مجمع طاقة الخلية. تراكم الطاقة في الجسم. الأهداف التربوية والتعليمية

24.09.2019

مجمع عالمي للطاقة البيولوجية. يتم تخزين الطاقة الضوئية للشمس والطاقة الموجودة في الطعام المستهلك في جزيئات ATP. إمداد الخلية من ATP صغير. لذلك ، في العضلات ، احتياطي ATP يكفي 20-30 تقلص. مع العمل المتزايد ، ولكن قصير المدى ، تعمل العضلات فقط بسبب انقسام الـ ATP الموجود فيها. بعد الانتهاء من العمل ، يتنفس الشخص بصعوبة - خلال هذه الفترة ، يحدث انهيار للكربوهيدرات والمواد الأخرى (تتراكم الطاقة) ويتم استعادة تزويد الخلايا بـ ATP.

18. قفص

EUKARYOTES (حقيقيات النوى) (من الكلمة اليونانية eu - جيدة ، تمامًا و karyon - core) ، الكائنات الحية (كل شيء باستثناء البكتيريا ، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء) ، والتي ، على عكس بدائيات النوى ، لها نواة خلوية مشكلة ، محددة من السيتوبلازم بواسطة الغشاء النووي. المادة الوراثية موجودة في الكروموسومات. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على الميتوكوندريا والبلاستيدات والعضيات الأخرى. العملية الجنسية مميزة.

19. قفص، نظام حي أولي ، أساس بنية وحياة جميع الحيوانات والنباتات. توجد الخلايا ككائنات مستقلة (على سبيل المثال ، الكائنات الأولية والبكتيريا) وكجزء من الكائنات متعددة الخلايا ، حيث توجد خلايا جنسية تعمل على التكاثر ، وخلايا الجسم (جسدية) ، مختلفة في التركيب والوظائف (على سبيل المثال ، العصبية والعظام والعضلات ، إفرازية). تختلف أحجام الخلايا من 0.1-0.25 ميكرون (بعض البكتيريا) إلى 155 ملم (بيض النعام في القشرة).

في البشر ، في جسم المولود الجديد ، تقريبًا. 2 1012. في كل خلية ، يتم تمييز جزأين رئيسيين: النواة والسيتوبلازم ، حيث توجد العضيات والشوائب. عادة ما يتم تغطية الخلايا النباتية بقشرة صلبة. علم الخلية هو علم الخلايا.

الكائنات الحية التي ، على عكس حقيقيات النوى ، لا تمتلك نواة خلية جيدة التكوين. تكمن المادة الوراثية على شكل خيط دنا دائري في النيوكليوتيدات ولا تشكل كروموسومات حقيقية. لا توجد عملية جنسية نموذجية. تشمل بدائيات النوى البكتيريا ، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة). في نظام العالم العضوي ، تشكل بدائيات النوى المملكة العظمى.

20. غشاء بلازمي(غشاء الخلية ، غشاء البلازما) ، وهو غشاء بيولوجي يحيط ببروتوبلازم الخلايا النباتية والحيوانية. يشارك في تنظيم التمثيل الغذائي بين الخلية وبيئتها.

21. تضمين الخلايا- تراكم العناصر الغذائية الاحتياطية: البروتينات والدهون والكربوهيدرات.

22. GOLGI APPART(مجمع جولجي) (سمي على اسم K.Golgi) ، وهو عضوي خلوي يشارك في تكوين منتجاته الأيضية (أسرار مختلفة ، كولاجين ، جليكوجين ، دهون ، إلخ) ، في تخليق البروتينات السكرية.

23 ليسوسوم(من liz. و Greek. soma - body) ، الهياكل الخلوية التي تحتوي على إنزيمات يمكنها تكسير البروتينات (الليز) ، الأحماض النووية ، السكريات. يشاركون في عملية الهضم داخل الخلايا للمواد التي تدخل الخلية عن طريق البلعمة و pinocytosis.

24. ميتوكوندريامحاطة بغشاء خارجي وبالتالي حجرة بالفعل ، يتم فصلها عن السيتوبلازم المحيط ؛ بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم المساحة الداخلية للميتوكوندريا أيضًا إلى جزأين بواسطة الغشاء الداخلي. يتشابه الغشاء الخارجي للميتوكوندريا في تكوينه مع أغشية الشبكة الإندوبلازمية. الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، الذي يتكون من طيات (cristae) ، غني جدًا بالبروتينات - ربما يكون هذا أحد أكثر الأغشية الغنية بالبروتين في الخلية ؛ من بينها بروتينات "السلسلة التنفسية" المسؤولة عن نقل الإلكترون ؛ البروتينات الحاملة لـ ADP و ATP والأكسجين وثاني أكسيد الكربون في بعض الجزيئات العضوية والأيونات. تتأكسد منتجات تحلل السكر التي تدخل الميتوكوندريا من السيتوبلازم في الحيز الداخلي للميتوكوندريا.

توجد البروتينات المسؤولة عن نقل الإلكترون في الغشاء بحيث أثناء عملية نقل الإلكترون ، يتم إخراج البروتونات على جانب واحد من الغشاء - تدخل الفراغ بين الأغشية الخارجية والداخلية وتتراكم هناك. ينتج عن هذا جهد كهروكيميائي (بسبب الاختلافات في التركيز والشحنات). يتم الحفاظ على هذا الاختلاف بسبب الخاصية الأكثر أهمية للغشاء الداخلي للميتوكوندريا - فهو غير منفذ للبروتونات. وهذا يعني أنه في ظل الظروف العادية ، لا يمكن للبروتونات نفسها المرور عبر هذا الغشاء. لكنه يحتوي على بروتينات خاصة ، أو بالأحرى معقدات بروتينية ، تتكون من العديد من البروتينات وتشكل قناة للبروتونات. تمر البروتونات عبر هذه القناة تحت تأثير القوة الدافعة للتدرج الكهروكيميائي. يتم استخدام طاقة هذه العملية بواسطة إنزيم موجود في نفس مجمعات البروتين وقادر على ربط مجموعة فوسفات بالأدينوسين ثنائي فوسفات (ADP) ، مما يؤدي إلى تخليق ATP.

وبالتالي تلعب الميتوكوندريا دور "محطة طاقة" في الخلية. مبدأ تكوين ATP في البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية هو نفسه بشكل عام - استخدام التدرج البروتوني وتحويل طاقة التدرج الكهروكيميائي إلى طاقة الروابط الكيميائية.

25. البلاستيدات(من اليونانية plastos - مصبوب) ، عضيات السيتوبلازم من الخلايا النباتية. غالبًا ما تحتوي على أصباغ تحدد لون البلاستيد. في النباتات العليا ، تكون البلاستيدات الخضراء عبارة عن بلاستيدات خضراء ، والبلاستيدات عديمة اللون عبارة عن خلايا بيضاء ، والبلاستيدات ذات الألوان المختلفة هي صانعات صبغية ؛ في معظم الطحالب ، تسمى البلاستيدات بالكروماتوفورات.

26. الأساسية- أهم جزء في الخلية. وهي مغطاة بغشاء مزدوج الغشاء مع مسام تخترق من خلالها بعض المواد إلى النواة ، بينما تدخل مواد أخرى إلى السيتوبلازم. الكروموسومات هي الهياكل الرئيسية للنواة ، وناقلات المعلومات الوراثية حول خصائص الكائن الحي. ينتقل في عملية تقسيم الخلية الأم إلى الخلايا الوليدة ، ومع الخلايا الجرثومية - إلى الكائنات الحية. النواة هي موقع تخليق DNA و mRNA. الرنا الريباسي.

28. مراحل الانقسام(طور ، طور ، طور ، طور ، طور) - سلسلة من التغييرات المتتالية في الخلية: أ) تصاعد الكروموسومات ، انحلال الغشاء النووي والنواة ؛ ب) تكوين مغزل الانقسام ، وموقع الكروموسومات في وسط الخلية ، وربط خيوط المغزل بها ؛ ج) تباعد الكروماتيدات إلى أقطاب متقابلة للخلية (تصبح صبغيات) ؛

د) تكوين الحاجز الخلوي ، وتقسيم السيتوبلازم وعضياته ، وتكوين غشاء نووي ، وظهور خليتين من واحدة تحتوي على نفس مجموعة الكروموسومات (46 في كل من خلايا الأم والبنت للشخص).

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 حمض ثلاثي الفوسفوريك (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 من 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 والبطاطا ؛ 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 ماكرورجيك. 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 و الفسفرة. معامل الفسفرة التأكسدي (P / O).

2.7. التحكم في الجهاز التنفسي. فصل 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 تقدير إنزيم بيروكسيداز 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 .- م: المدرسة العليا ، 1989. ، ص 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 فصل المواد العضوية إلى المنتجات النهائية (CO 2، H 2 O، urea). تتضمن هذه العملية المستقلبات التي تشكلت 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 مواد معقدة من مواد بسيطة. 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 ماكرورجيك. 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 كيلو جول / مول من الطاقة.

تشمل المركبات عالية الطاقة GTP ، CTP ، UTP ، فوسفات الكرياتين ، فوسفات الكاربامويل ، إلخ. يتم استخدامها 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 ، تُستخدم طاقة ATP لأداء أنواع مختلفة من العمل 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 على 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.

الجزء 1. الميتوكوندريا حقيقية النواة.

يقول الكتاب المقدس أن الشخصالانسان العاقل ) خلقهم الآلهة على صورتهم ومثالهم. على الرغم من أنها كانت محدودة إلى حد كبير ، إلا أنها لم تحرمهم من إبداعهم. بالفعل الآن ، يقوم الشخص بصنع روبوتات لتسهيل عمله ، وآلات وأجهزة مختلفة ليست أبدية مثله تمامًا. مصدر الطاقة لهذه الآلات هو شاحن ، ومجمع ، وبطارية ، وأجهزتها معروفة لنا الآن. لكن هل نعرف كيف يعمل شاحننا ، محطة الطاقة البشرية؟

لذلك ، ميتوكوندريا الخلايا حقيقية النواة ودورها في جسم الإنسان.
يجب أن تبدأ بحقيقة أن الميتوكوندريا هي محطة الطاقة للخلية وجسم الإنسان بأكمله ككل. نحن مهتمون بالخلايا حقيقيات النواةنووي تلك الخلايا التي تحتوي على نواة. الكائنات الحية أحادية الخلية التي لا تحتوي على نواة خلية هي بدائيات النوى ، ما قبل النواة. أحفاد الخلايا بدائية النواة هم العضيات، المكونات الدائمة للخلية ، الحيوية لوجودها ، تقع في الجزء الداخلي منها - السيتوبلازم. تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق. وفقًا للفرضيات الأكثر شيوعًا ، ظهرت حقيقيات النوى منذ 1.5-2 مليار سنة.
الميتوكوندريا عبارة عن عضية خيطية أو حبيبية ذات غشاءين يبلغ سمكها حوالي 0.5 ميكرومتر. إنها مميزة لمعظم الخلايا حقيقية النواة (نباتات التمثيل الضوئي ، الفطريات ، الحيوانات). لعبت دورًا مهمًا في تطور حقيقيات النوى التكافل. الميتوكوندريا هي أحفاد البكتيريا الهوائية (بدائيات النوى) التي استقرت ذات مرة في خلية أسلاف حقيقية النواة و "تعلمت" العيش فيها كمتعايشين. الآن تمتلك جميع الخلايا حقيقية النواة تقريبًا ميتوكوندريا ؛ لم تعد قادرة على التكاثر خارج الخلية. صورة

تم اكتشاف الميتوكوندريا لأول مرة على شكل حبيبات في خلايا العضلات عام 1850. عدد الميتوكوندريا في الخلية ليس ثابتًا. هم وفيرة بشكل خاص في الخلايا التي الحاجة للأكسجين عالية. في هيكلها ، هي عضيات أسطوانية توجد في خلية حقيقية النواة بكميات تتراوح من عدة مئات إلى ألف إلى ألفين وتحتل 10-20 ٪ من حجمها الداخلي. يختلف حجم وشكل الميتوكوندريا (من 1 إلى 70 ميكرومتر) اختلافًا كبيرًا. عرض هذه العضيات ثابت نسبيًا (0.5-1 ميكرومتر). قادرة على تغيير الشكل. اعتمادًا على أجزاء الخلية في كل لحظة معينة يكون هناك استهلاك متزايد للطاقة ، يمكن للميتوكوندريا التحرك عبر السيتوبلازم إلى المناطق ذات أعلى استهلاك للطاقة ، باستخدام هياكل الهيكل الخلوي للخلية حقيقية النواة للحركة.
جزيء الحمض النووي ( حمض ديوكسيروبونيكليك) ، الذي يوفر التخزين والانتقال من جيل إلى جيل وتنفيذ البرنامج الجيني لتطوير وتشغيل الكائنات الحية ، ويقع في نواة الخلية ، كجزء من الكروموسومات. على عكس الحمض النووي النووي ، تمتلك الميتوكوندريا الحمض النووي الخاص بها. الجينات المشفرة في DNA الميتوكوندريا، تنتمي إلى مجموعة البلازما الموجودة خارج النواة (خارج الكروموسوم). مجموع عوامل الوراثة هذه ، المركزة في سيتوبلازم الخلية ، تشكل مأوى نوع معين من الكائنات الحية (على عكس الجينوم).
الحمض النووي للميتوكوندريا الموجود في المصفوفة عبارة عن جزيء دائري مغلق مزدوج الشريطة ، يبلغ حجمه في الخلايا البشرية 16569 زوجًا من النوكليوتيدات ، وهو ما يقرب من 105 مرات أصغر من الحمض النووي المترجم في النواة.
يتكاثر الحمض النووي للميتوكوندريا في الطور البيني ، والذي يتزامن جزئيًا مع تكرار الحمض النووي في النواة. خلال دورة الخلية ، تنقسم الميتوكوندريا إلى قسمين عن طريق الانقباض ، ويبدأ تكوينها بأخدود حلقي على غشاء الميتوكوندريا الداخلي. تمتلك الميتوكوندريا أيضًا جهازها الوراثي الخاص بها ، كما أن لها نظام تخليق البروتين الخاص بها ، والتي تعتبر ريبوسومات صغيرة جدًا في خلايا الحيوانات والفطريات.صورة

وظائف الميتوكوندريا وإنتاج الطاقة.
الوظيفة الرئيسية للميتوكوندريا هي تخليق ATP(أدينوسين ثلاثي الفوسفات) - شكل عالمي من الطاقة الكيميائية في أي خلية حية.
يرتبط الدور الرئيسي لـ ATP في الجسم بتوفير الطاقة للعديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. يخدم ATP كمصدر مباشر للطاقة للعديد من العمليات الكيميائية الحيوية والفسيولوجية كثيفة الطاقة. كل هذه هي تفاعلات تخليق المواد المعقدة في الجسم: تنفيذ النقل النشط للجزيئات من خلال الأغشية البيولوجية ، بما في ذلك إنشاء جهد كهربائي عبر الغشاء ؛ تنفيذ تقلص العضلات.يُعرف أيضًا دور ATP كوسيط في المشابك العصبية ومادة إشارات في التفاعلات الأخرى بين الخلايا (انتقال الإشارة البيورينجي بين الخلايا في الأنسجة والأعضاء المختلفة ، وغالبًا ما ترتبط انتهاكاتها بأمراض مختلفة).

ATP هو مركب عالمي للطاقة في الطبيعة الحية.
يعتبر جزيء ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) مصدرًا عالميًا للطاقة ، حيث لا يوفر عمل العضلات فحسب ، بل يوفر أيضًا تدفقًا للعديد من العمليات البيولوجية الأخرى ، بما في ذلك نمو كتلة العضلات (الابتنائية).
يتكون جزيء ATP من الأدينين والريبوز وثلاثة فوسفات. إن عملية تخليق ATP هي موضوع منفصل ، وسوف أصفها في الجزء التالي. من المهم أن نفهم ما يلي. يتم إطلاق الطاقة عندما يتم فصل أحد الفوسفات الثلاثة عن الجزيء ويتم تحويل ATP إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين). إذا لزم الأمر ، يمكن فصل بقايا فوسفور أخرى للحصول على AMP (أحادي فوسفات الأدينوزين) مع إطلاق إعادة الطاقة.

أهم جودة هي أنه يمكن تخفيض ADP بسرعة إلى ATP مشحون بالكامل. يبلغ متوسط عمر جزيء ATP أقل من دقيقة واحدة ، ويمكن أن تحدث ما يصل إلى 3000 دورة إعادة شحن مع هذا الجزيء يوميًا.

دعنا نتعرف على ما يحدث في الميتوكوندريا ، لأن العلم الأكاديمي لا يشرح بوضوح عملية إظهار الطاقة.
في الميتوكوندريا ، يتم إنشاء فرق الجهد - الجهد.
ويكيبيديا تقول ذلك تتمثل الوظيفة الرئيسية للميتوكوندريا في أكسدة المركبات العضوية واستخدام الطاقة المنبعثة أثناء تحللها في تخليق جزيئات ATP ، والتي تحدث بسبب حركة الإلكترون على طول سلسلة نقل الإلكترون لبروتينات الغشاء الداخلي ...
ومع ذلك ، فإن الإلكترون نفسه يتحرك بسبب فرق الجهد ، ولكن من أين يأتي؟
علاوة على ذلك هو مكتوب: يشكل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا طيات عميقة عديدة تسمى cristae. لا يمكن تحويل الطاقة المنبعثة عندما تتحرك الإلكترونات على طول السلسلة التنفسية إلا إذا كان الغشاء الداخلي للميتوكوندريا غير منفذ للأيونات. هذا يرجع إلى حقيقة أن الطاقة يتم تخزينها في شكل اختلاف في تركيزات (التدرج) للبروتونات ... حركة البروتونات من المصفوفة إلى الفضاء بين الغشاء في الميتوكوندريا ، والتي تتم بسبب عمل سلسلة الجهاز التنفسي ، يؤدي إلى حقيقة أن مصفوفة الميتوكوندريا قلوية ، والفضاء بين الغشاء محمض.
يرى العلماء في كل مكان الإلكترونات والبروتونات فقط.من المهم أن نفهم هنا أن البروتون هو شحنة موجبة والإلكترون سالب. في الميتوكوندريا ، الهيدروجين الموجب وغشاءان مسؤولان عن فرق الجهد. يكون الفضاء بين الغشاء مشحونًا إيجابياً ونتيجة لذلك ، يتم تحمضه ، ويتم قلوية المصفوفة بواسطة الشحنات السالبة. مسح فرق الجهد. يتم إنشاء التوتر. ولكن لم يعد هناك وضوح ، فكيف حدث ذلك ؟!
إذا اقتربنا من هذه العملية باستخدام مفهوم القوى الثلاث ، والتي تم تتبعها بوضوح في قانون أوم ، يصبح من الواضح لنا أن هناك حاجة إلى تيار تدفق لخلق فرق محتمل: U = I x R (I = U / R ). فيما يتعلق بعملية تخليق ATP ، نلاحظ مقاومةالغشاء الداخلي للميتوكوندريا و التباينات المحتملةفي المصفوفة والفضاء بين الغشاء. أين هو بدءا الحالي ، تلك القوة المؤكدة الأساسية التي تعطي طاقة كامنة وتحرك هذا الإلكترون سيئ السمعة؟ اين المصدر؟
حان الوقت لذكر الله ، ولكن ليس عبثا. ومن نفخ الحياة في كل الكائنات الحية؟ بعد كل شيء ، الإنسان ليس بطارية كلفانية والعمليات فيه ليست كهربائية بحتة. العمليات في الإنسان ضد الانتروبيا - التطور والنمو والازدهار وليس التدهور والتعفن والموت.
يتبع.

التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي)هو مجموع جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الجسم. كل هذه التفاعلات مقسمة إلى مجموعتين

1. تبادل البلاستيك(الاستيعاب ، الابتنائية ، التخليق الحيوي) - يحدث هذا عند استخدام مواد بسيطة مع إنفاق طاقة تشكلت (توليفها)أكثر تعقيدا. مثال:

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم تصنيع الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء.

2. تبادل الطاقة(تبديد ، تقويض ، تنفس) عندما تكون المواد المعقدة تتكسر (تتأكسد)إلى أبسط ، وفي نفس الوقت يتم تحرير الطاقةضروري للحياة. مثال:

في الميتوكوندريا ، يتأكسد الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية بالأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، ويتم توليد الطاقة. (التنفس الخلوي)

العلاقة بين استقلاب البلاستيك والطاقة

يوفر التمثيل الغذائي للبلاستيك للخلية مواد عضوية معقدة (البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية) ، بما في ذلك بروتينات الإنزيم لاستقلاب الطاقة.
يمد التمثيل الغذائي للطاقة الخلية بالطاقة. عند القيام بعمل (عقلي ، عضلي ، إلخ) ، يزداد استقلاب الطاقة.

ATP- مادة الطاقة العالمية للخلية (مجمع الطاقة العالمي). تتشكل في عملية التمثيل الغذائي للطاقة (أكسدة المواد العضوية).

أثناء استقلاب الطاقة ، تتحلل جميع المواد ، ويتم تصنيع ATP. في هذه الحالة ، يتم تحويل طاقة الروابط الكيميائية للمواد المعقدة المتحللة إلى طاقة ATP ، يتم تخزين الطاقة في ATP.
أثناء تبادل البلاستيك ، يتم تصنيع جميع المواد ، ويتفكك ATP. حيث يتم استهلاك طاقة ATP(يتم تحويل طاقة ATP إلى طاقة الروابط الكيميائية للمواد المعقدة المخزنة في هذه المواد).

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التبادل البلاستيكي
1) يتم تصنيع الكربوهيدرات الأكثر تعقيدًا من أقل تعقيدًا
2) يتم تحويل الدهون إلى جلسرين وأحماض دهنية
3) تتأكسد البروتينات بتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء والمواد المحتوية على النيتروجين
4) يتم تحرير الطاقة ويتم تصنيع ATP

إجابه

اختر ثلاثة خيارات. كيف يختلف تبادل البلاستيك عن تبادل الطاقة؟
1) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
2) يتم استهلاك الطاقة المخزنة في جزيئات ATP
3) يتم تصنيع المواد العضوية
4) وجود انهيار للمواد العضوية
5) المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي - ثاني أكسيد الكربون والماء
6) نتيجة التفاعلات الأيضية ، تتشكل البروتينات

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التمثيل الغذائي للبلاستيك ، يتم تصنيع الجزيئات في الخلايا
1) البروتينات
2) الماء
3) ATP
4) مواد غير عضوية

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما هي العلاقة بين استقلاب البلاستيك والطاقة
1) التبادل البلاستيكي يزود المواد العضوية للطاقة
2) تبادل الطاقة إمدادات الأكسجين للبلاستيك
3) التمثيل الغذائي للبلاستيك يمد المعادن بالطاقة
4) يوفر التبادل البلاستيكي جزيئات ATP للطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التمثيل الغذائي للطاقة ، على عكس البلاستيك ،
1) إنفاق الطاقة الموجودة في جزيئات ATP
2) تخزين الطاقة في الروابط الكبيرة لجزيئات ATP
3) تزويد الخلايا بالبروتينات والدهون
4) تزويد الخلايا بالكربوهيدرات والأحماض النووية

إجابه

1. إنشاء تطابق بين خصائص التبادل ونوعه: 1) بلاستيك ، 2) طاقة. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) أكسدة المواد العضوية
ب) تكوين البوليمرات من المونومرات
ب) انهيار ATP
د) تخزين الطاقة في الخلية
د) تكرار الحمض النووي
هـ) الفسفرة المؤكسدة

إجابه

2. إنشاء تطابق بين خصائص التمثيل الغذائي في الخلية ونوعها: 1) الطاقة ، 2) البلاستيك. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) يحدث انهيار الجلوكوز الخالي من الأكسجين
ب) يحدث على الريبوسومات ، في البلاستيدات الخضراء
ج) المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي - ثاني أكسيد الكربون والماء
د) يتم تصنيع المواد العضوية
د) يتم استخدام الطاقة المخزنة في جزيئات ATP
E) يتم إطلاق الطاقة وتخزينها في جزيئات ATP

إجابه

3. إنشاء تطابق بين علامات التمثيل الغذائي في الإنسان وأنواعه: 1) التمثيل الغذائي للبلاستيك ، 2) التمثيل الغذائي للطاقة. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) تتأكسد المواد
ب) يتم تصنيع المواد
ج) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
د) تنفق الطاقة
د) تشارك الريبوسومات في هذه العملية
ه) تشارك الميتوكوندريا في هذه العملية

إجابه

4. إنشاء تطابق بين خصائص التمثيل الغذائي ونوعه: 1) الطاقة ، 2) البلاستيك. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) تكرار الحمض النووي
ب) التخليق الحيوي للبروتين
ب) أكسدة المواد العضوية
د) النسخ
د) تخليق اعبي التنس المحترفين
ه) التركيب الكيميائي

إجابه

5. إنشاء تطابق بين خصائص وأنواع التبادل: 1) البلاستيك ، 2) الطاقة. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
ب) يتم تصنيع البوليمرات الحيوية
ب) يتكون ثاني أكسيد الكربون والماء
د) يحدث الفسفرة المؤكسدة
د) يحدث تكرار الحمض النووي

إجابه

اختر ثلاث عمليات متعلقة باستقلاب الطاقة.
1) إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي
2) تكوين ثاني أكسيد الكربون والماء واليوريا
3) الفسفرة المؤكسدة
4) تخليق الجلوكوز
5) تحلل السكر
6) التحلل الضوئي للماء

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يتم تحرير الطاقة اللازمة لتقلص العضلات عندما
1) تحلل المواد العضوية في الجهاز الهضمي
2) تهيج العضلة بفعل النبضات العصبية
3) أكسدة المواد العضوية في العضلات
4) توليف ATP

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما هي العملية التي تؤدي إلى تخليق الدهون في الخلية؟
1) التبديد
2) الأكسدة البيولوجية
3) استبدال البلاستيك
4) تحلل السكر

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. قيمة التمثيل الغذائي للبلاستيك - إمداد الجسم
1) الأملاح المعدنية
2) الأكسجين
3) البوليمرات الحيوية
4) الطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يحدث أكسدة المواد العضوية في جسم الإنسان في
1) الحويصلات الرئوية عند التنفس
2) خلايا الجسم في عملية التبادل البلاستيكي
3) عملية هضم الطعام في الجهاز الهضمي
4) خلايا الجسم في عملية التمثيل الغذائي للطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما التفاعلات الأيضية في الخلية المصحوبة بتكاليف الطاقة؟
1) المرحلة التحضيرية لاستقلاب الطاقة
2) تخمير حمض اللاكتيك
3) أكسدة المواد العضوية
4) استبدال البلاستيك

إجابه

1. إنشاء المراسلات بين العمليات والأجزاء المكونة لعملية التمثيل الغذائي: 1) الابتنائية (الاستيعاب) ، 2) الهدم (تبديد). اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) التخمير
ب) تحلل السكر
ب) التنفس
د) تخليق البروتين
د) التمثيل الضوئي
ه) التركيب الكيميائي

إجابه

2. إنشاء تطابق بين الخصائص وعمليات التمثيل الغذائي: 1) الاستيعاب (الابتنائية) ، 2) التبديد (الهدم). اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) تركيب المواد العضوية في الجسم
ب) تشمل المرحلة التحضيرية ، التحلل السكري والفسفرة المؤكسدة
ج) يتم تخزين الطاقة المنبعثة في ATP
د) يتكون الماء وثاني أكسيد الكربون
د) يتطلب تكاليف الطاقة
E) يحدث في البلاستيدات الخضراء وعلى الريبوسومات

إجابه

اختر إجابتين صحيحتين من خمسة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها. الأيض هو أحد الخصائص الرئيسية للأنظمة الحية ، ويتميز بما يحدث
1) الاستجابة الانتقائية للتأثيرات البيئية الخارجية
2) التغيير في شدة العمليات والوظائف الفسيولوجية مع فترات التذبذب المختلفة
3) انتقال الميزات والخصائص من جيل إلى جيل
4) امتصاص المواد الضرورية وإخراج الفضلات
5) الحفاظ على التركيب الفيزيائي والكيميائي للبيئة الداخلية ثابتًا نسبيًا

إجابه

1. تُستخدم جميع المصطلحات الواردة أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف التبادل البلاستيكي. حدد المصطلحين اللذين "يقعان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) النسخ المتماثل
2) الازدواجية
3) البث
4) إزفاء
5) النسخ

إجابه

2. جميع المفاهيم المذكورة أدناه ، باستثناء اثنين ، تستخدم لوصف التمثيل الغذائي للبلاستيك في الخلية. حدد مفهومين "يسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) الاستيعاب
2) التبديد
3) تحلل السكر
4) النسخ
5) البث

إجابه

3. تُستخدم المصطلحات الواردة أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف تبادل البلاستيك. حدد المصطلحين اللذين يقعان في القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتهما.
1) تقسيم
2) الأكسدة
3) النسخ المتماثل
4) النسخ
5) التخليق الكيميائي

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. القاعدة النيتروجينية الأدينين والريبوز وثلاثة بقايا حمض الفوسفوريك هي
1) DNA
2) الحمض النووي الريبي
3) ATP
4) السنجاب

إجابه

يمكن استخدام جميع العلامات أدناه ، باستثناء اثنتين ، لوصف استقلاب الطاقة في الخلية. حدد سمتين "تندرجان" من القائمة العامة ، واكتب ردًا على الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) يأتي مع امتصاص الطاقة
2) ينتهي في الميتوكوندريا
3) ينتهي في الريبوسومات
4) يرافقه تخليق جزيئات ATP
5) ينتهي بتكوين ثاني أكسيد الكربون

إجابه

ابحث عن ثلاثة أخطاء في النص المحدد. حدد عدد المقترحات التي يتم تقديمها فيها.(1) التمثيل الغذائي ، أو التمثيل الغذائي ، هو مجموعة من تفاعلات تخليق واضمحلال مواد الخلية والكائن الحي ، المرتبطة بإطلاق أو امتصاص الطاقة. (2) يشار إلى مجموعة التفاعلات لتخليق المركبات العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي من المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض باسم التبادل البلاستيكي. (3) يتم تصنيع جزيئات ATP في تفاعلات التبادل البلاستيكي. (4) يشار إلى التمثيل الضوئي باسم استقلاب الطاقة. (5) نتيجة للتركيب الكيميائي ، يتم تصنيع المواد العضوية من مواد غير عضوية بسبب طاقة الشمس.

إجابه

في سياق التفاعلات المطلقة للطاقة (على سبيل المثال ، التفاعلات المؤكسدة) ، يتم إطلاق الطاقة. يتم تخزين ما يقرب من 40-50٪ منه في بطاريات خاصة. يوجد 3 مجمعات طاقة رئيسية:

1. الغشاء الداخلي للميتوكوندريا- هذا مجمع طاقة وسيط في إنتاج ATP. بسبب طاقة أكسدة المواد ، يتم "دفع" البروتونات من المصفوفة إلى الفضاء الغشائي للميتوكوندريا. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء جهد كهروكيميائي على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. عندما يتم تفريغ الغشاء ، يتم تحويل طاقة الجهد الكهروكيميائي إلى طاقة ATP: E oxid. ® E exp ® E ATP. لتنفيذ هذه الآلية ، يحتوي غشاء الميتوكوندريا الداخلي على سلسلة إنزيمية من نقل الإلكترون إلى الأكسجين و سينسيز ATP (سينسيز ATP المعتمد على البروتون).

2. ATP ومركبات ماكرورجيك الأخرى. المواد الحاملة للطاقة الحرة في المواد العضوية هي روابط كيميائية بين الذرات. مستوى الطاقة المعتاد لتكوين أو اضمحلال رابطة كيميائية هو ~ 12.5 كيلو جول / مول. ومع ذلك ، هناك عدد من الجزيئات ، أثناء التحلل المائي للروابط ، يتم إطلاق أكثر من 21 كيلو جول / مول من الطاقة (الجدول 6.1). وتشمل هذه المركبات التي تحتوي على رابطة فسفوانهيدريد كبيرة (ATP) ، وكذلك أسيل فوسفات (أسيتيل فوسفات ، 1،3-BPGK) ، وفوسفات إينول (فوسفوينول بيروفات) ، وفوسفوجوانيدين (فوسفوكرياتين ، فسفوارجينين).

الجدول 6.1

الطاقة الحرة القياسية للتحلل المائي لبعض المركبات الفسفورية

ملحوظة: 1 كيلو كالوري = 4.184 كيلو جول

المركب الرئيسي في جسم الإنسان هو ATP.

في ATP ، ترتبط سلسلة من ثلاث بقايا فوسفات بمجموعة 5'-OH من الأدينوزين. يتم تصنيف مجموعات الفوسفات على أنها أ ، ب ، ز. يتم ربط اثنين من بقايا حمض الفوسفوريك عن طريق روابط الفوسفونهيدريد ، ويتم توصيل بقايا حمض الفوسفوريك بواسطة رابطة فوسفوريك. أثناء التحلل المائي لـ ATP في ظل الظروف القياسية ، يتم تحرير -30.5 كيلوجول / مول من الطاقة.

عند قيم الأس الهيدروجيني الفسيولوجية ، يحمل ATP أربع شحنات سالبة. أحد أسباب عدم الاستقرار النسبي لروابط الفوسفوهيدريد هو التنافر القوي لذرات الأكسجين سالبة الشحنة ، والتي تضعف عند التخلص المائي من مجموعة الفوسفات النهائية. لذلك ، فإن ردود الفعل هذه شديدة الطاقة.

في الخلايا ، يكون ATP معقدًا مع Mg 2+ أو Mn 2+ أيونات منسقة مع a- و b-phosphate ، مما يزيد التغيير في الطاقة الحرة أثناء التحلل المائي ATP إلى 52.5 kJ / mol.

المكان المركزي في المقياس أعلاه (الجدول 9.1.) تحتلها دورة ATP "ADP + Rn. يسمح هذا لـ ATP بأن يكون بطارية عالمية ومصدرًا عالميًا للطاقة للكائنات الحية.. في الخلايا ذوات الدم الحار ، ينشأ ATP كمركب عالمي للطاقة بطريقتين:

1) تتراكم طاقة المركبات الأكثر كثافة في استخدام الطاقة والتي تكون أعلى من ATP في مقياس الديناميكا الحرارية دون مشاركة O 2 - الفسفرة الركيزة: S ~ P + ADP ® S + ATP ؛

2) تتراكم طاقة الإمكانات الكهروكيميائية عند تفريغ الغشاء الداخلي للميتوكوندريا - الفسفرة التأكسدية.

ATP هو مصدر عالمي للطاقة لأداء الأنواع الرئيسية للعمل الخلوي (الحركة ، النقل عبر الغشاء للمواد ، التخليق الحيوي): أ) ATP + H 2 O ® ADP + Rn ؛
ب) ATP + H 2 O ® AMP + PPn. أثناء التمرين المكثف ، يمكن أن يصل معدل استخدام ATP إلى 0.5 كجم / دقيقة. إذا كان التفاعل الإنزيمي غير مواتٍ من الناحية الديناميكية الحرارية ، فيمكن تنفيذه عند اقترانه بتفاعل التحلل المائي ATP. يغير التحلل المائي لجزيء ATP نسبة توازن الركائز والمنتجات في التفاعل المقترن بمعامل 108.

تشتمل المركبات عالية الطاقة أيضًا على نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات ، الذي يوفر الطاقة لعدد من عمليات التخليق الحيوي: UTP - الكربوهيدرات ؛ CTP ، الدهون. GTP - البروتينات. يحتل فوسفات الكرياتين مكانة مهمة في الطاقة الحيوية للعضلات.

3. NADPH + H + (NADPH 2)- النيكوتيناميد المخفض فوسفات الأدينين ثنائي النوكليوتيد. هذه بطارية خاصة عالية الطاقة تُستخدم في الخلية (العصارة الخلوية) للتخليق الحيوي. R-CH 3 + NADPH 2 + O 2 ® R-CH 2 OH + H 2 O + NADP + (يظهر هنا إنشاء مجموعة OH في الجزيء).

يتم إطلاق الطاقة في الخلية الحية تدريجياً ، ونتيجة لذلك ، في مراحل مختلفة من إطلاقها ، يمكن أن تتراكم في شكل كيميائي مناسب للخلية في شكل ATP. هناك ثلاث مراحل تتزامن مع مراحل الهدم.

الطور الأول- تحضيري. في هذه المرحلة ، تتحلل البوليمرات إلى مونومرات في الجهاز الهضمي أو داخل الخلايا. يتم إطلاق ما يصل إلى 1٪ من طاقة الركائز ، والتي تتبدد على شكل حرارة.

المرحلة الثانية- تحلل البوليمرات للمنتجات الوسيطة الشائعة. يتميز بإطلاق جزئي (يصل إلى 20٪) من الطاقة الموجودة في الركائز الأصلية. يتم تخزين بعض هذه الطاقة في روابط الفوسفات الخاصة بـ ATP ، بينما يتبدد البعض الآخر على شكل حرارة.

المرحلة الثالثة- تكسير المستقلبات إلى CO 2 و H 2 O بمشاركة الأكسجين في الميتوكوندريا. يتم إطلاق ما يقرب من 80٪ من الطاقة الإجمالية للروابط الكيميائية للمواد في هذه المرحلة ، والتي تتركز في روابط الفوسفات في ATP. هيكل الميتوكوندريا:

1. يحدد غشاء MX الخارجي المساحة الداخلية ؛ نفاذية للأكسجين وعدد من المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض. يحتوي على إنزيمات التمثيل الغذائي للدهون وأحادي الأمين.

2. الفضاء بين الغشاء (MMP) يحتوي على أدينيلات كيناز
(ATP + AMP "2 ADP) وإنزيمات الفسفرة ADP غير المرتبطة بالسلاسل التنفسية.

3. الغشاء الداخلي للميتوكوندريا (IMM): 20-25٪ من جميع البروتينات إنزيمات سلاسل نقل البروتون والإلكترون والفسفرة المؤكسدة. قابلة للنفاذ فقط للجزيئات الصغيرة (O 2 ، اليوريا) وتحتوي على ناقلات غشاء محددة.

4. تحتوي المصفوفة على إنزيمات دورة حمض الكربوكسيل ،
ب- أكسدة الأحماض الدهنية ( الموردين الرئيسيين لركائز الأكسدة). تم العثور هنا على إنزيمات تخليق الميتوكوندريا المستقل للحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والبروتينات ، وما إلى ذلك.

هناك رأي مفاده أنه يوجد بالفعل في الخلايا شبكة الميتوكوندريا، والتي من خلالها تتشكل ميتوكوندريا عملاقة متفرعة. يكشف التحليل المجهري الإلكتروني للخلايا عن الصورة المقبولة عمومًا للميتوكوندريا الفردية ، التي تم الحصول عليها نتيجة المقاطع العرضية للبنية المتفرعة للميتوكوندريا. أثناء تجانس الأنسجة ، يتم عزل الميتوكوندريا الفردية نتيجة لإغلاق هياكل غشاء الميتوكوندريا المدمرة. يمكن أن يعمل الهيكل الغشائي للميتوكوندريا ، وهو أمر شائع في الخلية ، على نقل الطاقة إلى أي جزء من الخلية. توجد هذه الميتوكوندريا في خلايا الجلد والخميرة وعدد من الأنسجة (العضلات).

في لا بكتيريا الميتوكوندرياتحدث الأكسدة الهوائية وتكوين الـ ATP في الغشاء السيتوبلازمي في تكوينات غشائية خاصة - الميزوزومات. يتم تمثيل الميزوسومات بشكلين رئيسيين - رقائقي وحويصلي.

الأكسدة البيولوجية على أساس عمليات الأكسدة والاختزال التي يحددها نقل الإلكترون. مستوى يتأكسد عندما يفقد الإلكتروناتأو كلا الإلكترونات والبروتونات (ذرات الهيدروجين ، نزع الهيدروجين) أو إضافة الأكسجين (الأوكسجين). التحول المعاكس هو الاستعادة.

يتم تحديد قدرة الجزيئات على التبرع بالإلكترونات لجزيء آخر من خلال الأكسدة المحتملة(احتمال الأكسدة ، E 0 ¢ ، أو ORP). يتم تحديد إمكانات الأكسدة والاختزال عن طريق قياس القوة الدافعة الكهربائية بالفولت. تم اعتماد إمكانات الأكسدة والاختزال للتفاعل عند درجة الحموضة 7.0 كمعيار: H 2 «2H + + 2e - ، يساوي - 0.42 فولت. إلى حد كبير. كلما زادت إمكانات النظام ، زادت خصائصه المؤكسدة ، أي القدرة على قبول الإلكترونات. تكمن هذه القاعدة في أساس تسلسل ترتيب ناقلات الإلكترون الوسيطة من هيدروجين الركائز إلى الأكسجينمن NADH (-0.32 V) إلى الأكسجين (+0.82 V).

عند دراسة العمليات المؤكسدة في الخلايا ، يُنصح بالالتزام بالنظام التالي لاستخدام الأكسجين (الجدول 6.2). هنا ، يتم النظر في ثلاث طرق رئيسية: 1) أكسدة الركيزة عن طريق نزع الهيدروجين مع نقل ذرتين من الهيدروجين إلى ذرة أكسجين بتكوين H 2 O (تتراكم طاقة الأكسدة على شكل ATP ، وتستهلك هذه العملية أكثر من 90٪ من الأكسجين) أو جزيء أكسجين بتكوين H 2 O 2 ؛ 2) إضافة ذرة أكسجين لتكوين مجموعة هيدروكسيل (زيادة قابلية الذوبان في الركيزة) أو جزيء أكسجين (استقلاب وتحييد الجزيئات العطرية المستقرة) ؛ 3) تكوين الجذور الحرة للأكسجين ، والتي تعمل على حماية البيئة الداخلية للجسم من الجزيئات الكبيرة الغريبة وتلف الأغشية في آليات الإجهاد التأكسدي. تنفس الأنسجة– جزء من الأكسدة البيولوجية ، حيث يحدث نزع الهيدروجين ونزع الكربوكسيل من الركائز ، يليه نقل البروتونات والإلكترونات إلى الأكسجين وإطلاق الطاقة في شكل ATP.

الجدول 6.2

الطرق الرئيسية لاستخدام الأكسجين في الخلايا

ركائز الأكسدة هي جزيئات منزوعة الهيدروجين أثناء الأكسدة (تفقد 2 H). يعتمد التصنيف على فكرة أن الطاقة الحرة القياسية لأكسدة NADH هي DG 0 ¢ = -218 kJ / mol. فيما يتعلق بهذه القيمة ، يتم تمييز 3 أنواع من الركائز:

1. ركائز من النوع الأول(هيدروكربون) - سكسينات ، أسيل- CoA.

عندما يتم نزع الهيدروجين منها ، تتشكل مركبات غير مشبعة. يبلغ متوسط الطاقة الناتجة عن فصل الزوج e حوالي 150 كيلوجول / مول ؛ لا يمكن لـ NAD المشاركة في نزع الهيدروجين من ركائز من النوع الأول.

2. ركائز من النوع الثاني(كحول) - isocitrate ، مالات. ينتج نزع الهيدروجين الكيتونات. يبلغ متوسط طاقة انقسام الزوج الإلكتروني حوالي 200 كيلوجول / مول ؛ لذلك ، يمكن لـ NAD المشاركة في نزع الهيدروجين من ركائز النوع الثاني.

3. ركائز من النوع الثالث(الألدهيدات والكيتونات) - جليسيرالديهيد -3 فوسفات ، وكذلك البيروفات و 2-أوكسوجلوتارات.

تبلغ طاقة فصل الزوج e حوالي 250 كيلوجول / مول. غالبًا ما تحتوي نازعات الهيدروجين من النوع الثالث على العديد من الإنزيمات المساعدة. في هذه الحالة ، يتم تخزين جزء من الطاقة حتى سلسلة نقل الإلكترون.

اعتمادًا على نوع ركيزة الأكسدة (أي على طاقة فصل الزوج الإلكتروني) ، يتم عزل سلسلة تنفسية كاملة ومختصرة (سلسلة نقل الإلكترون ، CPE). CPE هو خط أنابيب عالمي لنقل الإلكترون من ركائز الأكسدة إلى الأكسجين ، تم بناؤه وفقًا لتدرج احتمال الأكسدة والاختزال.يتم ترتيب المكونات الرئيسية لسلسلة الجهاز التنفسي بالترتيب زيادة في إمكانات الأكسدة والاختزال. ركائز من النوع الثاني والثالث تدخل في CPE الكامل ، والركائز من النوع الأول تدخل في CPE المختصرة. يتم تضمين CPE في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.تتحرك ذرات الهيدروجين أو الإلكترونات على طول السلسلة من المكونات الأكثر كهرسلبية إلى الأكسجين الأكثر حساسية للكهرباء.