Ang enerhiya ay naimbak bilang isang resulta ng mga proseso. ☢ Mga proseso ng enerhiya sa mga cell: pag-iimbak at paggamit ng enerhiya. Pag-iimbak ng makina sa tagsibol

Palitan ng enerhiya- ito ay isang unti-unting agnas ng mga kumplikadong mga organikong compound, na nagpapatuloy sa paglabas ng enerhiya, na nakaimbak sa mataas na enerhiya na mga bono ng mga molekulang ATP at pagkatapos ay ginamit sa proseso ng buhay ng cell, kabilang ang biosynthesis, ibig sabihin. palitan ng plastik.

Sa mga organismo ng aerobic, mayroong:

1. Paghahanda- cleavage ng biopolymers sa monomer.
2. Walang oxygen- glycolysis - ang pagkasira ng glucose sa pyruvic acid.
3. Oxygen- paghahati ng pyruvic acid sa carbon dioxide at tubig.

Yugto ng paghahanda

Sa yugto ng paghahanda ng metabolismo ng enerhiya, ang mga organikong compound na natanggap na may pagkain ay nahahati sa mas simple, karaniwang mga monomer. Kaya't ang mga carbohydrates ay pinaghiwalay sa mga asukal, kabilang ang glucose; protina - sa mga amino acid; taba - sa glycerin at fatty acid.

Bagaman ang enerhiya ay inilabas, hindi ito nakaimbak sa ATP at samakatuwid ay hindi maaaring magamit sa paglaon. Ang enerhiya ay nawala bilang init.

Ang paghahati ng mga polymer sa mga multicellular na kumplikadong hayop ay nangyayari sa digestive tract sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme na isekreto dito ng mga glandula. Pagkatapos ang nabuong mga monomer ay hinihigop sa dugo pangunahin sa pamamagitan ng mga bituka. Nagdadala na ang dugo ng mga sustansya sa pamamagitan ng mga cell.

Gayunpaman, hindi lahat ng mga sangkap ay nabubulok sa mga monomer sa digestive system. Ang cleavage ng marami ay nangyayari nang direkta sa mga cell, sa kanilang mga lysosome. Sa mga unicellular na organismo, ang mga hinihigop na sangkap ay pumapasok sa mga digestive vacuum, kung saan natutunaw ang mga ito.

Ang mga nagresultang monomer ay maaaring magamit para sa parehong enerhiya at palitan ng plastik. Sa unang kaso, nahati ang mga ito, sa pangalawa, ang mga bahagi ng mga cell mismo ay na-synthesize mula sa kanila.

Walang oxygen na yugto ng metabolismo ng enerhiya

Ang yugto na walang oxygen ay nangyayari sa cytoplasm ng mga cell at, sa kaso ng mga aerobic organism, kasama lamang ang glycolysis - enzymatic multistage oxidation ng glucose at ang pagkasira nito sa pyruvic acid tinatawag ding pyruvate.

Ang glucose Molekyul ay may anim na carbon atoms. Sa panahon ng glycolysis, nahahati ito sa dalawang mga molekula ng pyruvate, na naglalaman ng tatlong mga atom ng carbon. Sa kasong ito, nahahati ang bahagi ng mga atomo ng hydrogen, na inililipat sa coenzyme NAD, na kung saan, ay lalahok sa yugto ng oxygen.

Ang bahagi ng enerhiya na inilabas sa panahon ng glycolysis ay nakaimbak sa mga molekulang ATP. Dalawang mga molekulang ATP lamang ang na-synthesize bawat glucose Molekyul.

Ang natitirang enerhiya sa pyruvate, na nakaimbak sa NAD, ay karagdagang makukuha mula sa mga aerobes sa susunod na yugto ng metabolismo ng enerhiya.

Sa ilalim ng mga kundisyon ng anaerobic, kapag ang yugto ng oxygen ng paghinga ng cellular ay wala, ang pyruvate ay "na-neutralize" sa lactic acid o fermented. Sa kasong ito, ang enerhiya ay hindi nakaimbak. Kaya, dito ang isang kapaki-pakinabang na output ng enerhiya ay ibinibigay lamang ng mababang epekto na glycolysis.

Yugto ng oxygen

Ang yugto ng oxygen ay nagaganap sa mitochondria. Dalawang mga substage ang nakikilala dito: ang cycle ng Krebs at oxidative phosphorylation. Ang pagpasok ng oxygen sa mga cell ay ginagamit lamang sa pangalawa. Sa siklo ng Krebs, ang carbon dioxide ay nabuo at pinakawalan.

Siklo ng Krebs nalikom sa matrix ng mitochondria, ay isinasagawa ng iba't ibang mga enzyme. Hindi nito natatanggap ang molekula ng pyruvic acid (o fatty acid, amino acid) mismo, ngunit ang grupong acetyl ay pinaghiwalay mula dito sa tulong ng coenzyme-A, na nagsasama ng dalawang carbon atoms ng dating pyruvate. Sa panahon ng multistep Krebs cycle, ang pangkat ng acetyl ay nahahati sa dalawang CO 2 na mga molekula at mga hydrogen atoms. Pinagsasama ang hydrogen sa NAD at FAD. Gayundin, nangyayari ang pagbubuo ng Molekyul na molekula, na humahantong sa pagbubuo ng pagkatapos ng ATP.

Para sa isang glucose Molekyul, mula sa kung saan nabuo ang dalawang pyruvates, mayroong dalawang mga cycle ng Krebs. Sa gayon, nabuo ang dalawang mga molekulang ATP. Kung ang metabolismo ng enerhiya ay nagtapos dito, kung gayon ang kabuuang cleavage ng glucose Molekyul ay magbibigay ng 4 ATP na mga molekula (dalawa mula sa glycolysis).

Ang oxidative phosphorylation nalikom sa cristae - mga paglago ng panloob na mitochondrial membrane. Ito ay ibinigay ng isang conveyor ng mga enzyme at coenzymes, na bumubuo ng tinatawag na respiratory chain, na nagtatapos sa enzyme ATP synthetase.

Sa pamamagitan ng chain ng paghinga, ang hydrogen at electron ay inililipat mula sa coenzymes NAD at FAD. Ang paglilipat ay isinasagawa sa isang paraan na ang mga hydrogen proton ay naipon sa labas ng panloob na mitochondrial membrane, at ang huling mga enzyme sa chain transfer lamang ng mga electron.

Sa huli, ang mga electron ay inililipat sa mga molekula ng oxygen sa loob ng lamad, bilang isang resulta kung saan sila sisingilin nang negatibo. Ang isang kritikal na antas ng potensyal na gradient ng kuryente ay lumitaw, na humahantong sa paggalaw ng mga proton sa pamamagitan ng mga channel ng ATP synthetase. Ang enerhiya ng paggalaw ng mga hydrogen proton ay ginagamit upang ma-synthesize ang mga molekulang ATP, at ang mga proton mismo ay nagsasama sa mga oxygen anion upang mabuo ang mga Molekyul sa tubig.

Ang ani ng enerhiya sa paggana ng chain ng paghinga, na ipinahiwatig sa mga molekulang ATP, ay malaki at sa kabuuang halaga hanggang 32 hanggang 34 na mga molekulang ATP bawat isang paunang molekulang glucose.

Ang katawan ay patuloy na nauugnay sa pagpapalitan ng enerhiya. Ang mga reaksyon ng metabolismo ng enerhiya ay patuloy na nangyayari, kahit na natutulog tayo. Matapos ang mga kumplikadong pagbabago ng kemikal, ang mga sangkap ng pagkain ay nabago mula sa mataas na timbang na molekular sa mga simpleng pagbabago, na sinamahan ng paglabas ng enerhiya. Ito ang lahat ng palitan ng enerhiya.

Ang mga pangangailangan ng enerhiya ng katawan habang tumatakbo ay napakataas. Halimbawa Sa panahon ng karera, ang katawan ay kumukuha ng enerhiya mula sa mga reserba ng kalamnan glycogen at fats.

Ang kalamnan glycogen, isang kumplikadong kadena ng mga molekula ng glucose, ay naipon sa mga aktibong grupo ng kalamnan. Ang aerobic glycolysis at dalawang iba pang proseso ng kemikal ay nagpapalit ng glycogen sa adenosine triphosphate (ATP).

Ang molekulang ATP ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya sa ating katawan. Ang pagpapanatili ng balanse ng enerhiya at metabolismo ng enerhiya ay nangyayari sa antas ng cell. Ang bilis at pagtitiis ng runner ay nakasalalay sa paghinga ng hawla. Samakatuwid, upang makamit ang pinakamataas na mga resulta, kinakailangan upang magbigay ng cell ng oxygen para sa buong distansya. Ito ang para sa pagsasanay.

Enerhiya sa katawan ng tao. Mga yugto ng metabolismo ng enerhiya.

Palagi kaming tumatanggap at gumugugol ng lakas. Sa anyo ng pagkain, nakukuha natin ang pangunahing mga nutrisyon, o handa nang organikong bagay, ito protina, taba at karbohidrat. Ang unang yugto ay ang panunaw, walang pagpapalabas ng enerhiya na maiimbak ng ating katawan.

Ang proseso ng pagtunaw ay hindi naglalayong makakuha ng enerhiya, ngunit sa paghiwalay ng malalaking mga molekula sa mga maliliit. Sa isip, ang lahat ay dapat na hatiin sa mga monomer. Ang mga karbohidrat ay pinaghiwalay sa glucose, fructose at galactose. Mga taba - sa glycerol at fatty acid, mga protina sa mga amino acid.

Mga cells ng paghinga

Bukod sa pantunaw, mayroong pangalawang bahagi o yugto. Humihinga ito Humihinga kami at nagpapahinga ng hangin sa ating baga, ngunit hindi ito ang pangunahing bahagi ng paghinga. Ang paghinga ay kapag gumagamit ng oxygen ang ating mga cell upang sunugin ang mga sustansya hanggang sa tubig at carbon dioxide para sa enerhiya. Ito ang pangwakas na yugto ng pagkuha ng enerhiya na nagaganap sa bawat isa sa ating mga cell.

Ang pangunahing mapagkukunan ng nutrisyon ng tao ay ang mga carbohydrates na naipon sa mga kalamnan sa anyo ng glycogen; ang glycogen ay karaniwang sapat para sa 40-45 minuto ng pagtakbo. Pagkatapos ng oras na ito, ang katawan ay dapat lumipat sa isa pang mapagkukunan ng enerhiya. Ito ay mga taba. Ang taba ay isang alternatibong enerhiya sa glycogen.

alternatibong enerhiya- nangangahulugan ito ng pangangailangan na pumili ng isa sa dalawang mapagkukunan ng enerhiya o taba o glycogen. Ang aming katawan ay makakatanggap lamang ng enerhiya mula sa anumang isang mapagkukunan.

Ang pagpapatakbo ng malayuan ay naiiba mula sa panandalian na pagtakbo sa hindi maiiwasang lumipat ang katawan ng manatili sa paggamit ng taba ng kalamnan bilang isang karagdagang mapagkukunan ng enerhiya.

Ang mga fatty acid ay hindi ang pinakamahusay na kapalit ng carbohydrates, dahil ang kanilang paglabas at paggamit ay tumatagal ng mas maraming lakas at oras. Ngunit kung ang glycogen ay natapos na, kung gayon ang katawan ay walang pagpipilian kundi gumamit ng mga taba, sa gayon makuha ang kinakailangang lakas. Ito ay lumalabas na ang taba ay palaging isang reserbang pagpipilian para sa katawan.

Tandaan na ang fats na ginamit kapag tumatakbo ay mga fats na matatagpuan sa fibers ng kalamnan, hindi mga fatty layer na tumatakip sa katawan.

Kapag nasusunog o nahahati sa anumang organikong bagay, nakuha ang mga basura sa produksyon, ito ay carbon dioxide at tubig. Ang aming mga organiko ay mga protina, taba at karbohidrat. Ang carbon dioxide ay ibinuga ng hangin, at ang tubig ay ginagamit ng katawan o pinalabas sa pawis o ihi.

Ang pagtunaw ng mga sustansya, nawawalan ng lakas ang ating katawan sa anyo ng init. Kaya't ang makina sa kotse ay nag-iinit at nawalan ng enerhiya sa walang bisa, at ang mga kalamnan ng mananakbo ay gumastos ng isang malaking halaga ng enerhiya. ang pag-convert ng enerhiya ng kemikal sa mekanikal na enerhiya. Bukod dito, ang kahusayan ay tungkol sa 50%, iyon ay, kalahati ng enerhiya ay napupunta sa hangin sa anyo ng init.

Ang mga pangunahing yugto ng metabolismo ng enerhiya ay maaaring makilala:

Kumakain kami upang makakuha ng mga nutrisyon, pinaghiwalay, pagkatapos sa tulong ng oxygen, nagaganap ang proseso ng oksihenasyon, bilang isang resulta nakakakuha tayo ng enerhiya. Ang bahagi ng enerhiya ay palaging umalis sa anyo ng init, at iniimbak namin ang bahagi nito. Ang enerhiya ay nakaimbak sa anyo ng isang compound ng kemikal na tinatawag na ATP.

Ano ang ATP?

Ang ATP ay adenosine triphosphate, na may malaking kahalagahan sa metabolismo ng enerhiya at sangkap sa mga organismo. Ang ATP ay isang unibersal na mapagkukunan ng enerhiya para sa lahat ng mga proseso ng biochemical sa mga sistema ng pamumuhay.

Sa katawan, ang ATP ay isa sa mga pinakamadalas na nabago na sangkap, tulad ng sa mga tao, ang habang-buhay na isang molekulang ATP ay mas mababa sa isang minuto. Sa araw, ang isang molekulang ATP ay dumadaan sa isang average ng 2000-3000 resynthesis cycle. Ang katawan ng tao ay nag-synthesize ng tungkol sa 40 kg ng ATP bawat araw, ngunit sa anumang naibigay na sandali ay naglalaman ng tungkol sa 250 g, iyon ay, halos walang supply ng ATP sa katawan, at para sa normal na buhay kinakailangan na patuloy na synthesize ng mga bagong molekula ng ATP.

Konklusyon: Ang aming katawan ay maaaring mag-imbak ng enerhiya para sa sarili nito sa anyo ng isang kemikal na tambalan. Ito ang ATP.

Ang ATP ay binubuo ng isang nitrogenous base adenine, ribose at triphosphate - mga residu ng phosphoric acid.

Kailangan ng maraming lakas upang lumikha ng ATP, ngunit kapag nawasak ito, maaaring ibalik ang enerhiya na ito. Ang aming katawan, sinisira ang mga nutrisyon, lumilikha ng isang molekulang ATP, at pagkatapos, kapag nangangailangan ito ng enerhiya, sinisira nito ang molekulang ATP o inaalis ang mga bono ng Molekyul. Sa pamamagitan ng pag-clear ng isa sa mga residu ng phosphoric acid, makakakuha ka ng halos -40 kJ. ⁄ mol

Palagi itong nangyayari sapagkat patuloy kaming nangangailangan ng lakas, lalo na habang tumatakbo. Ang mga mapagkukunan ng pag-input ng enerhiya sa katawan ay maaaring magkakaiba (karne, prutas, gulay, atbp.) . Ang panloob na mapagkukunan ng enerhiya ay pareho - ito ay ATP. Ang buhay ng isang Molekyul ay mas mababa sa isang minuto. samakatuwid, ang katawan ay patuloy na nasisira at nagpaparami ng ATP.

Paghiwalay ng enerhiya. Enerhiya ng cell

Disimilasyon

Nakukuha namin ang pangunahing enerhiya mula sa glucose sa anyo ng ATP Molekyul. Dahil kailangan natin ng enerhiya sa lahat ng oras, ang mga molekulang ito ay papasok sa katawan kung saan kinakailangan upang magbigay ng enerhiya.

Ang ATP ay nagbibigay ng lakas, at sa parehong oras ay nahahati sa ADP - adenosine diphosphate. Ang ADP ay kapareho ng molekulang ATP, wala lamang isang nalalabi na phosphoric acid. Ang ibig sabihin ay dalawa. Ang glucose, paghahati, ay nagbibigay ng lakas, na kinukuha ng ADP at ibinalik ang balanse ng posporus, na nagiging ATP, na handa nang gumastos ng enerhiya. Nangyayari ito sa lahat ng oras.

Ang prosesong ito ay tinatawag na - disimilasyon Sa kasong ito, upang makakuha ng enerhiya, kinakailangan upang sirain ang molekula ng ATP.

Asimilasyon

Ngunit mayroon ding isa pang proseso. Maaari kang bumuo ng iyong sariling mga sangkap sa paggasta ng enerhiya. Ang prosesong ito ay tinatawag na - asimilasyon... Lumikha ng mas malalaking sangkap mula sa mas maliit. Ang paggawa ng ating sariling mga protina, nucleic acid, fats at carbohydrates.

Halimbawa_ kumain ka ng isang piraso ng karne, ang Meat ay isang protina na dapat hatiin sa mga amino acid, mula sa mga amino acid na ito ang iyong sariling mga protina ay makokolekta o mai-synthesize, na magiging iyong mga kalamnan. Kakailanganin nito ang ilan sa enerhiya.

Pagkuha ng enerhiya. Ano ang glycolysis?

Ang isa sa mga proseso ng pagkuha ng enerhiya para sa lahat ng mga nabubuhay na organismo ay glycolysis. Ang glycolysis ay matatagpuan sa cytoplasm ng alinman sa ating mga cell. Ang pangalang "glycolysis" ay nagmula sa Greek. - matamis at Greek. - paglusaw.

Ang glycolysis ay isang proseso ng enzymatic ng sunud-sunod na pagkasira ng glucose sa mga cell, na sinamahan ng synthesis ng ATP. Ito ang 13 mga reaksiyong enzymatic. Glycolysis sa aerobic ang mga kondisyon ay humahantong sa pagbuo ng pyruvic acid (pyruvate).

Glycolysis sa anaerobic ang mga kondisyon ay humahantong sa pagbuo ng lactic acid (lactate). Ang glycolysis ay ang pangunahing landas para sa glucose catabolism sa mga hayop.

Ang glycolysis ay isa sa pinakamatandang proseso ng metabolic na kilala sa halos lahat ng nabubuhay na mga organismo. Marahil, lumitaw ang glycolysis higit sa 3.5 bilyong taon na ang nakakaraan sa pangunahing mga prokaryote... (Ang mga Prokaryote ay mga organismo na ang mga cell ay walang pormalisadong nukleus. Ang mga pagpapaandar nito ay ginagawa ng isang nucleotide (iyon ay, "tulad ng isang nucleus"); hindi tulad ng isang nucleus, ang isang nucleotide ay walang sariling shell).

Anaerobic glycolysis

Ang Anaerobic glycolysis ay isang paraan upang makakuha ng enerhiya mula sa isang Molekyul na glucose nang hindi gumagamit ng oxygen. Ang proseso ng glycolysis (pagkasira) ay ang proseso ng glucose oxidation, kung saan nabubuo ang dalawang mga molekula mula sa isang glucose Molekul pyruvic acid.

Ang molekula ng glucose ay nahahati sa dalawang bahagi na maaaring tawaging- pyruvate, ito ay kapareho ng pyruvic acid. Ang bawat kalahati ng pyruvate ay maaaring ibalik ang isang ATP Molekyul. Ito ay lumabas na ang isang glucose Molekyul, kapag nasira, ay maaaring ibalik ang dalawang mga molekulang ATP.

Sa isang mahabang pagtakbo o kapag tumatakbo sa anaerobic mode, pagkalipas ng ilang sandali ay nahihirapang huminga, ang mga kalamnan ng mga binti ay napapagod, ang mga binti ay nabibigat, sila, tulad mo, ay tumigil sa pagtanggap ng sapat na oxygen.

Dahil ang proseso ng pagkuha ng enerhiya sa mga kalamnan ay nagtatapos sa glycolysis. Samakatuwid, ang mga kalamnan ay nagsisimulang sumakit at tumanggi na gumana dahil sa kawalan ng lakas. Nabuo lactic acid o lactate Lumalabas na mas mabilis ang pagtakbo ng isang atleta, mas mabilis siyang gumagawa ng lactate. Ang mga antas ng lactate ng dugo ay malapit na nauugnay sa intensity ng ehersisyo.

Aerobic glycolysis

Sa pamamagitan nito, ang glycolysis ay isang ganap na anaerobic na proseso, iyon ay, hindi ito nangangailangan ng pagkakaroon ng oxygen para magpatuloy ang mga reaksyon. Ngunit dapat mong aminin na ang pagkuha ng dalawang mga molekulang ATP sa panahon ng glycolysis ay napakaliit.

Samakatuwid, ang katawan ay may isang kahaliling pagpipilian para sa pagkuha ng enerhiya mula sa glucose. Ngunit kasama na ang paglahok ng oxygen. Humihinga ito ng oxygen. na taglay ng bawat isa sa atin, o aerobic glycolysis... Ang aerobic glycolysis ay mabilis na naibalik ang mga tindahan ng kalamnan ATP.

Sa panahon ng mga aktibong aktibidad tulad ng pagtakbo, paglangoy, atbp., Nangyayari ang aerobic glycolysis. iyon ay, kung tumakbo ka at hindi mabulunan, ngunit mahinahon na makipag-usap sa isang tumatakbo na kasama sa tabi mo, maaari naming sabihin na tumatakbo ka sa isang aerobic mode.

Ang paghinga o aerobic glycolysis ay nangyayari sa mitochondria sa ilalim ng impluwensya ng mga espesyal na enzyme at nangangailangan ng pagkonsumo ng oxygen, at, nang naaayon, oras para sa paghahatid nito.

Ang oksihenasyon ay nangyayari sa maraming yugto, una ay mayroong glycolysis, ngunit ang dalawang mga pyruvate na molekula na nabuo sa gitna ng yugto ng reaksyong ito ay hindi ginawang mga lactic acid Molekyul, ngunit tumagos sa mitochondria, kung saan ang mga ito ay na-oxidize sa ikot ng Krebs sa carbon dioxide CO2 at tubig H2O at magbigay ng enerhiya para sa paggawa ng isa pang 36 ATP na mga molekula.

Mitochondria ito ang mga espesyal na organelles na nasa cell, samakatuwid mayroong isaAng ilang konsepto, tulad ng paghinga ng cellular. Ang nasabing paghinga ay nangyayari sa lahat ng mga organismo na nangangailangan ng oxygen, kasama ka at ako.

Ang glycolysis ay isang catabolic pathway na may pambihirang kahalagahan. Nagbibigay ito ng enerhiya para sa mga reaksyon ng cellular, kabilang ang synthesis ng protina. Ginagamit ang mga intermediate ng glycolysis sa pagbubuo ng mga taba. Maaari ring magamit ang Pyruvate upang ma-synthesize ang alanine, aspartate, at iba pang mga compound. Salamat sa glycolysis, pagganap ng mitochondrial at pagkakaroon ng oxygen ay hindi nililimitahan ang lakas ng kalamnan sa panahon ng panandaliang matinding pag-load. Ang aerobic oxidation ay 20 beses na mas mahusay kaysa sa anaerobic glycolysis.

Ano ang mitochondria?

Ang Mitochondria (mula sa Greek μίτος - thread at χόνδρος - butil, butil) ay isang two-membrane spherical o ellipsoidal organoid na may diameter na karaniwang mga 1 micrometer. Istasyon ng enerhiya ng cell; ang pangunahing pag-andar ay ang oksihenasyon ng mga organikong compound at ang paggamit ng enerhiya na inilabas sa panahon ng kanilang pagkabulok upang makabuo ng isang potensyal na elektrisidad, ATP synthes at thermogenesis.

Ang bilang ng mitochondria sa isang cell ay hindi pare-pareho. Lalo na masagana ang mga ito sa mga cell kung saan mataas ang pangangailangan para sa oxygen. Nakasalalay sa kung aling mga bahagi ng cell sa anumang naibigay na sandali mayroong isang nadagdagan na pagkonsumo ng enerhiya, ang mitochondria sa cell ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng cytoplasm sa mga zone ng pinakadakilang pagkonsumo ng enerhiya.

Mga pagpapaandar ng Mitochondrial

Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mitochondria ay ang pagbubuo ng ATP, isang unibersal na anyo ng enerhiya ng kemikal sa anumang buhay na cell. Tingnan, mayroong dalawang mga molekula ng pyruvate sa pasukan, at sa exit ay mayroong isang malaking halaga ng "maraming mga bagay." Ang "maraming bagay" na ito ay tinatawag na "Krebs Cycle". Sa pamamagitan ng paraan, para sa pagbubukas ng siklo na ito, natanggap ni Hans Krebs ang Nobel Prize.

Maaari nating sabihin na ito ang ikot ng tricarboxylic acid. Sa pag-ikot na ito, maraming mga sangkap ang sunud-sunod na nabago sa bawat isa. Sa pangkalahatan, tulad ng nauunawaan mo, ang bagay na ito ay napakahalaga at naiintindihan para sa mga biochemist. Sa madaling salita, ito ay isang pangunahing hakbang sa paghinga ng lahat ng mga cell na gumagamit ng oxygen.

Bilang isang resulta, nakukuha natin ang output - carbon dioxide, tubig at 36 na mga molekulang ATP. Hayaan mong ipaalala ko sa iyo na ang glycolysis (walang oxygen) ay gumawa lamang ng dalawang mga molekulang ATP bawat glucose Molekyul. Samakatuwid, kapag ang aming mga kalamnan ay nagsisimulang gumana nang walang oxygen, labis silang nawalan ng kahusayan. Iyon ang dahilan kung bakit ang lahat ng pag-eehersisyo ay naglalayong matiyak na ang mga kalamnan ay maaaring gumana sa oxygen hangga't maaari.

Istraktura ng Mitochondrion

Ang mitochondrion ay may dalawang lamad: panlabas at panloob. Ang pangunahing pag-andar ng panlabas na lamad ay upang paghiwalayin ang organoid mula sa cytoplasm ng cell. Ito ay binubuo ng isang bilipid layer at mga protina na tumatagos dito, kung saan isinasagawa ang pagdadala ng mga molekula at ions na kinakailangan upang gumana ang mitochondria.

Habang ang panlabas na lamad ay makinis, ang panloob na lamad ay bumubuo ng maraming mga kulungan -crista, na makabuluhang taasan ang lugar nito. Ang panloob na lamad ay binubuo ng mga protina, bukod sa mga ito ay mga enzyme ng respiratory chain, mga protina ng transportasyon at malalaking ATP - mga synthetase complex. Dito sa lugar na ito nagaganap ang synthesis ng ATP. Sa pagitan ng panlabas at panloob na mga lamad ay may isang puwang ng intermembrane na may mga taglay na mga enzyme.
Ang panloob na puwang ng mitochondria ay tinatawag matrix... Narito ang mga sistema ng enzyme para sa oksihenasyon ng fatty acid at pyruvate, mga enzyme ng cycle ng Krebs, pati na rin ang namamana na materyal ng mitochondria - DNA, RNA at protein synthesizing apparatus.

Ang mitochondrion ay ang tanging mapagkukunan ng enerhiya para sa mga cell. Matatagpuan sa cytoplasm ng bawat cell, ang mitochondria ay maihahalintulad sa "mga baterya" na gumagawa, nag-iimbak at namamahagi ng kinakailangang enerhiya para sa cell.
Ang mga cell ng tao ay naglalaman ng average na 1,500 mitochondria. Lalo na masagana ang mga ito sa mga cell na may masinsinang metabolismo (halimbawa, sa mga kalamnan o atay).
Ang Mitochondria ay mobile at lumilipat sa cytoplasm depende sa mga pangangailangan ng cell. Dahil sa pagkakaroon ng kanilang sariling DNA, dumami sila at nagwawasak sa sarili anuman ang paghati sa cell.
Ang mga cell ay hindi maaaring gumana nang walang mitochondria; imposible ang buhay kung wala sila.

"Maaari din nating pag-usapan ang kamatayan ng kemikal ng isang tao, kapag naubos ang suplay ng lakas na psychic.

Maaari nating pag-usapan ang tungkol sa pagkabuhay na muli kapag ang lakas ng psychic ay nagsisimulang maglagay muli".

Ano ang Psychic Energy?- Ito ang nagbibigay-buhay na enerhiya na kung saan nakasalalay ang pagkakaroon ng isang tao. Walang Psychic Energy (simula dito PE) - walang buhay, pagkabulok ng pisikal, sakit at kamatayan ang nagaganap. May PE - mayroong buhay na puno ng pagkamalikhain, kalusugan at kaligayahan.

Mga kasingkahulugan para sa PE: biyaya, prana, Intsik na enerhiya Qi, sunog ng Hermes, Kundalini, mga dila ng apoy ng araw ng Holy Trinity, Vril Bulwer-Lytton, libreng enerhiya ng Killy, likido na Mesmer, Od Reichenbach, buhay na apoy ng Zoroaster, Sophia ng Hellenes , Saraswati ng mga Hindus at marami, marami pang iba.

Mga palatandaan ng pagtanggi sa PE: mental at pisikal na pagkapagod, pag-aantok, walang malay na kamalayan, at sa mga malubhang kaso - pagduwal.

Mga palatandaan ng isang PE flush: kagalakan at pag-asa sa mabuti, malikhaing aktibidad, pagnanais para sa nakamit at mabungang aktibidad.

Pitong Paraan upang Makatipid ng PE

1. AURA. Pag-iwan sa bahay sa umaga, itak sa isip ang isang shell ng enerhiya na hugis ng itlog ng hen sa distansya ng isang pinahabang siko upang ang iyong katawan ay nasa gitna ng auric egg na ito. Sa gayon, palalakasin mo ang proteksiyon network ng iyong aura, na pinoprotektahan ang iyong PE mula sa mga hindi ginustong pagpasok.

2. VAMPIRES. Subukan upang maiwasan ang pakikipag-usap sa mga taong may isang patay at malabo, paglipat ng tingin - ito ang mga vampire ng enerhiya, pagkatapos ng komunikasyon kung kanino nakalagay ang matinding pagkapagod. Ang titig ng isang tao ay hindi maaaring ipeke. Ang mga mata ay ang pinaka maaasahang tagapagpahiwatig ng pagkakaroon ng PE sa isang tao. Ang mga walang sariling PE ay madalas na nagiging isang vampire ng enerhiya at susubukan (madalas na walang malay) na nakawin ito sa pamamagitan lamang ng paglapit sa aura ng donor.

3. KAPAL. Sa pampublikong transportasyon, o katulad na lugar na masikip, mag-ingat na gawin ang isang pagtatasa ng blitz ng mga taong nakatayo sa tabi mo. Kung ang isa sa kanila ay naging sanhi ng kaunting pagtanggi sa iyo, pagkatapos ay lumayo ka sa kanya sa ibang lugar. Kapag nahipo ang aura ng tao, ang iyong PE ay dumadaloy alinsunod sa magnetikong prinsipyo sa isa pang aura, at ang PE ng isa pang aura ay dumadaloy sa iyo, at walang paraan upang hadlangan ang pagpapalitan ng enerhiya na ito - ito ay isang matibay na batas.

4. KAMAY. Sa mga pampublikong lugar, subukang iwasan ang direktang hubad na pakikipag-ugnay sa kamay sa mga karaniwang bagay at bagay, tulad ng mga hawakan ng pinto, handrail, humahawak sa shopping cart, atbp. Kung maaari, pagkatapos sa panahon ng taglamig, huwag alisin ang iyong guwantes o bumili ng mga manipis, halimbawa, mga guwantes na bata. Kung hindi posible na maiwasan ang direktang pakikipag-ugnay sa mga walang kamay, pagkatapos ay maghanap ng isang lugar na hindi gaanong ginagamit. Ang mga kamay ng tao ay naglalabas ng malalakas na daloy ng PE. Sa bawat pagdampi, ang isang tao ay binubusog ng kanyang PE ng mga bagay na hinawakan ng kamay. Maging maingat sa luma, hindi pamilyar na mga bagay. Maaari silang magdala ng singil ng negatibong PE, mula sa pakikipag-ugnay kung saan mo gugugulin ang maraming iyong PE upang ma-neutralize ito.

5. IRRITATION. Sa lahat ng paraan, iwasan ang pangangati, na maaaring maging nakakainis sa pampublikong transportasyon, sa mga tindahan, sa panahon ng matinding trapiko sa kalsada, pagmamaneho ng kotse, sa bahay, atbp. Ang pangangati sa kaisipan ay lumilikha ng isang negatibong HE na sumisira sa iyong positibong HE.

6. INTIM. Humantong sa isang katamtamang intimate life, dahil ang pagpaparami ng seminal fluid ay nangangailangan ng isang malaking pagkonsumo ng PE.

7. HAYOP. Huwag itago ang mga hayop sa bahay upang ang iyong PE ay hindi tumulo sa kanila. Ang mga hayop, tulad ng lahat ng nabubuhay na bagay, ay may sariling aura na may sariling PE, na mas mababa ang kalidad kaysa sa PE ng tao. Kapag nag-ugnay ang aura ng isang tao at isang hayop, ang parehong palitan ng PE ay nangyayari sa pagitan ng mga tao. Huwag ibabad ang iyong aura sa isang mas mababang hayop na PE.

Pitong paraan upang mapahusay ang PE

1. HANGIN. Huminga sa natural, malinis na hangin nang mas madalas. Prana - ang solar PE ay natunaw dito. Sa malalaking lungsod na may populasyon na higit sa isang milyon, ang hangin ay hindi malinis, kaya subukang lumakad sa kalikasan nang mas madalas, o kahit na lumipat sa bayan o sa isang maliit na bayan.

2. SPACE. Ang walang hangganang unibersal na puwang ay puno ng kosmikong buhay na lumilikha ng enerhiya, na katulad ng PE ng tao. Kailangan mo lang tumawag sa itak, hilahin mo siya doon. Tingnan ang mabituon na kalangitan at isipin na ito ay isang karagatan ng enerhiya, sa pamamagitan ng pagpindot kung saan maaari mong madaling mapahusay ang iyong enerhiya sa buhay.

3. FRIENDSHIP. Maging palakaibigan sa lahat ng tao sa paligid mo. Huwag hilingin ang saktan sa sinuman, kahit na ang iyong mga kaaway. Ang kabaitan at isang magiliw na pag-uugali ay hindi lamang bumubuo ng positibong PE radiation sa iyong aura, ngunit pinukaw din sa mga tao ang parehong kapalit na mga panginginig ng kanilang mga aura. Ang mga taong magiliw ay nagpapalitan ng positibong PE sa ibang mga tao dahil lamang sa naudyukan nila ang parehong positibong PE sa ibang mga tao.

4. PUSO. Ang pangunahing pinuno ng PE ng isang tao ay ang kanyang puso. Makinig sa iyong puso, hindi sa iyong utak. Ang makatuwirang utak ay madalas na nalinlang sa tamang pagtatasa ng sitwasyon sa buhay at kung minsan ay humantong sa isang patay. Ang puso ay hindi kailanman nalinlang at maraming nalalaman kaysa sa maiisip ng isip. Pakinggan ang tinig ng iyong puso sa katahimikan at katahimikan. Sasabihin nito sa iyo kung paano sundin ang landas ng buhay upang sa huli masasabi mo na nabuhay ka ng isang masayang buhay.

6. VEGETABLES AND FRUITS. Kumain ng mga hilaw na gulay at prutas - puno sila ng mga deposito ng solar PE. Subukang huwag kumain ng mga pagkaing pinirito, bilang Ang sobrang luto na mantikilya ay naglalabas ng mga lason na pumatay sa iyong PE. Huwag kumain ng karne, puno ito ng hindi nakikitang enerhiya ng mga likido na nabubulok sa sakit, na nagsisimula kaagad pagkatapos ng pagkamatay ng hayop. Kahit na ang pinakasariwang karne ay puno ng hindi lamang mababang hayop na PE, kundi pati na rin ng masiglang microbes, kapag kinakain, ang iyong katawan ay gagastos ng maraming PE upang ma-neutralize sila. Madaling mapapalitan ng mga legume ang mga produktong karne.

7. PANGARAP. Bago matulog, huwag magalala, at higit na huwag makipag-away sa iyong pamilya. Subukang huwag manuod ng mga negatibong at kriminal na programa sa TV na nagdudulot ng masamang damdamin. Mas mahusay na manuod ng isang magandang pelikula, o magbasa ng isang magandang libro, o makinig sa kalmadong musika. Bago matulog, maligo upang malinis hindi lamang ang iyong katawan ng mga deposito ng pawis, ngunit, higit sa lahat, upang hugasan ang mga naipon na enerhiya ng araw na nanirahan mula sa iyong aura. Ang purong tubig ay may kakayahang linisin ang PE. Ang pagkakaroon ng pagretiro upang matulog sa isang malinis na katawan at isang kalmado, matahimik na espiritu, ang iyong PE ay magmamadali sa malinis na mga layer ng puwang, kung saan makakatanggap ito ng pagpapalakas at pampalusog. Sa umaga ay madarama mo ang sigla at lakas upang mabuhay ang darating na araw na may dignidad.

Ang lahat ng mga nabubuhay na organismo, maliban sa mga virus, ay binubuo ng mga cell. Ibinibigay nila ang lahat ng mga proseso na kinakailangan para sa buhay ng isang halaman o hayop. Ang cell mismo ay maaaring maging isang hiwalay na organismo. At paano mabubuhay ang gayong isang kumplikadong istraktura nang walang enerhiya? Syempre hindi. Kaya paano nagaganap ang supply ng enerhiya sa mga cell? Ito ay batay sa mga proseso na tatalakayin namin sa ibaba.

Nagbibigay ng mga cell na may enerhiya: paano ito nangyayari?

Ilang mga cell ang tumatanggap ng enerhiya mula sa labas, sila mismo ang gumawa. nagtataglay ng isang uri ng "mga istasyon". At ang mapagkukunan ng enerhiya sa cell ay ang mitochondria - ang organoid na gumagawa nito. Ang proseso ng paghinga ng cellular ay nagaganap dito. Dahil dito, ang mga cell ay ibinibigay ng enerhiya. Gayunpaman, naroroon lamang sila sa mga halaman, hayop at fungi. Sa mga bacterial cell, wala ang mitochondria. Samakatuwid, sa kanila, ang pagkakaloob ng mga cell na may enerhiya ay nangyayari higit sa lahat dahil sa mga proseso ng pagbuburo, at hindi paghinga.

Istraktura ng Mitochondrion

Ito ay isang two-membrane organoid na lumitaw sa isang eukaryotic cell habang ebolusyon bilang resulta ng pagsipsip ng isang mas maliit. Maaari nitong ipaliwanag ang katotohanan na ang mitochondria ay may sariling DNA at RNA, pati na rin ang mitochondrial ribosomes na gumagawa ng mga protina na kinakailangan para sa mga organelles .

Ang panloob na lamad ay may mga paglago na tinatawag na cristae, o mga bangin. Ang proseso ng paghinga ng cellular ay nagaganap sa cristae.

Ang nasa loob ng dalawang lamad ay tinatawag na matrix. Naglalaman ito ng mga protina, mga enzyme na kinakailangan upang mapabilis ang mga reaksyong kemikal, pati na rin ang RNA, DNA at ribosome.

Ang paghinga ng cellular ay ang batayan ng buhay

Nagaganap ito sa tatlong yugto. Tingnan natin nang mabuti ang bawat isa sa kanila.

Ang unang yugto ay paghahanda

Sa yugtong ito, ang mga kumplikadong organikong compound ay nahahati sa mas simple. Samakatuwid, ang mga protina ay nasisira sa mga amino acid, fats sa carboxylic acid at glycerol, mga nucleic acid sa mga nucleotide, at carbohydrates sa glucose.

Glycolysis

Ito ay isang yugto na walang oxygen. Ito ay binubuo sa ang katunayan na ang mga sangkap na nakuha sa panahon ng unang yugto ay higit na nasisira. Ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya na ginagamit ng cell sa yugtong ito ay ang mga glucose molekula. Ang bawat isa sa kanila sa proseso ng glycolysis ay nasisira sa dalawang mga molecule ng pyruvate. Nangyayari ito sa sampung sunud-sunod na reaksyon ng kemikal. Dahil sa unang limang, ang glucose ay phosporylated at pagkatapos ay nahahati sa dalawang phosphotrioses. Sa susunod na limang reaksyon, nabuo ang dalawang mga Molekyul at dalawang mga Molekyul ng PVC (pyruvic acid). Ang enerhiya ng cell ay nakaimbak sa anyo ng ATP.

Ang buong proseso ng glycolysis ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod:

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

Sa gayon, gamit ang isang glucose Molekyul, dalawang mga molekulang ADP at dalawang posporiko acid, ang cell ay tumatanggap ng dalawang mga molekulang ATP (enerhiya) at dalawang mga pyruvic acid na molekula, na gagamitin nito sa susunod na hakbang.

Ang pangatlong yugto ay ang oksihenasyon

Ang yugtong ito ay nangyayari lamang sa pagkakaroon ng oxygen. Ang mga reaksyong kemikal ng yugtong ito ay nagaganap sa mitochondria. Ito ang pangunahing bahagi kung saan pinakawalan ang pinakamaraming lakas. Sa yugtong ito, na tumutugon sa oxygen, nabubulok ito sa tubig at carbon dioxide. Bilang karagdagan, 36 na mga molekulang ATP ang nabuo. Kaya, maaari nating tapusin na ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya sa cell ay glucose at pyruvic acid.

Sa kabuuan ng lahat ng mga reaksyong kemikal at tinatanggal ang mga detalye, maaari naming ipahayag ang buong proseso ng paghinga ng cellular sa isang pinasimple na equation:

6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38ADP + 38H 3 PO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATF.

Samakatuwid, sa panahon ng paghinga, mula sa isang Molekyul na glucose, anim na mga molekulang oxygen, tatlumpu't walong mga molekulang ADP at ang parehong halaga ng phosphoric acid, ang cell ay tumatanggap ng 38 ATP na mga molekula, sa anyo ng kung aling enerhiya ang naimbak.

Iba't ibang mga mitochondrial enzyme

Ang cell ay tumatanggap ng enerhiya para sa buhay sa pamamagitan ng paghinga - oksihenasyon ng glucose, at pagkatapos ay pyruvic acid. Ang lahat ng mga reaksyong kemikal ay hindi maaaring maganap nang walang mga enzyme - mga biological catalist. Tingnan natin ang mga ito na matatagpuan sa mitochondria - mga organel na responsable para sa paghinga ng cellular. Ang lahat sa kanila ay tinatawag na oxidoreductases, sapagkat kinakailangan ang mga ito upang matiyak ang paglitaw ng mga reaksyon ng redox.

Ang lahat ng mga oxidoreductases ay maaaring nahahati sa dalawang grupo:

• oxidase;
• dehydrogenase;

Ang Dehydrogenases, naman, ay nahahati sa aerobic at anaerobic. Ang mga aerobic ay naglalaman ng coenzyme riboflavin, na natatanggap ng katawan mula sa bitamina B2. Ang mga aerobic dehydrogenases ay naglalaman ng mga NAD at NADP na mga molekula bilang mga coenzyme.

Ang mga oxidases ay mas magkakaiba. Una sa lahat, nahahati sila sa dalawang grupo:

• yaong naglalaman ng tanso;
• mga naglalaman ng iron.

Kasama sa nauna ang polyphenol oxidases, ascorbate oxidase, ang huli - catalase, peroxidase, cytochromes. Ang huli naman ay nahahati sa apat na pangkat:

• cytochromes a;
• cytochromes b;
• cytochromes c;
• cytochromes d.

Ang cytochromes ay naglalaman ng iron-formylporphyrin, cytochromes b - iron protoporphyrin, c - substituted iron mesoporphyrin, d - iron dihydroporphyrin.

Mayroon bang ibang mga paraan upang makakuha ng enerhiya?

Sa kabila ng katotohanang natanggap ito ng karamihan sa mga cell bilang resulta ng paghinga ng cellular, mayroon ding mga anaerobic bacteria na hindi nangangailangan ng oxygen upang magkaroon. Bumubuo ang mga ito ng kinakailangang enerhiya sa pamamagitan ng pagbuburo. Ito ay isang proseso kung saan, sa tulong ng mga enzyme, ang mga carbohydrates ay nasisira nang walang paglahok ng oxygen, bilang isang resulta kung saan ang cell ay tumatanggap ng enerhiya. Mayroong maraming uri ng pagbuburo, depende sa huling produkto ng mga reaksyong kemikal. Maaari itong maging lactic acid, alkohol, butyric acid, acetone-butane, citric acid.

Halimbawa, isaalang-alang Maaari itong ipahayag sa sumusunod na equation:

S 6 N 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2

Iyon ay, nahahati ng bakterya ang isang Molekyul ng glucose sa isang Molekyul ng etil alkohol at Dalawang Molekyul ng carbon (IV) oksido.

Gaano katumpak ang nakaimbak na enerhiya ATF(adenosine triphosphate), at paano ito ibinibigay upang makagawa ng ilang kapaki-pakinabang na gawain? Tila hindi kapani-paniwalang mahirap na ang ilang abstract na enerhiya ay biglang nakatanggap ng isang materyal na carrier sa anyo ng isang Molekyul sa loob ng mga buhay na cell, at maaari itong palabasin hindi sa anyo ng init (na higit o mas kaunting maintindihan), ngunit sa anyo ng paglikha ibang molekula. Kadalasan ang mga may-akda ng mga aklat-aralin ay naglilimita sa kanilang sarili sa pariralang "ang enerhiya ay nakaimbak sa anyo ng isang mataas na enerhiya na bono sa pagitan ng mga bahagi ng isang molekula, at pinakawalan kapag ang bono na ito ay nasira, gumagawa ng kapaki-pakinabang na trabaho," ngunit hindi ito nagpapaliwanag ng anuman .

Sa pinaka-pangkalahatang mga termino, ang mga manipulasyong ito na may mga molekula at enerhiya ay nagaganap tulad nito: una. O nilikha ang mga ito sa mga chloroplas sa isang kadena ng mga katulad na reaksyon. Gumagamit ito ng enerhiya na nakuha ng kinokontrol na pagkasunog ng mga nutrient na direkta sa loob ng mitochondria o ang enerhiya ng mga photon ng sikat ng araw na nahuhulog sa Molekyul na kloropil. Pagkatapos ang ATP ay ihinahatid sa mga lugar ng cell kung saan kinakailangan upang gumawa ng ilang trabaho. At kapag ang isa o dalawang pangkat ng pospeyt ay nahihiwalay mula rito, ang enerhiya ay pinakawalan, na gumagana ito. Sa kasong ito, ang ATP ay nasisira sa dalawang mga molekula: kung ang isang pangkat na phosphate lamang ang nahati, pagkatapos ang ATP ay naging ADP(adenosine diphosphate, na naiiba mula sa adenosine TRIPhosphate lamang sa kawalan ng parehong pinaghiwalay na pangkat ng pospeyt). Kung ang ATP ay nagbibigay ng dalawang pangkat ng pospeyt nang sabay-sabay, pagkatapos ay mas maraming enerhiya ang pinakawalan, at ang adenosine MONOPhosphate ay nananatili mula sa ATP ( AMF).

Malinaw na kailangan din ng cell na isakatuparan ang kabaligtaran na proseso, na iko-convert ang mga ADP o AMP na mga molekula sa ATP, nang sa gayon ay maulit ang cycle. Ngunit ang mga "blangko" na mga molekulang ito ay maaaring ligtas na lumutang sa tabi ng mga phosphate na nawawala para sa kanila upang mai-convert sa ATP, at hindi kailanman pagsamahin sa kanila, sapagkat ang gayong isang reaksyong reaksyon ay masiglang hindi kanais-nais.

Ano ang "pagkuha ng enerhiya" ng isang reaksyong kemikal ay lubos na simple upang maunawaan kung alam mo ang tungkol sa pangalawang batas ng thermodynamics: sa sansinukob o sa anumang system na nakahiwalay sa natitirang bahagi, ang sakit ay maaaring lumago lamang. Iyon ay, ang mga kumplikadong molekula na nakaupo sa isang cell sa maayos na pagkakasunud-sunod, alinsunod sa batas na ito, ay maaari lamang masira, na bumubuo ng mas maliit na mga molekula o kahit na nabubulok sa mga indibidwal na atomo, sapagkat ang pagkakasunud-sunod ay kapansin-pansin na mas mababa. Upang maunawaan ang ideyang ito, maaari mong ihambing ang isang kumplikadong molekula sa isang eroplano na binuo mula sa Lego. Pagkatapos ang maliliit na mga molekula, kung saan ang kumplikadong pagkakawatak, ay maiuugnay sa mga indibidwal na bahagi ng eroplano na ito, at ang mga atomo - sa mga indibidwal na cube ng Lego. Sa pagtingin sa isang maayos na naka-assemble na eroplano at ihinahambing ito sa isang gumulong tambak ng mga bahagi, nagiging malinaw kung bakit ang mga kumplikadong molekula ay naglalaman ng higit na kaayusan kaysa sa maliliit.

Ang nasabing isang reaksyon ng pagkakawatak-watak (ng mga molekula, hindi isang eroplano) ay magiging masiglang kanais-nais, na nangangahulugang maaari itong isagawa nang kusang-loob, at ang enerhiya ay ilalabas sa pagkakawatak-watak. Bagaman sa katunayan, ang paghati sa eroplano ay magiging masigla na mapakinabangan: sa kabila ng katotohanang ang mga bahagi mismo ay hindi hihiwalay mula sa bawat isa at sa labas ng puwersa ay kailangang mag-puff sa kanilang uncoupling sa anyo ng isang bata na nais gamitin ang mga bahaging ito para sa isang bagay kung hindi man, gagasta siya sa paggawa ng eroplano sa isang magulong tumpok ng mga bahagi ng enerhiya na nakuha mula sa pagkain ng mataas na inorder na pagkain. At kung mas siksik ang mga bahagi ay natigil, mas maraming enerhiya ang gugugol, kasama ang inilabas sa anyo ng init. Sa ilalim na linya: isang piraso ng tinapay (isang mapagkukunan ng enerhiya) at ang eroplano ay ginawang isang hindi maayos na masa, ang mga molekula ng hangin sa paligid ng bata ay pinainit (na nangangahulugang mas kumikilos ang mga ito) - mayroong higit na kaguluhan, iyon ay, paghati sa ang eroplano ay masiglang nakikinabang.

Sa kabuuan, maaari naming mabuo ang mga sumusunod na panuntunan na sumusunod mula sa ikalawang batas ng thermodynamics:

1. Sa pagbawas ng dami ng order, ang enerhiya ay pinakawalan, masiglang kanais-nais na mga reaksyon

2. Sa pagtaas ng dami ng pagkakasunud-sunod, hinihigop ang enerhiya, nagaganap ang mga reaksyong umuubos ng enerhiya

Sa unang tingin, ang hindi maiiwasang paggalaw na ito mula sa pagkakasunod-sunod sa kaguluhan ay ginagawang imposible na baligtarin ang mga proseso, tulad ng pagbuo ng isang solong pinatabang itlog at mga nutrient na molekula na hinihigop ng ina na baka, walang alinlangan, isang napaka-maayos na guya kumpara sa nginunguyang damo.

Ngunit pareho, nangyayari ito, at ang dahilan dito ay ang mga nabubuhay na organismo ay may isang maliit na tilad na nagbibigay-daan sa kapwa upang suportahan ang hangarin ng Uniberso na entropy, at upang mabuo ang kanilang sarili at kanilang mga anak: sila pagsamahin ang dalawang reaksyon sa isang proseso, ang isa dito ay masiglang kanais-nais, at ang isa pa ay gugugol ng enerhiya... Sa pamamagitan ng tulad ng isang kumbinasyon ng dalawang reaksyon, posible na matiyak na ang enerhiya na inilabas sa panahon ng unang reaksyon ay nagsasapawan ng pagkonsumo ng enerhiya ng pangalawa nang labis. Sa halimbawa sa isang eroplano, ang paghiwalayin nito nang magkahiwalay ay masinsinang enerhiya, at walang mapagkukunang enerhiya ng third-party sa anyo ng isang tinapay na nawasak ng metabolismo ng bata, ang eroplano ay tatayo magpakailanman.

Ito ay tulad ng pagsakay pababa sa isang sled: una, ang isang tao, habang sumisipsip ng pagkain, nag-iimbak ng enerhiya na nakuha bilang isang resulta ng masiglang kanais-nais na mga proseso ng paghahati ng isang napaka-order na manok sa mga molekula at atomo sa kanyang katawan. At pagkatapos ay ginugugol niya ang lakas na ito, hinila ang sled sa bundok. Ang paglipat ng sled mula sa paa patungo sa tuktok ay masigasig na hindi kapaki-pakinabang, kaya't hindi sila kusang gumulong doon, nangangailangan ito ng ilang uri ng panlabas na enerhiya. At kung ang lakas na natanggap mula sa pagkain ng manok ay hindi sapat upang mapagtagumpayan ang pagtaas, pagkatapos ang proseso ng "sledging mula sa tuktok ng bundok" ay hindi mangyayari.

Ito ang mga reaksyong nakaka-enerhiya ( reaksyon na kumakain ng enerhiya ) dagdagan ang dami ng order sa pamamagitan ng pagsipsip ng enerhiya na pinakawalan sa panahon ng reaksyon ng conjugate. At ang balanse sa pagitan ng paglabas at pagkonsumo ng enerhiya sa mga kaakibat na reaksyon ay dapat palaging positibo, iyon ay, ang kanilang pagsasama ay magpapataas ng dami ng kaguluhan. Isang halimbawa ng pagtaas entropy(karamdaman) ( entropy[‘Entrə pɪ]) ay ang paglabas ng init sa panahon ng reaksyong nagbibigay ng enerhiya ( reaksyon ng supply ng enerhiya): ang mga maliit na butil ng sangkap na katabi ng mga molekula na nakapasok sa reaksyon ay tumatanggap ng mga masiglang pagkabigla mula sa mga nagre-react, nagsisimulang gumalaw nang mas mabilis at mas magulo, na hinihimok, sa kabilang banda, iba pang mga molekula at atomo ng ito at mga karatig na sangkap.

Bumalik tayo sa pagkuha ng enerhiya mula sa pagkain: ang isang piraso ng Banflix Pie ay mas maayos kaysa sa nagresultang masa na nginunguyang sa tiyan. Alin, sa kabilang banda, ay binubuo ng malaki, mas nakaayos na mga molekula kaysa sa mga kung saan ito nasisira ng bituka. At sila, sa turn, ay maihahatid sa mga cell ng katawan, kung saan ang magkakahiwalay na mga atomo at kahit na mga electron ay matatanggal mula sa kanila ... At sa bawat yugto ng pagtaas ng gulo sa isang solong piraso ng cake, ang enerhiya ay magiging pinakawalan, na kung saan ay nakunan ng mga organo at organelles ng masayang kumakain, na itinatago sa anyo ng ATP (masinsinang enerhiya), pinapayagan itong bumuo ng mga bagong kinakailangang molekula (enerhiya-masinsinang) o maiinit ang katawan (may lakas din masinsinan). Bilang isang resulta, sa system na "man - Banafé Pie - Universe" mayroong mas kaunting pagkakasunud-sunod (dahil sa pagkasira ng cake at paglabas ng enerhiya ng init ng mga organelles na nagpoproseso nito), ngunit sa isang magkahiwalay na katawan ng tao mayroong higit pa mag-order ng kaligayahan (dahil sa paglitaw ng mga bagong molekula, mga bahagi ng organelles at buong mga cellular organ).

Kung babalik tayo sa molekulang ATP, pagkatapos ng lahat ng pag-urong na ito na thermodynamic, magiging malinaw na kinakailangan na gugulin ang enerhiya na nakuha mula sa masiglang kanais-nais na mga reaksyon upang likhain ito mula sa mga nasasakupang bahagi nito (mas maliit na mga molekula). Ang isa sa mga paraan ng paglikha nito ay inilarawan nang detalyado, isa pa (halos kapareho) ang ginagamit sa mga chloroplast, kung saan ang enerhiya ng mga photon na ibinuga ng Araw ay ginagamit sa halip na ang enerhiya ng gronent ng proton.

Tatlong pangkat ng mga reaksyon ang maaaring makilala, bilang isang resulta kung saan ang ATP ay ginawa (tingnan ang diagram sa kanan):

• ang paghati ng glucose at fatty acid sa malalaking mga molekula sa cytoplasm ay pinapayagan na ang isa upang makakuha ng isang tiyak na halaga ng ATP (isang maliit, para sa isang glucose na molekula na nahati sa yugtong ito mayroon lamang 2 na nakuha na mga molekulang ATP). Ngunit ang pangunahing layunin ng yugtong ito ay upang lumikha ng mga molekula na ginagamit sa respiratory chain ng mitochondria.
• karagdagang cleavage ng mga molekula na nakuha sa nakaraang yugto sa cycle ng Krebs, na nagpapatuloy sa mitochondrial matrix, ay nagbibigay lamang ng isang ATP na molekula, ang pangunahing layunin nito ay kapareho ng nakaraang talata.
• sa wakas, ang mga molekula na naipon sa mga nakaraang yugto ay ginagamit sa respiratory chain ng mitochondria para sa paggawa ng ATP, at dito marami sa mga ito ang pinakawalan (higit pa dito sa ibaba).

Kung inilarawan namin ang lahat ng ito nang mas detalyado, pagtingin sa parehong mga reaksyon mula sa pananaw ng pagkuha at paggastos ng enerhiya, nakukuha namin ito:

0. Ang mga molekula ng pagkain ay maingat na sinusunog (na-oxidized) sa pangunahing pagkasira na nangyayari sa cytoplasm ng cell, pati na rin sa isang kadena ng mga reaksyong kemikal na tinatawag na "Krebs cycle", na nagaganap na sa mitochondrial matrix - supply ng kuryente bahagi ng yugto ng paghahanda.

Bilang isang resulta ng pagsasabay sa mga masiglang kanais-nais na reaksyon ng iba pa, na masigasig na hindi kanais-nais na mga reaksyon ng paglikha ng mga bagong molekula, nabuo ang 2 ATP na mga molekula at maraming mga molekula ng iba pang mga sangkap - pag-ubos ng lakas bahagi ng yugto ng paghahanda. Ang mga hindi sinasadyang nabuong mga molekulang ito ay mga tagadala ng mga electron na may mataas na enerhiya, na gagamitin sa chain ng paghinga ng mitochondria sa susunod na hakbang.

1. Sa mga lamad ng mitochondria, bakterya at ilang arkaea, masiglang pag-aalis ng mga proton at electron mula sa mga molekula na nakuha sa nakaraang yugto (ngunit hindi mula sa ATP). Ang pagpasa ng mga electron sa pamamagitan ng mga complex ng chain ng paghinga (I, III at IV sa diagram sa kaliwa) ay ipinapakita ng dilaw na paikot-ikot na mga arrow, ang daanan sa mga kumplikadong ito (at samakatuwid sa pamamagitan ng panloob na mitochondrial membrane) ng mga proton ay ipinakita ng pulang mga arrow.

Bakit hindi mahiwalay lamang ang mga electron mula sa carrier Molekyul gamit ang isang malakas na ahente ng oxidizing, oxygen, at gamitin ang pinakawalan na enerhiya? Bakit ilipat ang mga ito mula sa isang kumplikadong patungo sa isa pa, dahil sa huli dumating sila sa parehong oxygen? Ito ay lumalabas na mas malaki ang pagkakaiba sa kakayahang makaakit ng mga electron sa supply ng electron ( reductant) at pagkolekta ng electron ( oxidizer) ng mga molekula na nakikilahok sa reaksyon ng paglipat ng electron, mas maraming enerhiya ang pinakawalan sa reaksyong ito.

Ang pagkakaiba-iba sa kakayahang ito sa mga molecule-carrier ng mga electron at oxygen na nabuo sa cycle ng Krebs ay tulad na ang enerhiya na inilabas sa kasong ito ay magiging sapat para sa pagbubuo ng maraming mga molekulang ATP. Ngunit dahil sa isang matalim na pagbagsak ng enerhiya ng system, ang reaksyong ito ay magpapatuloy na may halos paputok na lakas, at halos lahat ng enerhiya ay mailalabas sa anyo ng di-nakulong init, iyon ay, sa katunayan, mawawala ito .

Hinahati ng mga buhay na selyula ang reaksyong ito sa maraming maliliit na yugto, unang inililipat ang mga electron mula sa mahinang pag-akit ng mga molekula ng carrier sa isang bahagyang mas malakas na akit ng unang kumplikado sa chain ng paghinga, mula dito hanggang sa isang medyo malakas na akit ng isa. ubiquinone(o coenzyme Q-10), na ang gawain ay upang i-drag ang mga electron sa susunod, kahit na medyo malakas ang akit ng respiratory complex, na tumatanggap ng bahagi nito ng enerhiya mula sa nabigong pagsabog na ito, hinayaan itong pumunta upang mag-usisa ang mga proton sa pamamagitan ng lamad. na may oxygen, naaakit dito, kumukuha ng isang pares ng mga proton, at hindi bumubuo ng isang Molekyul ng tubig. Ang paghahati ng isang malakas na reaksyon sa maliliit na hakbang ay nagbibigay-daan sa halos kalahati ng kapaki-pakinabang na enerhiya na nakadirekta sa paggawa ng kapaki-pakinabang na gawain: sa kasong ito, sa paglikha proton electrochemical gradient, na tatalakayin sa ikalawang talata.

Kung gaano eksakto ang enerhiya ng mga inilipat na electron ay tumutulong sa conjugated na reaksiyong kumakain ng enerhiya ng mga pumping proton sa pamamagitan ng lamad ay nagsisimula lamang malaman. Malamang, ang pagkakaroon ng isang maliit na singil na maliit na butil (electron) ay nakakaapekto sa pagsasaayos ng lugar sa protina na naka-embed sa lamad kung saan ito matatagpuan: upang ang pagbabago na ito ay makapukaw ng proton na hinihila sa protina at ang paggalaw nito sa pamamagitan ng channel ng protina sa lamad. Ang mahalaga ay, sa katunayan, ang enerhiya na nakuha bilang isang resulta ng paghahati ng mga electron na may mataas na enerhiya mula sa molekula ng carrier at ang kanilang panghuling paglipat sa oxygen ay nakaimbak sa anyo ng isang proton gradient.

2. Ang lakas ng mga proton na naipon bilang isang resulta ng mga kaganapan mula sa puntong 1 sa panlabas na bahagi ng lamad at ang pagsusumikap na makarating sa panloob na bahagi ay binubuo ng dalawang pwersang unidirectional:

• elektrisidad(ang positibong pagsingil ng mga proton ay may gawi na lumipat sa lugar ng akumulasyon ng mga negatibong singil sa kabilang panig ng lamad) at
• kemikal(tulad ng sa kaso ng anumang iba pang mga sangkap, sinusubukan ng mga proton na pantay na kalat sa kalawakan, kumakalat mula sa mga lugar na may mataas na konsentrasyon sa mga lugar kung saan sila kaunti)

Ang pang-akit na elektroniko ng mga proton sa negatibong singil na bahagi ng panloob na lamad ay isang mas malakas na puwersa kaysa sa ugali na nagmumula sa pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga proton upang lumipat sa isang lugar na may mas mababang konsentrasyon (ipinahiwatig ito ng lapad ng mga arrow sa diagram sa itaas). Ang pinagsamang enerhiya ng mga nakakaakit na puwersa ay napakahusay na sapat na pareho para sa paggalaw ng mga proton sa loob ng lamad, at para sa pagpapakain ng kasamang reaksyon na kumakain ng enerhiya: ang paglikha ng ATP mula sa ADP at pospeyt.

Isaalang-alang natin nang mas detalyado kung bakit kailangan ng enerhiya para dito, at kung paano eksaktong lakas ng pag-asam ng mga proton ay ginawang enerhiya ng isang bono ng kemikal sa pagitan ng dalawang bahagi ng molekulang ATP.

Ang ADP Molekyul (sa diagram sa kanan) ay hindi nais na makakuha ng isa pang pangkat ng pospeyt: ang oxygen atom na kung saan ang pangkat na ito ay maaaring maglakip ay sisingilin bilang negatibo tulad ng pospeyt, na nangangahulugang magkataboy silang tinaboy. At sa pangkalahatan, ang ADP ay hindi papasok sa mga reaksyon, ito ay pasibo sa kemikal. Ang pospeyt naman ay mayroong sariling oxygen atom na nakakabit sa posporus na atomo, na maaaring maging lugar ng koneksyon sa pagitan ng pospeyt at ADP kapag lumilikha ng isang molekulang ATP, upang hindi rin ito maipakita.

Samakatuwid, ang mga molekulang ito ay dapat na nakatali ng isang enzyme, na ipinakalat upang ang mga bono sa pagitan nila at ng mga "sobrang" atomo ay humina at masira, at pagkatapos ay dalhin ang dalawang aktibong dulo ng chemically ng mga molekulang ito, kung saan kulang ang mga atomo at labis na mga electron, sa isa't isa.

Ang mga ions na posporus (P +) at oxygen (O -) na nahuli sa larangan ng pag-abot sa isa't isa ay nakagapos ng isang malakas na bono ng covalent dahil sa angat na sama-sama silang kumuha ng isang electron, na orihinal na kabilang sa oxygen. Ang enzyme na nagpoproseso ng molekula na ito ay ATP synthase, at tumatanggap ito ng enerhiya upang mabago ang parehong pagsasaayos nito at ang pag-aayos ng isa't isa ng ADP at pospeyt mula sa mga proton na dumadaan dito. Masigla itong kapaki-pakinabang para sa mga proton na makarating sa kabaligtaran na nasingil na bahagi ng lamad, kung saan, bukod dito, may iilan sa kanila, at ang tanging paraan lamang ay sa pamamagitan ng enzyme, ang "rotor" kung saan ang mga proton ay umiikot sa daan.

Ang istraktura ng ATP synthase ay ipinapakita sa diagram sa kanan. Ang elemento nito na umiikot dahil sa pagpasa ng mga proton ay naka-highlight sa lila, at ang gumagalaw na larawan sa ibaba ay nagpapakita ng isang diagram ng pag-ikot nito at ang paglikha ng mga molekulang ATP nang sabay-sabay. Gumagana ang enzyme halos tulad ng isang motor na motor, nagko-convert electrochemical ang lakas ng kasalukuyang proton sa mekanikal na lakas pagkikiskisan ng dalawang hanay ng mga protina laban sa bawat isa: ang umiikot na "binti" ay nagpahid laban sa mga hindi gumagalaw na protina ng "kabute ng kabute", habang ang mga subunit ng "cap" ay binabago ang kanilang hugis. Ang deformasyong mekanikal na ito ay naging enerhiya ng bono ng kemikal sa pagbubuo ng ATP, kapag ang mga ADP at pospeyt na mga molekula ay naproseso at inilalahad sa paraang kinakailangan para sa pagbuo ng isang covalent bond sa pagitan nila.

Ang bawat ATP synthase ay may kakayahang mag-synthesize ng hanggang sa 100 ATP na mga molekula bawat segundo, at halos tatlong proton ang dapat dumaan sa synthetase para sa bawat synthesized ATP na molekula. Karamihan sa ATP na na-synthesize sa mga cell ay nabuo sa ganitong paraan, at isang maliit na bahagi lamang ang resulta ng pangunahing pagproseso ng mga molekula ng pagkain sa labas ng mitochondria.

Sa anumang naibigay na oras, may humigit-kumulang isang bilyong mga molekulang ATP sa isang tipikal na buhay na cell. Sa maraming mga cell, ang lahat ng ATP na ito ay pinalitan (ibig sabihin, ginamit at nilikha muli) tuwing 1-2 minuto. Ang average na tao na nagpapahinga ay gumagamit ng halos parehong masa ng ATP tuwing 24 na oras sa pahinga.

Sa pangkalahatan, halos kalahati ng enerhiya na inilabas sa panahon ng oksihenasyon ng glucose o fatty acid sa carbon dioxide at tubig ay nakuha at ginagamit para sa masiglang hindi kanais-nais na reaksyon ng pagbuo ng ATP mula sa ADP at phosphates. Ang kahusayan ng 50% ay napakahusay, halimbawa, ang isang engine ng kotse ay nagsisimula lamang ng 20% ​​ng enerhiya na nilalaman sa gasolina para sa kapaki-pakinabang na trabaho. Sa parehong oras, ang natitirang enerhiya sa parehong mga kaso ay nawala sa anyo ng init, at tulad ng ilang mga kotse, ang mga hayop ay patuloy na ginugugol ang labis na ito (kahit na hindi kumpleto, syempre) upang magpainit ng katawan. Sa panahon ng mga reaksyong nabanggit dito, isang molekula ng glucose, na unti-unting nahahati sa carbon dioxide at tubig, ang naghahatid sa cell ng 30 ATP na mga molekula.

Kaya, kung saan nagmula ang enerhiya at kung paano eksaktong nakaimbak ito sa ATP, lahat ay mas malinaw o mas malinaw. Ito ay nananatiling upang maunawaan kung paano eksaktong inilabas ang nakaimbak na enerhiya at kung ano ang nangyayari nang sabay sa antas ng molekula-atomiko.

Ang covalent bond na nabuo sa pagitan ng ADP at phosphate ay tinawag mataas na enerhiya para sa dalawang kadahilanan:

• kapag nawasak ito, maraming lakas ang pinakawalan
• ang mga electron na nakikilahok sa paglikha ng bono na ito (iyon ay, umiikot sa mga atom ng oxygen at posporus, sa pagitan ng kung saan nabuo ang bono na ito) ay mataas ang enerhiya, iyon ay, nasa mga "mataas" na orbit sa paligid ng mga nuclei ng mga atomo. At magiging masigasig na mapakinabangan para sa kanila na tumalon sa isang mas mababang antas, na naglalabas ng labis na enerhiya, ngunit habang sila ay nasa lugar mismo na ito, na pinagsama-sama ang mga atomo ng oxygen at posporus, hindi posible na "tumalon".

Ang ugali ng mga electron na mahulog sa isang mas maginhawang orbit ng mababang enerhiya ay tinitiyak ang parehong kadalian ng pagbasag ng mataas na enerhiya na bono at ang enerhiya na inilabas sa anyo ng isang photon (na kung saan ay isang carrier ng pakikipag-ugnay sa electromagnetic). Nakasalalay sa aling mga molekula ang mapapalitan ng mga enzyme sa nagkakalat na molekulang ATP, kung aling partikular na molekula ang sumisipsip ng photon na pinalabas ng electron, maaaring maganap ang iba't ibang mga pagkakaiba-iba ng mga kaganapan. Ngunit sa tuwing ang enerhiya na nakaimbak sa anyo ng isang koneksyon na may mataas na enerhiya ay gagamitin para sa ilan sa mga pangangailangan ng cell:

Sitwasyon 1: ang pospeyt ay maaaring ilipat sa isang Molekyul ng ibang sangkap. Sa kasong ito, ang mga electron na may mataas na enerhiya ay bumubuo ng isang bagong bono, nasa pagitan na ng pospeyt at ang matinding atom ng tatanggap na molekulang ito. Ang kundisyon para sa naturang reaksyon ay ang benepisyo ng enerhiya: sa bagong bono na ito, ang electron ay dapat na may kaunting kaunting enerhiya kaysa noong bahagi ito ng ATP na molekula, naglalabas ng bahagi ng enerhiya sa anyo ng isang photon sa labas.

Ang layunin ng naturang reaksyon ay upang buhayin ang receptor Molekyul (sa diagram sa kaliwa, ipinahiwatig ito V-OH): bago ang pagdaragdag ng pospeyt, ito ay passive at hindi maaaring tumugon sa isa pang passive Molekyul A, ngunit ngayon siya ang may-ari ng isang reserba ng enerhiya sa anyo ng isang electron na may mataas na enerhiya, na nangangahulugang maaari niyang gastusin ito sa kung saan. Halimbawa, upang maglakip ng isang Molekyul sa kanyang sarili A, na imposibleng maglakip nang walang gayong trick sa mga tainga (iyon ay, ang mataas na enerhiya ng umiiral na elektron). Sa parehong oras, ang pospeyt ay hiwalay, na tapos na ang trabaho nito.

Ito ay naging isang kadena ng mga reaksyon:

1. ATF+ passive Molekyul V ➡️ ADP+ Molekyul na aktibo dahil sa naka-attach na pospeyt B-P

2. na-activate na molekula B-P+ passive Molekyul A➡️ mga nakakonektang molekula A-B+ hatiin ang pospeyt ( R)

Ang parehong mga reaksyong ito ay masiglang kanais-nais: ang bawat isa sa mga ito ay nagsasangkot ng isang high-energy bonding electron, na kung saan ang isang bono ay nasira at ang isa pa ay nabuo, nawawalan ng bahagi ng enerhiya nito sa anyo ng paglabas ng photon. Bilang resulta ng mga reaksyong ito, dalawang pasibong mga molekula ang sumali. Kung isasaalang-alang natin ang reaksyon ng koneksyon ng mga molekulang ito nang direkta (passive Molekyul V+ passive Molekyul A➡️ mga nakakonektang molekula A-B), pagkatapos ito ay naging energetically costly at hindi maaaring magawa. Ang mga cell ay "gumawa ng imposible" sa pamamagitan ng pagpapares ng reaksyong ito sa isang masiglang kanais-nais na reaksyon upang masira ang ATP sa ADP at pospeyt sa dalawang reaksyong inilarawan sa itaas. Ang cleavage ay nangyayari sa dalawang yugto, sa bawat bahagi ng enerhiya ng bonding electron ay ginugol sa paggawa ng kapaki-pakinabang na gawain, lalo na sa paglikha ng mga kinakailangang bono sa pagitan ng dalawang mga molekula, na kung saan ang pangatlo ( A-B), kinakailangan para sa paggana ng cell.

Sitwasyon 2: Ang pospeyt ay maaaring mahiwalay nang sabay-sabay mula sa ATP Molekyul, at ang pinakawalan na enerhiya ay nakukuha ng enzyme o nagtatrabaho protina at ginugol sa paggawa ng kapaki-pakinabang na gawain.

Paano mo mahuhuli ang isang bagay na hindi mahahalata bilang isang hindi gaanong kaguluhan ng larangan ng electromagnetic sa sandaling ang electron ay nahuhulog sa isang mas mababang orbit? Napakadali: sa tulong ng iba pang mga electron at sa tulong ng mga atomo na may kakayahang sumipsip ng photon na inilabas ng electron.

Ang mga atomo na bumubuo sa mga molekula ay pinagsama-sama sa mga malalakas na tanikala at singsing na gastos (tulad ng isang kadena ang binuklad na protina sa larawan sa kanan). At ang mga indibidwal na bahagi ng mga molekulang ito ay naaakit sa bawat isa sa pamamagitan ng mga mahina na pakikipag-ugnayan sa electromagnetic (halimbawa, mga hydrogen bond o pwersa ng van der Waals), na pinapayagan silang maiikot sa mga kumplikadong istraktura. Ang ilan sa mga pagsasaayos na ito ng mga atomo ay napakatatag, at walang kaguluhan ng electromagnetic field na tatagin ang mga ito .. ay hindi iling .. sa pangkalahatan, matatag ang mga ito. At ang ilan ay medyo mobile, at ang isang ilaw na sipa ng electromagnetic ay sapat para sa kanila na baguhin ang kanilang pagsasaayos (kadalasan ang mga ito ay hindi covalent bond). At tulad lamang ng isang sipa ay ibinibigay sa kanila ng parehong darating na photon-carrier ng electromagnetic field, na pinalabas ng electron na dumaan sa isang mas mababang orbit kapag ang phosphate ay hiwalay.

Ang mga pagbabago sa pagsasaayos ng protina na nagreresulta mula sa pagkasira ng mga molekulang ATP ay responsable para sa ilan sa mga pinaka kamangha-manghang nangyayari sa cell. Tiyak na ang mga interesado sa mga proseso ng cellular kahit papaano sa antas ng "panoorin ang kanilang animasyon sa youtube" ay nadapa sa isang video na nagpapakita ng isang protein Molekyul kinesin, sa literal na kahulugan ng salita, paglalakad, muling pag-ayos ng kanyang mga binti, kasama ang sinulid ng balangkas ng cell, na hinihila ang bigat na nakakabit dito.

Ito ang cleavage ng pospeyt mula sa ATP na nagbibigay ng hakbang na ito, at narito kung paano:

Kinesin ( kinesin) ay tumutukoy sa isang espesyal na uri ng protina, na may posibilidad na kusang baguhin ito pagsang-ayon(ang kamag-anak na posisyon ng mga atomo sa isang Molekyul). Naiwan nang nag-iisa, ito ay random na lumipat mula sa pagsang-ayon 1, kung saan ito ay naka-attach sa isang "binti" sa isang aktibong filament ( aktuwal na filament) - ang pinakapayat na nabubuo na thread cytoskeleton mga cell ( cytoskeleton), sa pagsang-ayon 2, sa gayon pagkuha ng isang hakbang pasulong at nakatayo sa dalawang "binti". Ito ay lilipas mula sa pagsasaayos ng 2 na may pantay na posibilidad na pareho sa pagsang-ayon 3 (nakakabit ang hulihan na paa sa harap), at bumalik sa pagsasaayos 1. Samakatuwid, ang paggalaw ng kinesin sa anumang direksyon ay hindi nangyari, simpleng lumilipad lamang ito nang walang pakay.

Ngunit nagbabago ang lahat, sa sandaling kumonekta ito sa ATP na molekula. Tulad ng ipinakita sa diagram sa kaliwa, ang pagdaragdag ng ATP sa kinesin, na kung saan ay naaayon sa 1, ay humantong sa isang pagbabago sa posisyon na spatial nito at pumapasok ito sa 2. Ang dahilan dito ay ang impluwensyang electromagnetic ng ATP at kinesin mga molekula sa bawat isa. Ang reaksyong ito ay nababaligtaran, sapagkat walang ginugol na enerhiya, at kung ang ATP ay humihiwalay mula sa kinesin, tataas lamang nito ang "binti" nito, na mananatili sa lugar, at maghintay para sa susunod na molekulang ATP.

Ngunit kung ito ay nagtatagal, kung gayon dahil sa kapwa akit ng mga molekulang ito, ang bono na humahawak ng pospeyt sa loob ng ATP ay nawasak. Ang enerhiya na inilabas nang sabay, pati na rin ang pagkabulok ng ATP sa dalawang mga molekula (na may magkakaibang epekto sa mga atomo ng kinesin sa kanilang mga electromagnetic na patlang) ay humantong sa katotohanan na nagbabago ang pagsasaayos ng kinesin: "hinuhugot nito ang hulihan ng paa" . Ito ay mananatili upang tumagal ng isang hakbang pasulong, na kung saan ay kung ano ang mangyayari sa panahon ng pag-detachment ng ADP at pospeyt, na kung saan ibabalik ang kinesin sa kanyang orihinal na pagsang-ayon 1.

Bilang isang resulta ng hydrolysis ng ATP, ang kinesin ay lumipat sa kanan, at sa sandaling sumali dito ang susunod na molekula, tatagal ito ng isa pang pares ng mga hakbang, gamit ang enerhiya na nakaimbak dito.

Mahalaga na ang kinesin, na nasa pagsasaayos ng 3 na may kalakip na ADP at pospeyt, ay hindi maaaring bumalik sa pagsasaayos 2 sa pamamagitan ng pagkuha ng isang "hakbang pabalik". Ito ay ipinaliwanag ng parehong prinsipyo ng pagsunod sa pangalawang batas ng thermoregulation: ang paglipat ng sistemang "kinesin + ATP" mula sa pagsang-ayon 2 hanggang sa pagsang-ayon 3 ay sinamahan ng paglabas ng enerhiya, na nangangahulugang ang baligtad na paglipat ay magiging lakas- ubusin Upang mangyari ito, kailangan mong kumuha ng enerhiya mula sa kung saan upang pagsamahin ang ADP sa pospeyt, ngunit wala kahit saan upang dalhin ito sa sitwasyong ito. Samakatuwid, ang kinesin na konektado sa ATP ay bukas lamang sa isang direksyon, na nagbibigay-daan sa amin upang makagawa ng kapaki-pakinabang na gawain ng pagkaladkad ng isang bagay mula sa isang dulo ng cell patungo sa isa pa. Ang Kinesin, halimbawa, ay kasangkot sa paghihiwalay ng mga chromosome ng isang naghahati na cell habang mitosis(ang proseso ng paghahati ng mga eukaryotic cell). Protina ng kalamnan myosin tumatakbo kasama ang mga aktibong filament, na nagdudulot ng pag-ikli ng kalamnan.

Napakabilis ng kilusang ito: ilan motor(responsable para sa iba't ibang anyo ng kadaliang kumilos ng cellular) ang mga protina na kasangkot sa pagtitiklop ng gen ay nakikipag-karera sa kadena ng DNA sa bilis ng libu-libong mga nucleotide bawat segundo.

Lahat sila gumagalaw sa gastos ng haydrolisis Ang ATP (pagkasira ng molekula na may kalakip sa nagresultang agnas ng mas maliit na mga molekula ng mga atomo na kinuha mula sa Molekong tubig. Ang hydrolysis ay ipinapakita sa kanang bahagi ng diagram ng interconversion ng ATP at ADP). O sa pamamagitan ng hydrolysis GTF, na naiiba lamang sa ATP na naglalaman lamang ng isa pang nucleotide (guanine).

Sitwasyon 3: cleavage ng dalawang pangkat ng pospeyt mula sa ATP o iba pang katulad na Molekyul na naglalaman ng isang nucleotide nang sabay-sabay na humantong sa isang mas higit na paglabas ng enerhiya kaysa sa isang phosphate lamang ang natanggal. Ang isang napakalakas na paglabas ay nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng isang malakas na backbone ng asukal-pospeyt ng mga molekulang DNA at RNA:

1. upang ang mga nucleotide ay makapag-ikabit sa gusali ng DNA o RNA strand, dapat silang buhayin sa pamamagitan ng paglakip ng dalawang mga molekular na phosphate. Ito ay isang reaksyon na masinsin sa enerhiya na isinagawa ng mga cellular enzyme.

2. ang enzyme DNA o RNA polymerase (hindi ipinakita sa diagram sa ibaba) ay nakakabit ng isang activated na nucleotide (GTP ay ipinakita sa diagram) sa polynucleotide sa ilalim ng konstruksyon at sinasapian ang cleavage ng dalawang pangkat ng phosphate. Ang inilabas na enerhiya ay ginagamit upang lumikha ng isang bono sa pagitan ng pangkat ng pospeyt ng isang nucleotide at ang ribose ng isa pa. Ang mga bono na nilikha bilang isang resulta ay hindi mataas na enerhiya, na nangangahulugang hindi madaling sirain ang mga ito, na isang kalamangan para sa pagbuo ng isang Molekyul na naglalaman ng namamana na impormasyon ng cell o nagpapadala nito.

Sa kalikasan, ang mga masiglang kanais-nais na reaksyon ay maaaring maganap nang kusang-loob, na sanhi ng pangalawang batas ng thermodynamics

Gayunpaman, ang mga nabubuhay na selyula ay maaaring pagsamahin ang dalawang reaksyon, na ang isa ay nagbibigay ng kaunting lakas kaysa sa iba pang sumisipsip, at sa gayon ay nagsasagawa ng mga reaksyong nakakain ng enerhiya. Ang mga reaksyon na kumakain ng enerhiya ay naglalayong lumikha ng mas malalaking mga molekula mula sa mga indibidwal na molekula at atomo, mga cellular organelles at buong mga cell, tisyu, organo at multicellular na nabubuhay, pati na rin ang pag-iimbak ng enerhiya para sa kanilang metabolismo.

Isinasagawa ang pag-iimbak ng enerhiya dahil sa kontrolado at unti-unting pagkawasak ng mga organikong molekula (proseso na nagbibigay ng enerhiya), kaakibat ng paglikha ng mga molekulang carrier-enerhiya (proseso ng pag-ubos ng enerhiya). Kaya, ang mga photosynthetic na organismo ay nag-iimbak ng enerhiya ng mga solar foton na nakuha ng kloropila.

Ang mga molekula ng carrier ng enerhiya ay nahahati sa dalawang pangkat: pag-iimbak ng enerhiya sa anyo ng isang mataas na enerhiya na bono o sa anyo ng isang nakakabit na elektron na may mataas na enerhiya. Gayunpaman, sa unang pangkat, ang mataas na enerhiya ay ibinibigay ng parehong elektron na may mataas na enerhiya, kaya masasabi nating ang enerhiya ay nakaimbak sa mga electron na hinihimok sa isang mataas na antas, na bahagi ng iba't ibang mga molekula

Ang enerhiya na nakaimbak sa ganitong paraan ay ibinibigay din sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng pagsira sa bono ng mataas na enerhiya o sa pamamagitan ng paglilipat ng mga electron na may mataas na enerhiya upang mabawasan ang kanilang enerhiya. Sa parehong mga kaso, ang enerhiya ay inilabas sa anyo ng paglabas ng electron transfering sa isang mas mababang antas ng enerhiya ng maliit na butil-carrier ng electromagnetic field (photon) at init. Ang foton na ito ay nakunan sa paraang nagagawa ang kapaki-pakinabang na trabaho (ang pagbuo ng isang molekula na kinakailangan para sa metabolismo sa unang kaso at ang pagbomba ng mga proton sa pamamagitan ng mitochondrial membrane sa pangalawa)

Ang enerhiya na nakaimbak sa proton gradient ay ginagamit para sa pagbubuo ng ATP, pati na rin para sa iba pang mga proseso ng cellular na lampas sa saklaw ng kabanatang ito (sa palagay ko walang sinuman ang nasaktan, dahil sa laki nito). At ang synthesized ATP ay ginagamit tulad ng inilarawan sa nakaraang talata.