Ang isa sa mga pinaka-kumplikadong isyu ay ang pagbuo, akumulasyon at pamamahagi ng enerhiya sa cell.

Paano gumagawa ng enerhiya ang isang cell? Pagkatapos ng lahat, wala itong nuclear reactor, o power plant, o steam boiler, kahit na ang pinakamaliit. Ang temperatura sa loob ng cell ay pare-pareho at napakababa - hindi hihigit sa 40 °. At sa kabila nito, ang mga cell ay nagpoproseso ng ganoong dami ng mga sangkap at napakabilis na ang anumang modernong pagsasama ay maiinggit sa kanila.

Paano ito nangyayari? Bakit ang natanggap na enerhiya ay nananatili sa cell, at hindi inilabas sa anyo ng init? Paano nag-iimbak ng enerhiya ang cell? Bago sagutin ang mga tanong na ito, dapat sabihin na ang enerhiya na pumapasok sa cell ay hindi mekanikal o elektrikal, ngunit kemikal na enerhiya na nakapaloob sa mga organikong sangkap. Sa puntong ito, pumapasok ang mga batas ng thermodynamics. Kung ang enerhiya ay nakapaloob sa mga compound ng kemikal, dapat itong ilabas sa pamamagitan ng kanilang pagkasunog, at para sa kabuuang balanse ng init ay hindi mahalaga kung sila ay masunog kaagad o unti-unti. Pinipili ng cell ang pangalawang landas.

Para sa pagiging simple, ihambing natin ang cell sa isang "power plant". Lalo na para sa mga inhinyero, idinagdag namin na ang "power plant" ng cell ay thermal. Ngayon, hamunin natin ang mga kinatawan ng industriya ng enerhiya sa isang kompetisyon: sino ang makakakuha ng mas maraming enerhiya mula sa gasolina at gagamitin ito nang mas matipid - isang cell o alinman, ang pinaka-matipid, thermal power plant?

Sa proseso ng ebolusyon, nilikha at pinahusay ng cell ang "power plant" nito. Inalagaan ng kalikasan ang lahat ng bahagi nito. Ang cell ay naglalaman ng "fuel", "motor-generator", "power regulators", "transformer substations" at "high-voltage transmission lines". Tingnan natin kung ano ang hitsura ng lahat.

Ang pangunahing "gatong" na sinunog ng cell ay carbohydrates. Ang pinakasimpleng sa kanila ay glucose at fructose.

Ito ay kilala mula sa pang-araw-araw na medikal na kasanayan na ang glucose ay isang mahalagang sustansya. Sa mga pasyenteng may malubhang malnourished, ito ay ibinibigay sa intravenously, direkta sa daluyan ng dugo.

Ang mas kumplikadong mga asukal ay ginagamit din bilang mga mapagkukunan ng enerhiya. Halimbawa, ang ordinaryong asukal, na may siyentipikong pangalan na "sucrose" at binubuo ng 1 molekula ng glucose at 1 molekula ng fructose, ay maaaring magsilbi bilang isang materyal. Sa mga hayop, ang glycogen ay isang gasolina, isang polimer na binubuo ng mga molekula ng glucose na naka-link sa isang kadena. Sa mga halaman, mayroong isang sangkap na katulad ng glycogen - ito ang kilalang almirol. Parehong glycogen at starch ay mga reserbang sangkap. Pareho silang ipinagpaliban para sa isang tag-ulan. Ang almirol ay karaniwang matatagpuan sa ilalim ng lupa na bahagi ng halaman, tulad ng mga tubers, tulad ng mga patatas. Mayroon ding maraming almirol sa mga selula ng pulp ng mga dahon ng halaman (sa ilalim ng mikroskopyo, ang mga butil ng almirol ay kumikinang na parang maliliit na piraso ng yelo).

Naiipon ang glycogen sa mga hayop sa atay at ginagamit mula doon kung kinakailangan.

Ang lahat ng mas kumplikado kaysa sa glucose, ang mga asukal ay dapat na hatiin sa kanilang orihinal na "mga bloke ng gusali" - mga molekula ng glucose bago ang pagkonsumo. May mga espesyal na enzyme na pumuputol, tulad ng gunting, mahabang chain ng starch at glycogen sa magkahiwalay na monomer - glucose at fructose.

Sa kakulangan ng carbohydrates, ang mga halaman ay maaaring gumamit ng mga organikong acid sa kanilang "pugon" - sitriko, malic, atbp.

Ang mga buto ng langis na tumutubo ay kumakain ng taba, na unang nasira at pagkatapos ay na-convert sa asukal. Ito ay makikita mula sa katotohanan na habang ang taba sa mga buto ay natupok, ang nilalaman ng asukal ay tumataas.

Kaya, nakalista ang mga uri ng gasolina. Ngunit hindi kapaki-pakinabang para sa hawla na sunugin ito kaagad.

Ang mga asukal ay sinusunog sa cell sa kemikal na paraan. Ang normal na pagkasunog ay ang kumbinasyon ng gasolina na may oxygen, ang oksihenasyon nito. Ngunit para sa oksihenasyon, ang isang sangkap ay hindi kailangang pagsamahin sa oxygen - ito ay na-oxidized kapag ang mga electron ay inalis mula dito sa anyo ng mga atomo ng hydrogen. Ang ganitong uri ng oksihenasyon ay tinatawag dehydrogenation("hydros" - hydrogen). Ang mga asukal ay naglalaman ng maraming mga atomo ng hydrogen, at ang mga ito ay nahahati hindi nang sabay-sabay, ngunit sa turn. Ang oksihenasyon sa cell ay isinasagawa ng isang hanay ng mga espesyal na enzyme na nagpapabilis at nagdidirekta sa proseso ng oksihenasyon. Ang hanay ng mga enzyme na ito at ang mahigpit na pagkakasunud-sunod ng kanilang trabaho ay bumubuo sa batayan ng cellular energy generator.

Ang proseso ng oksihenasyon sa mga nabubuhay na organismo ay tinatawag na paghinga, kaya gagamitin natin ang mas mauunawaang ekspresyong ito sa ibaba. Ang intracellular respiration, na pinangalanan sa pamamagitan ng pagkakatulad sa physiological na proseso ng paghinga, ay malapit na nauugnay dito. Pag-uusapan natin ang higit pa tungkol sa mga proseso ng paghinga mamaya.

Ipagpatuloy natin ang paghahambing ng isang cell sa isang planta ng kuryente. Ngayon ay kailangan nating hanapin sa loob nito ang mga bahagi ng planta ng kuryente, kung wala ito ay tatakbo nang walang ginagawa. Malinaw na ang enerhiya na nakuha mula sa pagsunog ng carbohydrates at taba ay dapat ibigay sa mamimili. Nangangahulugan ito na kailangan ng cellular, "high-voltage transmission line". Para sa isang ordinaryong planta ng kuryente, ito ay medyo simple - ang mga high-voltage na wire ay hinihila sa ibabaw ng taiga, steppes, ilog, at ang enerhiya ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga ito sa mga halaman at pabrika.

Ang cell ay mayroon ding sarili nitong unibersal na "high voltage wire". Sa loob lamang nito, ang enerhiya ay ipinapadala sa kemikal, at, siyempre, ang isang kemikal na tambalan ay nagsisilbing isang "kawad". Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito, ipinakilala namin ang isang maliit na komplikasyon sa pagpapatakbo ng planta ng kuryente. Ipagpalagay natin na ang enerhiya mula sa isang mataas na boltahe na linya ay hindi maibibigay sa consumer sa pamamagitan ng mga wire. Sa kasong ito, magiging pinakamadaling singilin ang mga de-koryenteng baterya mula sa isang mataas na boltahe na linya, dalhin ang mga ito sa mamimili, ibalik ang mga ginamit na baterya, atbp. Sa sektor ng enerhiya, ito ay, siyempre, hindi kumikita. Ang isang katulad na paraan ng hawla ay lubhang kapaki-pakinabang.

Bilang isang baterya sa cell, isang tambalan ang ginagamit na pangkalahatan para sa halos lahat ng mga organismo - adenosine triphosphoric acid (napag-usapan na natin ito).

Hindi tulad ng enerhiya ng iba pang mga phosphoether bond (2-3 kilocalories), ang nagbubuklod na enerhiya ng terminal (lalo na ang matinding) phosphate residues sa ATP ay napakataas (hanggang sa 16 kilocalories); kaya ang koneksyon na ito ay tinatawag macroergic».

Ang ATP ay matatagpuan sa katawan kung saan kinakailangan ang enerhiya. Ang synthesis ng iba't ibang mga compound, ang gawain ng mga kalamnan, ang paggalaw ng flagella sa protozoa - ATP ay nagdadala ng enerhiya sa lahat ng dako.

Ang "Pagcha-charge" ng ATP sa cell ay nangyayari tulad ng sumusunod. Adenosine diphosphoric acid - Ang ADP (ATP na walang 1 phosphorus atom) ay angkop para sa lugar ng paglabas ng enerhiya. Kapag ang enerhiya ay maaaring itali, ang ADP ay pinagsama sa phosphorus, na nasa malalaking dami sa cell, at "i-immur" ang enerhiya sa koneksyon na ito. Ngayon kailangan namin ng transportasyon. Binubuo ito ng mga espesyal na enzyme - phosphopherase ("fera" - dinadala ko), na, kung hinihiling, "grab" ang ATP at ilipat ito sa lugar ng pagkilos. Susunod ay ang pagliko ng huling, huling "power plant unit" - mga step-down na transformer. Dapat nilang babaan ang boltahe at magbigay ng ligtas na kasalukuyang sa mamimili. Ang papel na ito ay ginagampanan ng parehong phosphopherase. Ang paglipat ng enerhiya mula sa ATP sa isa pang sangkap ay isinasagawa sa maraming yugto. Una, ang ATP ay pinagsama sa sangkap na ito, pagkatapos ay isang panloob na muling pagsasaayos ng mga atomo ng posporus ay nangyayari, at, sa wakas, ang kumplikado ay nasira - ang ADP ay pinaghiwalay, at ang mayaman sa enerhiya na posporus ay nananatiling "nakabitin" sa bagong sangkap. Ang bagong sangkap ay lumalabas na mas hindi matatag dahil sa labis na enerhiya at may kakayahang iba't ibang mga reaksyon.

V. N. Seluyanov, V. A. Rybakov, M. P. Shestakov

Kabanata 1

1.1.3. Cell biochemistry (enerhiya)

Ang mga proseso ng pag-urong ng kalamnan, paghahatid ng nerve impulse, synthesis ng protina, atbp. ay may kasamang mga gastos sa enerhiya. Ang mga cell ay gumagamit lamang ng enerhiya sa anyo ng ATP. Ang pagpapakawala ng enerhiya na nilalaman sa ATP ay isinasagawa salamat sa enzyme ATPase, na naroroon sa lahat ng mga lugar ng cell kung saan kinakailangan ang enerhiya. Habang inilalabas ang enerhiya, nabubuo ang mga molekula ng ADP, F, N. Ang resynthesis ng ATP ay isinasagawa pangunahin dahil sa supply ng CRF. Kapag binigay ng CrF ang enerhiya nito para sa resynthesis ng ATP, nabubuo ang Cr at F. Ang mga molekulang ito ay kumakalat sa cytoplasm at pinapagana ang aktibidad ng enzymatic na nauugnay sa synthesis ng ATP. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng pagbuo ng ATP: anaerobic at aerobic (Aulik I.V., 1990; Khochachka P., Somero J., 1988, atbp.).

anaerobic na landas o anaerobic glycolysis nauugnay sa mga enzymatic system na matatagpuan sa lamad ng sarcoplasmic reticulum at sa sarcoplasm. Kapag lumitaw ang Kr at F sa tabi ng mga enzyme na ito, inilulunsad ang isang kadena ng mga reaksiyong kemikal, kung saan ang glycogen o glucose ay nabubulok upang mag-pyruvate sa pagbuo ng mga molekulang ATP. Ang mga molekula ng ATP ay agad na nagbibigay ng kanilang enerhiya para sa resynthesis ng CRP, at ang ADP at F ay muling ginagamit sa glycolysis upang bumuo ng isang bagong molekula ng ATP. Ang Pyruvate ay may dalawang posibilidad para sa conversion:

1) Maging Acetyl coenzyme A, sumailalim sa oxidative phosphorylation sa mitochondria upang bumuo ng mga molekula ng carbon dioxide, tubig at ATP. Ang metabolic pathway na ito - glycogen-pyruvate-mitochondria-carbon dioxide at tubig - ay tinatawag na aerobic glycolysis.

2) Sa tulong ng enzyme LDH M (muscle-type lactate dehydrogenase), ang pyruvate ay na-convert sa lactate. Ang metabolic pathway na ito - glycogen-pyruvate-lactate - ay tinatawag anaerobic glycolysis at sinamahan ng pagbuo at akumulasyon ng mga hydrogen ions.

aerobic na paraan, o oxidative phosphorylation, na nauugnay sa mitochondrial system. Kapag lumitaw ang Cr at F malapit sa mitochondria sa tulong ng mitochondrial CPKase, ang CrF resynthesis ay nangyayari dahil sa ATP na nabuo sa mitochondria. Ang ADP at P ay ibinalik sa mitochondria upang bumuo ng isang bagong molekula ng ATP. Mayroong dalawang metabolic pathway para sa ATP synthesis:

1) aerobic glycolysis;
2) oksihenasyon ng mga lipid (taba).

Ang mga proseso ng aerobic ay nauugnay sa pagsipsip ng mga hydrogen ions, at sa mabagal na mga fibers ng kalamnan (MF ng puso at diaphragm), ang enzyme LDH H (lactate dehydrogenase ng uri ng puso) ay nangingibabaw, na mas intensive na nagko-convert ng lactate sa pyruvate. Samakatuwid, sa panahon ng paggana ng mabagal na mga fibers ng kalamnan (SMF), mayroong isang mabilis na pag-aalis ng lactate at hydrogen ions.

Ang pagtaas ng lactate at H sa MW ay humahantong sa pagsugpo ng fat oxidation, at ang intensive fat oxidation ay humahantong sa akumulasyon ng citrate sa cell, at pinipigilan nito ang glycolysis enzymes.

Panimula

1.1

Kamusta kayong lahat! Nais kong italaga ang artikulong ito sa cell nucleus at DNA. Ngunit bago iyon, kailangan nating hawakan kung paano nag-iimbak at gumagamit ng enerhiya ang cell (salamat). Tatalakayin natin ang mga isyu na may kaugnayan sa enerhiya halos lahat ng dako. Tingnan muna natin sila.

Ano ang makukuha mong enerhiya? Oo sa lahat! Ang mga halaman ay gumagamit ng magaan na enerhiya. Ilang bacteria din. Iyon ay, ang mga organikong sangkap ay na-synthesize mula sa mga di-organikong sangkap dahil sa liwanag na enerhiya. + May mga chemotroph. Nag-synthesize sila ng mga organikong sangkap mula sa mga hindi organikong gamit ang enerhiya ng oksihenasyon ng ammonia, hydrogen sulfide, at iba pang mga sangkap. At mayroong ikaw at ako. Kami ay heterotrophs. Sino sila? Ito ang mga hindi alam kung paano mag-synthesize ng mga organikong sangkap mula sa mga hindi organiko. Ibig sabihin, chemosynthesis at photosynthesis, hindi ito para sa atin. Kumuha kami ng mga nakahandang organikong bagay (kinakain namin ito). I-disassemble namin ito sa mga piraso at maaaring gamitin ito bilang isang materyales sa gusali, o sirain ito para sa enerhiya.
Ano nga ba ang maaari nating pag-aralan para sa enerhiya? Mga protina (unang pinag-parse ang mga ito sa mga amino acid), taba, carbohydrates at ethyl alcohol (ngunit ito ay opsyonal). Iyon ay, ang lahat ng mga sangkap na ito ay maaaring gamitin bilang mga mapagkukunan ng enerhiya. Ngunit upang iimbak ito, ginagamit namin taba at carbohydrates. Gustung-gusto ko ang carbs! Ang Glycogen ay ang pangunahing imbakan ng carbohydrate sa ating katawan.

Binubuo ito ng mga residue ng glucose. Iyon ay, ito ay isang mahaba, branched chain na binubuo ng magkaparehong mga link (glucose). Kung kailangan natin ng enerhiya, hinati natin ang isang piraso mula sa dulo ng kadena at sa pamamagitan ng pag-oxidize nito nakakakuha tayo ng enerhiya. Ang pamamaraang ito ng pagkuha ng enerhiya ay katangian ng lahat ng mga selula ng katawan, ngunit lalo na mayroong maraming glycogen sa mga selula ng atay at kalamnan tissue.

Ngayon ay pag-usapan natin ang tungkol sa taba. Ito ay nakaimbak sa mga espesyal na selula ng connective tissue. Ang kanilang pangalan ay adipocytes. Sa katunayan, ito ay mga selula na may malaking taba sa loob.

Kung kinakailangan, ang katawan ay kumukuha ng taba mula sa mga selulang ito, bahagyang nasira at dinadala. Sa lugar ng paghahatid, ang pangwakas na paghahati ay nangyayari sa pagpapalabas at pagbabago ng enerhiya.

Medyo isang tanyag na tanong: "Bakit hindi lahat ng enerhiya ay maiimbak bilang taba, o glycogen?"
Ang mga mapagkukunan ng enerhiya na ito ay may iba't ibang layunin. Mula sa glycogen, ang enerhiya ay maaaring makuha nang medyo mabilis. Ang paghahati nito ay nagsisimula halos kaagad pagkatapos ng pagsisimula ng trabaho ng kalamnan, na umaabot sa isang peak sa pamamagitan ng 1-2 minuto. Ang pagkasira ng mga taba ay nagpapatuloy sa ilang mga order ng magnitude na mas mabagal. Iyon ay, kung natutulog ka, o dahan-dahang pumunta sa isang lugar, mayroon kang patuloy na pagkonsumo ng enerhiya, at maaari itong ibigay sa pamamagitan ng paghahati ng mga taba. Ngunit sa sandaling magpasya kang pabilisin (nahulog ang mga server, tumakbo upang kunin ito), kakailanganin mo maraming enerhiya at hindi mo ito makukuha kaagad sa pamamagitan ng paghahati ng mga taba. Dito kailangan natin ng glycogen.

May isa pang mahalagang pagkakaiba. Ang glycogen ay nagbubuklod ng maraming tubig. Humigit-kumulang 3 g ng tubig bawat 1 g ng glycogen. Iyon ay, para sa 1 kg ng glycogen, ito ay 3 kg ng tubig. Hindi optimal... Mas madali sa taba. Ang mga molekula ng lipid (mga taba=lipid) kung saan iniimbak ang enerhiya ay hindi sinisingil, hindi katulad ng mga molekula ng tubig at glycogen. Ang ganitong mga molekula ay tinatawag na hydrophobic (sa literal, takot sa tubig). Ang mga molekula ng tubig ay polarized. Ito ang hitsura nito.

Sa esensya, ang mga atomo ng hydrogen na may positibong charge ay nakikipag-ugnayan sa mga atomo ng oxygen na may negatibong charge. Ito ay lumalabas na isang matatag at energetically kanais-nais na estado.
Ngayon isipin ang mga molekula ng lipid. Ang mga ito ay hindi sinisingil at hindi maaaring normal na nakikipag-ugnayan sa mga polarized na molekula ng tubig. Samakatuwid, ang isang halo ng mga lipid na may tubig ay energetically hindi kanais-nais. Ang mga molekula ng lipid ay hindi nakaka-adsorb ng tubig, tulad ng ginagawa ng glycogen. Sila ay "kumpol" sa tinatawag na mga patak ng lipid, na napapalibutan ng isang lamad ng mga phospholipid (ang isa sa kanilang mga gilid ay sinisingil at nakaharap sa tubig mula sa labas, ang isa ay hindi sinisingil at tumitingin sa mga lipid ng patak). Bilang resulta, mayroon kaming isang matatag na sistema na mahusay na nag-iimbak ng mga lipid at wala nang iba pa.

Okay, nalaman namin ang mga anyo kung saan iniimbak ang enerhiya. Ano ang susunod na mangyayari sa kanya? Dito namin pinaghiwalay ang isang molekula ng glucose mula sa glycogen. Ginawa itong enerhiya. Ano ang ibig sabihin nito?
Gumawa tayo ng isang maliit na digression.

Humigit-kumulang 1,000,000,000 reaksyon ang nagaganap sa isang cell bawat segundo. Sa panahon ng isang reaksyon, ang isang sangkap ay nababago sa isa pa. Ano ang mangyayari sa kanyang panloob na enerhiya? Maaari itong bumaba, tumaas o manatiling hindi nagbabago. Kung ito ay bumaba -> enerhiya ay inilabas. Kung ito ay tumaas -> kailangan mong kumuha ng enerhiya mula sa labas. Karaniwang pinagsasama ng katawan ang gayong mga reaksyon. Iyon ay, ang enerhiya na inilabas sa panahon ng isang reaksyon ay ginagamit upang isagawa ang pangalawa.

Kaya sa katawan mayroong mga espesyal na compound, macroergs, na nakakaipon at naglilipat ng enerhiya sa panahon ng reaksyon. Sa kanilang komposisyon mayroong isa o ilang mga bono ng kemikal kung saan naipon ang enerhiya na ito. Ngayon ay maaari tayong bumalik sa glucose. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkabulok nito ay maiimbak sa mga bono ng mga macroerg na ito.

Kumuha tayo ng isang halimbawa.

Ang pinakakaraniwang macroerg (pera ng enerhiya) ng cell ay ATP (adenosine triphosphate).

Parang ganito.

Binubuo ito ng nitrogenous base adenine (isa sa 4 na ginamit upang i-encode ang impormasyon sa DNA), ribose sugar at tatlong phosphoric acid residues (at samakatuwid ay Adenosine TRIphosphate). Nasa mga bono sa pagitan ng mga residue ng phosphoric acid na ang enerhiya ay nakaimbak. Sa pag-aalis ng isang nalalabi ng phosphoric acid, nabuo ang ADP (adenosine diphosphate). Maaaring maglabas ng enerhiya ang ADP sa pamamagitan ng pagsira ng isa pang nalalabi at maging AMP (Adenosine MONOphosphate). Ngunit ang kahusayan ng split off second residue ay mas mababa. Samakatuwid, kadalasan, hinahangad ng katawan na makakuha muli ng ATP mula sa ADP. Nangyayari ito ng ganito. Sa panahon ng pagkasira ng glucose, ang inilabas na enerhiya ay ginugugol sa pagbuo ng isang bono sa pagitan ng dalawang phosphoric acid residues at ang pagbuo ng ATP. Ang proseso ay multi-stage at sa ngayon ay aalisin namin ito.

Ang resultang ATP ay isang unibersal na pinagmumulan ng enerhiya. Ginagamit ito sa lahat ng bagay mula sa synthesis ng protina (kinakailangan ng enerhiya upang pagsamahin ang mga amino acid) hanggang sa trabaho ng kalamnan. Ang mga protina ng motor na nagsasagawa ng pag-urong ng kalamnan ay gumagamit ng enerhiya na nakaimbak sa ATP upang baguhin ang kanilang conformation. Ang pagbabago sa konpormasyon ay isang reorientation ng isang bahagi ng isang malaking molekula na may kaugnayan sa isa pa. Parang ganito.

Iyon ay, ang enerhiya ng bono ng kemikal ay na-convert sa mekanikal na enerhiya. Narito ang mga tunay na halimbawa ng mga protina na gumagamit ng ATP upang gawin ang kanilang trabaho.

Kilalanin itong myosin. protina ng motor. Isinasagawa nito ang paggalaw ng malalaking intracellular formations at kasangkot sa pag-urong ng kalamnan. Pakitandaan na mayroon itong dalawang "binti". Gamit ang enerhiya na nakaimbak sa 1 molekula ng ATP, nagsasagawa ito ng isang pagbabago sa konpormasyon, sa katunayan isang hakbang. Ang pinaka-nagpapakita na halimbawa ng conversion ng kemikal na enerhiya ng ATP sa mekanikal na enerhiya.

Ang pangalawang halimbawa ay ang Na/K pump. Sa unang yugto, ito ay nagbubuklod ng tatlong Na molekula at isang ATP. Gamit ang enerhiya ng ATP, binabago nito ang conformation nito, itinatapon ang Na palabas ng cell. Pagkatapos ay nagbubuklod ito ng dalawang molekula ng potasa at, bumabalik sa orihinal nitong anyo, naglilipat ng potasa sa selula. Ang bagay ay napakahalaga, pinapayagan ka nitong mapanatili ang antas ng intracellular Na sa pamantayan.

Ngunit seryoso, kung gayon:

I-pause. Bakit kailangan natin ng ATP? Bakit hindi natin direktang magagamit ang enerhiyang nakaimbak sa glucose? Trite, kung i-oxidize mo ang glucose sa CO2 sa isang pagkakataon, isang napakalaking halaga ng enerhiya ang agad na ilalabas. At karamihan sa mga ito ay mawawala bilang init. Samakatuwid, ang reaksyon ay nahahati sa mga yugto. Ang isang maliit na enerhiya ay inilabas sa bawat isa, ito ay naka-imbak, at ang reaksyon ay nagpapatuloy hanggang ang sangkap ay ganap na na-oxidized.

Hayaan akong buod ito. Ang enerhiya ay nakaimbak sa taba at carbohydrates. Maaari mong i-extract ito nang mas mabilis mula sa carbohydrates, ngunit maaari kang mag-imbak ng higit pa sa taba. Upang magsagawa ng mga reaksyon, ang cell ay gumagamit ng mga compound na may mataas na enerhiya, kung saan ang enerhiya ng pagkasira ng mga taba, carbohydrates, atbp ay nakaimbak ... Ang ATP ang pangunahing naturang tambalan sa cell. Sa katunayan, kunin ito at gamitin ito. Gayunpaman, hindi ang isa lamang. Ngunit higit pa sa na mamaya.

P.S. Sinubukan kong gawing simple ang materyal hangga't maaari, kaya lumitaw ang ilang mga kamalian. Hinihiling ko sa mga masigasig na biologist na patawarin ako.

Mga Tag: Magdagdag ng mga tag

Ang lahat ng nabubuhay na organismo, maliban sa mga virus, ay binubuo ng mga selula. Nagbibigay sila ng lahat ng mga prosesong kinakailangan para sa buhay ng isang halaman o hayop. Ang cell mismo ay maaaring maging isang hiwalay na organismo. At paano mabubuhay ang gayong kumplikadong istraktura nang walang enerhiya? Syempre hindi. Kaya paano nagaganap ang suplay ng enerhiya sa mga selula? Ito ay batay sa mga proseso na tatalakayin natin sa ibaba.

Nagbibigay ng enerhiya sa mga cell: paano ito nangyayari?

Ilang mga cell ang tumatanggap ng enerhiya mula sa labas, sila mismo ang gumagawa nito. may sariling "istasyon". At ang pinagmumulan ng enerhiya sa cell ay ang mitochondria - ang organelle na gumagawa nito. Ito ay ang proseso ng cellular respiration. Dahil dito, ang mga selula ay binibigyan ng enerhiya. Gayunpaman, ang mga ito ay naroroon lamang sa mga halaman, hayop at fungi. Ang mitochondria ay wala sa bacterial cells. Samakatuwid, sa kanila, ang pagkakaloob ng mga cell na may enerhiya ay nangyayari pangunahin dahil sa mga proseso ng pagbuburo, at hindi paghinga.

Ang istraktura ng mitochondria

Ito ay isang dalawang-membrane na organoid na lumitaw sa eukaryotic cell sa panahon ng ebolusyon bilang resulta ng pagsipsip nito ng isang mas maliit. Ito ay maaaring ipaliwanag ang katotohanan na ang mitochondria ay naglalaman ng kanilang sariling DNA at RNA, pati na rin ang mga mitochondrial ribosome na gumagawa ng mga protina na kinakailangan para sa organelles.

Ang panloob na lamad ay may mga paglaki na tinatawag na cristae, o mga tagaytay. Sa cristae, ang proseso ng cellular respiration ay nagaganap.

Ang nasa loob ng dalawang lamad ay tinatawag na matrix. Naglalaman ito ng mga protina, mga enzyme na kinakailangan upang mapabilis ang mga reaksiyong kemikal, pati na rin ang RNA, DNA at mga ribosom.

Ang cellular respiration ay ang batayan ng buhay

Nagaganap ito sa tatlong yugto. Tingnan natin ang bawat isa sa kanila nang mas detalyado.

Ang unang yugto ay paghahanda

Sa yugtong ito, ang mga kumplikadong organikong compound ay nahahati sa mas simple. Kaya, ang mga protina ay nasira sa mga amino acid, ang mga taba sa mga carboxylic acid at glycerol, mga nucleic acid sa mga nucleotide, at mga carbohydrate sa glucose.

glycolysis

Ito ang yugto ng anoxic. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang mga sangkap na nakuha sa unang yugto ay higit na pinaghiwa-hiwalay. Ang mga pangunahing pinagmumulan ng enerhiya na ginagamit ng cell sa yugtong ito ay mga molekula ng glucose. Ang bawat isa sa kanila sa proseso ng glycolysis ay nabubulok sa dalawang molekula ng pyruvate. Nangyayari ito sa sampung sunud-sunod na reaksiyong kemikal. Dahil sa unang lima, ang glucose ay phosphorylated at pagkatapos ay nahati sa dalawang phosphotriose. Ang sumusunod na limang reaksyon ay gumagawa ng dalawang molekula at dalawang molekula ng PVC (pyruvic acid). Ang enerhiya ng cell ay nakaimbak sa anyo ng ATP.

Ang buong proseso ng glycolysis ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod:

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

Kaya, gamit ang isang glucose molecule, dalawang ADP molecule at dalawang phosphoric acid, ang cell ay tumatanggap ng dalawang ATP molecule (enerhiya) at dalawang pyruvic acid molecule, na gagamitin nito sa susunod na hakbang.

Ang ikatlong yugto ay oksihenasyon

Ang hakbang na ito ay nangyayari lamang sa pagkakaroon ng oxygen. Ang mga kemikal na reaksyon ng hakbang na ito ay nagaganap sa mitochondria. Ito ang pangunahing bahagi kung saan ang pinakamaraming enerhiya ay inilabas. Sa yugtong ito, tumutugon sa oxygen, ito ay bumagsak sa tubig at carbon dioxide. Bilang karagdagan, 36 na mga molekula ng ATP ang nabuo sa prosesong ito. Kaya, maaari nating tapusin na ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya sa cell ay glucose at pyruvic acid.

Pagbubuod ng lahat ng mga kemikal na reaksyon at pag-alis ng mga detalye, maaari nating ipahayag ang buong proseso ng cellular respiration sa isang pinasimpleng equation:

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

Kaya, sa panahon ng paghinga, mula sa isang molekula ng glucose, anim na molekula ng oxygen, tatlumpu't walong molekula ng ADP at ang parehong halaga ng phosphoric acid, ang cell ay tumatanggap ng 38 mga molekula ng ATP, sa anyo kung saan ang enerhiya ay nakaimbak.

Pagkakaiba-iba ng mitochondrial enzymes

Ang cell ay tumatanggap ng enerhiya para sa buhay sa pamamagitan ng paghinga - ang oksihenasyon ng glucose, at pagkatapos ay pyruvic acid. Ang lahat ng mga reaksiyong kemikal na ito ay hindi maaaring maganap nang walang mga enzyme - mga biological catalyst. Tingnan natin ang mga nasa mitochondria - ang mga organel na responsable para sa paghinga ng cellular. Ang lahat ng mga ito ay tinatawag na oxidoreductases, dahil kailangan nila upang matiyak ang paglitaw ng mga reaksyon ng redox.

Ang lahat ng oxidoreductases ay maaaring nahahati sa dalawang grupo:

• oxidase;
• dehydrogenases;

Ang mga dehydrogenases, naman, ay nahahati sa aerobic at anaerobic. Ang mga aerobic na pagkain ay naglalaman ng coenzyme riboflavin, na natatanggap ng katawan mula sa bitamina B2. Ang aerobic dehydrogenases ay naglalaman ng mga molekula ng NAD at NADP bilang mga coenzymes.

Ang mga oxidase ay mas magkakaibang. Una sa lahat, nahahati sila sa dalawang grupo:

• yaong naglalaman ng tanso;
• yaong naglalaman ng bakal.

Ang una ay kinabibilangan ng polyphenol oxidases, ascorbate oxidase, ang huli - catalase, peroxidase, cytochromes. Ang huli, naman, ay nahahati sa apat na grupo:

• cytochromes a;
• cytochromes b;
• cytochromes c;
• cytochromes d.

Ang cytochromes a ay naglalaman ng iron formylporphyrin, ang cytochromes b ay naglalaman ng iron protoporphyrin, c ay naglalaman ng substituted iron mesoporphyrin, at d ay naglalaman ng iron dihydroporphyrin.

Mayroon bang iba pang mga paraan upang makakuha ng enerhiya?

Habang nakukuha ito ng karamihan sa mga cell sa pamamagitan ng cellular respiration, mayroon ding mga anaerobic bacteria na hindi nangangailangan ng oxygen upang mabuhay. Gumagawa sila ng kinakailangang enerhiya sa pamamagitan ng pagbuburo. Ito ay isang proseso kung saan ang mga karbohidrat ay pinaghiwa-hiwalay sa tulong ng mga enzyme nang walang paglahok ng oxygen, bilang isang resulta kung saan ang cell ay tumatanggap ng enerhiya. Mayroong ilang mga uri ng pagbuburo depende sa huling produkto ng mga reaksiyong kemikal. Maaari itong maging lactic acid, alkohol, butyric, acetone-butane, citric acid.

Halimbawa, isaalang-alang Ito ay maaaring ipahayag bilang mga sumusunod:

C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2

Ibig sabihin, sinisira ng bacterium ang isang molekula ng glucose sa isang molekula ng ethyl alcohol at dalawang molekula ng carbon oxide (IV).