मानवी शरीरात प्रवेश करणारे अन्न जटिल रासायनिक परिवर्तनांमधून जाते, म्हणजे. अंशतः ऑक्सिडेशन किंवा ऍनेरोबिक क्षय होतो. ऍनेरोबिक क्षय दरम्यान, रासायनिक ऊर्जा सोडली जाते, जी हालचालीसाठी तसेच शरीरासाठी आवश्यक पदार्थांच्या संश्लेषणासाठी आवश्यक असते.

सजीवांमध्ये चयापचय (चयापचय) मध्ये दोन परस्परसंबंधित प्रक्रिया असतात:

अॅनाबॉलिझम
अपचय

अॅनाबोलिझम किंवा आत्मसात करणे- शरीरात प्रवेश करणाऱ्यांवर आधारित साध्या अधिक जटिल संयुगे पासून संश्लेषण बाह्य वातावरणपदार्थ

उदाहरणार्थ, कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यापासून प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी हिरव्या वनस्पतींमध्ये सेंद्रिय पदार्थ तयार होतात.

अपचय किंवा विघटन- अॅनाबोलिझमची उलट प्रक्रिया. अपचय दरम्यान, जटिल संयुगे सोप्या संयुगेमध्ये विघटित होतात, जे नंतर वातावरणात अंतिम उत्पादन म्हणून सोडले जातात.

कॅटाबोलिझममध्ये, कर्बोदकांमधे मुख्य स्त्रोत कर्बोदकांमधे असतात, जे हायड्रोलाइटिक एन्झाईम्सद्वारे खंडित होतात. जर वनस्पतींमध्ये, बियाणे उगवण दरम्यान, माल्टोज डिसॅकराइडच्या निर्मितीसह, एंजाइम अमायलेसद्वारे स्टार्चचे हायड्रोलिसिस होते, तर प्राण्यांमध्ये, लाळ आणि स्वादुपिंडाच्या अमायलेसच्या कृती अंतर्गत, माल्टोज तयार होते. पुढे, माल्टोज, माल्टेज एंझाइमच्या कृती अंतर्गत, ग्लुकोजमध्ये जाते, जे किण्वन, ग्लायकोलिसिस आणि श्वासोच्छवासाच्या परिणामी, शेवटी कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यात मोडते. या प्रक्रियेदरम्यान सोडलेली ऊर्जा शरीरात जमा होते. हे स्थापित केले गेले आहे की एक ग्रॅम कार्बोहायड्रेट्सचे ज्वलन 4.1 kcal (17.22 kJ) सोडते.

चरबी आणि प्रथिनांचे अपचय देखील त्यांच्या हायड्रोलाइटिक क्लीव्हेजसह विशिष्ट एन्झाईम्सच्या प्रभावाखाली सुरू होते, पहिल्या प्रकरणात मुक्त तयार होते. चरबीयुक्त आम्लआणि ग्लिसरॉल, दुसऱ्यामध्ये - कमी आण्विक वजन पेप्टाइड्स आणि अमीनो ऍसिडस्.

चयापचय किंवा चयापचय तीन टप्प्यात विभागले जाऊ शकते:

पहिले पचन आहे, ज्यामध्ये पाचक अवयवांमध्ये अन्नाची यांत्रिक आणि रासायनिक प्रक्रिया आणि पोषक तत्वांचे शोषण यांचा समावेश होतो.
दुसरा टप्पा एक इंटरमीडिएट एक्सचेंज आहे, ज्यामध्ये क्षय आणि पदार्थांचे संश्लेषण प्रक्रिया समाविष्ट आहे. ही प्रक्रिया मध्यवर्ती आणि अंतिम चयापचय उत्पादनांच्या निर्मितीसह आहे. उदाहरणार्थ, ग्लुकोज, CO2 आणि H2O चयापचय च्या अंतिम उत्पादनांमध्ये रूपांतरित होण्यापूर्वी, अनेक मध्यवर्ती परिवर्तनांमधून जातात.
तिसरा टप्पा म्हणजे शरीरातून बाहेर टाकलेली हवा, लघवी इत्यादींसह चयापचय उत्पादनांचे उत्सर्जन. चयापचय प्रतिक्रियांच्या कोर्सवर परिणाम करणारे पदार्थ मेटाबोलाइट्स म्हणतात. यामध्ये अमिनो अॅसिड, फॅटी अॅसिड, शर्करा, नायट्रोजनयुक्त बेस आणि इतर संयुगे यांचा समावेश होतो.

चयापचय किंवा चयापचय उर्जेच्या रूपांतरणाशी अतूटपणे जोडलेले आहे. सजीवाला सतत बाह्य वातावरणातून ऊर्जेची गरज असते. असे आढळून आले की प्रकाशसंश्लेषण दरम्यान, म्हणजे. ऊर्जा रूपांतरण सूर्यप्रकाश, नंतरचे सेंद्रिय पदार्थांमध्ये संभाव्य रासायनिक उर्जेच्या स्वरूपात साठवले जाते. संभाव्य रासायनिक ऊर्जा, जी कर्बोदकांमधे, चरबी आणि इतर मॅक्रोमोलेक्युलर यौगिकांच्या विघटनाच्या परिणामी तयार होते, मॅक्रोर्जिक संयुगे जमा होते किंवा जमा होते.

एक्सचेंजच्या प्रक्रियेत, ऊर्जा खालीलप्रमाणे सोडली जाते. प्रथम, उच्च-आण्विक पदार्थ हायड्रोलाइटिकली कमी-आण्विक पदार्थांमध्ये विघटित होतात; उदाहरणार्थ, पॉलिसेकेराइड्स - मोनोसेकराइड्स; प्रथिने - एमिनो ऍसिडस्; चरबी - फॅटी ऍसिडस् आणि ग्लिसरॉल. त्याच वेळी, या पदार्थांच्या हायड्रोलाइटिक विघटनादरम्यान सोडलेली ऊर्जा फारच नगण्य आहे. पुढे, ग्लायकोलिसिस, फॅटी ऍसिडचे ऑक्सीकरण, एमिनो ऍसिडच्या प्रक्रियेत मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते. हायड्रोलिसिस उत्पादनांपैकी, तीन मुख्य ऊर्जा मूल्ये आहेत: एसिटाइलकोएन्झाइम ए, बी-केटोग्लुटेरिक ऍसिड आणि ऑक्सॅलोएसिटिक ऍसिड. हे पदार्थ डाय-ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल (क्रेब्स सायकल) द्वारे ऑक्सिडेशनमधून जातात. क्रेब्स सायकलमध्ये सुमारे 2/3 ऊर्जा सोडली जाते.

शरीरातील उच्च-आण्विक सेंद्रिय संयुगेच्या विघटनादरम्यान सोडलेली ऊर्जा ATP कॅप्चर करते आणि साठवते. त्याच वेळी, एटीपी सेलमध्ये संश्लेषित केले जाते आणि ऊर्जा त्याच्या फॉस्फरस बंधांमध्ये जमा होते. प्रथिनांच्या संश्लेषणादरम्यान, तसेच अवयव आणि स्नायूंच्या कार्यादरम्यान, एटीपी उर्जेच्या मुक्ततेसह मॅक्रोएर्जिक बॉन्डच्या साइटवर विघटित होते. परिणामी ऊर्जा संश्लेषणासाठी, तसेच मोटर प्रक्रियेसाठी स्त्रोत म्हणून काम करते.

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना, ATP हा या दोघांमधील दुवा आहे विरुद्ध प्रक्रिया, जिथे ते पदार्थांच्या क्षय दरम्यान ऊर्जा जमा करते आणि आत्मसात करताना देते.

चयापचयाच्या उर्जेमध्ये एटीपीची जैविक भूमिका धडधडणाऱ्या हृदयाच्या उदाहरणाद्वारे दर्शविली जाऊ शकते. संकुचित स्नायू प्रथिनांशी संवाद साधताना, एटीपी हृदयाचे आकुंचन करण्यासाठी आणि रक्ताभिसरण प्रणालीमध्ये रक्त ढकलण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते. त्याच वेळी, हृदयाच्या सुरळीत कार्यासाठी, एटीपीच्या प्रमाणात सतत भरपाई करणे आवश्यक आहे. जर हृदय प्राप्त होत नाही आवश्यक रक्कमपोषक सामग्री आणि "इंधन" (कार्बोहायड्रेट्स आणि त्यांचे क्षय उत्पादने), तसेच एटीपी तयार करण्यासाठी आवश्यक ऑक्सिजन, नंतर या प्रकरणात हृदयाचे उल्लंघन आहे.

विविध अवयवांच्या कार्यासाठी आवश्यक प्रमाणात एटीपी तयार होते सेल्युलर जीव- ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या प्रक्रियेत मेथोकॉन्ड्रिया.

शरीरातील एटीपीची मुख्य भूमिका असंख्य जैवरासायनिक प्रतिक्रियांसाठी ऊर्जा प्रदान करण्याशी संबंधित आहे. दोन उच्च-ऊर्जा बंधांचे वाहक असल्याने, एटीपी ऊर्जा वापरणाऱ्या अनेक जैवरासायनिक आणि शारीरिक प्रक्रियांसाठी ऊर्जेचा थेट स्रोत म्हणून काम करते. या सर्व शरीरातील जटिल पदार्थांच्या संश्लेषणाच्या प्रतिक्रिया आहेत: जैविक झिल्लीद्वारे रेणूंच्या सक्रिय हस्तांतरणाची अंमलबजावणी, ट्रान्समेम्ब्रेन इलेक्ट्रिकल संभाव्यतेच्या निर्मितीसह; स्नायू आकुंचन अंमलबजावणी.

तुम्हाला माहिती आहेच, सजीवांच्या बायोएनर्जेटिक्समध्ये, दोन मुख्य मुद्दे महत्त्वाचे आहेत:

अ) रासायनिक ऊर्जा एटीपीच्या निर्मितीद्वारे साठवली जाते, सेंद्रिय सब्सट्रेट्सच्या ऑक्सिडेशनच्या एक्सर्गोनिक कॅटाबॉलिक प्रतिक्रियांसह;
b) रासायनिक ऊर्जेचा वापर एटीपीचे विभाजन करून केला जातो, जो अॅनाबॉलिझमच्या एंडर्गोनिक प्रतिक्रियांशी संबंधित असतो आणि इतर प्रक्रिया ज्यांना ऊर्जा खर्चाची आवश्यकता असते.

बायोएनर्जेटिक्समध्ये एटीपी रेणू त्याच्या मध्यवर्ती भूमिकेत का बसतो हा प्रश्न उद्भवतो. त्याचे निराकरण करण्यासाठी, एटीपीची रचना विचारात घ्या एटीपीची रचना - (पीएच ७.० वर आयनचा टेट्राचार्ज).

एटीपी हे थर्मोडायनामिकली अस्थिर कंपाऊंड आहे. एटीपीची अस्थिरता, प्रथम, समान नावाच्या नकारात्मक शुल्काच्या क्लस्टरच्या क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षणाद्वारे निर्धारित केली जाते, ज्यामुळे संपूर्ण रेणूचे व्होल्टेज होते, परंतु सर्वात मजबूत बंधन म्हणजे पी - ओ - पी आणि दुसरे म्हणजे, विशिष्ट अनुनाद द्वारे. नंतरच्या घटकाच्या अनुषंगाने, फॉस्फरस अणूंमध्ये त्यांच्या दरम्यान असलेल्या ऑक्सिजन अणूच्या एकाकी मोबाईल इलेक्ट्रॉन्ससाठी स्पर्धा आहे, कारण प्रत्येक फॉस्फरस अणूमध्ये P=O आणि P - च्या महत्त्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा प्रभावामुळे आंशिक सकारात्मक चार्ज असतो. ओ- गट. अशा प्रकारे, एटीपीच्या अस्तित्वाची शक्यता रेणूमध्ये पुरेशा प्रमाणात रासायनिक उर्जेच्या उपस्थितीद्वारे निर्धारित केली जाते, ज्यामुळे या भौतिक-रासायनिक ताणांची भरपाई करणे शक्य होते. एटीपी रेणूमध्ये दोन फॉस्फोनहाइड्राइड (पायरोफॉस्फेट) बंध असतात, ज्याचे हायड्रोलिसिस मुक्त उर्जेमध्ये लक्षणीय घट होते (पीएच 7.0 आणि 37 ओ सी वर).

ATP + H 2 O \u003d ADP + H 3 RO 4 G0I \u003d - 31.0 kJ/mol.

ADP + H 2 O \u003d AMP + H 3 RO 4 G0I \u003d - 31.9 kJ / mol.

बायोएनर्जेटिक्सच्या मध्यवर्ती समस्यांपैकी एक म्हणजे एटीपीचे जैवसंश्लेषण, जे वन्यजीवांमध्ये एडीपी फॉस्फोरिलेशनद्वारे होते.

ADP चे फॉस्फोरिलेशन ही एंडरगोनिक प्रक्रिया आहे आणि त्यासाठी ऊर्जा स्त्रोत आवश्यक आहे. आधी नमूद केल्याप्रमाणे, निसर्गात उर्जेचे असे दोन स्त्रोत प्रबळ आहेत - सौर ऊर्जा आणि कमी झालेल्या सेंद्रिय संयुगांची रासायनिक ऊर्जा. हिरव्या वनस्पतीआणि काही सूक्ष्मजीव शोषलेल्या प्रकाश क्वांटाच्या ऊर्जेचे रासायनिक उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यास सक्षम आहेत, जी प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश अवस्थेत ADP फॉस्फोरिलेशनवर खर्च केली जाते. एटीपी पुनरुत्पादनाच्या या प्रक्रियेला प्रकाशसंश्लेषण फॉस्फोरिलेशन म्हणतात. एरोबिक परिस्थितीत सेंद्रिय संयुगांच्या ऑक्सिडेशन ऊर्जेचे एटीपी मॅक्रोएनर्जेटिक बाँडमध्ये रूपांतर प्रामुख्याने ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनद्वारे होते. एटीपीच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असलेली मुक्त ऊर्जा मायटोकोड्रियाच्या श्वसन ऑक्सिडेटिव्ह साखळीमध्ये निर्माण होते.

एटीपी संश्लेषणाचा आणखी एक प्रकार ओळखला जातो, ज्याला सब्सट्रेट फॉस्फोरिलेशन म्हणतात. इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफरशी संबंधित ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या उलट, सक्रिय फॉस्फोरिल ग्रुप (-PO3 H2) चे दाता, जे एटीपी पुनरुत्पादनासाठी आवश्यक आहे, ते ग्लायकोलिसिस आणि ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकलच्या प्रक्रियेचे मध्यस्थ आहेत. या सर्व प्रकरणांमध्ये, ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियांमुळे उच्च-ऊर्जा संयुगे तयार होतात: 1,3 - डायफॉस्फोग्लिसरेट (ग्लायकोलिसिस), ससिनिल - सीओए (ट्रायकार्बोक्झिलिक ऍसिड सायकल), जे योग्य एन्झाईम्सच्या सहभागासह, एडीपी आणि फोलिरेट करण्यास सक्षम असतात. एटीपी फॉर्म. अॅनारोबिक जीवांमध्ये एटीपी संश्लेषणासाठी सब्सट्रेट स्तरावर ऊर्जा परिवर्तन हा एकमेव मार्ग आहे. एटीपी संश्लेषणाची ही प्रक्रिया आपल्याला ऑक्सिजन उपासमारीच्या काळात कंकाल स्नायूंचे गहन कार्य राखण्यास अनुमती देते. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की मायटोकॉन्ड्रियाशिवाय परिपक्व एरिथ्रोसाइट्समध्ये एटीपी संश्लेषणाचा हा एकमेव मार्ग आहे.

अॅडेनाइल न्यूक्लियोटाइड सेल बायोएनर्जेटिक्समध्ये विशेषतः महत्वाची भूमिका बजावते, ज्यामध्ये दोन फॉस्फोरिक ऍसिडचे अवशेष जोडलेले असतात. या पदार्थाला एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट (एटीपी) म्हणतात. एटीपी रेणूच्या फॉस्फोरिक ऍसिडच्या अवशेषांमधील रासायनिक बंधांमध्ये, ऊर्जा साठवली जाते, जी सेंद्रिय फॉस्फोराईट विभाजित झाल्यानंतर सोडली जाते:

ATP \u003d ADP + P + E,

जेथे F एक एन्झाइम आहे, E एक मुक्त करणारी ऊर्जा आहे. या अभिक्रियामध्ये, एडेनोसाइन फॉस्फोरिक ऍसिड (एडीपी) तयार होतो - एटीपी रेणू आणि सेंद्रिय फॉस्फेटचा उर्वरित भाग. सर्व पेशी जैवसंश्लेषण, हालचाल, उष्णतेचे उत्पादन, मज्जातंतू आवेग, ल्युमिनेसेन्स (उदाहरणार्थ, ल्युमिनेसेंट बॅक्टेरिया), म्हणजेच सर्व जीवन प्रक्रियांसाठी एटीपीची ऊर्जा वापरतात.

ATP एक सार्वत्रिक जैविक ऊर्जा संचयक आहे. खाल्लेल्या अन्नामध्ये असलेली प्रकाश ऊर्जा एटीपी रेणूंमध्ये साठवली जाते.

सेलमध्ये एटीपीचा पुरवठा कमी आहे. तर, स्नायूमध्ये, एटीपी राखीव 20-30 आकुंचनांसाठी पुरेसे आहे. वाढलेल्या, परंतु अल्प-मुदतीच्या कामासह, स्नायू केवळ त्यांच्यामध्ये असलेल्या एटीपीच्या विभाजनामुळे कार्य करतात. काम पूर्ण केल्यानंतर, एखादी व्यक्ती जोरदारपणे श्वास घेते - या कालावधीत, कर्बोदकांमधे आणि इतर पदार्थांचे विघटन होते (ऊर्जा जमा होते) आणि पेशींमध्ये एटीपीचा पुरवठा पुनर्संचयित केला जातो.

एनर्जी एटीपी व्यतिरिक्त, ते शरीरात इतर अनेक कार्य करते महत्वाची कार्ये:

· इतर न्यूक्लिओसाइड ट्रायफॉस्फेट्ससह, एटीपी हे न्यूक्लिक अॅसिडच्या संश्लेषणातील प्रारंभिक उत्पादन आहे.
याव्यतिरिक्त, अनेक जैवरासायनिक प्रक्रियांच्या नियमनमध्ये एटीपी महत्त्वाची भूमिका बजावते. एटीपी अनेक एन्झाईम्सचा अॅलोस्टेरिक प्रभावक असल्याने, त्यांच्या नियामक केंद्रांमध्ये सामील होऊन, त्यांची क्रिया वाढवते किंवा दाबते.
· एटीपी हे चक्रीय एडेनोसाइन मोनोफॉस्फेटच्या संश्लेषणाचा थेट अग्रदूत आहे, जो सेलमध्ये हार्मोनल सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी दुय्यम संदेशवाहक आहे.

Synapses मध्ये न्यूरोट्रांसमीटर म्हणून ATP ची भूमिका देखील ओळखली जाते.

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

कर्बोदकांमधे, प्रथिने, चरबी - पोषक तत्वांपासून ऊर्जा काढणे प्रामुख्याने सेलच्या आत होते. त्यामध्ये, सर्व कर्बोदकांमधे ग्लुकोज, प्रथिने - अमीनो ऍसिडस्, चरबी - फॅटी ऍसिडद्वारे दर्शविले जातात. सेलमध्ये, ग्लुकोज, सायटोप्लाज्मिक एन्झाईम्सच्या प्रभावाखाली, पायरुव्हिक ऍसिडमध्ये रुपांतरित होते (अ‍ॅनेरोबिक ग्लायकोलिसिस दरम्यान) (चित्र 1.6).

तांदूळ. 1.6 ग्लुकोजच्या संपूर्ण ऑक्सिडेशन दरम्यान एटीपीची निर्मिती

या परिवर्तनांदरम्यान, एका ग्लुकोज रेणूपासून 2 ATP रेणू तयार होतात (सबस्ट्रेटला फॉस्फोरिलेट करणारे 2 ATP रेणू मोजत नाहीत). एसिटाइल कोएन्झाइम A (AcCoA) च्या 2 रेणूंमध्ये पायरुवेटचे रूपांतर आणखी 6 ATP रेणूंच्या निर्मितीमध्ये योगदान देते. आणि शेवटी, AcCoA मायटोकॉन्ड्रियामध्ये प्रवेश करतो आणि त्यांच्यामध्ये CO 2 आणि H 2 O मध्ये ऑक्सिडायझेशन होऊन आणखी 24 ATP रेणू तयार होतात. परंतु केवळ पायरुव्हिक ऍसिडच नाही तर फॅटी ऍसिड आणि बहुतेक अमिनो ऍसिड देखील सायटोप्लाझममध्ये AcCoA मध्ये रूपांतरित होतात आणि माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये देखील प्रवेश करतात. क्रेब्स सायकलमध्ये, AcCoA हा हायड्रोजन अणू आणि कार्बन मोनोऑक्साइडमध्ये मोडला जातो. कार्बन मोनॉक्साईड मायटोकॉन्ड्रियाच्या बाहेर आणि सेलच्या बाहेर पसरतो. हायड्रोजनचे अणू ऑक्सिडाइज्ड निकोटीनामाइड अॅडेनाइन डायन्यूक्लियोटाइड (एनएडी+) सह एकत्रित होतात, कमी झालेले एनएडी (एनएडीएच) तयार करतात आणि ऑक्सिडाइज्ड निकोटीनामाइड अॅडेनाइन डायन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी) सह, कमी झालेले एनएडीपीएच तयार करतात आणि नंतर हायड्रोजन वाहक एनएडीपीएच एनएचएडी एनएचएडी आणि एनएचएडी मॉलेस प्रणालीद्वारे हस्तांतरित केले जातात. आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लीचे.

परिणामी, NADH आणि NADPH या एन्झाईम्सने तयार केलेल्या इलेक्ट्रोट्रांसपोर्ट साखळीला एक प्रोटॉन आणि दोन इलेक्ट्रॉन दान करतात (चित्र 1.7).

अंजीर. 1.7 सेलमधील पोषक घटकांचे विघटन आणि इलेक्ट्रॉन वाहतूक प्रणाली यांच्यातील संबंध

वाहकांच्या साखळीतील इलेक्ट्रॉन्सच्या हस्तांतरणादरम्यान, रेडॉक्स संभाव्यता वाढते - नकारात्मक मूल्यांपासून O 2 च्या कपात संभाव्यतेपर्यंत. रेडॉक्स पोटेंशिअल्समधील हा फरक प्रेरक शक्ती बनवतो ज्यामुळे ATP चे संश्लेषण होते. इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीसह NADH आणि NADPH मधून इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉनचे वर्णन केलेले हस्तांतरण ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन म्हणतात. ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन दरम्यान ऊर्जा निर्मितीची यंत्रणा स्पष्ट करणार्‍या केमिओस्मोटिक सिद्धांतानुसार, इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीसह इलेक्ट्रॉन्सच्या हस्तांतरणादरम्यान, इलेक्ट्रॉनची जोडी तीन वेळा आतील माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली ओलांडते, प्रत्येक वेळी दोन प्रोटॉन बाहेरून हस्तांतरित करते (चित्र 1.8 ).

तांदूळ. 1.8 मिटोकॉन्ड्रियाच्या आतील पडद्यामध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनची केमिओस्मोटिक यंत्रणा.

परिणामी, झिल्लीच्या बाहेर प्रोटॉनची उच्च एकाग्रता असते आणि माइटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये कमी एकाग्रता असते आणि परिणामी, बाह्य (सकारात्मक चार्ज केलेले) आणि आतील (नकारात्मक चार्ज केलेले) पडद्याच्या स्तरांमधील विद्युत संभाव्यतेमध्ये फरक असतो. हे दोन्ही घटक (विद्युत क्षेत्र आणि एकाग्रता फरक) इलेक्ट्रोकेमिकल ट्रान्समेम्ब्रेन प्रोटॉन ग्रेडियंट तयार करतात, ज्यामुळे प्रोटॉन झिल्लीद्वारे परत येऊ लागतात. प्रोटॉनची ही उलटी हालचाल झिल्लीच्या प्रथिनेद्वारे केली जाते, ज्याला एटीपी सिंथेटेस जोडलेले असते, ते पडद्याच्या आतील (मॅट्रिक्स) बाजूला असते. एटीपी सिंथेटेससह पडदा प्रोटीनचा परस्परसंवाद ते सक्रिय करतो आणि एडेनोसाइन डायफॉस्फोरिक (एडीपी) आणि फॉस्फोरिक ऍसिड (पीएन) पासून एटीपीच्या संश्लेषणासह असतो. म्हणून, पडद्याद्वारे प्रोटॉनचा प्रवाह प्रतिक्रिया सक्रिय करतो:

ADP + Fn -> ATP + H 2 O

प्रोटॉन ग्रेडियंटची उर्जा देखील मायटोकॉन्ड्रियल झिल्लीद्वारे कॅल्शियम आणि सोडियम आयनची वाहतूक, NADH च्या मदतीने त्यांच्यामध्ये NADP+ पुनर्संचयित करणे आणि उष्णता निर्माण करणे सुनिश्चित करते. ग्लायकोलिसिस आणि ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन दरम्यान तयार झालेले एटीपी रेणू सेलद्वारे जवळजवळ सर्व इंट्रासेल्युलर चयापचय प्रतिक्रियांसाठी ऊर्जा प्रदान करण्यासाठी वापरले जातात.

तांदूळ. 1.9 एटीपी रेणूची योजना. बाण Тpuphosfam उच्च-ऊर्जा बंध दर्शवितात.

एटीपी रेणूचे मॅक्रोएर्जिक फॉस्फेट बंध अतिशय अस्थिर असतात आणि टर्मिनल फॉस्फेट गट सहजपणे एटीपीपासून विभक्त होतात, ऊर्जा (7-10 kcal/mol ATP) (चित्र 1.9) सोडतात.

क्लीव्हड, ऊर्जा-समृद्ध फॉस्फेट गटांना विविध सब्सट्रेट्समध्ये हस्तांतरित करून ऊर्जा हस्तांतरित केली जाते, एंजाइम, त्यांना सक्रिय करणे, स्नायूंच्या आकुंचन इत्यादींवर खर्च केले जाते.

ऊर्जा फॉस्फोजेनिक प्रणाली

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

एटीपी रेणूच्या मॅक्रोएर्जिक बाँडची ऊर्जा शरीरात मुक्त ऊर्जा संचयनाचे सार्वत्रिक स्वरूप आहे. तथापि, सेलच्या आत साठवलेल्या एटीपीचे प्रमाण कमी आहे. हे त्याचे कार्य केवळ काही सेकंदांसाठी प्रदान करते. या परिस्थितीमुळे कंकाल, हृदय आणि मज्जातंतू पेशींमध्ये ऊर्जा चयापचय नियंत्रित करणार्‍या संवेदनशील यंत्रणेची निर्मिती झाली. या ऊतींमध्ये सेंद्रिय फॉस्फेट संयुगे असतात जे फॉस्फेट बाँडच्या स्वरूपात ऊर्जा साठवतात आणि एटीपी संश्लेषणासाठी या ऊर्जा-समृद्ध फॉस्फेट गटांचा स्रोत प्रदान करतात. सेंद्रिय फॉस्फेट संयुगे फॉस्फेजेन्स म्हणतात. मानवांमध्ये यापैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे क्रिएटिन फॉस्फेट (CP). जेव्हा ते विभाजित केले जाते, तेव्हा 10 kcal/mol पर्यंत ऊर्जा सोडली जाते, जी एटीपी पुनर्संश्लेषणासाठी वापरली जाते. या ऊतींमधील एटीपी सामग्रीमध्ये घट झाल्यामुळे सीपीचे विघटन होते आणि एटीपी एकाग्रतेत वाढ झाल्याने त्याचे पुनर्संश्लेषण होते. अशाप्रकारे, कंकाल स्नायूमध्ये, सीपीची एकाग्रता एटीपीपेक्षा 3-5 पट जास्त असते. क्रिएटिन किनेज या एन्झाइमच्या प्रभावाखाली CF चे हायड्रोलिसिस (क्रिएटिन आणि फॉस्फेट) एटीपीचे पुनर्संश्लेषण सुनिश्चित करते, जे स्नायूंच्या आकुंचनासाठी ऊर्जा स्त्रोत आहे:

सोडलेले क्रिएटिन पुन्हा सेलद्वारे क्रिएटिन फॉस्फेटमध्ये ऊर्जा साठवण्यासाठी वापरले जाते. हा प्रभाव सेलमधील एटीपीची एकाग्रता तुलनेने स्थिर पातळीवर ठेवतो. म्हणून, कंकाल स्नायू पेशींचे फॉस्फोक्रेटिन आणि त्याचे एटीपी तथाकथित ऊर्जा फॉस्फोजेनिक प्रणाली बनवतात. फॉस्फोजेनिक प्रणालीची ऊर्जा "झटका" स्नायू क्रियाकलाप प्रदान करण्यासाठी वापरली जाते, 10-15 सेकंदांपर्यंत टिकते, म्हणजे. 100-मीटर अंतर चालविण्यासाठी पुरेशी कमाल स्नायू शक्ती.

ऊर्जा पुरवठा प्रणाली "ग्लायकोजेन-लैक्टिक ऍसिड"

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

स्नायुंचे कार्य जास्तीत जास्त 10-15 सेकंदांपेक्षा जास्त काळ टिकते उच्चस्तरीयपुढील 30-40 सेकंदात, ते अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिसची ऊर्जा प्रदान केली जाते, म्हणजे. डिग्रेडेबल कार्बोहायड्रेट डेपो - यकृत आणि स्नायू ग्लायकोजेनमधून लॅक्टिक ऍसिडमध्ये ग्लुकोज रेणूचे रूपांतर. अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिस दरम्यान, एटीपी रेणू मायटोकॉन्ड्रियामधील एरोबिक ऑक्सिडेशनच्या तुलनेत जवळजवळ 2.5 पट वेगाने तयार होतात. अशाप्रकारे, फॉस्फोजेनिक प्रणाली आणि ग्लायकोजेन ते लैक्टिक ऍसिड (ग्लायकोजेन-लॅक्टिक ऍसिड सिस्टम) चे ऍनेरोबिक विघटन एखाद्या व्यक्तीला लक्षणीय प्रमाणात स्नायूंच्या झटक्याचे काम करण्याची संधी देते (खेळांमध्ये - धावणे, वजन उचलणे, डायव्हिंग इ.) जास्त काळ स्नायूंच्या कामासाठी मायटोकॉन्ड्रियामध्ये ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन वाढणे आवश्यक आहे, जे वर दर्शविल्याप्रमाणे, एटीपी पुनर्संश्लेषणाचा मुख्य भाग प्रदान करते.

"चयापचय आणि ऊर्जा. पोषण. मूलभूत चयापचय." या विषयाच्या सामग्रीची सारणी.
1. चयापचय आणि ऊर्जा. अन्न. अॅनाबोलिझम. अपचय
2. प्रथिने आणि शरीरातील त्यांची भूमिका. रुबनरनुसार परिधान गुणांक. सकारात्मक नायट्रोजन शिल्लक. नकारात्मक नायट्रोजन शिल्लक.
3. लिपिड्स आणि शरीरात त्यांची भूमिका. चरबी. सेल्युलर लिपिड्स. फॉस्फोलिपिड्स. कोलेस्टेरॉल.
4. तपकिरी चरबी. तपकिरी ऍडिपोज टिश्यू. रक्त प्लाझ्मा लिपिड्स. लिपोप्रोटीन्स. एलडीएल. एचडीएल. VLDL.
5. कर्बोदके आणि शरीरात त्यांची भूमिका. ग्लुकोज. ग्लायकोजेन.

8. शरीराच्या ऊर्जेच्या गरजा पुरवण्यात चयापचय क्रियांची भूमिका. फॉस्फोरिलेशन गुणांक. ऑक्सिजनच्या उष्मांक समतुल्य.
9. शरीराच्या ऊर्जेच्या खर्चाचे मूल्यांकन करण्याच्या पद्धती. थेट कॅलरीमेट्री. अप्रत्यक्ष कॅलरीमेट्री.
10. मूलभूत विनिमय. मुख्य एक्सचेंजच्या मूल्याची गणना करण्यासाठी समीकरणे. शरीर पृष्ठभाग कायदा.

शरीराच्या ऊर्जेच्या गरजा पुरवण्यात चयापचय क्रियांची भूमिका. फॉस्फोरिलेशन गुणांक. ऑक्सिजनच्या उष्मांक समतुल्य.

ऊर्जेचे प्रमाण, अन्नासह शरीरात प्रवेश करताना, अपरिवर्तित शरीराचे वजन, शारीरिक क्रियाकलाप आणि संबंधित वाढीचा दर आणि शरीराच्या संरचनेचे नूतनीकरण या पार्श्वभूमीवर समतोल उर्जा संतुलन राखणे सुनिश्चित केले पाहिजे. मानवी शरीराला पोषक तत्वांच्या संभाव्य रासायनिक ऊर्जेच्या रूपात ऊर्जा मिळते. ही ऊर्जा चरबी, प्रथिने आणि कार्बोहायड्रेट्सच्या रेणूंच्या रासायनिक बंधांमध्ये जमा होते, जे अपचय प्रक्रियेत कमी ऊर्जा सामग्रीसह चयापचय अंतिम उत्पादनांमध्ये रूपांतरित होते. जैविक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेत सोडलेली ऊर्जा प्रामुख्याने एटीपीच्या संश्लेषणासाठी वापरली जाते, जी ऊर्जेचा सार्वत्रिक स्त्रोत म्हणून शरीरात यांत्रिक कार्य, रासायनिक संश्लेषण आणि जैविक संरचनांचे नूतनीकरण, पदार्थांची वाहतूक, ऑस्मोटिक आणि ऑस्मोटिक प्रक्रियेसाठी आवश्यक असते. विद्युत काम. सेलमधील ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियेची योजना अंजीरमध्ये दर्शविली आहे. १२.१.

एटीपीच्या संश्लेषित मोल्सची संख्याऑक्सिडाइज्ड सब्सट्रेटचा प्रति मोल त्याच्या प्रकारावर (प्रथिने, चरबी, कार्बोहायड्रेट) आणि मूल्यावर अवलंबून असतो. फॉस्फोरिलेशन गुणांक. हा गुणांक, P/O म्हणून दर्शविला जातो, श्वासोच्छवासाच्या वेळी कमी झालेल्या सेंद्रिय संयुगांच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान वापरल्या जाणार्‍या एका ऑक्सिजन अणूच्या प्रति संश्लेषित केलेल्या एटीपी रेणूंच्या संख्येइतका असतो. एनएडी एच ते 02 पर्यंत श्वसन साखळीसह इलेक्ट्रॉनच्या प्रत्येक जोडीच्या हस्तांतरणासह, पी / ओ = 2 चे मूल्य. एनएडी एच 2-आश्रित एन्झाइम्सद्वारे ऑक्सिडाइझ केलेल्या सब्सट्रेट्ससाठी, पी / ओ = 1.3. हे P/O गुणोत्तर मायटोकॉन्ड्रियामधील एटीपीच्या संश्लेषणासाठी आणि मायटोकॉन्ड्रियापासून उपभोगाच्या ठिकाणी रासायनिक ग्रेडियंटच्या विरूद्ध मॅक्रोएर्गच्या वाहतुकीसाठी सेलची ऊर्जा खर्च प्रतिबिंबित करतात.

तांदूळ. १२.१. सेलमध्ये ऊर्जा एक्सचेंज.एमिनो अॅसिड, मोनोसॅकराइड्स आणि फॅटी अॅसिड्सच्या जैविक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेत, सोडलेली रासायनिक ऊर्जा मॅक्रोएर्जिक कंपाऊंड (एटीपी) संश्लेषित करण्यासाठी वापरली जाते. जेव्हा एटीपी खंडित केला जातो, तेव्हा त्याची ऊर्जा सर्व प्रकारचे सेल कार्य (रासायनिक, इलेक्ट्रिकल, ऑस्मोटिक आणि यांत्रिक) पार पाडण्यासाठी लक्षात येते.

तर एक भाग चरबी, प्रथिने आणि कार्बोहायड्रेट्सच्या रेणूंच्या रासायनिक बंधांमध्ये जमा होतेजैविक ऑक्सिडेशन प्रक्रियेतील ऊर्जा एटीपीचे संश्लेषण करण्यासाठी वापरली जाते, या उर्जेचा दुसरा भाग उष्णतेमध्ये रूपांतरित होतो. ही उष्णता, पोषक तत्वांच्या जैविक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेत लगेच सोडली जाते, तिला प्राथमिक म्हणतात. एटीपीच्या संश्लेषणासाठी ऊर्जेचा कोणता भाग वापरला जाईल आणि त्याच्या रासायनिक मॅक्रोएर्जिक बाँडमध्ये पुन्हा जमा होईल हे P/O च्या मूल्यावर आणि श्वासोच्छवासाच्या प्रक्रियेच्या माइटोकॉन्ड्रियामधील कपलिंगच्या कार्यक्षमतेवर अवलंबून असते आणि फॉस्फोरिलेशन. थायरॉईड संप्रेरक, असंतृप्त फॅटी ऍसिडस्, कमी-घनतेचे लिपोप्रोटीन, डायनिट्रोफेनॉल यांच्या कृती अंतर्गत श्वसन आणि फॉस्फोरिलेशनच्या जोडणीमुळे P/O गुणांक कमी होतो, रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेच्या मोठ्या भागाचे प्राथमिक उष्णतेमध्ये रूपांतर होते. श्वासोच्छ्वास आणि फॉस्फोरिलेशनच्या सामान्य संयुग्मन परिस्थितीपेक्षा ऑक्सिडाइज्ड पदार्थ. त्याच वेळी, एटीपी संश्लेषणाची कार्यक्षमता कमी होते, संश्लेषित एटीपी रेणूंची संख्या कमी होते.

संपूर्ण ऑक्सिडेशनसहअन्न कर्बोदकांमधे 1 ग्रॅम मिश्रण 4 kcal उष्णता सोडते. शरीरातील ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत, 1 ग्रॅम कर्बोदकांमधे एटीपीचे 0.13 मोल संश्लेषण होते. जर आपण असे गृहीत धरले की ATP मधील पायरोफॉस्फेट बाँडची ऊर्जा 7 kcal/mol आहे, तर जेव्हा 1 ग्रॅम कर्बोदकांमधे ऑक्सिडायझेशन केले जाते, तेव्हा शरीरात केवळ 0.91 (0.13 x 7) kcal ऊर्जा संश्लेषित ATP मध्ये साठवली जाईल. उर्वरित 3.09 kcal उष्णता (प्राथमिक उष्णता) म्हणून नष्ट होईल. येथून एटीपी संश्लेषणाची कार्यक्षमता आणि त्यात ग्लुकोज रासायनिक बंधांची ऊर्जा जमा करणे शक्य आहे:

कार्यक्षमता \u003d (0.91: 4.0) x 100 \u003d 22.7%.

वरील गणनेवरून असे दिसून येते की ग्लुकोजच्या रासायनिक बंधांच्या जैविक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेत केवळ 22.7% ऊर्जा एटीपीच्या संश्लेषणासाठी वापरली जाते आणि ती पुन्हा रासायनिक मॅक्रोर्जिक बाँडच्या स्वरूपात साठवली जाते, 77.3% ग्लुकोजच्या रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेचे प्राथमिक उष्णतेमध्ये रूपांतर होते आणि ऊतींमध्ये पसरते.

एटीपीमध्ये ऊर्जा साठवली जातेत्यानंतर, त्याचा वापर शरीरात रासायनिक, वाहतूक, विद्युत प्रक्रिया पार पाडण्यासाठी, यांत्रिक कार्य तयार करण्यासाठी केला जातो आणि शेवटी उष्णतेमध्ये देखील बदलतो, ज्याला दुय्यम म्हणतात.

प्राथमिक आणि दुय्यम उष्णता ही नावे पोषक तत्वांच्या रासायनिक बंधांच्या सर्व उर्जेचे उष्णतेमध्ये दोन-टप्प्यांवरील संपूर्ण रूपांतरणाची कल्पना दर्शवतात (पहिला टप्पा जैविक ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत प्राथमिक उष्णतेची निर्मिती आहे, दुसरा टप्पा आहे उत्पादनासाठी मॅक्रोएर्ग्सच्या ऊर्जेच्या वापराच्या प्रक्रियेत दुय्यम उष्णतेची निर्मिती विविध प्रकारचेकाम). अशाप्रकारे, जर आपण एका तासात किंवा एका दिवसात शरीरात निर्माण होणारी संपूर्ण उष्णता मोजली, तर ही उष्णता मोजमाप दरम्यान जैविक ऑक्सिडेशन झालेल्या पोषक घटकांच्या रासायनिक बंधांच्या एकूण उर्जेचे मोजमाप होईल. शरीरात निर्माण होणाऱ्या उष्णतेच्या प्रमाणानुसार, महत्त्वपूर्ण प्रक्रियांच्या अंमलबजावणीसाठी किती ऊर्जा खर्च होतो हे ठरवता येते.

ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोतशरीरातील महत्वाच्या प्रक्रियेच्या अंमलबजावणीसाठी पोषक तत्वांचे जैविक ऑक्सिडेशन आहे. या ऑक्सिडेशनमुळे ऑक्सिजनचा वापर होतो. म्हणून, प्रति मिनिट, तास, दिवस शरीराद्वारे वापरल्या जाणार्‍या ऑक्सिजनचे प्रमाण मोजून, मापन दरम्यान शरीराच्या उर्जेच्या वापराचे प्रमाण ठरवता येते.

वेळेच्या प्रति युनिट वापरलेल्या रकमेच्या दरम्यानऑक्सिजनचे शरीर आणि त्याच वेळी त्यामध्ये तयार होणारे उष्णतेचे प्रमाण यांच्यात एक संबंध आहे, ज्याद्वारे व्यक्त केले जाते ऑक्सिजनच्या समतुल्य कॅलरी(CE02). KE02 अंतर्गत 1 लीटर ऑक्सिजन वापरल्यावर शरीरात किती उष्णता निर्माण होते ते समजून घ्या.

सातत्य. क्र. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005 पहा

विज्ञान वर्गांमध्ये जीवशास्त्राचे धडे

प्रगत नियोजन, ग्रेड 10

धडा 19

उपकरणे:सामान्य जीवशास्त्रावरील सारण्या, एटीपी रेणूच्या संरचनेचा एक आकृती, प्लॅस्टिक आणि ऊर्जा एक्सचेंजमधील संबंधांचा आकृती.

I. ज्ञान चाचणी

"सजीव पदार्थाचे सेंद्रिय संयुगे" एक जैविक श्रुतलेख आयोजित करणे

शिक्षक अंकांच्या खाली प्रबंध वाचतात, विद्यार्थी त्यांच्या आवृत्तीसाठी सामग्रीमध्ये योग्य असलेल्या प्रबंधांची संख्या नोटबुकमध्ये लिहून ठेवतात.

पर्याय 1 - प्रथिने.
पर्याय 2 - कर्बोदकांमधे.
पर्याय 3 - लिपिड्स.
पर्याय 4 - न्यूक्लिक अॅसिड.

1. मध्ये शुद्ध स्वरूपफक्त C, H, O अणूंचा समावेश होतो.

2. C, H, O अणूंव्यतिरिक्त, त्यात N आणि सहसा S अणू असतात.

3. C, H, O अणूंव्यतिरिक्त, त्यात N आणि P अणू असतात.

4. त्यांच्याकडे तुलनेने लहान आण्विक वजन आहे.

5. आण्विक वजन हजारो ते अनेक दहापट आणि शेकडो हजारो डाल्टन असू शकते.

6. अनेक दहापट आणि लाखो डाल्टनपर्यंतचे आण्विक वजन असलेले सर्वात मोठे सेंद्रिय संयुगे.

7. पदार्थ मोनोमर किंवा पॉलिमर आहे की नाही यावर अवलंबून, त्यांच्याकडे भिन्न आण्विक वजन आहेत - अगदी लहान ते खूप जास्त.

8. मोनोसॅकराइड्सचा समावेश होतो.

9. अमीनो ऍसिडचा समावेश होतो.

10. न्यूक्लियोटाइड्सचा समावेश होतो.

11. ते उच्च फॅटी ऍसिडचे एस्टर आहेत.

12. मूलभूत संरचनात्मक एकक: "नायट्रोजनयुक्त आधार - पेंटोज - फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेष".

13. मूलभूत संरचनात्मक एकक: "अमीनो ऍसिडस्".

14. मूलभूत संरचनात्मक एकक: "मोनोसॅकराइड".

15. मूलभूत संरचनात्मक एकक: "ग्लिसरॉल-फॅटी ऍसिड".

16. पॉलिमर रेणू एकाच मोनोमर्सपासून तयार केले जातात.

17. पॉलिमर रेणू सारख्या, परंतु अगदी एकसारखे नसलेल्या मोनोमर्सपासून बनवले जातात.

18. पॉलिमर नाहीत.

19. ते जवळजवळ केवळ ऊर्जा, बांधकाम आणि साठवण कार्ये करतात, काही प्रकरणांमध्ये - संरक्षणात्मक.

20. ऊर्जा आणि बांधकाम व्यतिरिक्त, ते उत्प्रेरक, सिग्नल, वाहतूक, मोटर आणि संरक्षणात्मक कार्ये करतात;

21. ते पेशी आणि शरीराच्या आनुवंशिक गुणधर्मांचे संचय आणि हस्तांतरण करतात.

पर्याय 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
पर्याय २ – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
पर्याय 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
पर्याय 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. नवीन साहित्य शिकणे

1. एडेनोसिन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिडची रचना

प्रथिने, न्यूक्लिक अॅसिड, चरबी आणि कार्बोहायड्रेट्स व्यतिरिक्त, सजीव पदार्थांचे संश्लेषण होते मोठ्या संख्येनेइतर सेंद्रिय संयुगे. त्यापैकी, सेलच्या बायोएनर्जेटिक्समध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली जाते एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट (एटीपी).एटीपी सर्व वनस्पती आणि प्राण्यांच्या पेशींमध्ये आढळते. पेशींमध्ये, अॅडेनोसाइन ट्रायफॉस्फोरिक ऍसिड बहुतेकदा म्हणतात क्षारांच्या स्वरूपात असते एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट्स. ATP चे प्रमाण चढउतार होते आणि सरासरी 0.04% असते (सरासरी सेलमध्ये सुमारे 1 अब्ज ATP रेणू असतात). एटीपीची सर्वात मोठी मात्रा कंकाल स्नायूंमध्ये आढळते (0.2-0.5%).

एटीपी रेणूमध्ये नायट्रोजनयुक्त बेस - अॅडेनाइन, पेंटोज - राइबोज आणि फॉस्फोरिक ऍसिडचे तीन अवशेष असतात, म्हणजे. एटीपी एक विशेष एडिनाइल न्यूक्लियोटाइड आहे. इतर न्यूक्लियोटाइड्सच्या विपरीत, एटीपीमध्ये एक नाही तर तीन फॉस्फोरिक ऍसिडचे अवशेष असतात. एटीपी मॅक्रोएर्जिक पदार्थांचा संदर्भ देते - त्यांच्या बंधांमध्ये मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा असलेले पदार्थ.

एटीपी रेणूचे अवकाशीय मॉडेल (ए) आणि संरचनात्मक सूत्र (बी).

ATPase enzymes च्या कृती अंतर्गत ATP च्या रचनेतून, फॉस्फोरिक ऍसिडचे अवशेष काढून टाकले जातात. एटीपीचा टर्मिनल फॉस्फेट गट वेगळे करण्याची प्रवृत्ती आहे:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30.5 kJ + Fn,

कारण यामुळे शेजारील नकारात्मक शुल्कांमधील ऊर्जावान प्रतिकूल इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण नाहीसे होते. परिणामी फॉस्फेट पाण्यासह ऊर्जावान अनुकूल हायड्रोजन बंधांच्या निर्मितीद्वारे स्थिर होते. ADP + Fn प्रणालीमधील शुल्क वितरण ATP पेक्षा अधिक स्थिर होते. या प्रतिक्रियेच्या परिणामी, 30.5 kJ सोडले जातात (जेव्हा पारंपारिक सहसंयोजक बंध तुटला जातो तेव्हा 12 kJ सोडला जातो).

ATP मधील फॉस्फरस-ऑक्सिजन बाँडच्या उच्च उर्जा "किंमत" वर जोर देण्यासाठी, त्यास ~ या चिन्हाने दर्शविण्याची प्रथा आहे आणि त्याला मॅक्रोएनर्जेटिक बॉन्ड म्हणायचे आहे. जेव्हा फॉस्फोरिक ऍसिडचा एक रेणू बंद केला जातो, तेव्हा ATP चे ADP (एडिनोसिन डायफॉस्फोरिक ऍसिड) मध्ये रूपांतर होते आणि फॉस्फोरिक ऍसिडचे दोन रेणू क्लीव्ह केलेले असल्यास, ATP चे AMP (एडिनोसिन मोनोफॉस्फोरिक ऍसिड) मध्ये रूपांतर होते. थर्ड फॉस्फेटची क्लीवेज केवळ 13.8 kJ च्या रिलीझसह आहे, ज्यामुळे एटीपी रेणूमध्ये फक्त दोन मॅक्रोएर्जिक बंध आहेत.

2. सेलमध्ये एटीपीची निर्मिती

सेलमध्ये एटीपीचा पुरवठा कमी आहे. उदाहरणार्थ, स्नायूमध्ये, एटीपी साठा 20-30 आकुंचनांसाठी पुरेसा असतो. पण एक स्नायू तासनतास काम करू शकतो आणि हजारो आकुंचन निर्माण करू शकतो. म्हणून, ATP ते ADP च्या विघटनासह, सेलमध्ये उलट संश्लेषण सतत घडणे आवश्यक आहे. पेशींमध्ये एटीपीच्या संश्लेषणासाठी अनेक मार्ग आहेत. चला त्यांना जाणून घेऊया.

1. अॅनारोबिक फॉस्फोरिलेशन.फॉस्फोरिलेशन ही ADP आणि कमी आण्विक वजन फॉस्फेट (Pn) पासून ATP संश्लेषणाची प्रक्रिया आहे. या प्रकरणात, आम्ही सेंद्रिय पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या ऑक्सिजन-मुक्त प्रक्रियांबद्दल बोलत आहोत (उदाहरणार्थ, ग्लायकोलिसिस ही ग्लुकोज ते पायरुव्हिक ऍसिडचे ऑक्सिजन-मुक्त ऑक्सीकरण प्रक्रिया आहे). या प्रक्रियेदरम्यान सोडण्यात येणारी अंदाजे 40% ऊर्जा (सुमारे 200 kJ/mol ग्लुकोज) एटीपी संश्लेषणावर खर्च होते आणि उर्वरित उष्णतेच्या स्वरूपात नष्ट होते:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn --> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

2. ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन- ऑक्सिजनसह सेंद्रिय पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या उर्जेमुळे एटीपी संश्लेषणाची ही प्रक्रिया आहे. ही प्रक्रिया 1930 च्या सुरुवातीस शोधली गेली. 20 वे शतक व्ही.ए. एन्गेलहार्ट. सेंद्रिय पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या ऑक्सिजन प्रक्रिया मायटोकॉन्ड्रियामध्ये पुढे जातात. या प्रकरणात सोडण्यात येणारी अंदाजे 55% ऊर्जा (सुमारे 2600 kJ/mol ग्लुकोज) एटीपीच्या रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतरित होते आणि 45% उष्णतेच्या रूपात नष्ट होते.

ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन हे अॅनारोबिक संश्लेषणापेक्षा जास्त कार्यक्षम आहे: जर ग्लुकोज रेणूच्या विघटन दरम्यान ग्लायकोलिसिस दरम्यान फक्त 2 एटीपी रेणू संश्लेषित केले गेले, तर ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशन दरम्यान 36 एटीपी रेणू तयार होतात.

3. फोटोफॉस्फोरिलेशन- सूर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेमुळे एटीपी संश्लेषणाची प्रक्रिया. ATP संश्लेषणाचा हा मार्ग केवळ प्रकाशसंश्लेषण (हिरव्या वनस्पती, सायनोबॅक्टेरिया) करण्यास सक्षम असलेल्या पेशींसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. ATP च्या संश्लेषणासाठी प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश टप्प्यात सूर्यप्रकाश क्वांटाची ऊर्जा प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे वापरली जाते.

3. एटीपीचे जैविक महत्त्व

एटीपी सेलमधील चयापचय प्रक्रियेच्या केंद्रस्थानी आहे, जैविक संश्लेषण आणि क्षय यांच्या प्रतिक्रियांमधील दुवा आहे. सेलमधील एटीपीच्या भूमिकेची तुलना बॅटरीच्या भूमिकेशी केली जाऊ शकते, कारण एटीपीच्या हायड्रोलिसिस दरम्यान, विविध जीवन प्रक्रियांसाठी आवश्यक ऊर्जा ("डिस्चार्ज") सोडली जाते आणि फॉस्फोरिलेशन ("चार्जिंग") प्रक्रियेत. , एटीपी पुन्हा स्वतःमध्ये ऊर्जा जमा करते.

एटीपी हायड्रोलिसिस दरम्यान सोडलेल्या ऊर्जेमुळे, पेशी आणि शरीरातील जवळजवळ सर्व महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया होतात: तंत्रिका आवेगांचे संक्रमण, पदार्थांचे जैवसंश्लेषण, स्नायूंचे आकुंचन, पदार्थांचे वाहतूक इ.

III. ज्ञानाचे एकत्रीकरण

जैविक समस्या सोडवणे

कार्य 1. वेगाने धावताना, आपण अनेकदा श्वास घेतो, घाम वाढतो. या घटना समजावून सांगा.

कार्य 2. गोठवणारे लोक थंडीत थबकणे आणि उडी का मारणे सुरू करतात?

कार्य 3. I. Ilf आणि E. Petrov "द ट्वेल्व्ह चेअर्स" यांच्या सुप्रसिद्ध कार्यात अनेकांमध्ये उपयुक्त टिप्सतुम्ही हे देखील शोधू शकता: "खोल श्वास घ्या, तुम्ही उत्साहित आहात." शरीरात होणाऱ्या ऊर्जा प्रक्रियांच्या दृष्टिकोनातून या सल्ल्याला न्याय देण्याचा प्रयत्न करा.

IV. गृहपाठ

चाचणी आणि चाचणीसाठी तयारी सुरू करा (चाचणी प्रश्न लिहा - पाठ 21 पहा).

धडा 20

उपकरणे:सामान्य जीवशास्त्रावरील सारण्या.

I. विभागाच्या ज्ञानाचे सामान्यीकरण

प्रश्नांसह विद्यार्थ्यांचे कार्य (वैयक्तिकरित्या) त्यानंतरच्या पडताळणी आणि चर्चेसह

1. कार्बन, सल्फर, फॉस्फरस, नायट्रोजन, लोह, मॅंगनीज यांचा समावेश असलेल्या सेंद्रिय संयुगांची उदाहरणे द्या.

2. आपण आयनिक रचना द्वारे कसे वेगळे करू शकता जिवंत पेशीमृत पासून?

3. विरघळलेल्या स्वरूपात सेलमध्ये कोणते पदार्थ असतात? त्यामध्ये कोणते अवयव आणि ऊतक समाविष्ट आहेत?

4. एंजाइमच्या सक्रिय केंद्रांमध्ये समाविष्ट असलेल्या मॅक्रोन्यूट्रिएंट्सची उदाहरणे द्या.

5. कोणत्या हार्मोन्समध्ये ट्रेस घटक असतात?

6. मानवी शरीरात हॅलोजनची भूमिका काय आहे?

7. कृत्रिम पॉलिमरपेक्षा प्रथिने कशी वेगळी आहेत?

8. पेप्टाइड्स आणि प्रथिनांमध्ये काय फरक आहे?

9. हिमोग्लोबिनचा भाग असलेल्या प्रथिनाचे नाव काय आहे? त्यात किती उपघटक असतात?

10. रिबोन्यूक्लिझ म्हणजे काय? त्यात किती अमीनो ऍसिड असतात? ते कृत्रिमरित्या केव्हा संश्लेषित केले गेले?

11. एंजाइमशिवाय रासायनिक अभिक्रियांचा दर कमी का आहे?

12. सेल झिल्लीद्वारे प्रथिनेद्वारे कोणते पदार्थ वाहून नेले जातात?

13. प्रतिपिंडे प्रतिजनांपेक्षा वेगळे कसे असतात? लसींमध्ये प्रतिपिंडे असतात का?

14. कोणते पदार्थ शरीरातील प्रथिने तोडतात? या प्रकरणात किती ऊर्जा सोडली जाते? अमोनिया कोठे आणि कसे तटस्थ केले जाते?

15. पेप्टाइड हार्मोन्सचे उदाहरण द्या: ते सेल्युलर चयापचयच्या नियमनमध्ये कसे भाग घेतात?

16. आपण चहा पितो त्या साखरेची रचना काय आहे? या पदार्थाचे आणखी कोणते तीन समानार्थी शब्द तुम्हाला माहीत आहेत?

17. दुधातील चरबी पृष्ठभागावर का गोळा केली जात नाही, परंतु निलंबनात का आहे?

18. सोमॅटिक आणि जर्म पेशींच्या केंद्रकातील डीएनएचे वस्तुमान किती आहे?

19. एक व्यक्ती दररोज किती एटीपी वापरते?

20. लोक कोणत्या प्रथिनांपासून कपडे बनवतात?

स्वादुपिंडाच्या रिबोन्यूक्लिझची प्राथमिक रचना (124 अमीनो ऍसिड)

II. गृहपाठ.

"जीवनाची रासायनिक संस्था" या विभागात चाचणी आणि चाचणीसाठी तयारी सुरू ठेवा.

धडा 21

I. प्रश्नांवर तोंडी चाचणी घेणे

1. सेलची प्राथमिक रचना.

2. ऑर्गोजेनिक घटकांची वैशिष्ट्ये.

3. पाण्याच्या रेणूची रचना. हायड्रोजन बंध आणि जीवनाच्या "रसायनशास्त्र" मध्ये त्याचे महत्त्व.

4. पाण्याचे गुणधर्म आणि जैविक कार्ये.

5. हायड्रोफिलिक आणि हायड्रोफोबिक पदार्थ.

6. केशन्स आणि त्यांचे जैविक महत्त्व.

7. अॅनियन्स आणि त्यांचे जैविक महत्त्व.

8. पॉलिमर. जैविक पॉलिमर. नियतकालिक आणि नॉन-पीरियडिक पॉलिमरमधील फरक.

9. लिपिडचे गुणधर्म, त्यांची जैविक कार्ये.

10. संरचनात्मक वैशिष्ट्यांद्वारे ओळखले जाणारे कार्बोहायड्रेट्सचे गट.

11. कार्बोहायड्रेट्सचे जैविक कार्य.

12. प्रथिनांची प्राथमिक रचना. अमिनो आम्ल. पेप्टाइड्सची निर्मिती.

13. प्रथिनांची प्राथमिक, दुय्यम, तृतीयक आणि चतुर्थांश रचना.

14. प्रथिनांचे जैविक कार्य.

15. एंजाइम आणि गैर-जैविक उत्प्रेरकांमधील फरक.

16. एंजाइमची रचना. कोएन्झाइम्स.

17. एंजाइमच्या कृतीची यंत्रणा.

18. न्यूक्लिक अॅसिड. न्यूक्लियोटाइड्स आणि त्यांची रचना. पॉलीन्यूक्लियोटाइड्सची निर्मिती.

19. E.Chargaff चे नियम. पूरकतेचे तत्त्व.

20. दुहेरी अडकलेल्या डीएनए रेणूची निर्मिती आणि त्याचे सर्पिलीकरण.

21. सेल्युलर आरएनएचे वर्ग आणि त्यांची कार्ये.

22. डीएनए आणि आरएनए मधील फरक.

23. डीएनए प्रतिकृती. लिप्यंतरण.

24. एटीपीची रचना आणि जैविक भूमिका.

25. सेलमध्ये एटीपीची निर्मिती.

II. गृहपाठ

"जीवनाची रासायनिक संस्था" या विभागात चाचणीची तयारी सुरू ठेवा.

धडा 22

I. लेखी परीक्षा आयोजित करणे

पर्याय 1

1. अमीनो आम्लांचे तीन प्रकार आहेत - A, B, C. पाच अमिनो आम्लांनी युक्त पॉलीपेप्टाइड चेनचे किती प्रकार बांधले जाऊ शकतात. हे पर्याय निर्दिष्ट करा. या पॉलीपेप्टाइड्समध्ये समान गुणधर्म असतील का? का?

2. सर्व सजीवांमध्ये प्रामुख्याने कार्बन संयुगे असतात आणि सिलिकॉन, कार्बनचे अॅनालॉग, ज्याची सामग्री पृथ्वीच्या कवचामध्ये कार्बनपेक्षा 300 पट जास्त असते, फक्त फारच कमी जीवांमध्ये आढळते. ही वस्तुस्थिती या घटकांच्या अणूंच्या रचना आणि गुणधर्मांच्या संदर्भात स्पष्ट करा.

3. सर्वात शेवटी किरणोत्सर्गी 32P ने लेबल केलेले ATP रेणू, फॉस्फोरिक ऍसिडचे तिसरे अवशेष एका सेलमध्ये आणले गेले, आणि 32P ने लेबल केलेले ATP रेणू राईबोजच्या सर्वात जवळ असलेल्या पहिल्या अवशेषावर दुसर्या सेलमध्ये आणले गेले. 5 मिनिटांनंतर, दोन्ही पेशींमध्ये 32P लेबल असलेल्या अजैविक फॉस्फेट आयनची सामग्री मोजली गेली. ते लक्षणीय उच्च कुठे असेल?

4. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की या mRNA च्या एकूण न्यूक्लियोटाइड्सपैकी 34% ग्वानिन, 18% युरासिल, 28% सायटोसिन आणि 20% अॅडेनिन आहे. दुहेरी-असरलेल्या DNA च्या नायट्रोजनयुक्त तळांची टक्केवारी रचना निश्चित करा, ज्यापैकी निर्दिष्ट mRNA एक कास्ट आहे.

पर्याय २

1. ऊर्जेच्या चयापचयात चरबी "प्रथम राखीव" बनवतात आणि जेव्हा कर्बोदकांमधे साठा संपतो तेव्हा वापरला जातो. तथापि, कंकाल स्नायूंमध्ये, ग्लुकोज आणि फॅटी ऍसिडच्या उपस्थितीत, नंतरचे जास्त प्रमाणात वापरले जातात. उर्जेचा स्त्रोत म्हणून प्रथिने नेहमीच शेवटचा उपाय म्हणून वापरली जातात, जेव्हा शरीर उपाशी असते. या तथ्ये स्पष्ट करा.

2. जड धातूंचे आयन (पारा, शिसे, इ.) आणि आर्सेनिक प्रथिनांच्या सल्फाइड गटांद्वारे सहजपणे बांधले जातात. या धातूंच्या सल्फाइड्सचे गुणधर्म जाणून घेऊन, या धातूंना एकत्र केल्यावर प्रथिनांचे काय होते ते स्पष्ट करा. जड धातू शरीरासाठी विषारी का असतात?

3. पदार्थ A च्या पदार्थ B मध्ये ऑक्सिडेशन अभिक्रियामध्ये, 60 kJ ऊर्जा सोडली जाते. या अभिक्रियामध्ये किती ATP रेणू जास्तीत जास्त संश्लेषित केले जाऊ शकतात? उर्वरित ऊर्जा कशी वापरली जाईल?

4. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की या mRNA च्या एकूण न्यूक्लियोटाइड्सपैकी 27% ग्वानिन, 15% युरासिल, 18% सायटोसिन आणि 40% अॅडेनिन आहे. दुहेरी-अडकलेल्या DNA च्या नायट्रोजनयुक्त तळांची टक्केवारी रचना निश्चित करा, ज्यापैकी निर्दिष्ट mRNA एक साचा आहे.

पुढे चालू