Կանոնակարգեր 

Դրանք ունիվերսալ կենսաբանական էներգիայի կուտակիչ են։ Բջջային էներգիայի ունիվերսալ ձևեր. Գիտելիքի ներդրման վերահսկում

Նյութերի կենսաքիմիական փոխակերպումների գործընթացում քայքայվում են քիմիական կապերը՝ ուղեկցվելով էներգիայի արտազատմամբ։ Սա անվճար, պոտենցիալ էներգիա է, որն ուղղակիորեն չի կարող օգտագործվել կենդանի օրգանիզմների կողմից։ Այն պետք է փոխակերպվի: Գոյություն ունեն էներգիայի երկու ունիվերսալ ձևեր, որոնք կարող են օգտագործվել բջիջում տարբեր տեսակի աշխատանքներ կատարելու համար.

1) Քիմիական էներգիա, քիմիական միացությունների մակրոէերգիկ կապերի էներգիա. Քիմիական կապերը կոչվում են մակրոէերգիկ, եթե դրանք կոտրվելիս ազատվում է մեծ քանակությամբ ազատ էներգիա։ Նման կապեր ունեցող միացությունները մակրոէերգիկ են։ ATP մոլեկուլն ունի մակրոէերգիկ կապեր: Այն ունի որոշակի հատկություններ, որոնք որոշում են նրա կարևոր դերը բջիջների էներգետիկ նյութափոխանակության մեջ.

· Թերմոդինամիկական անկայունություն;

· Բարձր քիմիական կայունություն: Ապահովում է էներգիայի արդյունավետ պահպանում, քանի որ այն կանխում է էներգիայի ջերմության ձևով սպառումը.

· ATP մոլեկուլի փոքր չափը հեշտացնում է ցրումը բջջի տարբեր մասերում, որտեղ արտաքինից էներգիա է անհրաժեշտ քիմիական, օսմոտիկ կամ քիմիական աշխատանք կատարելու համար;

· ATP հիդրոլիզի ժամանակ ազատ էներգիայի փոփոխությունն ունի միջին արժեք, որը թույլ է տալիս լավագույնս կատարել էներգետիկ ֆունկցիաները, այսինքն՝ էներգիա փոխանցել բարձր էներգիայից ցածր էներգիայի միացություններին։

ATP-ն էներգիայի ունիվերսալ կուտակիչ է բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար, էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլներում շատ կարճ ժամանակով (ATP-ի կյանքի տևողությունը 1/3 վայրկյան է): Այն անմիջապես ծախսվում է բոլոր ընթացիկ գործընթացների համար էներգիա ապահովելու վրա: ATP մոլեկուլում պարունակվող էներգիան կարող է օգտագործվել ցիտոպլազմայում տեղի ունեցող ռեակցիաներում (բիոսինթեզի մեծ մասում, ինչպես նաև թաղանթից կախված որոշ գործընթացներում):

2) Էլեկտրաքիմիական էներգիա (ջրածնի տրանսմեմբրանային պոտենցիալ էներգիա)Δ. Երբ էլեկտրոնները փոխանցվում են ռեդոքս շղթայի երկայնքով, որոշակի տիպի տեղայնացված թաղանթներում, որոնք կոչվում են էներգիա ձևավորող կամ կապող, մեմբրանի երկու կողմերում տեղի է ունենում պրոտոնների անհավասար բաշխում տիեզերքում, այսինքն՝ առաջանում է լայնակի կողմնորոշված ​​կամ տրանսմեմբրանային ջրածնի գրադիենտ Δ։ մեմբրանի վրա՝ չափված վոլտերով, ստացված Δ-ն հանգեցնում է ATP մոլեկուլների սինթեզին։ Δ ձևի էներգիան կարող է օգտագործվել մեմբրանի վրա տեղայնացված էներգիայից կախված տարբեր գործընթացներում.



Գենետիկական վերափոխման գործընթացում ԴՆԹ-ի կլանման համար.

Սպիտակուցների մեմբրանի միջոցով փոխանցելու համար;

Ապահովել բազմաթիվ պրոկարիոտների շարժումը;

· Ապահովել մոլեկուլների և իոնների ակտիվ տեղափոխումը ցիտոպլազմային թաղանթով.

Նյութերի օքսիդացման ընթացքում ստացված ոչ բոլոր ազատ էներգիան է վերածվում բջջին հասանելի ձևի և կուտակվում ATP-ում։ Ստեղծված ազատ էներգիայի մի մասը ցրվում է ջերմային, ավելի հազվադեպ՝ լույսի և էլեկտրական էներգիայի տեսքով։ Եթե ​​բջիջը կուտակում է ավելի շատ էներգիա, քան կարող է ծախսել էներգիա սպառող բոլոր գործընթացների վրա, այն սինթեզում է մեծ քանակությամբ բարձր մոլեկուլային պահուստային նյութեր (լիպիդներ): Անհրաժեշտության դեպքում այդ նյութերը ենթարկվում են կենսաքիմիական փոխակերպումների և բջիջին էներգիա են մատակարարում։

ATP-ն բջջի ունիվերսալ էներգիայի «արժույթն» է։Բնության ամենազարմանալի «գյուտերից» են, այսպես կոչված, «մակրոէերգիկ» նյութերի մոլեկուլները, որոնց քիմիական կառուցվածքում կա մեկ կամ մի քանի կապեր, որոնք հանդես են գալիս որպես էներգիա պահող սարքեր։ Բնության մեջ հայտնաբերվել են մի քանի նմանատիպ մոլեկուլներ, սակայն դրանցից միայն մեկը՝ ադենոզինտրիֆոսֆորաթթուն (ATP), հայտնաբերված է մարդու օրգանիզմում։ Սա բավականին բարդ օրգանական մոլեկուլ է, որին կցված են անօրգանական ֆոսֆորաթթվի PO 3 բացասական լիցքավորված մնացորդներ։ Հենց այդ ֆոսֆորի մնացորդներն են «մակրոէերգիկ» կապերով կապված մոլեկուլի օրգանական մասի հետ, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են տարբեր ներբջջային ռեակցիաների ժամանակ։ Այնուամենայնիվ, այդ կապերի էներգիան տարածության մեջ չի ցրվում ջերմության տեսքով, այլ օգտագործվում է այլ մոլեկուլների շարժման կամ քիմիական փոխազդեցության համար։ Այս հատկության շնորհիվ է, որ ATP-ն կատարում է բջջում էներգիայի ունիվերսալ պահեստավորման (կուտակիչի), ինչպես նաև ունիվերսալ «արժույթի» գործառույթը: Ի վերջո, բջջում տեղի ունեցող գրեթե յուրաքանչյուր քիմիական փոխակերպում կա՛մ կլանում է, կա՛մ ազատում էներգիան: Էներգիայի պահպանման օրենքի համաձայն՝ օքսիդատիվ ռեակցիաների արդյունքում գոյացած և ATP-ի տեսքով պահպանվող էներգիայի ընդհանուր քանակը հավասար է էներգիայի քանակին, որը բջիջը կարող է օգտագործել իր սինթետիկ գործընթացների և ցանկացած ֆունկցիայի կատարման համար։ . Որպես «վճար» այս կամ այն ​​գործողությունը կատարելու հնարավորության համար, բջիջը ստիպված է ծախսել ATP-ի իր պաշարը։ Այս դեպքում պետք է ընդգծել, որ ATP մոլեկուլն այնքան մեծ է, որ չի կարողանում անցնել բջջային թաղանթով։ Հետևաբար, մի բջիջում արտադրված ATP-ն չի կարող օգտագործվել մեկ այլ բջիջի կողմից: Մարմնի յուրաքանչյուր բջիջ ստիպված է ինքնուրույն սինթեզել ATP իր կարիքների համար այն քանակությամբ, որով անհրաժեշտ է կատարել իր գործառույթները:

Մարդու մարմնի բջիջներում ATP-ի վերասինթեզի երեք աղբյուրներ.Ըստ երևույթին, մարդու մարմնի բջիջների հեռավոր նախնիները գոյություն են ունեցել միլիոնավոր տարիներ առաջ՝ շրջապատված բույսերի բջիջներով, որոնք նրանց ավելցուկային ածխաջրեր էին մատակարարում, և թթվածինը բավարար չէր կամ ընդհանրապես չկար։ Հենց ածխաջրերն են սննդանյութերի ամենաօգտագործվող բաղադրիչն օրգանիզմում էներգիա արտադրելու համար։ Եվ չնայած մարդու մարմնի բջիջների մեծ մասը ձեռք է բերել սպիտակուցներ և ճարպեր որպես էներգիայի հումք օգտագործելու ունակություն, որոշ բջիջներ (օրինակ՝ նյարդային, կարմիր արյան, արական սեռի) ունակ են էներգիա արտադրել միայն ածխաջրերի օքսիդացման շնորհիվ։ .

Ածխաջրերի առաջնային օքսիդացման գործընթացները, ավելի ճիշտ, գլյուկոզան, որը, ըստ էության, կազմում է բջիջների օքսիդացման հիմնական սուբստրատը, տեղի են ունենում անմիջապես ցիտոպլազմայում. այնտեղ են գտնվում ֆերմենտային համալիրները, որոնց պատճառով գլյուկոզայի մոլեկուլը մասամբ է: ոչնչացվում է, և թողարկված էներգիան պահվում է ATP-ի տեսքով: Այս գործընթացը կոչվում է գլիկոլիզ, այն կարող է տեղի ունենալ մարդու մարմնի բոլոր բջիջներում՝ առանց բացառության։ Այս ռեակցիայի արդյունքում գլյուկոզայի մեկ 6 ածխածնային մոլեկուլից առաջանում են պիրուվիթթվի երկու 3 ածխածնային մոլեկուլներ և ATP երկու մոլեկուլներ։

Գլիկոլիզը շատ արագ, բայց համեմատաբար անարդյունավետ գործընթաց է: Գլիկոլիզի ռեակցիաների ավարտից հետո բջջում ձևավորված պիրուվիկ թթուն գրեթե անմիջապես վերածվում է կաթնաթթվի և երբեմն (օրինակ՝ մկանային ծանր աշխատանքի ժամանակ) շատ մեծ քանակությամբ մտնում է արյուն, քանի որ սա փոքր մոլեկուլ է, որը կարող է ազատորեն անցնել։ բջջային թաղանթ. Արյան մեջ թթվային նյութափոխանակության արտադրանքի նման զանգվածային արտազատումը խախտում է հոմեոստազը, և մարմինը պետք է միացնի հատուկ հոմեոստատիկ մեխանիզմներ, որպեսզի կարողանա հաղթահարել մկանների աշխատանքի կամ այլ ակտիվ գործողության հետևանքները:

Գլիկոլիզի արդյունքում ձևավորված պիրուվիկ թթուն դեռ պարունակում է շատ պոտենցիալ քիմիական էներգիա և կարող է ծառայել որպես հետագա օքսիդացման հիմք, բայց դրա համար անհրաժեշտ են հատուկ ֆերմենտներ և թթվածին: Այս գործընթացը տեղի է ունենում բազմաթիվ բջիջներում, որոնք պարունակում են հատուկ օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ: Միտոքոնդրիալ թաղանթների ներքին մակերեսը կազմված է մեծ լիպիդային և սպիտակուցային մոլեկուլներից, ներառյալ մեծ թվով օքսիդատիվ ֆերմենտներ։ Միտոքոնդրիաների ներսում ներթափանցում են ցիտոպլազմում ձևավորված 3-ածխածնի մոլեկուլները, սովորաբար դա քացախաթթու է (ացետատ): Այնտեղ դրանք ներառված են ռեակցիաների շարունակական ցիկլի մեջ, որի ընթացքում ածխածնի և ջրածնի ատոմները հերթափոխով բաժանվում են այս օրգանական մոլեկուլներից, որոնք, երբ միանում են թթվածին, վերածվում են ածխաթթու գազի և ջրի: Այս ռեակցիաների ժամանակ մեծ քանակությամբ էներգիա է արտազատվում, որը պահպանվում է ATP-ի տեսքով։ Պիրուվիկ թթվի յուրաքանչյուր մոլեկուլ, անցնելով միտոքոնդրիայում օքսիդացման ամբողջական ցիկլով, թույլ է տալիս բջիջին ստանալ 17 ATP մոլեկուլ: Այսպիսով, 1 գլյուկոզայի մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացումն ապահովում է բջջի 2+17x2 = 36 ATP մոլեկուլ։ Հավասարապես կարևոր է, որ ճարպաթթուները և ամինաթթուները, այսինքն՝ ճարպերի և սպիտակուցների բաղադրիչները, նույնպես կարող են ներառվել միտոքոնդրիումային օքսիդացման գործընթացում: Այս ունակության շնորհիվ միտոքոնդրիան բջիջը դարձնում է համեմատաբար անկախ այն բանից, թե ինչ մթերքներ է ուտում օրգանիզմը. ամեն դեպքում անհրաժեշտ քանակությամբ էներգիա կստացվի։

Էներգիայի մի մասը պահվում է բջիջում՝ կրեատին ֆոսֆատի (CrP) մոլեկուլի տեսքով, որն ավելի փոքր է և շարժունակ, քան ATP-ն։ Հենց այս փոքրիկ մոլեկուլն է, որը կարող է արագ շարժվել բջջի մի ծայրից մյուսը՝ այնտեղ, որտեղ էներգիան ամենաշատն է պահանջվում տվյալ պահին: CrF-ն ինքնին չի կարող էներգիա տալ սինթեզի, մկանների կծկման կամ նյարդային իմպուլսի անցկացման գործընթացներին. դրա համար անհրաժեշտ է ATP: Բայց մյուս կողմից, CRF-ը հեշտությամբ և գործնականում առանց կորստի կարող է իր մեջ պարունակվող ողջ էներգիան տալ ադենազին դիֆոսֆատի (ADP) մոլեկուլին, որն անմիջապես վերածվում է ATP-ի և պատրաստ է հետագա կենսաքիմիական փոխակերպումների:

Այսպիսով, բջջի գործունեության ընթացքում ծախսված էներգիան, այսինքն. ATP-ն կարող է վերականգնվել երեք հիմնական պրոցեսների շնորհիվ՝ անաէրոբ (թթվածնազուրկ) գլիկոլիզ, աերոբ (թթվածնի մասնակցությամբ) միտոքոնդրիալ օքսիդացում, ինչպես նաև ֆոսֆատային խմբի CrF-ից ADP տեղափոխման շնորհիվ։

Կրեատին ֆոսֆատի աղբյուրը ամենահզորն է, քանի որ CrF-ի արձագանքը ADP-ի հետ շատ արագ է: Այնուամենայնիվ, բջիջում CrF-ի մատակարարումը սովորաբար փոքր է. օրինակ, մկանները կարող են առավելագույն ջանքեր գործադրել CrF-ի շնորհիվ ոչ ավելի, քան 6-7 վրկ: Սա սովորաբար բավական է էներգիայի երկրորդ ամենահզոր աղբյուրը՝ գլիկոլիտիկ, սկսելու համար: Այս դեպքում սննդանյութերի ռեսուրսը շատ անգամ ավելի մեծ է, բայց աշխատանքի ընթացքի հետ մեկտեղ կաթնաթթվի ձևավորման պատճառով աճում է հոմեոստազի լարվածությունը, և եթե նման աշխատանքը կատարվում է մեծ մկաններով, ապա այն չի կարող տևել ավելի քան 1,5-: 2 րոպե. Բայց այս ընթացքում գրեթե ամբողջությամբ ակտիվանում են միտոքոնդրիումները, որոնք ունակ են այրել ոչ միայն գլյուկոզան, այլև ճարպաթթուները, որոնց պաշարն օրգանիզմում գրեթե անսպառ է։ Հետևաբար, aerobic mitochondrial աղբյուրը կարող է աշխատել շատ երկար ժամանակ, չնայած դրա հզորությունը համեմատաբար ցածր է ՝ 2-3 անգամ պակաս, քան գլիկոլիտիկ աղբյուրը, և 5 անգամ պակաս, քան կրեատին ֆոսֆատի աղբյուրի հզորությունը:

Մարմնի տարբեր հյուսվածքներում էներգիայի արտադրության կազմակերպման առանձնահատկությունները.Տարբեր հյուսվածքներ ունեն միտոքոնդրիաների տարբեր հագեցվածություն: Դրանք ամենաքիչն են ոսկորների և սպիտակ ճարպի մեջ, ամենաշատը շագանակագույն ճարպի, լյարդի և երիկամների մեջ: Նյարդային բջիջներում բավականին շատ միտոքոնդրիաներ կան։ Մկանները չունեն միտոքոնդրիաների բարձր կոնցենտրացիան, սակայն այն պատճառով, որ կմախքի մկանները մարմնի ամենազանգվածային հյուսվածքն են (մեծահասակի մարմնի քաշի մոտ 40%-ը), մկանային բջիջների կարիքներն են, որոնք մեծապես որոշում են. էներգետիկ նյութափոխանակության բոլոր գործընթացների ինտենսիվությունը և ուղղությունը: Ի.Ա.Արշավսկին սա անվանեց «կմախքի մկանների էներգետիկ կանոն»:

Տարիքի հետ փոխվում է էներգետիկ նյութափոխանակության երկու կարևոր բաղադրիչ՝ փոխվում է տարբեր նյութափոխանակության ակտիվություն ունեցող հյուսվածքների զանգվածների հարաբերակցությունը, ինչպես նաև այս հյուսվածքներում ամենակարևոր օքսիդատիվ ֆերմենտների պարունակությունը։ Արդյունքում, էներգետիկ նյութափոխանակությունը ենթարկվում է բավականին բարդ փոփոխությունների, սակայն ընդհանուր առմամբ դրա ինտենսիվությունը նվազում է տարիքի հետ և բավականին զգալիորեն։

էներգիայի փոխանակում

էներգիայի փոխանակումմարմնի ամենաանբաժան գործառույթն է: Ցանկացած սինթեզ, ցանկացած օրգանի գործունեություն, ցանկացած ֆունկցիոնալ գործունեություն անխուսափելիորեն ազդում է էներգիայի նյութափոխանակության վրա, քանի որ պահպանման օրենքի համաձայն, որը բացառություններ չունի, նյութի վերափոխման հետ կապված ցանկացած գործողություն ուղեկցվում է էներգիայի ծախսով:

Էներգիայի ծախսերՕրգանիզմները կազմված են բազալային նյութափոխանակության երեք անհավասար մասերից, ֆունկցիաների էներգիայի մատակարարումից, ինչպես նաև էներգիայի սպառումից աճի, զարգացման և հարմարվողական գործընթացների համար: Այս մասերի միջև հարաբերակցությունը որոշվում է անհատական ​​զարգացման փուլով և հատուկ պայմաններով (Աղյուսակ 2):

Բազալային նյութափոխանակություն- սա էներգիայի արտադրության նվազագույն մակարդակն է, որը միշտ գոյություն ունի՝ անկախ օրգանների և համակարգերի ֆունկցիոնալ ակտիվությունից, և երբեք հավասար չէ զրոյի։ Բազալային նյութափոխանակությունը բաղկացած է էներգիայի ծախսերի երեք հիմնական տեսակից՝ ֆունկցիաների նվազագույն մակարդակից, ապարդյուն ցիկլերից և վերականգնողական գործընթացներից։

Մարմնի նվազագույն էներգիայի պահանջը.Գործառույթների նվազագույն մակարդակի հարցը միանգամայն ակնհայտ է. նույնիսկ լիարժեք հանգստի պայմաններում (օրինակ՝ հանգիստ քուն), երբ օրգանիզմի վրա ոչ մի ակտիվացնող գործոն չի գործում, անհրաժեշտ է պահպանել ուղեղի և էնդոկրին գեղձերի որոշակի գործունեությունը, լյարդ և աղեստամոքսային տրակտ, սիրտ և արյան անոթներ, շնչառական մկաններ և թոքերի հյուսվածք, տոնիկ և հարթ մկաններ և այլն:

Անիմաստ ցիկլեր.Ավելի քիչ հայտնի է, որ մարմնի յուրաքանչյուր բջիջում շարունակաբար տեղի են ունենում միլիոնավոր ցիկլային կենսաքիմիական ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում ոչինչ չի արտադրվում, բայց դրանց իրականացման համար պահանջվում է որոշակի քանակությամբ էներգիա։ Սրանք, այսպես կոչված, ապարդյուն ցիկլեր են, գործընթացներ, որոնք պահպանում են բջջային կառույցների «մարտունակությունը» իրական ֆունկցիոնալ առաջադրանքի բացակայության դեպքում։ Ինչպես պտտվող գագաթը, ապարդյուն ցիկլերը կայունություն են հաղորդում բջիջին և նրա բոլոր կառուցվածքներին: Անօգուտ ցիկլերից յուրաքանչյուրը պահպանելու համար էներգիայի ծախսերը փոքր են, բայց դրանցից շատերը կան, և արդյունքում դա վերածվում է բազալ էներգիայի ծախսերի բավականին զգալի մասի:

վերականգնողական գործընթացներ.Բազմաթիվ բարդ կազմակերպված մոլեկուլներ, որոնք ներգրավված են նյութափոխանակության գործընթացներում, վաղ թե ուշ սկսում են վնասվել՝ կորցնելով իրենց ֆունկցիոնալ հատկությունները կամ նույնիսկ ձեռք բերելով թունավոր հատկություններ։ Անհրաժեշտ է շարունակական «վերանորոգման և վերականգնման աշխատանքներ»՝ բջիջից հեռացնելով վնասված մոլեկուլները և դրանց տեղում սինթեզելով նորերը՝ նույնական նախորդներին։ Նման վերականգնողական պրոցեսները մշտապես տեղի են ունենում յուրաքանչյուր բջիջում, քանի որ ցանկացած սպիտակուցի մոլեկուլի կյանքի ժամկետը սովորաբար չի գերազանցում 1-2 շաբաթը, և ցանկացած բջիջում դրանք հարյուրավոր միլիոններ կան: Բնապահպանական գործոնները՝ անբարենպաստ ջերմաստիճանը, ֆոնային ճառագայթման ավելացումը, թունավոր նյութերի ազդեցությունը և շատ ավելին, կարող են զգալիորեն կրճատել բարդ մոլեկուլների կյանքը և, որպես հետևանք, մեծացնել վերականգնողական պրոցեսների սթրեսը:

Բազմաբջջային օրգանիզմի հյուսվածքների գործունեության նվազագույն մակարդակը.Բջջի գործունեությունը միշտ որոշակի է դրսի աշխատանք. Մկանային բջջի համար սա նրա կծկումն է, նյարդային բջջի համար՝ էլեկտրական իմպուլսի արտադրությունն ու փոխանցումը, գեղձային բջիջի համար՝ գաղտնիքի արտադրությունը և արտազատման գործողությունը, էպիթելային բջջի համար՝ այն։ պինոցիտոզ է կամ շրջակա հյուսվածքների և կենսաբանական հեղուկների հետ փոխազդեցության այլ ձև: Բնականաբար, որեւէ աշխատանք չի կարող իրականացվել առանց դրա իրականացման համար էներգիայի ծախսման։ Բայց ցանկացած աշխատանք, ի լրումն, հանգեցնում է մարմնի ներքին միջավայրի փոփոխության, քանի որ ակտիվ բջջի թափոնները կարող են անտարբեր չլինել այլ բջիջների և հյուսվածքների նկատմամբ: Հետևաբար, ֆունկցիայի կատարման ընթացքում էներգիայի սպառման երկրորդ էշելոնը կապված է հոմեոստազի ակտիվ պահպանման հետ, որը երբեմն սպառում է էներգիայի շատ զգալի մասը։ Մինչդեռ ֆունկցիոնալ առաջադրանքների կատարման ընթացքում փոխվում է ոչ միայն ներքին միջավայրի կազմը, հաճախ փոխվում են կառուցվածքները, հաճախ՝ ոչնչացման ուղղությամբ։ Այսպիսով, կմախքի մկանների կծկումով (նույնիսկ փոքր ինտենսիվության) մկանային մանրաթելերի խզումներ միշտ տեղի են ունենում, այսինքն. ձևի ամբողջականությունը կոտրված է. Մարմինն ունի ձևի կայունությունը պահպանելու հատուկ մեխանիզմներ (հոմեոմորֆոզ), որոնք ապահովում են վնասված կամ փոփոխված կառուցվածքների արագ վերականգնումը, բայց նորից դա էներգիա է ծախսում: Եվ, վերջապես, զարգացող օրգանիզմի համար շատ կարևոր է պահպանել իր զարգացման հիմնական միտումները՝ անկախ նրանից, թե կոնկրետ պայմանների ազդեցության արդյունքում ինչ գործառույթներ պետք է ակտիվացվեն։ Ֆունկցիաների ակտիվացման ընթացքում էներգիայի սպառման մեկ այլ ձև է զարգացման ուղղության և ուղիների անփոփոխության պահպանումը (հոմեորեզ):

Զարգացող օրգանիզմի համար էներգիայի սպառման կարևոր կետը իրական աճն ու զարգացումն է: Այնուամենայնիվ, ցանկացած, այդ թվում՝ հասուն օրգանիզմի համար, հարմարվողական վերադասավորումների գործընթացները ծավալային առումով պակաս էներգիա սպառող չեն և ըստ էության շատ նման են։ Այստեղ էներգիայի ծախսերն ուղղված են գենոմի ակտիվացմանը, հնացած կառուցվածքների (կատաբոլիզմի) ոչնչացմանը և սինթեզմանը (անաբոլիզմին)։

Տարիքի հետ զգալիորեն նվազում են բազալ նյութափոխանակության և աճի ու զարգացման ծախսերը, իսկ գործառույթների կատարման ծախսերը դառնում են որակապես տարբեր։ Քանի որ մեթոդապես չափազանց դժվար է հիմնական էներգիայի ծախսերը և էներգիայի ծախսերը տարանջատել աճի և զարգացման գործընթացների մեջ, դրանք սովորաբար դիտարկվում են միասին անվան տակ. «BX».

Բազալային նյութափոխանակության տարիքային դինամիկան.Մ. Ռուբների ժամանակներից (1861թ.) հայտնի է, որ կաթնասունների մոտ մարմնի քաշի աճի հետ մեկ միավոր զանգվածի հաշվով ջերմության արտադրության ինտենսիվությունը նվազում է. մինչդեռ միավորի մակերեսով հաշվարկված փոխանակման գումարը մնում է հաստատուն («մակերեսի կանոն»): Այս փաստերը դեռևս չունեն բավարար տեսական բացատրություն, և, հետևաբար, էմպիրիկ բանաձևերը օգտագործվում են մարմնի չափի և նյութափոխանակության արագության միջև կապն արտահայտելու համար: Կաթնասունների, ներառյալ մարդկանց համար, ներկայումս առավել հաճախ օգտագործվում է M. Kleiber բանաձեւը.

M \u003d 67,7 P 0 75 կկալ / օր,

որտեղ M-ը ամբողջ օրգանիզմի ջերմության արտադրությունն է, իսկ P-ն՝ մարմնի քաշը:

Այնուամենայնիվ, բազալ նյութափոխանակության տարիքի հետ կապված փոփոխությունները միշտ չեն կարող նկարագրվել այս հավասարման միջոցով: Կյանքի առաջին տարվա ընթացքում ջերմության արտադրությունը չի նվազում, ինչպես կպահանջվեր Կլայբերի հավասարմամբ, այլ մնում է նույն մակարդակի վրա կամ նույնիսկ մի փոքր ավելանում է։ Միայն մեկ տարեկանում է հասնում նյութափոխանակության մոտավորապես ինտենսիվությունը (55 կկալ/կգ օր), որը «պահանջվում է» ըստ Կլայբերի հավասարման 10 կգ կշռող օրգանիզմի համար: Միայն 3 տարեկանից սկսած բազալ նյութափոխանակության ինտենսիվությունը սկսում է աստիճանաբար նվազել և հասնում է չափահասի մակարդակին՝ օրական 25 կկալ/կգ՝ միայն սեռական հասունացման շրջանում:

Աճի և զարգացման գործընթացների էներգիայի արժեքը:Հաճախ երեխաների մոտ բազալային նյութափոխանակության մակարդակի բարձրացումը կապված է աճի ծախսերի հետ: Այնուամենայնիվ, վերջին տարիներին կատարված ճշգրիտ չափումները և հաշվարկները ցույց են տվել, որ նույնիսկ կյանքի առաջին 3 ամիսների ընթացքում աճի ամենաինտենսիվ գործընթացները չեն պահանջում օրական էներգիայի ընդունման 7-8%-ից ավելին, իսկ 12 ամսից հետո դրանք չեն գերազանցում. 1%: Ավելին, երեխայի օրգանիզմի էներգիայի սպառման ամենաբարձր մակարդակը գրանցվել է 1 տարեկանում, երբ նրա աճի տեմպերը 10 անգամ ավելի ցածր են դառնում, քան վեց ամսականում։ Զգալիորեն ավելի «էներգետիկ ինտենսիվ» էին օնտոգենեզի այն փուլերը, երբ աճի տեմպը նվազում է, և օրգաններում և հյուսվածքներում տեղի են ունենում զգալի որակական փոփոխություններ՝ կապված բջջային տարբերակման գործընթացների հետ։ Կենսաքիմիկոսների հատուկ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ դիֆերենցման պրոցեսների փուլ մտած հյուսվածքներում (օրինակ՝ ուղեղում) կտրուկ ավելանում է միտոքոնդրիումների պարունակությունը, հետևաբար՝ օքսիդատիվ նյութափոխանակությունը և ջերմության արտադրությունը։ Այս երեւույթի կենսաբանական իմաստն այն է, որ բջիջների տարբերակման գործընթացում առաջանում են նոր կառուցվածքներ, նոր սպիտակուցներ և այլ խոշոր մոլեկուլներ, որոնք բջիջը նախկինում չէր կարողանում արտադրել։ Ինչպես ցանկացած նոր բիզնես, սա պահանջում է էներգիայի հատուկ ծախսեր, մինչդեռ աճի գործընթացները բջջում սպիտակուցի և այլ մակրոմոլեկուլների հաստատված «խմբաքանակի արտադրություն» են:

Հետագա անհատական ​​զարգացման գործընթացում նկատվում է բազալ նյութափոխանակության ինտենսիվության նվազում։ Պարզվել է, որ տարիքի հետ փոխվում է տարբեր օրգանների ներդրումը բազալ նյութափոխանակության մեջ։ Օրինակ՝ ուղեղը (որը զգալի ներդրում ունի հիմնական նյութափոխանակության մեջ) նորածինների մոտ կազմում է մարմնի քաշի 12%-ը, իսկ մեծահասակների մոտ՝ ընդամենը 2%-ը։ Նույնքան անհավասար են աճում ներքին օրգանները, որոնք, ինչպես ուղեղը, ունեն էներգիայի նյութափոխանակության շատ բարձր մակարդակ նույնիսկ հանգստի ժամանակ՝ օրական 300 կկալ/կգ։ Միևնույն ժամանակ, մկանային հյուսվածքը, որի հարաբերական քանակությունը հետծննդյան զարգացման ընթացքում գրեթե կրկնապատկվում է, բնութագրվում է հանգստի ժամանակ նյութափոխանակության շատ ցածր արագությամբ՝ օրական 18 կկալ/կգ։ Մեծահասակների մոտ ուղեղը կազմում է բազալ նյութափոխանակության մոտավորապես 24%-ը, լյարդը՝ 20%-ը, սիրտը 10%-ը, իսկ կմախքի մկանը՝ 28%-ը։ Մեկ տարեկան երեխայի մոտ ուղեղին բաժին է ընկնում բազալ նյութափոխանակության 53%-ը, լյարդը՝ մոտ 18%-ը, իսկ կմախքի մկանները՝ ընդամենը 8%-ը։

Հանգստի փոխանակում դպրոցահասակ երեխաների մոտ.Բազալային նյութափոխանակությունը հնարավոր է չափել միայն կլինիկայում, դա պահանջում է հատուկ պայմաններ։ Բայց յուրաքանչյուր մարդու մոտ կարելի է չափել հանգստի փոխանակումը. բավական է, որ նա կարողանա ծոմ պահել և մի քանի տասնյակ րոպե մկանային հանգստի մեջ լինել։ Հանգստի փոխարժեքը մի փոքր բարձր է բազալային փոխարժեքից, սակայն այս տարբերությունը հիմնարար չէ: Հանգիստ նյութափոխանակության տարիքային փոփոխությունների դինամիկան չի կրճատվում նյութափոխանակության ինտենսիվության պարզ նվազմամբ: Մետաբոլիկ ինտենսիվության արագ նվազմամբ բնութագրվող ժամանակաշրջանները փոխարինվում են տարիքային ընդմիջումներով, որոնց ընթացքում հանգստի նյութափոխանակությունը կայունանում է:

Միաժամանակ սերտ կապ է հայտնաբերվում նյութափոխանակության ինտենսիվության փոփոխության բնույթի և աճի տեմպի միջև (տե՛ս նկ. 8, էջ 57): Նկարի գծերը ցույց են տալիս մարմնի քաշի հարաբերական տարեկան աճը: Պարզվում է, որ որքան մեծ է հարաբերական աճի տեմպը, այնքան մեծ է հանգստի նյութափոխանակության արագության նվազումը այս ժամանակահատվածում։

Նկարը ցույց է տալիս ևս մեկ առանձնահատկություն՝ հստակ գենդերային տարբերություններ. ուսումնասիրված տարիքային տիրույթում աղջիկները մոտ մեկ տարի առաջ են տղաներից՝ աճի տեմպերի և նյութափոխանակության ինտենսիվության փոփոխությունների առումով: Միևնույն ժամանակ սերտ հարաբերություն է հայտնաբերվում հանգստի նյութափոխանակության ինտենսիվության և երեխաների աճի տեմպի միջև կիսաճի ցատկի ընթացքում՝ 4-ից 7 տարեկան: Նույն ժամանակահատվածում սկսվում է կաթնատամների փոփոխությունը մշտականի, որը կարող է ծառայել նաև որպես մորֆոֆունկցիոնալ հասունացման ցուցիչ։

Հետագա զարգացման գործընթացում բազալային նյութափոխանակության ինտենսիվության նվազումը շարունակվում է, իսկ այժմ՝ կապված սեռական հասունացման գործընթացների հետ։ Սեռական հասունացման սկզբնական փուլերում դեռահասների մոտ նյութափոխանակության մակարդակը մոտ 30%-ով ավելի բարձր է, քան մեծահասակների մոտ: Ցուցանիշի կտրուկ նվազումը սկսվում է III փուլից, երբ սեռական գեղձերը ակտիվանում են, և շարունակվում է մինչև սեռական հասունություն: Ինչպես հայտնի է, սեռական հասունացման աճի արագությունը համընկնում է նաև սեռական հասունացման III փուլի հասնելու հետ, այսինքն. իսկ այս դեպքում պահպանվում է նյութափոխանակության ինտենսիվության նվազման օրինաչափությունը ամենաինտենսիվ աճի ժամանակաշրջաններում։

Տղաներն իրենց զարգացման մեջ այս ժամանակահատվածում աղջիկներից հետ են մնում մոտ 1 տարով։ Այս փաստին խստորեն համապատասխան՝ տղաների մոտ նյութափոխանակության պրոցեսների ինտենսիվությունը միշտ ավելի բարձր է, քան նույն օրացուցային տարիքի աղջիկների մոտ։ Այս տարբերությունները փոքր են (5-10%), բայց կայուն սեռական հասունացման ողջ ժամանակահատվածում:

ջերմակարգավորում

Ջերմակարգավորումը, այսինքն՝ մարմնի միջուկի մշտական ​​ջերմաստիճանի պահպանումը, որոշվում է երկու հիմնական գործընթացով՝ ջերմության արտադրությամբ և ջերմափոխանակմամբ: Ջերմային արտադրությունը (թերմոգենեզ) հիմնականում կախված է նյութափոխանակության գործընթացների ինտենսիվությունից, մինչդեռ ջերմափոխանակությունը որոշվում է ջերմամեկուսացմամբ և բավականին բարդ ֆիզիոլոգիական մեխանիզմների մի ամբողջ համալիրով, ներառյալ վազոմոտորային ռեակցիաները, արտաքին շնչառության ակտիվությունը և քրտնարտադրությունը: Այս առումով թերմոգենեզը վերագրվում է քիմիական ջերմակարգավորման մեխանիզմներին, իսկ ջերմափոխանակության փոփոխման մեթոդները կոչվում են ֆիզիկական ջերմակարգավորման մեխանիզմներ։ Տարիքի հետ փոխվում են ինչպես այդ, այնպես էլ մյուս մեխանիզմները, ինչպես նաև դրանց կարևորությունը մարմնի կայուն ջերմաստիճանի պահպանման գործում։

Ջերմակարգավորման մեխանիզմների տարիքային զարգացում.Զուտ ֆիզիկական օրենքները հանգեցնում են նրան, որ մարմնի զանգվածի և բացարձակ չափերի մեծացմանը զուգընթաց նվազում է քիմիական ջերմակարգավորման ներդրումը։ Այսպիսով, նորածինների մոտ ջերմակարգավորման ջերմային արտադրության արժեքը կազմում է մոտավորապես 0,5 կկալ/կգ/ժ դգ, իսկ մեծահասակների մոտ՝ 0,15 կկալ/կգ/ժ աստիճան:

Նորածին երեխան, երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը իջնում ​​է, կարող է մեծացնել ջերմության արտադրությունը գրեթե նույն արժեքներին, ինչ մեծահասակները՝ մինչև 4 կկալ/կգ ժամ: Այնուամենայնիվ, ցածր ջերմամեկուսացման պատճառով (0,15 աստիճան մ 2 ժ/կկալ), Նորածին երեխայի քիմիական ջերմակարգավորման միջակայքը շատ փոքր է` ոչ ավելի, քան 5 °: Պետք է հաշվի առնել, որ կրիտիկական ջերմաստիճանը ( Թ), երբ թերմոգենեզը ակտիվանում է, լրիվ ծննդաբերած երեխայի համար +33 °C է, չափահաս վիճակում այն ​​նվազում է մինչև +27 ... +23 °C: Այնուամենայնիվ, հագուստի մեջ, որի ջերմամեկուսացումը սովորաբար կազմում է 2,5 KLO կամ 0,45 դգ-մ 2 ժ / կկալ, կրիտիկական ջերմաստիճանի արժեքը նվազում է մինչև +20 ° C, ուստի երեխան իր սովորական հագուստով սենյակային ջերմաստիճանում գտնվում է ջերմային չեզոք վիճակում: միջավայրը, այսինքն. պայմաններում, որոնք չեն պահանջում լրացուցիչ ծախսեր մարմնի ջերմաստիճանը պահպանելու համար:

Միայն սառեցումը կանխելու համար հագուստը փոխելու ընթացակարգի ընթացքում կյանքի առաջին ամիսների երեխան պետք է ներառի ջերմության արտադրության բավական հզոր մեխանիզմներ: Ավելին, այս տարիքի երեխաներն ունեն թերմոգենեզի հատուկ, հատուկ մեխանիզմներ, որոնք մեծահասակների մոտ բացակայում են։ Մեծահասակը, ի պատասխան սառեցման, սկսում է դողալ, ներառյալ, այսպես կոչված, «կծկվող» թերմոգենեզը, այսինքն՝ լրացուցիչ ջերմության արտադրությունը կմախքի մկաններում (սառը դող): Երեխայի մարմնի դիզայնի առանձնահատկությունները ջերմության արտադրության նման մեխանիզմն անարդյունավետ են դարձնում, ուստի երեխաների մոտ ակտիվանում է այսպես կոչված «ոչ կծկվող» թերմոգենեզը՝ տեղայնացված ոչ թե կմախքի մկաններում, այլ բոլորովին այլ օրգաններում։

Սրանք ներքին օրգաններ են (առաջին հերթին՝ լյարդը) և հատուկ շագանակագույն ճարպային հյուսվածք՝ հագեցած միտոքոնդրիաներով (հետևաբար՝ շագանակագույն գույնով) և օժտված էներգիայի բարձր հնարավորություններով։ Առողջ երեխայի մոտ շագանակագույն ճարպի ջերմային արտադրության ակտիվացումը կարող է դիտվել մարմնի այն մասերում մաշկի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, որտեղ շագանակագույն ճարպը ավելի մակերեսորեն է տեղակայված՝ միջքաղաքային շրջանը և պարանոցը: Այս տարածքներում ջերմաստիճանը փոխելով՝ կարելի է դատել երեխայի ջերմակարգավորման մեխանիզմների վիճակի, նրա կարծրացման աստիճանի մասին։ Կյանքի առաջին ամիսներին երեխայի այսպես կոչված «տաք ծոծրակը» կապված է հենց շագանակագույն ճարպի ակտիվության հետ։

Կյանքի առաջին տարվա ընթացքում քիմիական ջերմակարգավորման ակտիվությունը նվազում է։ 5-6 ամսական երեխայի մոտ նկատելիորեն մեծանում է ֆիզիկական ջերմակարգավորման դերը։ Տարիքի հետ շագանակագույն ճարպի հիմնական մասը անհետանում է, բայց նույնիսկ մինչև 3 տարեկանը մնում է շագանակագույն ճարպի ամենամեծ մասի` միջթափային ճարպի ռեակցիան: Տեղեկություններ կան, որ հյուսիսում աշխատող մեծահասակների մոտ՝ բաց երկնքի տակ, շագանակագույն ճարպային հյուսվածքը շարունակում է ակտիվ գործել։ Նորմալ պայմաններում 3 տարեկանից բարձր երեխայի մոտ ոչ կծկվող թերմոգենեզի ակտիվությունը սահմանափակ է, և կմախքի մկանների հատուկ կծկվող ակտիվությունը՝ մկանային տոնուսը և մկանային ցնցումը, սկսում է առաջատար դեր խաղալ ջերմության արտադրության ավելացման գործում, երբ քիմիական ջերմակարգավորումը: ակտիվացված է։ Եթե ​​այդպիսի երեխան հայտնվում է նորմալ սենյակային ջերմաստիճանում (+20 ° C) շորտով և շապիկով, ապա նրա մոտ 100-ից 80 դեպքում ակտիվանում է ջերմության արտադրությունը։

Կիսաճի ցատկի ընթացքում (5-6 տարի) աճի պրոցեսների ուժեղացումը հանգեցնում է վերջույթների երկարության և մակերեսի ավելացմանը, ինչը ապահովում է մարմնի կարգավորվող ջերմափոխանակությունը շրջակա միջավայրի հետ: Սա իր հերթին հանգեցնում է նրան, որ 5,5-6 տարեկանից սկսած (հատկապես աղջիկների մոտ) զգալի փոփոխություններ են տեղի ունենում ջերմակարգավորման ֆունկցիայի մեջ։ Մարմնի ջերմամեկուսացումը մեծանում է, իսկ քիմիական ջերմակարգավորման ակտիվությունը զգալիորեն նվազում է։ Մարմնի ջերմաստիճանի կարգավորման այս մեթոդն ավելի խնայող է, և հենց նա է դառնում գերակշռող հետագա տարիքային զարգացման ընթացքում։ Ջերմակարգավորման զարգացման այս շրջանը զգայուն է կարծրացման պրոցեդուրաների համար։

Սեռական հասունացման սկիզբով սկսվում է ջերմակարգավորման զարգացման հաջորդ փուլը, որն արտահայտվում է զարգացող ֆունկցիոնալ համակարգի քայքայմամբ։ 11-12 տարեկան աղջիկների և 13 տարեկան տղաների մոտ, չնայած հանգստի նյութափոխանակության ինտենսիվության շարունակական նվազմանը, անոթային կարգավորման համապատասխան ճշգրտում տեղի չի ունենում։ Միայն դեռահասության շրջանում՝ սեռական հասունացման ավարտից հետո, ջերմակարգավորման հնարավորությունները հասնում են զարգացման վերջնական մակարդակի։ Սեփական մարմնի հյուսվածքների ջերմամեկուսացման բարձրացումը հնարավորություն է տալիս առանց քիմիական ջերմակարգավորման (այսինքն՝ լրացուցիչ ջերմության արտադրության) ներառման, նույնիսկ երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը իջնում ​​է 10-15 ° C-ով: Օրգանիզմի այս ռեակցիան, իհարկե, ավելի խնայող է ու արդյունավետ։

Սնուցում

Մարդու մարմնին անհրաժեշտ բոլոր նյութերը, որոնք օգտագործվում են էներգիա արտադրելու և սեփական մարմինը կառուցելու համար, գալիս են շրջակա միջավայրից։ Երբ երեխան մեծանում է, կյանքի առաջին տարվա վերջում ավելի ու ավելի շատ է անցնում ինքնուրույն սնուցման, իսկ 3 տարի անց երեխայի սնունդը շատ չի տարբերվում մեծահասակների սնուցումից։

Սննդային նյութերի կառուցվածքային բաղադրիչները.Մարդու սնունդը բուսական և կենդանական ծագում ունի, բայց անկախ դրանից, այն բաղկացած է օրգանական միացությունների նույն դասերից՝ սպիտակուցներից, ճարպերից և ածխաջրերից։ Փաստորեն, միացությունների այս նույն դասերը հիմնականում կազմում են հենց անձի մարմինը: Միևնույն ժամանակ, կան տարբերություններ կենդանական և բուսական մթերքների միջև և բավականին կարևոր։

Ածխաջրեր. Բուսական սննդի ամենազանգվածային բաղադրիչը ածխաջրերն են (առավել հաճախ՝ օսլայի տեսքով), որոնք կազմում են մարդու օրգանիզմի էներգիայի մատակարարման հիմքը։ Մեծահասակների համար պահանջվում է ածխաջրեր, ճարպեր և սպիտակուցներ ստանալ 4:1:1 հարաբերակցությամբ: Քանի որ երեխաների նյութափոխանակության գործընթացներն ավելի ինտենսիվ են, և հիմնականում պայմանավորված է ուղեղի նյութափոխանակության ակտիվությամբ, որը սնվում է գրեթե բացառապես ածխաջրերով, երեխաները պետք է ստանան ավելի շատ ածխաջրածին սնունդ՝ 5:1:1 հարաբերակցությամբ: Կյանքի առաջին ամիսներին երեխան բուսական սնունդ չի ստանում, սակայն կանանց կաթում կան համեմատաբար շատ ածխաջրեր. այն մոտավորապես նույն ճարպն է, ինչ կովի կաթը, պարունակում է 2 անգամ ավելի քիչ սպիտակուց, բայց 2 անգամ ավելի շատ ածխաջրեր։ Մարդու կաթում ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների հարաբերակցությունը մոտավորապես 5:2:1 է: Կյանքի առաջին ամիսներին երեխաներին կերակրելու համար արհեստական ​​խառնուրդները պատրաստվում են մոտավորապես երկու անգամ նոսրացված կովի կաթի հիման վրա՝ ֆրուկտոզայի, գլյուկոզայի և այլ ածխաջրերի ավելացումով։

Ճարպեր.Բուսական մթերքները հազվադեպ են հարուստ ճարպերով, սակայն բուսական ճարպերում պարունակվող բաղադրիչները անհրաժեշտ են մարդու օրգանիզմի համար։ Ի տարբերություն կենդանական ճարպերի, բուսական ճարպերը պարունակում են բազմաթիվ, այսպես կոչված, պոլիչհագեցած ճարպաթթուներ: Սրանք երկար շղթայական ճարպաթթուներ են, որոնց կառուցվածքում կրկնակի կապեր կան: Նման մոլեկուլները օգտագործվում են մարդու բջիջների կողմից բջջային թաղանթներ կառուցելու համար, որոնցում նրանք կայունացնող դեր են խաղում՝ պաշտպանելով բջիջները ագրեսիվ մոլեկուլների և ազատ ռադիկալների ներխուժումից: Այս հատկության շնորհիվ բուսական ճարպերն ունեն հակաքաղցկեղային, հակաօքսիդանտ և հակառադիկալ ակտիվություն։ Բացի այդ, մեծ քանակությամբ արժեքավոր A և E վիտամիններ սովորաբար լուծվում են բուսական ճարպերի մեջ:Բուսական ճարպերի մեկ այլ առավելություն նրանց մեջ խոլեստերինի բացակայությունն է, որը կարող է նստել մարդու արյան անոթներում և առաջացնել դրանց սկլերոտիկ փոփոխություններ: Կենդանական ճարպերը, ընդհակառակը, պարունակում են զգալի քանակությամբ խոլեստերին, սակայն գործնականում չեն պարունակում վիտամիններ և պոլիչհագեցած ճարպաթթուներ։ Սակայն կենդանական ճարպերը նույնպես անհրաժեշտ են մարդու օրգանիզմի համար, քանի որ դրանք էներգիայի մատակարարման կարևոր բաղադրիչ են, բացի այդ, պարունակում են լիպոկինիններ, որոնք օգնում են օրգանիզմին յուրացնել և մշակել սեփական ճարպը։

Սկյուռիկներ.Բուսական և կենդանական սպիտակուցները նույնպես զգալիորեն տարբերվում են իրենց բաղադրությամբ։ Թեև բոլոր սպիտակուցները կազմված են ամինաթթուներից, այս էական շինանյութերից մի քանիսը կարող են սինթեզվել մարդու բջիջների կողմից, իսկ մյուսները՝ ոչ: Այս վերջիններից քիչ են՝ ընդամենը 4-5 տեսակ, բայց դրանք ոչ մի բանով չեն կարող փոխարինվել, հետևաբար կոչվում են էական ամինաթթուներ։ Բուսական մթերքները գրեթե չեն պարունակում էական ամինաթթուներ՝ միայն հատիկաընդեղենը և սոյայի հատիկները պարունակում են դրանց փոքր քանակությունը: Մինչդեռ մսի, ձկան և կենդանական ծագման այլ մթերքներում այս նյութերը լայնորեն ներկայացված են։ Որոշ էական ամինաթթուների պակասը կտրուկ բացասական ազդեցություն է ունենում աճի գործընթացների դինամիկայի և բազմաթիվ գործառույթների զարգացման վրա, հատկապես երեխայի ուղեղի և ինտելեկտի զարգացման վրա: Այդ իսկ պատճառով, երեխաները, ովքեր վաղ տարիքում տառապում են երկարատև թերսնումից, հաճախ մնում են մտավոր հաշմանդամ ամբողջ կյանքի ընթացքում: Այդ իսկ պատճառով երեխաները ոչ մի դեպքում չպետք է սահմանափակվեն կենդանական սննդի օգտագործման մեջ՝ առնվազն կաթ և ձու, ինչպես նաև ձուկ։ Ըստ ամենայնի, նույն հանգամանքը կապված է այն բանի հետ, որ մինչև 7 տարեկան երեխաները, քրիստոնեական ավանդույթների համաձայն, չպետք է ծոմ պահեն, այսինքն՝ հրաժարվեն կենդանական սնունդից։

Մակրո և միկրոտարրեր.Սննդամթերքը պարունակում է գիտությանը հայտնի գրեթե բոլոր քիմիական տարրերը, բացառությամբ ռադիոակտիվ և ծանր մետաղների, ինչպես նաև իներտ գազերի: Որոշ տարրեր, ինչպիսիք են ածխածինը, ջրածինը, ազոտը, թթվածինը, ֆոսֆորը, կալցիումը, կալիումը, նատրիումը և որոշ այլ տարրեր, բոլոր սննդամթերքի մաս են կազմում և շատ մեծ քանակությամբ (օրական տասնյակ և հարյուրավոր գրամ) մտնում են օրգանիզմ: Նման նյութերը սովորաբար կոչվում են մակրոէլեմենտներ.Մյուսները սննդի մեջ հայտնաբերվում են մանրադիտակային չափաբաժիններով, այդ իսկ պատճառով դրանք կոչվում են հետքի տարրեր: Դրանք են՝ յոդը, ֆտորը, պղինձը, կոբալտը, արծաթը և շատ այլ տարրեր։ Երկաթը հաճախ անվանում են հետքի տարրեր, թեև դրա քանակն օրգանիզմում բավականին մեծ է, քանի որ երկաթը առանցքային դեր է խաղում մարմնի ներսում թթվածնի տեղափոխման գործում: Հետքի տարրերից որևէ մեկի բացակայությունը կարող է լուրջ հիվանդություններ առաջացնել: Յոդի պակասը, օրինակ, հանգեցնում է վահանաձև գեղձի ծանր հիվանդության (այսպես կոչված խոփի) զարգացմանը։ Երկաթի պակասը հանգեցնում է երկաթի դեֆիցիտի անեմիայի՝ անեմիայի մի ձև, որը բացասաբար է անդրադառնում երեխայի կատարողականի, աճի և զարգացման վրա: Բոլոր նման դեպքերում անհրաժեշտ է սնուցման ուղղում, սննդակարգում բացակայող տարրեր պարունակող մթերքների ընդգրկում։ Այսպիսով, յոդը մեծ քանակությամբ հայտնաբերվում է ջրիմուռներում՝ լամինարիայի մեջ, բացի այդ, խանութներում վաճառվում է յոդացված կերակրի աղ։ Երկաթը հայտնաբերված է տավարի լյարդում, խնձորում և որոշ այլ մրգերում, ինչպես նաև դեղատներում վաճառվող մանկական իրիսի մեջ:

Վիտամիններ, բերիբերի, նյութափոխանակության հիվանդություններ.Վիտամինները միջին չափի և բարդության օրգանական մոլեկուլներ են, որոնք սովորաբար չեն արտադրվում մարդու մարմնի բջիջների կողմից: Մենք ստիպված ենք վիտամիններ ստանալ սննդից, քանի որ դրանք անհրաժեշտ են օրգանիզմում կենսաքիմիական գործընթացները կարգավորող բազմաթիվ ֆերմենտների աշխատանքի համար։ Վիտամինները շատ անկայուն նյութեր են, ուստի կրակի վրա եփելը գրեթե ամբողջությամբ ոչնչացնում է այնտեղ պարունակվող վիտամինները։ Միայն հում մթերքները նկատելի քանակությամբ վիտամիններ են պարունակում, ուստի բանջարեղենն ու մրգերը մեզ համար վիտամինների հիմնական աղբյուրն են։ Գիշատիչ կենդանիները, ինչպես նաև հյուսիսի բնիկ ժողովուրդը, որն ուտում է գրեթե բացառապես միս և ձուկ, բավարար քանակությամբ վիտամիններ է ստանում կենդանական հում արտադրանքից: Տապակած և խաշած մսի և ձկան մեջ վիտամիններ գործնականում չկան։

Վիտամինների պակասը դրսևորվում է նյութափոխանակության տարբեր հիվանդություններով, որոնք համակցվում են բերիբերիի անվան տակ։ Այժմ հայտնաբերվել է մոտ 50 վիտամին, և դրանցից յուրաքանչյուրը պատասխանատու է համապատասխանաբար նյութափոխանակության գործընթացների իր «կայքի» համար, և կան մի քանի տասնյակ հիվանդություններ, որոնք առաջանում են beriberi-ով: Լայնորեն հայտնի են կարմրախտը, բերիբերին, պելագրան և նման այլ հիվանդություններ։

Վիտամինները բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ ճարպ լուծվող և ջրում լուծվող։ Ջրում լուծվող վիտամինները մեծ քանակությամբ հայտնաբերված են բանջարեղենում և մրգերում, մինչդեռ ճարպային լուծվող վիտամիններն ավելի հաճախ հանդիպում են սերմերում և ընկույզում: Ձիթապտղի, արևածաղկի, եգիպտացորենի և այլ բուսական յուղեր շատ ճարպային լուծվող վիտամինների կարևոր աղբյուրներ են: Այնուամենայնիվ, վիտամին D-ն (հակառախիտ) հայտնաբերվում է հիմնականում ձկան յուղի մեջ, որն արդյունահանվում է ձողաձկան և մի շարք այլ ծովային ձկների լյարդից:

Միջին և հյուսիսային լայնություններում, մինչև գարուն, աշնանից պահպանված բուսական սննդի մեջ վիտամինների քանակը կտրուկ նվազում է, և շատ մարդիկ՝ հյուսիսային երկրների բնակիչները, ունենում են բերիբերի: Աղի և թթու մթերքները (կաղամբ, վարունգ և մի քանի այլ վիտամիններ), որոնք հարուստ են բազմաթիվ վիտամիններով, օգնում են հաղթահարել այս վիճակը։ Բացի այդ, վիտամիններն արտադրվում են աղիքային միկրոֆլորայի կողմից, հետևաբար, նորմալ մարսողության դեպքում մարդուն բավարար քանակությամբ մատակարարվում են B խմբի կարևորագույն վիտամիններից շատերը: Կյանքի առաջին տարվա երեխաների մոտ աղիքային միկրոֆլորան դեռ չի ձևավորվել, ուստի նրանք պետք է ստանան բավարար քանակությամբ մայրական կաթ, ինչպես նաև մրգային և բանջարեղենային հյութեր՝ որպես վիտամինների աղբյուր։

Էներգիայի, սպիտակուցների, վիտամինների ամենօրյա պահանջը.Օրական կերած սննդի քանակն ուղղակիորեն կախված է նյութափոխանակության գործընթացների արագությունից, քանի որ սնունդը պետք է ամբողջությամբ փոխհատուցի բոլոր գործառույթների վրա ծախսված էներգիան (նկ. 13): Թեև 1 տարեկանից բարձր երեխաների մոտ նյութափոխանակության պրոցեսների ինտենսիվությունը նվազում է տարիքի հետ, նրանց մարմնի քաշի ավելացումը հանգեցնում է էներգիայի ընդհանուր (համախառն) սպառման ավելացման: Ըստ այդմ, մեծանում է նաև անհրաժեշտ սննդանյութերի անհրաժեշտությունը։ Ստորև բերված են տեղեկատու աղյուսակներ (Աղյուսակներ 3-6), որոնք ցույց են տալիս երեխաների համար սննդանյութերի, վիտամինների և հիմնական հանքանյութերի մոտավոր օրական ընդունումը: Հարկ է ընդգծել, որ աղյուսակներում տրվում է մաքուր նյութերի զանգվածը՝ հաշվի չառնելով սննդամթերքի մեջ ներառված ջուրը, ինչպես նաև օրգանական նյութերը, որոնք կապված չեն սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի հետ (օրինակ՝ ցելյուլոզը, որը կազմում է հիմնական մասը. բանջարեղենից):

Նյութափոխանակություն (նյութափոխանակություն)մարմնում տեղի ունեցող բոլոր քիմիական ռեակցիաների ամբողջությունն է։ Այս բոլոր ռեակցիաները բաժանված են 2 խմբի


1. Պլաստիկ փոխանակում(յուրացում, անաբոլիզմ, բիոսինթեզ) - սա այն դեպքում, երբ պարզ նյութերից էներգիա ծախսող ձևավորված (սինթեզված)ավելի բարդ. Օրինակ:

  • Ֆոտոսինթեզի ընթացքում գլյուկոզան սինթեզվում է ածխաթթու գազից և ջրից։

2. Էներգիայի փոխանակում(դիսիմիլացիա, կատաբոլիզմ, շնչառություն) այն է, երբ բարդ նյութեր քայքայվել (օքսիդացնել)ավելի պարզներին, և միևնույն ժամանակ էներգիան ազատվում էկյանքի համար անհրաժեշտ. Օրինակ:

  • Միտոքոնդրիումներում գլյուկոզան, ամինաթթուները և ճարպաթթուները թթվածնով օքսիդացվում են ածխաթթու գազի և ջրի մեջ, և առաջանում է էներգիա: (բջջային շնչառություն)

Պլաստիկ և էներգետիկ նյութափոխանակության հարաբերությունները

  • Պլաստիկ նյութափոխանակությունը բջջին ապահովում է բարդ օրգանական նյութերով (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր, նուկլեինաթթուներ), ներառյալ էներգետիկ նյութափոխանակության ֆերմենտային սպիտակուցները:
  • Էներգետիկ նյութափոխանակությունը բջիջը ապահովում է էներգիայով: Աշխատանք կատարելիս (մտավոր, մկանային և այլն) էներգիայի նյութափոխանակությունը մեծանում է։

ATP- բջջի ունիվերսալ էներգիայի նյութ (համընդհանուր էներգիայի կուտակիչ): Այն ձևավորվում է էներգիայի նյութափոխանակության գործընթացում (օրգանական նյութերի օքսիդացում):

  • Էներգետիկ նյութափոխանակության ընթացքում բոլոր նյութերը քայքայվում են, և ATP-ն սինթեզվում է։ Այս դեպքում քայքայված բարդ նյութերի քիմիական կապերի էներգիան վերածվում է ATP-ի էներգիայի, էներգիան պահվում է ATP-ում.
  • Պլաստիկ փոխանակման ժամանակ բոլոր նյութերը սինթեզվում են, և ATP-ն քայքայվում է: Որտեղ ATP էներգիան սպառվում է(ATP-ի էներգիան վերածվում է այդ նյութերում պահպանվող բարդ նյութերի քիմիական կապերի էներգիայի):

Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Պլաստիկ փոխանակման գործընթացում
1) ավելի բարդ ածխաջրերը սինթեզվում են ավելի քիչ բարդից
2) ճարպերը վերածվում են գլիցերինի և ճարպաթթուների
3) սպիտակուցները օքսիդանում են ածխաթթու գազի, ջրի, ազոտ պարունակող նյութերի առաջացմամբ.
4) էներգիան ազատվում է, և ATP-ն սինթեզվում է

Պատասխանել


Ընտրեք երեք տարբերակ. Ինչպե՞ս է պլաստիկ փոխանակումը տարբերվում էներգիայի փոխանակումից:
1) էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլներում
2) սպառվում է ATP մոլեկուլներում կուտակված էներգիան
3) սինթեզվում են օրգանական նյութեր
4) տեղի է ունենում օրգանական նյութերի քայքայում
5) նյութափոխանակության վերջնական արտադրանք՝ ածխաթթու գազ և ջուր
6) նյութափոխանակության ռեակցիաների արդյունքում առաջանում են սպիտակուցներ

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Պլաստիկ նյութափոխանակության գործընթացում մոլեկուլները սինթեզվում են բջիջներում
1) սպիտակուցներ
2) ջուր
3) ԱՏՊ
4) անօրգանական նյութեր

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Ի՞նչ կապ կա պլաստիկի և էներգետիկ նյութափոխանակության միջև
1) պլաստիկ փոխանակումը էներգիա է մատակարարում օրգանական նյութերին
2) էներգիայի փոխանակումը թթվածին է մատակարարում պլաստիկին
3) պլաստիկ նյութափոխանակությունը հանքանյութեր է մատակարարում էներգիայի համար
4) պլաստիկ փոխանակումը էներգիա է մատակարարում ATP մոլեկուլներին

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Էներգետիկ նյութափոխանակության գործընթացում, ի տարբերություն պլաստիկի,
1) ATP մոլեկուլներում պարունակվող էներգիայի ծախսը
2) էներգիայի կուտակում ATP մոլեկուլների մակրոէերգիկ կապերում
3) բջիջներին սպիտակուցներով և լիպիդներով ապահովելը
4) բջիջներին ածխաջրերով և նուկլեինաթթուներով ապահովելը

Պատասխանել


1. Համապատասխանություն հաստատել փոխանակման բնութագրերի և դրա տեսակի միջև՝ 1) պլաստիկ, 2) էներգիա: 1 և 2 թվերը գրի՛ր ճիշտ հերթականությամբ։
Ա) օրգանական նյութերի օքսիդացում
Բ) մոնոմերներից պոլիմերների առաջացումը
Բ) ATP-ի քայքայումը
Դ) էներգիայի կուտակում բջջում
Դ) ԴՆԹ-ի վերարտադրություն
Ե) օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում

Պատասխանել


2. Համապատասխանություն հաստատել բջջի նյութափոխանակության բնութագրերի և նրա տեսակի միջև՝ 1) էներգիա, 2) պլաստիկ։ Գրի՛ր 1 և 2 թվերը տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) տեղի է ունենում գլյուկոզայի առանց թթվածնի քայքայումը
Բ) առաջանում է ռիբոսոմների վրա՝ քլորոպլաստներում
Գ) նյութափոխանակության վերջնական արտադրանք՝ ածխաթթու գազ և ջուր
Դ) սինթեզվում են օրգանական նյութեր
Դ) օգտագործվում է ATP մոլեկուլներում պահվող էներգիան
Ե) էներգիան ազատվում և պահվում է ATP մոլեկուլներում

Պատասխանել


3. Համապատասխանություն հաստատել մարդու նյութափոխանակության նշանների և դրա տեսակների միջև՝ 1) պլաստիկ նյութափոխանակություն, 2) էներգետիկ նյութափոխանակություն։ 1 և 2 թվերը գրի՛ր ճիշտ հերթականությամբ։
Ա) նյութերը օքսիդացված են
Բ) նյութերը սինթեզվում են
Գ) էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլներում
Դ) էներգիան ծախսվում է
Դ) գործընթացում ներգրավված են ռիբոսոմները
Ե) գործընթացում ներգրավված են միտոքոնդրիաները

Պատասխանել


4. Համապատասխանություն հաստատել նյութափոխանակության բնութագրերի և դրա տեսակի միջև՝ 1) էներգիա, 2) պլաստիկ։ Գրի՛ր 1 և 2 թվերը տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) ԴՆԹ-ի վերարտադրություն
Բ) սպիտակուցի կենսասինթեզ
Բ) օրգանական նյութերի օքսիդացում
Դ) տառադարձում
Դ) ATP սինթեզ
Ե) քիմոսինթեզ

Պատասխանել


5. Համապատասխանություն հաստատել փոխանակման բնութագրերի և տեսակների միջև՝ 1) պլաստիկ, 2) էներգիա: Գրի՛ր 1 և 2 թվերը տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլներում
Բ) սինթեզվում են կենսապոլիմերներ
Բ) արտադրվում է ածխաթթու գազ և ջուր
Դ) տեղի է ունենում օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում
Դ) տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի վերարտադրություն

Պատասխանել


Ընտրեք էներգետիկ նյութափոխանակության հետ կապված երեք գործընթաց.
1) թթվածնի արտազատումը մթնոլորտ
2) ածխաթթու գազի, ջրի, միզանյութի առաջացումը
3) օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում
4) գլյուկոզայի սինթեզ
5) գլիկոլիզ
6) ջրի ֆոտոլիզ

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Մկանների կծկման համար անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է, երբ
1) մարսողական օրգաններում օրգանական նյութերի քայքայումը
2) նյարդային ազդակներով մկանների գրգռում
3) մկաններում օրգանական նյութերի օքսիդացում
4) ATP սինթեզ

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Ո՞ր գործընթացն է հանգեցնում բջիջում լիպիդների սինթեզին:
1) դիսիմիլացիա
2) կենսաբանական օքսիդացում
3) պլաստիկ փոխանակում
4) գլիկոլիզ

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Պլաստիկ նյութափոխանակության արժեքը `մարմնի մատակարարումը
1) հանքային աղեր
2) թթվածին
3) կենսապոլիմերներ
4) էներգիա

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Մարդու մարմնում օրգանական նյութերի օքսիդացում տեղի է ունենում
1) թոքային վեզիկուլներ, երբ շնչում են
2) մարմնի բջիջները պլաստիկ փոխանակման գործընթացում
3) սննդի մարսողության գործընթացը մարսողական համակարգում
4) մարմնի բջիջները էներգիայի նյութափոխանակության գործընթացում

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Բջջում նյութափոխանակության ո՞ր ռեակցիաներն են ուղեկցվում էներգիայի ծախսերով:
1) էներգետիկ նյութափոխանակության նախապատրաստական ​​փուլը
2) կաթնաթթվային խմորում
3) օրգանական նյութերի օքսիդացում
4) պլաստիկ փոխանակում

Պատասխանել

1. Համապատասխանություն հաստատել նյութափոխանակության գործընթացների և բաղկացուցիչ մասերի միջև՝ 1) անաբոլիզմ (ձուլում), 2) կատաբոլիզմ (դիսիմիլացիա): 1 և 2 թվերը գրի՛ր ճիշտ հերթականությամբ։
Ա) խմորում
Բ) գլիկոլիզ
Բ) շնչառություն
Դ) սպիտակուցի սինթեզ
Դ) ֆոտոսինթեզ
Ե) քիմոսինթեզ

Պատասխանել


2. Հաստատեք համապատասխանություն բնութագրերի և նյութափոխանակության գործընթացների միջև՝ 1) յուրացում (անաբոլիզմ), 2) դիսիմիլացիա (կատաբոլիզմ): Գրի՛ր 1 և 2 թվերը տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) մարմնի օրգանական նյութերի սինթեզ
Բ) ներառում է նախապատրաստական ​​փուլ, գլիկոլիզ և օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում
Գ) արձակված էներգիան պահվում է ATP-ում
Դ) առաջանում են ջուր և ածխաթթու գազ
Դ) պահանջում է էներգիայի ծախսեր
Ե) հանդիպում է քլորոպլաստներում և ռիբոսոմներում

Պատասխանել


Ընտրի՛ր հինգից երկու ճիշտ պատասխան և գրի՛ր այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են։ Նյութափոխանակությունը կենդանի համակարգերի հիմնական հատկություններից մեկն է, այն բնութագրվում է նրանով, թե ինչ է տեղի ունենում
1) ընտրովի արձագանք արտաքին միջավայրի ազդեցություններին
2) տատանումների տարբեր ժամանակաշրջաններով ֆիզիոլոգիական պրոցեսների և ֆունկցիաների ինտենսիվության փոփոխություն.
3) հատկանիշների և հատկությունների սերնդից սերունդ փոխանցում
4) անհրաժեշտ նյութերի կլանումը և թափոնների արտազատումը
5) ներքին միջավայրի համեմատաբար կայուն ֆիզիկական և քիմիական կազմի պահպանում

Պատասխանել


1. Ստորև բերված բոլոր տերմինները, բացառությամբ երկուսի, օգտագործվում են պլաստիկ փոխանակումը նկարագրելու համար: Նշեք երկու տերմին, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցանկից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) կրկնօրինակում
2) կրկնօրինակում
3) հեռարձակում
4) տեղափոխում
5) արտագրում

Պատասխանել


2. Ստորև թվարկված բոլոր հասկացությունները, բացառությամբ երկուսի, օգտագործվում են բջիջում պլաստիկ նյութափոխանակությունը նկարագրելու համար: Բացահայտեք երկու հասկացություններ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցանկից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) ձուլում
2) դիսիմիլացիա
3) գլիկոլիզ
4) արտագրում
5) հեռարձակում

Պատասխանել


3. Ստորև թվարկված տերմինները, բացառությամբ երկուսի, օգտագործվում են պլաստիկ փոխանակումը բնութագրելու համար: Նշեք երկու տերմին, որոնք դուրս են գալիս ընդհանուր ցանկից և գրե՛ք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) պառակտում
2) օքսիդացում
3) կրկնօրինակում
4) արտագրում
5) քիմոսինթեզ

Պատասխանել


Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Ազոտային հիմքը ադենինը, ռիբոզը և երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդներն են
1) ԴՆԹ
2) ՌՆԹ
3) ԱՏՊ
4) սկյուռ

Պատասխանել


Ստորև բերված բոլոր նշանները, բացառությամբ երկուսի, կարող են օգտագործվել բջջում էներգետիկ նյութափոխանակությունը բնութագրելու համար: Բացահայտեք երկու հատկանիշ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցանկից և ի պատասխան գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) գալիս է էներգիայի կլանմամբ
2) ավարտվում է միտոքոնդրիումներով
3) ավարտվում է ռիբոսոմներով
4) ուղեկցվում է ATP մոլեկուլների սինթեզով
5) ավարտվում է ածխածնի երկօքսիդի առաջացմամբ

Պատասխանել


Գտեք տրված տեքստում երեք սխալ: Նշեք առաջարկների քանակը, որոնցում դրանք արվում են:(1) Նյութափոխանակությունը կամ նյութափոխանակությունը բջջի և օրգանիզմի նյութերի սինթեզի և քայքայման ռեակցիաների ամբողջություն է, որը կապված է էներգիայի արտազատման կամ կլանման հետ: (2) Ցածր մոլեկուլային քաշի միացություններից բարձր մոլեկուլային քաշով օրգանական միացությունների սինթեզի ռեակցիաների խումբը կոչվում է պլաստիկ փոխանակում: (3) ATP մոլեկուլները սինթեզվում են պլաստիկ փոխանակման ռեակցիաներում: (4) Ֆոտոսինթեզը կոչվում է էներգիայի նյութափոխանակություն: (5) Քիմոսինթեզի արդյունքում Արեգակի էներգիայի շնորհիվ անօրգանական նյութերից սինթեզվում են օրգանական նյութեր։

Պատասխանել

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման գործընթացի ժամանակակից ըմբռնումը սկիզբ է առել Բելիցերի և Կալկարի պիոներական աշխատանքից: Կալկարը պարզել է, որ աերոբ ֆոսֆորիլացումը կապված է շնչառության հետ: Բելիցերը մանրամասն ուսումնասիրել է կոնյուգացված ֆոսֆատի կապի և թթվածնի կլանման ստոյխիոմետրիկ կապը և ցույց տվել, որ անօրգանական ֆոսֆատի մոլեկուլների քանակի հարաբերակցությունը թթվածնի ատոմների քանակին:

երբ շնչառությունը հավասար է առնվազն երկուսի. Նա նաև մատնանշեց, որ էլեկտրոնների փոխանցումը սուբստրատից թթվածին էներգիայի հնարավոր աղբյուր է ներծծվող թթվածնի մեկ ատոմում երկու կամ ավելի ATP մոլեկուլների ձևավորման համար:

NADH մոլեկուլը ծառայում է որպես էլեկտրոնի դոնոր, և ֆոսֆորիլացման ռեակցիան ունի ձև.

Համառոտ այս արձագանքը գրված է այսպես

Երեք ATP մոլեկուլների սինթեզը (15.11) ռեակցիայում տեղի է ունենում NADH մոլեկուլի երկու էլեկտրոնների էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի երկայնքով թթվածնի մոլեկուլ տեղափոխելու շնորհիվ։ Այս դեպքում յուրաքանչյուր էլեկտրոնի էներգիան նվազում է 1,14 էՎ-ով։

Ջրային միջավայրում հատուկ ֆերմենտների մասնակցությամբ հիդրոլիզացվում են ATP մոլեկուլները

(15.12) և (15.13) ռեակցիաներում ներգրավված մոլեկուլների կառուցվածքային բանաձևերը ներկայացված են նկ. 31.

Ֆիզիոլոգիական պայմաններում (15.12) և (15.13) ռեակցիաներում ներգրավված մոլեկուլները գտնվում են իոնացման տարբեր փուլերում (ATP, )։ Հետևաբար, այս բանաձևերում քիմիական նշանները պետք է ընկալվեն որպես իոնացման տարբեր փուլերում գտնվող մոլեկուլների միջև ռեակցիաների պայմանական գրառում: Սրա հետ կապված՝ AG ազատ էներգիայի ավելացումը ռեակցիայում (15.12) և դրա նվազումը ռեակցիայի մեջ (15.13) կախված է ջերմաստիճանից, իոնների կոնցենտրացիայից և միջավայրի pH արժեքից։ Ստանդարտ պայմաններում eV կկալ/մոլ): Եթե ​​մենք մտցնենք համապատասխան ուղղումներ՝ հաշվի առնելով ֆիզիոլոգիական pH արժեքները և բջիջների ներսում իոնների կոնցենտրացիան, ինչպես նաև բջիջների ցիտոպլազմայում ATP և ADP մոլեկուլների և անօրգանական ֆոսֆատի կոնցենտրացիաների սովորական արժեքները, ապա ATP մոլեկուլների հիդրոլիզի ազատ էներգիայի համար ստանում ենք -0,54 էՎ (-12,5 կկալ/մոլ) արժեքը։ ATP մոլեկուլների հիդրոլիզի ազատ էներգիան հաստատուն արժեք չէ։ Այն կարող է նույնը չլինել նույնիսկ նույն բջջի տարբեր վայրերում, եթե այդ վայրերը տարբերվում են կենտրոնացվածությամբ:

Լիպմանի պիոներական աշխատանքի ի հայտ գալուց ի վեր (1941), հայտնի է, որ բջիջում ATP մոլեկուլները գործում են որպես քիմիական էներգիայի համընդհանուր կարճաժամկետ պահեստ և կրող, որն օգտագործվում է կենսագործունեության մեծ մասում:

ATP մոլեկուլի հիդրոլիզի ժամանակ էներգիայի արտազատումը ուղեկցվում է մոլեկուլների փոխակերպմամբ.

Այս դեպքում խորհրդանիշով նշված կապի խզումը հանգեցնում է ֆոսֆորաթթվի մնացորդի վերացմանը։ Լիպմանի առաջարկով նման կապը հայտնի դարձավ որպես «էներգիայով հարուստ ֆոսֆատային կապ» կամ «մակրոէերգիկ կապ»։ Այս վերնագիրը չափազանց ցավալի է։ Այն բոլորովին չի արտացոլում հիդրոլիզի ընթացքում տեղի ունեցող գործընթացների էներգիան: Ազատ էներգիայի արտազատումը պայմանավորված է ոչ թե մեկ կապի խզմամբ (նման խզումը միշտ պահանջում է էներգիայի ծախս), այլ ռեակցիաներում ներգրավված բոլոր մոլեկուլների վերադասավորմամբ, նոր կապերի ձևավորմամբ և սոլվատի թաղանթների վերադասավորմամբ։ ռեակցիան։

Երբ NaCl-ի մոլեկուլը լուծվում է ջրում, առաջանում են հիդրատացված իոններ:Ջրացման ընթացքում էներգիայի ավելացումը ծածկում է էներգիայի կորուստը, երբ կապը կոտրվում է NaCl մոլեկուլում: Տարօրինակ կլիներ այս էներգիայի ձեռքբերումը վերագրել NaCl մոլեկուլում «բարձր էներգիայի կապին»:

Ինչպես հայտնի է, ատոմային ծանր միջուկների տրոհման ժամանակ մեծ քանակությամբ էներգիա է արտազատվում, որը կապված չէ որևէ բարձր էներգիայի կապերի խզման հետ, այլ պայմանավորված է տրոհման բեկորների վերադասավորմամբ և էներգիայի նվազմամբ։ Կուլոպային վանում նուկլոնների միջև յուրաքանչյուր հատվածում:

«Մակրոէերգիկ պարտատոմսեր» հասկացության արդարացի քննադատությունը մեկ անգամ չէ, որ արտահայտվել է։ Այնուամենայնիվ, այս գաղափարը լայնորեն ներդրվել է գիտական ​​գրականության մեջ։ Մեծ

Աղյուսակ 8

Ֆոսֆորիլացված միացությունների կառուցվածքային բանաձևեր՝ ա - ֆոսֆենոլիրուվատ; b - 1,3-diphosphoglycerate; գ - կրեատին ֆոսֆատ; - գլյուկոզա-I-ֆոսֆատ; - գլյուկոզա-6-ֆոսֆատ.

Դրանում դժվարություն չկա, եթե պայմանականորեն օգտագործվի «բարձր էներգիայի ֆոսֆատային կապ» արտահայտությունը, որպես փոխակերպումների ամբողջ ցիկլի համառոտ նկարագրություն, որոնք տեղի են ունենում ջրային լուծույթում այլ իոնների համապատասխան առկայությամբ, pH և այլն:

Այսպիսով, կենսաքիմիկոսների կողմից օգտագործվող ֆոսֆատային կապի էներգիայի հայեցակարգը պայմանականորեն բնութագրում է ելակետային նյութերի ազատ էներգիայի և հիդրոլիզի ռեակցիաների արտադրանքի ազատ էներգիայի տարբերությունը, որոնցում ֆոսֆատ խմբերը բաժանվում են: Այս հայեցակարգը չպետք է շփոթել ազատ մոլեկուլում ատոմների երկու խմբերի միջև քիմիական կապի էներգիա հասկացության հետ: Վերջինս բնութագրում է կապը խզելու համար անհրաժեշտ էներգիան։

Բջիջները պարունակում են մի շարք ֆոսֆորիլացված միացություններ, որոնց հիդրոլիզը ցիտոպլազմայում կապված է ազատ աներգիայի արձակման հետ։ Այս միացություններից որոշների հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիաների արժեքները տրված են աղյուսակում: 8. Այս միացությունների կառուցվածքային բանաձևերը ներկայացված են նկ. 31 և 35:

Հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիաների մեծ բացասական արժեքները պայմանավորված են բացասական լիցքավորված հիդրոլիզի արտադրանքների հիդրացիոն էներգիայով և դրանց էլեկտրոնային թաղանթների վերադասավորմամբ: Սեղանից. 8 հետևում է, որ ATP մոլեկուլի հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիայի արժեքը միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում «բարձր էներգիայի» (ֆոսֆոենոլպիրունատ) և «ցածր էներգիայի» (գլյուկոզա-6-ֆոսֆատ) միացությունների միջև: Սա է պատճառներից մեկը, թե ինչու ATP մոլեկուլը ֆոսֆատ խմբերի հարմար ունիվերսալ կրող է:

Հատուկ ֆերմենտների օգնությամբ ATP և ADP մոլեկուլները հաղորդակցվում են բարձր և ցածր էներգիայի միջև

ֆոսֆատային միացություններ. Օրինակ, պիրուվատ կինազ ֆերմենտը ֆոսֆատը ֆոսֆոենոլպիրվատից փոխանցում է ADP: Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են պիրուվատ և ATP մոլեկուլ։ Այնուհետև, հեքսոկինազ ֆերմենտի օգնությամբ ATP մոլեկուլը կարող է ֆոսֆատային խումբը տեղափոխել D-գլյուկոզա՝ այն վերածելով գլյուկոզա-6-ֆոսֆատի։ Այս երկու ռեակցիաների ընդհանուր արտադրանքը կկրճատվի մինչև փոխակերպումը

Շատ կարևոր է, որ այս տեսակի ռեակցիաները կարող են անցնել միայն միջանկյալ փուլով, որում պարտադիր կերպով ներգրավված են ATP և ADP մոլեկուլները:

Մաս 1. Էուկարիոտիկ միտոքոնդրիաներ.

Աստվածաշունչն ասում է, որ մարդը Homo sapiens ) ստեղծվել են աստվածների կողմից իրենց պատկերով և նմանությամբ: Թեեւ նրանք հիմնականում սահմանափակ էին, սակայն նրանք չզրկեցին նրանց ստեղծագործական ունակություններից: Արդեն հիմա մարդը ստեղծում է իր աշխատանքը հեշտացնելու համար ռոբոտներ, զանազան մեքենաներ ու սարքեր, որոնք հավերժական չեն հենց իր պես։ Այս մեքենաների էներգիայի աղբյուրը լիցքավորիչն է, կուտակիչը, մարտկոցը, դրանց սարքն այժմ մեզ քաջ հայտնի է։ Բայց մենք գիտե՞նք, թե ինչպես է աշխատում մեր լիցքավորիչը՝ մարդկային էներգիայի կայանը։

Այսպիսով, էուկարիոտիկ բջիջների միտոքոնդրիաները և դրանց դերը մարդու մարմնում:
Պետք է սկսել նրանից, որ միտոքոնդրիները բջջի և ամբողջ մարդու մարմնի էներգիայի կայանն են: Մենք հետաքրքրված ենք բջիջներով էուկարիոտներ, միջուկային, այն բջիջները, որոնք պարունակում են միջուկ։ Բջջային միջուկ չունեցող միաբջիջ կենդանի օրգանիզմները պրոկարիոտներ են՝ նախամիջուկային։ Պրոկարիոտ բջիջների ժառանգներն են օրգանելներ, նրա գոյության համար կենսական նշանակություն ունեցող բջջի մշտական ​​բաղադրիչները գտնվում են նրա ներքին մասում՝ ցիտոպլազմում։ Պրոկարիոտները ներառում են բակտերիաներ և արխեաներ: Ամենատարածված վարկածների համաձայն՝ էուկարիոտները հայտնվել են 1,5-2 միլիարդ տարի առաջ։
Միտոքոնդրիա մոտ 0,5 մկմ հաստությամբ երկթաղանթ հատիկավոր կամ թելիկ օրգանել է: Բնորոշ է էուկարիոտ բջիջների մեծ մասին (ֆոտոսինթետիկ բույսեր, սնկեր, կենդանիներ)։ կարևոր դեր է խաղացել էուկարիոտների էվոլյուցիայի մեջ սիմբիոգենեզ. Միտոքոնդրիաները աերոբ բակտերիաների (պրոկարիոտների) ժառանգներն են, որոնք ժամանակին տեղավորվել են նախնիների էուկարիոտ բջջում և «սովորել» ապրել այնտեղ որպես սիմբիոններ։ Այժմ գրեթե բոլոր էուկարիոտային բջիջներն ունեն միտոքոնդրիաներ, դրանք այլևս ի վիճակի չեն վերարտադրվել բջջից դուրս: Լուսանկար

Միտոքոնդրիաներն առաջին անգամ հայտնաբերվել են մկանային բջիջներում որպես հատիկներ 1850 թվականին: Բջջում միտոքոնդրիումների քանակը հաստատուն չէ: Դրանք հատկապես առատ են բջիջներում, որոնցում թթվածնի կարիքը մեծ է. Իրենց կառուցվածքով դրանք գլանաձև օրգանելներ են, որոնք հայտնաբերված են էուկարիոտային բջջում մի քանի հարյուրից մինչև 1-2 հազար քանակությամբ և զբաղեցնում են նրա ներքին ծավալի 10-20%-ը։ Միտոքոնդրիաների չափերը (1-ից մինչև 70 մկմ) և ձևը շատ տարբեր են: Այս օրգանելների լայնությունը համեմատաբար հաստատուն է (0,5–1 մկմ): Ձևը փոխելու ունակություն: Կախված նրանից, թե բջջի որ մասերից է յուրաքանչյուր կոնկրետ պահին ավելանում էներգիայի սպառումը, միտոքոնդրիները կարող են շարժվել ցիտոպլազմայի միջով դեպի ամենաբարձր էներգիայի սպառման տարածքները՝ շարժման համար օգտագործելով էուկարիոտիկ բջջի ցիտոկմախքի կառուցվածքները:
ԴՆԹ մակրոմոլեկուլ ( Դեզօքսիրոբոնուկլեինաթթու), որն ապահովում է պահպանում, փոխանցում սերնդից սերունդ և կենդանի օրգանիզմների զարգացման և գործունեության գենետիկական ծրագրի իրականացում, գտնվում է բջջի միջուկում՝ որպես քրոմոսոմների մաս։ Ի տարբերություն միջուկային ԴՆԹ-ի՝ միտոքոնդրիումներն ունեն իրենց սեփական ԴՆԹ-ն։ Գեները կոդավորված են միտոքոնդրիալ ԴՆԹ, պատկանում են պլազմագենների խմբին, որոնք գտնվում են միջուկից դուրս (քրոմոսոմից դուրս)։ Ժառանգականության այս գործոնների ամբողջությունը, որը կենտրոնացած է բջջի ցիտոպլազմայում, կազմում է տվյալ տեսակի օրգանիզմի պլազմոնը (ի տարբերություն գենոմի):
Մատրիցայում տեղակայված միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն փակ շրջանաձև երկշղթա մոլեկուլ է, որը մարդու բջիջներում ունի 16569 նուկլեոտիդ զույգերի չափ, ինչը մոտավորապես 105 անգամ փոքր է միջուկում տեղայնացված ԴՆԹ-ից:
Միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն բազմանում է ինտերֆազում, որը մասամբ սինխրոնիզացվում է միջուկում ԴՆԹ-ի վերարտադրության հետ: Բջջային ցիկլի ընթացքում միտոքոնդրիումները կծկվելով բաժանվում են երկու մասի, որոնց առաջացումը սկսվում է ներքին միտոքոնդրիալ թաղանթի վրա օղակաձև ակոսով։ Ունենալով իր գենետիկական ապարատը՝ միտոքոնդրիոնն ունի նաև սպիտակուցների սինթեզման իր համակարգը, որի առանձնահատկությունն է կենդանիների և սնկերի բջիջներում շատ փոքր ռիբոսոմներ։Լուսանկար

Միտոքոնդրիումի գործառույթները և էներգիայի արտադրությունը:
Միտոքոնդրիաների հիմնական գործառույթն է ATP սինթեզ(ադենոզին տրիֆոսֆատ) - ցանկացած կենդանի բջջի քիմիական էներգիայի համընդհանուր ձև:
ATP-ի հիմնական դերը մարմնում կապված է բազմաթիվ կենսաքիմիական ռեակցիաների համար էներգիա ապահովելու հետ: ATP-ն ծառայում է որպես էներգիայի ուղղակի աղբյուր շատ էներգատար կենսաքիմիական և ֆիզիոլոգիական գործընթացների համար: Սրանք բոլորը մարմնում բարդ նյութերի սինթեզի ռեակցիաներ են. մկանների կծկման իրականացում.Հայտնի է նաև ATP-ի դերը որպես միջնորդ սինապսներում և ազդանշանային նյութ այլ միջբջջային փոխազդեցություններում (տարբեր հյուսվածքների և օրգանների բջիջների միջև պուրիներգիկ ազդանշանի փոխանցում, և դրա խախտումները հաճախ կապված են տարբեր հիվանդությունների հետ):

ATP-ն էներգիայի ունիվերսալ կուտակիչ է կենդանի բնության մեջ:
ATP մոլեկուլը (ադենոզին տրիֆոսֆատ) էներգիայի համընդհանուր աղբյուր է, որն ապահովում է ոչ միայն մկանների աշխատանքը, այլև բազմաթիվ այլ կենսաբանական գործընթացների հոսքը, ներառյալ մկանային զանգվածի աճը (անաբոլիզմ):
ATP մոլեկուլը կազմված է ադենինից, ռիբոզից և երեք ֆոսֆատներից։ ATP-ի սինթեզի գործընթացը առանձին թեմա է, այն կնկարագրեմ հաջորդ մասում։ Կարևոր է հասկանալ հետևյալը. Էներգիան ազատվում է, երբ երեք ֆոսֆատներից մեկը առանձնանում է մոլեկուլից և ATP-ն վերածվում է ADP-ի (ադենոզին դիֆոսֆատ): Անհրաժեշտության դեպքում ֆոսֆորի ևս մեկ մնացորդ կարելի է առանձնացնել՝ էներգիայի վերարտադրմամբ AMP (ադենոզին մոնոֆոսֆատ) ստանալու համար:

Ամենակարևոր որակն այն է, որ ADP-ն կարող է արագորեն վերածվել ամբողջությամբ լիցքավորված ATP-ի: ATP մոլեկուլի կյանքը միջինում մեկ րոպեից պակաս է, և օրական այս մոլեկուլով կարող է տեղի ունենալ մինչև 3000 վերալիցքավորման ցիկլ:

Եկեք պարզենք, թե ինչ է տեղի ունենում միտոքոնդրիայում, քանի որ ակադեմիական գիտությունը այնքան էլ հստակ չի բացատրում էներգիայի դրսևորման գործընթացը:
Միտոքոնդրիայում ստեղծվում է պոտենցիալ տարբերություն՝ լարման։
Վիքիպեդիան դա ասում է Միտոքոնդրիումների հիմնական գործառույթը օրգանական միացությունների օքսիդացումն է և դրանց քայքայման ժամանակ թողարկված էներգիայի օգտագործումը ATP մոլեկուլների սինթեզում, որը տեղի է ունենում էլեկտրոնի շարժման շնորհիվ ներքին թաղանթի սպիտակուցների էլեկտրոնային փոխադրման շղթայի երկայնքով: ...
Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնն ինքնին շարժվում է պոտենցիալ տարբերության պատճառով, բայց որտեղի՞ց է այն գալիս:
Այնուհետև գրված է. Միտոքոնդրիաների ներքին թաղանթը ձևավորում է բազմաթիվ խոր ծալքեր, որոնք կոչվում են cristae: Շնչառական շղթայի երկայնքով էլեկտրոնների շարժման ժամանակ արձակված էներգիայի փոխակերպումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե միտոքոնդրիայի ներքին թաղանթն անթափանց է իոնների համար։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ էներգիան պահվում է պրոտոնների կոնցենտրացիաների (գրադիենտ) տարբերության տեսքով... Պրոտոնների շարժումը մատրիցից դեպի միտոքոնդրիաների միջմեմբրանային տարածություն, որն իրականացվում է պրոտոնների աշխատանքի շնորհիվ։ շնչառական շղթան, հանգեցնում է նրան, որ միտոքոնդրիալ մատրիցը ալկալիզացված է, իսկ միջմեմբրանային տարածությունը՝ թթվացված։
Գիտնականներն ամենուր տեսնում են միայն էլեկտրոններ և պրոտոններ:Այստեղ կարևոր է հասկանալ, որ պրոտոնը դրական լիցք է, իսկ էլեկտրոնը՝ բացասական։ Միտոքոնդրիայում դրական ջրածինը և երկու թաղանթները պատասխանատու են պոտենցիալ տարբերության համար: Միջմեմբրանային տարածությունը դրական լիցքավորված է, և արդյունքում այն ​​թթվացվում է, իսկ մատրիցը ալկալիզացվում է բացասական լիցքերով: Հստակ պոտենցիալ տարբերություն: Լարվածություն է ստեղծվում. Բայց ավելի պարզություն չկար, ինչպե՞ս ստացվեց։
Եթե ​​մենք մոտենանք այս գործընթացին, օգտագործելով երեք ուժերի հայեցակարգը, որոնք հստակորեն նկատվում են Օհմի օրենքում, մեզ համար պարզ է դառնում, որ ներխուժման հոսանք է անհրաժեշտ պոտենցիալ տարբերություն ստեղծելու համար. U = I x R (I = U / R ): ATP-ի սինթեզի գործընթացի առնչությամբ մենք դիտարկում ենք դիմադրությունմիտոքոնդրիաների ներքին թաղանթը և պոտենցիալ տարբերությունմատրիցային և միջմեմբրանային տարածության մեջ: Որտեղ է մեկնարկային հոսանքը , այդ հաստատական, կարդինալ ուժը, որը տալիս է էներգետիկ պոտենցիալ և շարժման մեջ է դնում այդ տխրահռչակ էլեկտրոնը։ Որտեղ է աղբյուրը:
Աստծուն հիշելու ժամանակն է, բայց ոչ իզուր։ Իսկ ո՞վ կյանք հաղորդեց բոլոր կենդանի էակներին: Ի վերջո, մարդը գալվանական մարտկոց չէ, և նրա մեջ տեղի ունեցող գործընթացները զուտ էլեկտրական չեն։ Անձի մեջ պրոցեսները հակաէնտրոպիկ են՝ զարգացում, աճ, բարգավաճում, այլ ոչ թե դեգրադացիա, քայքայում և մեռնում։
Շարունակելի.