ÔXY

OXY: NHU CẦU SỐNG

VÀ "Sát thủ thông minh"

OXY LÀ NHU CẦU QUAN TRỌNG

Oxy là chất quan trọng nhất của cơ thể, vô cùng cần thiết cho sự sống của con người và động vật. Oxy là nguồn sống của mọi tế bào. Không có nó, chúng ta không thể sống dù chỉ vài phút. Trước hết, oxy là cần thiết để sản xuất năng lượng trong tế bào. Điều này xảy ra trong cái gọi là chuỗi hô hấp ở màng trong của ty thể. Chính tại đây, thành phần chính của phân tử năng lượng phổ quát ATP được hình thành. Không có oxy thì không có năng lượng, và không có năng lượng thì không thể thực hiện được công việc nào, cho dù nó được thực hiện bằng các phương tiện sinh hóa hay cơ bắp.

CÁCH TẾ BÀO NHẬN NĂNG LƯỢNG

Tiến sĩ Otto Warburg đã hai lần được trao giải Nobel nhờ công trình nghiên cứu về tầm quan trọng to lớn của oxy đối với sự sống của các tế bào. Tóm lại, kết luận của ông như sau.

Các tế bào khỏe mạnh phân hủy carbohydrate mà chúng ăn thành glucose. Glucose được lưu trữ trong cơ thể. Khi các tế bào cần năng lượng, chúng sẽ phân hủy glucose thông qua một chuỗi các phản ứng hóa học, trong mắt xích cuối cùng cần có oxy. Điều này tạo ra năng lượng được lưu trữ dưới dạng ATP, phân tử năng lượng của tế bào.

Trong quá trình thở, oxy đi vào phổi, nơi nó được hấp thụ vào máu và vận chuyển đến hàng tỷ tế bào trong cơ thể. Chất mang là huyết sắc tố hồng cầu. Oxy đến được các tế bào được sử dụng để chuyển hóa thức ăn ăn vào với sự hình thành ATP, nhiệt và nước. Làm sao

nhu cầu về nhiệt hoặc năng lượng của chúng ta càng lớn thì sự hấp thụ oxy càng mạnh.

Các chất dinh dưỡng đóng vai trò là nhiên liệu để sản xuất năng lượng trong cơ thể và oxy cung cấp quá trình đốt cháy nhiên liệu này. Quá trình đốt cháy này được gọi là quá trình oxy hóa và nhiên liệu chủ yếu là carbohydrate, được oxy hóa (đốt cháy) với sự tham gia của oxy. Đó là lý do tại sao các tế bào cần được cung cấp đủ oxy và liên tục. Chỉ trong trường hợp này, chúng sẽ hoạt động bình thường, vẫn khỏe mạnh và cung cấp năng lượng cho cơ thể.

Máu được tạo thành từ ba thành phần chính: huyết tương, hồng cầu và bạch cầu. Huyết tương chứa tất cả các chất cần thiết cho tế bào, đặc biệt là oxy. Tuy nhiên, các tế bào của cơ thể con người, trái ngược với cá, trong đó oxy không liên kết của huyết tương là đủ cho sự sống, cần nhiều oxy hơn so với huyết tương có thể cung cấp. Nhu cầu này được lấp đầy bởi các tế bào hồng cầu, điều này rất quan trọng vì chúng có thể vận chuyển một lượng lớn oxy đến các mô cơ thể khác nhau.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần biết là các tế bào hồng cầu nhận oxy từ huyết tương, mang nó đến các mao mạch, nơi oxy được giải phóng ra huyết tương và vận chuyển qua màng tế bào để sử dụng cho quá trình trao đổi chất xảy ra trong tế bào. Do đó, hợp lý khi cho rằng nếu lượng oxy trong huyết tương có thể tăng lên, thì lượng oxy đến các tế bào cũng sẽ tăng lên.

Để vận chuyển bình thường oxy vào tế bào qua màng tế bào, một môi trường nhất định trong dịch ngoại bào là cần thiết. Cơ thể điều chỉnh thành phần của nó với độ chính xác cao. Môi trường này phải có sự cân bằng cần thiết về dịch, chất khoáng và chất điện giải, pH, protein, áp suất thẩm thấu, v.v. và được làm sạch các chất chuyển hóa độc hại để tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển oxy đến các tế bào. Nhiều vi phạm khác nhau về sự cân bằng này trong dịch ngoại bào dẫn đến tình trạng thiếu oxy của các tế bào. Đây là nguyên nhân của hầu hết các bệnh.

Bất kỳ thuộc tính nào của sự sống và bất kỳ biểu hiện nào của sự sống đều liên quan đến một số phản ứng hóa học trong tế bào. Những phản ứng này đi kèm với chi phí hoặc giải phóng năng lượng. Toàn bộ quá trình biến đổi các chất trong tế bào cũng như trong cơ thể được gọi là quá trình trao đổi chất.

đồng hóa

Tế bào trong quá trình sống duy trì sự ổn định của môi trường bên trong, được gọi là cân bằng nội môi. Để làm điều này, nó tổng hợp các chất phù hợp với thông tin di truyền của nó.

Cơm. 1. Sơ đồ trao đổi chất.

Phần này của quá trình trao đổi chất, trong đó các hợp chất cao phân tử đặc trưng của một tế bào nhất định được tạo ra, được gọi là chuyển hóa nhựa (đồng hóa, đồng hóa).

Phản ứng đồng hóa bao gồm:

• tổng hợp protein từ axit amin;
• hình thành tinh bột từ glucose;
• quang hợp;
• tổng hợp chất béo từ glixerol và axit béo.

Những phản ứng này chỉ có thể xảy ra khi tiêu hao năng lượng. Nếu năng lượng bên ngoài (ánh sáng) được sử dụng cho quá trình quang hợp, thì phần còn lại - tài nguyên của tế bào.

4 bài viết hàng đầuai đọc cùng cái này

Lượng năng lượng tiêu tốn cho quá trình đồng hóa lớn hơn năng lượng được dự trữ trong các liên kết hóa học, vì một phần của nó được sử dụng để điều chỉnh quá trình.

dị hóa

Mặt khác của quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng trong tế bào là quá trình chuyển hóa năng lượng (đồng hóa, dị hóa).

Phản ứng dị hóa đi kèm với sự giải phóng năng lượng.
Quá trình này bao gồm:

• hơi thở;
• phân hủy polysacarit thành monosacarit;
• phân hủy chất béo thành axit béo và glycerol, và các phản ứng khác.

Cơm. 2. Các quá trình dị hóa trong tế bào.

Mối quan hệ của các quá trình trao đổi

Tất cả các quá trình trong tế bào có liên quan chặt chẽ với nhau, cũng như các quá trình trong các tế bào và cơ quan khác. Sự chuyển hóa các chất hữu cơ phụ thuộc vào sự có mặt của các axit vô cơ, các nguyên tố đa lượng và vi lượng.

Quá trình dị hóa và đồng hóa xảy ra đồng thời trong tế bào và là hai thành phần trái ngược nhau của quá trình trao đổi chất.

Các quá trình trao đổi chất được liên kết với các cấu trúc tế bào nhất định:

• hơi thở- với ti thể;
• Tổng hợp protein- với ribôxôm;
• quang hợp- với lục lạp.

Tế bào được đặc trưng không phải bởi các quá trình hóa học riêng lẻ, mà bởi trình tự thường xuyên mà chúng được thực hiện. Các chất điều hòa trao đổi chất là các protein enzym định hướng các phản ứng và thay đổi cường độ của chúng.

ATP

Adenosine triphosphoric acid (ATP) đóng một vai trò đặc biệt trong quá trình trao đổi chất. Nó là một thiết bị lưu trữ năng lượng hóa học nhỏ gọn được sử dụng cho các phản ứng nhiệt hạch.

Cơm. 3. Sơ đồ cấu tạo ATP và quá trình chuyển hóa thành ADP.

Do tính không ổn định của nó, ATP tạo thành các phân tử ADP và AMP (di- và monophosphate) với việc giải phóng một lượng lớn năng lượng cho các quá trình đồng hóa.

Năng lượng giải phóng trong các phản ứng dị hóa được dự trữ dưới dạng liên kết gọi là vĩ mô. Phân tử lưu trữ năng lượng chính và phổ quát là ATP.

Tất cả các phân tử ATP trong cơ thể liên tục tham gia vào mọi phản ứng, liên tục được phân giải thành ADP và được tái tạo trở lại. Có ba cách sử dụng chính cho ATP, cùng với quá trình hình thành AP, được gọi là chu trình ATP.

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHÍNH TRONG TẾ BÀO

Có bốn quá trình chính trong tế bào đảm bảo giải phóng năng lượng từ các liên kết hóa học trong quá trình oxy hóa các chất và lưu trữ:

1. Đường phân (giai đoạn 2) - quá trình oxy hóa một phân tử glucose thành hai phân tử axit pyruvic, với sự hình thành của 2 phân tử ATP và NADH. Hơn nữa, axit pyruvic được chuyển đổi thành acetyl-SCoA trong điều kiện hiếu khí và axit lactic trong điều kiện kỵ khí.

2. β-Oxy hóa axit béo (giai đoạn 2) - quá trình oxy hóa axit béo thành các phân tử acetyl-SCoA, NADH và FADH2 được hình thành tại đây. Các phân tử ATP "ở dạng tinh khiết" không được hình thành.

3. Chu trình axit tricacboxylic(TsTK, giai đoạn 3) - quá trình oxy hóa nhóm acetyl (trong thành phần của acetyl-SCoA) hoặc các axit keto khác thành carbon dioxide. Phản ứng toàn chu trình với

được thực hiện bằng sự hình thành 1 phân tử GTP (tương đương với 1 ATP), 3 phân tử NADH và 1 phân tử FADH2.

4. Oxy hóa phosphoryl(giai đoạn 3) - NADH và FADH 2 bị oxy hóa, bán

chennye trong các phản ứng dị hóa glucose và axit béo. Đồng thời, các enzym của màng trong ty thể đảm bảo hình thành lượng ATP chính của tế bào từ ADP ( sự phosphoryl hóa).

Cách chính để thu được ATP trong tế bào là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Tuy nhiên, cũng có một cách khác để phosphoryl hóa ADP thành ATP - cơ chất phosphoryl hóa. Phương pháp này có liên quan đến việc chuyển photphat macroergic hoặc năng lượng của liên kết macroergic của một chất (cơ chất) sang ADP. Những chất như vậy là

chất chuyển hóa của đường phân(axit 1,3-diphosphoglyceric, phosphoenolpyruvate),

chu trình axit tricarboxylic (succinyl-SCoA) và creatine phosphate. Năng lượng thủy phân liên kết macroergic của chúng cao hơn ATP (7,3 kcal/mol) và vai trò của các chất này giảm xuống do sử dụng ADP cho quá trình phosphoryl hóa.

Không thể hiểu cơ thể con người được sắp xếp và “hoạt động” như thế nào nếu không hiểu quá trình trao đổi chất trong tế bào diễn ra như thế nào. Mỗi tế bào sống phải không ngừng sản xuất năng lượng. Cô ấy cần năng lượng để tạo ra nhiệt và tổng hợp (tạo ra) một số hóa chất quan trọng của mình, chẳng hạn như protein hoặc chất di truyền. Năng lượng tế bào cần di chuyển. tế bào cơ thể có khả năng thực hiện các chuyển động, được gọi là cơ bắp. Chúng có thể co lại. Điều này khiến cánh tay, chân, tim, ruột của chúng ta chuyển động. Cuối cùng, năng lượng là cần thiết để tạo ra dòng điện: nhờ có nó, một số bộ phận của cơ thể “giao tiếp” với những bộ phận khác. Và cung cấp thông tin liên lạc giữa chúng chủ yếu là các tế bào thần kinh.

Tế bào lấy năng lượng từ đâu? Câu trả lời là: nó giúp họ ATP. Hãy giải thích. Các tế bào đốt cháy chất dinh dưỡng, và khi làm như vậy, một lượng năng lượng nhất định được giải phóng. Họ sử dụng nó để tổng hợp một chất hóa học đặc biệt lưu trữ năng lượng mà họ cần. Chất này được gọi là adenosine triphosphate(viết tắt là ATP). Khi phân tử ATP chứa trong tế bào bị phá vỡ, năng lượng tích lũy trong nó được giải phóng. Nhờ năng lượng này, tế bào có thể tạo ra nhiệt, điện, tổng hợp hóa chất hoặc di chuyển. Nói ngắn gọn, ATP kích hoạt toàn bộ "cơ chế" của tế bào.

Đây là cách một vòng tròn mô mỏng màu được lấy từ tuyến yên- một phần phụ của não có kích thước bằng hạt đậu. Các đốm màu đỏ, vàng, xanh lam, tím và màu thịt là tế bào có nhân. Mỗi loại tế bào tuyến yên tiết ra một hoặc nhiều hormone quan trọng.

Bây giờ hãy nói thêm về cách các tế bào lấy ATP. Chúng tôi đã biết câu trả lời. tế bàođốt cháy chất dinh dưỡng. Họ có thể làm điều này theo hai cách. Đầu tiên, đốt cháy carbohydrate, chủ yếu là glucose, trong điều kiện không có oxy. Trong trường hợp này, một chất được hình thành, mà các nhà hóa học gọi là axit pyruvic, và quá trình phân hủy carbohydrate được gọi là glycolysis. Kết quả của quá trình đường phân, quá ít ATP được tạo ra: sự phân hủy một phân tử glucose đi kèm với sự hình thành chỉ hai phân tử ATP. Glycolysis không hiệu quả - đây là hình thức khai thác năng lượng lâu đời nhất. Hãy nhớ rằng sự sống bắt nguồn từ nước, nghĩa là trong môi trường có rất ít oxy.

Thứ hai, tế bào cơ thểđốt cháy axit pyruvic, chất béo và protein với sự có mặt của oxy. Tất cả những chất này đều chứa carbon và hydro. Trong trường hợp này, quá trình đốt cháy diễn ra theo hai giai đoạn. Đầu tiên, tế bào chiết xuất hydro, sau đó ngay lập tức bắt đầu phân hủy khung carbon còn lại và loại bỏ carbon dioxide - nó đưa nó ra ngoài qua màng tế bào. Ở giai đoạn thứ hai, hydro được chiết xuất từ ​​​​các chất dinh dưỡng bị đốt cháy (oxy hóa). Nước được hình thành và một lượng lớn năng lượng được giải phóng. Nó đủ để tế bào tổng hợp nhiều phân tử ATP (ví dụ, khi oxy hóa, hai phân tử axit lactic, sản phẩm của quá trình khử axit pyruvic, tạo thành 36 phân tử ATP).

Mô tả này có vẻ khô khan và trừu tượng. Trên thực tế, mỗi chúng ta đều đã thấy quá trình tạo ra năng lượng diễn ra như thế nào. Bạn có nhớ các báo cáo truyền hình từ các sân bay vũ trụ về các vụ phóng tên lửa không? Chúng bay lên nhờ lượng năng lượng đáng kinh ngạc được giải phóng trong quá trình ... quá trình oxy hóa hydro, tức là khi nó bị đốt cháy trong oxy.

Tên lửa vũ trụ cao như một tòa tháp lao lên bầu trời do năng lượng khổng lồ được giải phóng khi hydro bị đốt cháy trong oxy nguyên chất. Năng lượng tương tự này duy trì sự sống trong các tế bào của cơ thể chúng ta. Chỉ trong đó, phản ứng oxy hóa tiến hành theo từng giai đoạn. Ngoài ra, đầu tiên, thay vì nhiệt năng và động năng, các tế bào của chúng ta tạo ra nhiên liệu tế bào. ATP.

Bình nhiên liệu của chúng chứa đầy hydro và oxy lỏng. Khi động cơ được khởi động, hydro bắt đầu bị oxy hóa và tên lửa khổng lồ nhanh chóng được đưa lên bầu trời. Có thể điều đó nghe có vẻ khó tin, nhưng vẫn vậy: năng lượng tương tự dùng để đưa một tên lửa vũ trụ lên, cũng duy trì sự sống trong các tế bào của cơ thể chúng ta.

Trừ khi không có vụ nổ nào trong các tế bào và một ngọn lửa không bùng phát từ chúng. Quá trình oxy hóa diễn ra theo từng giai đoạn, và do đó, thay vì năng lượng nhiệt và động năng, các phân tử ATP được hình thành.