सेलमधील ऊर्जेची निर्मिती, संचय आणि वितरण ही सर्वात जटिल समस्यांपैकी एक आहे.

पेशी ऊर्जा कशी निर्माण करते?शेवटी, त्यात ना अणुभट्टी आहे, ना पॉवर प्लांट, ना स्टीम बॉयलर, अगदी लहान. सेलच्या आत तापमान स्थिर आणि खूप कमी आहे - 40 ° पेक्षा जास्त नाही. आणि असे असूनही, पेशी इतक्या प्रमाणात आणि इतक्या लवकर पदार्थांवर प्रक्रिया करतात की कोणतेही आधुनिक संयोजन त्यांचा हेवा करेल.

हे कसे घडते? प्राप्त ऊर्जा सेलमध्ये का राहते आणि उष्णतेच्या स्वरूपात का सोडली जात नाही? सेल ऊर्जा कशी साठवते? या प्रश्नांची उत्तरे देण्यापूर्वी, असे म्हटले पाहिजे की सेलमध्ये प्रवेश करणारी ऊर्जा ही यांत्रिक किंवा विद्युतीय नसून सेंद्रिय पदार्थांमध्ये असलेली रासायनिक ऊर्जा आहे. या टप्प्यावर, थर्मोडायनामिक्सचे नियम लागू होतात. जर रासायनिक संयुगेमध्ये ऊर्जा समाविष्ट असेल, तर ती त्यांच्या ज्वलनाने सोडली जाणे आवश्यक आहे आणि एकूणच उष्णतेच्या संतुलनासाठी ते त्वरित किंवा हळूहळू जळले की नाही हे महत्त्वाचे नाही. सेल दुसरा मार्ग निवडतो.

साधेपणासाठी, सेलची तुलना "पॉवर प्लांट" शी करूया. विशेषत: अभियंत्यांसाठी, आम्ही जोडतो की सेलचा "पॉवर प्लांट" थर्मल आहे. आता आपण ऊर्जा उद्योगाच्या प्रतिनिधींना स्पर्धेसाठी आव्हान देऊ या: इंधनापासून अधिक ऊर्जा कोण मिळवेल आणि ती अधिक आर्थिकदृष्ट्या वापरेल - सेल किंवा कोणताही, सर्वात किफायतशीर, थर्मल पॉवर प्लांट?

उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत, सेलने त्याचे "पॉवर प्लांट" तयार केले आणि सुधारले. निसर्गाने आपल्या सर्व अंगांची काळजी घेतली आहे. सेलमध्ये "इंधन", "मोटर-जनरेटर", "पॉवर रेग्युलेटर", "ट्रान्सफॉर्मर सबस्टेशन" आणि "हाय-व्होल्टेज ट्रान्समिशन लाइन्स" असतात. हे सर्व कसे दिसते ते पाहूया.

सेलद्वारे बर्न केलेले मुख्य "इंधन" कार्बोहायड्रेट आहे. त्यापैकी सर्वात सोपी ग्लुकोज आणि फ्रक्टोज आहेत.

दैनंदिन वैद्यकीय सरावातून हे ज्ञात आहे की ग्लुकोज हे एक आवश्यक पोषक तत्व आहे. गंभीर कुपोषित रूग्णांमध्ये, ते थेट रक्तप्रवाहात शिरेच्या आत दिले जाते.

अधिक जटिल शर्करा देखील ऊर्जा स्त्रोत म्हणून वापरल्या जातात. उदाहरणार्थ, सामान्य साखर, ज्याचे वैज्ञानिक नाव "सुक्रोज" आहे आणि त्यात ग्लुकोजचे 1 रेणू आणि फ्रक्टोजचे 1 रेणू असतात, अशी सामग्री म्हणून काम करू शकते. प्राण्यांमध्ये, ग्लायकोजेन हे इंधन आहे, एक पॉलिमर ज्यामध्ये ग्लुकोजचे रेणू साखळीत जोडलेले असतात. वनस्पतींमध्ये, ग्लायकोजेन सारखा पदार्थ असतो - हे सुप्रसिद्ध स्टार्च आहे. ग्लायकोजेन आणि स्टार्च दोन्ही राखीव पदार्थ आहेत. पावसाळ्याच्या दिवसासाठी ते दोन्ही पुढे ढकलले आहेत. स्टार्च सामान्यतः वनस्पतीच्या भूगर्भातील भागांमध्ये आढळतो, जसे की कंद, बटाट्यांप्रमाणे. वनस्पतींच्या पानांच्या लगद्याच्या पेशींमध्ये देखील भरपूर स्टार्च असते (सूक्ष्मदर्शकाखाली, स्टार्चचे दाणे बर्फाच्या लहान तुकड्यांसारखे चमकतात).

ग्लायकोजेन प्राण्यांमध्ये यकृतामध्ये जमा होते आणि तेथून ते आवश्यकतेनुसार वापरले जाते.

ग्लुकोजपेक्षा अधिक जटिल, शर्करा त्यांच्या मूळ "बिल्डिंग ब्लॉक्स्" - वापरण्यापूर्वी ग्लूकोज रेणूंमध्ये मोडणे आवश्यक आहे. तेथे विशेष एन्झाईम आहेत जे कात्रीसारखे, स्टार्चच्या लांब साखळ्या आणि ग्लायकोजेन स्वतंत्र मोनोमरमध्ये कापतात - ग्लूकोज आणि फ्रक्टोज.

कार्बोहायड्रेट्सच्या कमतरतेसह, वनस्पती त्यांच्या "भट्टी" मध्ये सेंद्रीय ऍसिड वापरू शकतात - सायट्रिक, मॅलिक इ.

उगवण करणारे तेलबिया चरबी वापरतात, जी प्रथम तोडली जाते आणि नंतर साखरेमध्ये रूपांतरित होते. हे यावरून लक्षात येते की बियाण्यांमधील फॅट जसजसे खाल्ले जाते तसतसे साखरेचे प्रमाण वाढते.

तर, इंधनाचे प्रकार सूचीबद्ध आहेत. पण पिंजरा लगेच जाळणे फायद्याचे नाही.

पेशीमध्ये साखर रासायनिक पद्धतीने जाळली जाते. सामान्य ज्वलन म्हणजे ऑक्सिजनसह इंधनाचे संयोजन, त्याचे ऑक्सीकरण. परंतु ऑक्सिडेशनसाठी, पदार्थाला ऑक्सिजनसह एकत्र करणे आवश्यक नाही - जेव्हा हायड्रोजन अणूंच्या रूपात इलेक्ट्रॉन काढून टाकले जातात तेव्हा ते ऑक्सिडाइझ केले जाते. अशा प्रकारच्या ऑक्सिडेशनला म्हणतात निर्जलीकरण("हायड्रोज" - हायड्रोजन). साखरेमध्ये अनेक हायड्रोजन अणू असतात आणि ते सर्व एकाच वेळी विभागले जात नाहीत, उलट बदलले जातात. सेलमधील ऑक्सिडेशन विशेष एंजाइमच्या संचाद्वारे केले जाते जे ऑक्सिडेशन प्रक्रियेस गती देतात आणि निर्देशित करतात. एंजाइमचा हा संच आणि त्यांच्या कार्याचा कठोर क्रम सेल्युलर एनर्जी जनरेटरचा आधार बनतो.

सजीवांमध्ये ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेला श्वसन म्हणतात, म्हणून आपण खाली ही अधिक समजण्यायोग्य अभिव्यक्ती वापरू. इंट्रासेल्युलर श्वसन, श्वासोच्छवासाच्या शारीरिक प्रक्रियेशी साधर्म्य म्हणून नाव दिले गेले आहे, त्याचा त्याच्याशी जवळचा संबंध आहे. श्वासोच्छवासाच्या प्रक्रियेबद्दल आपण नंतर अधिक बोलू.

चला पॉवर प्लांटसह सेलची तुलना सुरू ठेवूया. आता आपल्याला त्यात पॉवर प्लांटचे ते भाग शोधण्याची आवश्यकता आहे, ज्याशिवाय ते निष्क्रिय होईल. हे स्पष्ट आहे की कर्बोदकांमधे आणि चरबी जाळण्यापासून मिळणारी ऊर्जा ग्राहकांना पुरवली जाणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ एक सेल्युलर, "हाय-व्होल्टेज ट्रान्समिशन लाइन" आवश्यक आहे. सामान्य पॉवर प्लांटसाठी, हे तुलनेने सोपे आहे - टायगा, स्टेप्स, नद्यांवर उच्च-व्होल्टेज तारा ओढल्या जातात आणि त्यांच्याद्वारे वनस्पती आणि कारखान्यांना ऊर्जा पुरवली जाते.

सेलचे स्वतःचे, सार्वत्रिक "उच्च व्होल्टेज वायर" देखील आहे. केवळ त्यामध्ये, ऊर्जा रासायनिकरित्या प्रसारित केली जाते आणि अर्थातच, एक रासायनिक कंपाऊंड "वायर" म्हणून कार्य करते. त्याच्या ऑपरेशनचे तत्त्व समजून घेण्यासाठी, आम्ही पॉवर प्लांटच्या ऑपरेशनमध्ये एक लहान गुंतागुंत ओळखतो. आपण असे गृहीत धरू की उच्च-व्होल्टेज लाइनमधून वीज ग्राहकांना तारांद्वारे पुरवली जाऊ शकत नाही. या प्रकरणात, उच्च-व्होल्टेज लाइनवरून इलेक्ट्रिक बॅटरी चार्ज करणे, त्यांना ग्राहकांपर्यंत पोहोचवणे, वापरलेल्या बॅटरी परत पाठवणे इत्यादी सर्वात सोपी असेल. ऊर्जा क्षेत्रात, हे नक्कीच फायदेशीर नाही. एक पिंजरा सारखी पद्धत खूप फायदेशीर आहे.

सेलमधील बॅटरी म्हणून, एक कंपाऊंड वापरला जातो जो जवळजवळ सर्व जीवांसाठी सार्वत्रिक आहे - एडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड (आम्ही याबद्दल आधीच बोललो आहोत).

इतर फॉस्फोथर बाँड्सच्या (2-3 किलोकॅलरी) ऊर्जेच्या विपरीत, एटीपीमधील टर्मिनल (विशेषत: अत्यंत) फॉस्फेट अवशेषांची बंधनकारक ऊर्जा खूप जास्त आहे (16 किलोकॅलरीजपर्यंत); म्हणून या कनेक्शनला म्हणतात macroergic».

शरीरात जिथे उर्जेची गरज असते तिथे एटीपी आढळतो. विविध यौगिकांचे संश्लेषण, स्नायूंचे कार्य, प्रोटोझोआमध्ये फ्लॅगेलाची हालचाल - एटीपी सर्वत्र ऊर्जा वाहून नेतात.

सेलमधील "चार्जिंग" एटीपी खालीलप्रमाणे होते. अॅडेनोसिन डायफॉस्फोरिक अॅसिड - एडीपी (1 फॉस्फरस अणूशिवाय एटीपी) ऊर्जा सोडण्याच्या जागेसाठी योग्य आहे. जेव्हा उर्जा बांधली जाऊ शकते, तेव्हा ADP फॉस्फरससह एकत्रित होते, जे सेलमध्ये मोठ्या प्रमाणात असते आणि या कनेक्शनमध्ये ऊर्जा "इम्युर" करते. आता आम्हाला वाहतुकीची गरज आहे. यात विशेष एंजाइम असतात - फॉस्फोफेरेसेस ("फेरा" - मी कॅरी करतो), जे मागणीनुसार एटीपी "पकडतात" आणि ते कृतीच्या ठिकाणी हस्तांतरित करतात. पुढे शेवटचे, अंतिम "पॉवर प्लांट युनिट" - स्टेप-डाउन ट्रान्सफॉर्मर्सचे वळण येते. त्यांनी व्होल्टेज कमी केले पाहिजे आणि ग्राहकांना आधीच सुरक्षित प्रवाह द्यावा. ही भूमिका त्याच फॉस्फोफेरेसद्वारे केली जाते. एटीपीपासून दुसर्या पदार्थात उर्जेचे हस्तांतरण अनेक टप्प्यात केले जाते. प्रथम, एटीपी या पदार्थासह एकत्रित होते, नंतर फॉस्फरस अणूंची अंतर्गत पुनर्रचना होते आणि शेवटी, कॉम्प्लेक्स खंडित होते - एडीपी वेगळे केले जाते आणि उर्जा समृद्ध फॉस्फरस नवीन पदार्थावर "लटकत" राहतो. नवीन पदार्थ जास्त उर्जेमुळे अधिक अस्थिर असल्याचे दिसून येते आणि विविध प्रतिक्रियांसाठी सक्षम आहे.

व्ही.एन. सेलुयानोव, व्ही.ए. रायबाकोव्ह, एम.पी. शेस्ताकोव्ह

धडा १

१.१.३. सेल बायोकेमिस्ट्री (ऊर्जा)

स्नायूंचे आकुंचन, मज्जातंतूंच्या आवेग प्रसारित करणे, प्रथिने संश्लेषण इत्यादी प्रक्रिया ऊर्जा खर्चासह येतात. पेशी केवळ एटीपीच्या स्वरूपात ऊर्जा वापरतात. एटीपीमध्ये असलेल्या ऊर्जेचे प्रकाशन एटीपीस एंजाइममुळे केले जाते, जे सेलच्या सर्व ठिकाणी असते जेथे ऊर्जा आवश्यक असते. जसजशी उर्जा सोडली जाते तसतसे ADP, F, N रेणू तयार होतात. मुख्यतः CRF च्या पुरवठ्यामुळे ATP resynthesis चालते. जेव्हा CrF आपली ऊर्जा ATP च्या पुनर्संश्लेषणासाठी सोडून देतो तेव्हा Cr आणि F तयार होतात. हे रेणू सायटोप्लाझममधून पसरतात आणि ATP च्या संश्लेषणाशी संबंधित एन्झाइमॅटिक क्रियाकलाप सक्रिय करतात. एटीपी निर्मितीचे दोन मुख्य मार्ग आहेत: अॅनारोबिक आणि एरोबिक (ऑलिक I.V., 1990; खोचचका पी., सोमेरो जे., 1988, इ.).

अॅनारोबिक मार्गकिंवा अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिससारकोप्लाज्मिक रेटिक्युलमच्या झिल्लीवर आणि सारकोप्लाझममध्ये स्थित एन्झाइमॅटिक सिस्टमशी संबंधित आहे. जेव्हा Kr आणि F या एन्झाइम्सच्या पुढे दिसतात, तेव्हा रासायनिक अभिक्रियांची साखळी सुरू होते, ज्या दरम्यान ग्लायकोजेन किंवा ग्लुकोज एटीपी रेणूंच्या निर्मितीसह पायरुवेटमध्ये विघटित होते. CRP च्या पुनर्संश्लेषणासाठी ATP रेणू लगेचच त्यांची ऊर्जा सोडून देतात आणि ADP आणि F पुन्हा ग्लायकोलिसिसमध्ये नवीन ATP रेणू तयार करण्यासाठी वापरले जातात. पायरुवेटमध्ये रूपांतरणासाठी दोन शक्यता आहेत:

1) Acetyl coenzyme A मध्ये बदला, कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि ATP रेणू तयार करण्यासाठी मायटोकॉन्ड्रियामध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन करा. या चयापचय मार्गाला - ग्लायकोजेन-पायरुवेट-माइटोकॉन्ड्रिया-कार्बन डायऑक्साइड आणि पाणी - म्हणतात. एरोबिक ग्लायकोलिसिस.

2) LDH M (स्नायू-प्रकार लैक्टेट डिहायड्रोजनेज) एन्झाइमच्या मदतीने, पायरुवेटचे लैक्टेटमध्ये रूपांतर होते. हा चयापचय मार्ग - ग्लायकोजेन-पायरुवेट-लैक्टेट - म्हणतात अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिसआणि हायड्रोजन आयनांची निर्मिती आणि संचय यासह आहे.

एरोबिक मार्ग,किंवा ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन, माइटोकॉन्ड्रियल प्रणालीशी संबंधित. मायटोकॉन्ड्रियल सीपीकेसच्या मदतीने मायटोकॉन्ड्रियाजवळ जेव्हा सीआर आणि एफ दिसतात, तेव्हा मायटोकॉन्ड्रियामध्ये तयार झालेल्या एटीपीमुळे सीआरएफ पुनर्संश्लेषण होते. ADP आणि P नवीन ATP रेणू तयार करण्यासाठी मायटोकॉन्ड्रियामध्ये परत येतात. एटीपी संश्लेषणासाठी दोन चयापचय मार्ग आहेत:

1) एरोबिक ग्लायकोलिसिस;
2) लिपिडचे ऑक्सीकरण (चरबी).

एरोबिक प्रक्रिया हायड्रोजन आयनच्या शोषणाशी संबंधित असतात आणि मंद स्नायू तंतूंमध्ये (हृदय आणि डायाफ्रामचे MF), LDH H (हृदयाच्या प्रकारातील लैक्टेट डिहायड्रोजनेज) एन्झाइम प्रबळ होते, जे अधिक तीव्रतेने लैक्टेटचे पायरुवेटमध्ये रूपांतरित करते. म्हणून, मंद स्नायू तंतू (एसएमएफ) च्या कार्यादरम्यान, लैक्टेट आणि हायड्रोजन आयनचे जलद उन्मूलन होते.

MW मध्ये लैक्टेट आणि H मध्ये वाढ झाल्यामुळे चरबीचे ऑक्सिडेशन रोखले जाते आणि तीव्र चरबीचे ऑक्सिडेशन सेलमध्ये सायट्रेट जमा होण्यास कारणीभूत ठरते आणि ते ग्लायकोलिसिस एन्झाईम्स प्रतिबंधित करते.

परिचय

1.1

अपचय चे सामान्य मार्ग

http://biokhimija.ru/obshhwie-puti-katabolizma/razobshhiteli-ingibitory.html

चयापचय म्हणजे काय?

चयापचयही एक अत्यंत समन्वित आणि उद्देशपूर्ण सेल्युलर क्रियाकलाप आहे, जी अनेक परस्पर जोडलेल्या एन्झाइमॅटिक प्रणालींच्या सहभागाद्वारे प्रदान केली जाते आणि त्यात दोन अविभाज्य प्रक्रियांचा समावेश होतो. अॅनाबॉलिझमआणि अपचय.

हे तीन विशेष कार्ये करते:

1. ऊर्जारासायनिक उर्जा असलेल्या पेशींचा पुरवठा

2. प्लास्टिक- बिल्डिंग ब्लॉक्स म्हणून मॅक्रोमोलेक्यूल्सचे संश्लेषण,

3. विशिष्ट- विशिष्ट सेल्युलर कार्ये करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या बायोमोलेक्यूल्सचे संश्लेषण आणि विघटन.

अॅनाबोलिझम

अॅनाबोलिझम म्हणजे प्रथिने, पॉलिसेकेराइड्स, लिपिड्स, न्यूक्लिक अॅसिड्स आणि लहान पूर्ववर्ती रेणूंमधून इतर मॅक्रोमोलेक्यूल्सचे जैवसंश्लेषण. संरचनेच्या गुंतागुंतीसह, त्यास ऊर्जा आवश्यक आहे. अशा ऊर्जेचा स्त्रोत एटीपीची ऊर्जा आहे.

NADP-NADPH चक्र

तसेच, काही पदार्थांच्या (फॅटी ऍसिडस्, कोलेस्टेरॉल) जैवसंश्लेषणासाठी, ऊर्जा-समृद्ध हायड्रोजन अणू आवश्यक आहेत - त्यांचा स्रोत एनएडीपीएच आहे. एनएडीपीएच रेणू पेंटोज मार्गातील ग्लुकोज-6-फॉस्फेट आणि मॅलिक एन्झाइमद्वारे ऑक्सॅलोएसीटेटच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांमध्ये तयार होतात. अॅनाबोलिझम प्रतिक्रियांमध्ये, एनएडीपीएच त्याचे हायड्रोजन अणू सिंथेटिक प्रतिक्रियांसाठी दान करते आणि एनएडीपीमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते. अशा प्रकारे ते तयार होते NADP-NADPH-सायकल

अपचय

कॅटाबोलिझम म्हणजे जटिल सेंद्रिय रेणूंचे विघटन आणि सोप्या उत्पादनांमध्ये ऑक्सिडेशन. हे पदार्थांच्या जटिल संरचनेत समाविष्ट असलेल्या उर्जेच्या प्रकाशनासह आहे. बहुतेक सोडलेली ऊर्जा उष्णता म्हणून नष्ट होते. या ऊर्जेचा एक छोटासा भाग ऑक्सिडेटिव्ह प्रतिक्रियांच्या कोएन्झाइम्सद्वारे "अवरोधित" केला जातो. वरआणि FAD, त्यातील काही एटीपीच्या संश्लेषणासाठी त्वरित वापरला जातो.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांमध्ये सोडलेले हायड्रोजन अणू सेलद्वारे केवळ दोन प्रकारे वापरले जाऊ शकतात:

· चालू अॅनाबॉलिकरचना मध्ये प्रतिक्रिया NADPH.

· चालू एटीपी निर्मितीऑक्सिडेशन दरम्यान मायटोकॉन्ड्रियामध्ये NADHआणि FADN 2.

सर्व अपचय सशर्तपणे तीन टप्प्यात विभागले गेले आहे:

मध्ये घडते आतडे(अन्नाचे पचन) किंवा आधीच अनावश्यक रेणूंच्या विघटन दरम्यान लाइसोसोममध्ये. या प्रकरणात, रेणूमध्ये असलेली सुमारे 1% ऊर्जा सोडली जाते. ते उष्णता म्हणून विरघळते.

इंट्रासेल्युलर हायड्रोलिसिस किंवा रक्तातून पेशीमध्ये प्रवेश करताना तयार होणारे पदार्थ सामान्यतः दुसऱ्या टप्प्यावर पायरुविक ऍसिड, एसिटाइल गट (एसिटाइल-एस-कोएचा भाग म्हणून) आणि काही इतर लहान सेंद्रिय रेणूंमध्ये रूपांतरित होतात. दुसऱ्या टप्प्याचे स्थानिकीकरण - सायटोसोलआणि माइटोकॉन्ड्रिया.

ऊर्जेचा काही भाग उष्णतेच्या स्वरूपात विसर्जित केला जातो आणि पदार्थाची अंदाजे 13% ऊर्जा शोषली जाते, म्हणजे. एटीपीच्या मॅक्रोएर्जिक बॉण्ड्सच्या स्वरूपात साठवले जाते.

अपचय च्या सामान्य आणि विशिष्ट मार्गांचे आकृती

या स्टेजच्या सर्व प्रतिक्रिया जातात माइटोकॉन्ड्रिया. Acetyl-SCoA ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड चक्राच्या प्रतिक्रियांमध्ये सामील आहे आणि कार्बन डाय ऑक्साईडमध्ये ऑक्सीकरण केले जाते. सोडलेले हायड्रोजन अणू NAD आणि FAD सह एकत्र होतात आणि त्यांना पुनर्संचयित करतात. त्यानंतर, NADH आणि FADH 2 हायड्रोजनचे स्थानांतरित श्वसन एंझाइमच्या साखळीत होते. माइटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यावर. येथे, नावाच्या प्रक्रियेचा परिणाम म्हणून ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनपाणी तयार होते आणि जैविक ऑक्सिडेशनचे मुख्य उत्पादन ATP आहे.

या टप्प्यावर सोडलेल्या रेणूच्या ऊर्जेचा काही भाग उष्णतेच्या स्वरूपात विसर्जित केला जातो आणि प्रारंभिक पदार्थाची सुमारे 46% उर्जा आत्मसात केली जाते, म्हणजे. ATP आणि GTP च्या बाँडमध्ये संग्रहित.

एटीपीची भूमिका

प्रतिक्रियांमध्ये ऊर्जा सोडली जाते अपचय, नावाच्या बाँडच्या स्वरूपात साठवले जाते macroergic. मुख्य आणि सार्वत्रिक रेणू जो ऊर्जा साठवतो आणि आवश्यक असल्यास, देतो एटीपी.

सेलमधील सर्व ATP रेणू सतत कोणत्याही प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेतात, सतत ADP मध्ये खंडित होतात आणि पुन्हा निर्माण होतात.

तीन मुख्य मार्ग आहेत वापरएटीपी

पदार्थांचे जैवसंश्लेषण

झिल्ली ओलांडून पदार्थ वाहतूक

सेलच्या आकारात आणि त्याच्या हालचालीत बदल.

या प्रक्रिया, एकत्रितपणे प्रक्रियेसह शिक्षणएटीपीचे नाव आहे एटीपी सायकल:

सेलच्या जीवनात एटीपीचे परिसंचरण

सेलमध्ये एटीपी कोठून येतो?

सेलमध्ये ऊर्जा मिळविण्याचे मार्ग

सेलमध्ये चार मुख्य प्रक्रिया आहेत ज्या पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन आणि त्याच्या संचयनादरम्यान रासायनिक बंधांमधून ऊर्जा सोडण्याची खात्री करतात:

1. ग्लायकोलिसिस (जैविक ऑक्सिडेशनचा टप्पा 2) - ग्लुकोजच्या रेणूचे पायरुव्हिक ऍसिडच्या दोन रेणूंमध्ये ऑक्सिडेशन, 2 रेणूंच्या निर्मितीसह एटीपीआणि NADH. पुढे, पायरुविक ऍसिडचे एरोबिक परिस्थितीत एसिटाइल-एससीओएमध्ये आणि ऍनारोबिक परिस्थितीत लैक्टिक ऍसिडमध्ये रूपांतर होते.

2. फॅटी ऍसिडचे β-ऑक्सिडेशन (जैविक ऑक्सिडेशनचा टप्पा 2) - फॅटी ऍसिडचे एसिटाइल-एससीओएमध्ये ऑक्सिडेशन, येथे रेणू तयार होतात NADHआणि FADN 2. एटीपी रेणू "शुद्ध स्वरूपात" दिसत नाहीत.

3. ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल (सीटीसी, जैविक ऑक्सिडेशनचा टप्पा 3) - एसिटाइल ग्रुप (एसिटाइल-एससीओएचा भाग म्हणून) किंवा इतर केटो ऍसिडचे कार्बन डायऑक्साइडमध्ये ऑक्सीकरण. पूर्ण चक्र प्रतिक्रिया 1 रेणूच्या निर्मितीसह असतात GTP(जे एका ATP च्या समतुल्य आहे), 3 रेणू NADHआणि 1 रेणू FADN 2.

4. ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन (जैविक ऑक्सिडेशनचा टप्पा 3) - NADH आणि FADH 2 ऑक्सिडाइझ केले जातात, ग्लुकोज, एमिनो ऍसिड आणि फॅटी ऍसिडच्या अपचयच्या प्रतिक्रियांमध्ये प्राप्त होतात. त्याच वेळी, मायटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यावरील श्वसन शृंखलाचे एन्झाईम्स तयार होतात. मोठेसेलचे भाग एटीपी.

एटीपीचे संश्लेषण करण्याचे दोन मार्ग

सेलमध्ये एटीपी मिळविण्याचा मुख्य मार्ग म्हणजे ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन, जे माइटोकॉन्ड्रियाच्या आतील झिल्लीच्या संरचनेत उद्भवते. त्याच वेळी, ग्लायकोलिसिस, टीसीए आणि फॅटी ऍसिड ऑक्सिडेशनमध्ये तयार झालेल्या NADH आणि FADH 2 रेणूंच्या हायड्रोजन अणूंची ऊर्जा ATP बाँडच्या ऊर्जेत रूपांतरित होते.

तथापि, ADP ते ATP च्या फॉस्फोरिलेशनचा आणखी एक मार्ग आहे - सब्सट्रेट फॉस्फोरिलेशन. ही पद्धत मॅक्रोएर्जिक फॉस्फेट किंवा पदार्थ (सबस्ट्रेट) च्या मॅक्रोएर्जिक बाँडची उर्जा ADP मध्ये हस्तांतरित करण्याशी संबंधित आहे. या पदार्थांमध्ये ग्लायकोलिसिसच्या चयापचयांचा समावेश होतो ( 1,3-डिफॉस्फोग्लिसरिक ऍसिड, phosphoenolpyruvate), ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल ( succinyl-SCoA) आणि क्रिएटिन फॉस्फेट. त्यांच्या मॅक्रोएर्जिक बाँडच्या हायड्रोलिसिसची ऊर्जा ATP मध्ये 7.3 kcal/mol पेक्षा जास्त आहे आणि ADP रेणूच्या फॉस्फोरिलेशनसाठी ATP मध्ये या उर्जेचा वापर करण्यासाठी या पदार्थांची भूमिका कमी केली जाते.

एटीपी ही सेलची सार्वत्रिक ऊर्जा "चलन" आहे.निसर्गाच्या सर्वात आश्चर्यकारक "आविष्कार" पैकी एक म्हणजे तथाकथित "मॅक्रोर्जिक" पदार्थांचे रेणू, ज्याच्या रासायनिक संरचनेत एक किंवा अधिक बंध आहेत जे ऊर्जा साठवण उपकरणे म्हणून कार्य करतात. निसर्गात अनेक समान रेणू सापडले आहेत, परंतु त्यापैकी फक्त एक, एडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड (एटीपी), मानवी शरीरात आढळतो. हा एक जटिल सेंद्रिय रेणू आहे, ज्यामध्ये अजैविक फॉस्फोरिक ऍसिड PO चे 3 नकारात्मक चार्ज केलेले अवशेष जोडलेले आहेत. हे फॉस्फरस अवशेष आहेत जे रेणूच्या सेंद्रिय भागाशी "मॅक्रोएर्जिक" बंधांद्वारे जोडलेले असतात, जे विविध इंट्रासेल्युलर प्रतिक्रियांदरम्यान सहजपणे नष्ट होतात. तथापि, या बंधांची उर्जा अवकाशात उष्णतेच्या स्वरूपात पसरत नाही, परंतु इतर रेणूंच्या हालचाली किंवा रासायनिक परस्परसंवादासाठी वापरली जाते. या गुणधर्मामुळे एटीपी सेलमध्ये सार्वत्रिक ऊर्जा संचयन (संचयकर्ता) तसेच सार्वत्रिक "चलन" चे कार्य करते. शेवटी, सेलमध्ये होणारे जवळजवळ प्रत्येक रासायनिक परिवर्तन ऊर्जा शोषून घेते किंवा सोडते. ऊर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्यानुसार, ऑक्सिडेटिव्ह प्रतिक्रियांच्या परिणामी तयार झालेल्या आणि एटीपीच्या स्वरूपात साठवलेल्या ऊर्जेचे एकूण प्रमाण सेल त्याच्या कृत्रिम प्रक्रियेसाठी आणि कोणत्याही कार्याच्या कार्यप्रदर्शनासाठी वापरू शकणार्‍या ऊर्जेच्या प्रमाणाएवढे आहे. . ही किंवा ती कृती करण्याच्या संधीसाठी "पेमेंट" म्हणून, सेलला एटीपीचा पुरवठा खर्च करण्यास भाग पाडले जाते. या प्रकरणात, यावर जोर दिला पाहिजे की एटीपी रेणू इतका मोठा आहे की तो सेल झिल्लीमधून जाऊ शकत नाही. त्यामुळे एका सेलमध्ये तयार होणारा एटीपी दुसऱ्या सेलद्वारे वापरता येत नाही. शरीराच्या प्रत्येक पेशीला त्याच्या गरजेसाठी एटीपीचे संश्लेषण करणे आवश्यक आहे त्या प्रमाणात त्याचे कार्य करणे आवश्यक आहे.

मानवी शरीराच्या पेशींमध्ये एटीपी पुनर्संश्लेषणाचे तीन स्त्रोत.वरवर पाहता, मानवी शरीराच्या पेशींचे दूरचे पूर्वज लाखो वर्षांपूर्वी अस्तित्वात होते, वनस्पती पेशींनी वेढलेले होते, ज्यामुळे त्यांना जास्त प्रमाणात कार्बोहायड्रेट्सचा पुरवठा होत होता आणि पुरेसा ऑक्सिजन नव्हता किंवा अजिबात नव्हता. हे कार्बोहायड्रेट्स आहेत जे शरीरात उर्जेच्या उत्पादनासाठी पोषक घटकांचे सर्वात जास्त वापरलेले घटक आहेत. आणि जरी मानवी शरीराच्या बहुतेक पेशींनी ऊर्जा कच्चा माल म्हणून प्रथिने आणि चरबी वापरण्याची क्षमता प्राप्त केली असली तरी, काही (उदाहरणार्थ, मज्जातंतू, लाल रक्त, पुरुष लिंग) पेशी केवळ कार्बोहायड्रेट्सच्या ऑक्सिडेशनमुळे ऊर्जा निर्माण करण्यास सक्षम असतात. .

कार्बोहायड्रेट्सच्या प्राथमिक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रिया - किंवा त्याऐवजी, ग्लुकोज, जे खरं तर, पेशींमध्ये ऑक्सिडेशनचे मुख्य सब्सट्रेट बनवते - थेट सायटोप्लाझममध्ये उद्भवते: तेथेच एंजाइम कॉम्प्लेक्स स्थित असतात, ज्यामुळे ग्लुकोजचे रेणू अंशतः असतात. नष्ट होते, आणि सोडलेली ऊर्जा एटीपीच्या स्वरूपात साठवली जाते. या प्रक्रियेस ग्लायकोलिसिस म्हणतात, ती अपवाद न करता मानवी शरीराच्या सर्व पेशींमध्ये होऊ शकते. या प्रतिक्रियेच्या परिणामी, ग्लुकोजच्या एका 6-कार्बन रेणूपासून, पायरुविक ऍसिडचे दोन 3-कार्बन रेणू आणि एटीपीचे दोन रेणू तयार होतात.

ग्लायकोलिसिस ही एक अतिशय वेगवान, परंतु तुलनेने अकार्यक्षम प्रक्रिया आहे. ग्लायकोलिसिस प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर पेशीमध्ये तयार होणारे पायरुव्हिक ऍसिड जवळजवळ लगेचच लैक्टिक ऍसिडमध्ये बदलते आणि काहीवेळा (उदाहरणार्थ, जड स्नायूंच्या कामाच्या वेळी) रक्तामध्ये खूप मोठ्या प्रमाणात प्रवेश करते, कारण हा एक लहान रेणू आहे जो मुक्तपणे जाऊ शकतो. सेल पडदा. रक्तामध्ये अम्लीय चयापचय उत्पादनांचे अशा मोठ्या प्रमाणात प्रकाशन होमिओस्टॅसिसमध्ये व्यत्यय आणते आणि स्नायूंच्या कामाच्या किंवा इतर सक्रिय क्रियांच्या परिणामांचा सामना करण्यासाठी शरीराला विशेष होमिओस्टॅटिक यंत्रणा चालू करावी लागते.

ग्लायकोलिसिसच्या परिणामी तयार झालेल्या पायरुव्हिक ऍसिडमध्ये अजूनही भरपूर संभाव्य रासायनिक ऊर्जा असते आणि ते पुढील ऑक्सिडेशनसाठी सब्सट्रेट म्हणून काम करू शकते, परंतु यासाठी विशेष एंजाइम आणि ऑक्सिजन आवश्यक आहे. ही प्रक्रिया अनेक पेशींमध्ये होते ज्यात विशेष ऑर्गेनेल्स असतात - माइटोकॉन्ड्रिया. माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीची आतील पृष्ठभाग मोठ्या प्रमाणात ऑक्सिडेटिव्ह एन्झाईम्ससह मोठ्या लिपिड आणि प्रोटीन रेणूंनी बनलेली असते. माइटोकॉन्ड्रियाच्या आत, सायटोप्लाझममध्ये तयार झालेले 3-कार्बन रेणू आत प्रवेश करतात - सहसा ते एसिटिक ऍसिड (एसीटेट) असते. तेथे ते प्रतिक्रियांच्या सतत चालू असलेल्या चक्रामध्ये समाविष्ट केले जातात, ज्या दरम्यान कार्बन आणि हायड्रोजन अणू या सेंद्रीय रेणूंमधून वैकल्पिकरित्या विभक्त होतात, जे ऑक्सिजनसह एकत्रित केल्यावर कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यात बदलतात. या प्रतिक्रियांमध्ये, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते, जी एटीपीच्या स्वरूपात साठवली जाते. पायरुव्हिक ऍसिडचा प्रत्येक रेणू, माइटोकॉन्ड्रियामधील ऑक्सिडेशनच्या संपूर्ण चक्रातून जातो, सेलला 17 एटीपी रेणू प्राप्त करण्यास अनुमती देतो. अशा प्रकारे, 1 ग्लुकोज रेणूचे संपूर्ण ऑक्सीकरण सेलला 2+17x2 = 36 ATP रेणू प्रदान करते. हे तितकेच महत्वाचे आहे की फॅटी ऍसिडस् आणि एमिनो ऍसिडस्, म्हणजे, चरबी आणि प्रथिनांचे घटक देखील माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत समाविष्ट केले जाऊ शकतात. या क्षमतेबद्दल धन्यवाद, माइटोकॉन्ड्रिया सेलला शरीर काय खातो त्यापेक्षा तुलनेने स्वतंत्र बनवते: कोणत्याही परिस्थितीत, आवश्यक प्रमाणात ऊर्जा प्राप्त केली जाईल.

काही ऊर्जा सेलमध्ये क्रिएटिन फॉस्फेट (CrP) च्या रेणूच्या रूपात साठवली जाते, जी ATP पेक्षा लहान आणि अधिक मोबाइल आहे. हा लहान रेणूच सेलच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत त्वरीत जाऊ शकतो - जिथे या क्षणी उर्जेची सर्वात जास्त गरज आहे. CrF स्वतः संश्लेषण, स्नायू आकुंचन किंवा मज्जातंतूच्या आवेगांच्या वहन प्रक्रियेला ऊर्जा देऊ शकत नाही: यासाठी ATP आवश्यक आहे. परंतु दुसरीकडे, सीआरएफ सहजपणे आणि व्यावहारिकदृष्ट्या तोटा न करता त्यात असलेली सर्व ऊर्जा अॅडेनाझिन डायफॉस्फेट (एडीपी) रेणूला देण्यास सक्षम आहे, जे लगेच एटीपीमध्ये बदलते आणि पुढील जैवरासायनिक परिवर्तनांसाठी तयार आहे.

अशा प्रकारे, सेलच्या कार्यादरम्यान खर्च केलेली ऊर्जा, म्हणजे. तीन मुख्य प्रक्रियांमुळे एटीपीचे नूतनीकरण केले जाऊ शकते: अॅनारोबिक (ऑक्सिजन-मुक्त) ग्लायकोलिसिस, एरोबिक (ऑक्सिजनच्या सहभागासह) माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सिडेशन आणि फॉस्फेट ग्रुपचे सीआरएफ ते एडीपीमध्ये हस्तांतरण झाल्यामुळे.

क्रिएटिन फॉस्फेट स्त्रोत सर्वात शक्तिशाली आहे, कारण ADP सह CrF ची प्रतिक्रिया खूप वेगवान आहे. तथापि, सेलमध्ये सीआरएफचा पुरवठा सामान्यतः लहान असतो - उदाहरणार्थ, सीआरएफमुळे 6-7 सेकंदांपेक्षा जास्त नसल्यामुळे स्नायू जास्तीत जास्त प्रयत्नांसह कार्य करू शकतात. हे सहसा दुसरे सर्वात शक्तिशाली - ग्लायकोलिटिक - उर्जेचे स्त्रोत सुरू करण्यासाठी पुरेसे असते. या प्रकरणात, पोषक तत्वांचा स्त्रोत अनेक पटींनी जास्त आहे, परंतु जसजसे काम पुढे जात आहे तसतसे लैक्टिक ऍसिडच्या निर्मितीमुळे होमिओस्टॅसिसमध्ये तणाव वाढतो आणि जर असे कार्य मोठ्या स्नायूंनी केले तर ते 1.5 पेक्षा जास्त टिकू शकत नाही. -2 मिनिटे. परंतु या काळात, माइटोकॉन्ड्रिया जवळजवळ पूर्णपणे सक्रिय होतात, जे केवळ ग्लूकोजच नव्हे तर फॅटी ऍसिड देखील बर्न करण्यास सक्षम असतात, ज्याचा शरीरात पुरवठा जवळजवळ अटळ असतो. म्हणून, एरोबिक माइटोकॉन्ड्रियल स्त्रोत बराच काळ कार्य करू शकतो, जरी त्याची शक्ती तुलनेने कमी आहे - ग्लायकोलिटिक स्त्रोतापेक्षा 2-3 पट कमी आणि क्रिएटिन फॉस्फेट स्त्रोताच्या शक्तीपेक्षा 5 पट कमी.

शरीराच्या विविध ऊतींमध्ये ऊर्जा उत्पादनाच्या संस्थेची वैशिष्ट्ये.वेगवेगळ्या ऊतकांमध्ये मायटोकॉन्ड्रियाची भिन्न संपृक्तता असते. ते कमीत कमी हाडे आणि पांढर्‍या चरबीत असतात, बहुतेक सर्व तपकिरी चरबी, यकृत आणि मूत्रपिंडात. चेतापेशींमध्ये भरपूर मायटोकॉन्ड्रिया असतात. स्नायूंमध्ये मायटोकॉन्ड्रियाची उच्च एकाग्रता नसते, परंतु कंकाल स्नायू हे शरीरातील सर्वात मोठे ऊतक (प्रौढ व्यक्तीच्या शरीराच्या वजनाच्या सुमारे 40%) असतात या वस्तुस्थितीमुळे, स्नायूंच्या पेशींच्या गरजा मोठ्या प्रमाणात निर्धारित करतात. सर्व ऊर्जा चयापचय प्रक्रियांची तीव्रता आणि दिशा. I.A Arshavsky ने याला "कंकाल स्नायूंचा उर्जा नियम" म्हटले.

वयानुसार, ऊर्जा चयापचयातील दोन महत्त्वाचे घटक एकाच वेळी बदलतात: वेगवेगळ्या चयापचय क्रियाकलापांसह ऊतींच्या वस्तुमानाचे गुणोत्तर बदलते, तसेच या ऊतींमधील सर्वात महत्त्वाच्या ऑक्सिडेटिव्ह एन्झाईम्सची सामग्री. परिणामी, ऊर्जा चयापचय मध्ये बरेच जटिल बदल होतात, परंतु सर्वसाधारणपणे, त्याची तीव्रता वयानुसार कमी होते आणि लक्षणीयरीत्या.

पेशींच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांसाठी ऊर्जा खर्च आवश्यक आहे. जिवंत 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 किलो कॅलरी.

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

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 ऑक्सिजन या 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.