חמצון ביולוגי. תגובות חיזור: דוגמאות

ללא אנרגיה לא יכול להתקיים יצור חי אחד. אחרי הכל, כל תגובה כימית, תהליך כלשהו דורש הנוכחות שלה. כל אדם יכול להבין את זה בקלות להרגיש את זה. אם כל היום לאכול מזון, ולאחר מכן על ידי הערב, ואולי קודם לכן, סימפטומים עייפים מוגברים להתחיל, חולשה, כוח מופחת במידה ניכרת.

כיצד, אם כן, הדרך אורגניזמים שונים הסתגלו לייצור אנרגיה? מאיפה זה בא ומה התהליכים המתרחשים בעת ובעונה אחת בתוך הכלוב? נסה להבין את המאמר הזה.

קבלת אורגניזמים אנרגיה

בכל אופן לא להישרף אנרגיה, הבסיס תמיד משקר שכתוב (תגובות חיזור). דוגמאות לכך הן שונות. משוואה של פוטוסינתזה, אשר מתבצעת של צמחייה ירוקה וכמה חיידקים - הוא גם שכתוב. מטבע הדברים, התהליך יהיה שונה, תלוי איזה סוג של יצור חי נועד.

אז, כל החיות - זה heterotrophs. כלומר, משתמש אורגניזמים כאלה אשר אינם מסוגלים לבד כדי ליצור בתוך עצמו מוכן תרכובות אורגניות נוספות והשחרור מחשוף שלהם האנרגיה של קשרים כימיים.

צמחים, ומצד שני, הם המפיק הכי חזק של חומר אורגני על פני כדור הארץ שלנו. הם לבצע תהליך מורכב וחשוב שנקרא פוטוסינתזה, המהווה את ההיווצרות של גלוקוז ממים, פחמן דו חמצני תחת השפעת חומרים מיוחדים - כלורופיל. תוצר לוואי הוא חמצן, המהווה את מקור חיים של כל יצורי החיים האירוביים.

תגובות חיזור, דוגמאות אשר באים לידי ביטוי בתהליך:

• 6CO ₂ + 6H ₂ O = כלורופיל = C ₆ H ₁₀ O ₆ + 6O _2;

או

• פחמן דו חמצני + תחמוצת מימן תחת השפעת הכלורופיל פיגמנט (תגובת האנזים) + = monosaccharide חמצן מולקולרי בחינם.

כמו כן, ישנם גם נציגים של ביומסה של כדור הארץ שמסוגלים להשתמש באנרגיה של קשרים כימיים של תרכובות אנאורגניות. הם נקראים chemotroph. אלה כוללים סוגים רבים של חיידקים. לדוגמא, מיקרואורגניזמים הם מימן, חמצון מולקולת מצע בקרקע. התהליך מתרחש על פי הנוסחה: 2H ₂ 0 ₂ = 2H ₂ 0.

ההיסטוריה של התפתחות ידע על החמצון הביולוגי

תהליך זה הוא הבסיס של אנרגיה, שהיא מוכרת כיום. חמצון ביולוגי זה. ביוכימיה כמו מחקר מפורט של הפרטים והמנגנונים של צעדי פעולה שכמעט חידות נעלמו. עם זאת, זה לא היה תמיד.

האזכור הראשון של העובדה שתוך היצורים החיים עוברים טרנספורמציות מורכבות, אשר מטבעו של תגובות כימיות, היו בערך במאה השמונה עשר. זה היה בשלב זה, אנטואן Lavuaze, הכימאי הצרפתי המפורסם, מפנה את תשומת לבו אל הדרך הדומה חמצון בעירה ביולוגי. הוא הלך בנתיב למופת כאשר נושם חמצן נספג והגיע למסקנה המתרחש בתוך הגוף של תהליכי חמצון, אבל איטית יותר מבחוץ בעת השריפה של חומרים שונים. כלומר, המחמצן - מולקולות חמצן - הם הגיבו עם תרכובות אורגניות, ובעיקר, עם מימן ופחמן מהם, ועל המרה מלאה, בליווי הפירוק של תרכובות.

עם זאת, למרות הנחה זו היא למעשה די אמיתית, זה נשאר לטשטש דברים רבים. לדוגמה:

• תהליכי הזמן דומים, ואת התנאים של זרימה צריכים להיות זהים, אבל החמצון ממשיך לעבר טמפרטורת גוף נמוכה;
• פעולה מלווה את סכומי השחרור האדירים של אנרגית חום היווצרות להבה מתרחשת;
• ב יצורים חיים לא פחות מ 75-80% מהמים, אבל זה לא מונע "בוער" החומרים המזינים אותם.

כדי לענות על כל השאלות הללו כדי להבין מה באמת הוא החמצון הביולוגי, צורך יותר משנה אחת.

ישנן תאוריות שונות אשר משתמעות את החשיבות של התהליך של חמצן ומימן. הנפוצים ביותר ואת המוצלחים ביותר היו:

• התיאוריה של באך, שנקרא חמצן;
• התיאוריה של Palladin, המבוסס על קונספט כגון "chromogens".

מאוחר יותר היו מדענים רבים ברוסיה ובמדינות אחרות בעולם, אשר בהדרגה שתוספות ושינויים לשאלה מהו החמצון הביולוגי. ביוכימיה של היום, בגלל עבודתם, יכול לספר לכם על כל תהליך התגובה. בין השמות המפורסמים ביותר בתחום זה הם כדלקמן:

• מיטשל;
• SV סברין;
• ורבורג;
• VA Belitser;
• Lehninger;
• סמנכ"ל Skulachev;
• קרבס;
• גרין;
• V. א Engelgardt;
• Kaylin ואחרים.

סוגי חמצון ביולוגי

שני סוגים בסיסיים ניתן להבחין בתהליך שבו מתקיים בתנאים שונים. לפיכך, הנפוץ ביותר מינים רבים של מיקרואורגניזמים דרך פטריות להמיר את המזון וכתוצאה מכך - את אנאירובי. חמצון ביולוגי זה, אשר מתבצע ללא חמצן וללא מעורבותו בכל צורה שהיא. תנאים אלו נוצרים במקומות בהם אין גישה אוויר: המחתרת, לקרקע מתפורר, silts, טיט, ביצות אפילו בחלל.

סוג של חמצון זה יש שם אחר - הגליקוליזה. זהו גם אחד הצעדים יותר מסובך וצורך זמן, אבל אנרגטית עשיר תהליך - המרת נשימה אירובית או רקמות. זהו הסוג השני של התהליך. היא מתרחשת אצל כל הבנים-heterotrophs החיים האירובי, אשר להשתמש בחמצן לנשימה.

לכן, סוגים אלה של חמצון ביולוגי.

1. גליקוליזה, במסלול אנאירובי. היא אינה דורשת נוכחות של חמצן ומסתיים עם צורות שונות של תסיסה.
2. נשימת רקמות (זירחון חמצונים), או את הסוג האירובי. זה דורש נוכחות חובה של חמצן מולקולרי.

שחקנים

כעת אנו רואים את עצמם ישירות תכונות המכיל את החמצון הביולוגי. הגדר את התרכובות בסיס הקיצורים שלהם, אשר ימשיכו להשתמש.

1. אצטיל קואנזים (אצטיל-CoA) - התעבות של חומצה אוקסלית וחומצה אצטית, קואנזים, אשר נוצרה בשלב הראשון של מחזור חומצת tricarboxylic.
2. מעגל קרבס (מעגל חומצת לימון, חומצת tricarboxylic) - מספר גלגולי חיזור המורכבים רצופים מעורבים בתהליך שחרור האנרגיה, הפחתת מימן, ההיווצרות של מוצרים במשקל מולקולריים נמוכים חשובים. זהו זרז הקישור הראשי אנאבוליזם.
3. NAD לבין NAD * H - אנזים dehydrogenase, עומד dinucleotide אדנין nicotinamide. הנוסחא השנייה - מולקולה עם מימן מצורף. NADP - פוספט nikotinamidadenindinukletid.
4. FAD ו * FAD H - פלבין dinucleotide אדנין - dehydrogenase אנזים.
5. ATP - אדנוזין אדנוזין.
6. PVK - חומצה או פירובט pyruvic.
7. Succinate או חומצה succinic, H ₃ PO ₄ - חומצה זרחתית.
8. GTP - אדנוזין guanosine, מחלקה של נוקלאוטידים purine.
9. וכו '- שרשרת העברת אלקטרונים.
10. אנזימים בתהליך: peroxidase, oxygenase, מונואמין ציטוכרום, דהידרוגנז פלבין, coenzymes שונים ותרכובות אחרות.

כל התרכובות הללו מעורבים ישירות בתהליך של חמצון המתרחש ברקמות (תאים) של אורגניזמים חיים.

השלב של חמצון ביולוגי: הטבלה

כל אלה הם התהליכים המלווים את החמצון הביולוגי מעורב חמצן. מטבע הדברים, הם לא תיארו באופן מלא, אלא רק בטבע, כמו עבור תיאור מפורט צריך פרק שלם בספר. כל התהליכים הביוכימיים של אורגניזמים חיים הוא מאוד רב-גוני ומורכב.

תהליך תגובת חיזור

תגובות חיזור, דוגמאות אשר באות לידי תהליכי חמצון מצע שתוארו לעיל הוא כדלקמן.

1. הגליקוליזה: monosaccharide (גלוקוז) + 2NAD ⁺ = 2ADF 2PVK 2ATF + 4H + ⁺ O ₂ + 2H + NADH.
2. חימצון של פירובט: אנזים = STC + פחמן דו חמצני + ואצטאלדהיד. אז הצעד הבא: Acetaldehyde + קואנזים = אצטיל-CoA reductase.
3. ריבוי של טרנספורמציות סדרתי של חומצת לימון במעגל קרבס.

תגובות חיזור אלה שהודגמו לעיל, משקפות את מהות התהליכים במונחים כלליים בלבד. זה ידוע כי תרכובות המדובר להתייחס מולקולארית או שיש שלד פחמן גדול, כך להציג את כל הנוסחא המלאה היא פשוט לא אפשרית.

תפוקת האנרגיה של נשימת הרקמות

לפי התיאור לעיל ברור כי כדי לחשב את התפוקה הכוללת של כל האנרגיה של חמצון קלה.

1. שתי מולקולות של ATP נותנות הגליקוליזה.
2. חמצון של מולקולות ATP פירובט 12.
3. 22 חשבון מולקולה עבור מחזור החומצה tricarboxylic.

סיכום ביניים: חמצון ביולוגי הכולל אירובי בדרך נותן תשואת אנרגיה משווה ל 36 מולקולות של ATP. כלומר biooxidation ברור. זהו זה האנרגיה המנוצלת אורגניזמים חיים לחיות ולתפקד, כמו גם כדי לחמם את גופו, התנועה ואת שאר הדברים הדרושים.

חמצון מצע אנאירובי

הסוג השני של חמצון ביולוגי - את אנאירובי. זהו אחד כי מתבצע בכלל, אבל שעוצר סוגים מסוימים של מיקרואורגניזמים. זה הגליקוליזה, והוא כאן כי הבדלים נראים בבירור המרה עתידית של חומרים בין אירובי אנאירובי.

צעד חמצון ביולוגי של זו דרך רבה.

1. הגליקוליזה, כלומר חמצון של מולקולות גלוקוז ל פירובט.
2. תסיסה, מוביל ההתחדשות של ATP.

תסיסה יכולה להיות מסוגים שונים, בהתאם האורגניזם, שלה ביישום.

תסיסה לקטית

בוצע על ידי חיידקי חומצה לקטית וכמה פטריות. המהות היא לשחזר את PVC לחומצה לקטית. תהליך זה משמש בתעשייה לייצר:

• מוצרי חלב;
• ירקות ופירות כבושים;
• תחמיץ לבעלי חיים.

סוג של תסיסה זו היא אחת הנפוצות ביותר ב- צרכים אנושיים.

התסיסה האלכוהולית

אנשים ידועים מן העת העתיקה ביותר. מהות התהליך היא להמיר STC לשתי מולקולות של אתנול ושני פחמן דו-חמצני. דרך יציאת המוצר הזה, זה סוג של תסיסה משמש לייצור:

• לחם;
• יין;
• בירה;
• קונדיטוריה ודברים אחרים.

ביצוע מיקרואורגניזמים פטריות השמרים והחיידקים שלו.

תסיסת חומצה בוטירית

די צר ספציפי סוג של תסיסה. חיידקים נישאים של הסוג Clostridium. המהות מורכבת בהמרת פירובט לתוך חומצה בוטירית, הקניית ריחות מזון טעם מעופש.

לכן תגובת biooxidation הולכת בדרך הזו, היא למעשה המשמשת בתעשייה. עם זאת, חיידקים אלה הם מזונות עצמיים וללא גרעינים ניזקים, הורידו האיכות שלהם.