مجمع الطاقة الحية - ATF. ما هي مادة تراكم الطاقة في الخلية؟ الجزيئات هي المركب العالمي للطاقة في الخلية.

في عملية التحولات الكيميائية الحيوية للمواد ، يتم كسر الروابط الكيميائية ، مصحوبة بإطلاق الطاقة. هذه طاقة كامنة حرة لا يمكن للكائنات الحية استخدامها بشكل مباشر. يجب أن يتم تحويله. هناك نوعان من أشكال الطاقة العالمية التي يمكن استخدامها في الخلية لأداء نوع مختلفيعمل:

1) الطاقة الكيميائية ، طاقة الروابط الكبيرة للمركبات الكيميائية. تسمى الروابط الكيميائية macergic إذا ، عندما تنكسر ، عدد كبير منطاقة حرة. المركبات التي تحتوي على مثل هذه الروابط تكون ذات تأثير كبير. يحتوي جزيء ATP على روابط كبيرة ، وله خصائص معينة تحدده دور مهمفي استقلاب الطاقة للخلايا:

· عدم استقرار الديناميكا الحرارية.

· ثبات كيميائي عالي. يوفر كفاءة في الحفاظ على الطاقة ، لأنه يمنع تبديد الطاقة في شكل حرارة ؛

· صغر حجم جزيء ATP يجعل من السهل الانتشار في أجزاء مختلفة من الخلية ، حيث تكون الطاقة مطلوبة من الخارج لأداء أعمال كيميائية أو تناضحية أو كيميائية ؛

التغيير في الطاقة الحرة أثناء التحلل المائي ATP له قيمة متوسطة ، مما يسمح له بذلك أفضل طريقةأداء وظائف الطاقة ، أي نقل الطاقة من المركبات عالية الطاقة إلى المركبات منخفضة الطاقة.

ATP هو مجمع عالمي للطاقة لجميع الكائنات الحية ؛ يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP لفترة قصيرة جدًا (عمر ATP هو 1/3 من الثانية). يتم إنفاقه على الفور على توفير الطاقة لجميع أولئك الذين يتدفقون هذه اللحظةيمكن استخدام الطاقة الموجودة في جزيء ATP في التفاعلات التي تحدث في السيتوبلازم (في معظم عمليات التخليق الحيوي ، وكذلك في بعض العمليات التي تعتمد على الغشاء).

2) الطاقة الكهروكيميائية (الطاقة الكامنة لغشاء الهيدروجين) Δ. عندما يتم نقل الإلكترونات على طول سلسلة الأكسدة والاختزال ، في أغشية موضعية من نوع معين ، تسمى إنتاج الطاقة أو الاقتران ، يكون هناك توزيع غير متساوٍ للبروتونات في الفضاء على جانبي الغشاء ، أي تدرج هيدروجين موجه بشكل عرضي أو عبر الغشاء Δ يحدث على الغشاء ويقاس بالفولت ويؤدي Δ الناتج إلى تخليق جزيئات ATP. يمكن استخدام الطاقة في الشكل Δ في العديد من العمليات المعتمدة على الطاقة المترجمة على الغشاء:

لامتصاص الحمض النووي في عملية التحول الجيني ؛

لنقل البروتينات عبر الغشاء.

لضمان حركة العديد من بدائيات النوى ؛

· لضمان النقل النشط للجزيئات والأيونات عبر الغشاء السيتوبلازمي.

لا يتم تحويل كل الطاقة المجانية التي يتم الحصول عليها أثناء أكسدة المواد إلى شكل يمكن الوصول إليه للخلية ويتراكم في ATP. يتم تبديد جزء من الطاقة الحرة المتولدة في شكل طاقة حرارية ، وغالبًا ما تكون طاقة ضوئية وكهربائية. إذا كانت الخلية تخزن طاقة أكثر مما يمكن أن تنفقه في جميع العمليات المستهلكة للطاقة ، فإنها تصنع كمية كبيرة من المواد الاحتياطية الجزيئية العالية (الدهون). إذا لزم الأمر ، تخضع هذه المواد لتحولات كيميائية حيوية وتزود الخلية بالطاقة.

ATP هي "عملة" الطاقة العالمية للخلية. واحدة من أكثر "اختراعات" الطبيعة المدهشة هي جزيئات ما يسمى بالمواد "الماكرورجيك" ، والتي يوجد في التركيب الكيميائي لها رابطة واحدة أو أكثر تعمل كأجهزة لتخزين الطاقة. تم العثور على العديد من الجزيئات المماثلة في الطبيعة ، ولكن يوجد واحد منها فقط ، وهو حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) ، في جسم الإنسان. هذا جزيء عضوي معقد إلى حد ما ، حيث يتم إرفاق 3 بقايا سالبة الشحنة من حمض الفوسفوريك غير العضوي PO. ترتبط بقايا الفسفور هذه بالجزء العضوي من الجزيء عن طريق روابط "ماكرورجيك" ، والتي يتم تدميرها بسهولة أثناء التفاعلات المختلفة داخل الخلايا. ومع ذلك ، فإن طاقة هذه الروابط لا تتبدد في الفضاء على شكل حرارة ، ولكنها تستخدم للحركة أو التفاعل الكيميائي للجزيئات الأخرى. بفضل هذه الخاصية ، يؤدي ATP وظيفة تخزين الطاقة العالمي (المركب) في الخلية ، بالإضافة إلى "العملة" العالمية. بعد كل شيء ، فإن كل تحول كيميائي يحدث في الخلية إما يمتص الطاقة أو يطلقها. وفقًا لقانون حفظ الطاقة ، فإن إجمالي كمية الطاقة المتكونة نتيجة للتفاعلات المؤكسدة والمخزنة في شكل ATP تساوي كمية الطاقة التي يمكن للخلية استخدامها لعملياتها التركيبية وأداء أي وظائف . وباعتبارها "دفعة" مقابل فرصة تنفيذ هذا الإجراء أو ذاك ، تُجبر الخلية على إنفاق مخزونها من ATP. في هذه الحالة ، يجب التأكيد على أن جزيء ATP كبير جدًا بحيث لا يمكنه المرور عبر غشاء الخلية. لذلك ، لا يمكن استخدام ATP المنتج في خلية واحدة بواسطة خلية أخرى. تُجبر كل خلية من خلايا الجسم على تصنيع ATP لاحتياجاتها من تلقاء نفسها بالكميات اللازمة لأداء وظائفها.

ثلاثة مصادر لإعادة تخليق ATP في خلايا جسم الإنسان. على ما يبدو فإن الأسلاف البعيدة لخلايا جسم الإنسان كانت موجودة منذ عدة ملايين من السنين ، محاطة بالخلايا النباتية التي تمدها بالكربوهيدرات الزائدة ، ولم يكن هناك ما يكفي من الأكسجين أو لا على الإطلاق. الكربوهيدرات هي أكثر العناصر الغذائية استخدامًا لإنتاج الطاقة في الجسم. وعلى الرغم من أن معظم خلايا جسم الإنسان قد اكتسبت القدرة على استخدام البروتينات والدهون كمواد خام للطاقة ، فإن بعض الخلايا (على سبيل المثال ، الأعصاب والدم الأحمر والجنس الذكري) قادرة على إنتاج الطاقة فقط بسبب أكسدة الكربوهيدرات .

تحدث عمليات الأكسدة الأولية للكربوهيدرات - أو بالأحرى الجلوكوز ، الذي يشكل في الواقع الركيزة الرئيسية للأكسدة في الخلايا - مباشرة في السيتوبلازم: حيث توجد مجمعات الإنزيم ، بسبب وجود جزيء الجلوكوز جزئيًا يتم تدميرها ، ويتم تخزين الطاقة المنبعثة في شكل ATP. تسمى هذه العملية بتحلل السكر ، ويمكن أن تحدث في جميع خلايا جسم الإنسان دون استثناء. نتيجة لهذا التفاعل ، من جزيء جلوكوز مكون من 6 كربون ، يتم تكوين جزيئين من 3 كربون من حمض البيروفيك وجزيئين من ATP.

يعتبر تحلل السكر عملية سريعة جدًا ولكنها غير فعالة نسبيًا. يتشكل حمض البيروفيك في الخلية بعد الانتهاء من تفاعلات تحلل السكر على الفور تقريبًا إلى حمض اللاكتيك وأحيانًا (على سبيل المثال ، أثناء العمل العضلي الثقيل) يدخل الدم بكميات كبيرة جدًا ، نظرًا لأن هذا جزيء صغير يمكن أن يمر بحرية من خلاله غشاء الخلية. مثل هذا الإطلاق الهائل لمنتجات الأيض الحمضية في الدم يعطل التوازن ، ويتعين على الجسم تشغيل آليات الاستتباب الخاصة من أجل التعامل مع عواقب عمل العضلات أو غيرها من الإجراءات النشطة.

لا يزال حمض البيروفيك الذي يتكون نتيجة تحلل السكر يحتوي على الكثير من الطاقة الكيميائية المحتملة ويمكن أن يعمل كركيزة لمزيد من الأكسدة ، ولكن هذا يتطلب إنزيمات وأكسجين خاصين. تحدث هذه العملية في العديد من الخلايا التي تحتوي على عضيات خاصة - الميتوكوندريا. يتكون السطح الداخلي لأغشية الميتوكوندريا من جزيئات دهنية وبروتينية كبيرة ، بما في ذلك عدد كبير من الإنزيمات المؤكسدة. داخل الميتوكوندريا ، تخترق جزيئات ثلاثية الكربون المتكونة في السيتوبلازم - وعادة ما يكون حمض الأسيتيك (أسيتات). هناك يتم تضمينها في دورة مستمرة من التفاعلات ، يتم خلالها فصل ذرات الكربون والهيدروجين بالتناوب عن هذه الجزيئات العضوية ، والتي ، عند دمجها مع الأكسجين ، تتحول إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. في هذه التفاعلات ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة ، والتي يتم تخزينها في شكل ATP. كل جزيء من حمض البيروفيك ، بعد أن مر بدورة كاملة من الأكسدة في الميتوكوندريا ، يسمح للخلية بالحصول على 17 جزيء ATP. وبالتالي ، فإن الأكسدة الكاملة لجزيء جلوكوز واحد توفر للخلية 2 + 17x2 = 36 جزيء ATP. من المهم أيضًا تضمين الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية ، أي مكونات الدهون والبروتينات ، في عملية أكسدة الميتوكوندريا. بفضل هذه القدرة ، تجعل الميتوكوندريا الخلية مستقلة نسبيًا عن الأطعمة التي يأكلها الجسم: على أي حال ، سيتم الحصول على الكمية اللازمة من الطاقة.

يتم تخزين بعض الطاقة في الخلية على شكل جزيء من فوسفات الكرياتين (CrP) ، وهو أصغر حجمًا وأكثر قدرة على الحركة من ATP. إنه هذا الجزيء الصغير الذي يمكنه الانتقال بسرعة من أحد طرفي الخلية إلى الطرف الآخر - إلى حيث تشتد الحاجة إلى الطاقة في الوقت الحالي. لا يستطيع CrF نفسه إعطاء الطاقة لعمليات التوليف أو تقلص العضلات أو توصيل النبضات العصبية: وهذا يتطلب ATP. ولكن من ناحية أخرى ، فإن CRF سهل وعملي دون خسارة قادرة على إعطاء كل الطاقة الموجودة فيه إلى جزيء ثنائي فوسفات الأدينازين (ADP) ، والذي يتحول على الفور إلى ATP ويكون جاهزًا لمزيد من التحولات الكيميائية الحيوية.

وبالتالي ، فإن الطاقة التي يتم إنفاقها أثناء عمل الخلية ، أي يمكن تجديد ATP بسبب ثلاث عمليات رئيسية: تحلل السكر اللاهوائي (الخالي من الأكسجين) ، أكسدة الميتوكوندريا الهوائية (بمشاركة الأكسجين) وأيضًا بسبب نقل مجموعة الفوسفات من CrF إلى ADP.

يعتبر مصدر فوسفات الكرياتين هو الأقوى ، لأن تفاعل CrF مع ADP سريع جدًا. ومع ذلك ، فإن إمداد CrF في الخلية عادة ما يكون صغيرًا - على سبيل المثال ، يمكن للعضلات أن تعمل بأقصى جهد بسبب CrF لمدة لا تزيد عن 6-7 ثوانٍ. هذا عادة ما يكون كافيًا لبدء ثاني أقوى مصدر للطاقة - حال السكر -. في هذه الحالة ، يكون مورد العناصر الغذائية أكبر بعدة مرات ، ولكن مع تقدم العمل ، هناك توتر متزايد في التوازن بسبب تكوين حمض اللاكتيك ، وإذا تم تنفيذ هذا العمل بواسطة عضلات كبيرة ، فلا يمكن أن يستمر أكثر من 1.5 -2 دقيقة. ولكن خلال هذا الوقت ، يتم تنشيط الميتوكوندريا بالكامل تقريبًا ، والتي تكون قادرة على حرق ليس فقط الجلوكوز ، ولكن أيضًا الأحماض الدهنية ، التي يكاد يكون توفيرها في الجسم لا ينضب. لذلك ، يمكن لمصدر الميتوكوندريا الهوائية أن يعمل لفترة طويلة جدًا ، على الرغم من أن قوته منخفضة نسبيًا - 2-3 مرات أقل من مصدر تحلل السكر ، و 5 مرات أقل من قوة مصدر فوسفات الكرياتين.

ملامح تنظيم إنتاج الطاقة في أنسجة الجسم المختلفة. الأنسجة المختلفة لها تشبع مختلف من الميتوكوندريا. هم أقل في العظام والدهون البيضاء ، ومعظمهم من الدهون البنية والكبد والكلى. يوجد الكثير من الميتوكوندريا في الخلايا العصبية. لا تحتوي العضلات على نسبة عالية من الميتوكوندريا ، ولكن نظرًا لحقيقة أن عضلات الهيكل العظمي هي النسيج الأكثر ضخامة في الجسم (حوالي 40٪ من وزن الجسم للبالغين) ، فإن احتياجات الخلايا العضلية هي التي تحدد إلى حد كبير شدة واتجاه جميع عمليات التمثيل الغذائي للطاقة. أ.أرشافسكي أطلق على هذا "قاعدة الطاقة للعضلات الهيكلية".

مع تقدم العمر ، يتغير مكونان مهمان لعملية التمثيل الغذائي للطاقة في وقت واحد: نسبة كتل الأنسجة مع تغيرات نشاط التمثيل الغذائي المختلفة ، وكذلك محتوى أهم الإنزيمات المؤكسدة في هذه الأنسجة. نتيجة لذلك ، يخضع استقلاب الطاقة لتغييرات معقدة للغاية ، ولكن بشكل عام ، تقل شدته مع تقدم العمر ، وبشكل ملحوظ للغاية.

ATP هو تخزين عالمي للطاقة البيولوجية. صاغ دوره لجميع الكائنات الحية الأكاديمي في أكاديمية العلوم الطبية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية V. A. Engelhardt في عام 1940 على النحو التالي: "أي تخزين للطاقة الخلوية يشكل ATP ، وأي استهلاك للطاقة في الخلية يتم دفع ثمنه بواسطة ATP." تنطبق هذه القاعدة أيضًا على خلايا العضلات وخلايا الدماغ ، حيث يتم تخزين الطاقة بشكل إضافي.

في التقاليد الصينيةهناك مفهوم لأربعة bigrams أو أربعة أساسيات الطاقات: متسام طاقة, طاقةالبداية ، لم يتم ذكرها أبدًا في الكتب ، لأنها موجودة في كل مكان وبدونها لن يكون هناك شيء ؛ ...

يحتوي جزيء ATP على ثلاث بقايا لحمض الفوسفوريك. يتم كسر الروابط بينهما (في وجود إنزيم ATPase) بسهولة. عندما ينفصل جزيء واحد من ATP عن جزيء واحد من حمض الفوسفوريك ، يتم إطلاق 40 كيلو جول من الطاقة ، لذلك تسمى الروابط الماكرورجيك (تحمل كمية كبيرة من الطاقة).

تحويل الطاقة المقيدة كيميائيًا في ATP إلى طاقة ميكانيكية (ضرورية لتقلص العضلات) ، وكهربائية ، وضوء ، وطاقة صوتية للتناضح وأنواعها الأخرى ، والتي تضمن تخليق المواد البلاستيكية في الخلية ، والنمو ، والتطور ، وإمكانية نقل وراثي الصفات ، يتم إجراؤها في رأس الجسيمات الأولية لمجموعات الجهاز التنفسي بسبب وجودها ، أي في نفس الجسيمات حيث يتم تركيبها. يتم تحويل الطاقة المنبعثة أثناء انهيار ATP مباشرة إلى طاقة بيولوجية ، وهو أمر ضروري لتخليق البروتينات والنيوكليوتيدات والمركبات العضوية الأخرى ، والتي بدونها يكون نمو الجسم وتطوره مستحيلاً. تُستخدم احتياطيات الطاقة في ATP لإجراء الحركات وتوليد الكهرباء والضوء وأداء أي وظيفة للخلية وعضياتها.

العرض من ATP في الخلية محدود. في ألياف العضلات ، يمكن أن توفر الطاقة من 30 إلى 40 تقلصًا فقط ، وفي خلايا الأنسجة الأخرى تكون أقل. لتجديد احتياطيات ATP ، يجب أن يحدث تركيبه باستمرار - من (ADP) والفوسفات غير العضوي ، والذي يتم تنفيذه بمشاركة إنزيم تخليق ATP. لذلك ، فإن النسبة بين تركيزات ATP و ADP (نشاط تخليق ATP) لها أهمية كبيرة للتحكم في عملية تخليق ATP. مع نقص ADP ، نظرًا لوجود ATPase في المركز النشط ، سيتم تسريع التحلل المائي لـ ATP ، والذي ، كما لوحظ ، يرتبط بعملية الأكسدة ويعتمد على حالة ناقلات الهيدروجين والأكسجين.

كلما زاد NAD وأقل من شكله المختزل ، كلما زاد تأكسد السيتوكروم c و ADP ، زاد معدل تخليق ATP. جنبا إلى جنب مع الإنزيمات والإنزيمات المساعدة الأخرى ، فإن المنظمين الرئيسيين لعمل المجموعات التنفسية هم في المرحلة الأولى من نقل الهيدروجين من الركيزة NAD-NAD ، في المرحلة الثانية - ناقل الإلكترون إلى الأكسجين ، السيتوكرومات ، وفي المرحلة النهائية - النسبة بين ATP و ADP.

الدرس العملي رقم 15.

مهمة الدرس رقم 15.

الموضوع: تبادل الطاقة.

أهمية الموضوع.

الأكسدة البيولوجية هي مجموعة من العمليات الأنزيمية التي تحدث في كل خلية ، ونتيجة لذلك يتم تكسير جزيئات الكربوهيدرات والدهون والأحماض الأمينية في النهاية إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، ويتم تخزين الطاقة المنبعثة بواسطة الخلية على شكل أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ثم يستخدم في حياة الكائن الحي (التخليق الحيوي للجزيئات ، عملية انقسام الخلايا ، تقلص العضلات ، النقل النشط ، إنتاج الحرارة ، إلخ). يجب أن يكون الطبيب على دراية بوجود حالات نقص الطاقة التي يتم فيها تقليل تخليق ATP. في الوقت نفسه ، تعاني جميع العمليات الحيوية التي تستمر في استخدام الطاقة المخزنة في شكل روابط كبيرة من ATP. السبب الأكثر شيوعًا لحالات نقص الطاقة هو نقص الأكسجة في الأنسجةيرتبط بانخفاض تركيز الأكسجين في الهواء ، وتعطل الجهاز القلبي الوعائي والجهاز التنفسي ، وفقر الدم أصول مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون سبب حالات نقص الطاقة نقص فيتامينيرتبط بانتهاك الحالة الهيكلية والوظيفية لأنظمة الإنزيم المشاركة في عملية الأكسدة البيولوجية ، وكذلك مجاعةمما يؤدي إلى عدم وجود ركائز التنفس. بالإضافة إلى ذلك ، في عملية الأكسدة البيولوجية ، تتشكل أنواع الأكسجين التفاعلية ، مما يؤدي إلى بدء العمليات بيروكسيدالدهون في الأغشية البيولوجية. من الضروري معرفة آليات دفاع الجسم ضد هذه الأشكال (الإنزيمات ، الأدوية التي لها تأثير مثبت للأغشية - مضادات الأكسدة).

الأهداف التربوية والتعليمية:

الهدف العام للدرس: غرس المعرفة حول مسار الأكسدة البيولوجية ، ونتيجة لذلك يتم تشكيل ما يصل إلى 70-8٪ من الطاقة على شكل ATP ، وكذلك تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية وإلحاق الضرر بها تأثير على الجسم.

أهداف خاصة: أن تكون قادرًا على تحديد بيروكسيداز في الفجل والبطاطس ؛ نشاط نازعة هيدروجيناز سكسينات العضلات.

1. مراقبة مدخلات المعرفة:

1.1 الاختبارات.

1.2 مسح شفوي.

2. الأسئلة الرئيسية للموضوع:

2.1. مفهوم التمثيل الغذائي. عمليات الابتنائية والتقويضية وعلاقتها.

2.2. مركبات الماكرو. ATP هو المركب العالمي ومصدر الطاقة في الجسم. دورة ATP-ADP. شحنة طاقة الخلية.

2.3 مراحل التمثيل الغذائي. الأكسدة البيولوجية (تنفس الأنسجة). ملامح الأكسدة البيولوجية.

2.4 المستقبلات الأولية لبروتونات الهيدروجين والإلكترونات.

2.5 تنظيم السلسلة التنفسية. الناقلات في السلسلة التنفسية (CPE).

2.6. الفسفرة المؤكسدة لـ ADP. آلية اقتران الأكسدة والفسفرة. معامل الفسفرة التأكسدي (P / O).

2.7. التحكم في الجهاز التنفسي. فك اقتران التنفس (الأكسدة) والفسفرة (الأكسدة الحرة).

2.8. تكوين أشكال سامة من الأكسجين في CPE وتحييد بيروكسيد الهيدروجين بواسطة إنزيم البيروكسيديز.

المختبر والعمل العملي.

3.1. طريقة لتقدير بيروكسيداز في الفجل الحار.

3.2 طريقة لتقدير بيروكسيديز في البطاطس.

3.3 تحديد نشاط نازعة هيدروجيناز سكسينات العضلات والتثبيط التنافسي لنشاطه.

التحكم في الإخراج.

4.1 الاختبارات.

4.2 المهام الظرفية.

5. الأدب:

5.1 مواد المحاضرة.

5.2 نيكولاييف أ. الكيمياء البيولوجية .- M: تخرج من المدرسه، 1989.، pp.199-212، 223-228.

5.3 بيريزوف تي تي ، كوروفكين ب. الكيمياء البيولوجية. - م: الطب 1990-224-225.

5.4. كوشمانوفا أو دي ، إيفتشينكو ج. دليل التمارين العملية في الكيمياء الحيوية. - م: الطب 1983 م. 38.

2. الأسئلة الرئيسية للموضوع.

2.1. مفهوم التمثيل الغذائي. عمليات الابتنائية والتقويضية وعلاقتها.

الكائنات الحية على اتصال دائم ولا ينفصم مع البيئة.

يتم إجراء هذا الاتصال في عملية التمثيل الغذائي.

التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) – مجموع جميع ردود الفعل في الجسم.

التمثيل الغذائي الوسيط (التمثيل الغذائي داخل الخلايا) - يشمل نوعين من التفاعلات: الهدم والتمثيل الغذائي.

الهدم- عملية تقسيم المواد العضوية إلى المنتجات النهائية (CO 2، H 2 O، urea). تتضمن هذه العملية المستقلبات التي تكونت أثناء الهضم وأثناء انهيار المكونات الهيكلية والوظيفية للخلايا.

تترافق عمليات الهدم في خلايا الجسم مع استهلاك الأكسجين الضروري لتفاعلات الأكسدة. نتيجة لتفاعلات الهدم ، يتم إطلاق الطاقة (تفاعلات مفرطة الطاقة) ، وهو أمر ضروري للجسم لنشاطه الحيوي.

بناءتخليق المواد المعقدة من المواد البسيطة. تستخدم عمليات الابتنائية الطاقة المنبعثة أثناء التقويض (تفاعلات endergonic).

مصادر الطاقة للجسم هي البروتينات والدهون والكربوهيدرات. تم تحويل الطاقة الموجودة في الروابط الكيميائية لهذه المركبات من الطاقة الشمسية في عملية التمثيل الضوئي.

مركبات الماكرو. ATP هو المركب العالمي ومصدر الطاقة في الجسم. دورة ATP-ADP. شحنة طاقة الخلية.

ATP– هو مركب ماكرو يحتوي على روابط كبيرة ؛ يطلق التحلل المائي لرابطة الفوسفات النهائية حوالي 20 كيلوجول / مول من الطاقة.

تشمل المركبات عالية الطاقة GTP ، CTP ، UTP ، فوسفات الكرياتين ، فوسفات الكاربامويل ، إلخ. وهي تستخدم في الجسم لتخليق ATP. على سبيل المثال ، GTP + ADP à GDP + ATP

هذه العملية تسمى الفسفرة الركيزة- تفاعلات exorgonic. في المقابل ، تتشكل كل هذه المركبات عالية الطاقة باستخدام الطاقة الحرة لمجموعة الفوسفات الطرفية لـ ATP. أخيرًا ، يتم استخدام طاقة ATP في صنع أنواع مختلفةيعمل في الجسم:

ميكانيكي (تقلص العضلات) ؛

الكهربائية (إجراء نبضة عصبية) ؛

كيميائي (تخليق المواد) ؛

تناضحي (النقل النشط للمواد عبر الغشاء) - تفاعلات إندرجونيك.

وبالتالي ، فإن ATP هو المتبرع الرئيسي ، والمستخدم مباشرة للطاقة في الجسم. ATP هو مركز بين ردود الفعل endergonic و exergonic.

في جسم الإنسان ، تتشكل كمية من ATP تساوي وزن الجسم ، وكل 24 ساعة يتم تدمير كل هذه الطاقة. 1 جزيء ATP "يعيش" في الخلية لمدة دقيقة تقريبًا.

لا يمكن استخدام ATP كمصدر للطاقة إلا بشرط التوليف المستمر لـ ATP من ADP بسبب طاقة أكسدة المركبات العضوية. دورة ATP-ADP هي الآلية الرئيسية لتبادل الطاقة في الأنظمة البيولوجية ، و ATP هي "عملة الطاقة" العالمية.

كل خلية لها شحنة كهربائية تساوي

[ATP] + ½ [ADP]

[ATP] + [ADP] + [AMP]

إذا كانت شحنة الخلية 0.8-0.9 ، فسيتم تقديم صندوق الأدينيل بأكمله في الخلية في شكل ATP (الخلية مشبعة بالطاقة ولا تحدث عملية تخليق ATP).

عند استخدام الطاقة ، يتم تحويل ATP إلى ADP ، وتصبح شحنة الخلية 0 ، ويبدأ تخليق ATP تلقائيًا.

في عملية التحولات الكيميائية الحيوية للأشياء ، يتم كسر الرابطة الكيميائية ، مصحوبة بإطلاق الطاقة. هذه هي الطاقات الحرة التي لا يمكن للكائنات الحية استخدامها ، ولكن يجب تحويلها إلى شكل من أشكال الطاقة القابلة للاستيعاب بيولوجيًا. هناك نوعان عالميان من الطاقة يمكن استخدامهما في الخلية لأداء أنواع مختلفة من العمل:

1. مادة كيميائية الطاقة - الطاقةروابط الماكرورجيك للمركبات الكيميائية. تسمى الروابط الكيميائية macergic لأنها عندما تنكسر ، يتم إطلاق الكثير من الطاقة. يحتوي جزيء ATP على خصائص معينة تحدد دوره المهم في استقلاب الطاقة في الخلايا:

عدم الاستقرار الديناميكي الحراري

يضمن الاستقرار الكيميائي العالي تخزينًا فعالًا للطاقة ويمنع تبديد الطاقة في شكل حرارة

يسمح الحجم الصغير لجزيء ATP بالانتشار بسهولة إلى أجزاء مختلفة من الخلية حيث يكون مصدر الطاقة من الخارج ضروريًا لأداء الأعمال الميكانيكية التناضحية الكيميائية.

التغيير في الطاقة الحرة أثناء التحلل المائي لـ ATP له قيمة متوسطة ، مما يجعل من الممكن له أداء وظائف الطاقة على أفضل وجه ، ونقل الطاقة إلى مركبات منخفضة الطاقة.

ATP هو مجمع عالمي للطاقة لجميع الكائنات الحية. في جزيئات ATP ، يتم تخزين الطاقة لفترة قصيرة جدًا (1/3 ثانية) ويتم إنفاقها على الفور لتوفير الطاقة لجميع العمليات التي تحدث في الوقت الحالي. يمكن استخدام الطاقة الموجودة في جزيء ATP:

1. في التفاعل الذي يحدث في السيتوبلازم

2. في بعض العمليات التي تعتمد على الأغشية.

الطاقة الكهروكيميائية هي طاقة إمكانات الغشاء للهيدروجين الأيوني. عندما يتم نقل الإلكترونات على طول سلاسل الأكسدة الموجودة في أغشية من نوع معين ، والتي تسمى تحويل الطاقة أو الاقتران ، يكون هناك توزيع غير متساوٍ للبروتونات في الفضاء على جانبي الغشاء ، أي يظهر تدرج أيون الهيدروجين على الغشاء الذي يقاس بالفولت. عندما يتم تفريغه ، يحدث تخليق جزيء ATP. يمكن استخدام الطاقة الكهروكيميائية في العديد من العمليات المعتمدة على الطاقة والتي يتم تثبيتها على الغشاء. المتعلقات: امتصاص الحمض النووي أثناء التحول ، نقل البروتينات عبر الغشاء ، الحركة النشطة في البكتيريا. لا يتم تحويل كل الطاقة المجانية لأكسدة الأشياء إلى شكل يمكن الوصول إليه للخلية ويتراكم في ATP. يتم تبديد جزء من الطاقة الحرة على شكل حرارة أو ضوء أو طاقة كهربائية. إذا كانت الخلية تخزن الطاقة أكثر مما يمكن أن تستهلكه جميع العمليات المستهلكة للطاقة ، فإنها تصنع الأشياء الفائضة.