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 ऊर्जा 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 बॉण्ड्सच्या (2-3 किलोकॅलरीज) उर्जेच्या विपरीत, एटीपीमधील टर्मिनल (विशेषत: अत्यंत) फॉस्फेट अवशेषांची बंधनकारक ऊर्जा खूप जास्त आहे (16 किलोकॅलरीजपर्यंत); म्हणून या कनेक्शनला म्हणतात macroergic».

शरीरात जिथे ऊर्जा लागते 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

सर्वांना नमस्कार! मला हा लेख सेल न्यूक्लियस आणि डीएनएला समर्पित करायचा होता. परंतु त्याआधी, सेल कसा साठवतो आणि ऊर्जा कशी वापरतो यावर स्पर्श करणे आवश्यक आहे (धन्यवाद). आम्ही जवळजवळ सर्वत्र ऊर्जा संबंधित समस्यांना स्पर्श करू. प्रथम त्यांच्याकडे एक नजर टाकूया.

आपण कशापासून ऊर्जा मिळवू शकता? सर्व काही होय! वनस्पती प्रकाश ऊर्जा वापरतात. काही जीवाणू देखील. म्हणजेच, प्रकाश उर्जेमुळे सेंद्रिय पदार्थ अजैविक पदार्थांपासून संश्लेषित केले जातात. + केमोट्रॉफ आहेत. ते अमोनिया, हायड्रोजन सल्फाइड आणि इतर पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनची ऊर्जा वापरून अजैविक पदार्थांपासून सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण करतात. आणि तिथे तू आणि मी आहे. आम्ही हेटरोट्रॉफ आहोत. ते कोण आहेत? हे असे आहेत ज्यांना अजैविक पदार्थांपासून सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण कसे करावे हे माहित नाही. म्हणजेच केमोसिंथेसिस आणि प्रकाशसंश्लेषण, हे आपल्यासाठी नाही. आम्ही तयार सेंद्रिय पदार्थ घेतो (आम्ही ते खातो). आम्ही त्याचे तुकडे करतो आणि एकतर ते बांधकाम साहित्य म्हणून वापरतो किंवा उर्जेसाठी नष्ट करतो.
ऊर्जेसाठी आपण नेमके कशाचे विश्लेषण करू शकतो? प्रथिने (प्रथम त्यांचे अमीनो ऍसिडमध्ये विश्लेषण करा), चरबी, कार्बोहायड्रेट आणि इथाइल अल्कोहोल (परंतु हे पर्यायी आहे). म्हणजेच, हे सर्व पदार्थ ऊर्जा स्त्रोत म्हणून वापरले जाऊ शकतात. पण ते साठवण्यासाठी आम्ही वापरतो चरबी आणि कर्बोदकांमधे. मला कार्ब्स आवडतात! ग्लायकोजेन हे आपल्या शरीरातील मुख्य स्टोरेज कार्बोहायड्रेट आहे.

हे ग्लुकोजच्या अवशेषांपासून बनलेले आहे. म्हणजेच, ही एक लांब, शाखा असलेली साखळी आहे ज्यामध्ये समान दुवे (ग्लूकोज) असतात. जर आपल्याला ऊर्जेची गरज असेल, तर आपण साखळीच्या टोकापासून एक तुकडा फाडतो आणि त्याचे ऑक्सिडायझेशन करून आपल्याला ऊर्जा मिळते. ऊर्जा मिळविण्याचा हा मार्ग शरीराच्या सर्व पेशींसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे, परंतु यकृत आणि स्नायूंच्या पेशींमध्ये विशेषतः भरपूर ग्लायकोजेन असते.

आता चरबीबद्दल बोलूया. हे विशेष संयोजी ऊतक पेशींमध्ये साठवले जाते. त्यांचे नाव अॅडिपोसाइट्स आहे. खरं तर, या पेशी आहेत ज्यात चरबीचा एक प्रचंड ड्रॉप आहे.

आवश्यक असल्यास, शरीर या पेशींमधून चरबी काढते, अंशतः खंडित करते आणि वाहतूक करते. प्रसूतीच्या ठिकाणी, उर्जेच्या प्रकाशन आणि परिवर्तनासह अंतिम विभाजन होते.

एक अतिशय लोकप्रिय प्रश्न: "सर्व ऊर्जा चरबी किंवा ग्लायकोजेन म्हणून का साठवली जाऊ शकत नाही?"
या उर्जा स्त्रोतांचे वेगवेगळे उद्देश आहेत. ग्लायकोजेनपासून ऊर्जा बर्‍यापैकी लवकर मिळवता येते. स्नायूंचे काम सुरू झाल्यानंतर त्याचे विभाजन जवळजवळ लगेच सुरू होते, 1-2 मिनिटांनी शिखरावर पोहोचते. फॅट्सचे विघटन अनेक क्रमाने हळूहळू पुढे जाते. म्हणजेच, जर तुम्ही झोपत असाल, किंवा हळू हळू कुठेतरी गेलात, तर तुमच्याकडे सतत ऊर्जेचा वापर होतो आणि ते स्प्लिटिंग फॅट्सद्वारे प्रदान केले जाऊ शकते. परंतु आपण वेग वाढवण्याचा निर्णय घेताच (सर्व्हर पडले, ते उचलण्यासाठी धावले), आपल्याला याची आवश्यकता असेल भरपूर ऊर्जाआणि चरबीचे विभाजन करून तुम्ही ते पटकन मिळवू शकत नाही. इथेच आपल्याला ग्लायकोजेनची गरज असते.

आणखी एक महत्त्वाचा फरक आहे. ग्लायकोजेन भरपूर पाणी बांधते. प्रति 1 ग्रॅम ग्लायकोजेन अंदाजे 3 ग्रॅम पाणी. म्हणजेच, 1 किलो ग्लायकोजेनसाठी, हे आधीच 3 किलो पाणी आहे. इष्टतम नाही... चरबीसह हे सोपे आहे. लिपिड रेणू (चरबी = लिपिड) ज्यामध्ये ऊर्जा साठवली जाते ते पाणी आणि ग्लायकोजेन रेणूंप्रमाणे चार्ज होत नाहीत. अशा रेणूंना हायड्रोफोबिक म्हणतात (शब्दशः, पाण्याला घाबरतात). पाण्याच्या रेणूंचे ध्रुवीकरण होते. हे असे दिसते.

मूलत:, सकारात्मक चार्ज केलेले हायड्रोजन अणू नकारात्मक चार्ज केलेल्या ऑक्सिजन अणूंशी संवाद साधतात. तो एक स्थिर आणि उत्साही अनुकूल स्थिती बाहेर वळते.
आता लिपिड रेणूंची कल्पना करा. ते चार्ज होत नाहीत आणि सामान्यतः ध्रुवीकृत पाण्याच्या रेणूंशी संवाद साधू शकत नाहीत. म्हणून, पाण्यासह लिपिड्सचे मिश्रण ऊर्जावानपणे प्रतिकूल आहे. ग्लायकोजेनप्रमाणे लिपिड रेणू पाणी शोषण्यास सक्षम नाहीत. ते तथाकथित लिपिड थेंबांमध्ये "गठ्ठा" करतात, त्यांच्याभोवती फॉस्फोलिपिड्सच्या पडद्याने वेढलेले असते (त्यांची एक बाजू चार्ज केली जाते आणि बाहेरून पाण्याला तोंड देते, दुसरी चार्ज होत नाही आणि ड्रॉपच्या लिपिडकडे पाहते). परिणामी, आमच्याकडे एक स्थिर प्रणाली आहे जी कार्यक्षमतेने लिपिड संचयित करते आणि आणखी काही नाही.

ठीक आहे, आम्ही कोणत्या फॉर्ममध्ये ऊर्जा साठवली जाते ते शोधून काढले. तिचे पुढे काय होईल? येथे आपण ग्लायकोजेनपासून ग्लुकोज रेणूचे विभाजन करतो. त्याचे उर्जेत रूपांतर केले. याचा अर्थ काय?
चला एक लहान विषयांतर करूया.

सेलमध्ये प्रत्येक सेकंदाला सुमारे 1,000,000,000 प्रतिक्रिया होतात. प्रतिक्रियेदरम्यान, एका पदार्थाचे दुसऱ्यामध्ये रूपांतर होते. मग त्याच्या अंतर्गत ऊर्जेचे काय होते? ते कमी होऊ शकते, वाढू शकते किंवा अपरिवर्तित राहू शकते. ते कमी झाल्यास -> ऊर्जा सोडली जाते. जर ते वाढले तर -> तुम्हाला बाहेरून ऊर्जा घ्यावी लागेल. शरीर सहसा अशा प्रतिक्रिया एकत्र करते. म्हणजेच, एका प्रतिक्रियेदरम्यान सोडलेली ऊर्जा दुसरी कार्यान्वित करण्यासाठी वापरली जाते.

म्हणून शरीरात विशेष संयुगे, मॅक्रोएर्ग्स असतात, जे प्रतिक्रिया दरम्यान ऊर्जा जमा आणि हस्तांतरित करण्यास सक्षम असतात. त्यांच्या रचनामध्ये एक किंवा अनेक रासायनिक बंध आहेत ज्यामध्ये ही ऊर्जा जमा होते. आता आपण ग्लुकोजवर परत येऊ शकतो. त्याच्या क्षय दरम्यान सोडलेली ऊर्जा या मॅक्रोएर्ग्सच्या बंधांमध्ये साठवली जाईल.

एक उदाहरण घेऊ.

सेलचा सर्वात सामान्य मॅक्रोएर्ग (ऊर्जा चलन) ATP (एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट) आहे.

असे दिसते.

त्यात नायट्रोजनयुक्त बेस अॅडेनाइन (डीएनएमध्ये माहिती एन्कोड करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या 4 पैकी एक), राइबोज साखर आणि तीन फॉस्फोरिक ऍसिडचे अवशेष (आणि म्हणून अॅडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट) असतात. फॉस्फोरिक ऍसिडच्या अवशेषांमधील बंधांमध्ये ऊर्जा साठवली जाते. फॉस्फोरिक ऍसिडचे एक अवशेष काढून टाकल्यानंतर, एडीपी (एडिनोसिन डायफॉस्फेट) तयार होते. ADP दुसर्या अवशेषांना तोडून आणि AMP (Adenosine MONOphosphate) मध्ये बदलून ऊर्जा सोडू शकते. परंतु दुसऱ्या अवशेषांच्या विभाजनाची कार्यक्षमता खूपच कमी आहे. म्हणून, सहसा, शरीर ADP मधून पुन्हा एटीपी मिळविण्याचा प्रयत्न करते. असे घडते. ग्लुकोजच्या विघटनादरम्यान, सोडलेली ऊर्जा दोन फॉस्फोरिक ऍसिडच्या अवशेषांमधील बंध तयार करण्यासाठी आणि एटीपीच्या निर्मितीवर खर्च केली जाते. ही प्रक्रिया बहु-स्तरीय आहे आणि सध्या आम्ही ती वगळू.

परिणामी एटीपी हा ऊर्जेचा सार्वत्रिक स्रोत आहे. हे प्रथिने संश्लेषण (अमीनो ऍसिड एकत्र करण्यासाठी ऊर्जा घेते) पासून स्नायूंच्या कामापर्यंत सर्व गोष्टींमध्ये वापरले जाते. स्नायूंचे आकुंचन घडवून आणणारी मोटर प्रथिने त्यांची रचना बदलण्यासाठी ATP मध्ये साठवलेली ऊर्जा वापरतात. रचनात्मक बदल म्हणजे मोठ्या रेणूच्या एका भागाचे दुसर्‍या भागाच्या सापेक्ष पुनर्रचना होय. असे दिसते.

म्हणजेच रासायनिक बंध उर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतर होते. येथे प्रथिनांची वास्तविक उदाहरणे आहेत जी त्यांचे कार्य करण्यासाठी ATP वापरतात.

भेटा हे मायोसिन आहे. मोटर प्रथिने. हे मोठ्या इंट्रासेल्युलर फॉर्मेशन्सची हालचाल करते आणि स्नायूंच्या आकुंचनामध्ये गुंतलेले असते. कृपया लक्षात घ्या की त्याला दोन "पाय" आहेत. 1 एटीपी रेणूमध्ये साठवलेल्या ऊर्जेचा वापर करून, ते एक रचनात्मक बदल घडवून आणते, खरं तर एक पाऊल. एटीपीच्या रासायनिक ऊर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतर करण्याचे सर्वात स्पष्ट उदाहरण.

दुसरे उदाहरण Na/K पंप आहे. पहिल्या टप्प्यावर, ते तीन Na रेणू आणि एक ATP बांधते. ATP च्या ऊर्जेचा वापर करून, त्याची रचना बदलते, Na ला सेलमधून बाहेर फेकते. मग ते दोन पोटॅशियम रेणूंना बांधते आणि, त्याच्या मूळ स्वरूपावर परत येऊन, पोटॅशियम सेलमध्ये स्थानांतरित करते. गोष्ट अत्यंत महत्वाची आहे, ती तुम्हाला इंट्रासेल्युलर Na ची पातळी सामान्यपणे राखण्याची परवानगी देते.

पण गंभीरपणे, नंतर:

विराम द्या. आम्हाला एटीपीची गरज का आहे? ग्लुकोजमध्ये साठवलेली ऊर्जा आपण थेट का वापरू शकत नाही? ट्राइट, जर तुम्ही ग्लुकोजला एका वेळी CO2 मध्ये ऑक्सिडाइझ केले तर, खूप मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा त्वरित सोडली जाईल. आणि त्यातील बहुतेक उष्णता म्हणून नष्ट होतील. म्हणून, प्रतिक्रिया टप्प्यात विभागली गेली आहे. प्रत्येकावर थोडीशी ऊर्जा सोडली जाते, ती साठवली जाते आणि पदार्थ पूर्णपणे ऑक्सिडाइझ होईपर्यंत प्रतिक्रिया चालू राहते.

मी त्याचा सारांश देतो. चरबी आणि कर्बोदकांमधे ऊर्जा साठवली जाते. तुम्ही ते कार्बोहायड्रेट्समधून जलद काढू शकता, परंतु तुम्ही चरबीमध्ये जास्त साठवू शकता. प्रतिक्रिया पार पाडण्यासाठी, सेल उच्च-ऊर्जा संयुगे वापरते, ज्यामध्ये चरबी, कर्बोदकांमधे, इत्यादींच्या विघटनाची ऊर्जा साठवली जाते ... ATP हे सेलमधील मुख्य असे संयुग आहे. खरं तर, ते घ्या आणि वापरा. तथापि, एकमेव नाही. पण त्याबद्दल नंतर अधिक.

P.S. मी साहित्य शक्य तितके सोपे करण्याचा प्रयत्न केला, म्हणून काही अयोग्यता दिसून आली. मी आवेशी जीवशास्त्रज्ञांना मला क्षमा करण्यास सांगतो.

टॅग: टॅग जोडा

विषाणू वगळता सर्व सजीव पेशींनी बनलेले असतात. ते वनस्पती किंवा प्राण्यांच्या जीवनासाठी आवश्यक असलेल्या सर्व प्रक्रिया प्रदान करतात. सेल स्वतः एक वेगळा जीव असू शकतो. आणि अशी जटिल रचना उर्जेशिवाय कशी जगू शकते? नक्कीच नाही. तर पेशींना ऊर्जा पुरवठा कसा होतो? हे आम्ही खाली चर्चा करणार असलेल्या प्रक्रियांवर आधारित आहे.

पेशींना ऊर्जा प्रदान करणे: ते कसे घडते?

काही पेशी बाहेरून ऊर्जा घेतात, ती स्वतःच निर्माण करतात. त्यांचे स्वतःचे "स्टेशन" आहेत. आणि सेलमधील ऊर्जेचा स्त्रोत मायटोकॉन्ड्रिया आहे - ऑर्गेनेल जो ते तयार करतो. ही सेल्युलर श्वसनाची प्रक्रिया आहे. त्यामुळे पेशींना ऊर्जा मिळते. तथापि, ते फक्त वनस्पती, प्राणी आणि बुरशीमध्ये असतात. माइटोकॉन्ड्रिया जिवाणू पेशींमध्ये अनुपस्थित आहेत. म्हणून, त्यांच्यामध्ये, ऊर्जेसह पेशींची तरतूद मुख्यत्वे किण्वन प्रक्रियेमुळे होते, श्वसन नाही.

माइटोकॉन्ड्रियाची रचना

हे दोन-झिल्लीचे ऑर्गनॉइड आहे जे उत्क्रांतीदरम्यान युकेरियोटिक सेलमध्ये त्याच्या लहान शोषणाच्या परिणामी दिसून आले. यावरून हे स्पष्ट होऊ शकते की मायटोकॉन्ड्रियामध्ये त्यांचे स्वतःचे डीएनए आणि आरएनए तसेच माइटोकॉन्ड्रियल राइबोसोम असतात जे आवश्यक प्रथिने तयार करतात. ऑर्गेनेल्स

आतील पडद्याला क्रिस्टे किंवा रिज असे म्हणतात. क्रिस्टेवर, सेल्युलर श्वासोच्छवासाची प्रक्रिया होते.

दोन झिल्लीच्या आत जे असते त्याला मॅट्रिक्स म्हणतात. त्यात प्रथिने, रासायनिक अभिक्रियांना गती देण्यासाठी आवश्यक एंजाइम तसेच आरएनए, डीएनए आणि राइबोसोम असतात.

सेल्युलर श्वसन हा जीवनाचा आधार आहे

हे तीन टप्प्यात होते. चला त्या प्रत्येकाकडे अधिक तपशीलवार पाहूया.

पहिला टप्पा तयारीचा आहे

या अवस्थेत, जटिल सेंद्रिय संयुगे सोप्या संयुगेमध्ये मोडतात. अशा प्रकारे, प्रथिने अमीनो ऍसिडमध्ये, चरबीचे कार्बोक्झिलिक ऍसिड आणि ग्लिसरॉलमध्ये, न्यूक्लिक ऍसिडचे न्यूक्लियोटाइड्समध्ये आणि कार्बोहायड्रेट्सचे ग्लुकोजमध्ये विभाजन होते.

ग्लायकोलिसिस

हा अॅनोक्सिक टप्पा आहे. हे या वस्तुस्थितीत आहे की पहिल्या टप्प्यात प्राप्त केलेले पदार्थ आणखी खाली मोडले जातात. या टप्प्यावर सेल वापरत असलेले उर्जेचे मुख्य स्त्रोत म्हणजे ग्लुकोजचे रेणू. ग्लायकोलिसिसच्या प्रक्रियेत त्यापैकी प्रत्येक पायरुवेटच्या दोन रेणूंमध्ये विघटित होतो. हे सलग दहा रासायनिक अभिक्रियांदरम्यान घडते. पहिल्या पाचमुळे, ग्लुकोज फॉस्फोरिलेट केले जाते आणि नंतर दोन फॉस्फोट्रिओसेसमध्ये विभागले जाते. खालील पाच प्रतिक्रियांमधून दोन रेणू आणि PVC (पायरुविक ऍसिड) चे दोन रेणू तयार होतात. सेलची ऊर्जा एटीपीच्या स्वरूपात साठवली जाते.

ग्लायकोलिसिसची संपूर्ण प्रक्रिया खालीलप्रमाणे सरलीकृत केली जाऊ शकते:

2NAD + 2ADP + 2H 3 RO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2 O + 2OVER. H 2 + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP

अशाप्रकारे, एक ग्लुकोज रेणू, दोन ADP रेणू आणि दोन फॉस्फोरिक ऍसिड वापरून, सेलला दोन ATP रेणू (ऊर्जा) आणि दोन पायरुव्हिक ऍसिड रेणू प्राप्त होतात, ज्याचा वापर तो पुढील चरणात करेल.

तिसरा टप्पा ऑक्सिडेशन आहे

ही पायरी ऑक्सिजनच्या उपस्थितीतच होते. या पायरीच्या रासायनिक अभिक्रिया मायटोकॉन्ड्रियामध्ये होतात. हा मुख्य भाग आहे ज्या दरम्यान सर्वात जास्त ऊर्जा सोडली जाते. या टप्प्यावर, ऑक्सिजनसह प्रतिक्रिया देऊन, ते पाणी आणि कार्बन डायऑक्साइडमध्ये मोडते. याव्यतिरिक्त, या प्रक्रियेत 36 एटीपी रेणू तयार होतात. तर, आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की सेलमधील ऊर्जेचे मुख्य स्त्रोत ग्लुकोज आणि पायरुव्हिक ऍसिड आहेत.

सर्व रासायनिक अभिक्रियांचा सारांश आणि तपशील वगळून, आपण सेल्युलर श्वसनाची संपूर्ण प्रक्रिया एका सरलीकृत समीकरणाने व्यक्त करू शकतो:

6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38ADP + 38H 3 RO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATP.

अशा प्रकारे, श्वासोच्छवासाच्या वेळी, एक ग्लुकोज रेणू, सहा ऑक्सिजन रेणू, अडतीस एडीपी रेणू आणि फॉस्फोरिक ऍसिडच्या समान प्रमाणात, सेलला 38 एटीपी रेणू प्राप्त होतात, ज्याच्या स्वरूपात ऊर्जा साठवली जाते.

माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइमची विविधता

सेलला श्वासोच्छवासाद्वारे जीवनासाठी ऊर्जा मिळते - ग्लुकोजचे ऑक्सीकरण आणि नंतर पायरुविक ऍसिड. या सर्व रासायनिक अभिक्रिया एंजाइम - जैविक उत्प्रेरकांशिवाय होऊ शकत नाहीत. चला मायटोकॉन्ड्रियामध्ये असलेले ते पाहू - सेल्युलर श्वसनासाठी जबाबदार ऑर्गेनेल्स. त्या सर्वांना ऑक्सिडोरेक्टेसेस म्हणतात, कारण ते रेडॉक्स प्रतिक्रियांच्या घटना सुनिश्चित करण्यासाठी आवश्यक असतात.

सर्व ऑक्सिडोरेक्टेसेस दोन गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात:

• ऑक्सिडेस;
• डिहायड्रोजनेस;

डिहायड्रोजेनेस, यामधून, एरोबिक आणि अॅनारोबिकमध्ये विभागले जातात. एरोबिक पदार्थांमध्ये कोएन्झाइम रिबोफ्लेविन असते, जे शरीराला व्हिटॅमिन बी 2 पासून मिळते. एरोबिक डिहायड्रोजेनेसमध्ये एनएडी आणि एनएडीपी रेणू कोएन्झाइम्स म्हणून असतात.

ऑक्सिडेसेस अधिक वैविध्यपूर्ण आहेत. सर्व प्रथम, ते दोन गटांमध्ये विभागले गेले आहेत:

• ज्यात तांबे असतात;
• ज्यात लोह आहे.

पहिल्यामध्ये पॉलीफेनॉल ऑक्सिडेस, एस्कॉर्बेट ऑक्सिडेस, नंतरचे - कॅटालेस, पेरोक्सिडेस, सायटोक्रोम्स समाविष्ट आहेत. नंतरचे, यामधून, चार गटांमध्ये विभागले गेले आहेत:

• सायटोक्रोम ए;
• सायटोक्रोम ब;
• सायटोक्रोम c;
• सायटोक्रोम डी.

सायटोक्रोम a मध्ये लोह फॉर्मिलपोर्फिरिन असते, सायटोक्रोम b मध्ये लोह प्रोटोपोर्फिरिन असते, c मध्ये आयर्न मेसोपोर्फिरिन असते आणि d मध्ये लोह डायहाइड्रोपोर्फिरिन असते.

ऊर्जा मिळविण्याचे इतर मार्ग आहेत का?

बहुतेक पेशी ते सेल्युलर श्वासोच्छवासाद्वारे मिळवतात, तर तेथे अॅनारोबिक बॅक्टेरिया देखील असतात ज्यांना जगण्यासाठी ऑक्सिजनची आवश्यकता नसते. ते किण्वनाद्वारे आवश्यक ऊर्जा तयार करतात. ही एक प्रक्रिया आहे ज्या दरम्यान ऑक्सिजनच्या सहभागाशिवाय एंजाइमच्या मदतीने कार्बोहायड्रेट्सचे तुकडे केले जातात, परिणामी सेलला ऊर्जा मिळते. रासायनिक अभिक्रियांच्या अंतिम उत्पादनावर अवलंबून किण्वनाचे अनेक प्रकार आहेत. हे लैक्टिक ऍसिड, अल्कोहोल, ब्यूटरिक, एसीटोन-ब्युटेन, सायट्रिक ऍसिड असू शकते.

उदाहरणार्थ, विचार करा हे खालीलप्रमाणे व्यक्त केले जाऊ शकते:

C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2

म्हणजेच, जीवाणू ग्लुकोजचा एक रेणू इथाइल अल्कोहोलचा एक रेणू आणि कार्बन ऑक्साईड (IV) च्या दोन रेणूंमध्ये मोडतो.