Hər bir hərəkətimiz və ya düşüncəmiz bədəndən enerji tələb edir. Bu qüvvə bədənin hər bir hüceyrəsi tərəfindən saxlanılır və makroergik bağların köməyi ilə biomolekullarda toplanır. Bütün həyat proseslərini təmin edən bu batareya molekullarıdır. Hüceyrələr daxilində daimi enerji mübadiləsi həyatın özünü müəyyən edir. Makroergik bağları olan bu biomolekullar nədir, haradan gəlirlər və bədənimizin hər hüceyrəsində onların enerjisinə nə baş verir - bu məqalədə müzakirə olunur.
Bioloji vasitəçilər
Hər hansı bir orqanizmdə enerji yaradan agentdən bioloji enerji istehlakçısına enerji birbaşa keçmir. Qida məhsullarının molekuldaxili bağları pozulduqda kimyəvi birləşmələrin potensial enerjisi ayrılır ki, bu da hüceyrədaxili enzimatik sistemlərin ondan istifadə etmək qabiliyyətini xeyli üstələyir. Məhz buna görə də bioloji sistemlərdə potensial kimyəvi maddələrin buraxılması onların tədricən enerjiyə çevrilməsi və makroergik birləşmələrdə və bağlarda toplanması ilə mərhələli şəkildə baş verir. Məhz belə enerji yığmağa qadir olan biomolekullara yüksək enerji deyilir.
Hansı istiqrazlara makroergik deyilir?
Kimyəvi rabitənin yaranması və ya parçalanması zamanı əmələ gələn 12,5 kJ/mol sərbəst enerji səviyyəsi normal hesab olunur. Müəyyən maddələrin hidrolizi zamanı 21 kJ / mol-dən çox sərbəst enerji əmələ gəldikdə, buna makroergik bağlar deyilir. Onlar tilda işarəsi ilə işarələnir - ~. Fiziki kimyadan fərqli olaraq, burada makroergik bağ atomların kovalent bağı deməkdir, biologiyada onlar ilkin agentlərin enerjisi ilə onların parçalanma məhsulları arasındakı fərqi ifadə edirlər. Yəni, enerji atomların müəyyən bir kimyəvi bağında lokallaşdırılmır, lakin bütün reaksiyanı xarakterizə edir. Biokimyada kimyəvi birləşmədən və makroergik birləşmənin əmələ gəlməsindən danışırlar.
Universal Bio Enerji Mənbəyi
Planetimizdəki bütün canlı orqanizmlər enerji saxlamağın bir universal elementinə malikdir - bu, ATP - ADP - AMP (adenozin tri, di, monofosfor turşusu) makroergik bağıdır. Bunlar riboza karbohidratına bağlanmış azot tərkibli adenin bazasından və birləşdirilmiş fosfor turşusu qalıqlarından ibarət olan biomolekullardır. Su və məhdudlaşdırıcı fermentin təsiri altında adenozin trifosfat molekulu (C10H16N5 O 13P3) adenozin difosfor turşusu molekuluna və ortofosfat turşusuna parçalana bilər. Bu reaksiya 30,5 kJ/mol səviyyəsində sərbəst enerjinin ayrılması ilə müşayiət olunur. Bədənimizin hər bir hüceyrəsindəki bütün həyat prosesləri enerji ATP-də toplananda və parçalandıqda istifadə edildikdə baş verir.ortofosfor turşusu qalıqları arasındakı bağlar.
Donor və qəbul edən
Yüksək enerjili birləşmələrə həmçinin hidroliz reaksiyalarında ATP molekulları yarada bilən uzun adları olan maddələr (məsələn, pirofosfor və piruvik turşular, suksinil koenzimlər, ribonuklein turşularının aminoasil törəmələri) daxildir. Bütün bu birləşmələrin tərkibində fosfor (P) və kükürd (S) atomları var, onların arasında yüksək enerjili bağlar var. Məhz ATP-dəki (donor) yüksək enerjili bağ qırıldıqda ayrılan enerji, öz üzvi birləşmələrinin sintezi zamanı hüceyrə tərəfindən udulur. Və eyni zamanda, bu bağların ehtiyatları makromolekulların hidrolizi zamanı ayrılan enerjinin (akseptorun) yığılması ilə daim doldurulur. İnsan bədəninin hər bir hüceyrəsində bu proseslər mitoxondrilərdə baş verir, ATP-nin mövcudluq müddəti isə 1 dəqiqədən azdır. Gün ərzində bədənimiz təxminən 40 kiloqram ATP sintez edir, hər biri 3 minə qədər çürümə dövründən keçir. Və istənilən an bədənimizdə təxminən 250 qram ATP mövcuddur.
Yüksək enerjili biomolekulların funksiyaları
Makromolekulyar birləşmələrin parçalanması və sintezi proseslərində enerjinin donoru və qəbuledicisi funksiyasından əlavə, ATP molekulları hüceyrələrdə bir neçə başqa çox mühüm rol oynayır. Makroergik bağların qırılma enerjisi istilik əmələ gəlməsi, mexaniki iş, elektrik enerjisinin yığılması və lüminesans proseslərində istifadə olunur. Eyni zamanda çevrilməkimyəvi bağların enerjisi istilik, elektrik, mexaniki olaraq eyni zamanda ATP-nin eyni makro-enerji bağlarında saxlanması ilə enerji mübadiləsi mərhələsi kimi xidmət edir. Hüceyrədəki bütün bu proseslər plastik və enerji mübadiləsi adlanır (şəkildəki diaqram). ATP molekulları həm də müəyyən fermentlərin fəaliyyətini tənzimləyən koferment rolunu oynayır. Bundan əlavə, ATP həm də sinir hüceyrələrinin sinapslarında vasitəçi, siqnal agenti ola bilər.
Hüceyrədəki enerji və maddənin axını
Beləliklə, maddə mübadiləsində hüceyrədə ATP mərkəzi və əsas yer tutur. ATP-nin əmələ gəlməsi və parçalanması (oksidləşdirici və substrat fosforlaşması, hidroliz) olan kifayət qədər çox reaksiya var. Bu molekulların sintezinin biokimyəvi reaksiyaları geri çevrilir, müəyyən şərtlərdə hüceyrələrdə sintez və ya parçalanma istiqamətində sürüşürlər. Bu reaksiyaların yolları maddələrin çevrilmələrinin sayına, oksidləşmə proseslərinin növünə, enerji verən və enerji istehlak edən reaksiyaların birləşmə yollarına görə fərqlənir. Hər bir prosesdə müəyyən "yanacaq" növünün emalına və onun səmərəlilik hədlərinə aydın uyğunlaşmalar var.
Performansın qiymətləndirilməsi
Biosistemlərdə enerji çevrilməsinin səmərəliliyinin göstəriciləri kiçikdir və səmərəlilik əmsalının standart qiymətlərində (işə sərf olunan faydalı işin sərf olunan ümumi enerjiyə nisbəti) qiymətləndirilir. Ancaq burada bioloji funksiyaların yerinə yetirilməsini təmin etmək üçün xərclər çox yüksəkdir. Məsələn, bir qaçışçı, kütlə vahidinə görə, bu qədər xərcləyirenerji, nə qədər və böyük bir okean layneri. İstirahətdə belə, bir orqanizmin həyatını qorumaq çətin işdir və buna təxminən 8 min kJ / mol sərf olunur. Eyni zamanda, zülal sintezinə təxminən 1,8 min kJ/mol, ürəyin işinə 1,1 min kJ/mol, lakin ATP sintezinə 3,8 min kJ/mol-a qədər sərf olunur.
Adenilat hüceyrə sistemi
Bu, müəyyən bir müddət ərzində hüceyrədəki bütün ATP, ADP və AMP-nin cəmini özündə cəmləşdirən sistemdir. Bu dəyər və komponentlərin nisbəti hüceyrənin enerji vəziyyətini müəyyənləşdirir. Sistem sistemin enerji yükü (fosfat qruplarının adenozin qalığına nisbəti) baxımından qiymətləndirilir. Hüceyrə makroergik birləşmələrində yalnız ATP varsa - o, ən yüksək enerji statusuna malikdir (indeks -1), yalnız AMP olduqda - minimum status (indeks - 0). Canlı hüceyrələrdə adətən 0,7-0,9 göstəriciləri saxlanılır. Hüceyrənin enerji statusunun sabitliyi fermentativ reaksiyaların sürətini və həyat fəaliyyətinin optimal səviyyəsinin saxlanmasını müəyyən edir.
Və bir az elektrik stansiyaları haqqında
Artıq qeyd edildiyi kimi, ATP sintezi xüsusi hüceyrə orqanoidlərində - mitoxondriyalarda baş verir. Bu gün bioloqlar arasında bu heyrətamiz strukturların mənşəyi ilə bağlı mübahisələr var. Mitoxondrilər hüceyrənin elektrik stansiyalarıdır, onların "yanacağı" zülallar, yağlar, qlikogen və elektrik - ATP molekullarıdır, sintezi oksigenin iştirakı ilə baş verir. Mitoxondrilərin işləməsi üçün nəfəs aldığımızı söyləyə bilərik. Daha çox iş görülməlidirhüceyrələr daha çox enerji tələb edir. Oxuyun - ATP, yəni - mitoxondriya.
Məsələn, peşəkar idmançının skelet əzələlərində təxminən 12% mitoxondriya var, qeyri-atletik laymanda isə bunun yarısı var. Ancaq ürək əzələsində onların nisbəti 25% -dir. İdmançılar, xüsusən də marafonçular üçün müasir təlim metodları birbaşa mitoxondriyaların sayından və əzələlərin uzunmüddətli yükləri yerinə yetirmək qabiliyyətindən asılı olan MOC-a (maksimum oksigen istehlakı) əsaslanır. Peşəkar idman üçün aparıcı təlim proqramları əzələ hüceyrələrində mitoxondrilərin sintezini stimullaşdırmağa yönəlib.
