Hujayralarni energiya bilan ta'minlash. Energiya manbalari

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Barcha tirik organizmlar hujayralardan iborat, viruslardan tashqari. Ular o'simlik yoki hayvonning hayoti uchun zarur bo'lgan barcha jarayonlarni ta'minlaydi. Hujayraning o'zi alohida organizm bo'lishi mumkin. Va qanday qilib bunday murakkab tuzilma energiyasiz yashashi mumkin? Albatta yo'q. Xo'sh, hujayralarni energiya bilan ta'minlash qanday amalga oshiriladi? Bu biz quyida muhokama qiladigan jarayonlarga asoslangan.

Hujayralarni energiya bilan ta'minlash: u qanday ishlaydi?

Kamgina hujayralar energiyani tashqaridan oladi, uni o'zlari ishlab chiqaradi. Eukaryotik hujayralar o'ziga xos "stansiyalarga" ega. Hujayradagi energiya manbai esa mitoxondriya - uni hosil qiluvchi organelladir. Bu hujayrali nafas olish jarayoni. Uning hisobidan hujayralar energiya bilan ta'minlanadi. Biroq, ular faqat o'simliklar, hayvonlar va qo'ziqorinlarda mavjud. Bakteriya hujayralarida mitoxondriyalar mavjud emas. Shuning uchun ularda hujayralarni energiya bilan ta'minlash asosan nafas olish emas, balki fermentatsiya jarayonlari tufayli sodir bo'ladi.

Mitoxondriyalarning tuzilishi

Bu eukariotlarda paydo boʻlgan ikki membranali organella.kichikroq prokaryotik hujayrani o'zlashtirishi natijasida evolyutsiya jarayonida hujayra. Bu mitoxondriyaning o'ziga xos DNK va RNK, shuningdek, organellalar uchun zarur bo'lgan oqsillarni ishlab chiqaradigan mitoxondrial ribosomalarni o'z ichiga olganligini tushuntirishi mumkin.

Ichki membranada kristalar yoki tizmalar deb ataladigan o'simtalar mavjud. Kristalarda hujayrali nafas olish jarayoni sodir bo'ladi.

Ikki membrananing ichida bo'lgan narsa matritsa deyiladi. Unda kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirish uchun zarur bo‘lgan oqsillar, fermentlar, shuningdek, RNK, DNK va ribosomalar mavjud.

Hujayrali nafas olish hayotning asosidir

U uch bosqichda oʻtadi. Keling, ularning har birini batafsil ko'rib chiqaylik.

Birinchi bosqich - tayyorgarlik

Bu bosqichda murakkab organik birikmalar oddiyroqlarga ajraladi. Shunday qilib, oqsillar aminokislotalarga, yog‘lar karboksilik kislotalar va glitseringa, nuklein kislotalar nukleotidlarga, uglevodlar esa glyukozaga parchalanadi.

Glikoliz

Bu anoksik bosqich. Bu birinchi bosqichda olingan moddalarning yanada parchalanishida yotadi. Ushbu bosqichda hujayra foydalanadigan energiyaning asosiy manbalari glyukoza molekulalaridir. Ularning har biri glikoliz jarayonida ikkita piruvat molekulasiga parchalanadi. Bu ketma-ket o'nta kimyoviy reaktsiyalar paytida sodir bo'ladi. Birinchi beshlik tufayli glyukoza fosforlanadi va keyin ikkita fosfotriozaga bo'linadi. Quyidagi besh reaksiya ikkita molekula hosil qiladiATP (adenozin trifosfor kislotasi) va ikkita PVX molekulasi (piruvik kislota). Hujayra energiyasi aniq ATP shaklida saqlanadi.

Glikolizning butun jarayonini quyidagicha soddalashtirish mumkin:

2OVER+ 2ADP + 2H₃RO₄ + C₆H12_O6 → 2H2_{O + 2OVER}. ^N2 _+2S3_N4_O 3 _{+ 2ATP}

Shunday qilib, bir molekula glyukoza, ikkita ADP molekulasi va ikkita fosfor kislotasi yordamida hujayra ikki molekula ATP (energiya) va ikki molekula piruvik kislota oladi va keyingi bosqichda ulardan foydalanadi.

Uchinchi bosqich - oksidlanish

Bu bosqich faqat kislorod ishtirokida sodir bo'ladi. Ushbu bosqichning kimyoviy reaktsiyalari mitoxondriyalarda sodir bo'ladi. Bu uyali nafas olishning asosiy qismi bo'lib, uning davomida eng ko'p energiya chiqariladi. Bu bosqichda kislorod bilan reaksiyaga kirishib, piruvik kislota suv va karbonat angidridga parchalanadi. Bundan tashqari, bu jarayonda 36 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi. Shunday qilib, hujayradagi energiyaning asosiy manbalari glyukoza va pirouzum kislotasi degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Barcha kimyoviy reaksiyalarni jamlab, tafsilotlarni e'tiborsiz qoldirsak, biz hujayrali nafas olishning butun jarayonini bitta soddalashtirilgan tenglama bilan ifodalashimiz mumkin:

6O₂ + C₆N₁₂O_{6 + 38ADP + 38H}3_RO4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

Shunday qilib, nafas olish jarayonida bir molekula glyukoza, olti molekula kislorod,o'ttiz sakkizta ADP molekulasi va bir xil miqdordagi fosfor kislotasi, hujayra 38 ta ATP molekulasini oladi, ular shaklida energiya saqlanadi.

Mitoxondrial fermentlarning xilma-xilligi

Hujayra nafas olish orqali hayot uchun energiya oladi - glyukoza oksidlanishi, keyin esa pirouzum kislotasi. Bu kimyoviy reaksiyalarning barchasi fermentlar - biologik katalizatorlarsiz amalga oshirilmaydi. Keling, mitoxondriyadagilarni ko'rib chiqaylik - hujayrali nafas olish uchun mas'ul organoidlar. Ularning barchasi oksidoreduktazalar deb ataladi, chunki ular oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining paydo bo'lishini ta'minlash uchun zarurdir.

Barcha oksidoreduktazalarni ikki guruhga bo'lish mumkin:

• oksidaza;
• dehidrogenaz;

Degidrogenazalar, o'z navbatida, aerob va anaerobga bo'linadi. Aerobik ovqatlar organizm B2 vitaminidan oladigan koenzim riboflavinni o'z ichiga oladi. Aerob dehidrogenazlar koferment sifatida NAD va NADP molekulalarini o'z ichiga oladi.

Oksidlar xilma-xildir. Avvalo, ular ikki guruhga bo'lingan:

• tarkibida mis boʻlganlar;
• tarkibida temir borlar.

Birinchisiga polifenoloksidazalar, askorbat oksidazalar, ikkinchisiga katalaza, peroksidaza, sitoxromlar kiradi. Ikkinchisi, o'z navbatida, to'rt guruhga bo'linadi:

• sitoxromlar a;
• sitoxromlar b;
• sitoxromlar c;
• sitoxromlar d.

Sitoxromlar atarkibida temir formilporfirin, sitoxromlar b - temir protoporfirin, c - almashtirilgan temir mezoporfirin, d - temir dihidroporfirin mavjud.

Energiya olishning boshqa usullari bormi?

Koʻpchilik hujayralar uni hujayrali nafas olish natijasida olishiga qaramay, kislorod mavjudligini talab qilmaydigan anaerob bakteriyalar ham mavjud. Ular fermentatsiya orqali kerakli energiyani ishlab chiqaradilar. Bu kislorod ishtirokisiz fermentlar yordamida uglevodlar parchalanadigan jarayon bo'lib, buning natijasida hujayra energiya oladi. Kimyoviy reaksiyalarning yakuniy mahsulotiga qarab fermentatsiyaning bir necha turlari mavjud. Bu sut kislotasi, spirt, butirik kislota, aseton-butan, limon kislotasi bo'lishi mumkin.

Masalan, spirtli fermentatsiyani ko'rib chiqing. Buni quyidagicha ifodalash mumkin:

S₆N₁₂O₆ →S2_N5_{OH + 2SO}2

Ya'ni, bakteriya bir molekula glyukozani bir molekula etil spirti va ikkita molekula uglerod oksidiga (IV) parchalaydi.