ენერგიის მეტაბოლიზმი არის ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც აწარმოებს ენერგიას, რომელიც საჭიროა ცოცხალი არსებების სასიცოცხლო ფუნქციების განსახორციელებლად.
მეტაბოლიზმი შეიძლება დაიყოს:
- ანაბოლიზმი: ქიმიური რეაქციები, რაც უფრო რთული მოლეკულების წარმოქმნის საშუალებას იძლევა. ისინი სინთეზური რეაქციებია.
- კატაბოლიზმი: ქიმიური რეაქციები მოლეკულების დეგრადაციისთვის. ეს არის დეგრადაციის რეაქციები.
გლუკოზა (C6ჰ12ო6) არის უჯრედების ენერგეტიკული საწვავი. გატეხვისას იგი ენერგიას ათავისუფლებს ქიმიური ბმებიდან და ნარჩენებიდან. სწორედ ეს ენერგია აძლევს უჯრედს, შეასრულოს მეტაბოლური ფუნქციები.
ATP: ადენოზინის ტრიფოსფატი
სანამ ენერგიის მოპოვების პროცესებს გაიგებთ, უნდა იცოდეთ როგორ ინახება ენერგია უჯრედებში, სანამ ის გამოიყენება.
ეს არის ATP (Adenosine Triphosphate) - ის წყალობით, ენერგიის აღებასა და შენახვაზე პასუხისმგებელი მოლეკულა. იგი ინახავს მის ფოსფატურ კავშირებში გლუკოზის დაშლის დროს გამოყოფილ ენერგიას.
ATP არის ნუკლეოტიდი, რომელსაც აქვს ადენინის საფუძველი და რიბოზა შაქართან, ქმნის ადენოზინს. როდესაც ადენოზინი სამ ფოსფატურ რადიკალს უკავშირდება, იქმნება ადენოზინტრიფოსფატი.
ფოსფატებს შორის კავშირი ძალზე ენერგიულია. ამრიგად, იმ მომენტში, როდესაც უჯრედს ენერგია სჭირდება გარკვეული ქიმიური რეაქციისთვის, ფოსფატებს შორის ბმულები გაწყდება და ენერგია გამოიყოფა.
ATP უჯრედებში ყველაზე მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული ნაერთია.
ამასთან, უნდა აღინიშნოს სხვა ნაერთებიც. ეს იმიტომ ხდება, რომ რეაქციების დროს გამოიყოფა წყალბადის შემცველობა, რომელიც ტრანსპორტირდება ძირითადად ორი ნივთიერებით: NAD+ და FAD.
ენერგიის მოპოვების მექანიზმები
უჯრედის ენერგიის მეტაბოლიზმი ხდება ფოტოსინთეზისა და უჯრედების სუნთქვის გზით.
ფოტოსინთეზი
ფოტოსინთეზი ნახშირორჟანგიდან (CO) გლუკოზის სინთეზის პროცესია2) და წყალი (H2ო) სინათლის თანდასწრებით.
ეს შეესაბამება ავტოტროფულ პროცესს, რომელსაც ახორციელებენ არსებები ქლოროფილი, მაგალითად: მცენარეები, ბაქტერიები და ციანობაქტერიები. ეუკარიოტულ ორგანიზმებში ხდება ფოტოსინთეზი ქლოროპლასტები.
უჯრედული სუნთქვა
უჯრედული სუნთქვა არის მოლეკულის დაშლის პროცესი გლუკოზა გაათავისუფლოს მასში შენახული ენერგია. ეს ხდება უმეტეს ცოცხალ არსებაში.
ეს შეიძლება გაკეთდეს ორი გზით:
- აერობული სუნთქვა: ატმოსფერული ჟანგბადის გაზის არსებობისას;
- ანაერობული სუნთქვა: ჟანგბადის გაზის არარსებობის შემთხვევაში.
აერობული სუნთქვა ხდება სამი ფაზით:
გლიკოლიზი
ფიჭური სუნთქვის პირველი ეტაპია გლიკოლიზი, რაც ხდება უჯრედების ციტოპლაზმაში.
იგი შედგება ბიოქიმიური პროცესისაგან, რომელშიც გლუკოზის მოლეკულა (C6ჰ12ო6) იყოფა პიროვინის მჟავას ან პიროვატის ორ პატარა მოლეკულად (C3ჰ4ო3), ენერგიის გამოყოფა.
კრებსის ციკლი
კრებსის ციკლის სქემა
ო კრებსის ციკლი შეესაბამება რვა რეაქციის თანმიმდევრობას. მას აქვს ნახშირწყლების, ლიპიდების და სხვადასხვა ამინომჟავების მეტაბოლიზმის შედეგად საბოლოო პროდუქტების დეგრადაციის ხელშემწყობი ფუნქცია.
ეს ნივთიერებები გარდაიქმნება აცეტილ- CoA– ში, CO– ს გამოყოფით2 და ჰ2O და ATP სინთეზი.
დასკვნის სახით, ამ პროცესში აცეტილ- CoA (2C) გარდაიქმნება ციტრატად (6C), კეტოგლუტარატად (5C), სუქცინატად (4C), ფუმარატად (4C), მალატად (4C) და ოქსაცმჟავად (4C).
კრების ციკლი ხდება მიტოქონდრიულ მატრიქსში.
ჟანგვითი ფოსფორილაცია ან რესპირატორული ჯაჭვი
ჟანგვითი ფოსფორილაციის სქემა
ჟანგვითი ფოსფორილაცია ეს არის აერობულ ორგანიზმებში ენერგიის მეტაბოლიზმის ბოლო ეტაპი. ის ასევე პასუხისმგებელია ენერგიის წარმოების უმეტეს ნაწილზე.
გლიკოლიზისა და კრებსის ციკლის დროს, ნაერთების დეგრადაციაში წარმოებული ენერგიის ნაწილი ინახებოდა შუალედურ მოლეკულებში, მაგალითად, NAD+ და FAD.
ეს შუალედური მოლეკულები გამოყოფენ ენერგიულ ელექტრონებსა და H იონებს+ ეს გაივლის ტრანსპორტირების ცილებს, რომლებიც წარმოადგენენ რესპირატორულ ჯაჭვს.
ამრიგად, ელექტრონები კარგავენ ენერგიას, რომელიც შემდეგ ინახება ATP მოლეკულებში.
ამ ნაბიჯის ენერგეტიკული ბალანსი, ანუ ელექტრონის ტრანსპორტირების მთელი ჯაჭვის გასწვრივ წარმოებულია 38 ATP.
აერობული სუნთქვის ენერგიის ბალანსი
გლიკოლიზი:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP 2 ATP + 2 NADH
კრებსის ციკლი: ვინაიდან პირუვატის ორი მოლეკულაა, განტოლება უნდა გამრავლდეს 2-ით.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
ჟანგვითი ფოსფორილაცია:
2 NADH გლიკოლიზისგან 6 ATP
კრებსის ციკლის 8 NADH 24 ATP
კრებსის ციკლის 2 FADH2 4 ATP
სულ 38 ATP- ს აერობული სუნთქვის დროს წარმოიქმნება.
ანაერობული სუნთქვის ყველაზე მნიშვნელოვანი მაგალითია დუღილი:
დუღილი
დუღილი იგი შედგება მხოლოდ უჯრედული სუნთქვის პირველი ეტაპისგან, ანუ გლიკოლიზისგან.
დუღილი ხდება ჰიალოპლაზმა, როდესაც ჟანგბადი არ არის ხელმისაწვდომი.
ეს შეიძლება იყოს შემდეგი ტიპის, რაც დამოკიდებულია გლუკოზის დეგრადაციის შედეგად წარმოქმნილ პროდუქტზე:
ალკოჰოლური დუღილი: წარმოებული პირუვატის ორი მოლეკულა გარდაიქმნება ეთილის სპირტად, გამოიყოფა ორი CO მოლეკულა2 და ATP ორი მოლეკულის წარმოქმნა. იგი გამოიყენება ალკოჰოლური სასმელების წარმოებისთვის.
ლაქტური დუღილი: პიროვატის თითოეული მოლეკულა გარდაიქმნება რძემჟავად, წარმოქმნის ორი ATP მოლეკულას. რძემჟავა წარმოება. ეს ხდება კუნთების უჯრედებში, როდესაც არსებობს გადაჭარბებული ძალისხმევა.
შეიტყვეთ მეტი, წაიკითხეთ აგრეთვე:
- მეტაბოლიზმი
- ანაბოლიზმი და კატაბოლიზმი
- უჯრედების მეტაბოლიზმი
- Ქიმიური რეაქციები
- ბიოქიმია
მისაღები გამოცდების სავარჯიშოები
1. (PUC - RJ) ეს არის ბიოლოგიური პროცესები, რომლებიც პირდაპირ კავშირშია უჯრედული ენერგიის გარდაქმნებთან:
ა) სუნთქვა და ფოტოსინთეზი.
ბ) მონელება და ექსკრეცია.
გ) სუნთქვა და ექსკრეცია.
დ) ფოტოსინთეზი და ოსმოზი.
ე) საჭმლის მონელება და ოსმოზი.
ა) სუნთქვა და ფოტოსინთეზი.
2. (Fatec) აქვთ თუ არა კუნთის უჯრედებს ენერგიის მიღება აერობული სუნთქვის ან დუღილის გზით, როდესაც სპორტსმენი გონებას იკლებს 1000 მ სიგრძის შემდეგ, უქონლობის გამო თქვენი ტვინის ადექვატური ჟანგბადი, ჟანგბადის გაზი, რომელიც აღწევს კუნთებში, ასევე არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ დააკმაყოფილოთ კუნთების ბოჭკოების რესპირატორული საჭიროებები, რომლებიც იწყებენ დაგროვება:
ა) გლუკოზა.
ბ) ძმარმჟავას.
გ) რძემჟავა.
დ) ნახშირორჟანგი.
ე) ეთილის სპირტი.
გ) რძემჟავა.
3. (UFPA) უჯრედის სუნთქვის პროცესი პასუხისმგებელია (ა)
ა) ნახშირორჟანგის მოხმარება და უჯრედებში ჟანგბადის გამოყოფა.
ბ) ენერგიით მდიდარი ორგანული მოლეკულების სინთეზი.
გ) ნახშირორჟანგის მოლეკულების გლუკოზაში შემცირება.
დ) გლუკოზის მოლეკულების და ნახშირორჟანგის დაჟანგვის შემადგენლობა.
ე) ენერგიის გამოყოფა სასიცოცხლო უჯრედული ფუნქციებისათვის.
ე) ენერგიის გამოყოფა სასიცოცხლო უჯრედული ფუნქციებისათვის.
