एक जीवित कोशिका में मुख्य ऊर्जा संचायक। "आणविक स्तर" (ग्रेड 9) विषय पर जीव विज्ञान परीक्षण। शरीर में ऊर्जा संचायक

प्रकाश की ऊर्जा के कारण प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में एटीपी और कुछ अन्य अणु बनते हैं, जो एक प्रकार के ऊर्जा संचायक की भूमिका निभाते हैं। प्रकाश से उत्साहित एक इलेक्ट्रॉन एडीपी का उत्पादन करते हुए फॉस्फोराइलेट एडीपी को ऊर्जा छोड़ता है। एक ऊर्जा संचायक, एटीपी के अलावा, एक जटिल कार्बनिक यौगिक है - निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट, जिसे एनएडीपी + के रूप में संक्षिप्त किया जाता है (जैसा कि इसके ऑक्सीकृत रूप को निर्दिष्ट किया गया है)। यह यौगिक प्रकाश-उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों और एक हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) को पकड़ लेता है और एनएडीपीएच के परिणामस्वरूप कम हो जाता है। (ये संक्षिप्ताक्षर, NADP+ और NADP-N, क्रमशः NADEP और NADEP-ASH के रूप में पढ़े जाते हैं, यहाँ अंतिम अक्षर हाइड्रोजन परमाणु का प्रतीक है।) अंजीर में। 35 एक निकोटिनमाइड वलय दिखाता है जिसमें ऊर्जा से भरपूर हाइड्रोजन परमाणु और इलेक्ट्रॉन होते हैं। एटीपी की ऊर्जा के कारण और एनएडीपीएच की भागीदारी के साथ, कार्बन डाइऑक्साइड ग्लूकोज में कम हो जाता है। ये सभी जटिल प्रक्रियाएँ विशेष कोशिकांगों में पादप कोशिकाओं में होती हैं।

एटीपी सेल की सार्वभौमिक ऊर्जा "मुद्रा" है। प्रकृति के सबसे आश्चर्यजनक "आविष्कार" में से एक तथाकथित "मैक्रोर्जिक" पदार्थों के अणु हैं, जिनकी रासायनिक संरचना में एक या अधिक बंधन होते हैं जो ऊर्जा भंडारण उपकरणों के रूप में कार्य करते हैं। प्रकृति में कई समान अणु पाए गए हैं, लेकिन उनमें से केवल एक, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी), मानव शरीर में पाया जाता है। यह एक जटिल कार्बनिक अणु है, जिसमें अकार्बनिक फॉस्फोरिक एसिड पीओ के 3 नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अवशेष जुड़े हुए हैं। यह फॉस्फोरस अवशेष हैं जो अणु के कार्बनिक भाग से "मैक्रोर्जिक" बांडों से जुड़े होते हैं, जो विभिन्न इंट्रासेल्युलर प्रतिक्रियाओं के दौरान आसानी से नष्ट हो जाते हैं। हालाँकि, इन बंधों की ऊर्जा ऊष्मा के रूप में अंतरिक्ष में नष्ट नहीं होती है, बल्कि इसका उपयोग अन्य अणुओं की गति या रासायनिक संपर्क के लिए किया जाता है। यह इस संपत्ति के लिए धन्यवाद है कि एटीपी सेल में एक सार्वभौमिक ऊर्जा भंडारण (संचयक) के साथ-साथ एक सार्वभौमिक "मुद्रा" का कार्य करता है। आखिरकार, कोशिका में होने वाला लगभग हर रासायनिक परिवर्तन या तो ऊर्जा को अवशोषित या मुक्त करता है। ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार, ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनने वाली और एटीपी के रूप में संग्रहीत ऊर्जा की कुल मात्रा उस ऊर्जा की मात्रा के बराबर होती है जिसे सेल अपनी सिंथेटिक प्रक्रियाओं और किसी भी कार्य के प्रदर्शन के लिए उपयोग कर सकता है। . इस या उस क्रिया को करने के अवसर के लिए "भुगतान" के रूप में, सेल को एटीपी की आपूर्ति खर्च करने के लिए मजबूर किया जाता है। इस मामले में, इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि एटीपी अणु इतना बड़ा है कि यह कोशिका झिल्ली से गुजरने में सक्षम नहीं है। इसलिए, एक सेल में उत्पादित एटीपी का उपयोग दूसरी सेल द्वारा नहीं किया जा सकता है। शरीर की प्रत्येक कोशिका को अपनी आवश्यकताओं के लिए एटीपी को अपने कार्यों को करने के लिए आवश्यक मात्रा में संश्लेषित करने के लिए मजबूर किया जाता है।

मानव शरीर की कोशिकाओं में एटीपी पुनर्संश्लेषण के तीन स्रोत। जाहिर है, मानव शरीर की कोशिकाओं के दूर के पूर्वज कई लाखों साल पहले मौजूद थे, जो पौधों की कोशिकाओं से घिरे थे, जो उन्हें अधिक मात्रा में कार्बोहाइड्रेट की आपूर्ति करते थे, और पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं थी या बिल्कुल भी नहीं थी। यह कार्बोहाइड्रेट है जो शरीर में ऊर्जा के उत्पादन के लिए पोषक तत्वों का सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला घटक है। और यद्यपि मानव शरीर की अधिकांश कोशिकाओं ने ऊर्जा कच्चे माल के रूप में प्रोटीन और वसा का उपयोग करने की क्षमता हासिल कर ली है, कुछ (उदाहरण के लिए, तंत्रिका, लाल रक्त, पुरुष लिंग) कोशिकाएं केवल कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के कारण ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम हैं। .

कार्बोहाइड्रेट के प्राथमिक ऑक्सीकरण की प्रक्रियाएं - या बल्कि, ग्लूकोज, जो वास्तव में, कोशिकाओं में ऑक्सीकरण का मुख्य सब्सट्रेट बनाती है - सीधे साइटोप्लाज्म में होती है: यह वहां है कि एंजाइम कॉम्प्लेक्स स्थित हैं, जिसके कारण ग्लूकोज अणु आंशिक रूप से होता है नष्ट हो जाता है, और जारी ऊर्जा एटीपी के रूप में जमा हो जाती है। इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है, यह बिना किसी अपवाद के मानव शरीर की सभी कोशिकाओं में हो सकता है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज के एक 6-कार्बन अणु से पाइरुविक एसिड के दो 3-कार्बन अणु और एटीपी के दो अणु बनते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस एक बहुत तेज़, लेकिन अपेक्षाकृत अक्षम प्रक्रिया है। ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रियाओं के पूरा होने के बाद कोशिका में बनने वाला पाइरुविक एसिड लगभग तुरंत लैक्टिक एसिड में बदल जाता है और कभी-कभी (उदाहरण के लिए, भारी मांसपेशियों के काम के दौरान) बहुत बड़ी मात्रा में रक्त में प्रवेश करता है, क्योंकि यह एक छोटा अणु है जो स्वतंत्र रूप से गुजर सकता है कोशिका झिल्ली। रक्त में अम्लीय चयापचय उत्पादों की इतनी बड़ी रिहाई होमोस्टैसिस को बाधित करती है, और शरीर को मांसपेशियों के काम या अन्य सक्रिय क्रिया के परिणामों से निपटने के लिए विशेष होमोस्टैटिक तंत्र को चालू करना पड़ता है।

ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप बनने वाले पाइरुविक एसिड में अभी भी बहुत अधिक संभावित रासायनिक ऊर्जा होती है और यह आगे ऑक्सीकरण के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकता है, लेकिन इसके लिए विशेष एंजाइम और ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया कई कोशिकाओं में होती है जिनमें विशेष अंग होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लियों की आंतरिक सतह बड़े लिपिड और प्रोटीन अणुओं से बनी होती है, जिसमें बड़ी संख्या में ऑक्सीडेटिव एंजाइम शामिल होते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर, साइटोप्लाज्म में बनने वाले 3-कार्बन अणु प्रवेश करते हैं - आमतौर पर यह एसिटिक एसिड (एसीटेट) होता है। वहां वे प्रतिक्रियाओं के निरंतर चल रहे चक्र में शामिल होते हैं, जिसके दौरान कार्बन और हाइड्रोजन परमाणु बारी-बारी से इन कार्बनिक अणुओं से अलग हो जाते हैं, जो ऑक्सीजन के साथ मिलकर कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में बदल जाते हैं। इन प्रतिक्रियाओं में, बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है। पाइरुविक एसिड का प्रत्येक अणु, माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीकरण के एक पूरे चक्र से गुजरने के बाद, कोशिका को 17 एटीपी अणु प्राप्त करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, 1 ग्लूकोज अणु का पूर्ण ऑक्सीकरण कोशिका को 2+17x2 = 36 एटीपी अणु प्रदान करता है। यह भी उतना ही महत्वपूर्ण है कि फैटी एसिड और अमीनो एसिड, यानी वसा और प्रोटीन के घटकों को भी माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में शामिल किया जा सकता है। इस क्षमता के लिए धन्यवाद, माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका को शरीर द्वारा खाए जाने वाले खाद्य पदार्थों से अपेक्षाकृत स्वतंत्र बनाता है: किसी भी मामले में, आवश्यक मात्रा में ऊर्जा प्राप्त की जाएगी।

कुछ ऊर्जा कोशिका में क्रिएटिन फॉस्फेट (सीआरपी) के एक अणु के रूप में जमा हो जाती है, जो एटीपी से छोटा और अधिक गतिशील होता है। यह वह छोटा अणु है जो कोशिका के एक छोर से दूसरे छोर तक तेजी से जा सकता है - जहां इस समय ऊर्जा की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। सीआरएफ स्वयं संश्लेषण, मांसपेशियों के संकुचन या तंत्रिका आवेग के संचालन की प्रक्रियाओं को ऊर्जा नहीं दे सकता है: इसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। लेकिन दूसरी ओर, सीआरएफ आसानी से और व्यावहारिक रूप से बिना किसी नुकसान के एडिनाज़िन डाइफॉस्फेट (एडीपी) अणु को अपनी सारी ऊर्जा देने में सक्षम है, जो तुरंत एटीपी में बदल जाता है और आगे जैव रासायनिक परिवर्तनों के लिए तैयार होता है।

इस प्रकार, सेल के कामकाज के दौरान खर्च की गई ऊर्जा, यानी। एटीपी को तीन मुख्य प्रक्रियाओं के कारण नवीनीकृत किया जा सकता है: एनारोबिक (ऑक्सीजन मुक्त) ग्लाइकोलाइसिस, एरोबिक (ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ) माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण, और फॉस्फेट समूह को सीआरएफ से एडीपी में स्थानांतरित करने के कारण भी।

क्रिएटिन फॉस्फेट स्रोत सबसे शक्तिशाली है, क्योंकि एडीपी के साथ सीआरएफ की प्रतिक्रिया बहुत तेज है। हालांकि, सेल में CrF की आपूर्ति आमतौर पर छोटी होती है - उदाहरण के लिए, CrF के कारण मांसपेशियां अधिकतम प्रयास के साथ 6-7 s से अधिक नहीं काम कर सकती हैं। यह आमतौर पर दूसरा सबसे शक्तिशाली - ग्लाइकोलाइटिक - ऊर्जा का स्रोत शुरू करने के लिए पर्याप्त है। ऐसे में पोषक तत्वों का संसाधन कई गुना अधिक होता है, लेकिन जैसे-जैसे काम आगे बढ़ता है, लैक्टिक एसिड बनने के कारण होमोस्टैसिस में तनाव बढ़ जाता है, और अगर ऐसा काम बड़ी मांसपेशियों द्वारा किया जाता है, तो यह 1.5 से अधिक नहीं रह सकता है। -दो मिनट। लेकिन इस समय के दौरान, माइटोकॉन्ड्रिया लगभग पूरी तरह से सक्रिय हो जाते हैं, जो न केवल ग्लूकोज, बल्कि फैटी एसिड को भी जलाने में सक्षम होते हैं, जिसकी आपूर्ति शरीर में लगभग अटूट होती है। इसलिए, एक एरोबिक माइटोकॉन्ड्रियल स्रोत बहुत लंबे समय तक काम कर सकता है, हालांकि इसकी शक्ति अपेक्षाकृत कम है - ग्लाइकोलाइटिक स्रोत से 2-3 गुना कम और क्रिएटिन फॉस्फेट स्रोत की शक्ति से 5 गुना कम।

शरीर के विभिन्न ऊतकों में ऊर्जा उत्पादन के संगठन की विशेषताएं। विभिन्न ऊतकों में माइटोकॉन्ड्रिया की अलग-अलग संतृप्ति होती है। वे हड्डियों और सफेद वसा में कम से कम, भूरे रंग के वसा, यकृत और गुर्दे में सबसे अधिक होते हैं। तंत्रिका कोशिकाओं में काफी मात्रा में माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं। मांसपेशियों में माइटोकॉन्ड्रिया की उच्च सांद्रता नहीं होती है, लेकिन इस तथ्य के कारण कि कंकाल की मांसपेशियां शरीर का सबसे विशाल ऊतक हैं (एक वयस्क के शरीर के वजन का लगभग 40%), यह मांसपेशियों की कोशिकाओं की जरूरतें हैं जो बड़े पैमाने पर निर्धारित करती हैं सभी ऊर्जा चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता और दिशा। I.A. अर्शवस्की ने इसे "कंकाल की मांसपेशियों का ऊर्जा नियम" कहा।

उम्र के साथ, ऊर्जा चयापचय के दो महत्वपूर्ण घटक एक साथ बदलते हैं: विभिन्न चयापचय गतिविधि वाले ऊतकों के द्रव्यमान का अनुपात, साथ ही इन ऊतकों में सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीडेटिव एंजाइमों की सामग्री। नतीजतन, ऊर्जा चयापचय में काफी जटिल परिवर्तन होते हैं, लेकिन सामान्य तौर पर, उम्र के साथ इसकी तीव्रता कम हो जाती है, और काफी महत्वपूर्ण है।

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रिया की आधुनिक समझ बेलित्जर और कालकर के अग्रणी कार्य से मिलती है। कालकर ने पाया कि एरोबिक फास्फारिलीकरण श्वसन से जुड़ा है। बेलिट्जर ने संयुग्मित फॉस्फेट बंधन और ऑक्सीजन तेज के बीच स्टोइकोमेट्रिक संबंध का विस्तार से अध्ययन किया और दिखाया कि अकार्बनिक फॉस्फेट अणुओं की संख्या और अवशोषित ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या का अनुपात।

जब श्वास कम से कम दो के बराबर हो। उन्होंने यह भी बताया कि अवशोषित ऑक्सीजन के प्रति परमाणु दो या दो से अधिक एटीपी अणुओं के निर्माण के लिए सब्सट्रेट से ऑक्सीजन में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण ऊर्जा का एक संभावित स्रोत है।

NADH अणु एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है, और फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रिया का रूप होता है

संक्षेप में, यह प्रतिक्रिया इस प्रकार लिखी जाती है

प्रतिक्रिया (15.11) में तीन एटीपी अणुओं का संश्लेषण एनएडीएच अणु के दो इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ ऑक्सीजन अणु में स्थानांतरण के कारण होता है। इस स्थिति में, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा 1.14 eV घट जाती है।

जलीय वातावरण में, विशेष एंजाइमों की भागीदारी के साथ, एटीपी अणु हाइड्रोलाइज्ड होते हैं

प्रतिक्रियाओं (15.12) और (15.13) में शामिल अणुओं के संरचनात्मक सूत्र अंजीर में दिखाए गए हैं। 31.

शारीरिक स्थितियों के तहत, प्रतिक्रियाओं में शामिल अणु (15.12) और (15.13) आयनीकरण (एटीपी, ) के विभिन्न चरणों में हैं। इसलिए, इन सूत्रों में रासायनिक प्रतीकों को अणुओं के बीच प्रतिक्रियाओं के एक सशर्त रिकॉर्ड के रूप में समझा जाना चाहिए जो आयनीकरण के विभिन्न चरणों में हैं। इस संबंध में, प्रतिक्रिया में मुक्त ऊर्जा एजी में वृद्धि (15.12) और प्रतिक्रिया में कमी (15.13) तापमान, आयन एकाग्रता और माध्यम के पीएच मान पर निर्भर करती है। मानक शर्तों के तहत eV kcal/mol)। यदि हम शारीरिक पीएच मान और कोशिकाओं के अंदर आयनों की एकाग्रता के साथ-साथ कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में एटीपी और एडीपी अणुओं और अकार्बनिक फॉस्फेट की सांद्रता के सामान्य मूल्यों को ध्यान में रखते हुए उचित सुधार पेश करते हैं, तब ATP अणुओं के जल-अपघटन की मुक्त ऊर्जा के लिए हमें -0.54 eV (-12.5 kcal/mol) मान प्राप्त होता है। एटीपी अणुओं के हाइड्रोलिसिस की मुक्त ऊर्जा एक स्थिर मूल्य नहीं है। यह एक ही कोशिका के विभिन्न स्थानों में भी समान नहीं हो सकता है, यदि ये स्थान सांद्रता में भिन्न हों।

लिपमैन (1941) के अग्रणी कार्य की उपस्थिति के बाद से, यह ज्ञात हो गया है कि कोशिका में एटीपी अणु एक सार्वभौमिक अल्पकालिक स्टोर और अधिकांश जीवन प्रक्रियाओं में उपयोग की जाने वाली रासायनिक ऊर्जा के वाहक के रूप में कार्य करते हैं।

एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान ऊर्जा की रिहाई अणुओं के परिवर्तन के साथ होती है

इस मामले में, प्रतीक द्वारा इंगित बंधन के टूटने से फॉस्फोरिक एसिड अवशेष समाप्त हो जाता है। लिपमैन के सुझाव पर, इस तरह के बंधन को "ऊर्जा-समृद्ध फॉस्फेट बंधन" या "मैक्रोर्जिक बंधन" के रूप में जाना जाने लगा। यह उपाधि अत्यंत दुर्भाग्यपूर्ण है। यह हाइड्रोलिसिस के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं की ऊर्जा को बिल्कुल भी नहीं दर्शाता है। मुक्त ऊर्जा की रिहाई एक बंधन के टूटने के कारण नहीं है (इस तरह के टूटने के लिए हमेशा ऊर्जा खर्च की आवश्यकता होती है), लेकिन प्रतिक्रियाओं में शामिल सभी अणुओं की पुनर्व्यवस्था, नए बंधनों का निर्माण, और सॉल्वेट के गोले की पुनर्व्यवस्था प्रतिक्रिया के दौरान।

जब एक NaCl अणु पानी में घुल जाता है, तो हाइड्रेटेड आयन बनते हैं। जलयोजन के दौरान ऊर्जा में लाभ NaCl अणु में एक बंधन टूटने पर ऊर्जा हानि को कवर करता है। इस ऊर्जा लाभ को NaCl अणु में "उच्च-ऊर्जा बंधन" के लिए विशेषता देना अजीब होगा।

जैसा कि ज्ञात है, भारी परमाणु नाभिक के विखंडन के दौरान, बहुत अधिक ऊर्जा निकलती है, जो किसी भी उच्च-एर्गिक बंधनों के टूटने से जुड़ी नहीं है, बल्कि विखंडन के टुकड़ों की पुनर्व्यवस्था और कूलप की ऊर्जा में कमी के कारण होती है। प्रत्येक खंड में नाभिकों के बीच प्रतिकर्षण।

"मैक्रोर्जिक बॉन्ड" की अवधारणा की निष्पक्ष आलोचना एक से अधिक बार व्यक्त की गई है। फिर भी, इस विचार को वैज्ञानिक साहित्य में व्यापक रूप से पेश किया गया है। बड़ा

तालिका 8

फॉस्फोराइलेटेड यौगिकों के संरचनात्मक सूत्र: ए - फॉस्फोएनोलीरूवेट; बी - 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट; सी - क्रिएटिन फॉस्फेट; - ग्लूकोज-आई-फॉस्फेट; - ग्लूकोज-6-फॉस्फेट।

इसमें कोई परेशानी नहीं है यदि अभिव्यक्ति "हाई-एर्जी फॉस्फेट बॉन्ड" का उपयोग सशर्त रूप से किया जाता है, तो अन्य आयनों, पीएच, आदि की इसी उपस्थिति के साथ जलीय घोल में होने वाले परिवर्तनों के पूरे चक्र के संक्षिप्त विवरण के रूप में।

तो, बायोकेमिस्ट द्वारा उपयोग की जाने वाली फॉस्फेट बॉन्ड ऊर्जा की अवधारणा सशर्त रूप से प्रारंभिक पदार्थों की मुक्त ऊर्जा और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं के उत्पादों की मुक्त ऊर्जा के बीच अंतर को दर्शाती है, जिसमें फॉस्फेट समूह विभाजित होते हैं। इस अवधारणा को एक मुक्त अणु में परमाणुओं के दो समूहों के बीच रासायनिक बंधन ऊर्जा की अवधारणा के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। उत्तरार्द्ध कनेक्शन को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा की विशेषता है।

कोशिकाओं में कई फॉस्फोराइलेटेड यौगिक होते हैं, जिनमें से साइटोप्लाज्म में हाइड्रोलिसिस मुक्त ऊर्जा की रिहाई से जुड़ा होता है। इनमें से कुछ यौगिकों के जल-अपघटन की मानक मुक्त ऊर्जाओं के मान तालिका में दिए गए हैं। 8. इन यौगिकों के संरचनात्मक सूत्र अंजीर में दिखाए गए हैं। 31 और 35.

हाइड्रोलिसिस की मानक मुक्त ऊर्जा के बड़े नकारात्मक मूल्य नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए हाइड्रोलिसिस उत्पादों की जलयोजन ऊर्जा और उनके इलेक्ट्रॉन गोले की पुनर्व्यवस्था के कारण होते हैं। टेबल से। 8 यह इस प्रकार है कि एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस की मानक मुक्त ऊर्जा का मूल्य "उच्च-ऊर्जा" (फॉस्फोइनोलपाइरुनेट) और "कम-ऊर्जा" (ग्लूकोज-6-फॉस्फेट) यौगिकों के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखता है। यह एक कारण है कि एटीपी अणु फॉस्फेट समूहों का एक सुविधाजनक सार्वभौमिक वाहक है।

विशेष एंजाइमों की मदद से, एटीपी और एडीपी अणु उच्च और निम्न-ऊर्जा के बीच संवाद करते हैं

फॉस्फेट यौगिक। उदाहरण के लिए, एंजाइम पाइरूवेट किनेज फॉस्फेट को फॉस्फोएनोलपाइरूवेट से एडीपी में स्थानांतरित करता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, पाइरूवेट और एक एटीपी अणु बनते हैं। इसके अलावा, एंजाइम हेक्सोकाइनेज की मदद से, एटीपी अणु फॉस्फेट समूह को डी-ग्लूकोज में स्थानांतरित कर सकता है, इसे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में बदल सकता है। इन दो प्रतिक्रियाओं का कुल उत्पाद परिवर्तन के लिए कम हो जाएगा

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं केवल एक मध्यवर्ती चरण से गुजर सकती हैं, जिसमें एटीपी और एडीपी अणु आवश्यक रूप से शामिल होते हैं।

परीक्षण। सूक्ष्म स्तर। 1 विकल्प। श्रेणी 9

A1. कोशिकाओं में सबसे अधिक मात्रा में कौन सा रासायनिक तत्व निहित है:
1.नाइट्रोजन
2.ऑक्सीजन
3.कोयला
4.हाइड्रोजन
ए 2. उस रासायनिक तत्व का नाम बताइए जो एटीपी, सभी प्रोटीन मोनोमर और न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा है।
1)एन 2)पी 3)एस 4)Fe
A3. एक ऐसे रासायनिक यौगिक को इंगित करें जो कार्बोहाइड्रेट नहीं है।
1) लैक्टोज 2) काइटिन 3) केरातिन 4) स्टार्च
A4. प्रोटीन की संरचना का नाम क्या है, जो अमीनो एसिड की एक श्रृंखला का एक हेलिक्स है, जो अंतरिक्ष में एक गेंद में कुंडलित होता है?

A5.पशु कोशिकाओं में, भंडारण कार्बोहाइड्रेट है:
1. स्टार्च
2. सेल्युलोज
3.ग्लूकोज
4.ग्लाइकोजन
A6.नवजात स्तनधारियों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है:
1. ग्लूकोज
2. स्टार्च
3.ग्लाइकोजन
4.लैक्टोज
A7. RNA मोनोमर क्या है?
1) नाइट्रोजनस बेस 2) न्यूक्लियोटाइड 3) राइबोज 4) यूरैसिल
A8. RNA अणु में कितने प्रकार के नाइट्रोजनी क्षार शामिल होते हैं?
1)5 2)2 3)3 4)4
A9. डीएनए का कौन-सा नाइट्रोजनी क्षारक साइटोसिन का पूरक है?
1) एडेनाइन 2) गुआनाइन 3) यूरैसिल 4) थायमिन
ए10. अणु ऊर्जा के सार्वभौमिक जैविक संचायक हैं।
1).प्रोटीन 2).लिपिड्स 3).डीएनए 4).एटीपी
ए11. एक डीएनए अणु में, गुआनिन के साथ न्यूक्लियोटाइड की संख्या कुल का 5% है। इस अणु में थायमिन के साथ कितने न्यूक्लियोटाइड हैं
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%
A12. कोशिका में ATP अणुओं की क्या भूमिका है?

1-परिवहन कार्य प्रदान करें 2-वंशानुगत जानकारी प्रसारित करें

3-ऊर्जा के साथ महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं प्रदान करें 4-जैव रासायनिक में तेजी लाएं

प्रतिक्रियाओं

पहले में। कोशिका में कार्बोहाइड्रेट के क्या कार्य हैं?

उत्प्रेरक 4) संरचनात्मक

ऊर्जा 5) भंडारण

मोटर 6) सिकुड़ा हुआ

मे 2। डीएनए अणु के न्यूक्लियोटाइड के संरचनात्मक घटक क्या हैं?

विभिन्न अम्ल

लाइपोप्रोटीन

कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज

नाइट्रिक एसिड

फॉस्फोरिक एसिड

3 बजे। कार्बनिक पदार्थ और उसके प्रकार की संरचना और कार्य के बीच एक पत्राचार स्थापित करें:

पदार्थ की संरचना और कार्य

A. ग्लिसरॉल अणुओं और फैटी एसिड के अवशेषों से मिलकर बनता है 1. लिपिड

B. अमीनो एसिड अणुओं के अवशेषों से मिलकर बनता है 2. प्रोटीन

बी थर्मोरेग्यूलेशन में भाग लें

D. शरीर को बाहरी पदार्थों से बचाएं

D. पेप्टाइड बंधों के कारण बनते हैं।

ई. वे सबसे अधिक ऊर्जा गहन हैं।

सी1. समस्या का समाधान करो।

एक डीएनए अणु में एडेनिन (ए) के साथ 1250 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जो उनकी कुल संख्या का 20% है। निर्धारित करें कि डीएनए अणु में थाइमिन (टी), साइटोसिन (सी) और ग्वानिन (जी) के साथ कितने न्यूक्लियोटाइड अलग-अलग निहित हैं। उत्तर स्पष्ट कीजिए।

कुल: 21 अंक

मूल्यांकन के मानदंड:

19 -21 अंक - "5"

13 - 18 अंक - "4"

9-12 अंक - "3"

1 - 8 अंक - "2"

परीक्षण। सूक्ष्म स्तर। विकल्प 2। श्रेणी 9

A1. चार रासायनिक तत्वों की हिस्सेदारी सेल की कुल सामग्री का 98% है। एक रासायनिक तत्व का संकेत दें जो उनसे संबंधित नहीं है।
1) ओ 2) आर 3) सी 4) एन

A2. बच्चों में निम्न की कमी के साथ रिकेट्स विकसित होते हैं:
1.मैंगनीज और आयरन
2.कैल्शियम और फास्फोरस
3.तांबा और जस्ता
4. सल्फर और नाइट्रोजन
A3. डिसैकराइड का नाम बताइए।
1) लैक्टोज 2) फ्रुक्टोज 3) स्टार्च 4) ग्लाइकोजन
ए4. एक प्रोटीन की संरचना का नाम क्या है, जो एक हेलिक्स है जिससे अमीनो एसिड की एक श्रृंखला मुड़ी हुई है?
1) प्राथमिक 2) माध्यमिक 3) तृतीयक 4) चतुर्धातुक
A5. पादप कोशिकाओं में, भंडारण कार्बोहाइड्रेट है:
1. स्टार्च
2. सेल्युलोज
3.ग्लूकोज
4.ग्लाइकोजन
A6. 1 ग्राम के अपघटन के दौरान सबसे बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है:
1. वसा
2. गिलहरी
3.ग्लूकोज
4.कार्बोहाइड्रेट
A7. डीएनए मोनोमर क्या है?
1) नाइट्रोजनस बेस 2) न्यूक्लियोटाइड 3) डीऑक्सीराइबोज 4) यूरैसिल
A8. एक डीएनए अणु में कितने पोलीन्यूक्लियोटाइड स्ट्रेंड शामिल होते हैं?
1)1 2)2 3)3 4)4
A9. एक रासायनिक यौगिक का नाम बताइए जो RNA में मौजूद है लेकिन DNA में नहीं है।
1) थायमिन 2) डीओक्समायरिबोज़ 3) राइबोस 4) ग्वानिन
ए10. अणु कोशिका के ऊर्जा स्रोत हैं।
1).प्रोटीन 2).लिपिड्स 3).डीएनए 4).एटीपी

ए11. एक डीएनए अणु में, साइटोसिन के साथ न्यूक्लियोटाइड की संख्या कुल का 5% है। इस अणु में थायमिन के साथ कितने न्यूक्लियोटाइड हैं
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%

A12. कौन से यौगिक ATP बनाते हैं?

1-नाइट्रोजनस बेस एडेनिन, कार्बोहाइड्रेट राइबोज, फॉस्फोरिक एसिड के 3 अणु

2-नाइट्रोजन बेस गुआनिन, फ्रुक्टोज शुगर, फॉस्फोरिक एसिड अवशेष।

3-राइबोस, ग्लिसरॉल और कोई भी अमीनो एसिड

भाग बी (प्रस्तावित छह में से तीन सही उत्तर चुनें)

पहले में। लिपिड निम्नलिखित कार्य करते हैं:

एंजाइमेटिक 4) परिवहन

ऊर्जा 5) भंडारण

हार्मोनल 6) वंशानुगत जानकारी का संचरण

मे 2। आरएनए अणु के न्यूक्लियोटाइड बनाने वाले संरचनात्मक घटक क्या हैं?

नाइट्रोजनस बेस: ए, यू, जी, सी।

विभिन्न अम्ल

नाइट्रोजनस बेस: ए, टी, जी, सी।

कार्बोहाइड्रेट राइबोज

नाइट्रिक एसिड

फॉस्फोरिक एसिड

3 बजे। सुविधाओं और अणुओं के बीच एक पत्राचार स्थापित करें जिसके लिए वे विशेषता हैं।

अणु की विशेषताएं

ए) पानी में अच्छी तरह से घुल जाता है 1) मोनोसैकराइड्स

बी) एक मीठा स्वाद है 2) पॉलीसेकेराइड

सी) कोई मीठा स्वाद नहीं

डी) ग्लूकोज, राइबोज, फ्रुक्टोज

डी) पानी में अघुलनशील

ई) स्टार्च, ग्लाइकोजन, काइटिन।

सी1. डीएनए अणु में साइटोसिन (सी) के साथ 1100 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जो उनकी कुल संख्या का 20% है। निर्धारित करें कि डीएनए अणु में थाइमिन (टी), गुआनिन (जी), एडेनिन (ए) के साथ कितने न्यूक्लियोटाइड अलग-अलग निहित हैं, परिणाम की व्याख्या करें।

भाग ए - 1 अंक (अधिकतम 12 अंक)

भाग बी - 2 अंक (अधिकतम 6 अंक)

भाग सी - 3 अंक (अधिकतम 3 अंक)

कुल: 21 अंक

मूल्यांकन के मानदंड:

19 - 21 अंक - "5"

13 - 18 अंक - "4"

9-12 अंक - "3"

1 - 8 अंक - "2"

पदार्थों के जैव रासायनिक परिवर्तनों की प्रक्रिया में, ऊर्जा की रिहाई के साथ, रासायनिक बंधन टूट जाते हैं। यह मुक्त, स्थितिज ऊर्जा है, जिसका उपयोग जीवित जीवों द्वारा सीधे नहीं किया जा सकता है। इसे परिवर्तित किया जाना चाहिए। ऊर्जा के दो सार्वभौमिक रूप हैं जिनका उपयोग सेल में विभिन्न प्रकार के कार्य करने के लिए किया जा सकता है:

1) रासायनिक ऊर्जा, रासायनिक यौगिकों के मैक्रोर्जिक बंधों की ऊर्जा। रासायनिक बंधों को मैक्रोर्जिक कहा जाता है, जब वे टूटते हैं, तो बड़ी मात्रा में मुक्त ऊर्जा निकलती है। ऐसे बंध वाले यौगिक मैक्रोर्जिक होते हैं। एटीपी अणु में मैक्रोर्जिक बांड होते हैं। इसमें कुछ गुण होते हैं जो कोशिकाओं के ऊर्जा चयापचय में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका निर्धारित करते हैं:

· थर्मोडायनामिक अस्थिरता;

· उच्च रासायनिक स्थिरता। कुशल ऊर्जा संरक्षण प्रदान करता है, क्योंकि यह गर्मी के रूप में ऊर्जा के अपव्यय को रोकता है;

· एटीपी अणु का छोटा आकार कोशिका के विभिन्न भागों में फैलाना आसान बनाता है, जहां रासायनिक, आसमाटिक या रासायनिक कार्य करने के लिए बाहर से ऊर्जा की आवश्यकता होती है;

· एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन का औसत मूल्य होता है, जो इसे ऊर्जा कार्यों को सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन करने की अनुमति देता है, अर्थात ऊर्जा को उच्च-ऊर्जा से कम-ऊर्जा यौगिकों में स्थानांतरित करना।

एटीपी सभी जीवित जीवों के लिए एक सार्वभौमिक ऊर्जा संचयक है; ऊर्जा एटीपी अणुओं में बहुत कम समय के लिए संग्रहीत होती है (एटीपी जीवनकाल एक सेकंड का 1/3 है)। यह सभी चल रही प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने पर तुरंत खर्च किया जाता है। एटीपी अणु में निहित ऊर्जा का उपयोग साइटोप्लाज्म में होने वाली प्रतिक्रियाओं में किया जा सकता है (अधिकांश जैवसंश्लेषण में, साथ ही कुछ झिल्ली-निर्भर प्रक्रियाओं में)।

2) विद्युत रासायनिक ऊर्जा (हाइड्रोजन ट्रांसमेम्ब्रेन संभावित ऊर्जा)Δ। जब इलेक्ट्रॉनों को रेडॉक्स श्रृंखला के साथ एक निश्चित प्रकार के स्थानीयकृत झिल्ली में स्थानांतरित किया जाता है, जिसे ऊर्जा-निर्माण या संयुग्मन कहा जाता है, तो झिल्ली के दोनों किनारों पर अंतरिक्ष में प्रोटॉन का असमान वितरण होता है, यानी एक ट्रांसवर्सली ओरिएंटेड या ट्रांसमेम्ब्रेन हाइड्रोजन ग्रेडिएंट Δ झिल्ली पर होता है, जिसे वोल्ट में मापा जाता है। परिणामी एटीपी अणुओं के संश्लेषण की ओर जाता है। रूप में ऊर्जा का उपयोग झिल्ली पर स्थानीयकृत विभिन्न ऊर्जा-निर्भर प्रक्रियाओं में किया जा सकता है:

आनुवंशिक परिवर्तन की प्रक्रिया में डीएनए के अवशोषण के लिए;

झिल्ली में प्रोटीन के स्थानांतरण के लिए;

कई प्रोकैरियोट्स की आवाजाही सुनिश्चित करने के लिए;

· साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के माध्यम से अणुओं और आयनों के सक्रिय परिवहन को सुनिश्चित करना।

पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान प्राप्त सभी मुक्त ऊर्जा को सेल के लिए सुलभ रूप में परिवर्तित नहीं किया जाता है और एटीपी में जमा होता है। उत्पन्न मुक्त ऊर्जा का एक हिस्सा थर्मल, कम अक्सर प्रकाश और विद्युत ऊर्जा के रूप में नष्ट हो जाता है। यदि कोई कोशिका सभी ऊर्जा-खपत प्रक्रियाओं पर खर्च करने की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करती है, तो यह बड़ी मात्रा में उच्च-आणविक आरक्षित पदार्थों (लिपिड) का संश्लेषण करती है। यदि आवश्यक हो, तो ये पदार्थ जैव रासायनिक परिवर्तनों से गुजरते हैं और कोशिका को ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं।