Бодисын солилцооны зам дахь энергийн тэргүүлэх үүрэг нь үйл явцаас хамаардаг бөгөөд түүний мөн чанар нь исэлдэлтийн фосфоржилт юм. Шим тэжээл нь исэлдэж, улмаар бие нь эсийн митохондрид ATP хэлбэрээр хадгалдаг энерги үүсгэдэг. Хуурай газрын амьдралын хэлбэр бүр өөр өөрийн дуртай шим тэжээлтэй байдаг ч ATP нь бүх нийтийн нэгдэл бөгөөд исэлдэлтийн фосфоржилтын үүсгэсэн энерги нь бодисын солилцооны үйл явцад зарцуулагдахаар хадгалагддаг.
Бактери
Гурав хагас тэрбум жилийн өмнө манай гариг дээр анхны амьд организмууд гарч ирсэн. Прокариот организмууд (цөмгүй) амьсгалах, хооллох зарчмын дагуу хоёр төрөлд хуваагдсанаас үүдэн дэлхий дээр амьдрал үүссэн. Амьсгалын замаар - аэробик ба агааргүй, хоол тэжээлээр - гетеротроф ба автотроф прокариотууд руу ордог. Исэлдэлтийн фосфоржилтыг үндсэн ойлголтгүйгээр тайлбарлах боломжгүй тул энэ сануулга нь шаардлагагүй юм.
Тиймээс хүчилтөрөгчтэй холбоотой прокариотууд(физиологийн ангилал) нь чөлөөт хүчилтөрөгчийг үл тоомсорлодог аэробик бичил биетүүд, амин чухал үйл ажиллагаа нь түүний оршихуйгаас бүрэн хамаардаг аэробик гэж хуваагддаг. Тэд чөлөөт хүчилтөрөгчөөр ханасан орчинд исэлдэлтийн фосфоржилтыг гүйцэтгэдэг. Энэ нь агааргүй исгэхтэй харьцуулахад эрчим хүчний өндөр үр ашигтай, хамгийн өргөн хэрэглэгддэг бодисын солилцооны зам юм.
Митохондри
Өөр нэг үндсэн ойлголт: митохондри гэж юу вэ? Энэ бол эсийн эрчим хүчний батерей юм. Митохондри нь цитоплазмд байрладаг бөгөөд тэдгээрийн гайхалтай хэмжээ байдаг - хүний булчинд эсвэл түүний элгэнд, жишээлбэл, эсүүд нэг ба хагас мянга хүртэлх митохондри агуулдаг (бодисын солилцоо хамгийн эрчимтэй явагддаг). Мөн эсэд исэлдэлтийн фосфоржилт үүсэх үед энэ нь митохондрийн ажил бөгөөд тэд мөн энергийг хадгалж, түгээдэг.
Митохондри нь эсийн хуваагдалаас ч хамаардаггүй, маш хөдөлгөөнтэй, шаардлагатай үед цитоплазмд чөлөөтэй хөдөлдөг. Тэд өөрсдийн ДНХ-тэй тул өөрсдөө төрж, өөрөө үхдэг. Гэсэн хэдий ч эсийн амьдрал бүхэлдээ тэднээс хамаардаг, митохондригүйгээр энэ нь ажиллахгүй, өөрөөр хэлбэл амьдрал үнэхээр боломжгүй юм. Өөх тос, нүүрс ус, уураг исэлдэж, улмаар устөрөгчийн атом ба электронууд үүсдэг - энэ нь амьсгалын замын гинжин хэлхээний дагуу дамждаг эквивалентыг бууруулдаг. Исэлдэлтийн фосфоржилт ингэж явагддаг бөгөөд түүний механизм нь энгийн мэт санагдаж байна.
Тийм амар биш
Митохондриас үүссэн энерги нь өөр энерги болж хувирдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн митохондрийн дотоод мембран дээр байрлах протонуудад зориулагдсан цахилгаан химийн градиентийн энерги юм. Энэ нь ATP-ийн нийлэгжилтэд шаардлагатай энерги юм. Исэлдэлтийн фосфоржилт гэдэг нь яг ийм зүйл юм. Биохими бол нэлээд залуу шинжлэх ухаан бөгөөд зөвхөн 19-р зууны дундуур митохондрийн мөхлөгүүд эсээс олдсон бөгөөд энерги олж авах үйл явцыг нэлээд хожуу тайлбарласан болно. Гликолизоор (хамгийн чухал нь пирувийн хүчил) үүссэн триозууд митохондри дахь цаашдын исэлдэлтийг хэрхэн үүсгэдэг нь ажиглагдсан.
Триозууд хуваагдах энергийг ашигладаг бөгөөд үүнээс CO2 ялгарч, хүчилтөрөгч зарцуулагдаж, асар их хэмжээний ATP нийлэгждэг. Дээр дурдсан бүх процессууд нь исэлдэлтийн циклүүд, түүнчлэн электронуудыг тээвэрлэдэг амьсгалын замын гинжтэй нягт холбоотой байдаг. Тиймээс эсэд исэлдэлтийн фосфоржилт үүсч, тэдэнд зориулж "түлш" - ATP молекулуудыг нэгтгэдэг.
Исэлдүүлэх мөчлөг ба амьсгалын замын хэлхээ
Исэлдэлтийн мөчлөгийн үед трикарбоксилын хүчлүүд электронуудыг ялгаруулж, электрон тээвэрлэх гинжин хэлхээний дагуу аялж эхэлдэг: эхлээд коэнзим молекулуудад, энд NAD нь гол зүйл (никотинамид аденины динуклеотид), дараа нь электронууд ETC руу шилждэг. (цахилгаан тээврийн сүлжээ),молекулын хүчилтөрөгчтэй нэгдэж усны молекул үүсгэх хүртэл. Механизмыг дээр товч тайлбарласан исэлдэлтийн фосфоржилт нь өөр үйл ажиллагааны газар руу шилждэг. Энэ бол амьсгалын замын гинж юм - митохондрийн дотоод мембранд тогтсон уургийн цогцолбор.
Энэ бол оргил үе буюу элементүүдийн исэлдэлт, бууралтын дарааллаар энерги хувирах явдал юм. Исэлдэлтийн фосфоржилт явагддаг цахилгаан тээврийн гинжин хэлхээний гурван гол цэг энд сонирхолтой байдаг. Биохими энэ үйл явцыг маш гүнзгий, анхааралтай авч үздэг. Хэзээ нэгэн цагт хөгшрөлтийн шинэ эм эндээс төрж магадгүй. Тиймээс, энэ гинжин хэлхээний гурван цэг дээр ATP нь фосфат ба ADP-ээс үүсдэг (аденозин дифосфат нь рибоза, аденин, фосфорын хүчлийн хоёр хэсгээс бүрддэг нуклеотид юм). Тийм ч учраас процесс нэрээ авсан.
Эсийн амьсгал
Эсийн (өөрөөр хэлбэл - эд) амьсгал ба исэлдэлтийн фосфоржилт нь нэг үйл явцын нэг үе шат юм. Агаарыг эд, эрхтнүүдийн эс бүрт ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн задралын бүтээгдэхүүн (өөх тос, нүүрс ус, уураг) задардаг бөгөөд энэ урвал нь макроэргик нэгдлүүд хэлбэрээр хуримтлагдсан энергийг үүсгэдэг. Уушигны хэвийн амьсгал нь эд эсийн амьсгалаас хүчилтөрөгч биед орж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг гадагшлуулдагаараа ялгаатай.
Бие махбод үргэлж идэвхтэй байдаг бөгөөд түүний энерги нь хөдөлгөөн, өсөлт хөгжилт, өөрийгөө нөхөн үржих, цочромтгой болох болон бусад олон үйл явцад зарцуулагддаг. Энэ нь үүнд зориулагдсан баисэлдэлтийн фосфоржилт нь митохондрид явагддаг. Эсийн амьсгалыг гурван түвшинд хувааж болно: пирувийн хүчил, түүнчлэн амин хүчил, өөх тосны хүчлээс ATP-ийн исэлдэлтийн үүсэх; ацетил үлдэгдэл нь трикарбоксилын хүчлээр устдаг бөгөөд үүний дараа нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хоёр молекул, дөрвөн хос устөрөгчийн атом ялгардаг; электрон ба протонууд молекулын хүчилтөрөгч рүү шилждэг.
Нэмэлт механизмууд
Эсийн түвшинд амьсгалах нь эсэд шууд ADP үүсч, нөхөн сэргэлтийг хангадаг. Хэдийгээр бие махбодийг өөр аргаар аденозин трифосфорын хүчлээр дүүргэж болно. Үүний тулд нэмэлт механизмууд байдаг бөгөөд шаардлагатай бол тэдгээр нь тийм ч үр дүнтэй биш боловч оруулдаг.
Эдгээр нь нүүрс усны хүчилтөрөгчгүй задрал явагддаг системүүд - гликогенолиз ба гликолиз. Энэ нь исэлдэлтийн фосфоржилт байхаа больсон, урвал нь арай өөр юм. Гэвч эсийн амьсгалыг зогсоож чадахгүй, учир нь түүний явцад хамгийн чухал нэгдлүүдийн нэн шаардлагатай молекулууд үүсдэг бөгөөд эдгээр нь янз бүрийн биосинтезд ашиглагддаг.
Энергийн хэлбэрүүд
Исэлдэлтийн фосфоржилт явагддаг митохондрийн мембранд электронууд шилжих үед түүний цогцолбор тус бүрээс амьсгалын замын гинжин ялгарсан энергийг протонуудыг мембранаар, өөрөөр хэлбэл матрицаас мембран хоорондын зай руу шилжүүлэхэд чиглүүлдэг.. Дараа нь боломжит зөрүү үүсдэг. Протонууд эерэг цэнэгтэй бөгөөд мембран хоорондын зайд байрладаг ба сөрөг байдагмитохондрийн матрицын цэнэгтэй үйлдэл.
Тодорхой боломжит зөрүүд хүрэхэд уургийн цогцолбор нь протонуудыг матриц руу буцааж, хүлээн авсан энергийг огт өөр энерги болгон хувиргадаг бөгөөд исэлдэлтийн процессууд нь синтетик - ADP фосфоржилттой нийлдэг. Субстратын исэлдэлт, протоныг митохондрийн мембранаар шахах явцад ATP нийлэгжилт зогсдоггүй, өөрөөр хэлбэл исэлдэлтийн фосфоржилт.
Хоёр төрлийн
Исэлдүүлэгч ба субстратын фосфоржилт нь бие биенээсээ үндсэндээ ялгаатай. Орчин үеийн үзэл бодлын дагуу амьдралын хамгийн эртний хэлбэрүүд нь зөвхөн субстратын фосфоржилтын урвалыг ашиглах боломжтой байв. Үүний тулд гадаад орчинд байгаа органик нэгдлүүдийг эрчим хүчний эх үүсвэр, нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болгон хоёр сувгаар ашигласан. Гэсэн хэдий ч хүрээлэн буй орчинд ийм нэгдлүүд аажмаар хатаж, аль хэдийн гарч ирсэн организмууд дасан зохицож, эрчим хүчний шинэ эх үүсвэр, нүүрстөрөгчийн шинэ эх үүсвэр хайж эхэлсэн.
Тиймээс тэд гэрлийн энерги болон нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ашиглаж сурсан. Гэвч энэ болтол организмууд исэлдэлтийн исгэх процессоос энерги гаргаж, мөн үүнийг ATP молекулуудад хадгалдаг байв. Уусдаг ферментээр катализ хийх аргыг хэрэглэх үед үүнийг субстратын фосфоржилт гэж нэрлэдэг. Исгэсэн субстрат нь электроныг хүссэн эндоген хүлээн авагч - ацетон, ацеталгид, пируват болон бусад зүйл рүү шилжүүлэх, эсвэл H2 - хийн устөрөгчийг ялгаруулдаг бууруулагч бодис үүсгэдэг.
Харьцуулсан шинж чанар
Исэлдэлтийн фосфоржилтыг исгэхтэй харьцуулахад эрчим хүчний гарц нь хамаагүй өндөр байдаг. Гликолиз нь хоёр молекулын нийт ATP гарцыг өгдөг бөгөөд үйл явцын явцад гучаас гучин зургаа нь нийлэгждэг. Исэлдэлтийн болон бууралтын урвалаар дамжуулан донорын нэгдлүүдээс хүлээн авагч нэгдлүүд рүү электронууд шилжиж, ATP хэлбэрээр хуримтлагдсан энерги үүсгэдэг.
Эукариотууд эдгээр урвалыг митохондрийн эсийн мембран дотор байрлах уургийн цогцолбороор гүйцэтгэдэг бөгөөд прокариотууд нь гаднах мембран хоорондын зайд ажилладаг. Энэ нь ETC (электрон зөөвөрлөх гинж) -ийг бүрдүүлдэг холбоотой уургийн цогцолбор юм. Эукариотууд найрлагадаа ердөө тавхан уургийн цогцолбортой байдаг бол прокариотууд олон байдаг ба тэд бүгд олон төрлийн электрон донор ба тэдгээрийн хүлээн авагчтай ажилладаг.
Холболт ба салгах
Исэлдүүлэх процесс нь цахилгаан химийн потенциалыг бий болгодог бөгөөд фосфоржих процессын хамт энэ потенциалыг ашигладаг. Энэ нь коньюгаци, өөрөөр хэлбэл фосфоржилт ба исэлдэлтийн процессыг холбодог гэсэн үг юм. Тиймээс исэлдэлтийн фосфоржилт гэж нэрлэгдсэн. Коньюгацид шаардлагатай цахилгаан химийн потенциал нь амьсгалын замын гинжин хэлхээний гурван цогцолбороор үүсгэгддэг - нэг, гурав, дөрөв дэхийг нэгтгэх цэг гэж нэрлэдэг.
Хэрэв митохондрийн дотоод мембран гэмтсэн эсвэл түүний нэвчилт нь салангид хэсгүүдийн идэвхжилээс үүдэлтэй бол энэ нь мэдээжийн хэрэг цахилгаан химийн потенциал алга болох эсвэл буурахад хүргэдэг. Дараа нь фосфоржилт ба исэлдэлтийн үйл явц салгах, өөрөөр хэлбэл ATP нийлэгжилтийг зогсоох явдал юм. Цахилгаан химийн потенциал алга болох үзэгдлийг фосфоржилт ба амьсгалын салалт гэж нэрлэдэг.
Тасгагч
Субстратын исэлдэлт үргэлжилж, фосфоржилт явагдахгүй байх төлөв (өөрөөр хэлбэл P ба ADP-ээс ATP үүсдэггүй) нь фосфоржилт ба исэлдэлтийг салгах явдал юм. Энэ нь салгагчид үйл явцад саад учруулах үед тохиолддог. Тэд юу вэ, тэд ямар үр дүнд хүрэхийг хичээдэг вэ? Амьсгалын гинжин хэлхээний үйл ажиллагаа явуулж байх үед ATP нийлэгжилт их хэмжээгээр буурч, өөрөөр хэлбэл бага хэмжээгээр нийлэгждэг гэж бодъё. Эрчим хүч юу болох вэ? Энэ нь дулаан мэт ялгардаг. Хүн бүр халуурч өвдсөн үедээ үүнийг мэдэрдэг.
Та температуртай юу? Тиймээс таслагч нар ажилласан. Жишээлбэл, антибиотик. Эдгээр нь өөхөнд уусдаг сул хүчил юм. Эсийн мембран хоорондын орон зайд нэвтэрч, тэдгээр нь матриц руу тархаж, холбогдсон протонуудыг тэдэнтэй хамт чирдэг. Жишээлбэл, салгах үйлдэл нь иод (трииодотиронин ба тироксин) агуулсан бамбай булчирхайгаас ялгардаг даавартай байдаг. Хэрэв бамбай булчирхай хэт их ажилладаг бол өвчтөнүүдийн нөхцөл байдал аймшигтай: тэд ATP-ийн энерги дутагдаж, их хэмжээний хоол иддэг, учир нь бие нь исэлдүүлэхийн тулд маш их хэмжээний субстрат шаарддаг боловч жингээ хасдаг. хүлээн авсан энерги нь дулаан хэлбэрээр алдагддаг.
