อะไรทำให้เกิดกระบวนการสลาย? ปฏิกิริยาทางชีวเคมีประเภทใดที่เกิดขึ้นในการดูดซึมและการสลายตัว

การสังเคราะห์สารที่เกิดขึ้นในเซลล์เรียกว่าการสังเคราะห์ทางชีววิทยาหรือเรียกสั้น ๆ ว่าการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการดูดซับพลังงาน

ชุดของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพเรียกว่าเมแทบอลิซึมของพลาสติกหรือการดูดซึม (ละติน "similis" - คล้ายกัน) ความหมายของกระบวนการนี้คือ สารอาหารที่เข้าสู่เซลล์จากสภาพแวดล้อมภายนอก ซึ่งแตกต่างจากสารในเซลล์อย่างมาก กลายเป็นสารในเซลล์อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ปฏิกิริยาความแตกแยก สารเชิงซ้อนจะแตกตัวออกเป็นสารที่ง่ายกว่า และสารที่มีโมเลกุลสูงจะแตกตัวเป็นสารที่มีโมเลกุลต่ำ โปรตีนแตกตัวเป็นกรดอะมิโน แป้งเป็นกลูโคส สารเหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า และสุดท้ายก็เกิดสารที่ขาดพลังงานได้ง่ายมาก นั่นคือ CO 2 และ H 2 O ปฏิกิริยาการแยกส่วนส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงาน ความสำคัญทางชีวภาพปฏิกิริยาเหล่านี้คือการให้พลังงานแก่เซลล์ กิจกรรมทุกรูปแบบ เช่น การเคลื่อนไหว การหลั่ง การสังเคราะห์ทางชีวภาพ ฯลฯ ล้วนต้องใช้พลังงานทั้งสิ้น

ชุดของปฏิกิริยาความแตกแยกเรียกว่าการเผาผลาญพลังงานของเซลล์หรือการสลายตัว การสลายตัวเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการดูดซึม เนื่องจากผลของการแยกสาร สารจึงสูญเสียความคล้ายคลึงกับสารในเซลล์

การแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงาน (การดูดซึมและการสลายตัว) มีการเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก ในด้านหนึ่ง ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพต้องใช้พลังงานซึ่งได้มาจากปฏิกิริยาการแตกแยก ในทางกลับกัน เพื่อที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมพลังงาน การสังเคราะห์ทางชีวภาพอย่างต่อเนื่องของเอนไซม์ที่ให้บริการปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากในระหว่างการดำเนินการ พวกมันจะสึกหรอและถูกทำลาย

ระบบปฏิกิริยาที่ซับซ้อนซึ่งประกอบเป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงานมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดไม่เพียงแต่ซึ่งกันและกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึง สภาพแวดล้อมภายนอก- สารอาหารเข้าสู่เซลล์จากสภาพแวดล้อมภายนอก ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัสดุสำหรับปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติก และในปฏิกิริยาการแยกตัว พวกมันจะปล่อยพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ สารที่เซลล์ไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไปจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

จำนวนทั้งสิ้นของปฏิกิริยาเอนไซม์ทั้งหมดของเซลล์ ได้แก่ จำนวนทั้งสิ้นของการแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงาน (การดูดซึมและการสลายตัว) ที่เชื่อมต่อระหว่างกันและกับสภาพแวดล้อมภายนอก เรียกว่ากระบวนการเมแทบอลิซึมและพลังงาน ของเซลล์ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของการเจริญเติบโต การพัฒนา และการทำงานของเซลล์

18 อะดีโนซีนไดฟอสเฟต (ADP) และอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) โครงสร้าง ตำแหน่ง และบทบาทในการเผาผลาญพลังงานของเซลล์

19. การเผาผลาญและพลังงานในเซลล์ การสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ทางเคมี กระบวนการดูดซึม (ปฏิกิริยาพื้นฐาน) เมแทบอลิซึมเป็นเอกภาพของการดูดซึมและการสลายตัว การสลายตัวเป็นกระบวนการคายความร้อน กล่าวคือ กระบวนการปล่อยพลังงานเนื่องจากการสลายสารในเซลล์ สารที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวยังได้รับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมอีกด้วย การดูดซึมเป็นกระบวนการของการดูดซึมสารที่เข้าสู่เซลล์ไปยังสารเฉพาะที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่กำหนด การดูดซึมเป็นกระบวนการดูดความร้อนที่ต้องใช้พลังงาน แหล่งที่มาของพลังงานคือสารที่สังเคราะห์ขึ้นก่อนหน้านี้ซึ่งได้รับการสลายตัวในระหว่างกระบวนการสลายตัว การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานของสารประกอบเคมี การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการสร้างสารอินทรีย์ (กลูโคสและแป้ง) จากสารอนินทรีย์ในคลอโรพลาสต์ในแสงโดยมีการปล่อยออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นใน 2 ระยะ: แสงและเงา ระยะการส่องสว่างเกิดขึ้นในแสง ในช่วงระยะแสง คลอโรฟิลล์จะตื่นเต้นโดยการดูดซับควอนตัมแสง ในช่วงแสง จะเกิดโฟโตไลซิสของน้ำ ตามมาด้วยการปล่อยออกซิเจนออกสู่ชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ กระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้นในระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง: การสะสมของโปรตอนไฮโดรเจน การสังเคราะห์ ATP จาก ADP การเติม H+ ให้กับตัวพา NADP พิเศษ

ผลลัพธ์ของปฏิกิริยาแสง:

การก่อตัวของ ATP และ NADP*H การปล่อย O2 สู่ชั้นบรรยากาศ

เฟสมืด(วงจรการตรึง CO2, วงจรคาลวิน) เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ ใน เฟสมืดกระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้น

ATP และ NADP*H นำมาจากปฏิกิริยาแสง

จากบรรยากาศ - CO2

1) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์

2) การสร้างกลูโคส

3) การก่อตัวของแป้ง

สมการสุดท้าย:

6CO2+6H2O---(คลอโรฟิลล์ แสง)-C6H12O6+6O2

การสังเคราะห์ทางเคมีคือการสังเคราะห์สารอินทรีย์โดยใช้พลังงานของปฏิกิริยาเคมี การสังเคราะห์ทางเคมีดำเนินการโดยแบคทีเรีย ปฏิกิริยาหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ: 1) ออกซิเดชันของซัลเฟอร์: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S

2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4 2) ออกซิเดชันของไนโตรเจน: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = HNO3 3) ออกซิเดชันของออกซิเจน 2H2 + O2 = 2H2O 4) ออกซิเดชันของเหล็ก: 4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2

20. การเผาผลาญในเซลล์ กระบวนการสลาย. ขั้นตอนหลักของการเผาผลาญพลังงาน เมแทบอลิซึมเป็นเอกภาพของการดูดซึมและการสลายตัว เมื่อสลายไป พวกมันยังได้รับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมอีกด้วย การดูดซึมเป็นกระบวนการของการดูดซึมสารที่เข้าสู่เซลล์ไปยังสารเฉพาะที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่กำหนด การดูดซึมเป็นกระบวนการดูดความร้อนที่ต้องใช้พลังงาน แหล่งที่มาของพลังงานคือสารที่สังเคราะห์ขึ้นก่อนหน้านี้ซึ่งได้รับการสลายตัวในระหว่างกระบวนการสลายตัว การสลายตัวเป็นกระบวนการคายความร้อน กล่าวคือ กระบวนการปล่อยพลังงานเนื่องจากการสลายสารในเซลล์ สารที่เกิดขึ้น การทำงานทั้งหมดที่เซลล์ทำต้องใช้พลังงาน ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการสลายตัว ความสำคัญทางชีวภาพของการสลายตัวไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับการปล่อยพลังงานที่เซลล์ต้องการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำลายสารที่เป็นอันตรายต่อร่างกายด้วย กระบวนการสลายหรือการเผาผลาญพลังงานทั้งหมดประกอบด้วย 3 ขั้นตอน: การเตรียมการ ออกซิเจน- ฟรีและออกซิเจน ใน ขั้นตอนการเตรียมการภายใต้การกระทำของเอนไซม์ โพลีเมอร์จะถูกย่อยสลายเป็นโมโนเมอร์ ดังนั้นโปรตีนจึงถูกแบ่งออกเป็นกรดอะมิโน พอลิแซ็กคาไรด์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ ไขมันเป็นกลีเซอรอล และ กรดไขมัน- ในระหว่างขั้นตอนการเตรียมการ พลังงานเพียงเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาและมักจะกระจายไปในรูปของความร้อน 2) ระยะ Anoxic หรือ Anaerobic ลองดูตัวอย่างของกลูโคส ในระยะไร้ออกซิเจน กลูโคสจะสลายตัวเป็นกรดแลคติค: C6H12O6 + 2ADP + H3PO4 = 2C3H6O3 + 2H2O + 2ATP (กรดแลกติก) 3) ระยะออกซิเจน ในระหว่างขั้นตอนของออกซิเจน สารจะถูกออกซิไดซ์เป็น CO2 และ H2O เมื่อเข้าถึงออกซิเจน กรดไพรูวิกจะแทรกซึมเข้าไปในไมโตคอนเดรียและเกิดออกซิเดชัน: C3H6O3+6O2-6CO2+6H2O+36ATP สมการรวม: C6H12O6+6O2-6CO2+6H2O+38ATP

การเผาผลาญพลังงาน(แคแทบอลิซึม, การสลายตัว) - ชุดของปฏิกิริยาการสลายตัวของสารอินทรีย์พร้อมกับการปล่อยพลังงาน พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายสารอินทรีย์จะไม่ถูกใช้โดยเซลล์ในทันที แต่จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP และสารประกอบพลังงานสูงอื่นๆ เอทีพี - แหล่งที่มาสากลการจัดหาพลังงานให้กับเซลล์ การสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดผ่านกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น - การเติมอนินทรีย์ฟอสเฟตลงใน ADP

ยู แอโรบิกสิ่งมีชีวิต (อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน) แยกแยะความแตกต่างของการเผาผลาญพลังงานได้สามขั้นตอน: การเตรียมการ, ออกซิเดชันที่ปราศจากออกซิเจน และออกซิเดชันของออกซิเจน ที่ แบบไม่ใช้ออกซิเจนสิ่งมีชีวิต (อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน) และแอโรบิกโดยขาดออกซิเจน - สองขั้นตอน: การเตรียมออกซิเดชันที่ปราศจากออกซิเจน

ขั้นตอนการเตรียมการ

ประกอบด้วยการสลายเอนไซม์ของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนให้กลายเป็นสารง่ายๆ: โมเลกุลโปรตีน - เป็นกรดอะมิโน, ไขมัน - เป็นกลีเซอรอลและกรดคาร์บอกซิลิก, คาร์โบไฮเดรต - เป็นกลูโคส, กรดนิวคลีอิก - เป็นนิวคลีโอไทด์ การสลายตัวของน้ำหนักโมเลกุลสูง สารประกอบอินทรีย์ดำเนินการโดยเอนไซม์ของระบบทางเดินอาหารหรือโดยเอนไซม์ไลโซโซม พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะกระจายไปในรูปของความร้อน โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่เกิดขึ้นจะสามารถนำมาใช้เป็น " วัสดุก่อสร้าง» หรืออาจเกิดการย่อยสลายเพิ่มเติม

ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เป็นพิษหรือไกลโคไลซิส

ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการสลายสารอินทรีย์เพิ่มเติมที่เกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการเตรียมการ เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ และไม่ต้องการออกซิเจน แหล่งพลังงานหลักในเซลล์คือกลูโคส กระบวนการสลายกลูโคสที่ไม่สมบูรณ์โดยปราศจากออกซิเจน - ไกลโคไลซิส.

การสูญเสียอิเล็กตรอนเรียกว่าออกซิเดชัน อัตราขยายเรียกว่าการรีดิวซ์ ในขณะที่ผู้ให้อิเล็กตรอนจะถูกออกซิไดซ์และตัวรับจะลดลง

ควรสังเกตว่าการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพในเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งกับการมีส่วนร่วมของออกซิเจน:

A + O 2 → AO 2,

และไม่ได้มีส่วนร่วมเนื่องจากการถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง ตัวอย่างเช่น สาร “A” ถูกออกซิไดซ์เนื่องจากสาร “B”:

2 + B → A + VN 2

หรือเนื่องจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน เช่น เหล็กไดวาเลนต์ถูกออกซิไดซ์เป็นเฟอร์ริก:

เฟ 2+ → เฟ 3+ + อี - .

ไกลโคไลซิสเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนซึ่งประกอบด้วยปฏิกิริยาสิบประการ ในระหว่างกระบวนการนี้ กลูโคสจะถูกดีไฮโดรจีเนต และโคเอ็นไซม์ NAD + (นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์) ทำหน้าที่เป็นตัวรับไฮโดรเจน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่ของเอนไซม์ กลูโคสจะถูกแปลงเป็นสองโมเลกุลของกรดไพรูวิก (PVA) โดยมีโมเลกุล ATP ทั้งหมด 2 โมเลกุลและรูปแบบที่ลดลงของตัวพาไฮโดรเจน NADH 2 จะเกิดขึ้น:

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

ชะตากรรมของ PVC ต่อไปขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของออกซิเจนในเซลล์ หากไม่มีออกซิเจน การหมักแอลกอฮอล์จะเกิดขึ้นในยีสต์และพืช ในระหว่างที่เกิดอะซีตัลดีไฮด์เป็นครั้งแรก และจากนั้นเอทิลแอลกอฮอล์:

1. C 3 H 4 O 3 → CO 2 + CH 3 COH,
2. CH 3 ซัน + NADH 2 → C 2 H 5 OH + NAD +

ในสัตว์และแบคทีเรียบางชนิด เมื่อขาดออกซิเจน การหมักกรดแลคติคจะเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของกรดแลคติค:

ค 3 H 4 O 3 + NADH 2 → C 3 H 6 O 3 + NAD +

จากผลของไกลโคไลซิสของกลูโคสหนึ่งโมเลกุล จะมีการปลดปล่อย 200 กิโลจูล ซึ่ง 120 กิโลจูลจะกระจายไปเป็นความร้อน และ 80% จะถูกเก็บไว้ในพันธะ ATP

ออกซิเดชันของออกซิเจนหรือการหายใจ

ประกอบด้วยการสลายกรดไพรูวิกโดยสมบูรณ์เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียและเมื่อมีออกซิเจน

กรดไพรูวิกถูกส่งไปยังไมโตคอนเดรีย (โครงสร้างและหน้าที่ของไมโตคอนเดรีย - การบรรยายครั้งที่ 7) ในที่นี้ การดีไฮโดรจีเนชัน (การกำจัดไฮโดรเจน) และดีคาร์บอกซิเลชัน (การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์) ของพีวีซีเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของกลุ่มอะซิติลสองคาร์บอน ซึ่งเข้าสู่วงจรของปฏิกิริยาที่เรียกว่าปฏิกิริยาวงจรเครบส์ ออกซิเดชันเพิ่มเติมเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการดีไฮโดรจีเนชันและดีคาร์บอกซิเลชัน เป็นผลให้ทุกโมเลกุลของพีวีซีถูกทำลาย โมเลกุล CO 2 สามโมเลกุลจะถูกกำจัดออกจากไมโตคอนเดรีย อะตอมไฮโดรเจนห้าคู่ก่อตัวขึ้นโดยสัมพันธ์กับตัวพา (4NAD·H 2, FAD·H 2) เช่นเดียวกับโมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุล

ปฏิกิริยาโดยรวมของไกลโคไลซิสและการทำลายพีวีซีในไมโตคอนเดรียต่อไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์มีดังนี้:

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

โมเลกุล ATP สองตัวเกิดขึ้นจากไกลโคไลซิสสองโมเลกุลในวงจร Krebs อะตอมไฮโดรเจนสองคู่ (2NADCH2) ถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจากไกลโคไลซิสสิบคู่ในวงจรเครบส์

ขั้นตอนสุดท้ายคือการเกิดออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนคู่หนึ่งโดยให้ออกซิเจนกับน้ำโดยมีฟอสโฟรีเลชั่นของ ADP ถึง ATP พร้อมกัน ไฮโดรเจนถูกถ่ายโอนไปยังเอนไซม์เชิงซ้อนขนาดใหญ่สามชนิด (ฟลาโวโปรตีน, โคเอนไซม์คิว, ไซโตโครม) ของห่วงโซ่ทางเดินหายใจที่อยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย อิเล็กตรอนถูกนำมาจากไฮโดรเจน ซึ่งท้ายที่สุดจะรวมตัวกับออกซิเจนในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย:

โอ 2 + อี - → โอ 2 - .

โปรตอนถูกสูบเข้าไปในช่องว่างระหว่างเมมเบรนของไมโตคอนเดรีย เข้าไปใน "แหล่งกักเก็บโปรตอน" เมมเบรนชั้นในไม่สามารถซึมผ่านไอออนของไฮโดรเจนได้ ในด้านหนึ่งมีประจุเป็นลบ (เนื่องจาก O 2 -) อีกด้านหนึ่งมีประจุเป็นบวก (เนื่องจาก H +) เมื่อความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มชั้นในสูงถึง 200 มิลลิโวลต์ โปรตอนจะผ่านช่องของเอนไซม์ ATP synthetase จากนั้น ATP จะถูกสร้างขึ้น และไซโตโครมออกซิเดสจะเร่งปฏิกิริยาการลดออกซิเจนลงสู่น้ำ ดังนั้นอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนสิบสองคู่ทำให้เกิดโมเลกุล ATP 34 โมเลกุล

คำถามที่ 1. dissimilation คืออะไร? แสดงรายการขั้นตอน

การสลายตัวหรือการเผาผลาญพลังงานเป็นชุดของปฏิกิริยาการสลายตัวของสารประกอบโมเลกุลสูง ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยและกักเก็บพลังงาน

การแพร่กระจายในสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก (การหายใจด้วยออกซิเจน) เกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเตรียมการ - การสลายสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงไปเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำโดยไม่มีการเก็บพลังงาน

ปราศจากออกซิเจน - การสลายสารประกอบโดยปราศจากออกซิเจนบางส่วนพลังงานจะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP

ออกซิเจน - การสลายสารอินทรีย์ขั้นสุดท้ายให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ พลังงานก็จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP

การแพร่กระจายในสิ่งมีชีวิตแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่ใช้ออกซิเจน) เกิดขึ้นในสองขั้นตอน: ขั้นเตรียมการและปราศจากออกซิเจน ใน ในกรณีนี้สารอินทรีย์ไม่ได้ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์และกักเก็บพลังงานได้น้อยกว่ามาก

คำถามที่ 2. บทบาทของ ATP ต่อการเผาผลาญของเซลล์คืออะไร?

ATP (กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก) เป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน (อะดีนีน) โมโนแซ็กคาไรด์ 5 คาร์บอน (ไรโบส) และกรดฟอสฟอริก 3 ชนิดที่ตกค้าง เป็นสากลซึ่งพบได้ในส่วนใหญ่ เซลล์ที่แตกต่างกันสารประกอบพลังงานสูงซึ่งมีพันธะพลังงานสูงสองพันธะอยู่ระหว่างกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง เมื่อพันธะดังกล่าวขาดลง กรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจะถูกแยกออกและปล่อยออกมา จำนวนมากพลังงาน (40 กิโลจูล/โมล) ในกรณีนี้ ATP จะถูกแปลงเป็น ADP ถ้ากรดฟอสฟอริกตัวที่สองถูกกำจัดออกไป ADP จะถูกแปลงเป็น AMP กระบวนการทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตที่ต้องใช้พลังงานจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลง โมเลกุลเอทีพีใน ADP (หรือแม้แต่ใน AMP)

คำถามที่ 3 โครงสร้างเซลล์ใดที่ทำการสังเคราะห์ ATP

ในเซลล์ยูคาริโอต การสังเคราะห์ ATP จำนวนมากจาก ADP และกรดฟอสฟอริกเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียและมาพร้อมกับการดูดซึม (กักเก็บ) พลังงาน ในพลาสติด ATP ถูกสร้างขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

คำถามที่ 4. บอกเราเกี่ยวกับการเผาผลาญพลังงานในเซลล์โดยใช้ตัวอย่างการสลายกลูโคส

การเผาผลาญพลังงานในสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิกเกิดขึ้นในสามขั้นตอน

เตรียมการ. ใน ระบบทางเดินอาหารและไลโซโซมของเซลล์ ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหาร พอลิแซ็กคาไรด์จะถูกย่อยเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ โดยเฉพาะกลูโคส พลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะไม่ถูกเก็บไว้ แต่จะกระจายไปในรูปของความร้อน

ปราศจากออกซิเจน จากผลของไกลโคไลซิส กลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะถูกแบ่งออกเป็นกรดไพรูวิกสองโมเลกุล:

C 6 สวัสดี 2 0 6 -> 2C 3 H 4 0 3

ในกรณีนี้ 60% ของพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกแปลงเป็นความร้อน และ 40% จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP การสลายกลูโคส 1 โมเลกุลจะทำให้เกิด ATP 2 โมเลกุล จากนั้นในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนการหมักจะเกิดขึ้น - แอลกอฮอล์ (C 2 H 5 OH - เอทิลแอลกอฮอล์) หรือกรดแลคติค (C 3 H 6 0 3 - กรดแลคติค) ในสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก ขั้นตอนที่สามของการเผาผลาญพลังงานจะเริ่มขึ้น

ออกซิเจน ในขั้นตอนนี้ คาร์บอนและไฮโดรเจนที่มีอยู่ในกรดไพรูวิกจะรวมตัวกับออกซิเจนเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไพรูวิก 2 โมเลกุลจะปล่อยพลังงานที่ทำให้เกิดเอทีพี 36 โมเลกุล กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียและแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนหลายขั้นตอน (วงจรเครบส์และออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น)

สมการสุดท้ายสำหรับวิถีการกระจายออกซิเจนคือ:

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

เซลล์จะแลกเปลี่ยนสารและพลังงานอย่างต่อเนื่อง สิ่งแวดล้อม. การเผาผลาญอาหาร ) - คุณสมบัติหลักของสิ่งมีชีวิต ในระดับเซลล์ เมแทบอลิซึมประกอบด้วยสองกระบวนการ: การดูดซึม (เมแทบอลิซึมของพลาสติก) และการสลายตัว (เมแทบอลิซึมของพลังงาน) กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกันในเซลล์

การสลายตัว (การเผาผลาญพลังงาน)- ชุดปฏิกิริยาการสลายตัวของสาร เมื่อสารประกอบโมเลกุลสูงถูกทำลาย พลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพจะถูกปล่อยออกมา ตามประเภทของการแพร่กระจาย สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น แอโรบิก และ แบบไม่ใช้ออกซิเจน .

การสลายตัวแบบแอโรบิก

การแลกเปลี่ยนพลังงานเกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอน:

ขั้นที่ 1 - เตรียมการ

ในขั้นตอนนี้โมเลกุลต่างๆ สารที่ซับซ้อน(โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก) สลายตัวเป็นโมโนเมอร์ พลังงานจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาและกระจายไปเป็นความร้อน การสังเคราะห์ ATP ไม่เกิดขึ้น

ขั้นตอนที่ 2 - ปราศจากออกซิเจน (แบบไม่ใช้ออกซิเจน)

การสลายโดยปราศจากออกซิเจนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ โมโนเมอร์ที่เกิดขึ้นในระยะแรกจะถูกทำลายลงโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของออกซิเจนในหลายขั้นตอน ความแตกแยกเกิดขึ้นภายใต้การทำงานของเอนไซม์พร้อมกับการก่อตัวของพลังงาน ATP ตัวอย่างเช่น ในกล้ามเนื้อ (ในไซโตพลาสซึมของเซลล์) โมเลกุลของกลูโคสแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลของกรดแลคติกและสองโมเลกุลของ ATP

ขั้นตอนที่ 3 - การสลายออกซิเจน (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน)

ปฏิกิริยาทั้งหมดในขั้นตอนนี้จะถูกเร่งด้วยเอนไซม์และเกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนในไมโตคอนเดรียบนซีสต์มีส่วนร่วม สารที่เกิดขึ้นในขั้นตอนก่อนหน้าจะถูกออกซิไดซ์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - CO 2 และ H 2 O ในกรณีนี้พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา กระบวนการนี้เรียกว่า การหายใจของเซลล์ออกซิเดชันของกรดแลคติค 2 โมเลกุลทำให้เกิด ATP 36 โมเลกุล จากขั้นตอนที่ 2 และ 3 เมื่อโมเลกุล C 6 H 12 O 6 ถูกทำลายลง 1 โมเลกุล ATP จะถูกปล่อยออกมา

การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การสลายกลูโคสในแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน กระบวนการนี้เรียกว่า การหมัก . ในระหว่างการหมัก พลังงานที่มีอยู่ในสสารไม่ได้ถูกปล่อยออกมาทั้งหมด แต่จะปล่อยออกมาเพียงบางส่วนเท่านั้น พลังงานที่เหลือยังคงอยู่ในพันธะเคมีในสารที่เกิด การหมักแอลกอฮอล์จะผลิตแอลกอฮอล์และ ATP สองโมเลกุล

คำถามที่ 3

ตั๋ว 5

1. โปรตีน บทบาทในร่างกาย

2. ระดับของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

3. กำหนดเปอร์เซ็นต์ของฐานไนโตรเจนในชิ้นส่วน DNA บางส่วน

คำถามที่ 1

กระรอก

โปรตีนประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน โมโนเมอร์กระรอกอยู่ กรดอะมิโน.

มีโครงสร้างโปรตีนปฐมภูมิ ทุติยภูมิ ตติยภูมิ และควอเทอร์นารี โปรตีนที่มีโครงสร้างหลักสามารถรวมตัวเป็นเกลียวได้โดยใช้พันธะไฮโดรเจนและสร้างโครงสร้างรอง โซ่โพลีเปปไทด์บิดเป็นโครงสร้างที่กะทัดรัดก่อตัวเป็นทรงกลม (ลูกบอล) - นี่คือโครงสร้างระดับอุดมศึกษาของโปรตีน โปรตีนส่วนใหญ่มีโครงสร้างตติยภูมิ กรดอะมิโนจะทำงานเฉพาะบนพื้นผิวของทรงกลมเท่านั้น โปรตีนที่มีโครงสร้างเป็นรูปทรงกลมรวมกันเป็นโครงสร้างควอเทอร์นารี การเปลี่ยนกรดอะมิโนหนึ่งตัวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโปรตีน เมื่อถูกเปิดโปง อุณหภูมิสูงกรดและปัจจัยอื่นๆ การทำลายโมเลกุลโปรตีน (การเสื่อมสภาพ) อาจเกิดขึ้นได้ บางครั้งโปรตีนที่เสียสภาพเมื่อเงื่อนไขเปลี่ยนไปสามารถฟื้นฟูโครงสร้างได้อีกครั้ง (การเปลี่ยนสภาพ) และจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโครงสร้างหลักของโปรตีนไม่ถูกทำลาย

โปรตีนอาจเป็นแบบง่ายหรือซับซ้อนก็ได้ โปรตีนเชิงเดี่ยวประกอบด้วยกรดอะมิโนเท่านั้น เช่น อัลบูมิน โกลบูลิน

โปรตีนเชิงซ้อนประกอบด้วยกรดอะมิโนและสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ เช่น ไลโปโปรตีน ไกลโคโปรตีน

หน้าที่ของโปรตีน:

1. พลังงาน.การสลายโปรตีน 1 กรัมจะปล่อยพลังงาน 17.6 กิโลจูล

2. เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี ตัวเร่งปฏิกิริยาคือเอนไซม์ เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี แต่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เอนไซม์มีความเฉพาะเจาะจงอย่างเคร่งครัด

3. โครงสร้าง.โปรตีนเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์

4. ขนส่ง.โปรตีนจับตัวและขนส่ง สารต่างๆทั้งภายในเซลล์และทั่วร่างกาย ตัวอย่างเช่น เฮโมโกลบินนำพาออกซิเจนและ CO 2 ในเลือดของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

5. ป้องกันการปกป้องร่างกายจากอิทธิพลที่เป็นอันตราย: การผลิตแอนติบอดี

6. หดตัวเนื่องจากมีโปรตีนแอคตินและไมโอซินอยู่ในนั้น เส้นใยกล้ามเนื้อการหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้น

7.โปรตีน-ฮอร์โมนจัดให้มีฟังก์ชั่นการกำกับดูแล

สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มและตามลักษณะของการสลายตัว - แอโรบิกและ ไม่ใช้ออกซิเจนแอโรบีต้องการออกซิเจนอิสระในการทำงาน แอนแอโรบีไม่ต้องการมัน ในนั้นการแพร่กระจายจะดำเนินการโดยการหมัก - ปราศจากออกซิเจนการสลายสารอินทรีย์ด้วยเอนไซม์ด้วยการก่อตัวของสารอินทรีย์ที่เรียบง่ายกว่าและการปล่อยพลังงาน ตัวอย่างเช่น:

> การหมักกรดแลคติค:

> การหมักแอลกอฮอล์:

สารที่เกิดขึ้นระหว่างการหมักเป็นสารอินทรีย์จึงยังคงมีพลังงานอยู่มาก

การเผาผลาญพลังงาน(dissimilation) คือชุดของปฏิกิริยาทางเคมีของการสลายสารประกอบอินทรีย์อย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับการปล่อยพลังงานซึ่งส่วนหนึ่งใช้ไปกับการสังเคราะห์ ATP กระบวนการสลายสารประกอบอินทรีย์ใน แอโรบิกสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในสาม เวที ซึ่งแต่ละปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายอย่าง

ขั้นแรก – เตรียมการ - ในระบบทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นดำเนินการโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว - โดยเอนไซม์ไลโซโซม ในระยะแรกจะเกิดการสลายตัวของโปรตีน ไปจนถึงกรดอะมิโน ไขมันไปจนถึงกลีเซอรอลและกรดไขมัน โพลีแซ็กคาไรด์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ กรดนิวคลีอิกเป็นนิวคลีโอไทด์กระบวนการนี้เรียกว่า การย่อย.

ระยะที่สอง – ปราศจากออกซิเจน (ไกลโคไลซิส - ความหมายทางชีวภาพอยู่ที่จุดเริ่มต้นของการสลายกลูโคสและออกซิเดชันอย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับการสะสมพลังงานในรูปของโมเลกุล ATP 2 โมเลกุล

ไกลโคไลซิสเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ประกอบด้วยหลายอย่าง ปฏิกิริยาต่อเนื่องการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลกลูโคสเป็นสองโมเลกุลของกรดไพรูวิค (ไพรูเวต) และสองโมเลกุลของ ATP ในรูปแบบที่ส่วนหนึ่งของพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างไกลโคไลซิสถูกเก็บไว้: C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2P → 2C 3 H 4 โอ 3 + 2ATP พลังงานที่เหลือจะกระจายไปเป็นความร้อน

ในยีสต์และเซลล์พืช ( ด้วยการขาดออกซิเจน) ไพรูเวตแตกตัวเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้เรียกว่า การหมักแอลกอฮอล์ .

พลังงานที่สะสมระหว่างไกลโคไลซิสน้อยเกินไปสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ใช้ออกซิเจนในการหายใจ นี่คือเหตุผลว่าทำไมในกล้ามเนื้อของสัตว์รวมถึงมนุษย์ภายใต้ภาระหนักและขาดออกซิเจนจึงเกิดกรดแลคติค (C 3 H 6 O 3) ซึ่งสะสมอยู่ในรูปของแลคเตตและทำให้เกิดอาการปวดกล้ามเนื้อ

ขั้นตอนที่สาม – ออกซิเจน ประกอบด้วยสองรายการติดต่อกัน กระบวนการ:

วงจรเครบส์

ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น

ความหมายของมันคือในระหว่างการหายใจด้วยออกซิเจน ไพรูเวตจะถูกออกซิไดซ์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ และพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชันจะถูกเก็บไว้ในรูปของโมเลกุล ATP 36 โมเลกุล (34 โมเลกุลในวงจร Krebs และ 2 โมเลกุลระหว่างออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น) . พลังงานการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์นี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ในการแลกเปลี่ยนพลาสติก ระยะออกซิเจนเกิดขึ้นหลังจากการสะสมของปริมาณออกซิเจนโมเลกุลที่เพียงพอในบรรยากาศและการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก

ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น (การหายใจของเซลล์) เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียซึ่งมีโมเลกุลพาหะที่ขนส่งอิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลออกซิเจน ในระหว่างขั้นตอนนี้ พลังงานส่วนหนึ่งจะกระจายไปเป็นความร้อน และส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการก่อตัวของ ATP

ปฏิกิริยารวมของการเผาผลาญพลังงาน:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

การมอบหมายงานเฉพาะเรื่อง

A1. วิธีการให้อาหารของสัตว์กินเนื้อเรียกว่า

1) ออโตโทรฟิก

2) มิกซ์โซโทรฟิก

3) เฮเทอโรโทรฟิก

4) เคมีบำบัด

A2. ชุดของปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมเรียกว่า:

1) แอแนบอลิซึม

2) การดูดซึม

3) การแยกความแตกต่าง

4) การเผาผลาญ

A3. ในขั้นตอนการเตรียมการเผาผลาญพลังงานจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

1) 2 ATP โมเลกุลและกลูโคส

2) 36 ATP โมเลกุลและกรดแลคติค

3) กรดอะมิโน กลูโคส กรดไขมัน

4) กรดอะซิติกและแอลกอฮอล์

A4. สารที่กระตุ้นปฏิกิริยาทางชีวเคมีในร่างกาย -

2) กรดนิวคลีอิก

4) คาร์โบไฮเดรต

A5. กระบวนการสังเคราะห์ ATP ระหว่างออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นเกิดขึ้นใน:

1) ไซโตพลาสซึม

2) ไรโบโซม

3) ไมโตคอนเดรีย

4) อุปกรณ์กอลจิ

A6. พลังงาน ATP ที่เก็บไว้ระหว่างการเผาผลาญพลังงานบางส่วนใช้สำหรับปฏิกิริยา:

1) ขั้นตอนการเตรียมการ

2) ไกลโคไลซิส

3) ระยะออกซิเจน

4) การสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์

A7. ผลิตภัณฑ์ของไกลโคไลซิสคือ:

1) กลูโคสและ ATP

2) CO 2 และน้ำ

3) พีวีซีและเอทีพี

4) โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต

ส่วนบี

ใน 1. เลือกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการเตรียมการเผาผลาญพลังงานในมนุษย์

1) โปรตีนแตกตัวเป็นกรดอะมิโน

2) กลูโคสถูกย่อยเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

3) สังเคราะห์โมเลกุล ATP 2 โมเลกุล

4) ไกลโคเจนถูกย่อยเป็นกลูโคส

5) เกิดกรดแลคติค

6) ไขมันถูกแบ่งออกเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน

ที่ 2. กำหนดลำดับการเปลี่ยนแปลงของมันฝรั่งดิบในกระบวนการเผาผลาญพลังงานในร่างกายหมู:

A) การก่อตัวของไพรูเวต

B) การก่อตัวของกลูโคส

B) การดูดซึมกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือด

D) การก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

E) ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นและการก่อตัวของ H 2 O

E) วงจร Krebs และการเกิด CO 2