клетъчното дишане
Процесите на храносмилането на въглехидратите в клетката, което води до освобождаването на енергия, учените започват да учат за дълго време.
Отдавна е известно, двата процеса захари разделяне - ферментация и дишането, както и отношенията между тези процеси е бил отказан. Ферментация или разграждане на въглехидратите без кислород е открит само в микроорганизми - бактерии и дрожди.
Приспособления, т.е. разцепване на вещества в присъствието на кислород, се счита, типичен за висшите организми - растения и животни. преминали много години, преди да се установи, че двата процеса са тясно свързани един с друг. Оказа се, че ферментация - първият етап на храносмилането на въглехидратите. При липса на кислород не е друг метод, и ако кислород присъства, вещество, получено чрез ферментация на глюкоза, разцепва до СО2 и Н2 О. Съотношението на анаеробно (свободен от кислород), и аеробно (с кислород) дишане проучване в устройството, което първо е създаден немски учен Warburg.
Това устройство дава възможност за количеството на абсорбирания кислород и въглероден диоксид, отделен. Устройството е прикрепена към плавателния съд при изследване с клетки или клетъчни компоненти. Използване на намаляване на налягането на газ габарит определяне на размера на абсорбира кислород. Излива се в алкален разтвор риболовен съд абсорбира СО2. и след това се определя количество. Съотношението на СО2 / О2 се нарича респираторен коефициент.
Ако O2 се консумира само на дишане и анаеробни процеси не се, съотношението на СО2 / О2 е 1. дихателните съотношения по-малко от 1, се наблюдава, когато O2 се консумира в други реакции, различни от дишане, като образуването на органични киселини в узряване плодовете. Високите респираторни проценти са, например, в семената на клетъчната мембрана, предотвратяване на свободен достъп на О2. и организми, в които има значителен анаеробно дишане.
Нека разгледаме по-подробно двете фази на дишане - анаеробно и аеробно. Първият етап - първоначалната разделянето на глюкоза - нарича гликолиза. Така една молекула глюкоза консумира две молекули на влака, която е отделена от двете богати на енергия групи фосфат, и свързващи първото и шестото атом глюкоза, допринасят за неговото разкъсване между трета и четвърта въглеродни атоми.
В резултат на няколко реакции, които протичат с участието на различни ензими и fosfodioksiatseton phosphoglyceraldehyde превърнати в две три въглеродни молекули на млечна киселина (както е в случая на ферментация на млечна киселина) до получаване на четири нови молекули АТР; нетните две молекули АТФ вече използват това дава реална доходност, равна на две молекули АТФ. Преброяване енергия е показано, че при разцепване аудио мола
глюкоза до млечна киселина освободен 56 големи калории, докато само грам-молекула глюкоза заключи големи 690 калории. Тази голяма част от енергията не се освобождава по време на гликолиза и много клетки живеят в отсъствие на кислород и в състояние на дишане (например, сероводород бактерии) трябва да бъде изпълнено 1/10 част от наличната енергия в тях.
По този начин, фосфатна връзка енергия на АТР е достатъчно за разцепване на глюкоза до млечна киселина.
В присъствието на кислород започва втората аеробни, въглехидрати стъпка храносмилането - въздух. Клетките могат да дишане, млечна киселина разцепват на СО2 от сложни реакции, включващи вече нови биокатализатори - ензими. В този цикъл включва органични киселини, състоящи се от три въглеродни атоми и следователно се нарича "цикъл трикарбоксилна киселина". За декодиране на цикъла през 1953 г. Нобелова награда бе присъдена на немския учен Г. Кребс.
Нека разгледаме този цикъл. Главна там, че крайният В на цикъла на Кребс от млечна киселина, получена от СО2 и Н2 О. Енергията от глюкоза е по този начин възстановява почти напълно.
Цикълът започва с две молекули на млечна киселина се окислява и се получава две молекули на пирогроздена киселина. Една от молекулите на пирогроздена киселина, от своя страна, се окислява, като се разцепва от една молекула СО2. Това води до образуването на молекула на оцетна киселина. Друга молекула на пирогроздена киселина се свързва специален СО2. на четири образуващи молекула на оксалоацетат киселина. Образуваната оцетна киселина се свързва с конкретен вещество, съдържащо mikroergicheskuyu комуникация, не само с фосфорен като АТР и сяра - така наречената "коензим А". Това съединение води до увеличаване на химичната активност на оцетна киселина, и се свързва с оксалоацетат киселина, като лимонена киселина.
Лимонена киселина нататък претърпява няколко трансформации и дава oxalosuccinic киселина, от която СО2 и разцепени форми на алфа - ketoglyutarovaya киселина. Той се окислява отново с освобождаването на СО2 и дава янтарна киселина. Окисляване янтарна киселина води до образуване на фумарова и след това ябълчна киселина. Крайният "хорда" цикъл - окисление на ябълчна киселина до оксалоацетат, което отново е свързано с молекула на оцетна киселина - и цикълът се рестартира.
За да обобщим клетки конкуренция с ТЕЦ. Учените са изчислили, че разлагането на СО2 и Н2 О две молекули на млечна киселина, образувани от една молекула глюкоза добив 36 молекули АТР. Заедно с две молекули АТР образувани чрез разцепване на глюкоза, 38 молекули АТР произведени. По отношение на енергия, това означава, че на още 690 калории, съдържащи се в грам-молекула глюкоза, клетката го превръща в желаната форма на енергия 55%, което е повече 380 калории! Разбира се, всеки инженер ще се съгласите, че подобна техника. Н. Г. никога не е било постигнато.
На нивото на образование на СО2 и Н2 О на глюкоза вече безопасно да се говори за дишане. В училище, всеки знае, че човек вдишва кислород и издишва въглероден диоксид (водата остава в тъканите).
Отново и отново едно е ударено от ефективност в природата! Тя ще изглежда, CO2 и вода не е толкова голям придобиване. Въпреки това, превръщането на енергия в природата не се изчерпва с това.
енергията на слънчевата светлина - на разположение за живота на Земята енергия Уникални подаръци. Използвайте го в много трудна техника. Така например, по принцип, може да се изгради една и съща топлинна мощност, като се фокусира върху огледало тавите с вода Каракум горещите лъчи на слънцето. Но технически трудно да се създаде такава централа.
В природата, отново като се използва същият химично съединение хлорофил - зеления пигмент, растения в състояние да улови енергия от клетъчните остатъци на слънце и животните - СО2 и вода, за да се възстанови молекула глюкоза.
Така че, аз съм затворен цикъл, както и че е възможно да се направи линия. Всички енергията на живота на Земята в една или друга степен е производна на слънчевата енергия. Възможността да се използва енергията на слънчевата светлина - основната разлика между света на растенията от животното. Растенията не притежават тази способност, на запасите от органична материя на Земята би отдавна изчерпани.
Синтез на органични вещества, наречени зелени листа на растението чрез фотосинтеза. Фотосинтезата - процес, до известна степен процес обратен на разделяне на въглехидрати. Най-добре е да се започне откриването на процеса на фотосинтеза от свойствата на веществото, която играе основна роля в него, - хлорофил.
Зеленият пигмент на растенията - хлорофил има уникална функция. молекула му улавя енергията на слънчевата светлина и в същото време, както казват физиците, "развълнуван", тоест, се движи към по-високо ниво на енергия. И докато на това ниво и с повече енергия, хлорофил предава своите ензимни системи, които на CO2 и вода създават първите три въглероден молекула от веществото. Процесът на фотосинтезата е много сложна и не е напълно изяснен. Въпреки това е ясно, че молекулата на глюкоза (краен продукт) е производно на енергията на слънчева светлина, СО2 и Н2 О.
Разбира се, пшеница, картофени клубени, сладки пъпеши не се състоят изцяло от въглехидрати. Те са винаги присъстват протеини, мазнини, нуклеинови киселини. Превръщането на въглехидратите и първични акт три-въглерод фотосинтезата на органични молекули се провежда в следващите етапи на различни ензимни системи. Но може би по-смислен анализ е обратния процес в живите клетки - използването на готови протеини и мазнини за клетъчна активност.
Голямото сложността и тежко дишане процес последователност показва, че всеки ензим и междинното вещество трябва да имат своето място в определена част на клетката. Сега автентично показа, че цялата система, което Кребс цикъл намира в митохондриите.
Съвсем наскоро, учените са открили, че всички ензимите на цикъла на Кребс са разположени във вътрешността на митохондриите и не са свързани с допрени прегради - мембрани. Ензимите на дихателната верига (окисление водород във вода), напротив, са в определени места на мембраната, състояща се от протеини и мазнини. Lipoid молекули - мазнина и не случайно са налични в митохондриите. Те са част от специфичните двойни слоеве, разположени в обвивки, отвън и вътре в митохондриите и селективно пропускане на някои метални йони.
Но функцията "ендоплазмения скелет" е неясно. Цялата тази система от двойни слоеве в рамките на клетката, подобно на релсите на голям железопътен възел, когато се гледа от самолета. Учените вярват, че ендоплазмения скелет носи клетъчната функция някакъв вид "железен път": за своите "релси", се транспортират хранителни вещества.
Тя ще изглежда, защо да усложни химичен процес? Смесете двата реагента в разтвор и реакцията е завършена. Въпреки това, ние не трябва да забравяме, скоростта на реакцията. Техниката отдавна използват катализатори, реакционни ускорители. Например, когато се добавя към реакцията на разлагане на водороден пероксид до вода и кислород ускорител - платина черна, реакцията ще стотици пъти по-бързо. Оказа се, че цялата работа в размер на повърхността на катализатора. Обикновена парче платина не влияе на разлагане на водороден пероксид. А платина черна - фин платина прах, който се получава чрез електролиза (метал загуба от техните соли чрез електрически ток) при платинов електрод. Повърхността на праха е изключително висока - в действителност има много малки частици. Същото нещо се случва в живата клетка. Комплекс митохондриите устройство - не фантазия природата, но еволюционно конфискация нужда да се използват максимално повърхност за работата на естествени катализатори - ензими.
Сподели с приятели