Бидний хөдөлгөөн, бодол бүр биеэсээ эрчим хүч шаарддаг. Энэ хүч нь биеийн эс бүрт хадгалагдаж, макроэргик бондын тусламжтайгаар биомолекулд хуримтлагддаг. Амьдралын бүхий л үйл явцыг хангадаг эдгээр батерейны молекулууд юм. Эс доторх эрчим хүчний байнгын солилцоо нь амьдралыг өөрөө тодорхойлдог. Макроэргик холбоо бүхий эдгээр биомолекулууд юу вэ, тэдгээр нь хаанаас ирдэг, бидний биеийн эс бүрт энерги нь юу болдог талаар энэ нийтлэлд авч үзэх болно.
Биологийн зуучлагч
Аливаа организмд энерги үүсгэгчээс биологийн эрчим хүчний хэрэглэгч рүү энерги шууд дамждаггүй. Хүнсний бүтээгдэхүүний молекулын холбоо тасрах үед химийн нэгдлүүдийн боломжит энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь эсийн доторх ферментийн системийн үүнийг ашиглах чадвараас хамаагүй давж гардаг. Тийм ч учраас биологийн системд боломжит химийн бодисууд аажмаар эрчим хүч болж хувирч, макроэргик нэгдэл, холбоонд хуримтлагддаг. Ийм энерги хуримтлуулах чадвартай биомолекулуудыг өндөр энерги гэж нэрлэдэг.
Ямар бондыг макроэрги гэж нэрлэдэг вэ?
Химийн холбоо үүсэх, задрах явцад үүсэх чөлөөт энергийн 12.5 кЖ/моль түвшинг хэвийн гэж үзнэ. Зарим бодисын гидролизийн явцад 21 кДж / моль-ээс дээш чөлөөт энерги үүсдэг бол үүнийг макроэргик холбоо гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийг - ~ тэмдгээр тэмдэглэв. Макроэргик холбоо гэдэг нь атомуудын ковалент холбоо гэсэн утгатай физик химитэй харьцуулахад биологийн хувьд тэдгээр нь анхны бодисуудын энерги ба тэдгээрийн задралын бүтээгдэхүүний хоорондын ялгааг илэрхийлдэг. Өөрөөр хэлбэл, энерги нь атомуудын тодорхой химийн холбоонд оршдоггүй, харин бүхэл бүтэн урвалыг тодорхойлдог. Биохимид тэд химийн нэгдэл болон макроэргик нэгдэл үүсэх тухай ярьдаг.
Бүх нийтийн био энергийн эх үүсвэр
Манай гараг дээрх бүх амьд организмууд энерги хуримтлуулах нэг бүх нийтийн элементтэй байдаг - энэ нь ATP - ADP - AMP (аденозин три, ди, монофосфорын хүчил) макроэргик холбоо юм. Эдгээр нь рибозын нүүрс устай хавсарсан азот агуулсан аденины суурь ба фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрддэг биомолекулууд юм. Ус ба хязгаарлалтын ферментийн нөлөөн дор аденозин трифосфатын молекул (C10H16N5 O 13P3) нь аденозин дифосфорын хүчлийн молекул болон ортофосфатын хүчил болж задардаг. Энэ урвал нь 30.5 кЖ/моль зэрэг чөлөөт энерги ялгардаг. Бидний биеийн бүх эс дэх амьдралын бүхий л үйл явц нь ATP-д энерги хуримтлагдаж, түүнийг задрах үед ашиглагддаг.ортофосфорын хүчлийн үлдэгдэл хоорондын холбоо.
Донор ба хүлээн авагч
Өндөр энергитэй нэгдлүүдэд мөн гидролизийн урвалд ATP молекул үүсгэж чаддаг урт нэртэй бодисууд (жишээлбэл, пирофосфорын болон пирувийн хүчил, сукцинил коэнзим, рибонуклеины хүчлийн аминоацилийн дериватив) орно. Эдгээр бүх нэгдлүүд нь фосфор (P) ба хүхрийн (S) атомуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд өндөр энергийн холбоо байдаг. Энэ нь ATP (донор) дахь өндөр энергитэй холбоо тасрах үед ялгарах энерги бөгөөд өөрийн органик нэгдлүүдийн нийлэгжилтийн явцад эсэд шингэдэг. Үүний зэрэгцээ эдгээр бондын нөөц нь макромолекулуудын гидролизийн явцад ялгардаг энергийн (хүлээн авагч) хуримтлалаар байнга нөхөгддөг. Хүний биеийн эс бүрт эдгээр процессууд митохондрид явагддаг бол ATP-ийн оршин тогтнох хугацаа 1 минутаас бага байдаг. Өдрийн турш бидний бие 40 орчим кг ATP нийлэгжүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр 3 мянга хүртэлх задралын циклийг туулдаг. Мөн ямар ч үед бидний биед 250 грамм ATP агуулагддаг.
Өндөр энергийн биомолекулуудын үүрэг
Дээд молекулын нэгдлүүдийн задрал, нийлэгжилтийн үйл явцад энерги хүлээн авагч, донорын үйл ажиллагаанаас гадна ATP молекулууд нь эсэд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Макроэргик холбоог таслах энерги нь дулаан үүсгэх, механик ажил хийх, цахилгаан хуримтлуулах, гэрэлтэх үйл явцад ашиглагддаг. Үүний зэрэгцээ, өөрчлөлтдулааны, цахилгаан, механик болох химийн бондын энерги нь нэгэн зэрэг эрчим хүчний солилцооны үе шат болж, дараа нь ижил макро энергийн холбоонд ATP-ийг хадгалдаг. Эс дэх эдгээр бүх үйл явцыг хуванцар ба энергийн солилцоо гэж нэрлэдэг (зураг дээрх диаграмм). ATP молекулууд нь коэнзимийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд зарим ферментийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг. Нэмж дурдахад, ATP нь мэдрэлийн эсийн синапс дахь дохионы зуучлагч байж болно.
Эс дэх энерги ба бодисын урсгал
Тиймээс эс дэх АТФ нь бодисын солилцоонд гол бөгөөд гол байр суурийг эзэлдэг. ATP үүсч, задардаг маш олон урвал байдаг (исэлдэлтийн болон субстратын фосфоржилт, гидролиз). Эдгээр молекулуудын нийлэгжилтийн биохимийн урвалууд буцах боломжтой бөгөөд тодорхой нөхцөлд тэдгээр нь нийлэгжилт, задралын чиглэлд эсүүдэд шилждэг. Эдгээр урвалын замууд нь бодисын хувирлын тоо, исэлдэлтийн үйл явцын төрөл, эрчим хүч нийлүүлэх болон эрчим хүч зарцуулдаг урвалыг нэгтгэх арга замаар ялгаатай байдаг. Процесс бүр нь тодорхой төрлийн "түлш" болон түүний үр ашгийн хязгаарыг боловсруулахад тодорхой дасан зохицсон байдаг.
Гүйцэтгэлийн үнэлгээ
Биосистем дэх энергийг хувиргах үр ашгийн үзүүлэлтүүд нь бага бөгөөд үр ашгийн коэффициентийн стандарт утгуудаар (ажилд зарцуулсан ашигтай ажлын зарцуулсан нийт энергийн харьцаа) үнэлэгддэг. Гэхдээ энд биологийн үйл ажиллагааны гүйцэтгэлийг хангахын тулд зардал маш өндөр байна. Жишээлбэл, гүйгч жингийн нэгжийн хувьд маш их мөнгө зарцуулдагэрчим хүч, хэр их, далай тэнгисийн том хөлөг онгоц. Амрах үед ч гэсэн организмын амьдралыг хадгалах нь хэцүү ажил бөгөөд үүнд 8 мянган кДж / моль зарцуулдаг. Үүний зэрэгцээ уургийн нийлэгжилтэд 1.8 мянган кЖ/моль, зүрхний ажилд 1.1 мянган кДж/моль зарцуулагддаг боловч ATP нийлэгжилтэд 3.8 мянган кЖ/моль зарцуулдаг.
Аденилатын эсийн систем
Энэ нь тодорхой хугацааны туршид эсийн бүх ATP, ADP, AMP-ийн нийлбэрийг агуулсан систем юм. Энэ утга ба бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа нь эсийн энергийн төлөв байдлыг тодорхойлдог. Системийг системийн эрчим хүчний цэнэгийн хувьд (фосфатын бүлгүүдийн аденозины үлдэгдэлд харьцуулсан харьцаа) үнэлдэг. Хэрэв эсийн макроэргик нэгдлүүдэд зөвхөн ATP байгаа бол энэ нь хамгийн их энергийн статустай (индекс -1), хэрэв зөвхөн AMP бол хамгийн бага статустай (индекс - 0). Амьд эсэд 0.7-0.9-ийн үзүүлэлтүүд ихэвчлэн хадгалагддаг. Эсийн энергийн төлөв байдлын тогтвортой байдал нь ферментийн урвалын хурдыг тодорхойлж, амин чухал үйл ажиллагааны оновчтой түвшинг тогтоодог.
Цахилгаан станцуудын талаар бага зэрэг
Өмнө дурьдсанчлан ATP нийлэгжилт нь тусгай эсийн органелл болох митохондрид явагддаг. Өнөөдөр биологичдын дунд эдгээр гайхалтай бүтцийн гарал үүслийн талаар маргаан гарч байна. Митохондри нь уураг, өөх тос, гликоген, цахилгаан эрчим хүч болох "түлш" болох эсийн цахилгаан станцууд юм - нийлэгжилт нь хүчилтөрөгчийн оролцоотой явагддаг ATP молекулууд. Митохондри ажиллахын тулд бид амьсгалдаг гэж хэлж болно. Илүү их ажил хийх болноэсүүд, илүү их энерги шаардагддаг. Унших - ATP, энэ нь - митохондри гэсэн үг.
Жишээ нь, мэргэжлийн тамирчдын араг ясны булчинд 12% орчим митохондри байдаг бол спортоор хичээллэдэггүй энгийн хүнийхээс хоёр дахин их байдаг. Гэхдээ зүрхний булчинд тэдний хэмжээ 25% байдаг. Тамирчин, ялангуяа марафон гүйлтийн тамирчдад зориулсан орчин үеийн сургалтын аргууд нь митохондрийн тоо, булчингийн урт хугацааны ачааллыг гүйцэтгэх чадвараас шууд хамаардаг MOC (хүчилтөрөгчийн хамгийн их хэрэглээ) дээр суурилдаг. Мэргэжлийн спортын тэргүүлэх сургалтын хөтөлбөрүүд нь булчингийн эс дэх митохондрийн синтезийг идэвхжүүлэхэд чиглэгддэг.
