กระบวนการใดให้พลังงานที่จำเป็นแก่เซลล์ บรรยาย. ให้พลังงานแก่เซลล์ ลักษณะของพืชมอสคืออะไร

วงจรชีวิตของเซลล์แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าชีวิตของเซลล์แบ่งออกเป็นช่วงระหว่างเซลล์และไมโทซิส ในช่วงระหว่างการเคลื่อนไหว กระบวนการที่สำคัญทั้งหมดจะดำเนินการอย่างแข็งขัน ยกเว้นการแบ่งส่วน ให้ความสำคัญกับพวกเขาก่อน กระบวนการชีวิตหลักของเซลล์คือเมแทบอลิซึม

บนพื้นฐานของมัน, การก่อตัวของสารเฉพาะ, การเจริญเติบโต, ความแตกต่างของเซลล์, เช่นเดียวกับความหงุดหงิด, การเคลื่อนไหวและการสืบพันธุ์ของเซลล์ที่เกิดขึ้นเอง. ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์เป็นส่วนหนึ่งของทั้งหมด ดังนั้นลักษณะทางสัณฐานวิทยาและธรรมชาติของกระบวนการที่สำคัญทั้งหมดของเซลล์จึงเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมภายนอก ร่างกายมีอิทธิพลต่อเซลล์ส่วนใหญ่ผ่านทางระบบประสาท เช่นเดียวกับการออกฤทธิ์ของฮอร์โมนของต่อมไร้ท่อ

เมแทบอลิซึมเป็นลำดับหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงของสาร ซึ่งนำไปสู่การคงสภาพและการต่ออายุเซลล์ด้วยตนเอง ในกระบวนการเมแทบอลิซึม ในแง่หนึ่ง สารต่างๆ จะเข้าสู่เซลล์ซึ่งผ่านกระบวนการและเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายเซลล์ และในทางกลับกัน สารที่เป็นผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวจะถูกกำจัดออกจากเซลล์ นั่นคือเซลล์และ สิ่งแวดล้อมแลกเปลี่ยนสาร ทางเคมี เมแทบอลิซึมแสดงออกในปฏิกิริยาเคมีที่ตามมาตามลำดับที่แน่นอน ลำดับที่เข้มงวดในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสารนั้นมาจากสารโปรตีน - เอนไซม์ที่มีบทบาทเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์มีความเฉพาะเจาะจง กล่าวคือ ทำหน้าที่บางอย่างกับสารบางชนิดเท่านั้น ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ สารที่กำหนดของการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะเปลี่ยนเร็วขึ้นหลายเท่าในทิศทางเดียว สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการนี้มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์อื่นๆ ที่มีความจำเพาะเท่ากัน เป็นต้น

หลักการขับเคลื่อนของเมแทบอลิซึมคือกฎแห่งเอกภาพและการต่อสู้ของสิ่งที่ตรงกันข้าม แท้จริงแล้วเมแทบอลิซึมนั้นถูกกำหนดโดยสองกระบวนการที่ขัดแย้งกันและในเวลาเดียวกัน - การดูดซึมและการสลายตัว สารที่ได้รับจากสภาพแวดล้อมภายนอกจะถูกประมวลผลโดยเซลล์และกลายเป็นสารที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์นี้ (การดูดซึม) ดังนั้นองค์ประกอบของไซโตพลาสซึม, ออร์แกเนลล์ของนิวเคลียสจึงได้รับการปรับปรุง, การรวมทางโภชนาการจะเกิดขึ้น, ความลับ, ฮอร์โมนถูกสร้างขึ้น กระบวนการดูดซึมเป็นกระบวนการสังเคราะห์ ดำเนินต่อไปด้วยการดูดซับพลังงาน แหล่งที่มาของพลังงานนี้คือกระบวนการสลายตัว เป็นผลให้สารอินทรีย์ที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้ถูกทำลาย และมีการปลดปล่อยพลังงานและผลิตภัณฑ์ต่างๆ เกิดขึ้น บางส่วนถูกสังเคราะห์เป็นสารในเซลล์ใหม่ ในขณะที่สารอื่นๆ จะถูกขับออกจากเซลล์ (การขับถ่าย) พลังงานที่ปล่อยออกมาเนื่องจากการสลายตัวจะถูกใช้ในการดูดกลืน ดังนั้น การดูดซึมและการสลายตัวจึงเป็นสองส่วน แม้ว่าจะแตกต่างกัน แต่ก็สัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดกับเมแทบอลิซึม

ธรรมชาติของเมแทบอลิซึมนั้นแตกต่างกันไม่เฉพาะในสัตว์ต่างชนิดกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในสิ่งมีชีวิตเดียวกันในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ความเฉพาะเจาะจงนี้แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าเซลล์ของแต่ละอวัยวะสามารถดูดซึมสารบางอย่างเท่านั้น สร้างสารเฉพาะของร่างกายจากสารเหล่านั้น และปล่อยสารบางอย่างออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก นอกจากเมแทบอลิซึมแล้ว ยังมีการแลกเปลี่ยนพลังงาน กล่าวคือ เซลล์จะดูดซับพลังงานจากสภาพแวดล้อมภายนอกในรูปของความร้อน แสง และในทางกลับกันจะปล่อยพลังงานที่สดใสและพลังงานประเภทอื่นๆ ออกมา

เมแทบอลิซึมประกอบด้วยกระบวนการส่วนตัวจำนวนหนึ่ง คนหลักคือ:

1) การแทรกซึมของสารเข้าสู่เซลล์

2) "การประมวลผล" ของพวกเขาด้วยความช่วยเหลือของสารอาหารและกระบวนการหายใจ (แอโรบิกและไม่ใช้ออกซิเจน);

3) การใช้ผลิตภัณฑ์ของ "การแปรรูป" สำหรับกระบวนการสังเคราะห์ต่างๆ ตัวอย่างซึ่งอาจเป็นการสังเคราะห์โปรตีนและการก่อตัวของความลับ

4) การกำจัดของเสียออกจากเซลล์

พลาสมาเลมมามีบทบาทสำคัญในการแทรกซึมของสารเช่นเดียวกับในการกำจัดสารออกจากเซลล์ กระบวนการทั้งสองนี้สามารถพิจารณาได้จากมุมมองทางเคมีกายภาพและสัณฐานวิทยา การซึมผ่านเกิดจากการถ่ายโอนแบบพาสซีฟและแอคทีฟ ครั้งแรกเกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การแพร่กระจายและการออสโมซิส อย่างไรก็ตาม สารต่างๆ สามารถเข้าสู่เซลล์ได้ซึ่งตรงกันข้ามกับกฎเหล่านี้ ซึ่งบ่งชี้ถึงกิจกรรมของเซลล์เองและความสามารถในการคัดเลือกของเซลล์ ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันว่าโซเดียมไอออนถูกสูบออกจากเซลล์ แม้ว่าความเข้มข้นในสภาพแวดล้อมภายนอกจะสูงกว่าในเซลล์ ในขณะที่ไอออนโพแทสเซียมจะถูกสูบเข้าไปในเซลล์ ปรากฏการณ์นี้ถูกอธิบายภายใต้ชื่อ "ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม" และมาพร้อมกับการใช้พลังงาน ความสามารถในการซึมผ่านเข้าสู่เซลล์จะลดลงเมื่อจำนวนหมู่ไฮดรอกซิล (OH) ในโมเลกุลเพิ่มขึ้นเมื่อนำหมู่อะมิโน (NH2) เข้าสู่โมเลกุล กรดอินทรีย์ซึมผ่านได้ง่ายกว่ากรดอนินทรีย์ แอมโมเนียซึมผ่านจากด่างได้เร็วเป็นพิเศษ สำหรับการซึมผ่าน ขนาดของโมเลกุลก็มีความสำคัญเช่นกัน ความสามารถในการซึมผ่านของเซลล์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา อุณหภูมิ การส่องสว่าง อายุและสถานะทางสรีรวิทยาของเซลล์ และเหตุผลเหล่านี้สามารถเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของสารบางชนิดและในขณะเดียวกันก็ทำให้การซึมผ่านของสารอื่นๆ ลดลง

ภาพทางสัณฐานวิทยาของการซึมผ่านของสารจาก สิ่งแวดล้อมตรวจสอบอย่างดีและดำเนินการโดย phagocytosis phagein - กิน) และ pinocytosis (pynein - ดื่ม) กลไกของทั้งสองดูเหมือนจะคล้ายกันและแตกต่างกันในเชิงปริมาณเท่านั้น ด้วยความช่วยเหลือของ phagocytosis อนุภาคขนาดใหญ่จะถูกดักจับและด้วยความช่วยเหลือของ pinocytosis อนุภาคที่เล็กกว่าและมีความหนาแน่นน้อยกว่า ขั้นแรก สารต่างๆ จะถูกดูดซับโดยพื้นผิวของพลาสมาเลมมาซึ่งปกคลุมด้วย mucopolysaccharides จากนั้นจึงจมลึกลงไปด้วยกันและเกิดฟองขึ้น ซึ่งจะแยกออกจากพลาสมาเลมมา (รูปที่ 19) การประมวลผลของสารที่แทรกซึมจะดำเนินการในกระบวนการที่คล้ายกับการย่อยอาหารและถึงจุดสูงสุดในการก่อตัวของ สารที่เรียบง่าย. การย่อยภายในเซลล์เริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่า phagocytic หรือ pinocytic vesicles หลอมรวมเข้ากับ lysosomes หลักซึ่งมีเอนไซม์ย่อยอาหาร และ lysosome รองหรือ vacuole ย่อยอาหารก่อตัวขึ้น ในพวกเขาด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์การสลายตัวของสารให้เป็นสารที่ง่ายขึ้น กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับไลโซโซมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์ด้วย ดังนั้นไมโตคอนเดรียจึงให้พลังงานด้านกระบวนการ ช่องของร่างแหไซโตพลาสซึมสามารถใช้ในการขนส่งสารที่ผ่านกระบวนการ

การย่อยอาหารภายในเซลล์จบลงด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างง่ายซึ่งสารที่ซับซ้อน (โปรตีนไขมันคาร์โบไฮเดรต) ถูกสังเคราะห์อีกครั้งซึ่งใช้ในการต่ออายุโครงสร้างเซลล์หรือสร้างความลับและในทางกลับกันผลิตภัณฑ์ เพื่อขับออกจากเซลล์เป็นทางขับออก ตัวอย่างของการใช้ผลิตภัณฑ์แปรรูป ได้แก่ การสังเคราะห์โปรตีนและการสร้างความลับ

ข้าว. 19. แผนของพิโนไซโทซิส:

L - การก่อตัวของคลอง pinocytic (1) และถุง pinocytic (2) ลูกศรแสดงทิศทางของการรุกรานของพลาสมาเลมมา B-Zh - ขั้นตอนต่อเนื่องของ pinocytosis; 3 - อนุภาคที่ดูดซับ; 4 - อนุภาคที่จับโดยผลพลอยได้ของเซลล์ พลาสมาเมมเบรน 5 เซลล์; D, E, B - ขั้นตอนต่อเนื่องของการก่อตัวของ pinocytotic vacuole; G - อนุภาคอาหารถูกปล่อยออกมาจากแวคิวโอลเชลล์

การสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการกับไรโบโซมและเกิดขึ้นอย่างมีเงื่อนไขในสี่ขั้นตอน

ขั้นตอนแรกเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นกรดอะมิโน การเปิดใช้งานเกิดขึ้นในเมทริกซ์ไซโตพลาสซึมโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ (aminoacyl - RNA synthetases) รู้จักเอนไซม์ประมาณ 20 ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับกรดอะมิโนเพียงตัวเดียว การกระตุ้นกรดอะมิโนจะเกิดขึ้นเมื่อรวมกับเอนไซม์และเอทีพี

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ ไพโรฟอสเฟตถูกแยกออกจาก ATP และพลังงานที่อยู่ในการเชื่อมต่อระหว่างหมู่ฟอสเฟตที่หนึ่งและสองจะถูกถ่ายโอนไปยังกรดอะมิโนอย่างสมบูรณ์ กรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นด้วยวิธีนี้ (อะมิโนอะซิลาไดเลต) จะเกิดปฏิกิริยาและได้รับความสามารถในการรวมกับกรดอะมิโนอื่นๆ

ขั้นตอนที่สองคือการจับกับกรดอะมิโนที่กระตุ้นเพื่อถ่ายโอน RNA (t-RNA) ในกรณีนี้ t-RNA หนึ่งโมเลกุลจะจับกับกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นเพียงหนึ่งโมเลกุลเท่านั้น เอนไซม์ชนิดเดียวกันนี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเหล่านี้เช่นเดียวกับในขั้นแรก และปฏิกิริยาจะจบลงด้วยการก่อตัวของสารเชิงซ้อนของ t-RNA และกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้น โมเลกุล tRNA ประกอบด้วยเกลียวคู่ปิดที่ปลายด้านหนึ่ง ปลายปิด (หัว) ของเกลียวนี้แสดงด้วยนิวคลีโอไทด์สามตัว (แอนติโคดอน) ซึ่งกำหนดสิ่งที่แนบมาของ t-RNA นี้กับไซต์เฉพาะ (codon) ของโมเลกุล RNA (i-RNA) ผู้ส่งสารยาว กรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นจะติดอยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของ tRNA (รูปที่ 20) ตัวอย่างเช่น หากโมเลกุล tRNA มี UAA triplet ที่ส่วนหัว มีเพียงกรดอะมิโนไลซีนเท่านั้นที่สามารถยึดติดกับปลายตรงข้ามได้ ดังนั้น กรดอะมิโนแต่ละตัวจึงมี t-RNA เฉพาะของตัวเอง ถ้านิวคลีโอไทด์ปลายทั้งสามใน tRNA ที่ต่างกันเหมือนกัน ความจำเพาะจะถูกกำหนดโดยลำดับของนิวคลีโอไทด์ในส่วนอื่นของ tRNA พลังงานของกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นซึ่งจับกับ tRNA นั้นถูกใช้เพื่อสร้างพันธะเปปไทด์ในโมเลกุลโพลีเปปไทด์ กรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นจะถูกขนส่งโดย tRNA ผ่านไฮยาโลพลาสซึมไปยังไรโบโซม

ขั้นตอนที่สามคือการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ RNA ของผู้ส่งสารออกจากนิวเคลียสยืดผ่านหน่วยย่อยเล็ก ๆ ของไรโบโซมหลาย ๆ ของโพลีไรโบโซมหนึ่ง ๆ และกระบวนการสังเคราะห์เดียวกันนั้นซ้ำแล้วซ้ำอีกในแต่ละอัน ระหว่างการทาบทามการวางตัวตุ่นนั้น

ข้าว. 20. โครงการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์บนไรโบโซมโดยใช้ i-RNA และ t-RNA: /, 2 - ไรโบโซม; 3 - t-RNA ที่มีแอนติโคดอนที่ปลายด้านหนึ่ง: ACC, AUA Ayv AGC และที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ตามลำดับ กรดอะมิโน: ทริปโตเฟน, ลูกกลิ้ง, ไลซีน, ซีรีน (5); 4-n-RNA ซึ่งมีรหัสอยู่: UGG (ทริปโตเฟน)» URU (วาลีน) UAA (ไลซีน), UCG (ซีรีน); 5 - โพลีเปปไทด์สังเคราะห์

t-RNA coule ซึ่งเป็น triplet ที่สอดคล้องกับโค้ดเวิร์ดของ m-RNA จากนั้นคำรหัสจะเลื่อนไปทางซ้ายและต่อด้วย t-RNA กรดอะมิโนที่นำมาเชื่อมต่อด้วยพันธะเปปไทด์กับกรดอะมิโนที่นำมาก่อนหน้านี้ของโพลีเปปไทด์สังเคราะห์ t-RNA ถูกแยกออกจาก i-RNA การแปล (ตัด) ข้อมูล i-RNA เกิดขึ้นนั่นคือการสังเคราะห์โปรตีน เห็นได้ชัดว่า t-RNA สองโมเลกุลติดอยู่กับไรโบโซมพร้อมกัน: โมเลกุลหนึ่งที่ตำแหน่งซึ่งมีสายโซ่พอลิเปปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้น และอีกโมเลกุลหนึ่งอยู่ที่ตำแหน่งที่กรดอะมิโนตัวถัดไปถูกเกาะติดก่อนที่มันจะตกลงสู่ตำแหน่งของมันในสายโซ่

ขั้นตอนที่สี่คือการกำจัดสายโซ่โพลีเปปไทด์ออกจากไรโบโซมและการก่อตัวของลักษณะเฉพาะเชิงพื้นที่ของโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้น ในที่สุดโมเลกุลโปรตีนที่สร้างเสร็จแล้วจะกลายเป็นอิสระ tRNA สามารถใช้สำหรับการสังเคราะห์ซ้ำได้ ในขณะที่ mRNA ถูกทำลาย ระยะเวลาของการก่อตัวของโมเลกุลโปรตีนขึ้นอยู่กับจำนวนของกรดอะมิโนในนั้น เชื่อกันว่าการเติมกรดอะมิโน 1 ตัวจะใช้เวลา 0.5 วินาที

กระบวนการสังเคราะห์ต้องใช้พลังงาน ซึ่งแหล่งที่มาคือ ATP ซึ่งส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นในไมโตคอนเดรียและในปริมาณเล็กน้อยในนิวเคลียส และด้วยกิจกรรมของเซลล์ที่เพิ่มขึ้นในไฮยาโลพลาสซึมด้วย ในนิวเคลียสในไฮยาโลพลาสซึม ATP ไม่ได้เกิดขึ้นจากกระบวนการออกซิเดชั่นเช่นเดียวกับในไมโตคอนเดรีย แต่อยู่บนพื้นฐานของไกลโคไลซิสนั่นคือกระบวนการไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้นการสังเคราะห์จะดำเนินการเนื่องจากการทำงานร่วมกันของนิวเคลียส, ไฮยาโลพลาสซึม, ไรโบโซม, ไมโตคอนเดรียและเรติคูลัมไซโตพลาสซึมของเซลล์

กิจกรรมการหลั่งของเซลล์ยังเป็นตัวอย่างของการทำงานประสานกันของโครงสร้างเซลล์จำนวนหนึ่ง การหลั่งคือการผลิตโดยเซลล์ของผลิตภัณฑ์พิเศษซึ่งในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มักใช้เพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ดังนั้น น้ำลาย น้ำดี น้ำย่อย และความลับอื่นๆ จึงทำหน้าที่แปรรูปอาหารเข้าไป

ข้าว. 21. โครงการหนึ่งในวิธีที่เป็นไปได้ของการสังเคราะห์การหลั่งในเซลล์และการขับถ่าย:

1 - ความลับในเคอร์เนล 2 - ออกจากโปรลับจากเคอร์เนล; 3 - การสะสมของ prosecret ในถังน้ำของ reticulum ไซโตพลาสซึม; 4 - การแยกถังด้วยความลับจาก reticulum ไซโตพลาสซึม 5 - คอมเพล็กซ์ลาเมลลาร์; 6 - ความลับหยดหนึ่งในพื้นที่ของ lamellar complex; 7- เม็ดหลั่งผู้ใหญ่; 8-9 - ขั้นตอนการหลั่งต่อเนื่อง 10 - ความลับนอกเซลล์ 11 - เซลล์พลาสมาเลมมา

อวัยวะย่อยอาหาร ความลับสามารถเกิดขึ้นได้จากโปรตีน (ฮอร์โมน, เอนไซม์จำนวนหนึ่ง) หรือประกอบด้วยไกลโคโปรตีน (เมือก), ลิกูโปรตีน, ไกลโคลิโปโปรตีน, ไขมัน (ไขมันของนมและต่อมไขมัน) น้อยกว่า t หรือสารอนินทรีย์ (กรดไฮโดรคลอริกของต่อม fundic)

ในเซลล์สารคัดหลั่ง โดยปกติแล้วปลายทั้งสองสามารถแยกความแตกต่างได้: ฐาน (หันหน้าไปทางช่องว่างรอบขอบตา) และปลายยอด (หันหน้าไปทางช่องว่างที่มีการหลั่งสารคัดหลั่ง) ในตำแหน่งของส่วนประกอบของเซลล์หลั่งจะมีการสังเกตการแบ่งเขตและจากฐานถึงปลายยอด (เสา) พวกมันก่อตัวเป็นแถวต่อไปนี้: ร่างแหไซโตพลาสซึมแบบเม็ด, นิวเคลียส, คอมเพล็กซ์ลาเมลลาร์, เม็ดสารคัดหลั่ง (รูปที่ 21) พลาสมาเลมมาของเสาฐานและปลายยอดมักมี microvilli ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พื้นผิวสำหรับการเข้าของสารจากเลือดและน้ำเหลืองผ่านเสาฐานและการกำจัดความลับที่ทำเสร็จแล้วผ่านเสาปลายเพิ่มขึ้น

ด้วยการก่อตัวของความลับของธรรมชาติของโปรตีน (ตับอ่อน) กระบวนการเริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะสำหรับความลับ ดังนั้นนิวเคลียสของเซลล์หลั่งจึงอุดมไปด้วยโครมาตินมีนิวเคลียสที่ชัดเจนเนื่องจากอาร์เอ็นเอทั้งสามประเภทถูกสร้างขึ้นที่เข้าสู่ไซโตพลาสซึมและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน เห็นได้ชัดว่าบางครั้งการสังเคราะห์การหลั่งเริ่มต้นในนิวเคลียสและสิ้นสุดในไซโตพลาสซึม แต่ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในไฮยาโลพลาสซึมและดำเนินต่อไปในไซโตพลาสซึมเรติคูลัมแบบละเอียด ท่อของ reticulum ไซโตพลาสซึมมีบทบาทสำคัญในการสะสมผลิตภัณฑ์ขั้นต้นและการขนส่ง ในเรื่องนี้มีไรโบโซมจำนวนมากในเซลล์หลั่งและร่างแหไซโตพลาสซึมได้รับการพัฒนาอย่างดี ส่วนของ reticulum ไซโตพลาสซึมที่มีความลับหลักจะถูกฉีกออกและถูกส่งไปยัง lamellar complex ผ่านเข้าไปในแวคิวโอล การก่อตัวของเม็ดสารคัดหลั่งเกิดขึ้นที่นี่

ในกรณีนี้ เยื่อไลโปโปรตีนจะก่อตัวขึ้นรอบๆ ความลับ และความลับนั้นก็เติบโตเต็มที่ (สูญเสียน้ำ) และมีความเข้มข้นมากขึ้น ความลับสำเร็จรูปในรูปของแกรนูลหรือแวคิวโอลจะออกจากลาเมลลาร์คอมเพล็กซ์และถูกปล่อยออกมาทางขั้วปลายสุดของเซลล์ ไมโทคอนเดรียให้พลังงานสำหรับกระบวนการทั้งหมดนี้ เห็นได้ชัดว่าความลับของธรรมชาติที่ไม่ใช่โปรตีนถูกสังเคราะห์ขึ้นในไซโตพลาสซึมเรติคูลัม และในบางกรณี แม้แต่ในไมโตคอนเดรีย (ความลับของไขมัน) กระบวนการหลั่งถูกควบคุมโดยระบบประสาท นอกเหนือจากโปรตีนและความลับที่สร้างสรรค์ซึ่งเป็นผลมาจากการเผาผลาญในเซลล์สามารถสร้างสารที่มีลักษณะทางโภชนาการ (ไกลโคเจน, ไขมัน, เม็ดสี, ฯลฯ ) พลังงานที่ผลิตได้ (กระแสชีวภาพความร้อนและไฟฟ้า)

เมแทบอลิซึมจะเสร็จสมบูรณ์ด้วยการปล่อยสารจำนวนหนึ่งออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกซึ่งตามกฎแล้วเซลล์ไม่ได้ใช้และมักจะ

เป็นอันตรายต่อเธอด้วยซ้ำ การกำจัดสารออกจากเซลล์นั้นดำเนินการเช่นเดียวกับการบริโภคบนพื้นฐานของกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีแบบพาสซีฟ (การแพร่กระจาย, ออสโมซิส) และโดยการถ่ายโอนแบบแอคทีฟ ภาพทางสัณฐานวิทยาของการขับถ่ายมักจะมีลักษณะตรงข้ามกับฟาโกไซโทซิส สารที่ถูกขับออกมาจะถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรน

ตุ่มที่เกิดขึ้นจะเข้าใกล้เยื่อหุ้มเซลล์ สัมผัสกับมัน แล้วแตกออก และเนื้อหาของตุ่มอยู่นอกเซลล์

ดังที่เราได้กล่าวไว้แล้วว่าเมแทบอลิซึมยังกำหนดอาการแสดงที่สำคัญอื่นๆ ของเซลล์ เช่น การเจริญเติบโตและความแตกต่างของเซลล์ ความหงุดหงิด และความสามารถของเซลล์ในการแพร่พันธุ์ตัวเอง

การเติบโตของเซลล์เป็นการแสดงออกภายนอกของเมแทบอลิซึม ซึ่งแสดงออกมาในขนาดเซลล์ที่เพิ่มขึ้น การเจริญเติบโตเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อในกระบวนการเมแทบอลิซึม การดูดซึมมีผลเหนือกว่าการสลายตัว และแต่ละเซลล์จะเติบโตจนถึงขีดจำกัดที่กำหนดเท่านั้น

ความแตกต่างของเซลล์เป็นชุดของการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพที่ดำเนินไปอย่างแตกต่างในเซลล์ต่างๆ และถูกกำหนดโดยสภาพแวดล้อมและกิจกรรมของส่วนดีเอ็นเอที่เรียกว่ายีน เป็นผลให้เซลล์ที่มีคุณภาพแตกต่างกันของเนื้อเยื่อต่างๆ เกิดขึ้น และในอนาคต เซลล์จะมีการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุซึ่งมีการศึกษาเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่าเซลล์จะขาดน้ำ อนุภาคโปรตีนจะมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งทำให้พื้นผิวทั้งหมดของคอลลอยด์เฟสกระจายตัวลดลง และเป็นผลให้ความเข้มของเมแทบอลิซึมลดลง ดังนั้นศักยภาพที่สำคัญของเซลล์จึงลดลง, ออกซิเดชั่น, การลดลงและปฏิกิริยาอื่น ๆ ช้าลง, ทิศทางของกระบวนการบางอย่างเปลี่ยนไปเนื่องจากสารต่าง ๆ สะสมอยู่ในเซลล์

ความหงุดหงิดของเซลล์คือปฏิกิริยาต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายนอกเนื่องจากความขัดแย้งชั่วคราวที่เกิดขึ้นระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมจะถูกกำจัดออกไป และโครงสร้างสิ่งมีชีวิตจะถูกปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอกที่เปลี่ยนไปแล้ว

ในปรากฏการณ์ของความหงุดหงิดสามารถแยกแยะประเด็นต่อไปนี้ได้:

1) ผลกระทบจากตัวแทนสิ่งแวดล้อม (เช่น กลไก เคมี รังสี ฯลฯ)

2) การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ไปสู่สถานะที่ใช้งานอยู่นั่นคือสถานะที่น่าตื่นเต้นซึ่งแสดงออกในการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ภายในเซลล์และการซึมผ่านของเซลล์และการดูดซึมออกซิเจนสามารถเพิ่มขึ้นสถานะคอลลอยด์ของการเปลี่ยนแปลงไซโตพลาสซึม และ กระแสไฟฟ้าการกระทำ ฯลฯ ;

3) การตอบสนองของเซลล์ต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมและใน เซลล์ต่างๆการตอบสนองจะแสดงออกมาในรูปแบบต่างๆ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญในท้องถิ่นเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันการหดตัวเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อความลับถูกหลั่งออกมาในเนื้อเยื่อต่อม (น้ำลายน้ำดี ฯลฯ ) แรงกระตุ้นของเส้นประสาทเกิดขึ้นในเซลล์ประสาท พื้นที่แพร่กระจาย ทั่วทั้งเนื้อเยื่อ ที่ เซลล์ประสาทการกระตุ้นสามารถแพร่กระจายได้ไม่เพียง แต่ไปยังองค์ประกอบอื่น ๆ ของเนื้อเยื่อเดียวกัน (ส่งผลให้เกิดระบบกระตุ้นที่ซับซ้อน - ส่วนโค้งสะท้อน) แต่ยังเคลื่อนไปยังเนื้อเยื่ออื่น ๆ เป็นผลให้มีบทบาทในการกำกับดูแล ระบบประสาท. ระดับความซับซ้อนของปฏิกิริยาเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความสูงขององค์กรของสัตว์ ความหงุดหงิด 3 ประเภทดังต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับความแรงและธรรมชาติของสารระคายเคือง: ปกติ, paranecrosis และ necrotic หากความแรงของสิ่งเร้าไม่เกินปกติซึ่งมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เซลล์หรือสิ่งมีชีวิตมีชีวิตทั้งหมดจากนั้นกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์จะกำจัดความขัดแย้งกับสภาพแวดล้อมภายนอกในที่สุดและเซลล์ก็จะกลับมา สู่สภาวะปกติ ในกรณีนี้จะไม่มีการละเมิดโครงสร้างเซลล์ที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ หากแรงกระตุ้นมีมากหรือส่งผลกระทบต่อเซลล์เป็นเวลานาน การเปลี่ยนแปลงของกระบวนการภายในเซลล์จะทำให้การทำงาน โครงสร้าง และคุณสมบัติทางเคมีของเซลล์หยุดชะงักอย่างมีนัยสำคัญ การรวมปรากฏในนั้นโครงสร้างจะเกิดขึ้นในรูปแบบของเกลียว, กระจุก, ตาข่าย, ฯลฯ ปฏิกิริยาของไซโตพลาสซึมจะเปลี่ยนไปสู่ความเป็นกรด, การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเซลล์รบกวนการทำงานปกติของเซลล์ ทำให้มันใกล้จะเป็นและตาย ภาวะนี้ Nasonov และ Aleksandrov เรียกว่า paranecrotic* ซึ่งสามารถย้อนกลับได้และอาจส่งผลให้เกิดการฟื้นฟูเซลล์ แต่ก็อาจทำให้เซลล์ตายได้เช่นกัน สุดท้ายหากตัวแทนกระทำการด้วยมากๆ ความแข็งแกร่งกระบวนการภายในเซลล์หยุดชะงักอย่างรุนแรงจนไม่สามารถกู้คืนได้ และเซลล์จะตาย หลังจากนี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างหลายอย่าง กล่าวคือ เซลล์จะเข้าสู่สภาวะของเนื้อร้ายหรือเนื้อร้าย

การเคลื่อนไหว ลักษณะของการเคลื่อนไหวที่มีอยู่ในเซลล์นั้นมีความหลากหลายมาก ประการแรกมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องของไซโตพลาสซึมในเซลล์ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญอาหาร นอกจากนี้ การก่อตัวของไซโตพลาสซึมต่างๆ สามารถเคลื่อนไหวอย่างแข็งขันในเซลล์ได้ เช่น ขนในเยื่อบุผิว ciliated, ไมโตคอนเดรีย; ทำให้การเคลื่อนไหวและนิวเคลียส ในกรณีอื่นๆ การเคลื่อนไหวจะแสดงด้วยการเปลี่ยนแปลงของความยาวหรือปริมาตรของเซลล์ ตามด้วยการกลับสู่ตำแหน่งเดิม การเคลื่อนไหวดังกล่าวสังเกตได้ในเซลล์กล้ามเนื้อ ในเส้นใยกล้ามเนื้อ และในเซลล์เม็ดสี การเคลื่อนไหวในอวกาศก็แพร่หลายเช่นกัน สามารถทำได้โดยใช้ pseudopods เช่น อะมีบา นี่คือวิธีที่เม็ดเลือดขาวและเซลล์บางส่วนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเนื้อเยื่ออื่นๆ เคลื่อนไหว สเปิร์มมีรูปแบบการเคลื่อนไหวพิเศษในอวกาศ พวกเขา การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าเกิดขึ้นเนื่องจากการรวมกันของคดเคี้ยวโค้งของหางและการหมุนของตัวอสุจิรอบแกนตามยาว ในสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบอย่างเรียบง่ายและในบางเซลล์ของสัตว์หลายเซลล์ที่มีการจัดระเบียบสูง การเคลื่อนไหวในอวกาศนั้นเกิดจากและถูกควบคุมโดยตัวแทนต่างๆ ของสภาพแวดล้อมภายนอก และเรียกว่าแท็กซี่

มี: chemotaxis, thigmotaxis และ rheotaxis Chemotaxis - การเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่างจากสารเคมี แท็กซี่ดังกล่าวตรวจพบโดยเม็ดเลือดขาวในเลือดซึ่งเคลื่อนที่เหมือนอะมีบอยด์ไปยังแบคทีเรียที่เข้าสู่ร่างกายโดยปล่อยสารบางอย่าง Tigmotaxis - การเคลื่อนไหวไปทางสัมผัส ร่างกายที่แข็งแรงหรือจากเขา ตัวอย่างเช่น การสัมผัสเศษอาหารเบาๆ บนตัวอะมีบาทำให้มันห่อหุ้มตัวแล้วกลืนเข้าไป การระคายเคืองเชิงกลอย่างรุนแรงอาจทำให้เกิดการเคลื่อนไหวในทิศทางตรงกันข้ามกับจุดเริ่มต้นที่เกิดการระคายเคือง Rheotaxis - การเคลื่อนไหวต้านการไหลของของไหล ความสามารถของ rheotaxis นั้นถูกครอบครองโดยสเปิร์มที่เคลื่อนที่ในมดลูกเพื่อต่อต้านกระแสของมูกที่มีต่อเซลล์ไข่

ความสามารถในการสืบพันธุ์ด้วยตนเองเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต หากปราศจากสิ่งมีชีวิตแล้ว ทุกระบบชีวิตมีลักษณะเป็นสายโซ่ของการเปลี่ยนแปลงที่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ซึ่งจบลงด้วยความตาย หากระบบเหล่านี้ไม่ก่อให้เกิดระบบใหม่ที่สามารถเริ่มต้นวงจรใหม่ได้อีกครั้ง ชีวิตก็จะหยุดลง

ฟังก์ชั่นการสืบพันธุ์ของเซลล์นั้นดำเนินการโดยการแบ่งซึ่งเป็นผลมาจากการพัฒนาของเซลล์ ในกระบวนการของชีวิต เนื่องจากการดูดซึมมากกว่าการสลายตัว มวลของเซลล์จึงเพิ่มขึ้น แต่ปริมาตรของเซลล์จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าพื้นผิว ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความเข้มของเมแทบอลิซึมจะลดลง การจัดเรียงใหม่ทางฟิสิกส์และเคมีเชิงลึกของเซลล์เกิดขึ้น กระบวนการดูดซึมจะค่อยๆ ถูกยับยั้ง ซึ่งได้รับการพิสูจน์อย่างน่าเชื่อถือด้วยความช่วยเหลือของอะตอมที่มีข้อความกำกับ เป็นผลให้การเติบโตของเซลล์หยุดลงก่อนจากนั้นการดำรงอยู่ต่อไปจะเป็นไปไม่ได้และเกิดการแตกตัว

การเปลี่ยนไปสู่การแบ่งเป็นการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพ หรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในการดูดกลืนและการสลายตัว ซึ่งเป็นกลไกในการแก้ไขความขัดแย้งระหว่างกระบวนการเหล่านี้ หลังจากการแบ่งเซลล์แล้ว พวกมันกลับคืนสู่ความกระปรี้กระเปร่า ศักยภาพในชีวิตเพิ่มขึ้น เนื่องจากขนาดที่ลดลง สัดส่วนของพื้นผิวที่ใช้งานเพิ่มขึ้น เมแทบอลิซึมโดยทั่วไปและระยะการดูดซึมโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะทวีความรุนแรงขึ้น

ดังนั้น ชีวิตแต่ละเซลล์จึงประกอบด้วยช่วงระหว่างเฟส ซึ่งมีเมแทบอลิซึมเพิ่มขึ้น และช่วงแบ่งตัว

เฟสถูกแบ่งตามระดับของประเพณี:

1) สำหรับช่วง presynthetic (Gj) เมื่อความเข้มของกระบวนการดูดซึมค่อยๆ เพิ่มขึ้น แต่การทำซ้ำของ DNA ยังไม่เริ่มขึ้น

2) สังเคราะห์ (S) โดดเด่นด้วยความสูงของการสังเคราะห์ในระหว่างที่ DNA เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและ

3) หลังการสังเคราะห์ (G2) เมื่อกระบวนการสังเคราะห์ DNA หยุดลง

มีการแบ่งประเภทหลักดังต่อไปนี้:

1) การแบ่งทางอ้อม (mitosis หรือ karyokinesis);

2) ไมโอซิสหรือการแบ่งตัวแบบรีดักชัน และ

3) amitosis หรือการแบ่งโดยตรง

เมื่อคุณทำความคุ้นเคยกับผลงานพื้นฐานของมนุษย์ คุณมักจะพบว่าตัวเองคิดว่าด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ มีคำถามมากกว่าคำตอบ ในช่วงปี 1980 และ 1990 อณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์ได้ขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเซลล์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ ปัจจัยระดับเซลล์ทั้งชั้นที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ได้ถูกแยกออก นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจการทำงานของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ของมนุษย์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ ระบบภูมิคุ้มกัน. แต่ทุกๆ ปี นักชีววิทยาค้นพบปัจจัยระหว่างเซลล์เหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ และการสร้างภาพของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดก็ยากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นจึงมีคำถามมากกว่าคำตอบ

ความไม่สิ้นสุดของร่างกายมนุษย์และความเป็นไปได้ที่จำกัดของการศึกษานำไปสู่ข้อสรุปว่าจำเป็นต้องมีลำดับความสำคัญของการวิจัยทันทีและตามมา ความสำคัญดังกล่าวในปัจจุบันคือพลังงานของเซลล์ของร่างกายมนุษย์ที่มีชีวิต ความรู้ไม่เพียงพอเกี่ยวกับการผลิตพลังงานและการแลกเปลี่ยนพลังงานของเซลล์ในร่างกายกลายเป็นอุปสรรคต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจัง

เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของร่างกาย อวัยวะและเนื้อเยื่อทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ เป็นการยากที่จะนับความสำเร็จของยาหรือวิธีการที่ไม่ใช้ยาหากได้รับการพัฒนาโดยไม่มีความรู้เพียงพอเกี่ยวกับพลังงานเซลล์และปฏิสัมพันธ์ของพลังงานระหว่างเซลล์ สามารถยกตัวอย่างได้เพียงพอในกรณีที่การใช้กันอย่างแพร่หลายและการรักษาที่แนะนำเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

วิธีการที่สำคัญมีความโดดเด่นในด้านการดูแลสุขภาพ สารก็คือสาร ตรรกะของการรักษานั้นง่ายมาก: ให้สารที่จำเป็นแก่ร่างกาย (น้ำ, อาหาร, วิตามิน, ธาตุและหากจำเป็น, ยา) และกำจัดผลิตภัณฑ์ที่เผาผลาญออกจากร่างกาย (อุจจาระ, ไขมันส่วนเกิน, เกลือ, สารพิษ ฯลฯ .). การขยายตัวของยายังคงได้รับชัยชนะ คนรุ่นใหม่ในหลายประเทศเริ่มสมัครใจเข้าร่วมการทดลองขนาดใหญ่ อุตสาหกรรมยาต้องการผู้ป่วยรายใหม่ อย่างไรก็ตาม, คนที่มีสุขภาพดีเล็กลงเรื่อยๆ

ผู้สร้างคู่มือยายอดนิยมเคยถูกถามเกี่ยวกับยาที่เขาต้องลองเป็นการส่วนตัว ไม่มีเลยคือคำตอบ เห็นได้ชัดว่าชายผู้ชาญฉลาดคนนี้มีความรู้ด้านชีวเคมีของเซลล์อย่างยอดเยี่ยมและสามารถใช้ความรู้นี้ให้เกิดประโยชน์ในชีวิตได้

ลองนึกภาพอนุภาคขนาดเล็กของสิ่งมีชีวิตในรูปของทรงรี ดิสก์ ลูกบอล เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 8-15 ไมครอน (µm) ซึ่งในขณะเดียวกันก็เป็นระบบควบคุมตัวเองที่ซับซ้อนที่สุด ตามปกติ เซลล์ที่มีชีวิตเรียกว่าแยกแยะเหมือนตอกย้ำว่าองค์ประกอบต่างๆ ที่ประกอบกัน แยกกันชัดเจนสัมพันธ์กัน แนวคิดของ "เซลล์ที่ไม่แตกต่าง" ตามกฎแล้วเป็นของเซลล์ที่แก้ไขแล้ว เช่น เซลล์มะเร็ง เซลล์ที่แตกต่างไม่แตกต่างกันเฉพาะในโครงสร้าง เมแทบอลิซึมภายในเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเชี่ยวชาญด้วย เช่น เซลล์ไต ตับ และหัวใจ

โดยทั่วไป เซลล์ประกอบด้วยส่วนประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ ไซโตพลาสซึม นิวเคลียส ตามกฎแล้วองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยเยื่อหุ้มสามชั้นสี่ชั้นและเปลือกนอก เมมเบรนสองชั้นประกอบด้วยไขมัน (ไขมัน) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไขมันไม่อิ่มตัว - ฟอสโฟลิปิด มีเยื่อหุ้มเซลล์มาก โครงสร้างที่ซับซ้อนและหลากหลายฟังก์ชั่น ความต่างศักย์ที่ทั้งสองด้านของเมมเบรนสามารถมีได้หลายร้อยมิลลิโวลต์ ผิวด้านนอกของเมมเบรนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ

โดยปกติแล้ว เซลล์จะมีหนึ่งนิวเคลียส แม้ว่าจะมีเซลล์ที่มีนิวเคลียสตั้งแต่สองนิวเคลียสขึ้นไป หน้าที่ของนิวเคลียสคือเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรม เช่น ระหว่างการแบ่งเซลล์ ตลอดจนควบคุมกระบวนการทางสรีรวิทยาทั้งหมดในเซลล์ นิวเคลียสประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอที่มีรหัสพันธุกรรมของเซลล์ นิวเคลียสถูกหุ้มด้วยเมมเบรน 2 ชั้น

ไซโตพลาสซึมประกอบด้วยเซลล์จำนวนมากและเป็นของเหลวในเซลล์ที่มีออร์แกเนลล์และส่วนประกอบต่างๆ อยู่ในนั้น ออร์แกเนลล์เป็นส่วนประกอบถาวรของไซโตพลาสซึมที่ทำหน้าที่สำคัญเฉพาะ ในจำนวนนี้ เราสนใจไมโทคอนเดรียมากที่สุด ซึ่งบางครั้งเรียกว่าโรงไฟฟ้าของเซลล์ ไมโทคอนเดรียแต่ละตัวมีระบบเมมเบรนสองระบบ: ด้านนอกและด้านใน เยื่อหุ้มชั้นนอกเรียบไขมันและโปรตีนมีอยู่อย่างเท่าเทียมกัน เยื่อหุ้มชั้นในเป็นระบบเมมเบรนที่ซับซ้อนที่สุดในร่างกายมนุษย์ มันมีหลายเท่าที่เรียกว่าหอยเชลล์ (cristae) เนื่องจากพื้นผิวของเมมเบรนเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมมเบรนนี้สามารถแสดงเป็นชุดของผลพลอยได้รูปเห็ดที่ส่งเข้าไปในช่องว่างภายในของไมโทคอนเดรีย มี 10 ถึง 4-10 ถึง 5 ผลพลอยได้ดังกล่าวต่อไมโทคอนเดรีย

นอกจากนี้ยังมีเอนไซม์อีก 50-60 ชนิดในเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียด้านในจำนวนโมเลกุลประเภทต่างๆ ถึง 80 ชนิด ทั้งหมดนี้จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีและการเผาผลาญพลังงาน ในบรรดาคุณสมบัติทางกายภาพของเมมเบรนนี้ เราควรสังเกตความต้านทานไฟฟ้าสูงซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเมมเบรนที่เรียกว่าคอนจูเกต ซึ่งสามารถสะสมพลังงานได้เหมือนตัวเก็บประจุที่ดี ความต่างศักย์ทั้งสองด้านของเยื่อไมโตคอนเดรียด้านในอยู่ที่ประมาณ 200-250 mV

เราสามารถจินตนาการได้ว่าเซลล์จะซับซ้อนเพียงใด ตัวอย่างเช่น เซลล์ตับของเซลล์ตับมีไมโทคอนเดรียประมาณ 2,000 ไมโตคอนเดรีย แต่ยังมีออร์แกเนลล์อื่นๆ อีกมากมายในเซลล์ เอนไซม์ ฮอร์โมน และสารเชิงซ้อนอื่นๆ อีกหลายร้อยชนิด ออร์แกเนลล์แต่ละชนิดมีชุดของสารในตัวเอง กระบวนการทางกายภาพ เคมี และชีวเคมีบางอย่างได้ดำเนินไปในนั้น สารในพื้นที่ไซโตพลาสซึมอยู่ในสถานะไดนามิกเดียวกัน พวกมันแลกเปลี่ยนกับออร์แกเนลล์และสภาพแวดล้อมภายนอกของเซลล์อย่างต่อเนื่องผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ฉันขออภัยผู้อ่านที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญสำหรับรายละเอียดทางเทคนิค แต่เป็นประโยชน์ที่จะทราบแนวคิดเหล่านี้เกี่ยวกับเซลล์สำหรับทุกคนที่ต้องการมีสุขภาพดี เราต้องชื่นชมความมหัศจรรย์ของธรรมชาติและในขณะเดียวกันก็คำนึงถึงจุดอ่อนของเซลล์เมื่อเรารักษา ฉันสังเกตเห็นว่าเมื่อทวารหนักธรรมดาทำให้เนื้อเยื่อบวมน้ำในคนหนุ่มสาวที่มีสุขภาพแข็งแรง มันวิเศษมากที่คนอื่นกลืนยาได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องคิด!

ความเข้าใจเกี่ยวกับความซับซ้อนของการทำงานของเซลล์จะไม่สมบูรณ์หากเราไม่พูดถึงพลังงานของเซลล์ พลังงานในเซลล์ถูกใช้ไปกับการทำ งานต่างๆ: กลไก - การเคลื่อนที่ของของไหล, การเคลื่อนที่ของออร์แกเนลล์; สารเคมี - การสังเคราะห์ที่ซับซ้อน อินทรียฺวัตถุ; ไฟฟ้า - สร้างความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าบน พลาสมาเมมเบรน; ออสโมติก - การขนส่งสารเข้าสู่เซลล์และกลับ หากไม่มีการกำหนดหน้าที่ในการจัดทำรายการกระบวนการทั้งหมด เราจะจำกัดตัวเองให้อยู่ในคำแถลงที่รู้จักกันดี: หากไม่มีพลังงานเพียงพอ การทำงานเต็มรูปแบบของเซลล์จะไม่สามารถทำได้

เซลล์ได้รับพลังงานที่ต้องการจากที่ใด ตามทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ พลังงานเคมีของสารอาหาร (คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน) จะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) กระบวนการเหล่านี้ดำเนินการในไมโตคอนเดรียของเซลล์ส่วนใหญ่ในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (วัฏจักรเครบส์) และระหว่างออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น พลังงานที่เก็บไว้ใน ATP จะถูกปลดปล่อยออกมาอย่างง่ายดายเมื่อพันธะมาโครเออร์จิกถูกทำลาย ส่งผลให้มีการใช้พลังงานในร่างกาย

อย่างไรก็ตาม แนวคิดเหล่านี้ไม่อนุญาตให้มีการประเมินวัตถุประสงค์ของลักษณะเชิงปริมาณและคุณภาพของการจัดหาพลังงานและการแลกเปลี่ยนพลังงานในเนื้อเยื่อ ตลอดจนสถานะของพลังงานเซลล์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ ควรให้ความสนใจกับคำถามที่สำคัญที่สุด (G. N. Petrakovich) ซึ่งไม่สามารถตอบได้โดยทฤษฎีดั้งเดิม: เนื่องจากปัจจัยใดที่เกิดการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์? ท้ายที่สุดแล้ว ATP จะถูกสร้างและบริโภค ปล่อยพลังงานภายในไมโตคอนเดรีย

ในขณะเดียวกันก็มีเหตุผลเพียงพอที่จะสงสัยถึงความเป็นอยู่ที่ดีของแหล่งพลังงานของอวัยวะ เนื้อเยื่อ และเซลล์ อาจกล่าวได้โดยตรงว่าบุคคลนั้นไม่สมบูรณ์แบบในแง่นี้ นี่เป็นหลักฐานจากความเหนื่อยล้าที่หลาย ๆ คนประสบทุกวันและเริ่มสร้างความรำคาญให้กับคน ๆ หนึ่งตั้งแต่วัยเด็ก

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหากพลังงานในร่างกายมนุษย์ผลิตขึ้นเนื่องจากกระบวนการเหล่านี้ (วัฏจักรเครบส์และออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น) ดังนั้นเมื่อโหลดต่ำ การขาดดุลพลังงานจะอยู่ที่ 30-50% และที่โหลดสูง - มากกว่า 90% สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันซึ่งสรุปได้ว่าไมโตคอนเดรียทำงานไม่ถูกต้องในแง่ของการให้พลังงานแก่บุคคล

คำถามเกี่ยวกับพลังงานของเซลล์และเนื้อเยื่ออาจถูกทิ้งไว้ข้างถนนเป็นเวลานาน เนื่องจากการแพทย์ทางทฤษฎีและทางปฏิบัติกำลังเคลื่อนตัวไปอย่างช้าๆ หากไม่มีสองเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น มันเป็นเรื่องของเกี่ยวกับสมมติฐานใหม่ของการหายใจและการค้นพบการหายใจภายในร่างกาย

การเจริญเติบโตของต้นไม้อ้วน
ซึ่งหยั่งรากอยู่บนผืนทรายที่แห้งแล้ง
ทรงเห็นชอบด้วยพระองค์เอง ตรัสไว้ชัดว่า
แผ่นไขมันเยิ้มจากอากาศ
ดูดซับ...
M. V. Lomonosov

พลังงานถูกเก็บไว้ในเซลล์อย่างไร? เมแทบอลิซึมคืออะไร? อะไรคือสาระสำคัญของกระบวนการไกลโคไลซิส การหมัก และ การหายใจระดับเซลล์? กระบวนการใดที่เกิดขึ้นในช่วงแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง? กระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานและพลาสติกเกี่ยวข้องกันอย่างไร? เคมีสังเคราะห์คืออะไร?

บทเรียนบรรยาย

ความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นพลังงานอีกประเภทหนึ่ง (พลังงานรังสีเป็นพลังงานของพันธะเคมี พลังงานเคมีเป็นพลังงานกล ฯลฯ) เป็นหนึ่งในคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ที่นี่เราจะพิจารณารายละเอียดว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในสิ่งมีชีวิต

ATP - ผู้ให้บริการหลักของพลังงานในเซลล์. สำหรับการดำเนินการตามอาการใด ๆ ของกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์จำเป็นต้องใช้พลังงาน สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิกได้รับพลังงานเริ่มต้นจากดวงอาทิตย์ในระหว่างปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง ในขณะที่สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิกใช้สารประกอบอินทรีย์จากอาหารเป็นแหล่งพลังงาน พลังงานถูกเก็บไว้โดยเซลล์ในพันธะเคมีของโมเลกุล เอทีพี (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต)ซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟตสามหมู่ กากน้ำตาล (ไรโบส) และกากเบสไนโตรเจน (อะดีนีน) (รูปที่ 52)

ข้าว. 52. โมเลกุลเอทีพี

พันธะระหว่างฟอสเฟตตกค้างเรียกว่า macroergic เนื่องจากเมื่อมันแตกตัว พลังงานจำนวนมากจะถูกปลดปล่อยออกมา โดยปกติแล้ว เซลล์จะดึงพลังงานจาก ATP โดยการกำจัดเฉพาะกลุ่มฟอสเฟตส่วนปลายเท่านั้น ในกรณีนี้ ADP (adenosine diphosphate) จะเกิดกรดฟอสฟอริกและปล่อย 40 kJ / mol:

โมเลกุล ATP มีบทบาทในการต่อรองพลังงานสากลของเซลล์ พวกเขาถูกส่งไปยังสถานที่ที่มีกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานมาก ไม่ว่าจะเป็นการสังเคราะห์เอนไซม์ สารประกอบอินทรีย์, การทำงานของโปรตีน - มอเตอร์โมเลกุลหรือโปรตีนขนส่งเมมเบรน ฯลฯ การสังเคราะห์แบบย้อนกลับของโมเลกุล ATP นั้นดำเนินการโดยการแนบกลุ่มฟอสเฟตกับ ADP พร้อมการดูดซับพลังงาน การเก็บพลังงานในรูปของ ATP โดยเซลล์จะดำเนินการระหว่างปฏิกิริยา การเผาผลาญพลังงาน. เขามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ การแลกเปลี่ยนพลาสติกซึ่งในระหว่างนั้นเซลล์จะผลิตสารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นต่อการทำงานของมัน

เมแทบอลิซึมและพลังงานในเซลล์ (เมตาบอลิซึม). เมแทบอลิซึม - ผลรวมของปฏิกิริยาทั้งหมดของเมแทบอลิซึมของพลาสติกและพลังงานซึ่งเชื่อมโยงถึงกัน เซลล์มีการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีนอย่างต่อเนื่อง กรดนิวคลีอิก. การสังเคราะห์สารประกอบมักจะมาพร้อมกับการใช้พลังงาน เช่น การมีส่วนร่วมที่ขาดไม่ได้ของ ATP แหล่งพลังงานสำหรับการสร้าง ATP คือปฏิกิริยาของเอนไซม์ในการออกซิเดชั่นของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตที่เข้าสู่เซลล์ กระบวนการนี้จะปลดปล่อยพลังงานซึ่งถูกเก็บไว้ใน ATP ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสมีบทบาทพิเศษในการเผาผลาญพลังงานของเซลล์ โมเลกุลของกลูโคสผ่านการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

ระยะแรกเรียกว่า ไกลโคไลซิสเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์และไม่ต้องการออกซิเจน จากปฏิกิริยาต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ กลูโคสจะแตกตัวเป็นกรดไพรูวิกสองโมเลกุล ในกรณีนี้ มีการใช้ ATP โมเลกุลสองโมเลกุล และพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างออกซิเดชั่นก็เพียงพอที่จะสร้าง ATP สี่โมเลกุล เป็นผลให้ผลผลิตพลังงานของ glycolysis มีขนาดเล็กและมีปริมาณ ATP สองโมเลกุล:

ค 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP

ภายใต้สภาวะไร้อากาศ (ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน) การเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมสามารถเชื่อมโยงกับประเภทต่างๆ การหมัก.

ทุกคนรู้ การหมักแลคติก(นมเปรี้ยว) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมของเชื้อราและแบคทีเรียกรดแลคติค มีกลไกคล้ายกับไกลโคไลซิส เฉพาะผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่นี่คือกรดแลคติก ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสประเภทนี้เกิดขึ้นในเซลล์ที่ขาดออกซิเจน เช่น ในกล้ามเนื้อที่ทำงานหนัก เคมีใกล้เคียงกับการหมักแลคติกและแอลกอฮอล์ ความแตกต่างคือผลิตภัณฑ์จากการหมักแอลกอฮอล์คือเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์

ขั้นตอนต่อไป ในระหว่างที่กรดไพรูวิคถูกออกซิไดซ์ ถึง คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้ชื่อ การหายใจระดับเซลล์. ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการหายใจเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของเซลล์พืชและสัตว์ และเฉพาะในที่ที่มีออกซิเจนเท่านั้น นี่คือชุดของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีก่อนการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - คาร์บอนไดออกไซด์ ในขั้นตอนต่างๆ ของกระบวนการนี้ ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการเกิดออกซิเดชันของสารตั้งต้นจะเกิดขึ้นพร้อมกับการกำจัดอะตอมของไฮโดรเจน ในกรณีนี้ จะมีการปลดปล่อยพลังงานซึ่ง "อนุรักษ์" ไว้ในพันธะเคมีของ ATP และโมเลกุลของน้ำจะก่อตัวขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าเพื่อผูกอะตอมไฮโดรเจนที่แยกออกจากกันนั้นจำเป็นต้องใช้ออกซิเจน ชุดของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีนี้ค่อนข้างซับซ้อนและเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย เอนไซม์ และโปรตีนพาหะ

การหายใจระดับเซลล์มีประสิทธิภาพสูงมาก มีการสังเคราะห์โมเลกุล ATP 30 โมเลกุล อีกสองโมเลกุลจะเกิดขึ้นระหว่าง glycolysis และ ATP หกโมเลกุล - อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของผลิตภัณฑ์ glycolysis บนเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรีย โดยรวมแล้วเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลกลูโคส 1 โมเลกุล โมเลกุล ATP 38 จะเกิดขึ้น:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

ในไมโตคอนเดรีย จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขั้นสุดท้ายของน้ำตาล โปรตีนและไขมันด้วย สารเหล่านี้ถูกใช้โดยเซลล์ โดยส่วนใหญ่เมื่อปริมาณคาร์โบไฮเดรตหมดลง ขั้นแรกให้บริโภคไขมันในระหว่างการออกซิเดชั่นซึ่งพลังงานจะถูกปล่อยออกมามากกว่าคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนในปริมาณที่เท่ากัน ดังนั้นไขมันในสัตว์จึงเป็น "กลยุทธ์สำรอง" หลักของแหล่งพลังงาน ในพืช แป้งมีบทบาทในการสำรองพลังงาน เมื่อเก็บไว้ จะใช้พื้นที่มากกว่าปริมาณไขมันเทียบเท่าพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับพืช นี่ไม่ใช่อุปสรรคเนื่องจากพวกมันไม่เคลื่อนไหวและไม่ได้สำรองไว้กับตัวเองเหมือนสัตว์ คุณสามารถดึงพลังงานจากคาร์โบไฮเดรตได้เร็วกว่าไขมันมาก โปรตีนทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างในร่างกายดังนั้นจึงมีส่วนร่วมในการเผาผลาญพลังงานเฉพาะเมื่อทรัพยากรของน้ำตาลและไขมันหมดลงเช่นในระหว่างการอดอาหารเป็นเวลานาน

การสังเคราะห์แสง. การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พลังงาน แสงแดดถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์ ในเซลล์พืช กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ ภายในออร์แกเนลล์นี้มีระบบของเยื่อหุ้มซึ่งมีเม็ดสีฝังอยู่ซึ่งจับพลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ เม็ดสีหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือคลอโรฟิลล์ซึ่งดูดซับสีน้ำเงินและสีม่วงเป็นส่วนใหญ่รวมถึงรังสีสีแดงของสเปกตรัม แสงสีเขียวจะสะท้อนออกมา ดังนั้นคลอโรฟิลล์เองและส่วนของพืชที่มีคลอโรฟิลล์จึงปรากฏเป็นสีเขียว

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองขั้นตอนคือ แสงสว่างและ มืด(รูปที่ 53) การดักจับและการแปลงพลังงานรังสีเกิดขึ้นจริงในช่วงแสง เมื่อดูดซับควอนตัมแสง คลอโรฟิลล์จะเข้าสู่สถานะตื่นเต้นและกลายเป็นผู้ให้อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนของมันถูกถ่ายโอนจากคอมเพล็กซ์โปรตีนหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งตามห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน โปรตีนของสายโซ่นี้ เช่น รงควัตถุ มีความเข้มข้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของคลอโรพลาสต์ เมื่ออิเล็กตรอนผ่านสายพาหะ มันจะสูญเสียพลังงานซึ่งใช้ในการสังเคราะห์ ATP อิเล็กตรอนบางตัวที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงถูกใช้เพื่อลด NDP (nicotinamide adenine dinucleotiphosphate) หรือ NADPH

ข้าว. 53. ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ภายใต้อิทธิพลของแสงแดดในคลอโรพลาสต์ การแตกตัวของโมเลกุลของน้ำก็เกิดขึ้นเช่นกัน - โฟโตไลซิส; ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนเกิดขึ้นเพื่อชดเชยการสูญเสียโดยคลอโรฟิลล์ ออกซิเจนเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้:

ดังนั้น ความหมายเชิงหน้าที่ของเฟสแสงจึงอยู่ที่การสังเคราะห์ ATP และ NADP·H โดยการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี

การสังเคราะห์ด้วยแสงช่วงมืดไม่ต้องการแสง สาระสำคัญของกระบวนการที่เกิดขึ้นที่นี่คือโมเลกุล ATP และ NADP·H ที่ได้รับในเฟสแสงจะถูกใช้ในชุดของปฏิกิริยาเคมีที่ "แก้ไข" CO2 ในรูปของคาร์โบไฮเดรต ปฏิกิริยาทั้งหมดของเฟสมืดเกิดขึ้นภายในคลอโรพลาสต์ และ ADP และ NADP ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการ "ตรึง" ของคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกใช้อีกครั้งในปฏิกิริยาของเฟสแสงสำหรับการสังเคราะห์ ATP และ NADP H

สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยรวมเป็นดังนี้:

ความสัมพันธ์และเอกภาพของกระบวนการแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงาน. กระบวนการสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม (ไกลโคไลซิส) ในไมโทคอนเดรีย (การหายใจระดับเซลล์) และในคลอโรพลาสต์ (การสังเคราะห์ด้วยแสง) ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาของการแลกเปลี่ยนพลังงาน พลังงานที่เก็บไว้ในรูปของ ATP จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติกเพื่อผลิตโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอิกที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของเซลล์ โปรดทราบว่าเฟสมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือปฏิกิริยาลูกโซ่ การแลกเปลี่ยนพลาสติก และเฟสแสงคือพลังงาน

ความสัมพันธ์และความเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันของกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานและพลาสติกแสดงได้ดีด้วยสมการต่อไปนี้:

เมื่ออ่านสมการนี้จากซ้ายไปขวา เราจะได้กระบวนการออกซิเดชันของกลูโคสเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในระหว่างการสลายไกลโคไลซิสและการหายใจของเซลล์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ ATP (การเผาผลาญพลังงาน) หากคุณอ่านจากขวาไปซ้ายคุณจะได้รับคำอธิบายเกี่ยวกับปฏิกิริยาของช่วงมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อกลูโคสถูกสังเคราะห์จากน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์โดยมีส่วนร่วมของ ATP (เมแทบอลิซึมของพลาสติก)

เคมีสังเคราะห์. นอกจากโฟโตออโตโทรฟแล้ว แบคทีเรียบางชนิด (ไฮโดรเจน ไนตริไฟอิง แบคทีเรียกำมะถัน ฯลฯ) ยังสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้อีกด้วย พวกเขาทำการสังเคราะห์นี้เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชันของสารอนินทรีย์ พวกเขาเรียกว่า chemoautotrophs แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในชีวมณฑล ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียไนตริไฟอิงจะเปลี่ยนเกลือแอมโมเนียมที่พืชไม่สามารถเข้าถึงได้ให้เป็นเกลือของกรดไนตริก ซึ่งพวกมันดูดซึมได้ดี

เมแทบอลิซึมของเซลล์ประกอบด้วยปฏิกิริยาของพลังงานและเมแทบอลิซึมของพลาสติก ในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน การก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ที่มีพันธะเคมีมาโครเออร์จิค - เอทีพี - เกิดขึ้น พลังงานที่จำเป็นสำหรับการนี้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ระหว่างปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไกลโคไลซิส การหมัก) และปฏิกิริยาแบบใช้ออกซิเจน (การหายใจระดับเซลล์); จากรังสีดวงอาทิตย์ พลังงานที่ถูกดูดซับในช่วงแสง (การสังเคราะห์ด้วยแสง); จากออกซิเดชั่น สารประกอบอนินทรีย์(การสังเคราะห์ทางเคมี). พลังงานของเอทีพีถูกใช้ไปกับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับเซลล์ในระหว่างปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติก ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาของช่วงมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

• พลาสติกกับการเผาผลาญพลังงานต่างกันอย่างไร?
• พลังงานของแสงแดดถูกเปลี่ยนเป็นช่วงแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงได้อย่างไร? กระบวนการใดเกิดขึ้นในช่วงมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง?
• เหตุใดการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเรียกว่ากระบวนการสะท้อนปฏิสัมพันธ์ของดาวเคราะห์และจักรวาล

พลังงานที่จะเพิ่ม ระบบเคมีเพื่อ "เริ่มต้น" ปฏิกิริยาเรียกว่าพลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยานั้นและทำหน้าที่เป็นยอดพลังงานชนิดหนึ่งที่ต้องเอาชนะ.

ในปฏิกิริยาที่ไม่เร่งปฏิกิริยา การชนกันระหว่างโมเลกุลเป็นแหล่งพลังงานกระตุ้น หากโมเลกุลที่ชนกันมีทิศทางที่เหมาะสมและการชนนั้นรุนแรงพอ ก็มีโอกาสที่จะเกิดปฏิกิริยาได้

เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดนักเคมีจึงใช้ขวดความร้อนเพื่อเร่งปฏิกิริยา: เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเคลื่อนที่ของความร้อนและความถี่ของการชนกันจะเพิ่มขึ้น แต่ในสภาวะของร่างกายมนุษย์เซลล์ไม่สามารถให้ความร้อนได้ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้ และปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปในเวลาเดียวกันด้วยความเร็วที่ไม่สามารถบรรลุได้เมื่อดำเนินการในหลอดทดลอง อีกหนึ่งสิ่งประดิษฐ์ของธรรมชาติกำลังทำงานที่นี่ - เอนไซม์ ที่เรากล่าวถึงก่อนหน้านี้

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ในระหว่างการเปลี่ยนรูปทางเคมี ปฏิกิริยาเหล่านั้นสามารถเกิดขึ้นได้เองโดยที่พลังงานที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยามีน้อยกว่าในวัสดุตั้งต้น สำหรับปฏิกิริยาอื่นๆ จำเป็นต้องมีการไหลเข้าของพลังงานจากภายนอก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองเปรียบได้กับน้ำหนักที่ลดลง ในขั้นต้น น้ำหนักที่เหลือมักจะลดลง ซึ่งจะทำให้พลังงานศักย์ลดลง

ดังนั้น ปฏิกิริยาที่เริ่มต้นขึ้นจึงมีแนวโน้มที่จะดำเนินการต่อไปสู่การก่อตัวของสารที่มีพลังงานสำรองต่ำกว่า กระบวนการที่สามารถทำงานได้เรียกว่า โดยธรรมชาติ.

แต่ถ้าโหลดสองอันเชื่อมต่อกันในลักษณะหนึ่ง อันที่หนักกว่าตกลงมาจะยกอันที่เบากว่า และในทางเคมี โดยเฉพาะในชีวเคมี กระบวนการต่างๆ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับมันได้ โดยต้องมีการไหลเข้าของพลังงานจากภายนอก ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า ผัน

ในสิ่งมีชีวิต ปฏิกิริยาคู่ขนานเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไป และเป็นเส้นทางที่กำหนดปรากฏการณ์ที่ละเอียดอ่อนที่สุดทั้งหมดที่มาพร้อมกับชีวิตและจิตสำนึก “ภาระหนัก” ที่ตกลงมาทำให้อีกจำนวนที่เบากว่าแต่ถูกยกน้อยลง เมื่อเรากินเข้าไปจะดูดซึมสารจาก คุณภาพสูงพลังงานที่เกิดจากดวงอาทิตย์ซึ่งสลายตัวในร่างกายและในที่สุดก็ถูกปลดปล่อยออกมา แต่ในขณะเดียวกันก็จัดการเพื่อปลดปล่อยพลังงานในปริมาณที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการที่เรียกว่าชีวิต

ในเซลล์ ผู้ไกล่เกลี่ยพลังงานหลัก ซึ่งก็คือ "วงล้อขับเคลื่อน" ของชีวิตก็คือ อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) . ทำไมการเชื่อมต่อนี้ถึงน่าสนใจ? จากมุมมองทางชีวเคมี เอทีพีเป็นโมเลกุลขนาดกลางที่สามารถจับหรือ "ปล่อย" กลุ่มฟอสเฟตปลายที่อะตอมของฟอสฟอรัสล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจน

การก่อตัวของ ATP เกิดขึ้นจากอะดีโนซีนไดฟอสเฟต (ADP) เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชันทางชีวภาพของกลูโคส ในทางกลับกัน การทำลายพันธะฟอสเฟตใน ATP จะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมา พันธะดังกล่าวเรียกว่าพลังงานสูงหรือมาโครเออร์จิก โมเลกุล ATP ประกอบด้วยพันธะดังกล่าว 2 พันธะ ซึ่งไฮโดรไลซิสจะปล่อยพลังงานออกมาเท่ากับ 12-14 กิโลแคลอรี

ไม่มีใครรู้ว่าทำไมธรรมชาติในกระบวนการวิวัฒนาการ "เลือก" ATP เป็นสกุลเงินพลังงานของเซลล์ แต่สามารถสันนิษฐานได้หลายสาเหตุ ในทางอุณหพลศาสตร์ โมเลกุลนี้ค่อนข้างไม่เสถียร โดยเห็นได้จากพลังงานจำนวนมากที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิส

แต่ในขณะเดียวกันอัตราการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ของ ATP ในสภาวะปกติจะต่ำมาก กล่าวคือ โมเลกุลของ ATP มีความเสถียรทางเคมีสูง ทำให้กักเก็บพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โมเลกุล ATP ที่มีขนาดเล็กช่วยให้กระจายไปยังส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ได้ง่าย ซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังงานในการทำงานใด ๆ ในที่สุด ATP ครองตำแหน่งระดับกลางในระดับของสารประกอบพลังงานสูง ซึ่งให้ความสามารถรอบด้าน ทำให้สามารถถ่ายโอนพลังงานจากสารประกอบพลังงานสูงไปยังสารประกอบพลังงานต่ำ

ดังนั้น ATP จึงเป็นรูปแบบสากลหลักในการจัดเก็บพลังงานของเซลล์ ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของเซลล์ ซึ่งพร้อมใช้งานได้ตลอดเวลา และผู้จัดหาพลังงานหลักให้กับเซลล์ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วคือ กลูโคส ได้จากการสลายคาร์โบไฮเดรต “การเผาผลาญ” ในร่างกาย กลูโคสจะสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ และกระบวนการนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาของการหายใจและการย่อยของเซลล์ คำว่า "ไหม้" ในกรณีนี้คือภาพ ไม่มีเปลวไฟในร่างกาย และพลังงานถูกดึงออกมาด้วยวิธีทางเคมีหลายขั้นตอน

ในขั้นตอนแรกซึ่งเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของออกซิเจน โมเลกุลของกลูโคสจะแตกออกเป็นสองส่วน (สองโมเลกุลของกรดไพรูวิค) และขั้นตอนนี้เรียกว่า ไกลโคไลซิส . ในกรณีนี้พลังงาน 50 กิโลแคลอรี / โมลจะถูกปล่อยออกมา (นั่นคือ 7% ของพลังงานที่มีอยู่ในกลูโคส) ส่วนหนึ่งจะกระจายไปในรูปของความร้อนและอีกส่วนหนึ่งจะใช้ในการสร้างโมเลกุล ATP สองตัว

การสกัดพลังงานจากกลูโคสที่ตามมาส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย - สถานีพลังงานของเซลล์ซึ่งงานดังกล่าวสามารถเปรียบเทียบได้กับเซลล์กัลวานิก ในแต่ละขั้นตอน อิเล็กตรอนและไฮโดรเจนไอออนจะถูกแยกออกจากกัน และในที่สุดกลูโคสจะสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

ที่ ไมโทคอนเดรีย อิเล็กตรอนและไอออนของไฮโดรเจนถูกนำเข้าสู่สายโซ่เดียวของเอนไซม์รีดอกซ์ (สายการหายใจ) โดยผ่านจากตัวกลางไปยังตัวกลางจนกระทั่งพวกมันรวมตัวกับออกซิเจน และในขั้นตอนนี้ไม่ใช้ออกซิเจนจากอากาศในการออกซิเดชั่น แต่ใช้ออกซิเจนจากน้ำและกรดอะซิติก

ออกซิเจนในอากาศเป็นตัวรับไฮโดรเจนตัวสุดท้าย ทำให้กระบวนการหายใจระดับเซลล์สมบูรณ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงจำเป็นต่อชีวิต อย่างที่ทราบกันดีว่าปฏิกิริยาของก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนนั้นมาพร้อมกับการระเบิด (การปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากในทันที)

สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต เนื่องจากก๊าซไฮโดรเจนไม่ได้ก่อตัวขึ้น และเมื่อถึงเวลาที่มันจับกับออกซิเจนในอากาศ พลังงานฟรีลดลงมากจนปฏิกิริยาของการก่อตัวของน้ำดำเนินไปอย่างเงียบ ๆ (ดู ภาพที่ 1).

กลูโคสเป็นสารตั้งต้นหลัก แต่ไม่ใช่เพียงสารตั้งต้นสำหรับการผลิตพลังงานในเซลล์ ร่วมกับคาร์โบไฮเดรตไขมันโปรตีนและสารอื่น ๆ เข้าสู่ร่างกายของเราด้วยอาหารซึ่งหลังจากแยกออกแล้วยังสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเปลี่ยนเป็นสารที่รวมอยู่ในปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์

การวิจัยพื้นฐานในด้านทฤษฎีสารสนเทศได้นำไปสู่การเกิดขึ้นของแนวคิด พลังงานข้อมูล (หรือพลังงานของผลกระทบของข้อมูล) ซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างความแน่นอนและความไม่แน่นอน ที่นี่ฉันต้องการทราบว่าเซลล์ใช้และใช้พลังงานข้อมูลเพื่อขจัดความไม่แน่นอนในทุกช่วงเวลาของวงจรชีวิต สิ่งนี้นำไปสู่การใช้วงจรชีวิตโดยไม่เพิ่มเอนโทรปี

การละเมิดกระบวนการเผาผลาญพลังงานภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลต่าง ๆ นำไปสู่ความล้มเหลวในแต่ละขั้นตอนและอันเป็นผลมาจากความล้มเหลวเหล่านี้ทำให้ระบบย่อยของกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดหยุดชะงัก หากจำนวนและความชุกของความผิดปกติเหล่านี้เกินความสามารถในการชดเชยของกลไกสภาวะสมดุลในร่างกาย ระบบก็จะควบคุมไม่ได้ เซลล์จะหยุดทำงานพร้อมกัน ในระดับของร่างกายสิ่งนี้แสดงออกในรูปแบบของพยาธิสภาพต่างๆ

ดังนั้นการขาดวิตามินบี 1 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานของเอนไซม์บางชนิดนำไปสู่การปิดกั้นการเกิดออกซิเดชันของกรดไพรูวิค ฮอร์โมนไทรอยด์ส่วนเกินขัดขวางการสังเคราะห์ ATP เป็นต้น การเสียชีวิตจากกล้ามเนื้อหัวใจตาย พิษของคาร์บอนมอนอกไซด์ หรือพิษของโพแทสเซียมไซยาไนด์ยังเกี่ยวข้องกับการปิดกั้นกระบวนการหายใจของเซลล์ด้วยการยับยั้งหรือคลายปฏิกิริยาต่อเนื่อง ผ่านกลไกที่คล้ายกันโดยอ้อมและการกระทำของสารพิษจากแบคทีเรียหลายชนิด

ดังนั้น การทำงานของเซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ ระบบอวัยวะ หรือสิ่งมีชีวิตในฐานะระบบได้รับการสนับสนุนโดยกลไกการกำกับดูแลตนเอง แนวทางที่เหมาะสมที่สุดจึงได้รับการรับรองโดยกระบวนการทางชีวฟิสิกส์ ชีวเคมี พลังงาน และสารสนเทศ

พลังงานจำเป็นสำหรับเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด - ใช้สำหรับปฏิกิริยาทางชีวภาพและเคมีต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเซลล์ สิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์สำหรับกระบวนการทางชีวเคมี ซึ่งก็คือพืช (รูปที่ 1) ในขณะที่บางชนิดใช้พลังงานของพันธะเคมีในสารที่ได้รับจากกระบวนการทางโภชนาการ ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตจากสัตว์ การสกัดพลังงานจะดำเนินการโดยการแยกและออกซิไดซ์สารเหล่านี้ในกระบวนการหายใจ การหายใจนี้เรียกว่า ออกซิเดชันทางชีวภาพ,หรือ การหายใจระดับเซลล์.

ข้าว. 1. พลังงานของแสงแดด

การหายใจระดับเซลล์- นี่คือกระบวนการทางชีวเคมีในเซลล์ซึ่งดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่น้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปล่อยออกมาพลังงานจะถูกเก็บไว้ในรูปของพันธะพลังงานสูงของโมเลกุล ATP หากกระบวนการนี้เกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจนก็จะเรียกว่า แอโรบิกแต่ถ้าเกิดขึ้นโดยไม่มีออกซิเจนก็จะเรียกว่า ไม่ใช้ออกซิเจน.

การเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก:

1. การเตรียมการ

2. Anoxic (ไกลโคไลซิส)

3. การสลายตัวของสารอินทรีย์อย่างสมบูรณ์ (ในที่ที่มีออกซิเจน)

สารที่ผสมกับอาหารจะแตกตัวเป็นโมโนเมอร์ ขั้นตอนนี้เริ่มต้นที่ ระบบทางเดินอาหารหรือในไลโซโซมของเซลล์ พอลิแซ็กคาไรด์แตกตัวเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ โปรตีนเป็นกรดอะมิโน ไขมันเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน พลังงานที่ปล่อยออกมาในขั้นตอนนี้จะกระจายไปในรูปของความร้อน ควรสังเกตว่าเซลล์ใช้คาร์โบไฮเดรตสำหรับกระบวนการสร้างพลังงาน และโมโนแซ็กคาไรด์จะดีกว่า และสมองสามารถใช้เพียงโมโนแซ็กคาไรด์ - กลูโคสในการทำงาน (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. ขั้นเตรียมการ

กลูโคสถูกสลายโดยไกลโคไลซิสเป็นสองโมเลกุลคาร์บอนสามโมเลกุลของกรดไพรูวิค ชะตากรรมต่อไปของกรดไพรูวิคขึ้นอยู่กับการมีออกซิเจนในเซลล์ หากมีออกซิเจนอยู่ในเซลล์ กรดไพรูวิคจะผ่านเข้าสู่ไมโทคอนเดรียเพื่อออกซิเดชันอย่างสมบูรณ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน) หากไม่มีออกซิเจน กรดไพรูวิกในเนื้อเยื่อของสัตว์จะเปลี่ยนเป็นกรดแลคติก ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์

ไกลโคไลซิส- นี่คือลำดับของปฏิกิริยาซึ่งเป็นผลมาจากการที่กลูโคสหนึ่งโมเลกุลถูกแบ่งออกเป็นกรดไพรูวิคสองโมเลกุลในขณะที่พลังงานถูกปล่อยออกมาซึ่งเพียงพอที่จะเปลี่ยนโมเลกุล ADP สองโมเลกุลเป็น ATP สองโมเลกุล (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. ระยะที่เป็นพิษ

ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสอย่างสมบูรณ์ ในขั้นตอนที่สาม กรดไพรูวิคจะถูกออกซิไดซ์ในไมโตคอนเดรียเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำอย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของโมเลกุล ATP อีก 36 โมเลกุล เนื่องจากขั้นตอนนี้เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของออกซิเจน จึงเรียกว่าออกซิเจนหรือแอโรบิก (รูปที่ 4) .

ข้าว. 4. การสลายสารอินทรีย์อย่างสมบูรณ์

โดยรวมแล้ว ATP 38 โมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลในสามขั้นตอน โดยคำนึงถึง ATP สองตัวที่ได้รับจากกระบวนการไกลโคไลซิส

ดังนั้นเราจึงพิจารณากระบวนการพลังงานที่เกิดขึ้นในเซลล์ ซึ่งเป็นลักษณะขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ

การหายใจที่เกิดขึ้นในเซลล์ด้วยการปลดปล่อยพลังงานมักถูกเปรียบเทียบกับกระบวนการเผาไหม้ กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจน การปล่อยพลังงานและผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ แต่ไม่เหมือนกับการเผาไหม้ การหายใจเป็นกระบวนการสั่งการของปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อมีเอนไซม์ ระหว่างการหายใจ คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันทางชีวภาพ และในระหว่างการเผาไหม้ การก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์เกิดจากการผสมไฮโดรเจนกับคาร์บอนโดยตรง นอกจากนี้ ในระหว่างการหายใจ นอกจากน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว โมเลกุล ATP จำนวนหนึ่งก็ก่อตัวขึ้น นั่นคือ การหายใจและการเผาไหม้เป็นกระบวนการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. ความแตกต่างระหว่างการหายใจและการเผาไหม้

ไกลโคไลซิสไม่ได้เป็นเพียงเส้นทางหลักสำหรับเมตาบอลิซึมของกลูโคสเท่านั้น แต่ยังเป็นเส้นทางหลักสำหรับเมแทบอลิซึมของฟรุกโตสและกาแลคโตสในอาหารด้วย สิ่งสำคัญอย่างยิ่งในทางการแพทย์คือความสามารถของ glycolysis ในการสร้าง ATP ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน สิ่งนี้ทำให้สามารถรักษาการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่างอย่างเข้มข้นในสภาวะที่มีประสิทธิภาพไม่เพียงพอของการเกิดออกซิเดชันแอโรบิก เนื้อเยื่อที่มีกิจกรรมไกลโคไลติกเพิ่มขึ้นสามารถคงอยู่ได้ในช่วงที่ขาดออกซิเจน ในกล้ามเนื้อหัวใจ ความเป็นไปได้ของไกลโคไลซิสมีจำกัด ยากที่จะทนต่อปริมาณเลือดที่บกพร่อง ซึ่งอาจนำไปสู่การขาดเลือด เป็นที่ทราบกันว่าโรคต่างๆ เกิดจากการทำงานของเอนไซม์ไกลโคไลซิสที่ไม่เพียงพอ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือโรคโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตก (ในเซลล์มะเร็งที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ไกลโคไลซิสจะเกิดขึ้นในอัตราที่เกินความสามารถของวงจรกรดซิตริก) ซึ่งมีส่วนทำให้การสังเคราะห์เพิ่มขึ้นของ กรดแลคติกในอวัยวะและเนื้อเยื่อ (รูปที่ 6)

ข้าว. 6. โรคโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดง

ระดับกรดแลคติกในร่างกายสูงอาจเป็นสัญญาณของโรคมะเร็ง คุณลักษณะการเผาผลาญนี้บางครั้งใช้เพื่อรักษาเนื้องอกบางรูปแบบ

จุลินทรีย์สามารถรับพลังงานในกระบวนการหมัก ผู้คนรู้จักการหมักมาตั้งแต่ไหนแต่ไร เช่น ในการผลิตไวน์ การหมักกรดแลคติคเป็นที่รู้จักกันมาก่อนหน้านี้แล้ว (รูปที่ 7)

ข้าว. 7. ทำไวน์และชีส

ผู้คนบริโภคผลิตภัณฑ์นมโดยไม่สงสัยว่ากระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของจุลินทรีย์ คำว่า "การหมัก" ถูกนำมาใช้โดย Dutchman Van Helmont สำหรับกระบวนการที่มาพร้อมกับการปล่อยก๊าซ สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์เป็นครั้งแรกโดยหลุยส์ ปาสเตอร์ ยิ่งไปกว่านั้น จุลินทรีย์ต่างชนิดกันจะหลั่งผลิตภัณฑ์การหมักที่แตกต่างกัน เราจะพูดถึงการหมักแอลกอฮอล์และกรดแลคติก การหมักแอลกอฮอล์- นี่คือกระบวนการออกซิเดชั่นของคาร์โบไฮเดรตซึ่งเป็นผลมาจากการที่เอทิลแอลกอฮอล์เกิดขึ้น คาร์บอนไดออกไซด์และพลังงานถูกปล่อยออกมา ผู้ผลิตเบียร์และผู้ผลิตไวน์ได้ใช้ความสามารถของยีสต์บางชนิดในการกระตุ้นการหมัก ซึ่งจะเปลี่ยนน้ำตาลเป็นแอลกอฮอล์ การหมักส่วนใหญ่ดำเนินการโดยยีสต์ แต่ก็มีแบคทีเรียและเชื้อราบางชนิดด้วย (รูปที่ 8)

ข้าว. 8. ยีสต์, เห็ดแป้ง, ผลิตภัณฑ์หมัก - kvass และน้ำส้มสายชู

ในประเทศของเรามีการใช้ยีสต์ Saccharomyces แบบดั้งเดิมในอเมริกา - แบคทีเรียจากสกุล Pseudomonas ในเม็กซิโกใช้แบคทีเรีย "แท่งมือถือ" ในเอเชียใช้เชื้อราเมือก ยีสต์ของเรามีแนวโน้มที่จะหมักเฮกโซส (โมโนแซ็กคาไรด์ที่มีคาร์บอน 6 ตัว) เช่น กลูโคสหรือฟรุกโตส กระบวนการสร้างแอลกอฮอล์สามารถแสดงได้ดังนี้: จากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล, โมเลกุลแอลกอฮอล์สองโมเลกุล, โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์สองโมเลกุลถูกสร้างขึ้น และโมเลกุล ATP สองโมเลกุลจะถูกปล่อยออกมา

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2ATP

เมื่อเทียบกับการหายใจ กระบวนการดังกล่าวให้พลังงานน้อยกว่ากระบวนการแอโรบิก แต่ช่วยให้คุณดำรงชีวิตได้แม้ไม่มีออกซิเจน ที่ การหมักกรดแลคติกกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะสร้างกรดแลคติกสองโมเลกุล และปล่อย ATP สองโมเลกุลออกมา ซึ่งอธิบายได้จากสมการ:

C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP

กระบวนการสร้างกรดแลคติกนั้นใกล้เคียงกับกระบวนการหมักแอลกอฮอล์มาก กลูโคสเช่นเดียวกับการหมักแอลกอฮอล์จะถูกย่อยสลายเป็นกรดไพรูวิค จากนั้นจะไม่ผ่านเข้าสู่แอลกอฮอล์ แต่กลายเป็นกรดแลคติก การหมักกรดแลคติกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์นม: ชีส, ชีสกระท่อม, นมเปรี้ยว, โยเกิร์ต (รูปที่ 9)

ข้าว. 9. แบคทีเรียกรดแลคติกและผลิตภัณฑ์จากการหมักกรดแลคติค

ในกระบวนการสร้างชีส แบคทีเรียกรดแลคติกจะเข้าร่วมเป็นครั้งแรกซึ่งผลิตกรดแลคติก จากนั้นแบคทีเรียกรดโพรพิโอนิกจะเปลี่ยนกรดแลคติกเป็นกรดโพรพิโอนิก ด้วยเหตุนี้ ชีสจึงมีรสชาติที่ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง แบคทีเรียกรดแลคติกใช้ในการถนอมผักและผลไม้ กรดแลคติกใช้ในอุตสาหกรรมขนมและการผลิตน้ำอัดลม

บรรณานุกรม

1. Mamontov S.G. , Zakharov V.B. , Agafonova I.B. , Sonin N.I. ชีววิทยา. รูปแบบทั่วไป - อีแร้ง, 2552.

2. Ponomareva I.N. , Kornilova O.A. , Chernova N.M. พื้นฐานของชีววิทยาทั่วไป ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9: หนังสือเรียนสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 สถาบันการศึกษา/ เอ็ด ศ. ใน. โปโนมาเรวา - แก้ไขครั้งที่ 2 - ม.: Ventana-Graf, 2005.

3. Pasechnik V.V. , Kamensky A.A. , Kriksunov E.A. ชีววิทยา. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับชีววิทยาทั่วไปและนิเวศวิทยา: หนังสือเรียนเกรด 9, 3rd ed., stereotype - ม.: อีแร้ง, 2545.

1. เว็บไซต์ "ชีววิทยาและการแพทย์" ()

3. เว็บไซต์อินเทอร์เน็ต "สารานุกรมทางการแพทย์" ()

การบ้าน

1. การเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพและขั้นตอนของมันคืออะไร?

2. ไกลโคไลซิสคืออะไร?

3. ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างการหมักด้วยแอลกอฮอล์และกรดแลกติกคืออะไร?