клетъчното дишане

Основните процеси, които осигуряват на клетката с енергия са фотосинтеза, хемосинтеза, дишане и стъпка гликолиза ферментация като дишането.

От кръвта кислород влиза в клетката, или по-скоро в определени клетъчни структури - митохондриите. Те съществуват във всички клетки с изключение на бактериални клетки от синьо-зелените водорасли и зрели кръвни клетки (еритроцити). Кислородът влиза в митохондриите в многоетапен реакция с различни хранителни вещества -. Протеини, въглехидрати, мазнини и т.н. Този процес се нарича клетка дишане. В резултат на това химическа енергия се освобождава, в който съхранява клетъчни специфични вещества - аденозин трифосфат или ATP. Това е универсален устройство за съхранение на енергия, която тялото отделя за растеж, движение, поддържане препитанието си.

Дишане - това окисляване с кислород разграждането на органични хранителни вещества, придружен от образуването на реактивни метаболити и освобождаване на енергия, която се използва от клетки на жизнените процеси.

респираторен общо уравнение има следната форма:

Когато Q = 2878 кДж / мол.

Но дишане, за разлика от изгаряне многостепенен процес. Той се разграничат два основни етапа: етап на кислород и гликолизата.

Скъпоценни за тялото ATP формира не само в митохондриите, но в цитоплазмата на клетката, в резултат гликолиза (от гръцките "glikis." - "сладък" и "lisis" - "разпадане"). Гликолиза не е membranozavisimym процес. Той се среща в цитоплазмата. Въпреки гликолитични ензими, свързани със структурата на цитоскелета.

Гликолиза - процесът е много сложно. Този процес на разделяне на глюкоза от действието на различни ензими, които не изискват участието на кислород. За разлагане и частична оксидация на глюкоза молекули координирани разбира необходимо единадесет последователни реакции. В гликолиза, една молекула глюкоза позволява синтез на две молекули АТР. продукти глюкоза разцепване може след това да влезе в реакция на ферментация, превръщането в етанол или млечна киселина. Алкохолна ферментация характеристика на дрожди и млечна киселина - типично за животински клетки и някои бактерии. Много аеробика, т.е. дневна изключително на кислород среда демон, тялото липсва енергия, генерирана в резултат на гликолиза и ферментация. Но аеробни организми трябва да бъдат допълнени от малък марж, както и в много голяма степен.

Продукти от разцепване глюкоза попадат в митохондриите. Има първия отцепена от молекула на въглероден диоксид, който се отделя при излизане. "Afterburn" се провежда в т.нар Кребс цикъл (Приложение №1) (от името на британския биохимик, който го описва) - един реакции последователно свързване. Всеки един от ензимите, които участват в него влиза в връзка, и след няколко трансформации отново пусна в оригиналния си вид. Биогеохимичната цикъл не е безцелно обикаляне в кръг. Той е по-близко до ферибота, който е основа между двете страни, но в крайна сметка хора и автомобили се движат в правилната посока. В резултат се срещат в реакциите на цикъла на Кребс синтезират допълнителни молекули АТР разцепват повече молекули на въглероден диоксид и водородни атоми.

Мазнини също са въвлечени в тази верига, но тяхното разцепване отнема време, така че ако е необходимо спешно енергията, а след това тялото не използва мазнините и въглехидратите. Но мазнините - много богат източник на енергия. Те могат да бъдат окислени за енергийни нужди и протеини, но само в изключителни случаи, например по време на продължителен глад. Протеини за клетка - аварийното захранване.

Основната изпълнение на процес синтеза на АТФ се извършва при участието на кислород в многоетапен дихателната верига. Кислородът е в състояние да се окисли много органични съединения и по този начин се отделят много енергия наведнъж. Но такъв взрив на тялото би било фатално. Ролята на дихателната верига и във всички аеробни, т.е. обвързани с кислородно дишане се състои във факта, че тялото осигурява енергия непрекъснато и на малки порции - дотолкова, доколкото степента, в която тялото се нуждае. Можете да направи аналогия с бензин: По земята и подпален, той веднага избухва без никаква полза. И в колата, парене бавно, бензин ще бъде на няколко часа за извършване на полезна работа. Но за този изискан устройство като мотор.

Дихателната верига заедно с цикъла на Кребс и гликолиза позволява да приведе "изход" ATP молекули към всяка молекула на глюкозата до 38. Но по време съотношение гликолиза е само 2: 1. По този начин, ефективността на аеробно дишане е много повече.

Механизмът на синтеза на АТФ в гликолиза е относително проста и може да бъде възпроизведен ин витро без затруднения. Но никога не го успели в лабораторни условия, за да се симулира дишане синтеза на АТФ. През 1961 г., английски биохимик Питър Мичъл предполага, че ензими - съседи в дихателната верига - не само да спазват стриктно реда на приоритетите, но и ясна процедура в пространството клетка. Дихателната верига, без да променя своето определение, е фиксирана във вътрешната обвивка (мембрана) и митохондрии няколко пъти "шие" я ако шевове. Опитите да се възпроизвеждат на дихателната синтеза на АТФ се провалили, защото ролята на изследователи мембранни подценява. И в действителност участват в реакцията все още ензими в гъбички концентрира върху вътрешната страна на мембраната. Ако отстранят тези израстъци, ATP, няма да бъдат синтезирани.

Дишането носи вреда.

Молекулен кислород - мощен окислител. Но как силно лекарство, тя е в състояние да даде, и странични ефекти. Например, директно взаимодействие на кислород с липиди поражда токсични пероксиди и дава структура клетки. кислород съединение активен може да увреди протеини и нуклеинови киселини.

Защо това не се случва отравяне с тези отрови? Тъй като те имат противоотровата. Животът възниква при липсата на кислород, а първите същества на Земята са анаеробно. Тогава той се появи на фотосинтеза и кислород, тъй като е страничен продукт започва да се натрупват в атмосферата. В тези дни, този газ е опасно за всички живи същества. Някои анаеробни бактерии са били убити, а други са намерили безкислородни ъгли, например, да се установи в почвените агрегати; други започнаха да се адаптира и да се промени. След това беше, че има механизми, които защитават живи клетки от случаен окисление. Тези различни вещества: ензими, включително водороден пероксид разрушител зловреден - катализа, както и много други не-протеинов съединение.

Дишането като цяло първи път се появява като начин за отстраняване на кислорода от околния тялото на атмосферата и едва по-късно се превръща в източник на енергия. Адаптира към новата среда става анаеробна аеробна получили огромни ползи. Но скритата опасност от кислород за тях все още остава. Антиоксидантен власт "антидот" не е неограничен. Ето защо в чист кислород, но все пак под натиск, всички живи същества умират съвсем скоро. Ако клетката ще се повреди от външен фактор, защитни механизми обикновено са лишени на първо място, и след това кислородът започва да навреди дори при нормално атмосферно концентрация