Biologisk oxidation.

energi kan inte existera utan en levande varelse.För varje kemisk reaktion, varje process krävs hennes närvaro.Varje person är lätt att förstå och känna.Om hela dagen för att äta mat, sedan av kvällen, och kanske tidigare, kommer symptomen börjar ökad trötthet, svaghet, droppar styrka avsevärt.

vad ett sätt olika organismer har anpassat sig till produktion av energi?Var kommer det ifrån och vad processer sker samtidigt inne i buren?Försök att förstå denna artikel.

Energi produktionsorganismer

Vilket sätt ingen energi som konsumeras, grunden alltid ligga OVR (redoxreaktioner).Exempel innefattar olika.Ekvationen för fotosyntesen, som bär gröna växter och vissa bakterier - är också OVR.Naturligtvis kommer processen variera beroende på om det levande väsendet som menas.

Så alla djur - är heterotrofa.Det vill säga, de organismer som inte kan bildas i en färdig organiska föreningar för ytterligare klyvning och frisättning av kemisk energi.

Växter, å andra sidan, är den mest kraftfulla tillverkare av organiskt material på vår planet.De genomförde en komplicerad och viktig process som kallas fotosyntesen, som är bildandet av glukos från vatten, koldioxid under inverkan av speciella ämnen - klorofyll.En biprodukt är syre, som är källan till liv för alla aeroba levande varelser.

redoxreaktioner, exempel på vilka illustrerar denna process:

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

eller

koldioxid + väte under inverkan av oxidpigment klorofyll (enzymreaktion) = monosackarid + gratis molekylärt syre.

Dessutom finns det även företrädare för biomassan av planeten, som kan använda energin i kemiska bindningar av oorganiska föreningar.De kallas kemoautotrof.Dessa inkluderar många typer av bakterier.Exempelvis mikroorganismer är väte, oxidation av en substratmolekyl i jorden.Processen fungerar på följande sätt: 2H2 + 02 = 2H20.

historien om utvecklingen av kunskap om biologisk oxidation

process som ligger till grund för energi, är det känt idag.Denna biologisk oxidation.Biokemi som granskas i detalj subtiliteter alla stadier och verkningsmekanismer att nästan inga mysterier.Det var dock inte alltid.

första omnämnandet av det i levande varelser finns komplexa förändringar som är av den typ av kemiska reaktioner, fanns ungefär i sjuttonhundratalet.Det var då Antoine Lavoisier, den berömde franske kemisten, vände hans uppmärksamhet till hur liknande biologisk oxidation och förbränning.Han följde en grov väg upp genom att andas syre och drog slutsatsen att inuti kroppen finns processer oxidation, men långsammare än på utsidan av förbränning av olika ämnen.Det vill säga, oxidatorn - syremolekyler - reagerar med organiska föreningar, och i synnerhet, med väte och kol från dem, och fullständig omvandling, tillsammans med sönderdelning av föreningarna.

Även om detta antagande är väsentligen ganska verklig förblev dunkla många saker.Till exempel:

gånger liknande processer, bör villkoren för flödes vara identiska, men oxidation fortskrider med låg kroppstemperatur;
åtgärd inte åtföljs av frigörandet av enorma mängder värme och det finns ingen bildning av flamman;
överlevande finns åtminstone 75-80% av vattnet, men det hindrar inte "brinnande" näringsämnen i dem.

att svara på alla dessa frågor och att förstå vad som egentligen är den biologiska oxidation, tog det mer än ett år.

Det finns olika teorier som implicita vikten av processen av syre och väte.Den vanligaste och mest framgångsrika var:

teori Bach kallade peroxid;
Palladin teori, baserad på ett sådant begrepp som "kromogener".

Senare fanns det många forskare i Ryssland och andra länder, som gradvis göra tillägg och ändringar på frågan om vad som är den biologiska oxidation.Biokemi idag, på grund av deras arbete, kan berätta om var och en av reaktionsprocessen.Bland de mest kända namnen inom bland annat följande:

Mitchell;
S. Severin;
Warburg;
VA Belitser;
Lehninger;
VP Skulachev;
Krebs;
grön;
Engelhardt;
Kaylin och andra.

Typer av biologisk oxidation

Det finns två huvudtyper av processen, som förekommer i olika förhållanden.Således, den vanligaste i många arter av mikroorganismer och svampar sätt att konvertera fått mat - den anaeroba.Denna biologiska oxidation, som utförs utan syre och utan hans inblandning i någon form.Dessa villkor är på platser där det inte finns någon luft tillgång: underjordiska i ruttnande substrat, silt, lera, träsk och även i rymden.

Denna typ av oxidation har ett annat namn - glykolys.Han är ett av stegen svårare och tidskrävande, men energirika process - omvandling eller aerob vävnad andning.Detta är den andra typen av processen.Den förekommer i alla levande saker-aeroba heterotrofa, som använder syre för andning.

sålunda följande typer av biologisk oxidation.

glykolytiska anaerob väg.Det kräver inte närvaro av syre och slutar med olika former av jäsningen.
vävnad andning (oxidativ fosforylering) eller aeroba arter.Det kräver obligatorisk närvaro av molekylärt syre.

Skådespelare

fortsätta att betrakta sig direkt till de funktioner som innehåller biologisk oxidation.Vi definierar de basiska föreningarna och deras förkortningar, som kommer att fortsätta att användas.

acetyl coenzym A (acetyl-CoA) - kondensation av oxalsyra och ättiksyra, koenzym, som är utformad i det första steget av den trikarboxylsyra cykeln.
Krebs cykel (citronsyra cyklar, citronsyra) - en serie komplexa sekventiella redox transformationer, tillsammans med frigörandet av energi, minskad väte, utbildning är viktiga lågmolekylära produkter.Han är den viktigaste länken katalys och anabolism.
om och om igen * H - dehydrogenasenzym, står för nikotinamid.Den andra formeln - en molekyl med en bifogad väte.NADP - nikotinamidadenindinukletid fosfat.
FAD och FAD * H - flavinadenindinukleotid - coenzym dehydrogenas.
ATP - adenosintrifosfat.
STC - pyrodruvsyra eller pyruvat.
succinat eller bärnstenssyra, H3PO4 - fosforsyra.
GTP - guanosintrifosfat, en klass av purinnukleotider.
ETC - elektrontransportkedja.
Enzymer process: peroxidas, oxygenas, cytokromoxidas, flavin dehydrogenas koenzymer och diverse andra föreningar.

Alla dessa föreningar är direkt involverade i oxidationsprocessen som sker i vävnaderna (celler) hos levande organismer.

stadier av biologisk oxidation: bords

Stage	Processer och värde
Glykolys	kärnan i processen ligger i syrefria nedbrytningen av monosackarider, som föregår processen för cellandning och åtföljs av frigörandet av energi, lika med två molekyler ATP.Pyruvat är också produceras.Detta är det första steget för varje levande organism heterotrofa.Värdet i bildandet av PVC, som matas till den mitokondriella crista och ett substrat för vävnadssyre genom oxidation.I anaerob glykolys inträffar efter fermentering av olika typer.
oxidation av pyruvat	Denna process är att omvandla STC bildas under glykolys, till acetyl-CoA.Den utförs av ett specialiserat enzym pyruvatdehydrogenaskomplexet.Resultat - cetyl-CoA-molekyler, som träder i Krebs cykel.Samma process genomföres restaurering av NAD till NADH.Place lokalisering - Crista mitokondrier.
förfaller beta fettsyror	Denna process genomförs parallellt med de tidigare Christie mitokondrier.Dess väsen är att återvinna alla fettsyror till acetyl-CoA, och placera den i citronsyracykeln.Det återvinner också NADH.
Krebs cykel	börjar med omvandlingen av acetyl-CoA i citronsyra, som undergår ytterligare transformationer.En av de viktigaste stegen som inkluderar biologisk oxidation.Denna syra behandlas: dehydrering; dekarboxylering; förnyelse. Varje process utförs flera gånger.Resultat: GTP, koldioxid, reducerad form NADH och FADN2.Denna biologiska oxidationsenzymernas fritt belägna i de mitokondriella matrispartiklarna.
Oxidativ fosforylering	Detta är det sista steget att omvandla föreningar i eukaryota organismer.Detta överför ADP till ATP.Den energi som krävs för detta tas genom oxidering av molekylerna i NADH och FADN2 som bildats i de föregående stegen.Genom successiva övergångar ETC och minskad potential sker slutsats energienergi obligationer av ATP.

Det alla processer som följer den biologiska oxidationen involverar syre.Naturligtvis är de inte fullständigt beskrivna, men bara i naturen, för en detaljerad beskrivning behöver ett helt kapitel i boken.Alla biokemiska processer i levande organismer är oerhört mångfacetterad och komplex.

redoxreaktioner av

redoxreaktioner, exempel på vilka illustreras genom den ovan beskrivna oxidationen av substratet enligt följande.

Glycolysis: monosackarid (glukos) + + 2ADF 2NAD = 2PVK 2ATF + + 4H + + 2H2O NADH.
oxidation av pyruvat: STC = enzym + koldioxid + acetaldehyd.Sedan nästa steg: acetaldehyd + coenzym A = acetyl-CoA.
uppsättning av successiva transformationer av citronsyra i citronsyracykeln.

Dessa redoxreaktioner, exempel på vilka är listade ovan, återspegla det väsentliga i de processer som äger rum endast i allmänna ordalag.Det är känt att föreningarna i fråga tillhör den högmolekylära, eller som har en stor kolskelett, så att skildra alla den kompletta formeln är helt enkelt inte möjlig.

energiutbyte av vävnad andning

I beskrivningen ovan är det uppenbart att för att beräkna den totala produktionen av all oxidation energi är enkel.

två molekyler ATP ger glykolysen.
oxidation av pyruvat 12 ATP-molekyler.
22 molekyler faller på citronsyracykeln.

Resultatet: en komplett biologisk oxidation av aerob sätt ger energi utgång är lika med 36 molekyler ATP.Värdet av biologisk oxidation är uppenbart.Det är denna energi används av levande organismer för att leva och fungera, samt att värma kroppen, rörelse och andra nödvändiga saker.

Anaerob oxidation av ett substrat

andra typ av biologisk oxidation - anaerob.Det är den som genomförs alls, men som stannar vissa typer av mikroorganismer.Det Glykolys, och det är här att skillnaderna syns tydligt i den fortsatta omvandlingen av ämnen mellan aerob och anaerob.

stadier av biologisk oxidation på detta sätt är få.

Glykolysen, dvs oxidation av glukosmolekyler till pyruvat.
jäsning, vilket leder till regenerering av ATP.

Jäsningen kan vara av olika typer, beroende på organismen, dess genomförande.

mjölksyrajäsning utföres genom mjölksyrabakterier och vissa svampar.Poängen är att återställa STC till mjölksyra.Denna process används inom industrin för att producera:

av mejeriprodukter;
betade frukter och grönsaker;
ensilage för djuren.

Denna typ av fermentation är en av de mest använda i mänskliga behov.

alkoholjäsning

kända människor med de mest antiken.Kärnan i förfarandet är att omvandla STC i två molekyler av etanol och två koldioxid.På grund av en sådan utbyte av denna typ av fermentation används för att producera:

bröd;
vin;
öl;
konfektyr och andra.

utövar sin svamp jäst och bakterie mikroorganismer.

clostridier

Nog snävt specifik typ av fermentation.Genomfört av bakterier av släktet Clostridium.Summan av kardemumman är omvandlingen av pyruvat till smörsyra som ger mat en obehaglig lukt och härsken smak.Därför

biooxidering reaktion går på denna väg, är praktiskt taget inte används inom industrin.Men dessa bakterier ympades själv mat och skada, sänka deras kvalitet.