Biologisk oksidasjon.

energi ikke kan eksistere uten en levende skapning.For hver kjemisk reaksjon, kreves noen prosess hennes nærvær.Enhver person er lett å forstå og føle.Hvis hele dagen for å spise mat, deretter av kvelden, og kanskje før, vil symptomene begynner økt tretthet, svakhet, faller styrke betraktelig.

hva en måte forskjellige organismer har tilpasset til produksjon av energi?Hvor kommer det fra og hva prosesser skjer samtidig inne i buret?Prøv å forstå denne artikkelen.

energiproduksjon organismer

Uansett hvordan ingen energi blir konsumert, grunnlaget ligge alltid ovr (redoksreaksjoner).Eksempler på dette er annerledes.Ligningen for fotosyntese, som bærer grønne planter og enkelte bakterier - er også OVR.Naturligvis, vil prosessen være forskjellig avhengig av om levende vesen er ment.

Så, alle dyrene - er heterotrofe.Det vil si, de organismer som ikke er i stand til å danne i en ready-organiske forbindelser for ytterligere spalting og frigjøring av kjemisk energi.

Planter, på den annen side, er den mektigste produsent av organisk materiale på planeten vår.De gjennomførte en komplisert og viktig prosess som kalles fotosyntesen, som er dannelsen av glukose fra vann, karbondioksyd under påvirkning av spesielle stoffer - klorofyll.Et biprodukt er oksygen, som er kilden til liv for alle aerobe levende vesener.

Redoksreaksjoner, eksempler som illustrerer denne prosessen:

6CO2 + 6H2O = klorofyll = C6H10O6 + 6O2;

eller

karbondioksyd + hydrogen under påvirkning av oksid pigment klorofyll (enzymreaksjon) = monosakkarid + fritt molekylært oksygen.

også, det er også representanter for biomasse av planeten, som er i stand til å bruke energien til kjemiske bindinger av uorganiske forbindelser.De kalles chemotroph.Disse omfatter mange typer av bakterier.For eksempel, mikroorganismer er hydrogen, å oksydere et substratmolekyl i jorden.Prosessen fungerer slik: 2H2 + 02 = 2H20.

historien om utviklingen av kunnskap om biologisk oksidasjon

prosessen som ligger til grunn for energi, det er kjent i dag.Denne biologisk oksidasjon.Biokjemi som undersøkes i detalj spissfindigheter i alle stadier og virkningsmekanismer at nesten ingen mysterier.Det var imidlertid ikke alltid.

første omtale av det i levende vesener det er komplekse transformasjoner som er av natur kjemiske reaksjoner, det var omtrent i XVIII århundre.Det er da Antoine Lavoisier, den berømte franske kjemikeren, vendte sin oppmerksomhet mot hvordan lignende biologisk oksidasjon og forbrenning.Han fulgte en ujevn bane absorbert ved å puste oksygen og konkluderte med at det inne i kroppen er det prosesser for oksydasjon, men langsommere enn utsiden av forbrenningen av forskjellige stoffer.Det vil si, det oksyderende - oksygenmolekyler - reagerer med organiske forbindelser, og særlig, med hydrogen og karbon fra dem, og fullstendig omdanning, ledsaget av dekomponering av forbindelsene.

Men selv om denne antakelsen er egentlig ganske reell, forble obskure mange ting.For eksempel:

ganger lignende prosesser, bør betingelsene for strømning være identiske, men oksydasjonsproduktene forløper ved en lav kroppstemperatur;
handling er ikke ledsaget av frigjøring av store mengder varme, og det er ingen dannelse av flammen;
overlevende det er minst 75-80% av vannet, men det hindrer ikke "brenne" næringsstoffer i dem.

For å svare på alle disse spørsmålene og å forstå hva som faktisk er den biologiske oksidasjon, det tok mer enn et år.

Det er forskjellige teorier om at underforstått betydningen av prosessen av oksygen og hydrogen.Den vanligste og mest vellykkede var:

teori Bach kalt peroxide;
Adin teori, basert på et slikt konsept som "kromogener".

Senere var det mange forskere i Russland og andre land, som gradvis gjør tilføyelser og endringer til spørsmålet om hva som er den biologiske oksidasjon.Biokjemi i dag, på grunn av sitt arbeid, kan fortelle deg om hver av reaksjonsprosessen.Blant de mest kjente navnene i feltet inkluderer følgende:

Mitchell;
S. Severin;
Warburg;
VA Belitser;
Lehninger;
VP Skulachev;
Krebs;
Grønn;
Engelhardt;
Kaylin og andre.

typer biologisk oksidasjon

Det finnes to hovedtyper av prosessen, som forekommer i ulike forhold.Dermed blir mest vanlig hos mange arter av mikroorganismer og sopp måte å konvertere mottatte mat - anaerob.Denne biologiske oksidasjon, som utføres uten oksygen og uten hans engasjement i en hvilken som helst form.Disse forholdene er på steder der det ikke er luft tilgang: jordiske, i rotting substrater, silt, leire, sumper og selv i verdensrommet.

Denne type oksidasjon har et annet navn - glykolyse.Han er ett av trinnene mer vanskelig og tidkrevende, men energirike prosessen - konvertering eller vev aerob respirasjon.Dette er den andre typen av prosessen.Det forekommer i alle levende ting-aerobic heterotrophs, som bruker oksygen for åndedrett.

Dermed følgende typer biologisk oksidasjon.

glycolytic anaerob måte.Det krever ikke nærvær av oksygen og ender med ulike former for gjæring.
vev respirasjon (oksidativ fosforylering) eller aerobic arter.Det krever obligatoriske nærvær av molekylært oksygen.

Skuespillere

fortsette å vurdere seg direkte til de funksjonene som inneholder biologisk oksidasjon.Vi definerer de grunnleggende forbindelser og deres forkortelser, som vil fortsette å bli brukt.

acetyl-koenzym A (acetyl-CoA) - kondensasjon av oksalsyre og eddiksyre, koenzym, som er dannet i det første trinnet av trikarboksylsyre syklus.
Krebs syklus (sitronsyresyklusen, sitronsyre) - en rekke kompliserte sekvensielle redoks transformasjoner, ledsaget av frigjøring av energi, hydrogen reduksjon, utdanning er viktige lavmolekylære produkter.Han er den viktigste koblingen katalyse og anabolisme.
om og om igjen * H - dehydrogenase enzymet, står for nikotinamid.Den andre formelen - et molekyl med en tilknyttet hydrogen.NADP - nikotinamidadenindinukletid fosfat.
FAD og FAD * H - flavin adenindinukleotid - koenzym dehydrogenase.
ATP - adenosin trifosfat.
STC - pyruvinsyre eller pyruvat.
suksinat eller ravsyre, H3PO4 - fosforsyre.
GTP - guanosin-trifosfat, en klasse av purinnukleotider.
ETC - elektrontransportkjeden.
Enzymer prosess: peroxidase, oksygenase, cytokrom oksidase, flavin-dehydrogenase koenzymer og forskjellige andre forbindelser.

Alle disse forbindelsene er direkte involvert i oksidasjonsprosessen som finner sted i vev (celler) i levende organismer.

stadier av biologisk oksidasjon: bord

Stage	Prosesser og verdi
glykolyse	essensen av prosessen ligger i anoksisk nedbrytning av monosakkarider, altså før prosessen med cellulær respirasjon og er ledsaget av frigjøring av energi, lik to molekyler av ATP.Pyruvat er også produsert.Dette er det første skrittet for enhver levende organisme heterotrofe.Verdien i dannelsen av PVC, som tilføres mitokondrie cristae og et substrat for vev oksygen ved oksydasjon.Ved anaerob glykolyse oppstå etter gjæring av forskjellige typer.
oksydasjon av pyruvat	Denne prosessen er å omdanne STC dannet under glykolyse, til acetyl-CoA.Den utføres av en spesialisert enzymet pyruvat-dehydrogenase-komplekset.Resultat - cetyl-CoA molekyler, som inngår i Krebs syklus.Den samme prosess utføres gjenopprettelsen av NAD til NADH.Place lokalisering - Crista mitokondrier.
Decay beta fettsyrer	Denne prosessen gjennomføres parallelt med de tidligere Christie mitokondriene.Dens vesen er å resirkulere alt av fettsyrene til acetyl-CoA, og legg den i sitronsyresyklusen.Det gjenoppretter også NADH.
Krebs syklus	begynner med konvertering av acetyl-CoA i sitronsyre, som gjennomgår ytterligere transformasjoner.En av de viktigste trinnene som inkluderer biologisk oksidasjon.Denne syren er behandlet: dehydrogeneringskomponent; decarboxylering; gjenfødelse. Hver prosess utføres flere ganger.Resultat: GTP, karbondioksid, redusert form NADH og FADN2.Denne biologiske oksidasjon enzymer er fritt plassert i mitokondrie matrix partikler.
oksidativ fosforylering	Dette er det siste trinnet i å konvertere forbindelser i eukaryote organismer.Dette konverterer ADP til ATP.Energien som kreves for dette er tatt ved oksidasjon av molekyler av NADH og FADN2 som ble dannet i de tidligere trinn.Ved påfølgende overganger av ETC og redusert potensial oppstår konklusjon energienergi obligasjoner av ATP.

Det alle prosesser som følger den biologiske oksidasjon involverer oksygen.Naturligvis er de ikke fullt beskrevet, men bare i naturen, for en detaljert beskrivelse trenger et helt kapittel i boken.Alle de biokjemiske prosesser i levende organismer er ekstremt mangesidig og kompleks.

redox reaksjoner av

redox-reaksjoner, hvorav eksempler er illustrert ved hjelp av den ovenfor beskrevne oksydasjon av substratet som følger.

glykolyse: monosakkarid (glukose) + + 2ADF 2NAD = 2PVK 2ATF + + 4H + + 2H2O NADH.
oksidasjon av pyruvat: STC = enzym + karbondioksid + acetaldehyd.Så neste skritt: acetaldehyd + koenzym A = acetyl-CoA.
sett av suksessive transformasjoner av sitronsyre i Krebs syklus.

Disse redoksreaksjoner, eksempler som er nevnt ovenfor, gjenspeiler essensen av prosessene som finner sted bare i generelle vendinger.Det er kjent at de aktuelle forbindelser hører til den høymolekylære, eller å ha en stor karbonskjelettet, så å fremstille hele den fullstendige formel er bare ikke mulig.

energiutbytte av vev respirasjon

I beskrivelsen ovenfor er det åpenbart at for å beregne den totale produksjonen av all oksydasjon energi er enkel.

to molekyler ATP gir glykolyse.
oksidering av pyruvat 12 ATP molekyler.
22 molekyler faller på sitronsyresyklusen.

Resultatet: en fullstendig biologisk oksidasjon av aerob måte gir energi output lik 36 molekyler av ATP.Verdien av biologisk oksidasjon er åpenbar.Det er denne energi blir brukt av levende organismer for å leve og funksjon, samt å varme hans kropp, bevegelse og andre nødvendige ting.

Anaerob oksidasjon av et substrat

andre type biologisk oksidasjon - anaerob.Det er den som blir utført i det hele tatt, men som stopper visse typer av mikroorganismer.Det glykolyse, og det er her at forskjellene ses tydelig i den videre transformasjon av stoffer mellom aerob og anaerob.

stadier av biologisk oksidasjon på denne måten er få.

glykolyse, dvs. oksidasjon av glukose molekyler til pyruvat.
gjæring, som fører til regenerering av ATP.

Fermentering kan være av forskjellige typer, avhengig av organismen, dens implementering.

Melkesyre gjæring utføres av melkesyrebakterier, og noen sopp.Poenget er å gjenopprette STC til melkesyre.Denne prosessen brukes i industrien til å produsere:

av meieriprodukter;
syltet frukt og grønnsaker;
surfôr for dyrene.

Denne type fermentering er en av de mest brukte i menneskelige behov.

alkoholfermentering

kjent folk med de eldste tider.Essensen i fremgangsmåten er å konvertere STC til to molekyler av etanol og to karbondioksid.På grunn av et slikt utbytte av denne type gjæring som brukes for å fremstille:

brød;
vin;
øl;
konfekt og andre.

trener hans sjampinjong gjær og bakterielle mikroorganismer.

clostridia

Nok snevert bestemt type gjæring.Implementert av bakterier i slekten Clostridium.Poenget er konvertering av pyruvat inn i smørsyre som gir maten en ubehagelig lukt og harsk smak.Derfor

biooxidation reaksjon å gå på denne banen, er praktisk talt ikke brukt i industrien.Men disse bakteriene vaksinert selv mat og skade, senke kvaliteten.