Ποιες διαδικασίες παρέχουν στο κύτταρο την απαραίτητη ενέργεια. Διάλεξη. Παροχή ενέργειας στα κύτταρα. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των φυτών βρύου
Ο κύκλος ζωής ενός κυττάρου δείχνει ξεκάθαρα ότι η ζωή ενός κυττάρου διασπάται σε μια περίοδο ενδοκινητικότητας και μίτωσης. Κατά τη διακίνηση, όλες οι ζωτικές διεργασίες εκτελούνται ενεργά, εκτός από τη διαίρεση. Ας εστιάσουμε πρώτα σε αυτά. Η κύρια διαδικασία ζωής ενός κυττάρου είναι ο μεταβολισμός.
Με βάση αυτό, εμφανίζεται ο σχηματισμός συγκεκριμένων ουσιών, η ανάπτυξη, η κυτταρική διαφοροποίηση, καθώς και η ευερεθιστότητα, η κίνηση και η αυτοαναπαραγωγή των κυττάρων. Σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό, το κύτταρο είναι μέρος του συνόλου. Επομένως, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά και η φύση όλων των ζωτικών διεργασιών του κυττάρου διαμορφώνονται υπό την επίδραση του οργανισμού και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Το σώμα ασκεί την επιρροή του στα κύτταρα κυρίως μέσω του νευρικού συστήματος, καθώς και μέσω της δράσης των ορμονών των ενδοκρινών αδένων.
Ο μεταβολισμός είναι μια ορισμένη σειρά μετασχηματισμού ουσιών, που οδηγεί στη διατήρηση και την αυτοανανέωση του κυττάρου. Στη διαδικασία του μεταβολισμού αφενός εισέρχονται στο κύτταρο ουσίες που υποβάλλονται σε επεξεργασία και αποτελούν μέρος του κυτταρικού σώματος και αφετέρου ουσίες που είναι προϊόντα αποσύνθεσης απομακρύνονται από το κύτταρο, δηλαδή το κύτταρο και το ουσίες ανταλλαγής περιβάλλοντος. Χημικά, ο μεταβολισμός εκφράζεται σε χημικές αντιδράσεις που ακολουθούν η μία μετά την άλλη με συγκεκριμένη σειρά. Η αυστηρή τάξη στην πορεία του μετασχηματισμού των ουσιών παρέχεται από πρωτεϊνικές ουσίες - ένζυμα που παίζουν το ρόλο των καταλυτών. Τα ένζυμα είναι συγκεκριμένα, δηλαδή δρουν με συγκεκριμένο τρόπο μόνο σε ορισμένες ουσίες. Υπό την επίδραση των ενζύμων, μια δεδομένη ουσία όλων των πιθανών μετασχηματισμών αλλάζει πολλές φορές πιο γρήγορα προς μία μόνο κατεύθυνση. Οι νέες ουσίες που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας αλλάζουν περαιτέρω υπό την επίδραση άλλων, εξίσου ειδικών ενζύμων κ.λπ.
Η κινητήρια αρχή του μεταβολισμού είναι ο νόμος της ενότητας και της πάλης των αντιθέτων. Πράγματι, ο μεταβολισμός καθορίζεται από δύο αντιφατικές και ταυτόχρονα κοινές διαδικασίες - την αφομοίωση και την αφομοίωση. Οι ουσίες που λαμβάνονται από το εξωτερικό περιβάλλον επεξεργάζονται από το κύτταρο και μετατρέπονται σε ουσίες χαρακτηριστικές αυτού του κυττάρου (αφομοίωση). Έτσι, η σύνθεση του κυτταροπλάσματός του, τα οργανίδια του πυρήνα ενημερώνεται, σχηματίζονται τροφικά εγκλείσματα, μυστικά, παράγονται ορμόνες. Οι διαδικασίες αφομοίωσης είναι συνθετικές, συνεχίζονται με την απορρόφηση ενέργειας. Η πηγή αυτής της ενέργειας είναι οι διαδικασίες της αφομοίωσης. Ως αποτέλεσμα, οι οργανικές ουσίες που σχηματίστηκαν προηγουμένως καταστρέφονται και απελευθερώνεται ενέργεια και σχηματίζονται προϊόντα, μερικά από τα οποία συντίθενται σε νέες κυτταρικές ουσίες, ενώ άλλα απεκκρίνονται από το κύτταρο (εκκρίσεις). Η ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα της αφομοίωσης χρησιμοποιείται στην αφομοίωση. Έτσι, η αφομοίωση και η αφομοίωση είναι δύο, αν και διαφορετικές, αλλά στενά συνδεδεμένες πτυχές του μεταβολισμού.
Η φύση του μεταβολισμού είναι διαφορετική όχι μόνο σε διαφορετικά ζώα, αλλά ακόμη και μέσα στον ίδιο οργανισμό σε διαφορετικά όργανα και ιστούς. Αυτή η ιδιαιτερότητα εκδηλώνεται στο γεγονός ότι τα κύτταρα κάθε οργάνου μπορούν να αφομοιώσουν μόνο ορισμένες ουσίες, να χτίσουν συγκεκριμένες ουσίες του σώματός τους από αυτές και να απελευθερώσουν αρκετά συγκεκριμένες ουσίες στο εξωτερικό περιβάλλον. Μαζί με το μεταβολισμό ανταλλάσσεται και ενέργεια, δηλαδή το κύτταρο απορροφά ενέργεια από το εξωτερικό περιβάλλον με τη μορφή θερμότητας, φωτός και, με τη σειρά του, απελευθερώνει ακτινοβόλο και άλλα είδη ενέργειας.
Ο μεταβολισμός αποτελείται από μια σειρά από ιδιωτικές διαδικασίες. Τα κυριότερα είναι:
1) διείσδυση ουσιών στο κύτταρο.
2) την "επεξεργασία" τους με τη βοήθεια διαδικασιών διατροφής και αναπνοής (αερόβια και αναερόβια).
3) η χρήση προϊόντων "επεξεργασίας" για διάφορες συνθετικές διεργασίες, παράδειγμα των οποίων μπορεί να είναι η σύνθεση πρωτεϊνών και ο σχηματισμός μυστικού.
4) απομάκρυνση των αποβλήτων από το κελί.
Το πλασμάλεμα παίζει σημαντικό ρόλο στη διείσδυση ουσιών, καθώς και στην απομάκρυνση ουσιών από το κύτταρο. Και οι δύο αυτές διαδικασίες μπορούν να εξεταστούν από φυσικοχημική και μορφολογική άποψη. Η διαπερατότητα οφείλεται στην παθητική και ενεργητική μεταφορά. Το πρώτο συμβαίνει λόγω των φαινομένων της διάχυσης και της όσμωσης. Ωστόσο, ουσίες μπορούν να εισέλθουν στο κύτταρο αντίθετα με αυτούς τους νόμους, γεγονός που υποδεικνύει τη δραστηριότητα του ίδιου του κυττάρου και την επιλεκτικότητά του. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι τα ιόντα νατρίου αντλούνται έξω από το κύτταρο, ακόμη και αν η συγκέντρωσή τους στο εξωτερικό περιβάλλον είναι υψηλότερη από ό,τι στο κύτταρο, ενώ τα ιόντα καλίου, αντίθετα, αντλούνται στο κύτταρο. Το φαινόμενο αυτό περιγράφεται με την ονομασία «αντλία νατρίου-καλίου» και συνοδεύεται από δαπάνη ενέργειας. Η ικανότητα διείσδυσης στο κύτταρο μειώνεται καθώς ο αριθμός των υδροξυλομάδων (ΟΗ) στο μόριο αυξάνεται όταν μια αμινομάδα (ΝΗ2) εισάγεται στο μόριο. Τα οργανικά οξέα διεισδύουν πιο εύκολα από τα ανόργανα οξέα. Η αμμωνία διεισδύει ιδιαίτερα γρήγορα από τα αλκάλια. Για τη διαπερατότητα, το μέγεθος του μορίου είναι επίσης σημαντικό. Η διαπερατότητα ενός κυττάρου αλλάζει ανάλογα με την αντίδραση, τη θερμοκρασία, το φωτισμό, την ηλικία και τη φυσιολογική κατάσταση του ίδιου του κυττάρου και αυτοί οι λόγοι μπορούν να αυξήσουν τη διαπερατότητα ορισμένων ουσιών και ταυτόχρονα να αποδυναμώσουν τη διαπερατότητα άλλων.
Μορφολογική εικόνα της διαπερατότητας των ουσιών από περιβάλλονκαλά εντοπιστεί και πραγματοποιείται με φαγοκυττάρωση φαγείνη - καταβροχθίσει) και πινοκύτρωση (πυνεΐνη - ποτό). Οι μηχανισμοί και των δύο φαίνεται να είναι παρόμοιοι και διαφέρουν μόνο ποσοτικά. Με τη βοήθεια της φαγοκυττάρωσης συλλαμβάνονται μεγαλύτερα σωματίδια και με τη βοήθεια της πινοκύττωσης μικρότερα και λιγότερο πυκνά. Αρχικά, οι ουσίες απορροφώνται από την επιφάνεια του πλάσματος που καλύπτεται με βλεννοπολυσακχαρίτες, στη συνέχεια μαζί με αυτό βυθίζονται βαθιά και σχηματίζεται μια φυσαλίδα, η οποία στη συνέχεια διαχωρίζεται από το πλάσμα (Εικ. 19). Η επεξεργασία των διεισδυμένων ουσιών πραγματοποιείται κατά τη διάρκεια διεργασιών που μοιάζουν με την πέψη και καταλήγουν στο σχηματισμό σχετικά απλές ουσίες. Η ενδοκυτταρική πέψη ξεκινά με το γεγονός ότι τα φαγοκυτταρικά ή πινοκυτταρικά κυστίδια συγχωνεύονται με πρωτογενή λυσοσώματα, τα οποία περιέχουν πεπτικά ένζυμα, και σχηματίζεται ένα δευτερεύον λυσόσωμα ή πεπτικό κενοτόπιο. Σε αυτά, με τη βοήθεια ενζύμων, γίνεται η αποσύνθεση των ουσιών σε απλούστερες. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει όχι μόνο λυσοσώματα, αλλά και άλλα συστατικά του κυττάρου. Έτσι, τα μιτοχόνδρια παρέχουν την ενεργειακή πλευρά της διαδικασίας. τα κανάλια του κυτταροπλασματικού δικτύου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά επεξεργασμένων ουσιών.
Η ενδοκυτταρική πέψη τελειώνει με το σχηματισμό, αφενός, σχετικά απλών προϊόντων, από τα οποία συντίθενται ξανά. σύνθετες ουσίες(πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες), που χρησιμοποιούνται για την ανανέωση των κυτταρικών δομών ή για το σχηματισμό μυστικών, και από την άλλη, προϊόντα που απομακρύνονται από το κύτταρο ως εκκρίσεις. Παραδείγματα χρήσης επεξεργασμένων προϊόντων είναι η πρωτεϊνοσύνθεση και ο σχηματισμός μυστικών.
Ρύζι. 19. Σχήμα πινοκύτωσης:
L - σχηματισμός πινοκυτταρικού καναλιού (1) και πινοκυτταρικών κυστιδίων (2). Τα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση της διείσδυσης του πλάσματος. B-Zh - διαδοχικά στάδια πινοκύτωσης. 3 - προσροφημένα σωματίδια. 4 - σωματίδια που συλλαμβάνονται από κυτταρικές εκβολές. 5 - κυτταρική πλασματική μεμβράνη. D, E, B - διαδοχικά στάδια σχηματισμού πινοκυτταρωτικών κενοτοπίων. G - τα σωματίδια τροφής απελευθερώνονται από το κενό κενό.
Η πρωτεϊνοσύνθεση πραγματοποιείται σε ριβοσώματα και υπό όρους λαμβάνει χώρα σε τέσσερα στάδια.
Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει την ενεργοποίηση αμινοξέων. Η ενεργοποίησή τους γίνεται στην κυτταροπλασματική μήτρα με τη συμμετοχή ενζύμων (αμινοακυλο - RNA συνθετάσες). Είναι γνωστά περίπου 20 ένζυμα, καθένα από τα οποία είναι ειδικό μόνο για ένα αμινοξύ. Η ενεργοποίηση ενός αμινοξέος πραγματοποιείται όταν αυτό συνδυάζεται με ένα ένζυμο και ATP.
Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης, το πυροφωσφορικό διασπάται από το ATP και η ενέργεια που βρίσκεται στη σύνδεση μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης φωσφορικής ομάδας μεταφέρεται πλήρως στο αμινοξύ. Το αμινοξύ που ενεργοποιείται με αυτόν τον τρόπο (αμινοακυλαδενυλικό) γίνεται αντιδραστικό και αποκτά την ικανότητα να συνδυάζεται με άλλα αμινοξέα.
Το δεύτερο στάδιο είναι η δέσμευση του ενεργοποιημένου αμινοξέος στο RNA μεταφοράς (t-RNA). Σε αυτή την περίπτωση, ένα μόριο t-RNA συνδέει μόνο ένα μόριο του ενεργοποιημένου αμινοξέος. Σε αυτές τις αντιδράσεις εμπλέκεται το ίδιο ένζυμο όπως στο πρώτο στάδιο και η αντίδραση τελειώνει με το σχηματισμό ενός συμπλόκου t-RNA και ενός ενεργοποιημένου αμινοξέος. Το μόριο tRNA αποτελείται από μια διπλή έλικα κλειστή στο ένα άκρο. Το κλειστό (κεφάλι) άκρο αυτής της έλικας αντιπροσωπεύεται από τρία νουκλεοτίδια (αντικωδόνιο), τα οποία καθορίζουν τη σύνδεση αυτού του t-RNA σε μια συγκεκριμένη θέση (κωδόνιο) ενός μορίου μακρού αγγελιοφόρου RNA (i-RNA). Ένα ενεργοποιημένο αμινοξύ συνδέεται στο άλλο άκρο του tRNA (Εικ. 20). Για παράδειγμα, εάν ένα μόριο tRNA έχει μια τριάδα UAA στο κεφαλικό άκρο, τότε μόνο το αμινοξύ λυσίνη μπορεί να συνδεθεί στο αντίθετο άκρο του. Έτσι, κάθε αμινοξύ έχει το δικό του ειδικό t-RNA. Εάν τα τρία τερματικά νουκλεοτίδια σε διαφορετικά tRNA είναι τα ίδια, τότε η ειδικότητά του προσδιορίζεται από την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων σε άλλο τμήμα του tRNA. Η ενέργεια του ενεργοποιημένου αμινοξέος που συνδέεται με το tRNA χρησιμοποιείται για να σχηματίσει πεπτιδικούς δεσμούς στο πολυπεπτιδικό μόριο. Το ενεργοποιημένο αμινοξύ μεταφέρεται μέσω του tRNA μέσω του υαλοπλάσματος στα ριβοσώματα.
Το τρίτο στάδιο είναι η σύνθεση πολυπεπτιδικών αλυσίδων. Το αγγελιαφόρο RNA, αφήνοντας τον πυρήνα, εκτείνεται μέσα από τις μικρές υπομονάδες πολλών ριβοσωμάτων ενός συγκεκριμένου πολυριβοσώματος και οι ίδιες διαδικασίες σύνθεσης επαναλαμβάνονται σε καθένα από αυτά. Κατά τη διάρκεια της καρφίτσας, η τοποθέτηση αυτού του τυφλοπόντικα
Ρύζι. 20. Σχήμα σύνθεσης πολυπεπτιδίων σε ριβοσώματα μέσω i-RNA και t-RNA: /, 2 - ριβόσωμα; 3 - t-RNA που φέρει αντικωδικόνια στο ένα άκρο: ACC, AUA. Ayv AGC, και στο άλλο άκρο, αντίστοιχα, αμινοξέα: τρυπτοφάνη, κύλινδρος, λυσίνη, σερίνη (5). 4-n-RNA, στο οποίο βρίσκονται οι κωδικοί: UGG (τρυπτοφάνη)» URU (βαλίνη). UAA (λυσίνη), UCG (σερίνη); 5 - συνθετικό πολυπεπτίδιο.
Ένα t-RNA coule, η τριάδα του οποίου αντιστοιχεί στην κωδική λέξη του m-RNA. Στη συνέχεια, η κωδική λέξη μετατοπίζεται προς τα αριστερά και μαζί της συνδέεται το t-RNA. Το αμινοξύ που φέρεται από αυτό συνδέεται μέσω ενός πεπτιδικού δεσμού με το προηγουμένως φερθέν αμινοξύ του συνθετικού πολυπεπτιδίου. Το t-RNA διαχωρίζεται από το i-RNA, λαμβάνει χώρα μετάφραση (διαγραφή) των πληροφοριών i-RNA, δηλαδή σύνθεση πρωτεϊνών. Προφανώς, δύο μόρια t-RNA συνδέονται με ριβοσώματα ταυτόχρονα: το ένα στη θέση που φέρει τη συντιθέμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα και το άλλο στη θέση στην οποία είναι συνδεδεμένο το επόμενο αμινοξύ πριν πέσει στη θέση του στην αλυσίδα.
Το τέταρτο στάδιο είναι η αφαίρεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας από το ριβόσωμα και ο σχηματισμός μιας χωρικής διαμόρφωσης χαρακτηριστικής της συντιθέμενης πρωτεΐνης. Τέλος, το μόριο πρωτεΐνης που έχει ολοκληρώσει το σχηματισμό του γίνεται ανεξάρτητο. Το tRNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επαναλαμβανόμενη σύνθεση, ενώ το mRNA καταστρέφεται. Η διάρκεια του σχηματισμού ενός μορίου πρωτεΐνης εξαρτάται από τον αριθμό των αμινοξέων σε αυτό. Πιστεύεται ότι η προσθήκη ενός αμινοξέος διαρκεί 0,5 δευτερόλεπτα.
Η διαδικασία σύνθεσης απαιτεί τη δαπάνη ενέργειας, η πηγή της οποίας είναι το ATP, το οποίο σχηματίζεται κυρίως στα μιτοχόνδρια και σε μικρή ποσότητα στον πυρήνα, και με αυξημένη κυτταρική δραστηριότητα και στο υαλόπλασμα. Στον πυρήνα στο υαλόπλασμα, το ATP σχηματίζεται όχι με βάση μια οξειδωτική διαδικασία, όπως στα μιτοχόνδρια, αλλά με βάση τη γλυκόλυση, δηλαδή μια αναερόβια διαδικασία. Έτσι, η σύνθεση πραγματοποιείται λόγω της συντονισμένης εργασίας του πυρήνα, του υαλοπλάσματος, των ριβοσωμάτων, των μιτοχονδρίων και του κοκκώδους κυτταροπλασματικού δικτύου του κυττάρου.
Η εκκριτική δραστηριότητα του κυττάρου είναι επίσης ένα παράδειγμα της συντονισμένης εργασίας μιας σειράς κυτταρικών δομών. Έκκριση είναι η παραγωγή από ένα κύτταρο ειδικών προϊόντων που σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό χρησιμοποιούνται συχνότερα για το συμφέρον ολόκληρου του οργανισμού. Έτσι, το σάλιο, η χολή, ο γαστρικός χυμός και άλλα μυστικά χρησιμεύουν για την επεξεργασία της τροφής
Ρύζι. 21. Σχέδιο ενός από τους πιθανούς τρόπους σύνθεσης έκκρισης στο κύτταρο και απέκκρισής του:
1 - μυστικό στον πυρήνα. 2 - έξοδος του pro-secret από τον πυρήνα. 3 - συσσώρευση prosecret στη στέρνα του κυτταροπλασματικού δικτύου. 4 - διαχωρισμός της δεξαμενής με ένα μυστικό από το κυτταροπλασματικό δίκτυο. 5 - πολυστρωματικό σύμπλεγμα. 6 - μια σταγόνα μυστικού στην περιοχή του πολυστρωματικού συμπλέγματος. 7- ώριμος κόκκος έκκρισης. 8-9 - διαδοχικά στάδια έκκρισης. 10 - μυστικό έξω από το κελί. 11 - κυτταρικό πλάσμα.
Πεπτικά όργανα. Τα μυστικά μπορούν να σχηματιστούν είτε μόνο από πρωτεΐνες (πλήθος ορμονών, ένζυμα), είτε αποτελούνται από γλυκοπρωτεΐνες (βλέννα), λιγού-πρωτεΐνες, γλυκολιποπρωτεΐνες, λιγότερο συχνά αντιπροσωπεύονται από λιπίδια (λίπος γάλακτος και σμηγματογόνους αδένες) t ή ανόργανες ουσίες (υδροχλωρικό οξύ των βυθοειδών αδένων).
Στα εκκριτικά κύτταρα, συνήθως διακρίνονται δύο άκρα: τα βασικά (με κατεύθυνση προς τον περιτριχοειδικό χώρο) και τα κορυφαία (με κατεύθυνση προς τον χώρο όπου εκκρίνεται η έκκριση). Στη διάταξη των συστατικών του εκκριτικού κυττάρου παρατηρείται ζωνοποίηση και από τα βασικά προς τα κορυφαία άκρα (πόλοι) σχηματίζουν την εξής σειρά: κοκκώδες κυτταροπλασματικό δίκτυο, πυρήνας, ελασματικό σύμπλεγμα, κόκκοι έκκρισης (Εικ. 21). Το πλάσμα του βασικού και του κορυφαίου πόλου συχνά φέρει μικρολάχνες, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η επιφάνεια για την είσοδο ουσιών από το αίμα και τη λέμφο μέσω του βασικού πόλου και την απομάκρυνση του τελικού μυστικού μέσω του κορυφαίου πόλου.
Με το σχηματισμό ενός μυστικού πρωτεϊνικής φύσης (πάγκρεας), η διαδικασία ξεκινά με τη σύνθεση πρωτεϊνών ειδικών για το μυστικό. Επομένως, ο πυρήνας των εκκριτικών κυττάρων είναι πλούσιος σε χρωματίνη, έχει έναν καλά καθορισμένο πυρήνα, χάρη στον οποίο σχηματίζονται και οι τρεις τύποι RNA που εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα και συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών. Μερικές φορές, προφανώς, η σύνθεση έκκρισης αρχίζει στον πυρήνα και τελειώνει στο κυτταρόπλασμα, αλλά πιο συχνά στο υαλόπλασμα και συνεχίζεται στο κοκκώδες κυτταροπλασματικό δίκτυο. Τα σωληνάρια του κυτταροπλασματικού δικτύου παίζουν σημαντικό ρόλο στη συσσώρευση πρωτογενών προϊόντων και στη μεταφορά τους. Από αυτή την άποψη, υπάρχουν πολλά ριβοσώματα στα εκκριτικά κύτταρα και το κυτταροπλασματικό δίκτυο είναι καλά ανεπτυγμένο. Τμήματα του κυτταροπλασματικού δικτύου με το πρωτεύον μυστικό αποκόπτονται και κατευθύνονται στο φυλλωτό σύμπλεγμα, περνώντας στα κενοτόπια του. Εδώ συμβαίνει ο σχηματισμός εκκριτικών κόκκων.
Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια λιποπρωτεϊνική μεμβράνη γύρω από το μυστικό και το ίδιο το μυστικό ωριμάζει (χάνει νερό), γίνεται πιο συμπυκνωμένο. Το τελειωμένο μυστικό με τη μορφή κόκκων ή κενοτοπίων φεύγει από το φυλλωτό σύμπλεγμα και απελευθερώνεται μέσω του κορυφαίου πόλου των κυττάρων. Τα μιτοχόνδρια παρέχουν ενέργεια για όλη αυτή τη διαδικασία. Μυστικά μη πρωτεϊνικής φύσης συντίθενται προφανώς στο κυτταροπλασματικό δίκτυο και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και στα μιτοχόνδρια (λιπιδικά μυστικά). Η διαδικασία έκκρισης ρυθμίζεται από το νευρικό σύστημα. Εκτός από εποικοδομητικές πρωτεΐνες και μυστικά, ως αποτέλεσμα του μεταβολισμού στο κύτταρο, μπορούν να σχηματιστούν ουσίες τροφικής φύσης (γλυκογόνο, λίπος, χρωστικές κ.λπ.), παράγεται ενέργεια (ακτινοβόλα, θερμικά και ηλεκτρικά βιορεύματα).
Ο μεταβολισμός ολοκληρώνεται με την απελευθέρωση στο εξωτερικό περιβάλλον ενός αριθμού ουσιών που, κατά κανόνα, δεν χρησιμοποιούνται από το κύτταρο και συχνά χρησιμοποιούνται
Ακόμη και επιβλαβές για αυτήν. Η απομάκρυνση των ουσιών από το κύτταρο, καθώς και η πρόσληψη, γίνεται με βάση παθητικές φυσικές και χημικές διεργασίες (διάχυση, όσμωση) και με ενεργητική μεταφορά. Η μορφολογική εικόνα της απέκκρισης έχει συχνά χαρακτήρα αντίθετο από αυτόν της φαγοκυττάρωσης. Οι ουσίες που απεκκρίνονται περιβάλλονται από μια μεμβράνη.
Το κυστίδιο που προκύπτει πλησιάζει την κυτταρική μεμβράνη, έρχεται σε επαφή μαζί της, στη συνέχεια διασπάται και το περιεχόμενο του κυστιδίου βρίσκεται έξω από το κύτταρο.
Ο μεταβολισμός, όπως είπαμε ήδη, καθορίζει και άλλες ζωτικές εκδηλώσεις του κυττάρου, όπως την ανάπτυξη και διαφοροποίηση των κυττάρων, την ευερεθιστότητα και την ικανότητα των κυττάρων να αναπαράγονται.
Η κυτταρική ανάπτυξη είναι μια εξωτερική εκδήλωση του μεταβολισμού, που εκφράζεται σε αύξηση του μεγέθους των κυττάρων. Η ανάπτυξη είναι δυνατή μόνο εάν, στη διαδικασία του μεταβολισμού, η αφομοίωση υπερισχύει της αφομοίωσης και κάθε κύτταρο μεγαλώνει μόνο μέχρι ένα ορισμένο όριο.
Η διαφοροποίηση των κυττάρων είναι μια σειρά από ποιοτικές αλλαγές που προχωρούν διαφορετικά σε διαφορετικά κύτταρα και καθορίζονται από το περιβάλλον και τη δραστηριότητα των τμημάτων του DNA που ονομάζονται γονίδια. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν κύτταρα διαφορετικής ποιότητας από διάφορους ιστούς και στο μέλλον, τα κύτταρα υφίστανται αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία, οι οποίες έχουν μελετηθεί ελάχιστα. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι τα κύτταρα εξαντλούνται από νερό, τα σωματίδια πρωτεΐνης γίνονται μεγαλύτερα, γεγονός που συνεπάγεται μείωση της συνολικής επιφάνειας της διεσπαρμένης φάσης του κολλοειδούς και, κατά συνέπεια, μείωση της έντασης του μεταβολισμού. Επομένως, το ζωτικό δυναμικό του κυττάρου μειώνεται, οι οξειδωτικές, αναγωγικές και άλλες αντιδράσεις επιβραδύνονται, η κατεύθυνση ορισμένων διεργασιών αλλάζει, λόγω των οποίων συσσωρεύονται διάφορες ουσίες στο κύτταρο.
Η ευερεθιστότητα ενός κυττάρου είναι η αντίδρασή του σε αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον, λόγω της οποίας εξαλείφονται οι προσωρινές αντιφάσεις που προκύπτουν μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος και η ζωντανή δομή προσαρμόζεται στο ήδη αλλαγμένο εξωτερικό περιβάλλον.
Στο φαινόμενο της ευερεθιστότητας, διακρίνονται τα ακόλουθα σημεία:
1) η επίδραση ενός περιβαλλοντικού παράγοντα (για παράδειγμα, μηχανικός, χημικός, ακτινοβολία κ.λπ.)
2) η μετάβαση του κυττάρου σε μια ενεργή, δηλαδή διεγερτική, κατάσταση, η οποία εκδηλώνεται με μια αλλαγή στις βιοχημικές και βιοφυσικές διεργασίες μέσα στο κύτταρο και η διαπερατότητα των κυττάρων και η πρόσληψη οξυγόνου μπορεί να αυξηθεί, η κολλοειδής κατάσταση του κυτταροπλάσματός του αλλάζει, και ηλεκτρικά ρεύματαδράσεις κ.λπ.
3) η ανταπόκριση του κυττάρου στην επίδραση του περιβάλλοντος, και μέσα διάφορα κύτταραη ανταπόκριση εκδηλώνεται με διαφορετικούς τρόπους. Έτσι, συμβαίνει μια τοπική αλλαγή στο μεταβολισμό στον συνδετικό ιστό, μια συστολή στον μυϊκό ιστό, ένα μυστικό εκκρίνεται στους αδενικούς ιστούς (σάλιο, χολή κ.λπ.), μια νευρική ώθηση εμφανίζεται στα νευρικά κύτταρα. περιοχή, εξαπλώνεται σε όλο τον ιστό. ΣΤΟ νευρικό κύτταροη διέγερση μπορεί να εξαπλωθεί όχι μόνο σε άλλα στοιχεία του ίδιου ιστού (με αποτέλεσμα τον σχηματισμό πολύπλοκων διεγερτικών συστημάτων - αντανακλαστικά τόξα), αλλά και να μετακινηθεί σε άλλους ιστούς. Ως αποτέλεσμα, παίζει ρυθμιστικό ρόλο. νευρικό σύστημα. Ο βαθμός πολυπλοκότητας αυτών των αντιδράσεων εξαρτάται από το ύψος της οργάνωσης του ζώου.Ανάλογα με τη δύναμη και τη φύση του ερεθιστικού παράγοντα, διακρίνονται οι ακόλουθοι τρεις τύποι ευερεθιστότητας: φυσιολογική, παρανέκρωση και νεκρωτική. Εάν η δύναμη του ερεθίσματος δεν υπερβαίνει τα όρια του συνηθισμένου, εγγενούς στο περιβάλλον στο οποίο ζει το κύτταρο ή ο οργανισμός στο σύνολό του, τότε οι διαδικασίες που προκύπτουν στο κύτταρο εξαλείφουν τελικά την αντίφαση με το εξωτερικό περιβάλλον και το κύτταρο επιστρέφει στην κανονική του κατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση, δεν παρατηρείται παραβίαση της δομής των κυττάρων που είναι ορατή στο μικροσκόπιο. Εάν η ισχύς του ερεθίσματος είναι μεγάλη ή επηρεάζει το κύτταρο για μεγάλο χρονικό διάστημα, τότε μια αλλαγή στις ενδοκυτταρικές διεργασίες οδηγεί σε σημαντική διαταραχή της λειτουργίας, της δομής και της χημείας του κυττάρου. Σε αυτό εμφανίζονται εγκλείσματα, σχηματίζονται δομές με τη μορφή νημάτων, συστάδων, διχτυών κ.λπ. Η αντίδραση του κυτταροπλάσματος μετατοπίζεται προς την οξύτητα, μια αλλαγή στη δομή και ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣκύτταρο διαταράσσει την κανονική λειτουργία του κυττάρου, το θέτει στα πρόθυρα της ζωής και του θανάτου. Αυτή η κατάσταση που οι Nasonov και Aleksandrov την ονόμασαν παρανεκρωτική* Είναι αναστρέψιμη και μπορεί να οδηγήσει σε αποκατάσταση των κυττάρων, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε κυτταρικό θάνατο. Τέλος, αν ο πράκτορας ενεργεί με ένα πολύ μεγάλη δύναμη, οι διαδικασίες μέσα στο κύτταρο διαταράσσονται τόσο σοβαρά που η ανάκτηση είναι αδύνατη και το κύτταρο πεθαίνει. Μετά από αυτό, συμβαίνει μια σειρά από δομικές αλλαγές, δηλαδή το κύτταρο εισέρχεται σε κατάσταση νέκρωσης ή νέκρωσης.
ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ. Η φύση της κίνησης που είναι εγγενής στο κύτταρο είναι πολύ διαφορετική. Πρώτα απ 'όλα, υπάρχει μια συνεχής κίνηση του κυτταροπλάσματος στο κύτταρο, η οποία προφανώς συνδέεται με την υλοποίηση μεταβολικών διεργασιών. Περαιτέρω, διάφοροι κυτταροπλασματικοί σχηματισμοί μπορούν να κινηθούν πολύ ενεργά στο κύτταρο, για παράδειγμα, βλεφαρίδες στο βλεφαροφόρο επιθήλιο, μιτοχόνδρια. κάνει κίνηση και τον πυρήνα. Σε άλλες περιπτώσεις, η κίνηση εκφράζεται με αλλαγή στο μήκος ή τον όγκο του κυττάρου, που ακολουθείται από την επιστροφή του στην αρχική του θέση. Τέτοια κίνηση παρατηρείται στα μυϊκά κύτταρα, στις μυϊκές ίνες και στα χρωστικά κύτταρα. Η κίνηση στο διάστημα είναι επίσης ευρέως διαδεδομένη. Μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια ψευδόποδων, όπως μια αμοιβάδα. Έτσι κινούνται τα λευκοκύτταρα και ορισμένα κύτταρα συνδετικού και άλλων ιστών. Το σπέρμα έχει μια ειδική μορφή κίνησης στο διάστημα. Τους κίνηση προς τα εμπρόςσυμβαίνει λόγω ενός συνδυασμού οφιοειδών κάμψεων της ουράς και περιστροφής του σπέρματος γύρω από τον διαμήκη άξονα. Σε σχετικά απλά οργανωμένα όντα και σε ορισμένα κύτταρα πολύ οργανωμένων πολυκύτταρων ζώων, η κίνηση στο χώρο προκαλείται και κατευθύνεται από διάφορους παράγοντες του εξωτερικού περιβάλλοντος και ονομάζεται ταξί.
Υπάρχουν: χημειοταξία, θιγμόταξη και ρεοταξία. Χημειοταξία - κίνηση προς ή μακριά από χημικά. Ένα τέτοιο ταξί ανιχνεύεται από τα λευκοκύτταρα του αίματος, τα οποία κινούνται σαν αμοιβάδες προς τα βακτήρια που έχουν εισέλθει στο σώμα, απελευθερώνοντας ορισμένες ουσίες, Tigmotaxis - κίνηση προς το αγγιζόμενο συμπαγές σώμαή από αυτόν. Για παράδειγμα, ένα ελαφρύ άγγιγμα σωματιδίων τροφής σε μια αμοιβάδα την αναγκάζει να τα τυλίξει και μετά να τα καταπιεί. Ο ισχυρός μηχανικός ερεθισμός μπορεί να προκαλέσει κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση από την ερεθιστική αρχή. Ρεοταξία - κίνηση ενάντια στη ροή ενός υγρού. Η ικανότητα για ρεοταξία κατέχεται από το σπέρμα που κινείται στη μήτρα ενάντια στο ρεύμα της βλέννας προς το ωάριο.
Η ικανότητα αυτοαναπαραγωγής είναι η πιο σημαντική ιδιότητα της ζωντανής ύλης, χωρίς την οποία η ζωή είναι αδύνατη. Κάθε ζωντανό σύστημα χαρακτηρίζεται από μια αλυσίδα μη αναστρέψιμων αλλαγών που καταλήγουν σε θάνατο. Εάν αυτά τα συστήματα δεν δημιουργούσαν νέα συστήματα ικανά να ξεκινήσουν ξανά τον κύκλο, η ζωή θα έπαυε.
Η λειτουργία της αυτο-αναπαραγωγής του κυττάρου πραγματοποιείται με διαίρεση, η οποία είναι συνέπεια της ανάπτυξης του κυττάρου. Στη διαδικασία της ζωτικής του δραστηριότητας, λόγω της υπεροχής της αφομοίωσης έναντι της αφομοίωσης, η μάζα των κυττάρων αυξάνεται, αλλά ο όγκος του κυττάρου αυξάνεται ταχύτερα από την επιφάνειά του. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η ένταση του μεταβολισμού μειώνεται, λαμβάνει χώρα βαθιά φυσικοχημική και μορφολογική αναδιάρθρωση του κυττάρου και οι διαδικασίες αφομοίωσης σταδιακά αναστέλλονται, κάτι που έχει αποδειχθεί πειστικά με τη βοήθεια επισημασμένων ατόμων. Ως αποτέλεσμα, η ανάπτυξη του κυττάρου πρώτα σταματά, και στη συνέχεια η περαιτέρω ύπαρξή του καθίσταται αδύνατη και επέρχεται διαίρεση.
Η μετάβαση στη διαίρεση είναι ένα ποιοτικό άλμα, ή συνέπεια ποσοτικών αλλαγών στην αφομοίωση και την αφομοίωση, ένας μηχανισμός επίλυσης αντιφάσεων μεταξύ αυτών των διαδικασιών. Μετά την κυτταρική διαίρεση, όπως λέμε, αναζωογονούνται, αυξάνεται το δυναμικό ζωής τους, αφού ήδη λόγω της μείωσης του μεγέθους, αυξάνεται η αναλογία της ενεργού επιφάνειας, εντείνεται ο μεταβολισμός γενικά και η φάση αφομοίωσής της ειδικότερα.
Έτσι, η ατομική ζωή ενός κυττάρου αποτελείται από μια περίοδο ενδιάμεσης φάσης, που χαρακτηρίζεται από αυξημένο μεταβολισμό και μια περίοδο διαίρεσης.
Η ενδιάμεση φάση χωρίζεται με κάποιο βαθμό συμβατικότητας:
1) για την προσυνθετική περίοδο (Gj), όταν η ένταση των διεργασιών αφομοίωσης αυξάνεται σταδιακά, αλλά ο αναδιπλασιασμός του DNA δεν έχει ακόμη αρχίσει.
2) συνθετικό (S), που χαρακτηρίζεται από το ύψος της σύνθεσης, κατά το οποίο συμβαίνει διπλασιασμός του DNA, και
3) μετασυνθετικό (G2), όταν οι διαδικασίες σύνθεσης DNA σταματούν.
Υπάρχουν οι ακόλουθοι κύριοι τύποι διαίρεσης:
1) έμμεση διαίρεση (μίτωση ή καρυοκίνηση).
2) μείωση, ή διαίρεση αναγωγής, και
3) αμίτωση ή άμεση διαίρεση.
Όταν εξοικειωθείς με τα θεμελιώδη έργα της ανθρωπότητας, συχνά βρίσκεσαι να σκέφτεσαι ότι με την ανάπτυξη της επιστήμης υπάρχουν περισσότερα ερωτήματα παρά απαντήσεις. Στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, η μοριακή βιολογία και η γενετική επέκτεινε την κατανόησή μας για τα κύτταρα και τις κυτταρικές αλληλεπιδράσεις. Έχει απομονωθεί μια ολόκληρη κατηγορία κυτταρικών παραγόντων που ρυθμίζουν την διακυτταρική αλληλεπίδραση. Αυτό είναι απαραίτητο για την κατανόηση της λειτουργίας του πολυκύτταρου ανθρώπινου οργανισμού και ιδιαίτερα των κυττάρων. ανοσοποιητικό σύστημα. Αλλά κάθε χρόνο οι βιολόγοι ανακαλύπτουν όλο και περισσότερους από αυτούς τους μεσοκυττάριους παράγοντες και γίνεται όλο και πιο δύσκολο να αναδημιουργηθεί μια εικόνα ενός ολόκληρου οργανισμού. Έτσι, υπάρχουν περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις.
Το ανεξάντλητο του ανθρώπινου σώματος και οι περιορισμένες δυνατότητες μελέτης του οδηγούν στο συμπέρασμα ότι οι άμεσες και μετέπειτα ερευνητικές προτεραιότητες είναι απαραίτητες. Μια τέτοια προτεραιότητα σήμερα είναι η ενέργεια των κυττάρων ενός ζωντανού ανθρώπινου σώματος. Η ανεπαρκής γνώση για την παραγωγή ενέργειας και την ανταλλαγή ενέργειας των κυττάρων στο σώμα γίνεται εμπόδιο για σοβαρή επιστημονική έρευνα.
Το κύτταρο είναι η βασική δομική μονάδα του σώματος: όλα τα όργανα και οι ιστοί αποτελούνται από κύτταρα. Είναι δύσκολο να υπολογίζουμε στην επιτυχία των φαρμάκων ή των μη φαρμακευτικών μεθόδων εάν αναπτύσσονται χωρίς επαρκή γνώση σχετικά με την κυτταρική ενέργεια και την αλληλεπίδραση μεσοκυττάριας ενέργειας. Μπορούν να δοθούν αρκετά παραδείγματα όπου τα ευρέως χρησιμοποιούμενα και συνιστώμενα φάρμακα είναι επιβλαβή για την υγεία.
Η ουσιαστική προσέγγιση είναι κυρίαρχη στην υγειονομική περίθαλψη. Η ουσία είναι ουσία. Η λογική της θεραπείας είναι εξαιρετικά απλή: παρέχετε στον οργανισμό τις απαραίτητες ουσίες (νερό, τροφή, βιταμίνες, ιχνοστοιχεία και, εάν χρειάζεται, φάρμακα) και αφαιρέστε τα μεταβολικά προϊόντα από το σώμα (περιττώματα, υπερβολικά λίπη, άλατα, τοξίνες κ.λπ. .). Η επέκταση των φαρμάκων συνεχίζει να θριαμβεύει. Νέες γενιές ανθρώπων σε πολλές χώρες γίνονται εθελοντές συμμετέχοντες σε ένα πείραμα μεγάλης κλίμακας. Η φαρμακευτική βιομηχανία απαιτεί νέους ασθενείς. Παρόλα αυτά, υγιείς ανθρώπουςγίνεται όλο και μικρότερος.
Ο δημιουργός ενός δημοφιλούς οδηγού ναρκωτικών ρωτήθηκε κάποτε για το πόσα φάρμακα έπρεπε να δοκιμάσει προσωπικά. Κανένα, ήταν η απάντηση. Προφανώς, αυτός ο έξυπνος άνθρωπος είχε εξαιρετική γνώση της κυτταρικής βιοχημείας και ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσει αυτή τη γνώση για καλή χρήση στη ζωή.
Φανταστείτε ένα μικροσκοπικό σωματίδιο ζωντανής ύλης, με τη μορφή ενός ελλειψοειδούς, δίσκου, μπάλας, περίπου 8-15 microns (μm) σε διάμετρο, το οποίο ταυτόχρονα είναι το πιο περίπλοκο αυτορυθμιζόμενο σύστημα. Συνήθης ζωντανό κύτταροονομάζεται διαφοροποιημένο, σαν να τονίζει ότι τα πολλά στοιχεία που συνθέτουν τη σύνθεσή του διαχωρίζονται σαφώς μεταξύ τους. Η έννοια του "αδιαφοροποίητου κυττάρου", κατά κανόνα, ανήκει σε ένα τροποποιημένο, για παράδειγμα, ένα καρκινικό κύτταρο. Τα διαφοροποιημένα κύτταρα διαφέρουν όχι μόνο στη δομή, τον εσωτερικό μεταβολισμό, αλλά και στην εξειδίκευση, για παράδειγμα, τα κύτταρα των νεφρών, του ήπατος και της καρδιάς.
Γενικά, ένα κύτταρο αποτελείται από τρία συστατικά: κυτταρική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, πυρήνα. Η σύνθεση της κυτταρικής μεμβράνης, κατά κανόνα, περιλαμβάνει μια μεμβράνη τριών, τεσσάρων στρωμάτων και ένα εξωτερικό κέλυφος. Τα δύο στρώματα της μεμβράνης αποτελούνται από λιπίδια (λίπη), το μεγαλύτερο μέρος των οποίων είναι ακόρεστα λίπη - φωσφολιπίδια. Η κυτταρική μεμβράνη έχει ένα πολύ πολύπλοκη δομήκαι πολλαπλές λειτουργίες. Η διαφορά δυναμικού και στις δύο πλευρές της μεμβράνης μπορεί να είναι αρκετές εκατοντάδες millivolt. Η εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης περιέχει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.
Τυπικά, ένα κύτταρο έχει έναν πυρήνα. Αν και υπάρχουν κύτταρα που έχουν δύο ή περισσότερους πυρήνες. Η λειτουργία του πυρήνα είναι να αποθηκεύει και να μεταδίδει κληρονομικές πληροφορίες, για παράδειγμα, κατά τη διαίρεση των κυττάρων, καθώς και να ελέγχει όλες τις φυσιολογικές διεργασίες στο κύτταρο. Ο πυρήνας περιέχει μόρια DNA που φέρουν τον γενετικό κώδικα του κυττάρου. Ο πυρήνας περικλείεται σε μια μεμβράνη δύο στρωμάτων.
Το κυτταρόπλασμα αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του κυττάρου και είναι ένα κυτταρικό υγρό με οργανίδια και εγκλείσματα που βρίσκονται σε αυτό. Τα οργανίδια είναι μόνιμα συστατικά του κυτταροπλάσματος που εκτελούν συγκεκριμένες σημαντικές λειτουργίες. Από αυτά, μας ενδιαφέρει περισσότερο τα μιτοχόνδρια, τα οποία μερικές φορές αποκαλούνται οι εστίες ισχύος του κυττάρου. Κάθε μιτοχόνδριο έχει δύο συστήματα μεμβράνης: το εξωτερικό και το εσωτερικό. Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία, τα λιπίδια και οι πρωτεΐνες αντιπροσωπεύονται εξίσου σε αυτήν. Η εσωτερική μεμβράνη ανήκει στους πιο σύνθετους τύπους συστημάτων μεμβρανών στο ανθρώπινο σώμα. Περιέχει πολλές πτυχές, που ονομάζονται χτένια (cristae), λόγω των οποίων η επιφάνεια της μεμβράνης αυξάνεται σημαντικά. Αυτή η μεμβράνη μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα σύνολο από εκβολές σε σχήμα μανιταριού που κατευθύνονται στον εσωτερικό χώρο των μιτοχονδρίων. Υπάρχουν 10 έως 4-10 έως 5 τέτοιες εκφύσεις ανά μιτοχόνδρια.
Επιπλέον, υπάρχουν 50-60 περισσότερα ένζυμα στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, ο συνολικός αριθμός μορίων διαφορετικών τύπων φτάνει τα 80. Όλα αυτά είναι απαραίτητα για τη χημική οξείδωση και τον ενεργειακό μεταβολισμό. Μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων αυτής της μεμβράνης, πρέπει να σημειωθεί η υψηλή ηλεκτρική αντίσταση, η οποία είναι χαρακτηριστική των λεγόμενων μεμβρανών σύζευξης, οι οποίες είναι ικανές να συσσωρεύουν ενέργεια όπως ένας καλός πυκνωτής. Η διαφορά δυναμικού και στις δύο πλευρές της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης είναι περίπου 200-250 mV.
Μπορεί κανείς να φανταστεί πόσο πολύπλοκο είναι ένα κύτταρο εάν, για παράδειγμα, ένα ηπατικό κύτταρο του ήπατος περιέχει περίπου 2000 μιτοχόνδρια. Υπάρχουν όμως πολλά άλλα οργανίδια στο κύτταρο, εκατοντάδες ένζυμα, ορμόνες και άλλες πολύπλοκες ουσίες. Κάθε οργανίδιο έχει το δικό του σύνολο ουσιών· σε αυτό πραγματοποιούνται ορισμένες φυσικές, χημικές και βιοχημικές διεργασίες. Οι ουσίες στον κυτταροπλασματικό χώρο βρίσκονται στην ίδια δυναμική κατάσταση· ανταλλάσσουν συνεχώς με οργανίδια και με το εξωτερικό περιβάλλον του κυττάρου μέσω της μεμβράνης του.
Ζητώ συγγνώμη από τον Αναγνώστη - μη ειδικό για τις τεχνικές λεπτομέρειες, αλλά είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε αυτές τις ιδέες για το κύτταρο για κάθε άτομο που θέλει να είναι υγιές. Πρέπει να θαυμάζουμε αυτό το θαύμα της φύσης και ταυτόχρονα να λαμβάνουμε υπόψη τις αδυναμίες του κυττάρου όταν θεραπεύουμε. Έχω παρατηρήσει πότε η συνηθισμένη αναλγίνη οδήγησε σε οίδημα ιστού σε νεαρό υγιές άτομο. Είναι εκπληκτικό πώς, χωρίς να το σκέφτονται, με ποια ευκολία καταπίνουν οι άλλοι χάπια!
Η κατανόηση της πολυπλοκότητας της κυτταρικής λειτουργίας δεν θα είναι πλήρης αν δεν μιλήσουμε για την ενέργεια των κυττάρων. Η ενέργεια στο κύτταρο ξοδεύεται για να κάνει διάφορες εργασίες: μηχανική - κίνηση ρευστού, κίνηση οργανιδίων. χημική - σύνθεση συμπλόκου οργανική ύλη; ηλεκτρικά - δημιουργώντας διαφορά στα ηλεκτρικά δυναμικά μεμβράνες πλάσματος; ωσμωτική - η μεταφορά ουσιών στο κύτταρο και πίσω. Χωρίς να αναθέσουμε στον εαυτό μας το καθήκον να απαριθμήσουμε όλες τις διαδικασίες, περιοριζόμαστε στη γνωστή δήλωση: χωρίς επαρκή παροχή ενέργειας, η πλήρης λειτουργία του κυττάρου δεν μπορεί να επιτευχθεί.
Από πού παίρνει το κύτταρο την ενέργεια που χρειάζεται; Σύμφωνα με επιστημονικές θεωρίες, η χημική ενέργεια των θρεπτικών ουσιών (υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες) μετατρέπεται σε ενέργεια μακροεργικών (που περιέχουν πολλή ενέργεια) δεσμών τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Οι διεργασίες αυτές πραγματοποιούνται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων κυρίως στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος (κύκλος Krebs) και κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Η ενέργεια που αποθηκεύεται στο ATP απελευθερώνεται εύκολα όταν σπάσουν οι μακροεργικοί δεσμοί, με αποτέλεσμα να παρέχεται κατανάλωση ενέργειας στο σώμα.
Ωστόσο, αυτές οι ιδέες δεν επιτρέπουν μια αντικειμενική αξιολόγηση των ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών της παροχής ενέργειας και της ανταλλαγής ενέργειας στους ιστούς, καθώς και της κατάστασης της κυτταρικής ενέργειας και της διακυτταρικής αλληλεπίδρασης. Πρέπει να δοθεί προσοχή στο πιο σημαντικό ερώτημα (Γ. Ν. Πετράκοβιτς), το οποίο δεν μπορεί να απαντηθεί από την παραδοσιακή θεωρία: λόγω ποιων παραγόντων πραγματοποιείται η μεσοκυττάρια αλληλεπίδραση; Άλλωστε, το ATP σχηματίζεται και καταναλώνεται, απελευθερώνοντας ενέργεια, μέσα στα μιτοχόνδρια.
Εν τω μεταξύ, υπάρχουν αρκετοί λόγοι για να αμφιβάλλουμε για την ευημερία του ενεργειακού εφοδιασμού οργάνων, ιστών, κυττάρων. Μπορεί ακόμη και να ειπωθεί ευθέως ότι ένα άτομο δεν είναι πολύ τέλειο από αυτή την άποψη. Αυτό αποδεικνύεται από την κούραση που βιώνουν πολλοί καθημερινά, και η οποία αρχίζει να ενοχλεί έναν άνθρωπο από την παιδική ηλικία.
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι εάν η ενέργεια στο ανθρώπινο σώμα παρήχθη λόγω αυτών των διεργασιών (ο κύκλος Krebs και η οξειδωτική φωσφορυλίωση), τότε σε χαμηλό φορτίο, το ενεργειακό έλλειμμα θα ήταν 30-50%, και σε υψηλό φορτίο - περισσότερο από 90%. Αυτό επιβεβαιώνεται από μελέτες Αμερικανών επιστημόνων, οι οποίοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα μιτοχόνδρια δεν λειτουργούν σωστά όσον αφορά την παροχή ενέργειας σε ένα άτομο.
Οι ερωτήσεις σχετικά με την ενέργεια των κυττάρων και των ιστών πιθανότατα θα παρέμεναν στην άκρη του δρόμου για μεγάλο χρονικό διάστημα, κατά μήκος του οποίου κινείται αργά η θεωρητική και η πρακτική ιατρική, αν δεν είχαν συμβεί δύο γεγονότα. Είναι περίπουγια τη Νέα Υπόθεση της Αναπνοής και την ανακάλυψη της Ενδογενούς Αναπνοής.
άφθονη ανάπτυξη παχιών δέντρων,
που είναι ριζωμένα στην άγονη άμμο
ενέκρινε τη δική του, το δηλώνει ξεκάθαρα
λιπαρά φύλλα λιπαρού λίπους από τον αέρα
απορροφώ...
M. V. Lomonosov
Πώς αποθηκεύεται η ενέργεια σε ένα κύτταρο; Τι είναι ο μεταβολισμός; Ποια είναι η ουσία των διεργασιών της γλυκόλυσης, της ζύμωσης και κυτταρική αναπνοή? Ποιες διεργασίες λαμβάνουν χώρα στη φωτεινή και στη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης; Πώς συνδέονται οι διαδικασίες ανταλλαγής ενέργειας και πλαστικών; Τι είναι η χημειοσύνθεση;
Μάθημα-διάλεξη
Η ικανότητα μετατροπής ενός τύπου ενέργειας σε άλλο (η ακτινοβολούμενη ενέργεια σε ενέργεια χημικών δεσμών, η χημική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια κ.λπ.) είναι μια από τις θεμελιώδεις ιδιότητες των ζωντανών όντων. Εδώ θα εξετάσουμε λεπτομερώς πώς πραγματοποιούνται αυτές οι διαδικασίες σε ζωντανούς οργανισμούς.
ATP - Ο ΚΥΡΙΟΣ ΦΟΡΕΑΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ. Για την υλοποίηση οποιωνδήποτε εκδηλώσεων της ζωτικής δραστηριότητας των κυττάρων, χρειάζεται ενέργεια. Οι αυτότροφοι οργανισμοί λαμβάνουν αρχική ενέργεια από τον Ήλιο κατά τις αντιδράσεις φωτοσύνθεσης, ενώ οι ετερότροφοι οργανισμοί χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις από τα τρόφιμα ως πηγή ενέργειας. Η ενέργεια αποθηκεύεται από τα κύτταρα στους χημικούς δεσμούς των μορίων ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη), τα οποία είναι ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από τρεις φωσφορικές ομάδες, ένα υπόλειμμα σακχάρου (ριβόζη) και ένα υπόλειμμα αζωτούχου βάσης (αδενίνη) (Εικ. 52).
Ρύζι. 52. Μόριο ΑΤΡ
Ο δεσμός μεταξύ των φωσφορικών υπολειμμάτων ονομάζεται μακροεργικός, αφού όταν σπάσει, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Κανονικά, ένα κύτταρο εξάγει ενέργεια από το ATP αφαιρώντας μόνο την τερματική φωσφορική ομάδα. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ADP (διφωσφορική αδενοσίνη), φωσφορικό οξύ και απελευθερώνονται 40 kJ / mol:
Τα μόρια ATP παίζουν το ρόλο του παγκόσμιου ενεργειακού διαπραγματευτικού τσιπ του κυττάρου. Παραδίδονται στον τόπο όπου λαμβάνει χώρα μια ενεργοβόρα διαδικασία, είτε πρόκειται για ενζυματική σύνθεση ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ, το έργο των πρωτεϊνών - μοριακών κινητήρων ή πρωτεϊνών μεταφοράς μεμβράνης κ.λπ. Η αντίστροφη σύνθεση των μορίων ATP πραγματοποιείται με τη σύνδεση μιας φωσφορικής ομάδας σε ADP με απορρόφηση ενέργειας. Η αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή ATP από το κύτταρο πραγματοποιείται κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων μεταβολισμό της ενέργειας. Είναι στενά συνδεδεμένος με ανταλλαγή πλαστικώνκατά την οποία το κύτταρο παράγει οργανικές ενώσεις απαραίτητες για τη λειτουργία του.
ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ (Μεταβολισμός). Μεταβολισμός - το σύνολο όλων των αντιδράσεων του πλαστικού και του ενεργειακού μεταβολισμού, αλληλένδετες. Στα κύτταρα, η σύνθεση υδατανθράκων, λιπών, πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων συνεχίζεται συνεχώς. Η σύνθεση των ενώσεων έρχεται πάντα με τη δαπάνη ενέργειας, δηλαδή με την απαραίτητη συμμετοχή του ATP. Πηγές ενέργειας για το σχηματισμό του ATP είναι οι ενζυμικές αντιδράσεις οξείδωσης πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων που εισέρχονται στο κύτταρο. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια, η οποία αποθηκεύεται στο ATP. Η οξείδωση της γλυκόζης παίζει ιδιαίτερο ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό των κυττάρων. Τα μόρια της γλυκόζης υφίστανται μια σειρά διαδοχικών μετασχηματισμών.
Το πρώτο στάδιο, που ονομάζεται γλυκόλυση, λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων και δεν απαιτεί οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα διαδοχικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν ένζυμα, η γλυκόζη διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος. Σε αυτή την περίπτωση, καταναλώνονται δύο μόρια ATP και η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση είναι αρκετή για να σχηματίσει τέσσερα μόρια ATP. Ως αποτέλεσμα, η ενεργειακή απόδοση της γλυκόλυσης είναι μικρή και ανέρχεται σε δύο μόρια ATP:
C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP
Υπό αναερόβιες συνθήκες (απουσία οξυγόνου), περαιτέρω μετασχηματισμοί μπορούν να συσχετιστούν με διάφορους τύπους ζύμωση.
Ολοι γνωρίζουν γαλακτική ζύμωση(ξίνισμα γάλακτος), που συμβαίνει λόγω της δραστηριότητας μυκήτων και βακτηρίων γαλακτικού οξέος. Είναι παρόμοιο σε μηχανισμό με τη γλυκόλυση, μόνο που το τελικό προϊόν εδώ είναι το γαλακτικό οξύ. Αυτός ο τύπος οξείδωσης γλυκόζης συμβαίνει σε κύτταρα με έλλειψη οξυγόνου, όπως σε μύες που εργάζονται σκληρά. Κοντά στη χημεία στη γαλακτική και αλκοολική ζύμωση. Η διαφορά είναι ότι τα προϊόντα της αλκοολικής ζύμωσης είναι η αιθυλική αλκοόλη και το διοξείδιο του άνθρακα.
Το επόμενο στάδιο, κατά το οποίο οξειδώνεται το πυροσταφυλικό οξύ, να διοξείδιο του άνθρακακαι νερό, πήρε το όνομα κυτταρική αναπνοή. Οι αντιδράσεις που σχετίζονται με την αναπνοή λαμβάνουν χώρα στα μιτοχόνδρια των φυτικών και ζωικών κυττάρων και μόνο παρουσία οξυγόνου. Πρόκειται για μια σειρά χημικών μετασχηματισμών πριν από το σχηματισμό του τελικού προϊόντος - διοξειδίου του άνθρακα. Σε διάφορα στάδια αυτής της διαδικασίας, σχηματίζονται ενδιάμεσα προϊόντα της οξείδωσης της αρχικής ουσίας με την εξάλειψη των ατόμων υδρογόνου. Σε αυτή την περίπτωση απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία «συντηρείται» στους χημικούς δεσμούς του ΑΤΡ και σχηματίζονται μόρια νερού. Γίνεται σαφές ότι ακριβώς για να δεσμευτούν τα διαχωρισμένα άτομα υδρογόνου απαιτείται οξυγόνο. Αυτή η σειρά χημικών μετασχηματισμών είναι αρκετά περίπλοκη και συμβαίνει με τη συμμετοχή των εσωτερικών μεμβρανών των μιτοχονδρίων, των ενζύμων και των πρωτεϊνών-φορέων.
Η κυτταρική αναπνοή έχει πολύ υψηλή απόδοση. Υπάρχει μια σύνθεση 30 μορίων ATP, δύο ακόμη μόρια σχηματίζονται κατά τη γλυκόλυση και έξι μόρια ATP - ως αποτέλεσμα του μετασχηματισμού των προϊόντων γλυκόλυσης στις μιτοχονδριακές μεμβράνες. Συνολικά, ως αποτέλεσμα της οξείδωσης ενός μορίου γλυκόζης, σχηματίζονται 38 μόρια ATP:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP
Στα μιτοχόνδρια λαμβάνουν χώρα τα τελικά στάδια οξείδωσης όχι μόνο των σακχάρων, αλλά και των πρωτεϊνών και των λιπιδίων. Οι ουσίες αυτές χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα, κυρίως όταν τελειώνει η παροχή υδατανθράκων. Πρώτον, καταναλώνεται λίπος, κατά την οξείδωση του οποίου απελευθερώνεται πολύ περισσότερη ενέργεια από ό,τι από ίσο όγκο υδατανθράκων και πρωτεϊνών. Επομένως, το λίπος στα ζώα είναι το κύριο «στρατηγικό απόθεμα» ενεργειακών πόρων. Στα φυτά, το άμυλο παίζει το ρόλο του ενεργειακού αποθέματος. Όταν αποθηκεύεται, καταλαμβάνει πολύ περισσότερο χώρο από μια ισοδύναμη ενεργειακά ποσότητα λίπους. Για τα φυτά, αυτό δεν αποτελεί εμπόδιο, καθώς είναι ακίνητα και δεν φέρουν αποθέματα στον εαυτό τους, όπως τα ζώα. Μπορείτε να αντλήσετε ενέργεια από τους υδατάνθρακες πολύ πιο γρήγορα από ό,τι από τα λίπη. Οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές σημαντικές λειτουργίες στο σώμα, επομένως εμπλέκονται στον ενεργειακό μεταβολισμό μόνο όταν εξαντλούνται οι πόροι σακχάρων και λιπών, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια παρατεταμένης ασιτίας.
ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Φωτοσύνθεσηείναι μια διαδικασία κατά την οποία η ενέργεια ακτίνες ηλίουμετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ενώσεων. Στα φυτικά κύτταρα, οι διαδικασίες που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση λαμβάνουν χώρα στους χλωροπλάστες. Μέσα σε αυτό το οργανίδιο υπάρχουν συστήματα μεμβρανών στις οποίες είναι ενσωματωμένες χρωστικές ουσίες που αιχμαλωτίζουν την ενέργεια ακτινοβολίας του Ήλιου. Η κύρια χρωστική ουσία της φωτοσύνθεσης είναι η χλωροφύλλη, η οποία απορροφά κυρίως τις μπλε και βιολετί, καθώς και τις κόκκινες ακτίνες του φάσματος. Το πράσινο φως αντανακλάται, έτσι η ίδια η χλωροφύλλη και τα φυτικά μέρη που την περιέχουν φαίνονται πράσινα.
Υπάρχουν δύο φάσεις στη φωτοσύνθεση - φωςκαι σκοτάδι(Εικ. 53). Η πραγματική σύλληψη και μετατροπή της ενέργειας ακτινοβολίας συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φωτεινής φάσης. Όταν απορροφά κβάντα φωτός, η χλωροφύλλη μεταβαίνει σε διεγερμένη κατάσταση και γίνεται δότης ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια του μεταφέρονται από το ένα σύμπλοκο πρωτεΐνης στο άλλο κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. Οι πρωτεΐνες αυτής της αλυσίδας, όπως και οι χρωστικές, συγκεντρώνονται στην εσωτερική μεμβράνη των χλωροπλαστών. Όταν ένα ηλεκτρόνιο διέρχεται από τη φέρουσα αλυσίδα, χάνει ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για τη σύνθεση του ATP. Μερικά από τα ηλεκτρόνια που διεγείρονται από το φως χρησιμοποιούνται για τη μείωση του NDP (δινουκλεοτιφωσφορική αδενίνη νικοτιναμίδης) ή NADPH.
Ρύζι. 53. Προϊόντα αντιδράσεων φωτεινών και σκοτεινών φάσεων φωτοσύνθεσης
Υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός στους χλωροπλάστες, συμβαίνει επίσης η διάσπαση των μορίων του νερού - φωτόλυση; Σε αυτή την περίπτωση, προκύπτουν ηλεκτρόνια που αντισταθμίζουν την απώλειά τους με χλωροφύλλη. Το οξυγόνο σχηματίζεται ως υποπροϊόν:
Έτσι, η λειτουργική έννοια της φωτεινής φάσης έγκειται στη σύνθεση του ATP και του NADP·H μετατρέποντας την φωτεινή ενέργεια σε χημική ενέργεια.
Η σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης δεν απαιτεί φως. Η ουσία των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα εδώ είναι ότι τα μόρια ATP και NADP·H που λαμβάνονται στην ελαφριά φάση χρησιμοποιούνται σε μια σειρά χημικών αντιδράσεων που «καθορίζουν» το CO2 με τη μορφή υδατανθράκων. Όλες οι αντιδράσεις της σκοτεινής φάσης πραγματοποιούνται μέσα στους χλωροπλάστες και οι ADP και NADP που απελευθερώνονται κατά τη «μονιμοποίηση» του διοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιούνται ξανά στις αντιδράσεις της φωτεινής φάσης για τη σύνθεση του ATP και του NADP H.
Η συνολική εξίσωση φωτοσύνθεσης έχει ως εξής:
ΣΧΕΣΗ ΚΑΙ ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΟΥ ΚΑΙ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Οι διαδικασίες σύνθεσης ΑΤΡ συμβαίνουν στο κυτταρόπλασμα (γλυκόλυση), στα μιτοχόνδρια (κυτταρική αναπνοή) και στους χλωροπλάστες (φωτοσύνθεση). Όλες οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια αυτών των διεργασιών είναι αντιδράσεις ανταλλαγής ενέργειας. Η ενέργεια που αποθηκεύεται με τη μορφή ATP δαπανάται στις αντιδράσεις πλαστικής ανταλλαγής για την παραγωγή πρωτεϊνών, λιπών, υδατανθράκων και νουκλεϊκών οξέων που είναι απαραίτητα για τη ζωή του κυττάρου. Σημειώστε ότι η σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης είναι μια αλυσίδα αντιδράσεων, πλαστικής ανταλλαγής και η φωτεινή φάση είναι ενέργεια.
Η σχέση και η ενότητα των διαδικασιών ανταλλαγής ενέργειας και πλαστικών απεικονίζεται καλά από την ακόλουθη εξίσωση:
Διαβάζοντας αυτήν την εξίσωση από αριστερά προς τα δεξιά, λαμβάνουμε τη διαδικασία οξείδωσης της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό κατά τη γλυκόλυση και την κυτταρική αναπνοή, που σχετίζεται με τη σύνθεση του ATP (ενεργειακός μεταβολισμός). Αν το διαβάσετε από δεξιά προς τα αριστερά, τότε λαμβάνετε μια περιγραφή των αντιδράσεων της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης, όταν η γλυκόζη συντίθεται από νερό και διοξείδιο του άνθρακα με τη συμμετοχή του ATP (πλαστικός μεταβολισμός).
ΧΗΜΟΣΥΝΘΕΣΗ. Εκτός από τα φωτοαυτοτροφικά, ορισμένα βακτήρια (υδρογόνο, νιτροποιητικά, θειούχα βακτήρια κ.λπ.) είναι επίσης ικανά να συνθέσουν οργανικές ουσίες από ανόργανες ουσίες. Πραγματοποιούν αυτή τη σύνθεση λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση των ανόργανων ουσιών. Ονομάζονται χημειοαυτοτροφικά. Αυτά τα χημειοσυνθετικά βακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιόσφαιρα. Για παράδειγμα, τα νιτροποιητικά βακτήρια μετατρέπουν τα άλατα αμμωνίου που είναι απρόσιτα στα φυτά σε άλατα νιτρικού οξέος, τα οποία απορροφώνται καλά από αυτά.
Ο κυτταρικός μεταβολισμός αποτελείται από αντιδράσεις ενέργειας και πλαστικού μεταβολισμού. Κατά τη διάρκεια του ενεργειακού μεταβολισμού, εμφανίζεται ο σχηματισμός οργανικών ενώσεων με μακροεργικούς χημικούς δεσμούς - ATP. Η ενέργεια που απαιτείται για αυτό προέρχεται από την οξείδωση οργανικών ενώσεων κατά τις αναερόβιες (γλυκόλυση, ζύμωση) και αερόβιες (κυτταρική αναπνοή) αντιδράσεις. από τις ακτίνες του ήλιου, η ενέργεια των οποίων απορροφάται στη φάση του φωτός (φωτοσύνθεση). από την οξείδωση ανόργανων ενώσεων (χημοσύνθεση). Η ενέργεια του ATP δαπανάται για τη σύνθεση οργανικών ενώσεων που είναι απαραίτητες για το κύτταρο κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων πλαστικής ανταλλαγής, οι οποίες περιλαμβάνουν τις αντιδράσεις της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης.
- Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ πλαστικού και ενεργειακού μεταβολισμού;
- Πώς μετατρέπεται η ενέργεια του ηλιακού φωτός στην φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης; Ποιες διεργασίες λαμβάνουν χώρα κατά τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης;
- Γιατί η φωτοσύνθεση ονομάζεται διαδικασία ανάκλασης της αλληλεπίδρασης πλανητών-κοσμικής;
Ενέργεια που πρέπει να προστεθεί χημικό σύστηματο να «ξεκινήσει» μια αντίδραση ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης για αυτήν την αντίδραση και χρησιμεύει ως ένα είδος ενεργειακής κορυφής που πρέπει να ξεπεραστεί.
Σε μη καταλυόμενες αντιδράσεις, οι συγκρούσεις μεταξύ μορίων χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας ενεργοποίησης. Εάν τα συγκρουόμενα μόρια είναι σωστά προσανατολισμένα και η σύγκρουση είναι αρκετά ισχυρή, υπάρχει πιθανότητα να αντιδράσουν.
Είναι σαφές γιατί οι χημικοί θερμαίνουν φιάλες για να επιταχύνουν τις αντιδράσεις: καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται ο ρυθμός της θερμικής κίνησης και η συχνότητα των συγκρούσεων. Αλλά στις συνθήκες του ανθρώπινου σώματος, το κύτταρο δεν μπορεί να θερμανθεί· αυτό είναι απαράδεκτο γι 'αυτό. Και οι αντιδράσεις συνεχίζονται, ταυτόχρονα με ταχύτητες που είναι ανέφικτες όταν πραγματοποιούνται σε δοκιμαστικό σωλήνα. Μια άλλη εφεύρεση της φύσης εργάζεται εδώ - ένζυμα που αναφέραμε προηγουμένως.
Όπως αναφέρθηκε ήδη, κατά τη διάρκεια χημικών μετασχηματισμών, μπορούν να συμβούν αυθόρμητα εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες η ενέργεια που περιέχεται στα προϊόντα της αντίδρασης είναι μικρότερη από ό,τι στις πρώτες ύλες. Για άλλες αντιδράσεις, είναι απαραίτητη μια εισροή ενέργειας από το εξωτερικό. Μια αυθόρμητη αντίδραση μπορεί να συγκριθεί με μια πτώση βάρους. Αρχικά, ένα βάρος σε κατάσταση ηρεμίας τείνει να πέσει κάτω, μειώνοντας έτσι τη δυνητική του ενέργεια.
Άρα η αντίδραση, ξεκινώντας, τείνει να προχωρήσει προς το σχηματισμό ουσιών με μικρότερο απόθεμα ενέργειας. Μια διαδικασία στην οποία μπορεί να γίνει εργασία ονομάζεται αυθόρμητος.
Αλλά αν δύο φορτία συνδέονται με συγκεκριμένο τρόπο, τότε το βαρύτερο, πέφτοντας, θα σηκώσει το ελαφρύτερο. Και στις χημικές, ιδιαίτερα στις βιοχημικές, διεργασίες μια αντίδραση που προχωρά με την απελευθέρωση ενέργειας μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση μιας αντίδρασης που σχετίζεται με αυτήν, που απαιτεί εισροή ενέργειας από το εξωτερικό. Τέτοιες αντιδράσεις ονομάζονται συζευγμένο.
Στους ζωντανούς οργανισμούς, οι συζευγμένες αντιδράσεις είναι πολύ συχνές και είναι η πορεία τους που καθορίζει όλα τα πιο λεπτά φαινόμενα που συνοδεύουν τη ζωή και τη συνείδηση. Ένα «βαρύ φορτίο» που πέφτει προκαλεί την ανύψωση ενός άλλου, ελαφρύτερου, αλλά μικρότερου ποσού. Όταν τρώμε, απορροφούμε ουσίες από υψηλή ποιότηταενέργεια που προκαλείται από τον Ήλιο, η οποία στη συνέχεια διασπάται στο σώμα και, τελικά, απελευθερώνεται από αυτόν, αλλά ταυτόχρονα καταφέρνει να απελευθερώσει ενέργεια σε ποσότητα επαρκή για να εξασφαλίσει τη διαδικασία που ονομάζεται ζωή.
Στο κύτταρο βρίσκεται ο κύριος ενεργειακός μεσολαβητής, δηλαδή ο «κινητήριος τροχός» της ζωής τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) . Γιατί είναι ενδιαφέρουσα αυτή η σύνδεση; Από βιοχημική άποψη, το ATP είναι ένα μεσαίου μεγέθους μόριο ικανό να προσκολλά ή να «ρίχνει» τερματικές φωσφορικές ομάδες στις οποίες το άτομο φωσφόρου περιβάλλεται από άτομα οξυγόνου.
Ο σχηματισμός του ATP προκύπτει από τη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη βιολογική οξείδωση της γλυκόζης. Από την άλλη πλευρά, το σπάσιμο του φωσφορικού δεσμού στο ATP απελευθερώνει πολλή ενέργεια. Ένας τέτοιος δεσμός ονομάζεται υψηλής ενέργειας ή μακροεργικός. Το μόριο ATP περιέχει δύο τέτοιους δεσμούς, η υδρόλυση των οποίων απελευθερώνει ενέργεια ισοδύναμη με 12-14 kcal.
Δεν είναι γνωστό γιατί η φύση στη διαδικασία της εξέλιξης «επέλεξε» το ATP ως το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου, αλλά μπορούν να θεωρηθούν αρκετοί λόγοι. Θερμοδυναμικά, αυτό το μόριο είναι αρκετά ασταθές, όπως αποδεικνύεται από τη μεγάλη ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυσή του.
Αλλά ταυτόχρονα, ο ρυθμός ενζυματικής υδρόλυσης του ATP υπό κανονικές συνθήκες είναι πολύ χαμηλός, δηλαδή το μόριο ATP έχει υψηλή χημική σταθερότητα, παρέχοντας αποτελεσματική αποθήκευση ενέργειας.
Το μικρό μέγεθος του μορίου ATP καθιστά εύκολη τη διάχυση σε διάφορα μέρη του κυττάρου όπου απαιτείται ενέργεια για την εκτέλεση οποιασδήποτε εργασίας. Τέλος, το ATP καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση στην κλίμακα των ενώσεων υψηλής ενέργειας, γεγονός που του προσδίδει ευελιξία, επιτρέποντας τη μεταφορά ενέργειας από ενώσεις υψηλότερης ενέργειας σε ενώσεις χαμηλότερης ενέργειας.
Έτσι, το ATP είναι η κύρια καθολική μορφή αποθήκευσης της κυτταρικής ενέργειας, το καύσιμο του κυττάρου, διαθέσιμο για χρήση ανά πάσα στιγμή. Και ο κύριος προμηθευτής ενέργειας στο κύτταρο, όπως έχουμε ήδη αναφέρει, είναι γλυκόζη προέρχεται από τη διάσπαση των υδατανθράκων. «Καίγοντας» στο σώμα, η γλυκόζη σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα και νερό και αυτή η διαδικασία παρέχει τις αντιδράσεις της κυτταρικής αναπνοής και πέψης. Η λέξη «καίγεται» σε αυτή την περίπτωση είναι μια εικόνα, δεν υπάρχει φλόγα μέσα στο σώμα και η ενέργεια εξάγεται με χημικές μεθόδους πολλαπλών σταδίων.
Στο πρώτο στάδιο, το οποίο λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου, το μόριο της γλυκόζης διασπάται σε δύο θραύσματα (δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος) και αυτό το στάδιο ονομάζεται γλυκόλυση . Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνονται 50 kcal / mol ενέργειας (δηλαδή το 7% της ενέργειας που περιέχεται στη γλυκόζη), μέρος της οποίας διαχέεται με τη μορφή θερμότητας και το άλλο δαπανάται για το σχηματισμό δύο μορίων ATP.
Η επακόλουθη εξαγωγή ενέργειας από τη γλυκόζη συμβαίνει κυρίως στα μιτοχόνδρια - τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας του κυττάρου, το έργο των οποίων μπορεί να συγκριθεί με τα γαλβανικά κύτταρα. Εδώ, σε κάθε στάδιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένα ιόν υδρογόνου χωρίζονται και τελικά η γλυκόζη αποσυντίθεται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
ΣΤΟ μιτοχόνδρια ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου εισάγονται σε μια ενιαία αλυσίδα οξειδοαναγωγικών ενζύμων (την αναπνευστική αλυσίδα), περνώντας από μεσολαβητή σε μεσολαβητή μέχρι να συνδυαστούν με το οξυγόνο. Και σε αυτό το στάδιο, δεν χρησιμοποιείται οξυγόνο από τον αέρα για οξείδωση, αλλά οξυγόνο από νερό και οξικό οξύ.
Το οξυγόνο του αέρα είναι ο τελευταίος αποδέκτης υδρογόνου, που ολοκληρώνει όλη τη διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής, γι' αυτό και είναι τόσο απαραίτητο για τη ζωή. Όπως είναι γνωστό, η αλληλεπίδραση αερίου οξυγόνου και υδρογόνου συνοδεύεται από έκρηξη (στιγμιαία απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενέργειας).
Αυτό δεν συμβαίνει στους ζωντανούς οργανισμούς, αφού το αέριο υδρογόνο δεν σχηματίζεται και μέχρι να δεσμευτεί με το οξυγόνο στον αέρα, η παροχή δωρεάν ενέργειαμειώνεται τόσο πολύ που η αντίδραση του σχηματισμού νερού προχωρά αρκετά αθόρυβα (βλ εικόνα 1).
Η γλυκόζη είναι το κύριο αλλά όχι το μοναδικό υπόστρωμα για την παραγωγή ενέργειας στο κύτταρο. Μαζί με υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες και άλλες ουσίες εισέρχονται στο σώμα μας με την τροφή, η οποία, μετά τη διάσπαση, μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως πηγές ενέργειας, μετατρέποντας σε ουσίες που περιλαμβάνονται στις βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο.
Η θεμελιώδης έρευνα στον τομέα της θεωρίας της πληροφορίας οδήγησε στην εμφάνιση της έννοιας πληροφορική ενέργεια (ή ενέργεια της επίδρασης της πληροφορίας), ως η διαφορά μεταξύ βεβαιότητας και αβεβαιότητας. Εδώ θα ήθελα να σημειώσω ότι το κύτταρο καταναλώνει και ξοδεύει πληροφοριακή ενέργεια για να εξαλείψει την αβεβαιότητα σε κάθε στιγμή του κύκλου ζωής του. Αυτό οδηγεί στην υλοποίηση του κύκλου ζωής χωρίς αύξηση της εντροπίας.
Η παραβίαση των διαδικασιών του ενεργειακού μεταβολισμού υπό την επίδραση διαφόρων επιρροών οδηγεί σε αποτυχίες σε μεμονωμένα στάδια και, ως αποτέλεσμα αυτών των αποτυχιών, σε διαταραχή του υποσυστήματος της ζωτικής δραστηριότητας του κυττάρου και ολόκληρου του οργανισμού στο σύνολό του. Εάν ο αριθμός και ο επιπολασμός αυτών των διαταραχών υπερβαίνει τις αντισταθμιστικές δυνατότητες των ομοιοστατικών μηχανισμών στο σώμα, τότε το σύστημα βγαίνει εκτός ελέγχου, τα κύτταρα σταματούν να λειτουργούν συγχρονισμένα. Στο επίπεδο του σώματος, αυτό εκδηλώνεται με τη μορφή διαφόρων παθολογικών καταστάσεων.
Έτσι, η έλλειψη βιταμίνης Β 1, η οποία εμπλέκεται στη λειτουργία ορισμένων ενζύμων, οδηγεί σε παρεμπόδιση της οξείδωσης του πυροσταφυλικού οξέος, η περίσσεια θυρεοειδικών ορμονών διαταράσσει τη σύνθεση του ATP κ.λπ. Οι θάνατοι από έμφραγμα του μυοκαρδίου, δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα ή δηλητηρίαση με κυανιούχο κάλιο σχετίζονται επίσης με τον αποκλεισμό της διαδικασίας της κυτταρικής αναπνοής αναστέλλοντας ή αποσυνδέοντας διαδοχικές αντιδράσεις. Μέσα από παρόμοιους μηχανισμούς έμμεσα και τη δράση πολλών βακτηριακών τοξινών.
Έτσι, η λειτουργία ενός κυττάρου, ιστού, οργάνου, συστήματος οργάνων ή ενός οργανισμού ως συστήματος υποστηρίζεται από μηχανισμούς αυτορρύθμισης, η βέλτιστη πορεία των οποίων, με τη σειρά του, διασφαλίζεται από βιοφυσικές, βιοχημικές, ενεργειακές και πληροφοριακές διαδικασίες.
Η ενέργεια είναι απαραίτητη για όλα τα ζωντανά κύτταρα - χρησιμοποιείται για διάφορες βιολογικές και χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο. Μερικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για βιοχημικές διεργασίες - πρόκειται για φυτά (Εικ. 1), ενώ άλλοι χρησιμοποιούν την ενέργεια των χημικών δεσμών σε ουσίες που λαμβάνονται κατά τη διαδικασία της διατροφής - αυτοί είναι ζωικοί οργανισμοί. Η εξαγωγή ενέργειας πραγματοποιείται με διάσπαση και οξείδωση αυτών των ουσιών, στη διαδικασία της αναπνοής, αυτή η αναπνοή ονομάζεται βιολογική οξείδωση,ή κυτταρική αναπνοή.
Ρύζι. 1. Η ενέργεια του ηλιακού φωτός
Κυτταρική αναπνοή- αυτή είναι μια βιοχημική διαδικασία στο κύτταρο, που προχωρά με τη συμμετοχή ενζύμων, ως αποτέλεσμα της οποίας απελευθερώνεται νερό και διοξείδιο του άνθρακα, η ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή δεσμών υψηλής ενέργειας μορίων ATP. Εάν αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα παρουσία οξυγόνου, τότε ονομάζεται αερόβια, αλλά αν εμφανίζεται χωρίς οξυγόνο, τότε λέγεται αναερόβιος.
Η βιολογική οξείδωση περιλαμβάνει τρία κύρια στάδια:
1. Προπαρασκευαστική.
2. Ανοξικό (γλυκόλυση).
3. Πλήρης αποσύνθεση οργανικών ουσιών (παρουσία οξυγόνου).
Οι ουσίες που λαμβάνονται με τα τρόφιμα διασπώνται σε μονομερή. Αυτό το στάδιο ξεκινά στις γαστρεντερικός σωλήναςή στα λυσοσώματα του κυττάρου. Οι πολυσακχαρίτες διασπώνται σε μονοσακχαρίτες, οι πρωτεΐνες σε αμινοξέα, τα λίπη σε γλυκερίνη και λιπαρά οξέα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτό το στάδιο διαχέεται με τη μορφή θερμότητας. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα κύτταρα χρησιμοποιούν υδατάνθρακες για ενεργειακές διεργασίες και οι μονοσακχαρίτες είναι καλύτεροι και ο εγκέφαλος μπορεί να χρησιμοποιήσει μόνο έναν μονοσακχαρίτη - γλυκόζη για τη δουλειά του (Εικ. 2).
Ρύζι. 2. Προπαρασκευαστικό στάδιο
Η γλυκόζη διασπάται με γλυκόλυση σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος τριών άνθρακα. Η περαιτέρω τύχη του πυροσταφυλικού οξέος εξαρτάται από την παρουσία οξυγόνου στο κύτταρο. Εάν υπάρχει οξυγόνο στο κύτταρο, τότε το πυροσταφυλικό οξύ περνά στα μιτοχόνδρια για πλήρη οξείδωση σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό (αερόβια αναπνοή). Εάν δεν υπάρχει οξυγόνο, τότε στους ζωικούς ιστούς το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Αυτό το στάδιο λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.
γλυκόλυση- πρόκειται για μια αλληλουχία αντιδράσεων, ως αποτέλεσμα της οποίας ένα μόριο γλυκόζης χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος, ενώ απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία είναι αρκετή για να μετατρέψει δύο μόρια ADP σε δύο μόρια ATP (Εικ. 3). 
Ρύζι. 3. Ανοξικό στάδιο
Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης. Στο τρίτο στάδιο, το πυροσταφυλικό οξύ οξειδώνεται πλήρως στα μιτοχόνδρια σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό άλλων 36 μορίων ATP, καθώς αυτό το στάδιο συμβαίνει με τη συμμετοχή οξυγόνου, ονομάζεται οξυγόνο ή αερόβιο (Εικ. 4). . 
Ρύζι. 4. Πλήρης διάσπαση της οργανικής ύλης
Συνολικά, 38 μόρια ATP σχηματίζονται από ένα μόριο γλυκόζης σε τρία στάδια, λαμβάνοντας υπόψη τα δύο ATP που λαμβάνονται κατά τη διαδικασία της γλυκόλυσης.
Έτσι, εξετάσαμε τις ενεργειακές διεργασίες που συμβαίνουν στα κύτταρα, χαρακτηρίσαμε τα στάδια της βιολογικής οξείδωσης.
Η αναπνοή που συμβαίνει στο κύτταρο με την απελευθέρωση ενέργειας συχνά συγκρίνεται με τη διαδικασία της καύσης. Και οι δύο διεργασίες συμβαίνουν παρουσία οξυγόνου, απελευθέρωσης ενέργειας και προϊόντων οξείδωσης - διοξειδίου του άνθρακα και νερού. Όμως, σε αντίθεση με την καύση, η αναπνοή είναι μια διατεταγμένη διαδικασία βιοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν παρουσία ενζύμων. Κατά την αναπνοή, το διοξείδιο του άνθρακα προκύπτει ως το τελικό προϊόν της βιολογικής οξείδωσης και στη διαδικασία της καύσης, ο σχηματισμός διοξειδίου του άνθρακα συμβαίνει με άμεσο συνδυασμό υδρογόνου με άνθρακα. Επίσης, κατά την αναπνοή, εκτός από το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζεται μια ορισμένη ποσότητα μορίων ATP, δηλαδή η αναπνοή και η καύση είναι θεμελιωδώς διαφορετικές διαδικασίες (Εικ. 5).
Ρύζι. 5. Διαφορές μεταξύ αναπνοής και καύσης
Η γλυκόλυση δεν είναι μόνο η κύρια οδός για το μεταβολισμό της γλυκόζης, αλλά και η κύρια οδός για το μεταβολισμό της διατροφικής φρουκτόζης και γαλακτόζης. Ιδιαίτερα σημαντική στην ιατρική είναι η ικανότητα της γλυκόλυσης να σχηματίζει ΑΤΡ απουσία οξυγόνου. Αυτό καθιστά δυνατή τη διατήρηση της εντατικής εργασίας του σκελετικού μυός σε συνθήκες ανεπαρκούς απόδοσης αερόβιας οξείδωσης. Οι ιστοί με αυξημένη γλυκολυτική δραστηριότητα μπορούν να παραμείνουν ενεργοί κατά τη διάρκεια περιόδων πείνας με οξυγόνο. Στον καρδιακό μυ οι δυνατότητες για γλυκόλυση είναι περιορισμένες. Είναι δύσκολο να ανεχθεί η διαταραχή της παροχής αίματος, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ισχαιμία. Πολλές ασθένειες είναι γνωστό ότι προκαλούνται από ανεπαρκή δραστηριότητα των ενζύμων γλυκόλυσης, ένα από τα οποία είναι η αιμολυτική αναιμία (στα ταχέως αναπτυσσόμενα καρκινικά κύτταρα, η γλυκόλυση εμφανίζεται με ρυθμό που υπερβαίνει την ικανότητα του κύκλου του κιτρικού οξέος), η οποία συμβάλλει στην αυξημένη σύνθεση του γαλακτικό οξύ σε όργανα και ιστούς (Εικ. 6). 
Ρύζι. 6. Αιμολυτική αναιμία
Τα αυξημένα επίπεδα γαλακτικού οξέος στο σώμα μπορεί να είναι σύμπτωμα καρκίνου. Αυτό το μεταβολικό χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται μερικές φορές για τη θεραπεία ορισμένων μορφών όγκων.
Τα μικρόβια είναι σε θέση να λάβουν ενέργεια κατά τη διαδικασία της ζύμωσης. Η ζύμωση ήταν γνωστή στους ανθρώπους από αμνημονεύτων χρόνων, για παράδειγμα, στην παρασκευή κρασιού, η ζύμωση γαλακτικού οξέος ήταν γνωστή ακόμη νωρίτερα (Εικ. 7). 
Ρύζι. 7. Φτιάχνοντας κρασί και τυρί
Οι άνθρωποι κατανάλωναν γαλακτοκομικά προϊόντα χωρίς να υποψιάζονται ότι αυτές οι διαδικασίες σχετίζονται με τη δραστηριότητα μικροοργανισμών. Ο όρος "ζύμωση" εισήχθη από τον Ολλανδό Van Helmont για διαδικασίες που συνοδεύουν την απελευθέρωση αερίου. Αυτό το απέδειξε για πρώτη φορά ο Λουί Παστέρ. Επιπλέον, διαφορετικοί μικροοργανισμοί εκκρίνουν διαφορετικά προϊόντα ζύμωσης. Θα μιλήσουμε για ζύμωση αλκοολούχου και γαλακτικού οξέος. Αλκοολική ζύμωση- Πρόκειται για τη διαδικασία οξείδωσης των υδατανθράκων, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται αιθυλική αλκοόλη, διοξείδιο του άνθρακα και να απελευθερώνεται ενέργεια. Οι ζυθοποιοί και οι οινοποιοί έχουν χρησιμοποιήσει την ικανότητα ορισμένων τύπων μαγιάς να διεγείρουν τη ζύμωση, η οποία μετατρέπει τα σάκχαρα σε αλκοόλ. Η ζύμωση πραγματοποιείται κυρίως από ζυμομύκητες, αλλά και από ορισμένα βακτήρια και μύκητες (Εικ. 8).
Ρύζι. 8. Μαγιά, μανιτάρια αλευριού, προϊόντα ζύμωσης - kvass και ξύδι
Στη χώρα μας χρησιμοποιείται παραδοσιακά η μαγιά Saccharomyces, στην Αμερική - βακτήρια από το γένος Pseudomonas, στο Μεξικό χρησιμοποιούνται βακτήρια "κινητά ραβδιά", στην Ασία χρησιμοποιούνται μύκητες mucor. Οι ζύμες μας τείνουν να ζυμώνουν εξόζες (μονοσακχαρίτες έξι άνθρακα) όπως γλυκόζη ή φρουκτόζη. Η διαδικασία σχηματισμού αλκοόλης μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: δύο μόρια αλκοόλης, δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα σχηματίζονται από ένα μόριο γλυκόζης και δύο μόρια ΑΤΡ απελευθερώνονται.
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2ATP
Σε σύγκριση με την αναπνοή, μια τέτοια διαδικασία είναι λιγότερο ενεργειακά ωφέλιμη από τις αερόβιες διαδικασίες, αλλά σας επιτρέπει να διατηρήσετε τη ζωή απουσία οξυγόνου. Στο ζύμωση γαλακτικού οξέοςένα μόριο γλυκόζης σχηματίζει δύο μόρια γαλακτικού οξέος και στην περίπτωση αυτή απελευθερώνονται δύο μόρια ΑΤΡ, αυτό μπορεί να περιγραφεί από την εξίσωση:
C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP
Η διαδικασία σχηματισμού του γαλακτικού οξέος είναι πολύ κοντά στη διαδικασία της αλκοολικής ζύμωσης, η γλυκόζη, όπως στην αλκοολική ζύμωση, διασπάται σε πυροσταφυλικό οξύ και μετά δεν περνά σε αλκοόλη, αλλά σε γαλακτικό οξύ. Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων: τυρί, τυρί κότατζ, πηγμένο γάλα, γιαούρτια (Εικ. 9).
Ρύζι. 9. Βακτήρια γαλακτικού οξέος και προϊόντα ζύμωσης γαλακτικού οξέος
Στη διαδικασία σχηματισμού του τυριού, πρώτα εμπλέκονται βακτήρια γαλακτικού οξέος, τα οποία παράγουν γαλακτικό οξύ, στη συνέχεια τα βακτήρια προπιονικού οξέος μετατρέπουν το γαλακτικό οξύ σε προπιονικό οξύ, λόγω αυτού, τα τυριά έχουν μια μάλλον συγκεκριμένη αιχμηρή γεύση. Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος χρησιμοποιούνται στη συντήρηση φρούτων και λαχανικών, το γαλακτικό οξύ χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ζαχαροπλαστικής και στην παρασκευή αναψυκτικών.
Βιβλιογραφία
1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Βιολογία. Γενικά μοτίβα. - Bustard, 2009.
2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Βασικές αρχές Γενικής Βιολογίας. 9η τάξη: Ένα εγχειρίδιο για μαθητές στα εκπαιδευτικά ιδρύματα της 9ης τάξης / Εκδ. καθ. ΣΕ. Πονομάρεβα. - 2η έκδ., αναθεωρημένη. - M.: Ventana-Graf, 2005.
3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Βιολογία. An Introduction to General Biology and Ecology: A 9th Grade Textbook, 3rd ed., stereotype. - M.: Bustard, 2002.
1. Ιστότοπος "Βιολογία και Ιατρική" ()
3. Ιστότοπος στο Διαδίκτυο "Medical Encyclopedia" ()
Εργασία για το σπίτι
1. Τι είναι η βιολογική οξείδωση και τα στάδια της;
2. Τι είναι η γλυκόλυση;
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ ζύμωσης αλκοολικού και γαλακτικού οξέος;