მეტაბოლიზმი და მისი სახეები

ის უზრუნველყოფს სხეულის შიდა გარემოს მუდმივობას არსებობის ცვალებად პირობებში - ჰომეოსტაზის . მეტაბოლიზმი შედგება ორი ურთიერთდაკავშირებული და ურთიერთსაპირისპირო პროცესისგან. ეს არის პროცესები დისიმილაცია , რომელშიც ხდება ორგანული ნივთიერებების დაშლა და გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება ATP მოლეკულების სინთეზისთვის და პროცესებისთვის ასიმილაცია, რომელშიც ატფ-ის ენერგია გამოიყენება ორგანიზმისთვის საჭირო საკუთარი ნაერთების სინთეზირებისთვის.

დისიმილაციის პროცესსაც ე.წ კატაბოლიზმი და ენერგიის მეტაბოლიზმი . და ასიმილაციის პროცესებსაც უწოდებენ ანაბოლიზმი და პლასტიკური მეტაბოლიზმი . იგივე კონცეფციის სინონიმების ასეთი სიმრავლე წარმოიშვა იმის გამო, რომ მეტაბოლური რეაქციები შეისწავლეს სხვადასხვა სპეციალობის მეცნიერებმა:

• ბიოქიმიკოსები,
• ფიზიოლოგები,
• ციტოლოგია,
• გენეტიკა,
• მოლეკულური ბიოლოგები.

მაგრამ ყველა სახელმა და ტერმინმა ფესვი გაიდგა და აქტიურად გამოიყენება მეცნიერების მიერ.

ცოცხალი ორგანიზმების ენერგიის მიწოდების ფორმები

დედამიწაზე არსებული ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის მზე ენერგიის მთავარი წყაროა. სწორედ მისი წყალობით აკმაყოფილებენ ორგანიზმები ენერგეტიკულ მოთხოვნილებებს.

ორგანიზმებს, რომლებსაც შეუძლიათ ორგანული ნაერთების სინთეზირება არაორგანული ნაერთებისგან, ეწოდებათ ავტოტროფები. ისინი იყოფა ორ ჯგუფად. ზოგიერთს შეუძლია მზის ენერგიის გამოყენება. ეს არის ფოტოსინთეზი ან ფოტოტროფები. ეს არის ძირითადად მწვანე მცენარეები, ციანობაქტერიები (ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეები).

ავტოტროფების სხვა ჯგუფი იყენებს ენერგიას, რომელიც გამოიყოფა ქიმიური რეაქციების დროს. ასეთ ორგანიზმებს ქიმიოტროფებს ან ქიმიოსინთეზებს უწოდებენ.

სოკოებს, ცხოველთა უმეტესობას და ბაქტერიებს თავად არ შეუძლიათ ორგანული ნივთიერებების სინთეზირება. ასეთ ორგანიზმებს ჰეტეროტროფებს უწოდებენ. მათთვის ენერგიის წყაროს წარმოადგენს ავტოტროფების მიერ სინთეზირებული ორგანული ნაერთები. ენერგიას იყენებენ ცოცხალი ორგანიზმები ქიმიური, მექანიკური, თერმული და ელექტრული პროცესებისთვის.

ენერგეტიკული ცვლის მოსამზადებელი ეტაპი

ენერგიის გაცვლა პირობითად იყოფა სამ ძირითად ეტაპად. პირველ ეტაპს მოსამზადებელი ეწოდა. ამ ეტაპზე მაკრომოლეკულები ფერმენტების გავლენით იშლება მონომერებად. რეაქციების დროს გამოიყოფა საკმაოდ მცირე ენერგია, რომელიც სითბოს სახით იფანტება.

ენერგიის მეტაბოლიზმის ანოქსიური ეტაპი

ენერგიის მეტაბოლიზმის ანოქსიური (ანაერობული) ეტაპი ხდება უჯრედებში. მონომერები, რომლებიც წარმოიქმნება წინა ეტაპზე (გლუკოზა, გლიცეროლი და ა.შ.) განიცდიან შემდგომ მრავალსაფეხურიან გახლეჩვას ჟანგბადის წვდომის გარეშე. ამ ეტაპზე მთავარია გლუკოზის მოლეკულის პირუვიკულ ან რძემჟავას მოლეკულებად დაყოფის პროცესი ატფ-ის ორი მოლეკულის წარმოქმნით.

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_3H_6O_3 + 2ATP + 2H_2O$

ამ რეაქციის დროს (გლიკოლიზის რეაქცია) გამოიყოფა დაახლოებით $200$ kJ ენერგია. თუმცა, ეს ყველაფერი არ გარდაიქმნება სითბოდ. მისი ნაწილი გამოიყენება ორი ენერგიით მდიდარი (მაკროერგიული) ფოსფატის ბმის სინთეზირებისთვის ATP მოლეკულებში. გლუკოზა ასევე იშლება ალკოჰოლური დუღილის დროს.

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP + 2H_2O$

ალკოჰოლის გარდა, არსებობს ჟანგბადის გარეშე დუღილის ისეთი სახეობები, როგორიცაა ბუტირი და რძემჟავა.

ენერგიის მეტაბოლიზმის ჟანგბადის ეტაპი

ამ ეტაპზე უჟანგბადო ეტაპზე წარმოქმნილი ნაერთები იჟანგება საბოლოო რეაქციის პროდუქტებამდე - ნახშირორჟანგამდე და წყალამდე. ინგლისელმა ბიოქიმიკოსმა ადოლფ კრებსმა 1937$-ში აღმოაჩინა ორგანული მჟავების გარდაქმნების თანმიმდევრობა მიტოქონდრიულ მატრიცაში. მის პატივსაცემად ამ რეაქციების ერთობლიობას კრებსის ციკლი ეწოდა.

შენიშვნა 1

ანაერობული პროცესის დროს წარმოქმნილი რძემჟავას მოლეკულების სრული დაჟანგვა ნახშირორჟანგამდე და წყალში თან ახლავს 2800$ კჯ ენერგიის გამოყოფას. ეს თანხა საკმარისია $36$ ATP მოლეკულების სინთეზისთვის (18$-ჯერ მეტი, ვიდრე წინა ეტაპზე).

ენერგიის მეტაბოლიზმის ჟანგბადის ეტაპის საერთო განტოლება ასე გამოიყურება:

$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36ADP + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36ATP$

შეჯამებით, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ ენერგიის გაცვლის ჯამური განტოლება:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38ATP$

ფინალურ ეტაპზე ორგანიზმიდან გამოიყოფა ნივთიერებათა ცვლის პროდუქტები.

გახსოვდეს!

რა არის მეტაბოლიზმი?

(ბერძნულიდან μεταβολή - "ტრანსფორმაცია, ცვლილება"), ან მეტაბოლიზმი - ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც ხდება ცოცხალ ორგანიზმში სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. ეს პროცესები საშუალებას აძლევს ორგანიზმებს გაიზარდონ და გამრავლდნენ, შეინარჩუნონ თავიანთი სტრუქტურები და უპასუხონ გარემო სტიმულებს.

რა ორი ურთიერთდაკავშირებული პროცესისგან შედგება?

ენერგიის მეტაბოლიზმი და პლასტიკური მეტაბოლიზმი

სად იშლება ადამიანის ორგანიზმში ორგანული ნივთიერებების უმეტესი ნაწილი, რომელიც მოდის საკვებთან?

თავდაპირველად საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში, შემდეგ უჯრედებში და მათ ორგანელებში (მიტოქონდრია, ციტოპლაზმა).

გადახედეთ კითხვებს და დავალებებს

1. რა არის დისიმილაცია? ჩამოთვალეთ მისი ნაბიჯები.

მაკრომოლეკულური ნაერთების გაყოფის რეაქციების ერთობლიობას, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა და შენახვა, ეწოდება ენერგიის გაცვლა ან დისიმილაცია. ძირითადად ენერგია ინახება უნივერსალური ენერგო ინტენსიური ნაერთის - ატფ-ის სახით.

1) მოსამზადებელი

2) უჟანგბადო დაჟანგვა

3) ჟანგბადის დაჟანგვა

2. რა როლი აქვს ატფ-ს უჯრედულ მეტაბოლიზმში?

ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა (ATP) არის ნუკლეოტიდი, რომელიც შედგება აზოტოვანი ფუძისგან (ადენინი), რიბოზა შაქრისა და სამი ფოსფორმჟავას ნარჩენებისგან (ნახ. 53). ATP არის უჯრედის მთავარი ენერგეტიკული მოლეკულა, ერთგვარი ენერგიის აკუმულატორი. ცოცხალ ორგანიზმებში ყველა პროცესს, რომელიც მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას, თან ახლავს ATP მოლეკულის ADP-ად (ადენოზინ დიფოსფორის მჟავა) გადაქცევა. ფოსფორის მჟავას ნარჩენების გაყოფისას გამოიყოფა დიდი რაოდენობით ენერგია - 40 კჯ/მოლი. ATP მოლეკულაში არის ორი ასეთი მაღალი ენერგიის (ე.წ. მაკროერგიული) ბმა. ATP სტრუქტურის აღდგენა ADP-დან და ფოსფორის მჟავისგან ხდება მიტოქონდრიაში და თან ახლავს ენერგიის შთანთქმას.

3. რომელი უჯრედის სტრუქტურები ახორციელებენ ატფ-ის სინთეზს?

მიტოქონდრია

4. გვითხარით უჯრედში ენერგეტიკული ცვლის შესახებ გლუკოზის დაშლის მაგალითის გამოყენებით.

1) ნახშირწყლების დაშლის მოსამზადებელი ეტაპი საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში მიდის მარტივ ნახშირწყლამდე - გლუკოზამდე, ხოლო მცირე ენერგია გამოიყოფა და სითბოს სახით იშლება ორგანიზმში.

2) გლუკოზის დაშლის უჟანგბადო ეტაპია გლიკოლიზი (ანაერობული დაჟანგვა). ეტაპი მიმდინარეობს ციტოპლაზმაში თავისუფალი ჟანგბადის არარსებობის პირობებში. გლუკოზა C6H12O6 პირუვიკ მჟავა (PVA) C3H4O3. გლუკოზა იშლება PVC-მდე 4ATP-ის გამოყოფით. 2ATP შემდეგ გამოიყენება ამ საფეხურზე PVC ლაქტურ მჟავად გადაქცევისთვის. და შედეგად, მეორე ეტაპზე გამოდის 2ATP.

3) ჟანგბადის დაჟანგვა - აერობული დაჟანგვა (ან ფიჭური სუნთქვა). ეტაპი, რომლის შედეგადაც რძემჟავა იყოფა მოლეკულური ჟანგბადის მოქმედებით საბოლოო დაშლის პროდუქტებამდე - ნახშირორჟანგამდე და წყალში. გვხვდება მიტოქონდრიებში ფერმენტების რესპირატორულ ჯაჭვზე, რომლებიც განლაგებულია მიტოქონდრიის კრისტაზე. ამ ეტაპის შედეგად გამოიყოფა 36 ATP. ამრიგად, ორ ეტაპად - 1 მოლი გლუკოზის (1 მოლეკულა) სრული დაჟანგვით, გამოიყოფა 38 ატფ (2ATP + 36ATP). ატფ-ის საბოლოო სინთეზი და მიწოდება მიტოქონდრიებში ხდება – ამ ორგანელებს უჯრედის ენერგეტიკულ ცენტრებს უწოდებენ.

6. სიტყვების „დისიმილაცია“ და „ასიმილაცია“ სინონიმებია ტერმინები „კატაბოლიზმი“ და „ანაბოლიზმი“. ახსენით ამ ტერმინების წარმოშობა.

კატაბოლიზმი (ბერძნულიდან Καταβολή, "ჩავარდნა, განადგურება") ან ენერგიის მეტაბოლიზმი, ან დისიმილაცია არის მეტაბოლური დაშლის, უფრო მარტივ ნივთიერებებად დაშლის (დიფერენციაცია) ან ნივთიერების დაჟანგვის პროცესი, რომელიც ჩვეულებრივ მიმდინარეობს ენერგიის გამოყოფით. სითბოს და ATP სახით. ანაბოლიზმი (ბერძნულიდან ἀναβολή, „აწევა“) არის სხეულის ახალი ნივთიერებების, უჯრედებისა და ქსოვილების შექმნის ყველა პროცესის სახელი. ანაბოლიზმის მაგალითები: ორგანიზმში ცილებისა და ჰორმონების სინთეზი, ახალი უჯრედების შექმნა, ცხიმების დაგროვება, ახალი კუნთოვანი ბოჭკოების შექმნა - ეს ყველაფერი ანაბოლიზმია.

დაფიქრდი! გახსოვდეს!

ვინაიდან უჯრედებში ყველა ორგანული ნაერთი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ძირითადი მეტაბოლიტებით (PVK, აცეტილ-CoA), რომელთა მეშვეობითაც ზოგიერთი ორგანული ნივთიერება შეიძლება გადამეტებულად გარდაიქმნას სხვებად. მაგალითად, ჭარბი ნახშირწყლები გარდაიქმნება ცხიმებად.

ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ენერგიის გაცვლის დროს, მიდის პლასტიკური ბირჟის პროცესებზე. და პლასტიკური მეტაბოლიზმის ნივთიერებები იყოფა ენერგეტიკულ მეტაბოლიზმში.

3. რატომ არის თქვენი აზრით მძიმე ფიზიკური მუშაობის შემდეგ კუნთების ტკივილის სწრაფად მოსახსნელად რეკომენდებული თბილი აბაზანის მიღება?

კუნთების ტკივილი გლიკოლიზის დროს იწვევს რძემჟავას დაგროვებას, მისი კონცენტრაცია მოქმედებს რეცეპტორებზე, აღიზიანებს მათ, იწვევს წვის შეგრძნებას. ამ მოქმედების მოსაშორებლად აუცილებელია ჟანგბადით სისხლის შერყევა, ჟანგბადი რძის მჟავის დასაშლელად საბოლოო დაშლის პროდუქტებამდე. ერთი გზა თბილი აბაზანის მიღებაა. ამავდროულად, სხეული თბება, სისხლძარღვები ფართოვდება და სისხლი ჟანგბადით მიედინება და კვებავს ყველა კუნთს, რითაც რძემჟავა იჟანგება ნახშირორჟანგად და წყალში, იხსნება კუნთების ტკივილი.

კითხვა 1. რა არის დისიმილაცია? ჩამოთვალეთ მისი ნაბიჯები.

დისიმილაცია ანუ ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი არის მაკრომოლეკულური ნაერთების დაშლის რეაქციების ერთობლიობა, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა და შენახვა.

აერობულ (ჟანგბადის მსუნთქავ) ორგანიზმებში დისიმილაცია ხდება სამ ეტაპად: მოსამზადებელი - მაღალმოლეკულური ნაერთების დაყოფა დაბალმოლეკულურ ნაერთებზე ენერგიის შენახვის გარეშე;

ჟანგბადის გარეშე - ნაერთების ნაწილობრივი უჟანგბადო დაშლა, ენერგია ინახება ატფ-ის სახით;

ჟანგბადი - ორგანული ნივთიერებების საბოლოო დაშლა ნახშირორჟანგამდე და წყალში, ენერგია ასევე ინახება ატფ-ის სახით.

ანაერობულ (ჟანგბადის გარეშე) ორგანიზმებში დისიმილაცია ხდება ორ ეტაპად: მოსამზადებელი და ანოქსიური. ამ შემთხვევაში ორგანული ნივთიერებები ბოლომდე არ იშლება და გაცილებით ნაკლები ენერგია ინახება.

კითხვა 2. რა როლი აქვს ატფ-ს უჯრედულ მეტაბოლიზმში?

ATP (ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა) არის ნუკლეოტიდი, რომელიც შედგება აზოტოვანი ფუძისგან (ადენინი), ხუთნახშირბადოვანი მონოსაქარიდისგან (რიბოზა) და ფოსფორის მჟავას სამი ნარჩენისაგან. ეს არის უნივერსალური მაკროერგიული ნაერთი, რომელიც გვხვდება სხვადასხვა უჯრედებში, რომელშიც არის ორი მაღალი ენერგეტიკული ბმა ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის. როდესაც ასეთი ბმა იშლება, ფოსფორმჟავას ნარჩენი იშლება და დიდი რაოდენობით ენერგია (40 კჯ/მოლი) გამოიყოფა. ამ შემთხვევაში ATP გარდაიქმნება ADP-ად. თუ მოხდა ფოსფორის მჟავის მეორე ნარჩენის გაყოფა, ADP გადაიქცევა AMP-ად. ცოცხალ ორგანიზმებში ყველა პროცესს, რომელიც საჭიროებს ენერგიის ხარჯვას, თან ახლავს ATP მოლეკულების ADP-ში (ან თუნდაც AMP) გადაქცევა.

კითხვა 3. რომელი უჯრედის სტრუქტურები ახორციელებენ ატფ-ის სინთეზს?

ეუკარიოტულ უჯრედებში ATP-ის ძირითადი ნაწილის სინთეზი ADP-დან და ფოსფორის მჟავიდან ხდება მიტოქონდრიაში და თან ახლავს ენერგიის შეწოვას (შენახვას). პლასტიდებში ATP წარმოიქმნება, როგორც ფოტოსინთეზის მსუბუქი ეტაპის შუალედური პროდუქტი.

კითხვა 4. გვითხარით უჯრედში ენერგეტიკული ცვლის შესახებ გლუკოზის დაშლის მაგალითის გამოყენებით.

ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი აერობულ ორგანიზმებში ხდება სამ ეტაპად.

მოსამზადებელი. კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში და უჯრედების ლიზოსომებში, საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების მოქმედებით, პოლისაქარიდები იშლება მონოსაქარიდებად, კერძოდ, გლუკოზამდე. ამ შემთხვევაში გამოთავისუფლებული ენერგია არ ინახება, არამედ იშლება სითბოს სახით.

ჟანგბადის გარეშე. გლიკოლიზის შედეგად გლუკოზის ერთი მოლეკულა იყოფა პირუვინის მჟავას ორ მოლეკულად:

C 6 Hi 2 0 6 -> 2C 3 H 4 0 3

ამავდროულად, გამოთავისუფლებული ენერგიის 60% გარდაიქმნება სითბოდ, ხოლო 40% ინახება ATP-ის სახით. როდესაც ერთი გლუკოზის მოლეკულა იშლება, წარმოიქმნება 2 ATP მოლეკულა. შემდეგ დუღილი ხდება ანაერობულ ორგანიზმებში - სპირტი (C 2 H 5 OH - ეთილის სპირტი) ან რძემჟავა (C 3 H 6 0 3 - რძემჟავა). აერობულ ორგანიზმებში ენერგეტიკული ცვლის მესამე ეტაპი იწყება.

ჟანგბადი. ამ ეტაპზე პირუვის მჟავაში შემავალი ნახშირბადი და წყალბადი ერწყმის ჟანგბადს და წარმოქმნის ნახშირორჟანგს და წყალს. ეს ათავისუფლებს დიდი რაოდენობით ენერგიას, რომლის უმეტესი ნაწილი ინახება ATP-ის სახით. პირუვიკ მჟავას ორი მოლეკულის დაჟანგვისას გამოიყოფა ენერგია, რომელიც საშუალებას იძლევა წარმოიქმნას 36 ATP მოლეკულა. ეს პროცესი მიმდინარეობს მიტოქონდრიაში და იყოფა ორ მრავალსაფეხურიან ეტაპად (კრებსის ციკლი და ოქსიდაციური ფოსფორილირება).

ჟანგბადის დისიმილაციის გზის საბოლოო განტოლება:

C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 38ADP + 38F ->

ენერგიის გაცვლა(კატაბოლიზმი, დისიმილაცია) - ორგანული ნივთიერებების გაყოფის რეაქციების ერთობლიობა, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. ორგანული ნივთიერებების დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია უჯრედი მაშინვე არ გამოიყენება, მაგრამ ინახება ატფ-ის და სხვა მაღალენერგეტიკული ნაერთების სახით. ATP არის უჯრედის ენერგიის უნივერსალური წყარო. ATP სინთეზი ხდება ყველა ორგანიზმის უჯრედებში ფოსფორილირების პროცესში - არაორგანული ფოსფატის დამატება ADP-ში.

ზე აერობულიორგანიზმები (ჟანგბადის გარემოში მცხოვრები) განასხვავებენ ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის სამ ეტაპს: მოსამზადებელი, ჟანგბადის გარეშე დაჟანგვა და ჟანგბადის დაჟანგვა; ზე ანაერობულიორგანიზმები (ცხოვრობენ უჟანგბადო გარემოში) და აერობული ორგანიზმები ჟანგბადის ნაკლებობით - ორი ეტაპი: მოსამზადებელი, უჟანგბადო დაჟანგვა.

მოსამზადებელი ეტაპი

იგი შედგება რთული ორგანული ნივთიერებების ფერმენტულ დაშლაში მარტივზე: ცილის მოლეკულები - ამინომჟავებამდე, ცხიმები - გლიცეროლსა და კარბოქსილის მჟავებამდე, ნახშირწყლები - გლუკოზამდე, ნუკლეინის მჟავები - ნუკლეოტიდამდე. მაღალმოლეკულური ორგანული ნაერთების დაშლა ხდება ან კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ფერმენტებით ან ლიზოსომების ფერმენტებით. მთელი გამოთავისუფლებული ენერგია იფანტება სითბოს სახით. შედეგად მიღებული მცირე ორგანული მოლეკულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც "სამშენებლო მასალა" ან შეიძლება შემდგომი დაშლა.

ანოქსიური დაჟანგვა, ან გლიკოლიზი

ეს ეტაპი შედგება მოსამზადებელ ეტაპზე წარმოქმნილი ორგანული ნივთიერებების შემდგომ დაყოფაში, ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში და არ საჭიროებს ჟანგბადის არსებობას. უჯრედში ენერგიის ძირითადი წყაროა გლუკოზა. გლუკოზის უჟანგბადო არასრული დაშლის პროცესი - გლიკოლიზი.

ელექტრონების დაკარგვას ეწოდება დაჟანგვა, მიღებას ეწოდება შემცირება, ხოლო ელექტრონის დონორი იჟანგება, მიმღები მცირდება.

უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედებში ბიოლოგიური დაჟანგვა შეიძლება მოხდეს როგორც ჟანგბადის მონაწილეობით:

A + O 2 → AO 2,

და მისი მონაწილეობის გარეშე, წყალბადის ატომების ერთი ნივთიერებიდან მეორეში გადატანის გამო. მაგალითად, ნივთიერება „A“ იჟანგება „B“ ნივთიერების ხარჯზე:

AN 2 + B → A + BH 2

ან ელექტრონის გადაცემის გამო, მაგალითად, შავი რკინა იჟანგება სამვალენტად:

Fe 2+ → Fe 3+ + e -.

გლიკოლიზი არის რთული მრავალსაფეხურიანი პროცესი, რომელიც მოიცავს ათ რეაქციას. ამ პროცესის დროს ხდება გლუკოზის დეჰიდროგენაცია, კოენზიმი NAD + (ნიკოტინამიდ ადენინ დინუკლეოტიდი) წყალბადის მიმღებს ემსახურება. ფერმენტული რეაქციების ჯაჭვის შედეგად, გლუკოზა გარდაიქმნება პირუვიკ მჟავის ორ მოლეკულად (PVA), ხოლო სულ 2 ATP მოლეკულა და წყალბადის გადამტანის NAD H 2 შემცირებული ფორმა იქმნება:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 RO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD H 2.

PVC-ის შემდგომი ბედი დამოკიდებულია უჯრედში ჟანგბადის არსებობაზე. თუ ჟანგბადი არ არის, საფუარი და მცენარეები განიცდიან ალკოჰოლურ დუღილს, რომელშიც ჯერ წარმოიქმნება აცეტალდეჰიდი, შემდეგ კი ეთილის სპირტი:

1. C 3 H 4 O 3 → CO 2 + CH 3 SON,
2. CH 3 SON + NAD H 2 → C 2 H 5 OH + OVER +.

ცხოველებში და ზოგიერთ ბაქტერიაში, ჟანგბადის ნაკლებობით, რძემჟავა დუღილი ხდება რძემჟავას წარმოქმნით:

C 3 H 4 O 3 + NAD H 2 → C 3 H 6 O 3 + OVER +.

ერთი გლუკოზის მოლეკულის გლიკოლიზის შედეგად გამოიყოფა 200 კჯ, საიდანაც 120 კჯ იფანტება სითბოს სახით, ხოლო 80% ინახება ატფ ობლიგაციებში.

ჟანგბადის დაჟანგვა, ანუ სუნთქვა

იგი შედგება პირუვინის მჟავის სრულ დაშლაში, ხდება მიტოქონდრიაში და ჟანგბადის სავალდებულო არსებობით.

პირუვიკის მჟავა ტრანსპორტირდება მიტოქონდრიებში (მიტოქონდრიის სტრუქტურა და ფუნქციები - ლექცია No7). აქ, PVC-ის დეჰიდროგენაცია (წყალბადის ელიმინაცია) და დეკარბოქსილაცია (ნახშირორჟანგის ელიმინაცია) ხდება ორნახშირბადოვანი აცეტილის ჯგუფის წარმოქმნით, რომელიც შედის რეაქციების ციკლში, რომელსაც ეწოდება კრებსის ციკლის რეაქციები. არსებობს შემდგომი დაჟანგვა, რომელიც დაკავშირებულია დეჰიდროგენაციასთან და დეკარბოქსილირებასთან. შედეგად, CO 2-ის სამი მოლეკულა ამოღებულია მიტოქონდრიიდან თითოეული განადგურებული PVC მოლეკულისთვის; წარმოიქმნება წყალბადის ატომების ხუთი წყვილი, რომლებიც დაკავშირებულია მატარებლებთან (4NAD H 2, FAD H 2), ისევე როგორც ერთი ATP მოლეკულა.

გლიკოლიზის და PVC-ის განადგურების საერთო რეაქცია მიტოქონდრიაში წყალბადისა და ნახშირორჟანგის მიმართ შემდეგია:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 4ATP + 12H 2.

გლიკოლიზის შედეგად წარმოიქმნება ATP ორი მოლეკულა, ორი - კრებსის ციკლში; გლიკოლიზის შედეგად წარმოიქმნა წყალბადის ატომის ორი წყვილი (2NADHH2), ათი წყვილი - კრებსის ციკლში.

ბოლო ნაბიჯი არის წყალბადის წყვილების დაჟანგვა ჟანგბადის მონაწილეობით წყალში ADP-ის ერთდროული ფოსფორილირებით ATP-მდე. წყალბადი გადადის მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში მდებარე სასუნთქი ჯაჭვის სამ დიდ ფერმენტულ კომპლექსში (ფლავოპროტეინები, კოენზიმები Q, ციტოქრომები). ელექტრონები მიიღება წყალბადისგან, რომლებიც საბოლოოდ შერწყმულია ჟანგბადთან მიტოქონდრიულ მატრიქსში:

O 2 + e - → O 2 -.

პროტონები გადატუმბულია მიტოქონდრიების მემბრანთაშორის სივრცეში, „პროტონების რეზერვუარში“. შიდა მემბრანა წყალბადის იონებისადმი გაუვალია, ერთის მხრივ ის უარყოფითად არის დამუხტული (O 2 - გამო), მეორეს მხრივ - დადებითად (H +-ის გამო). როდესაც შიდა მემბრანაში პოტენციური განსხვავება 200 მვ-ს აღწევს, პროტონები გადიან ATP სინთეზის ფერმენტის არხში, წარმოიქმნება ATP და ციტოქრომ ოქსიდაზა კატალიზებს ჟანგბადის შემცირებას წყალში. ასე რომ, წყალბადის თორმეტი წყვილი ატომის დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება 34 ATP მოლეკულა.

ყველა ბიოსინთეზური რეაქცია გულისხმობს ენერგიის შთანთქმას.

ბიოსინთეზის რეაქციების მთლიანობას ეწოდება პლასტიკური გაცვლა ან ასიმილაცია (ლათ. „similis“ - მსგავსი). ამ პროცესის მნიშვნელობა იმაში მდგომარეობს, რომ გარე გარემოდან უჯრედში შემავალი საკვები ნივთიერებები, რომლებიც მკვეთრად განსხვავდება უჯრედის ნივთიერებისგან, ქიმიური გარდაქმნების შედეგად ხდება უჯრედის ნივთიერებები.

გაყოფის რეაქციები. რთული ნივთიერებები იშლება უფრო მარტივებად, მაღალმოლეკულურები დაბალმოლეკულებად. ცილები იშლება ამინომჟავებად, სახამებელი - გლუკოზაში. ეს ნივთიერებები იყოფა კიდევ უფრო დაბალი მოლეკულური წონის ნაერთებად და საბოლოოდ წარმოიქმნება ძალიან მარტივი, ენერგიით ღარიბი ნივთიერებები - CO2 და H2O. გაყოფის რეაქციები უმეტეს შემთხვევაში თან ახლავს ენერგიის გამოყოფას. ამ რეაქციების ბიოლოგიური მნიშვნელობა არის უჯრედის ენერგიით უზრუნველყოფა. ნებისმიერი სახის აქტივობა - მოძრაობა, სეკრეცია, ბიოსინთეზი და ა.შ. - საჭიროებს ენერგიის დახარჯვას.

დაშლის რეაქციის მთლიანობას ეწოდება უჯრედის ენერგიის გაცვლა ან დისიმილაცია. დისიმილაცია ასიმილაციის პირდაპირ საპირისპიროა: გაყოფის შედეგად ნივთიერებები კარგავენ მსგავსებას უჯრედის ნივთიერებებთან.

პლასტიკური და ენერგიის გაცვლა (ასიმილაცია და დისიმილაცია) განუყოფლად არის დაკავშირებული. ერთის მხრივ, ბიოსინთეზის რეაქციები მოითხოვს ენერგიის დახარჯვას, რომელიც მიღებულია დაშლის რეაქციებიდან. მეორეს მხრივ, ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის რეაქციების განსახორციელებლად აუცილებელია ამ რეაქციებს ემსახურება ფერმენტების მუდმივი ბიოსინთეზი, რადგან მუშაობის პროცესში ისინი ცვდებიან და ნადგურდებიან.

რეაქციების რთული სისტემები, რომლებიც ქმნიან პლასტიკური და ენერგიის გაცვლის პროცესს, მჭიდრო კავშირშია არა მხოლოდ ერთმანეთთან, არამედ გარე გარემოსთან. გარე გარემოდან უჯრედში შედიან საკვები ნივთიერებები, რომლებიც ემსახურებიან მასალას პლასტიკური გაცვლის რეაქციებისათვის და გაყოფის რეაქციების დროს მათგან გამოიყოფა უჯრედის ფუნქციონირებისთვის საჭირო ენერგია. ნივთიერებები, რომლებსაც უჯრედი ვეღარ გამოიყენებს, გამოიყოფა გარე გარემოში.

უჯრედის ყველა ფერმენტული რეაქციის ერთობლიობას, ანუ პლასტიკური და ენერგიის გაცვლების მთლიანობას (ასიმილაცია და დისიმილაცია), ურთიერთდაკავშირებულ და გარე გარემოსთან, ეწოდება ნივთიერებებისა და ენერგიის გაცვლა. ეს პროცესი სიცოცხლის შენარჩუნების მთავარი პირობაა. უჯრედი, მისი ზრდის, განვითარებისა და ფუნქციონირების წყარო.

19. მეტაბოლიზმი და ენერგია უჯრედში. ფოტოსინთეზი, ქიმიოსინთეზი. ასიმილაციის პროცესი (ძირითადი რეაქციები). მეტაბოლიზმი არის ასიმილაციისა და დისიმილაციის ერთიანობა. დისიმილაცია ეგზოთერმული პროცესია, ე.ი. ენერგიის გამოყოფის პროცესი უჯრედული ნივთიერებების დაშლის გამო. დისიმილაციის დროს წარმოქმნილი ნივთიერებები ასევე განიცდიან შემდგომ ტრანსფორმაციას. ასიმილაცია არის უჯრედში შემავალი ნივთიერებების ათვისების პროცესი ამ უჯრედისთვის დამახასიათებელი სპეციფიკური ნივთიერებებით. ასიმილაცია არის ენდოთერმული პროცესი, რომელიც მოითხოვს ენერგიას. ენერგიის წყაროა ადრე სინთეზირებული ნივთიერებები, რომლებმაც განიცადეს გახრწნა დისიმილაციის პროცესში. ფოტოსინთეზიარის მზის ენერგიის ქიმიური ნაერთების ენერგიად გადაქცევის პროცესი. ფოტოსინთეზი- ეს არის ორგანული ნივთიერებების (გლუკოზა და შემდეგ სახამებელი) წარმოქმნის პროცესი არაორგანული ნივთიერებებისგან, ქლოროპლასტებში ჟანგბადის გამოყოფის შუქზე. ფოტოსინთეზი მიმდინარეობს 2 ფაზაში: შუქი და ჩრდილი. სინათლის ფაზა გრძელდება შუქზე. სინათლის ფაზაში ქლოროფილი აღფრთოვანებულია სინათლის კვანტური შთანთქმით. სინათლის ფაზაში ხდება წყლის ფოტოლიზი, რასაც მოჰყვება ჟანგბადის გამოყოფა ატმოსფეროში. გარდა ამისა, ფოტოსინთეზის მსუბუქ ფაზაში მიმდინარეობს შემდეგი პროცესები: წყალბადის პროტონების დაგროვება, ატფ-ის სინთეზი ADP-დან, H+-ის დამატება სპეციალურ მატარებელ NADP-ში.

სრული სინათლის რეაქცია:

ATP და NADP *H ფორმირება, O2-ის გამოყოფა ატმოსფეროში.

ბნელი ფაზა(CO2 ფიქსაციის ციკლი, კალვინის ციკლი) ხდება ქლოროპლასტის სტრომაში. ბნელ ფაზაში მიმდინარეობს შემდეგი პროცესები

ATP და NADP*H აღებულია სინათლის რეაქციიდან

ატმოსფეროდან - CO2

1)CO2 ფიქსაცია

2) გლუკოზის ფორმირება

3) სახამებლის წარმოქმნა

საბოლოო განტოლება:

6CO2 + 6H2O - (ქლოროფილი, მსუბუქი) - С6H12O6 + 6O2

ქიმიოსინთეზი არის ორგანული ნივთიერებების სინთეზი ქიმიური რეაქციების ენერგიის გამო. ქიმიოსინთეზს ახორციელებენ ბაქტერიები.ფოტოსინთეზის ძირითადი რეაქციები: 1) გოგირდის დაჟანგვა: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S.

2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4 2) აზოტის დაჟანგვა: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = HNO3 3) ჟანგბადის დაჟანგვა 2H2 + O2 = 2H2O 4) რკინის ოქსიდაცია +2FCO3H +4 ჟანგბადის დაჟანგვა: 4CO2

20. მეტაბოლიზმი უჯრედში. დისიმილაციის პროცესი. ენერგიის მეტაბოლიზმის ძირითადი ეტაპები. მეტაბოლიზმი არის ასიმილაციისა და დისიმილაციის ერთიანობა. დისიმილაციის დროს ასევე ექვემდებარებიან შემდგომ ტრანსფორმაციას. ასიმილაცია არის უჯრედში შემავალი ნივთიერებების ათვისების პროცესი ამ უჯრედისთვის დამახასიათებელი სპეციფიკური ნივთიერებებით. ასიმილაცია არის ენდოთერმული პროცესი, რომელიც მოითხოვს ენერგიას. ენერგიის წყაროა ადრე სინთეზირებული ნივთიერებები, რომლებმაც განიცადეს გახრწნა დისიმილაციის პროცესში. დისიმილაცია ეგზოთერმული პროცესია, ე.ი. ენერგიის გამოყოფის პროცესი უჯრედული ნივთიერებების დაშლის გამო. წარმოქმნილი ნივთიერებები უჯრედის მიერ შესრულებული ყველა ფუნქცია მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას, რომელიც გამოიყოფა დისიმილაციის პროცესში. დისიმილაციის ბიოლოგიური მნიშვნელობა მცირდება არა მხოლოდ უჯრედისთვის საჭირო ენერგიის გამოყოფით, არამედ ხშირად ორგანიზმისთვის მავნე ნივთიერებების განადგურებით. დისიმილაციის მთელი პროცესი ანუ ენერგიის მეტაბოლიზმი შედგება 3 ეტაპისგან: მოსამზადებელი, ჟანგბად- თავისუფალი და ჟანგბადი. მოსამზადებელ ეტაპზე, ფერმენტების მოქმედებით, პოლიმერები იშლება მონომერებად. ასე რომ, ცილები იშლება ამინომჟავებად, პოლისაქარიდები - მონოსაქარიდებად, ცხიმები - გლიცეროლად და ცხიმოვან მჟავებად. მოსამზადებელ ფაზაში მცირე ენერგია გამოიყოფა და ჩვეულებრივ სითბოს სახით იშლება. 2) ანოქსიური ან ანაერობული ეტაპი. მაგალითისთვის ავიღოთ გლუკოზა. ანაერობულ სტადიაში გლუკოზა იშლება რძემჟავად: C6H12O6 + 2ADP + H3RO4 = 2C3H6O3 + 2H2O + 2ATP (რძემჟავა) 3) ჟანგბადის სტადია. ჟანგბადის სტადიაზე ნივთიერებები იჟანგება CO2-მდე და H2O-მდე. ჟანგბადის წვდომით პირუვინის მჟავა აღწევს მიტოქონდრიაში და განიცდის დაჟანგვას: С3H6O3 + 6O2-6CO2 + 6H2O + 36ATP საერთო განტოლება: C6H12O6 + 6O2-6CO2 + 6H2O + 38ATP

დისიმილაცია არის ქიმიური რეაქციების კომპლექსი, რომელშიც ხდება რთული ორგანული ნივთიერებების თანდათანობითი დაშლა უფრო მარტივზე. ამ პროცესს თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა, რომლის მნიშვნელოვანი ნაწილი გამოიყენება ატფ-ის სინთეზში.

დისიმილაცია ბიოლოგიაში

დისიმილაცია ასიმილაციის საპირისპირო პროცესია. ნუკლეინის მჟავები, ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლები მოქმედებენ, როგორც საწყისი ნივთიერებები დასაშლელად. და საბოლოო პროდუქტებია წყალი, ნახშირორჟანგი და ამიაკი. ცხოველების ორგანიზმში დაშლის პროდუქტები გამოიყოფა თანდათანობით დაგროვებით. ხოლო მცენარეებში ნახშირორჟანგი ნაწილობრივ გამოიყოფა და ამიაკი სრულად გამოიყენება ასიმილაციის პროცესში, რაც ორგანული ნაერთების ბიოსინთეზის საწყისი მასალაა.

დისიმილაციისა და ასიმილაციის ურთიერთობა საშუალებას აძლევს სხეულის ქსოვილებს მუდმივად განახლდეს. მაგალითად, 10 დღის განმავლობაში ადამიანის სისხლში ალბუმინის უჯრედების ნახევარი განახლდება, ხოლო 4 თვეში სისხლის წითელი უჯრედები აღდგება. ორი საპირისპირო მეტაბოლური პროცესის ინტენსივობის თანაფარდობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული. ეს არის ორგანიზმის განვითარების ეტაპი, ასაკი და ფიზიოლოგიური მდგომარეობა. ზრდისა და განვითარების პროცესში ორგანიზმში ჭარბობს ასიმილაცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ახალი უჯრედები, ქსოვილები და ორგანოები, ხდება მათი დიფერენცირება, ანუ იმატებს სხეულის წონა. პათოლოგიების არსებობისას და შიმშილის დროს დისიმილაციის პროცესი ჭარბობს ასიმილაციას და ორგანიზმი იკლებს წონაში.

ყველა ორგანიზმი შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად, იმის მიხედვით, თუ რა პირობებში ხდება დისიმილაცია. ეს არის აერობები და ანაერობები. პირველებს სიცოცხლისთვის უფასო ჟანგბადი სჭირდებათ, მეორეს არ სჭირდება. ანაერობებში დისიმილაცია მიმდინარეობს დუღილით, რაც წარმოადგენს ორგანული ნივთიერებების უჟანგბადო ფერმენტულ დაშლას უფრო მარტივზე. მაგალითად, რძემჟავა ან ალკოჰოლური დუღილი.

აერობებში ორგანული ნივთიერებების დაშლა სამ ეტაპად ხდება. ამავდროულად, თითოეულ მათგანზე ხდება რამდენიმე სპეციფიკური ფერმენტული რეაქცია.

პირველი ეტაპი მოსამზადებელია. მთავარი როლი ამ ეტაპზე მრავალუჯრედიან ორგანიზმებში კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში განლაგებულ საჭმლის მომნელებელ ფერმენტებს ეკუთვნის. უჯრედულ ორგანიზმებში, ლიზოსომური ფერმენტები. პირველ ეტაპზე ცილები იშლება ამინომჟავებად, ცხიმები ქმნიან გლიცეროლს და ცხიმოვან მჟავებს, პოლისაქარიდები იშლება მონოსაქარიდებად, ნუკლეინის მჟავები ნუკლეოტიდებად.

გლიკოლიზი

დისიმილაციის მეორე ეტაპი არის გლიკოლიზი. ის მიედინება ჟანგბადის გარეშე. გლიკოლიზის ბიოლოგიური არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ის არის გლუკოზის დაშლისა და დაჟანგვის დასაწყისი, რის შედეგადაც ხდება თავისუფალი ენერგიის დაგროვება 2 ATP მოლეკულის სახით. ეს ხდება რამდენიმე თანმიმდევრული რეაქციის დროს, რომლის საბოლოო შედეგია ორი პირუვატის მოლეკულის და იგივე რაოდენობის ატფ-ის წარმოქმნა ერთი გლუკოზის მოლეკულიდან. სწორედ ადენოზინტრიფოსფორის მჟავას სახით ინახება გლიკოლიზის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგიის ნაწილი, დანარჩენი ექვემდებარება გაფრქვევას სითბოს სახით. გლიკოლიზის ქიმიური რეაქცია: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.

მცენარეთა უჯრედებში და საფუარის უჯრედებში ჟანგბადის დეფიციტის პირობებში პირუვირატი იყოფა ორ ნივთიერებად: ეთილის სპირტად და ნახშირორჟანგად. ეს არის ალკოჰოლური დუღილი.

გლიკოლიზის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა არ არის საკმარისი იმ ორგანიზმებისთვის, რომლებიც სუნთქავენ ჟანგბადს. ამიტომ ცხოველებისა და ადამიანების ორგანიზმში მძიმე ფიზიკური დატვირთვის დროს კუნთებში სინთეზირდება რძემჟავა, რომელიც ემსახურება ენერგიის სარეზერვო წყაროს და გროვდება ლაქტატის სახით. ამ პროცესის დამახასიათებელი თვისებაა კუნთებში ტკივილის გამოჩენა.

დისიმილაცია ძალიან რთული პროცესია და მესამე ჟანგბადის ეტაპი ასევე შედგება ორი თანმიმდევრული რეაქციისგან. საუბარია კრებსის ციკლსა და ოქსიდაციურ ფოსფორილირებაზე.

ჟანგბადის სუნთქვის დროს პირუვირატი იჟანგება საბოლოო პროდუქტებამდე, რომელიც არის CO2 და H2O. ეს ათავისუფლებს ენერგიას, რომელიც ინახება 36 ATP მოლეკულის სახით. შემდეგ იგივე ენერგია უზრუნველყოფს ორგანული ნივთიერებების სინთეზს პლასტმასის მოცულობაში. ევოლუციურად, ამ ეტაპის გაჩენა დაკავშირებულია ატმოსფეროში მოლეკულური ჟანგბადის დაგროვებასთან და აერობული ორგანიზმების გამოჩენასთან.

ოქსიდაციური ფოსფორილირების (უჯრედული სუნთქვის) ადგილი არის მიტოქონდრიის შიდა მემბრანა, რომლის შიგნით არის გადამზიდავი მოლეკულები, რომლებიც ელექტრონებს გადააქვს მოლეკულურ ჟანგბადში. ამ ეტაპზე გამომუშავებული ენერგია ნაწილობრივ იშლება სითბოს სახით, დანარჩენი კი მიდის ატფ-ის წარმოქმნაზე.

ბიოლოგიაში დისიმილაცია არის ენერგიის გაცვლა, რომლის რეაქცია ასე გამოიყურება: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

ამრიგად, დისიმილაცია არის რეაქციების ერთობლიობა, რომლებიც წარმოიქმნება ორგანული ნივთიერებების გამო, რომლებიც ადრე სინთეზირებული იყო უჯრედის მიერ და თავისუფალი ჟანგბადი, რომელიც მოვიდა გარე გარემოდან სუნთქვის დროს.

ასიმილაცია, ანაბოლიზმი(ლათ. Assimilo - ვამსგავსებ - შედარება, შერწყმა, ათვისება) - ბიოლოგიაში - ორგანიზმების მიერ გარემოდან მომდინარე ნივთიერებების დამუშავება და გამოყენება.

ასიმილაცია და საპირისპირო პროცესი, დისიმილაცია, განუყოფლად არის დაკავშირებული მასთან, საფუძვლად უდევს ცოცხალი ნივთიერების უმნიშვნელოვანეს თვისებას - მეტაბოლიზმს. ამ უწყვეტი პროცესების ბუნება განსაზღვრავს ორგანიზმის სიცოცხლისუნარიანობას და განვითარებას.

ასიმილაციის გზით ორგანიზმი აგებს სხეულს გარემოს ხარჯზე; ორგანიზმის ზრდა შესაძლებელია, თუ ასიმილაცია ჭარბობს დისიმილაციას.

არსიასიმილაცია ძირითადად მოდის ორგანიზმის სიცოცხლისთვის აუცილებელი ყველა ნივთიერების სინთეზზე გარკვეული გზით, რომელიც განვითარდა ევოლუციის პროცესში. ასე რომ, ავტოტროფულ ორგანიზმებში, ასიმილაციის დროს, რთული ორგანული ნაერთები სინთეზირდება არაორგანულიდან, მაგალითად, ფოტოსინთეზის დროს ნახშირწყლები ასიმილირებულია მწვანე მცენარეების მიერ ჰაერში და წყალში ნახშირორჟანგიდან. ჰეტეროტროფულ ორგანიზმებში, რომლებიც იკვებებიან მხოლოდ მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის ნივთიერებებით, ასიმილაციის დროს სინთეზს წინ უძღვის მათი გაყოფა და დამუშავება.

ევოლუციის პროცესში შეძენილი ორგანიზმების თვისებები განსაზღვრავს ასიმილაციის ხასიათს, მაგრამ ასიმილაციის ცვლილებები, თავის მხრივ, გავლენას ახდენს ორგანიზმების ბუნებაზე, ცვლის მათ მემკვიდრეობას.

როდესაც სინათლის კვანტები ხვდება ქლოროფილს, ქლოროფილის მოლეკულები აღგზნებულია. აღგზნებული ელექტრონები გადიან მემბრანაზე არსებულ ელექტრონულ ჯაჭვს ატფ-ის სინთეზამდე. ამავდროულად, ხდება წყლის მოლეკულების გაყოფა. H + იონები აერთიანებს შემცირებულ NADP-ს (PS1) ქლოროფილის ელექტრონების ხარჯზე; შედეგად მიღებული ენერგია მიდის ატფ-ის სინთეზზე. O 2 იონები აძლევს ელექტრონებს ქლოროფილს (FS2) და გადაიქცევა თავისუფალ ჟანგბადად: H 2 O + NADP + hν → NADPH + H + + 1 / 2O 2 + 2ATP

ბნელი ფაზაბნელი ფაზა - C-ის ფიქსაცია, C 6 H 12 O 6-ის სინთეზი. ენერგიის წყაროა ATP. ქრომოპლასტების სტრომაში (სადაც ATP, NADPH და H + მოდის გრან თილაკოიდებიდან და CO 2 ჰაერიდან), მიმდინარეობს ციკლური რეაქციები, რაც იწვევს CO 2-ის ფიქსაციას, H-ის შემცირებას (NADPH + H +-ის გამო) და C 6 H 12-ის სინთეზი დაახლოებით 6:

CO 2 + NADPH + H + + 2ATP → 2ADP + C 6 H 12 O 6

ბიოლოგიაში დისიმილაცია ეხება ასიმილაციის საპირისპირო პროცესს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ორგანიზმში მეტაბოლიზმის სტადია, რომლის დროსაც რთული ორგანული ნაერთების განადგურება ხდება უფრო მარტივი წარმოებით. დისიმილაციის ცნების რამდენიმე განსხვავებული განმარტება არსებობს. ვიკიპედია ამ ტერმინს განმარტავს, როგორც რთული ნივთიერებების სპეციფიკის დაკარგვას და რთული ორგანული ნაერთების განადგურებას უფრო მარტივზე. ამ კონცეფციის სინონიმია კატაბოლიზმი.

ცოცხალ უჯრედში მეტაბოლიზმში ცენტრალურ ადგილს იკავებს რთული დისიმილაციის რეაქციები - სუნთქვა, დუღილი, გლიკოლიზი. ამ ბიოლოგიური პროცესების შედეგია ენერგიის გამოყოფა, რომელსაც შეიცავს რთული მოლეკულები. ეს ენერგია ნაწილობრივ გარდაიქმნება ადენოზინტრიფოსფატის (ATP) ენერგიად. ყველა ცოცხალ უჯრედში დისიმილაციის საბოლოო პროდუქტებია ნახშირორჟანგი, ამიაკი და წყალი. მცენარეთა უჯრედებმა შეძლეს ამ ნივთიერებების ნაწილობრივი გამოყენება ასიმილაციისთვის. ცხოველური ორგანიზმები ამ დაშლის პროდუქტებს გარედან აშორებენ.

კატაბოლიზმის რეაქციებში ჟანგბადის მოლეკულების მონაწილეობის ბუნების მიხედვით, ყველა ორგანიზმი ჩვეულებრივ იყოფა აერობულად, ანუ ჟანგბადის მონაწილეობით და ანაერობულად (ჟანგბადის გარეშე).

ანაერობული ორგანიზმები ენერგეტიკული ცვლის პროცესებს აწარმოებენ დუღილის გზით, ხოლო აერობული ორგანიზმები - სუნთქვით.

დუღილი არის ორგანული მოლეკულების უფრო მარტივ ნაერთებამდე დაშლის რეაქციების ერთობლიობა, რომელშიც გამოიყოფა ენერგია და სინთეზირდება ATP მოლეკულები. ენერგიის მოპოვების სხვა გზებს შორის დუღილი ითვლება ყველაზე არაეფექტურად: რძემჟავა დუღილის დროს 1 მოლი გლუკოზისგან მიიღება 2 მოლი ატფ.

ბუნებაში ყველაზე ფართოდ გავრცელებულია დუღილის ორი ტიპი:

1. რძემჟავა - მოიცავს გლუკოზის ანაერობული დაშლის პროცესს რძემჟავას წარმოქმნით. დუღილის ეს ტიპი დამახასიათებელია რძემჟავა ბაქტერიებისთვის - ისინი პასუხისმგებელნი არიან რძის დამჟავებაზე. უფრო ფართო გაგებით, რძემჟავა დუღილის პროცესი არის სუნთქვის პროცესის ერთ-ერთი ეტაპი აერობული ორგანიზმების აბსოლუტურ უმრავლესობაში, მათ შორის ადამიანებში;
2. ალკოჰოლური დუღილი არის გლუკოზის ანაერობული დაშლის პროცესი და თან ახლავს ნახშირორჟანგის და ეთილის სპირტის წარმოქმნა. ამ რეაქციის დროს გამოიყოფა გარკვეული რაოდენობის ენერგია, რომელიც იხარჯება ATP მოლეკულის სინთეზზე. ალკოჰოლური დუღილი ყველაზე მეტად ახასიათებს ნაყოფს და მცენარის სხვა ნაწილებს ანაერობულ პირობებში.

სუნთქვას გამჟღავნებული საკითხის კონტექსტში უფრო ფართო მნიშვნელობა აქვს, ვიდრე გაზის გაცვლის ჩვეულებრივ პროცესს. ამ შემთხვევაში სუნთქვა უნდა გავიგოთ, როგორც ერთგვარი დისიმილაცია, რომელიც რეალიზდება ჟანგბადის მოლეკულების შემცველ გარემოში.

სუნთქვის პროცესი ორი ნაწილისგან შედგება:

1. გაზის გაცვლის პროცესი მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების სასუნთქ სისტემაში და ქსოვილებში;
2. ბიოქიმიური დაჟანგვის რეაქციების თანმიმდევრობა, რომელსაც განიცდიან ორგანული ნაერთები. ამ პროცესების შედეგად წარმოიქმნება წყალი, ამიაკი და ნახშირორჟანგი. შესაძლებელია კიდევ რამდენიმე მარტივი ნაერთების წარმოქმნა - წყალბადის სულფიდი, არაორგანული ფოსფორის ნაერთები და ა.შ.

ადამიანების უმეტესობისთვის სუნთქვის პროცესის ვიწრო ინტერპრეტაცია, როგორც გაზის გაცვლა, ჩვეულებრივია.

ცოცხალ უჯრედებში დისიმილაციის პროცესი რამდენიმე ეტაპისგან შედგება. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ეტაპები შეიძლება განსხვავებულად მიმდინარეობდეს სხვადასხვა ორგანიზმში.

აერობულ ორგანიზმებში კატაბოლიზმის პროცესიმოიცავს სამ ძირითად ეტაპს. თითოეული ეტაპი მიმდინარეობს სპეციალური ფერმენტული სისტემების მონაწილეობით.

1. საწყისი ეტაპი ან მოსამზადებელი. მრავალუჯრედულ ორგანიზმებში იგი ხორციელდება საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის ღრუში. საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები უშუალოდ მონაწილეობენ პროცესში. უჯრედულ ორგანიზმებში ეს ეტაპი მიმდინარეობს ლიზოსომური ფერმენტების მონაწილეობით. მოსამზადებელ ეტაპზე ცილები იშლება ამინომჟავებად. ცხიმები იშლება ცხიმოვან მჟავებად და გლიცეროლად. ამ ეტაპზე პოლისაქარიდები იყოფა მონოსაქარიდებად, ხოლო ნუკლეინის მჟავები ნუკლეოტიდებად. ბიოლოგიაში ასეთ პროცესს ჩვეულებრივ საჭმლის მომნელებელს უწოდებენ;
2. კატაბოლიზმის მეორე ეტაპი არის გლიკოლიზი ან ანოქსიური. ეს ეტაპი არის გლუკოზის მოლეკულების დაშლისა და ენერგიის დაგროვების საწყისი ეტაპი ATP მოლეკულების სახით. გლიკოლიზი ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში. ამ დროს შეინიშნება ქიმიური რეაქციების თანმიმდევრობა: გლუკოზის ერთი მოლეკულა გარდაიქმნება პირუვინის მჟავას (ან პირუვატში) ორ მოლეკულად და ატფ-ის ორ მოლეკულად. გამოთავისუფლებული ენერგიის ნაწილი ინახება ატფ-ის სახით, დანარჩენი იფანტება სითბოს სახით. მცენარეებისა და საფუარის სოკოების უჯრედებში ჟანგბადის ნაკლებობის პირობებში პირუვატის მოლეკულები იყოფა ნახშირორჟანგად და ეთანოლად (ალკოჰოლური დუღილი);
3. კატაბოლიზმის ჟანგბადის ეტაპი, თავის მხრივ, შედგება ორი თანმიმდევრული ფაზისგან - კრებსის ციკლი და ოქსიდაციური ფოსფორილირება. განვიხილოთ დისიმილაციის რომელ სტადიას ეწოდება ჟანგბადი. აქ ხდება პირუვატის საბოლოო გაყოფა უმარტივეს კომპონენტებზე - წყალსა და ნახშირორჟანგზე. პირუვატის დაჟანგვის დროს წარმოიქმნება მხოლოდ 36 ATP მოლეკულა. აქედან 34 მოლეკულა წარმოიქმნება კრებსის ციკლის რეაქციების ჯაჭვის შედეგად, ხოლო დანარჩენი 2 ოქსიდაციური ფოსფორილირების შედეგად. ჟანგბადის ევოლუციური ეტაპი წარმოიშვა მას შემდეგ, რაც გამოჩნდა დედამიწის ატმოსფეროში დაგროვილი საკმარისი რაოდენობის ჟანგბადის მოლეკულები და აერობული ტიპის მეტაბოლიზმის მქონე ორგანიზმები.

დისიმილაციის რეაქციების შედეგადმიიღება ენერგია, რომელიც შემდგომში გამოიყენება ორგანიზმის მიერ პლასტიკური მეტაბოლიზმისთვის.

ოქსიდაციური ფოსფორილირების პროცესები ხდება შიდა მიტოქონდრიულ გარსებზე. ამ მემბრანებს აქვთ ჩაშენებული გადამზიდავი მოლეკულები. მათი ფუნქციაა ელექტრონების მიწოდება ჟანგბადის ატომებში. ამ რეაქციაში ენერგიის ნაწილი იშლება სითბოს სახით.

გლიკოლიზის რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით ენერგია, რომელიც არ არის საკმარისი აერობული ტიპის მეტაბოლიზმის მქონე ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობისთვის. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ ლაქტური მჟავა წარმოიქმნება კუნთოვან უჯრედებში ჟანგბადის ნაკლებობით. ეს ნივთიერება გროვდება ლაქტატის სახით და იწვევს კუნთების ტკივილს.