Უჯრედების უზრუნველყოფა ენერგიით. ენერგიის წყაროები

საკნები შედგება ყველა ცოცხალი ორგანიზმისგან, გარდა ვირუსებისა. ისინი უზრუნველყოფენ ყველა პროცესს, რომლებიც აუცილებელია მცენარეებისა და ცხოველების ცხოვრებაში. საკანი შეიძლება იყოს ცალკე ორგანიზმი. და როგორ შეიძლება ასეთი კომპლექსური სტრუქტურა ენერგიის გარეშე ცხოვრება? რა თქმა უნდა არა. როგორ ხდება საკნების ენერგია? ის ეფუძნება პროცესებს, რომლებიც ქვემოთ მიგვაჩნია.

საკნების უზრუნველყოფა ენერგია: როგორ ხდება ეს?

რამდენიმე უჯრედი გარედან გარედან იღებს, ისინი თავად აწარმოებენ საკუთარ თავს. Eukaryotic საკნები უნიკალური "სადგურები". უჯრედის ენერგიის წყაროს წარმოადგენს მიტოქონდრია, რომელიც აწარმოებს მას. ეს არის ფიჭური სუნთქვის პროცესი . ამის გამო, საკნები უზრუნველყოფილია ენერგიით. თუმცა, ისინი იმყოფებიან მხოლოდ მცენარეთა, ცხოველებისა და სოკოების. ბაქტერიების უჯრედებში მიტოქონდრია არ არსებობს. ამიტომაც, მათი საკვებით ენერგეტიკული საშუალებები ძირითადად გამოწვეულია ფერმენტაციის პროცესიდან, ვიდრე სუნთქვა.

მიტოქონდრიის სტრუქტურა

ეს არის ორი მემბრანული ორგანული, რომელიც ეკუმეირულ უჯრედში ევოლუციის დროს გამოჩნდა პატარა პროკარიოტული უჯრედების შთანთქმის შედეგად . ეს შეიძლება ახსნას ის ფაქტი, რომ მიტოქონდრია შეიცავს დნმ-ისა და რნმ-ს, ისევე როგორც მიტოქონდრიული ribosomes, რომლებიც წარმოქმნიან პროტეინებს, რომლებიც აუცილებელია ორგანიზმებისთვის.

შიდა მემბრანს გააჩნია ყლორტი, რომელსაც ეწოდება კრისტი ან ქედები. ფიჭური სუნთქვის პროცესი ხდება კრისტას.

რა არის შიგნით ორი მემბრანის ეწოდება matrix. იგი შეიცავს ცილებს, ქიმიური რეაქციების დაჩქარებას, აგრეთვე რნმ-ის, დნმ-ის და რიბოსომების მოლეკულებს.

ფიჭური სუნთქვა სიცოცხლის საფუძველია

ეს ხდება სამ ეტაპად. მოდით შევხედოთ თითოეულ მათგანს უფრო დეტალურად.

პირველი ეტაპი მოსამზადებელია

ამ ეტაპზე კომპლექსური ორგანული ნაერთები გაყოფილია უფრო მარტივად. ამდენად, პროტეინები ამინომჟავების დაცემას, კარბოქსილის მჟავებსა და გლიცერინს, ნუკლეოიდების ნუკლეინის მჟავებს და გლუკოზის ნახშირწყლებს.

გლიკოლიზი

ეს არის ანოქსიკური ეტაპი. იგი შედგება იმით, რომ პირველ ეტაპზე მიღებული ნივთიერებები შემდგომში გაყოფილია. ამ ეტაპზე საკანში გამოყენებული ენერგიის ძირითადი წყაროებია გლუკოზის მოლეკულები. თითოეული მათგანი გლიკოლაზის პროცესში პირავუტის ორი მოლეკულას გადაფარავს. ეს ხდება ათი ზედიზედ ქიმიური რეაქციის დროს. პირველი ხუთიდან გამომდინარე, გლუკოზა არის ფოსფორილატი, შემდეგ კი ორ ფოსფოტრიოზი გახდება. მომდევნო ხუთი რეაქცია წარმოადგენს ATP- ის (ადენოსინის ტრიფოსფატის) ორი მოლეკულას და PVK (პიროვიუმის მჟავის ორი მოლეკულა). უჯრედის ენერგია ინახება ATP- ის სახით.

გლიკოლაზის მთელი პროცესი შეიძლება გამარტივდეს შემდეგნაირად:

2NAD + 2 ADP + 2H ₃ PO ₄ + C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2H ₂ O + 2NAD ^. H ₂ + 2 C ₃ H ₄ O ₃ + 2ATP

ამდენად, ერთი გლუკოზის მოლეკულას, ADP- ის ორი მოლეკულისა და ორი ფოსფორის მჟავის გამოყენებისას, უჯრედები მიიღებენ ATP- ის ორი ენერგიის მოლეკულებს და პიროვიუმის მჟავას ორ მოლეკულებს, რომლებიც გამოიყენებენ მომდევნო ეტაპზე.

მესამე ეტაპი არის ჟანგვა

ეს ეტაპი ხდება მხოლოდ ჟანგბადის არსებობით. ამ ეტაპზე ქიმიური რეაქციები ხდება მიტოქონდრიაში. ეს არის უჯრედის სუნთქვის ძირითადი ნაწილი, რომლის დროსაც უმრავლესობის ენერგია გამოთავისუფლდება. ამ ეტაპზე პიროვიუმის მჟავა ჟანგბადით რეაგირებენ წყლით და ნახშირორჟანგად. გარდა ამისა, ჩამოყალიბებულია 36 ATP მოლეკულა. ასე რომ, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ უჯრედის ენერგიის ძირითადი წყაროებია გლუკოზა და პიროვიუმის მჟავა.

ყველა ქიმიური რეაქციის შეჯამება და დეტალების გამოტოვება, შეიძლება გამოხატოს უჯრედული სუნთქვის მთლიანი პროცესი ერთი გამარტივებული განტოლებით:

6О ₂ + С ₆ Н ₁₂ О ₆ + 38АДФ + 38Н ₃ РО ₄ → 6СО ₂ + 6Н2О + 38АТФ.

ამრიგად, გლუკოზის ერთი მოლეკულადან, ჟანგბინის ექვსი მოლეკულა, ADP- ის ოცდაათი რვა მოლეკულა და იგივე რაოდენობით ფოსფორის მჟავა, სუნთქვის დროს, უჯრედის იღებს 38 ATP მოლეკულებს, რომელთა ენერგეტიკული ინახება.

მიტოქონდრიული ფერმენტების მრავალფეროვნება

სიცოცხლისუნარიანობის ენერგია უჯრედში იღებს სუნთქვის გამო - გლუკოზის დაჟანგვას, შემდეგ კი პიროვის მჟავას. ყველა ეს ქიმიური რეაქცია ვერ გაივლის ფერმენტების გარეშე - ბიოლოგიურ კატალიზატორებს. მოდით შევხედოთ იმ მათგანს, რომლებიც არიან მიტოქონდრიაში - ორგანიზმები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ფიჭური სუნთქვისთვის. ისინი ყველაფერს უწოდებენ ოქსიდორეციებს, რადგან ისინი საჭიროებენ, რათა უზრუნველყონ დაჟანგვის შემცირების რეაქციები.

ყველა oxidoreductase შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად:

• ოქსიდაზა;
• დეჰიდროგენეზა;

Dehydrogenases, თავის მხრივ, იყოფა აერობული და ანაერობული. აერობული შეიცავს მათ კომპოზიციურ კონიზმს რიბოფლავინს, რომელიც სხეულის მიღება ვიტამინი B2- დან. აერობული დეჰიდრაგენები შეიცავს NAD და NADPH მოლეკულებს, როგორც თანაფუძნებლებს.

ოქსიდაზები უფრო მრავალფეროვანია. უპირველეს ყოვლისა, ისინი ორ ჯგუფად იყოფა:

• ის, ვინც შეიცავს სპილენძს;
• ის, რომლებშიც არის რკინა.

პირველი მოიცავს პოლიფენოლის ოქსიდაზას, ასკორბეტ ოქსიდაზას, მეორე - კატალიზაციას, პეროქსიდაზას, ციტოქრომას. ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, ოთხ ჯგუფად იყოფა:

• ციტოქრომი;
• Cytochromes b;
• ციტოქრომები c;
• ციტოქრომი დ.

ციტოქრომა შეიცავს რკინისფორმფარფფინს, ციტოქრომებს რკინის პროტოპარფირინი, c - შემცვლელი რკინის მეზოფორფირინი, d - რკინის დიჰიდროპროპრინი.

არსებობს ენერგიის მოპოვების სხვა გზები?

მიუხედავად იმისა, რომ უჯრედული სუნთქვის შედეგად უჯრედები უმეტესად იღებენ, ანაერობული ბაქტერია არსებობს, რომლის არსებობაც არ საჭიროებს ჟანგბადს. ისინი საჭირო ენერგეტიკული ფერმენით აწარმოებენ. ეს არის პროცესი, რომელიც ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე ნახშირწყალბადებს არღვევენ ფერმენტები, რის შედეგადაც უჯრედები მიიღებენ ენერგიას. ქიმიური რეაქციების საბოლოო პროდუქტის მიხედვით, რამდენიმე სახეობის დუღილია. ეს შეიძლება იყოს lactic მჟავა, ალკოჰოლური, butyric მჟავა, acetone-butane, ლიმონმჟავას.

მაგალითად, განიხილეთ ალკოჰოლური სასმელები. ეს განტოლება შეიძლება გამოიხატოს:

C ₆ H ₁₂ O ₆ → C ₂ H ₅ OH + ₂ CO ₂

ეს არის გლუკოზის ერთი მოლეკულა, ბაქტერია ერთნაირი ელეილის სპირტის მოლეკულას და ნახშირბადის მონოქსიდის ორი მოლეკულისა (IV).