proceselor de energie în celulă - Partea 2
Energia care este necesară pentru a informa in continuare sistemul chimic pentru a „rula“ reacția se numește energia de activare pentru această reacție și servește ca un fel de pieptene de energie, care trebuie să fie depășite.
Sursa reacții necatalizată energiei de activare sunt coliziuni între molecule. În cazul în care moleculele de coliziune sunt orientate în mod corespunzător, iar ciocnirea este suficient de puternic, există o șansă ca ei vor reacționa.
Este de înțeles de ce chimiști pentru a accelera balonul de reacție este încălzit: temperatura crește viteza termică și crește frecvența de coliziune. Dar, în corpul uman celulele nu se incalzesc este inacceptabil pentru ea. O reacție sunt, în acest caz, la viteze imposibil de atins in timpul lor in vitro. Acesta are o alta inventie a naturii - enzime. pe care am menționat mai devreme.
După cum sa menționat deja, atunci când reacțiile chimice apar spontan pot acele reacții în care energia conținută în produsul de reacție este mai mică decât materiile prime. Pentru alte reacții aflux necesar de energie din exterior. reacția spontană poate fi comparată cu greutatea care se încadrează. Inițial o sarcină de repaus tinde să scadă în jos, reducând astfel energia sa potențială.
Iar reacția fiind inițiată, tinde să curgă spre formarea de substanțe cu conținut redus de energie. Un astfel de proces, în timpul căruia munca poate fi efectuată, nazyvayutspontannym.
Dar dacă într-un anumit mod de a combina cele două greutăți, mai grele, care se încadrează, se va ridica mai ușor. Și în industria chimică, în special biochimice, procesele de reacție care are loc cu eliberarea de energie poate provoca curgerea reacției asociate care necesită un aport de energie din exterior. Astfel de reacții sunt numite conjugat.
În organismele vii, reacția de cuplare este foarte frecvente, și le face să curgă toate fenomenele delicate care însoțesc viața și conștiința. Falling „sarcină grea“, se ridică o alta, mai ușor, dar cu o cantitate mai mică. Consumarea de alimente, vom absorbi substanțe de energie înaltă calitate cauzate de Soare, care apoi se dizolvă în organism, și în cele din urmă extrase din ea, dar în același timp, pentru a elibera energie într-o cantitate suficientă pentru a asigura un proces numit viață.
In celula, mediatorul principal de energie, care este „roata de conducere“ de viață, yavlyaets adenozin trifosfat (ATP). Ceea ce este interesant este legătura? Din punct de vedere biochimic ATP - molecula de dimensiuni medii, capabile de a atașa sau „reset“ grupare fosfat terminală, în care atomul de fosfor este înconjurat de atomi de oxigen.
Formarea ATP are loc de adenozin difosfat (ADP), datorită energiei degajate în timpul oxidării biologice a glucozei. Pe de altă parte, o legătură fosfat în ATP conduce la eliberarea unei cantități mari de energie. O astfel de legătură este numit un high-energie sau macroergice. molecula ATP conține două astfel de conexiune, care este eliberată în timpul echivalent de energie de hidroliză la 12-14 kcal.
Nu se stie de ce procesul de evoluție în natură „a ales“ ATP-ul este moneda energetică a celulelor, dar se poate presupune mai multe motive. Această moleculă este instabil termodinamic suficient, după cum reiese din cantitatea mare de energie eliberată în timpul hidrolizei sale.
Dar, în același timp, viteza de hidroliză enzimatică a ATP, în condiții normale este foarte mică, adică molecula ATP are o stabilitate chimică ridicată, asigurând stocarea eficientă a energiei.
De dimensiuni mici face ușor de molecule ATP difuze în diferite părți ale celulei în care aportul de energie necesară pentru a efectua orice lucrare. În cele din urmă, ATP ocupă o poziție intermediară în scara de compuși de mare energie, care îi conferă flexibilitate, permițând transferul de energie de la un compus de mare energie pentru consum redus de energie.
Astfel, ATP - este forma universală de bază de conservare a energiei celulare, celulele de combustibil sunt disponibile pentru a fi utilizate în orice moment. Un furnizor major de energie a celulei, așa cum am menționat, este glucoza. obținut prin scindarea carbohidraților. „Arderea“ în organism, glucoza formează dioxid de carbon și apă, iar acest proces permite respirația celulară de reacție și digestia. Cuvântul „arde“ imaginea în acest caz, flacăra nu se produce în interiorul corpului, iar energia se extrage metode chimice multistep.
In prima faza care curge în citoplasmă fără oxigen, se descompune molecula de glucoză în două fragmente (două molecule de acid piruvic), iar acest pas este numit glicoliza. Când acest lucru este eliberat 50 kcal / mol de energie (adică 7% din energia conținută în glucoză), din care o parte este disipată sub formă de căldură, iar altul consumat în formarea a două molecule de ATP.
extracția ulterioară a energiei din glucoza are loc în principal în mitocondrii - centralele electrice celulare, lucrarea care poate fi comparat cu celulele electrochimice. Aici, în fiecare etapă este clivat un electron și un ion de hidrogen, și în cele din urmă glucoza este descompus în dioxid de carbon și apă.
In mitocondriile, electronii și ionii de hidrogen sunt introduse într-un enzime redox un singur lanț (lanțul respirator), fiind transferate de la agent la mediator până se fixează cu oxigenul. Și în această etapă nu este utilizat pentru oxidarea oxigenului din aer, apă și oxigen, și acid acetic.
oxigen atmosferic este ultimul acceptorul de hidrogen, finalizarea întregului proces de respiratie celulara, motiv pentru care este atât de necesar pentru viață. După cum se știe, interacțiunea gaz oxigen și hidrogen însoțită de explozie (eliberare instantanee a mari cantități de energie).
În organismele vii, aceasta nu se produce, deoarece se formează hidrogen gazos, și de timpul legării alimentării cu energie liberă a aerului oxigenul este redus, astfel încât reacția de formare a apei are loc destul de ușor (vezi Figura 1).
Figura 1. Oxidarea biologică - eliberare controlată a energiei:
1 - sintaza ATP (enzimă);
2 - ATP - bogat compus din energie;
3 - ADP - compus cu puțină energie;
Glucoza este principalul, dar nu singurul substrat pentru producerea de energie în celulă. Împreună cu carbohidratii din corpul nostru provine din grăsimi alimentare, proteine și alte substanțe, care, după scindare poate de asemenea servi ca surse de energie, transformându-se în substanțe includ reacții biochimice care au loc în celulă.
Cercetarea fundamentală în domeniul teoriei informației a condus la apariția conceptului de informații de energie (sau informație de energie efect) ca diferență între certitudine și incertitudine. Aici trebuie remarcat faptul că celula utilizează informațiile de energie și a cheltuielilor pentru a elimina incertitudinea în fiecare moment al ciclului lor de viață. Acest lucru conduce la realizarea ciclului de viață fără a crește entropia.
Violarea proceselor de schimb de energie influențate de diferite influențe duce la eșec în etapele individuale și eșecuri datorate perturbarea subsistemului viabilitate celulară și întregul organism. În cazul în care numărul și amploarea acestor încălcări depășesc potențialul compensatoriu al mecanismelor homeostatice în organism, atunci sistemul iese de sub control, celulele încetează să funcționeze sincron. La nivelul corpului se manifestă într-o varietate de condiții patologice.
De exemplu, o lipsa de vitamina B1. participarea la anumite enzime conduce la blocarea oxidarea acidului piruvic, un exces de sinteza hormonului tiroidian dă ATP etc. Decesele în infarctul miocardic, intoxicație cu monoxid de carbon sau cianura este legată de blocarea respirației celulare prin decupleze sau inhibarea reacțiilor secvențiale. Prin intermediul unor astfel de mecanisme, și indirect acțiunea multor toxine bacteriene.
Astfel, funcționarea celulei, țesutului, organului, sistemul sau sistemele de organe susținute de către organism ca un mecanism de auto-reglare, optim în timpul căreia, la rândul lor, cu condiția ca procesele biofizice, biochimice, energie și informații.