אינה יכולה להתקיים ללא יצור חי.לכל תגובה כימית, כל תהליך הנדרש נוכחותה.כל אדם הוא קל להבין ולהרגיש.אם כל היום לאכול מזון, ולאחר מכן על ידי הערב, ואולי לפני, התסמינים יתחילו עייפות מוגברת, חולשה, כוח יורד באופן משמעותי.
איזו דרך אורגניזמים שונים הסתגלו להפקת אנרגיה?איפה זה בא ומה תהליכים להתרחש באותו הזמן בתוך הכלוב?נסה להבין את המאמר הזה.אורגניזמים ייצור
אנרגיה דרך
משנה איזה להישרף אין אנרגיה, הבסיס תמיד משקר אםאפשרותזונבחרתהנתיבהמלאשלהמסמךיוצגבכותרתהחלון (תגובות חמצון-חיזור).דוגמאות כוללות שונות.המשוואה של פוטוסינתזה, אשר נושאות צמחים ירוקים וחיידקים מסוימים - גם אםאפשרותזונבחרתהנתיבהמלאשלהמסמךיוצגבכותרתהחלון.באופן טבעי, התהליך יהיה שונה, תלוי אם יצור החי נועד.
אז, כל בעלי החיים - הוא heterotrophic.כלומר, אלה יצורים שאינם מסוגלים ליצור בתרכובות מוכנות אורגניות למחשוף ושחרור של אנרגיה כימית נוספים.צמחי
, לעומת זאת, הם המפיק הכי החזק של חומר אורגני על כוכב הלכת שלנו.הם ביצעו את תהליך מסובך וחשוב שנקרא פוטוסינתזה, המהווה את ההיווצרות של גלוקוז ממים, פחמן דו חמצני בהשפעת חומרים מיוחדים - כלורופיל.תוצר הלוואי הוא חמצן, שהוא המקור חיים של כל יצורים החיים האירוביים.תגובות
חיזור, דוגמאות של הממחישות את התהליך הזה:
- 6CO2 + 6H2O = כלורופיל = C6H10O6 + 6O2;
או
- פחמן דו חמצני + מימן תחת השפעה של כלורופיל פיגמנט תחמוצת (תגובת אנזים) = monosaccharide + חמצן מולקולרי חופשי.
כמו כן, יש גם נציגים של ביומסה של כדור הארץ, אשר מסוגלים להשתמש באנרגיה של קשרים כימיים של תרכובות אורגניות.הם נקראים chemotroph.אלה כוללים סוגים רבים של חיידקים.לדוגמא, מיקרואורגניזמים הם מימן, חמצן מולקולת מצע בקרקע.התהליך עובד כדלקמן: 2H2 + 02 = 2H20.היסטורית
של הפיתוח של ידע על תהליך החמצון הביולוגי
שבבסיס האנרגיה, שהיא מוכרת כיום.חמצון ביולוגי זה.ביוכימיה כבדקה בפירוט את הדקויות של כל השלבים ומנגנוני פעולה שכמעט ולא תעלומות.עם זאת, זה לא תמיד היה.
האזכור הראשון של שביצורי חיים יש שינויים מורכבים, כי הם של הטבע של תגובות כימיות, היו בערך במאה שמונה העשרה.זה היה הרגע שאנטואן לבואזיה, הכימאי הצרפתי המפורסם, הפנה את תשומת לבו לאופן דומה חמצון ובעירה ביולוגיים.הוא עקב אחרי דרך גסה נספגת על ידי נשימת חמצן והגיע למסקנה שבתוך הגוף יש תהליכים של חמצון, אבל לאט יותר מאשר מחוץ לבעירה של חומרים שונים.כלומר, מחמצן - מולקולות חמצן - מגיבים עם תרכובות אורגניות, ובמיוחד, עם מימן ופחמן מהם, והמרה מלאה, מלווים בפירוק של התרכובות.
עם זאת, למרות שהנחה זו היא במהות אמיתית לגמרי, נשאר הרבה דברים מעורפלים.לדוגמא: תהליכים דומים פעמים
- , התנאים של זרימה צריכים להיות זהים, אך תמורת החמצון בטמפרטורת גוף נמוכה;פעולת
- אינה מלווה בשחרור כמויות עצומות של חום ואין היווצרות של הלהבה;ניצולי
- יש לפחות 75-80% מהמים, אבל זה לא מונע חומרים מזינים "שריפה" בהם.
כדי לענות על כל השאלות הללו ולהבין מה הוא החמצון הביולוגי למעשה, זה לקח יותר משנה.
ישנן תאוריות שונות שרמזו על חשיבותו של התהליך של חמצן ומימן.הנפוץ ביותר והמוצלח ביותר היו:
- התאוריה באך
- נקרא חמצן;תיאורית
- Palladin, המבוססת על רעיון כמו "chromogens" כזה.
מאוחר יותר היו מדענים רבים ברוסיה ובמדינות אחרות, ההופכים בהדרגה תוספות ושינויים לשאלה מה הוא החמצון הביולוגי.ביוכימיה של היום, בגלל העבודה שלהם, יכול לספר לך על כל תהליך התגובה.בין השמות המפורסמים ביותר בתחום כולל את הבאים:
- מיטשל;
- ס סברין;
- רבורג;
- VA Belitser;
- Lehninger;
- סמנכ"ל Skulachev;
- קרבס;
- ירוק;
- Engelhardt;
- Kaylin ואחרים.סוגי
של חמצון ביולוגי
ישנם שני סוגים עיקריים של התהליך, המתרחשים בתנאים שונים.לפיכך, הנפוץ ביותר במינים רבים של מיקרו-אורגניזמים ופטריות דרך להמיר קיבל אוכל - אנאירובי.חמצון זה ביולוגי, אשר מתבצע ללא חמצן וללא מעורבותו בכל צורה שהיא.תנאים אלה הם במקומות בהם אין גישת אוויר: מחתרת, בנרקבים מצעים, זיפזיף, טיט, ביצות ואפילו בחלל.יש
סוג זה של חמצון בשם אחר - גליקוליזה.הוא אחד מהשלבים יותר קשה זמן רב, אבל אנרגיה עשירה בתהליך - ההמרה או נשימה אירובית רקמה.זהו הסוג השני של התהליך.זה קורה בכל הדברים-אירוביים heterotrophs החיים, אשר משתמש בחמצן לנשימה.
כך, את הסוגים הבאים של חמצון ביולוגי.
- אנאירובי glycolytic דרך.היא אינה דורשת נוכחות חמצן ומסתיימת עם צורות שונות של תסיסה.הנשימה
- רקמה (זרחון חמצוני) או מינים אירוביים.זה דורש נוכחות חובה של חמצן מולקולרי.שחקני
להמשיך לראות את עצמם באופן ישיר לתכונות המכילה חמצון ביולוגי.אנו מגדירים את התרכובות הבסיסיות וקיצוריהם, שימשיכו לשמש.קו-אנזים אצטיל
- (אצטיל-CoA) - התעבות של חומצה אוקסלית וחומצה אצטית, קו-אנזים, אשר נוצרה בשלב הראשון של מחזור חומצת tricarboxylic.מחזור
- קרבס (מעגל חומצה הציטרית, חומצת לימון) - סדרה של שינויי חיזור רציפים מורכבים, מלווה בשחרור אנרגיה, הפחתת מימן, החינוך הוא מוצרי משקל חשובים מולקולריים נמוכים.הוא קטליזה הקישור המרכזית ואנאבוליזם.
- שוב ושוב * H - אנזים dehydrogenase, עומד לnicotinamide.הנוסחה השנייה - מולקולה עם מימן מצורף.NADP - פוספט nikotinamidadenindinukletid.H
- * FAD וFAD - פלבין dinucleotide אדנין - dehydrogenase אנזים.
- ATP - אדנוזין טריפוספט.
- STC - פירובט או פירובט. succinate
- או חומצת succinic, H3PO4 - חומצה זרחתית.
- GTP - אדנוזין guanosine, מעמד של נוקלאוטידים פורין.ETC
- - שרשרת הובלת אלקטרונים.תהליך אנזימי
- : peroxidase, oxygenase, מונואמין ציטוכרום, פלבין coenzymes dehydrogenase ותרכובות שונות אחרות.
כל תרכובות אלה מעורבים ישירות בתהליך החמצון שמתרחש ברקמות (תאים) של יצורים חיים.שלבי
של חמצון ביולוגי: תהליכי
| שלב | שולחן וערך מהות |
| גליקוליזה | של התהליך היא בפירוק anoxic מונוסכרידים, שמקדים את תהליך הנשימה תאית והוא מלווה בשחרור אנרגיה, שווה לשתי מולקולות של ATP.פירובט מיוצר גם.זהו הצעד הראשון לכל heterotrophic אורגניזם חי.הערך בהיווצרות של PVC, המסופק לcristae המיטוכונדריה ומצע לחמצן לרקמות על ידי חמצון.בגליקוליזה אנאירובי להתרחש לאחר התסיסה מסוגים שונים.חמצון |
| של | פירובט תהליך זה הוא להמיר STC נוצר במהלך גליקוליזה, לאצטיל-CoA.זה מתבצע על ידי מורכב פירובט דהידרוגנאז אנזים מיוחד.תוצאה - מולקולות cetyl-CoA, אשר תיכנסנה למעגל קרבס.אותו התהליך מתבצע השיקום של NAD לNADH.לוקליזציה מקום - המיטוכונדריה Crista.חומצות שומן בטא |
| ריקבון | תהליך זה מתבצע במקביל למיטוכונדריה כריסטי הקודמת.מהותה היא למחזר את כל חומצות השומן לאצטיל-CoA, ולשים אותו במעגל החומצה הציטרית.זה גם משחזר NADH.מחזור |
| קרבס | מתחיל בהמרה של אצטיל-CoA בחומצת הלימון, שעוברת גלגולים נוספים.אחד הצעדים החשובים ביותר שכוללים חמצון ביולוגי.מטופל חומצה זו: dehydrogenation
כל תהליך מתבצע מספר פעמים.תוצאה: GTP, פחמן דו חמצני, NADH צורה מצומצמת וFADN2.אנזימי חמצון ביולוגיים זה נמצאים באופן חופשי בחלקיקי מטריצת המיטוכונדריה.זירחון |
| חמצוני | זהו הצעד האחרון של המרת תרכובות באורגניזמים האיקריוטים.זה ממיר ADP ל- ATP.האנרגיה דרושה לכך הוא נלקח על ידי החמצון של המולקולות של NADH וFADN2 שיצרו בשלבים הקודמים.על ידי מעברים רצופים של ETC ופוטנציאל מופחת מתרחש אג"ח אנרגיה-אנרגיית מסקנה של ה- ATP. |
זה כל התהליכים המלווים את החמצון הביולוגי הכרוך בחמצן.באופן טבעי, הם לא תיארו באופן מלא, אלא רק בטבע, לתיאור מפורט צריכים פרק של הספר כולו.כל התהליכים ביוכימיים של אורגניזמים חיים הוא מאוד רב-גוניים ומורכבת.תגובות
חיזור של תגובות
חיזור, דוגמאות של אשר מאוירות על ידי החמצון-שתואר לעיל של המצע כדלקמן.
- גליקוליזה: monosaccharide (גלוקוז) + + 2ADF 2NAD = 2PVK 2ATF + + + + 4H 2H2O NADH.חמצון
- של פירובט: STC = אנזים + פחמן דו חמצני + אצטאלדהיד.אז השלב הבא: אצטאלדהיד + קו-אנזים אצטיל =-CoA.
- סט של שינויים הרצופים של חומצת לימון במעגל קרבס.
תגובות חיזור אלה, דוגמאות שלה רשומות לעיל, משקפות את המהות של התהליכים המתרחשים רק במונחים כלליים.זה ידוע כי התרכובות בשאלה שייכות לשלד פחמן גדול הגבוה מולקולרי, או שיש, כל כך לתאר את כל הנוסחה המלאה היא פשוט לא אפשרית.תשואת אנרגיית
הנשימה רקמת
בתיאור לעיל ברור שכדי לחשב את התפוקה הכוללת של כל אנרגיית החמצון היא פשוטה.
- שתי מולקולות של ATP נותן גליקוליזה.חמצון
- של פירובט 12 מולקולות ATP.
- 22 מולקולות נופל על מחזור חומצת לימון.
התוצאה: חמצון ביולוגי מלא של דרך אירובית נותן תפוקת אנרגיה שווה ל -36 מולקולות של ATP.הערך של חמצון ביולוגי ברור.זוהי אנרגיה זו משמשת על ידי אורגניזמים חיים לחיות ולתפקד, כמו גם כדי לחמם את הגוף, התנועה שלו ודברים נחוצים אחרים.חמצון
אנאירוביים מסוג שני
מצע של חמצון ביולוגי - אנאירובי.זה אחד שמתבצע בכל, אבל שמפסיק סוגים מסוימים של מיקרואורגניזמים.זה גליקוליזה, והוא כאן כי ההבדלים נראים בשינוי נוסף של חומרים בין אירובי ואנאירובי ברור.שלבי
של חמצון ביולוגי בדרך זו הם מעטים.
- גליקוליזה, כלומר החמצון של מולקולות גלוקוז לפירובט.התסיסה
- , שהוביל להתחדשות של ATP.
תסיסה יכולה להיות מסוגים שונים, בהתאם לאורגניזם, יישום.התסיסה
קטית מתבצעת על ידי חיידקי חומצה לקטית, וכמה פטריות.הנקודה היא להחזיר את STC לחומצה לקטית.תהליך זה משמש בתעשייה לייצר:
- של מוצרי חלב;
- חמוץ פירות וירקות;תחמיץ
- לבעלי החיים.
סוג זה של תסיסה הוא אחד הנפוץ ביותר בצרכי אנושיים.
התסיסה אלכוהולית
ידוע אנשים עם הזמנים הקדומים ביותר.מהותו של התהליך היא להמיר STC לשתי מולקולות של אתנול ושתי פחמן דו חמצני.בשל תשואה כזו של סוג זה של תסיסה המשמש לייצור: לחם
- ;יין
- ;הבירה
- ;קונדיטורית
- ואחרים.
פעילות גופנית שמרי פטרייתו ומיקרואורגניזמים חיידקים.סוג צר ספציפי
קלוסטרידיאה.את
מספיק של תסיסה.מיושם על ידי חיידקים מהסוג קלוסטרידיום.השורה התחתונה היא ההמרה של פירובט לחומצת butyric שנותנת אוכל ריח לא נעים וטעם מעופש.לכן תגובת biooxidation
הולכת בדרך זו, היא כמעט לא משמשת בתעשייה.עם זאת, חיידקים אלה מחוסן עצמך אוכל ונזק, הפחתה באיכותם.
