वापरली जाते:

ADP+P+Q (ऊर्जा)=ATP

हे सेल अॅडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड (एटीपी) चे "सार्वत्रिक ऊर्जा चलन" बनवते. शरीराला उपयोगी पडणाऱ्या कोणत्याही कामासाठी किंवा तापमानवाढीसाठी याचा वापर केव्हाही करता येतो.

ATP®ADP+P+Q (ऊर्जा)

ग्लुकोज ऑक्सिडेशनची प्रक्रिया 2 टप्प्यात होते.

1. ऍनारोबिक (ऑक्सिजन-मुक्त) ऑक्सिडेशन, किंवा ग्लायकोलिसिस, सेलच्या गुळगुळीत एंडोप्लाज्मिक रेटिक्युलमवर होते. परिणामी, ग्लुकोजचे 2 भाग केले जातात आणि सोडलेली ऊर्जा दोन एटीपी रेणूंच्या संश्लेषणासाठी पुरेशी आहे.

2. एरोबिक (ऑक्सिजन) ऑक्सीकरण. ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत ग्लुकोजचे दोन भाग (पायरुविक ऍसिडचे 2 रेणू) ऑक्सिडेटिव्ह प्रतिक्रियांची मालिका सुरू ठेवतात. हा टप्पा मायटोकॉन्ड्रियावर होतो आणि त्यामुळे रेणू फुटतात आणि ऊर्जा बाहेर पडते.

एका ग्लुकोज रेणूच्या ऑक्सिडेशनच्या दुसऱ्या टप्प्याचा परिणाम म्हणजे 6 कार्बन डायऑक्साइड रेणू, 6 पाण्याचे रेणू आणि ऊर्जा तयार होणे, जे 36 एटीपी रेणूंच्या संश्लेषणासाठी पुरेसे आहे.

दुसऱ्या टप्प्यावर ऑक्सिडेशनसाठी सब्सट्रेट्स म्हणून, केवळ ग्लुकोजपासून मिळवलेले रेणूच नव्हे तर लिपिड, प्रथिने, अल्कोहोल आणि इतर ऊर्जा-केंद्रित संयुगे यांच्या ऑक्सिडेशनच्या परिणामी प्राप्त झालेले रेणू देखील वापरले जाऊ शकतात.

ऍसिटिक ऍसिडचे सक्रिय रूप - A-CoA (acetyl coenzyme A, किंवा acetyl coenzyme A) हे या सर्व पदार्थांच्या (ग्लूकोज, एमिनो ऍसिडस्, फॅटी ऍसिडस् आणि इतर) ऑक्सिडेशनचे मध्यवर्ती उत्पादन आहे.

A-CoA कार्बोहायड्रेट, प्रथिने आणि लिपिड चयापचय च्या छेदनबिंदू आहे.

जास्त प्रमाणात ग्लुकोज आणि इतर ऊर्जा-वाहक सब्सट्रेट्ससह, शरीर त्यांना जमा करण्यास सुरवात करते. या प्रकरणात, ग्लुकोज नेहमीच्या मार्गाने लैक्टिक आणि पायरुविक ऍसिडमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते, नंतर A-CoA मध्ये. पुढे, A-CoA फॅटी ऍसिडस् आणि चरबीच्या रेणूंच्या संश्लेषणाचा आधार बनतो, जे त्वचेखालील ऍडिपोज टिश्यूमध्ये जमा होतात. याउलट, ग्लुकोजच्या कमतरतेसह, ते A-CoA (ग्लुकोनोजेनेसिस) द्वारे प्रथिने आणि चरबीपासून संश्लेषित केले जाते.

आवश्यक असल्यास, विशिष्ट प्रथिनांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक नसलेल्या अमीनो ऍसिडचे साठे देखील पुन्हा भरले जाऊ शकतात.

प्रकाशसंश्लेषणास असमर्थ असलेल्या पेशी (उदाहरणार्थ, मानवांमध्ये) अन्नातून ऊर्जा प्राप्त करतात, जी प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी तयार झालेल्या वनस्पतींचे बायोमास किंवा वनस्पती खाणाऱ्या इतर सजीवांचे बायोमास किंवा कोणत्याही सजीवांचे अवशेष असते.

पोषक तत्त्वे (प्रथिने, चरबी आणि कर्बोदकांमधे) प्राण्यांच्या पेशीद्वारे कमी आण्विक वजनाच्या संयुगांच्या मर्यादित संचामध्ये रूपांतरित केले जातात - कार्बन अणूंपासून तयार केलेले सेंद्रिय ऍसिड, जे विशेष आण्विक यंत्रणा वापरून कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यात ऑक्सिडाइझ केले जातात. हे ऊर्जा सोडते, ती पडद्यावर इलेक्ट्रोकेमिकल संभाव्य फरकाच्या स्वरूपात जमा होते आणि एटीपीचे संश्लेषण करण्यासाठी किंवा विशिष्ट प्रकारचे कार्य करण्यासाठी थेट वापरली जाते.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या इतिहासाप्रमाणे प्राण्यांच्या पेशीमधील ऊर्जा रूपांतरणाच्या समस्यांचा अभ्यास करण्याचा इतिहास दोन शतकांहून अधिक जुना आहे.

एरोबिक जीवांमध्ये, कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यात कार्बनिक ऍसिडच्या कार्बन अणूंचे ऑक्सिडेशन ऑक्सिजनच्या मदतीने पुढे जाते आणि त्याला इंट्रासेल्युलर श्वसन म्हणतात, जे विशिष्ट कणांमध्ये होते - माइटोकॉन्ड्रिया. ऑक्सिडेशन ऊर्जेचे परिवर्तन माइटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये कठोर क्रमाने स्थित एन्झाइम्सद्वारे केले जाते. हे एन्झाईम्स तथाकथित श्वसन साखळी बनवतात आणि जनरेटर म्हणून काम करतात, ज्यामुळे पडद्यावरील इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमतांमध्ये फरक निर्माण होतो, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान जसे ATP संश्लेषित होते.

श्वासोच्छ्वास आणि प्रकाशसंश्लेषण या दोन्हींचे मुख्य कार्य म्हणजे एटीपी/एडीपी गुणोत्तर एका विशिष्ट स्तरावर राखणे, थर्मोडायनामिक समतोलापासून दूर, जे एटीपीला ऊर्जा दाता म्हणून काम करण्यास अनुमती देते, ज्या प्रतिक्रियांमध्ये ते सहभागी होते त्या प्रतिक्रियांचे संतुलन बदलते.

जिवंत पेशींची मुख्य ऊर्जा केंद्रे माइटोकॉन्ड्रिया आहेत - इंट्रासेल्युलर कण 0.1-10μ आकाराचे, दोन पडद्यांनी झाकलेले. माइटोकॉन्ड्रियामध्ये, अन्न ऑक्सिडेशनची मुक्त ऊर्जा एटीपीच्या मुक्त उर्जेमध्ये रूपांतरित होते. जेव्हा एटीपी पाण्याशी संयोजित होते, रिअॅक्टंट्सच्या सामान्य एकाग्रतेवर, 10 kcal/mol च्या ऑर्डरची मुक्त ऊर्जा सोडली जाते.

अजैविक निसर्गात, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या मिश्रणास "स्फोटक" म्हणतात: स्फोट घडवून आणण्यासाठी एक लहान ठिणगी पुरेशी आहे - उष्णतेच्या स्वरूपात मोठ्या प्रमाणात उर्जेसह पाण्याची तात्काळ निर्मिती. श्वासोच्छवासाच्या साखळीतील एन्झाईम्स जे कार्य करतात ते म्हणजे "स्फोट" तयार करणे जेणेकरुन सोडलेली ऊर्जा एटीपीच्या संश्लेषणासाठी योग्य स्वरूपात साठवली जाईल. ते काय करतात: एका घटकातून दुसर्‍या घटकात (शेवटी ऑक्सिजनपर्यंत) इलेक्ट्रॉन्स व्यवस्थितपणे हस्तांतरित करतात, हळूहळू हायड्रोजनची क्षमता कमी करतात आणि ऊर्जा साठवतात.

खालील आकडे या कामाचे प्रमाण दर्शवतात. सरासरी उंची आणि वजनाच्या प्रौढ माणसाचे मायटोकॉन्ड्रिया त्यांच्या पडद्याद्वारे दररोज सुमारे 500 ग्रॅम हायड्रोजन आयन पंप करते, ज्यामुळे पडदा क्षमता तयार होते. त्याच वेळी, एच + -एटीपी सिंथेस ADP आणि फॉस्फेटपासून सुमारे 40 किलो एटीपी तयार करते आणि ATP-वापरून प्रक्रिया ATP आणि फॉस्फेटमध्ये परत ATP चे संपूर्ण वस्तुमान हायड्रोलायझ करते.

संशोधनात असे दिसून आले आहे की माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर म्हणून कार्य करते. जर सब्सट्रेटचे इलेक्ट्रॉन NADH मधून थेट ऑक्सिजनमध्ये झिल्लीद्वारे हस्तांतरित केले गेले तर सुमारे 1 V चा संभाव्य फरक असेल. परंतु जैविक पडदा - दोन-स्तर फॉस्फोलिपिड फिल्म्स असा फरक सहन करू शकत नाहीत - ब्रेकडाउन होते. याव्यतिरिक्त, ADP, फॉस्फेट आणि पाण्यापासून एटीपी तयार करण्यासाठी फक्त 0.25 V आवश्यक आहे, याचा अर्थ व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर आवश्यक आहे. आणि मनुष्याच्या आगमनापूर्वी, पेशींनी अशा आण्विक उपकरणाचा "शोध" लावला. हे आपल्याला विद्युत् प्रवाह चार पट वाढविण्यास आणि सब्सट्रेटमधून ऑक्सिजनमध्ये हस्तांतरित केलेल्या प्रत्येक इलेक्ट्रॉनच्या ऊर्जेमुळे, श्वसन शृंखलाच्या आण्विक घटकांमधील रासायनिक अभिक्रियांच्या काटेकोरपणे समन्वित क्रमामुळे पडद्याद्वारे चार प्रोटॉन हस्तांतरित करण्यास अनुमती देते.

तर, जिवंत पेशींमध्ये एटीपी निर्माण आणि पुनरुत्पादित करण्याचे दोन मुख्य मार्ग: ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन (श्वसन) आणि फोटोफॉस्फोरिलेशन (प्रकाश शोषण), जरी ते वेगवेगळ्या बाह्य ऊर्जा स्त्रोतांद्वारे समर्थित असले तरी, दोन्ही झिल्लीमध्ये बुडलेल्या उत्प्रेरक एन्झाईमच्या साखळीच्या कार्यावर अवलंबून असतात. : मायटोकॉन्ड्रियाचा अंतर्गत पडदा, क्लोरोप्लास्टचा थायलकोइड पडदा किंवा काही जीवाणूंचा प्लाझ्मा पडदा.