Эс дэх энерги. Ашиглах, хадгалах

Сайн уу! Би энэ нийтлэлээ эсийн цөм болон ДНХ-д зориулахыг хүссэн. Гэхдээ үүнээс өмнө бид эс хэрхэн энерги хуримтлуулж, ашигладаг талаар хөндөх хэрэгтэй (баярлалаа). Бид эрчим хүчтэй холбоотой асуудлыг бараг хаана ч хөндөх болно. Тэднийг урьдчилан тооцоолъё.

Та юунаас эрчим хүч авч болох вэ? Бүх зүйлд тийм ээ! Ургамал гэрлийн энергийг ашигладаг. Мөн зарим бактери. Өөрөөр хэлбэл, гэрлийн энергийг ашиглан органик бус бодисоос органик бодисыг нэгтгэдэг. + Химиотрофууд байдаг. Тэд аммиак, устөрөгчийн сульфид болон бусад бодисын исэлдэлтийн энергийг ашиглан органик бус бодисоос органик бодисыг нэгтгэдэг. Энд чи бид хоёр байна. Бид гетеротрофууд. Тэд хэн бэ? Эдгээр нь органик бус бодисоос органик бодисыг хэрхэн нийлэгжүүлэх талаар мэдэхгүй хүмүүс юм. Өөрөөр хэлбэл, химосинтез, фотосинтез нь бидний хувьд биш юм. Бид бэлэн органик бодисыг авдаг (бид үүнийг иддэг). Бид үүнийг хэсэг болгон задалж, нэг бол барилгын материал болгон ашигладаг, эсвэл эрчим хүч гаргаж авдаг.
Эрчим хүчний хувьд бид яг юуг шинжлэх вэ? Уураг (эхлээд тэдгээрийг амин хүчил болгон задалдаг), өөх тос, нүүрс ус, этилийн спирт (гэхдээ энэ нь сонголттой). Өөрөөр хэлбэл, эдгээр бүх бодисыг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглаж болно. Гэхдээ үүнийг хадгалахын тулд бид ашигладаг өөх тос, нүүрс ус. Би нүүрс ус дуртай! Бидний биед агуулагдах гол нүүрс ус нь гликоген юм.

"Яагаад бүх энергийг өөх тос эсвэл гликоген хэлбэрээр хуримтлуулж болдоггүй юм бэ?" Гэсэн түгээмэл асуулт.
Эдгээр эрчим хүчний эх үүсвэрүүд өөр өөр зорилготой. Гликогенээс эрчим хүчийг маш хурдан гаргаж авдаг. Түүний задаргаа нь булчингийн ажил эхэлснээс хойш бараг тэр даруй эхэлдэг бөгөөд 1-2 минутын дараа дээд цэгтээ хүрдэг. Өөх тосны задрал хэд хэдэн удаа удааширдаг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та унтаж байгаа эсвэл хаа нэгтээ удаан алхаж байгаа бол та байнгын эрчим хүчний зарцуулалттай байдаг бөгөөд үүнийг өөх тосыг задлах замаар хангах боломжтой. Гэхдээ та хурдаа нэмэгдүүлэхээр шийдсэн даруйдаа (серверүүд унасан, та тэднийг авах гэж гүйсэн) танд гэнэт хэрэгтэй болно. маш их энергимөн та өөх тосыг задлах замаар үүнийг хурдан авах боломжгүй болно. Энд л бидэнд гликоген хэрэгтэй.

Өөр нэг чухал ялгаа бий. Гликоген нь их хэмжээний усыг холбодог. 1 г гликоген тутамд ойролцоогоор 3 г ус. Өөрөөр хэлбэл, 1 кг гликогенийн хувьд энэ нь аль хэдийн 3 кг ус юм. Оновчгүй ... Өөх тостой бол илүү хялбар байдаг. Эрчим хүчийг хуримтлуулдаг липидийн молекулууд (өөх тос = липид) нь ус, гликоген молекулуудаас ялгаатай нь цэнэггүй байдаг. Ийм молекулуудыг гидрофобик гэж нэрлэдэг (шууд утгаараа уснаас айдаг). Усны молекулууд туйлширсан байдаг. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна.

За, бид энерги ямар хэлбэрээр хадгалагддагийг олж мэдсэн. Дараа нь түүнд юу тохиолдох вэ? Тиймээс бид глюкозын молекулыг гликогенээс салгав. Тэд үүнийг энерги болгон хувиргасан. Энэ нь юу гэсэн үг вэ?
Жижигхэн ухралт хийцгээе.

Нэг эсэд секунд тутамд ойролцоогоор 1,000,000,000 урвал явагддаг. Урвал үүсэх үед нэг бодис нөгөө бодис болж хувирдаг. Түүний дотоод энергид юу тохиолдох вэ? Энэ нь буурах, нэмэгдэх эсвэл өөрчлөгдөхгүй байж болно. Хэрэв буурвал -> энерги ялгарна. Хэрэв нэмэгдвэл -> гаднаас эрчим хүч авах хэрэгтэй. Бие махбодь нь ихэвчлэн ийм урвалыг хослуулдаг. Өөрөөр хэлбэл, нэг урвалын үед ялгарсан энерги нь хоёр дахь урвалд ордог.

Тиймээс биед тусгай нэгдлүүд, макроэргүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь урвалын явцад энерги хуримтлуулж, дамжуулах чадвартай байдаг. Эдгээр нь энэ энерги хуримтлагддаг нэг буюу хэд хэдэн химийн холбоог агуулдаг. Одоо та глюкоз руу буцаж болно. Түүний задралын үед ялгарах энерги нь эдгээр макроэргүүдийн холболтод хадгалагдах болно.

Үүнийг жишээгээр харцгаая.

Эсийн хамгийн түгээмэл макроэрг (энергийн валют) нь ATP (аденозин трифосфат) юм.

Энэ нь нэг иймэрхүү харагдаж байна.

Миозинтэй танилцана. Мотор уураг. Энэ нь эсийн доторх том формацуудыг хөдөлгөж, булчингийн агшилтанд оролцдог. Энэ нь хоёр "хөлтэй" гэдгийг анхаарна уу. 1 ATP молекулд хуримтлагдсан энергийг ашигласнаар нэг конформацийн өөрчлөлт, үндсэндээ нэг алхам хийдэг. ATP химийн энергийг механик энерги болгон хувиргах хамгийн тод жишээ.

Гэхдээ нухацтай хэлэхэд:

Ингээд товчлон хэлье. Эрчим хүч нь өөх тос, нүүрс ус зэрэгт хадгалагддаг. Үүнийг нүүрс уснаас илүү хурдан гаргаж авах боломжтой боловч өөх тосонд илүү их хэмжээгээр хадгалах боломжтой. Урвал явуулахын тулд эс нь өөх тос, нүүрс ус гэх мэт задралын энергийг хуримтлуулдаг өндөр энергитэй нэгдлүүдийг ашигладаг ... ATP нь эсийн гол нэгдэл юм. Нэг ёсондоо аваад хэрэглээрэй. Гэсэн хэдий ч цорын ганц биш. Гэхдээ энэ талаар дараа дэлгэрэнгүй.

P.S. Би материалыг аль болох хялбарчлахыг хичээсэн тул зарим нэг алдаа гарсан. Би хичээнгүй биологичдоос намайг уучлаач гэж гуйж байна.

Шошго: шошго нэмэх

Хамгийн хэцүү асуудлын нэг бол эсэд энерги үүсэх, хуримтлуулах, хуваарилах явдал юм.

Эс хэрхэн энерги үүсгэдэг вэ?Эцсийн эцэст, энэ нь цөмийн реактор, цахилгаан станц, уурын зуух, тэр байтугай хамгийн жижиг нь ч байхгүй. Эсийн доторх температур тогтмол бөгөөд маш бага байдаг - 40 ° -аас ихгүй байна. Гэсэн хэдий ч эсүүд маш олон бодисыг боловсруулдаг бөгөөд орчин үеийн ямар ч ургамал тэдэнд атаархах болно.

Энэ нь яаж болдог вэ? Үүссэн энерги яагаад эсэд үлдэж, дулаан хэлбэрээр ялгардаггүй вэ? Эс хэрхэн энерги хуримтлуулдаг вэ? Эдгээр асуултад хариулахын өмнө эсэд орж буй энерги нь механик эсвэл цахилгаан биш, харин органик бодисуудад агуулагдах химийн энерги гэдгийг хэлэх ёстой. Энэ үе шатанд термодинамикийн хуулиуд хүчин төгөлдөр болно. Хэрэв энерги нь химийн нэгдлүүдэд агуулагддаг бол тэдгээрийг шатаах замаар ялгарах ёстой бөгөөд дулааны ерөнхий тэнцвэрт байдалд тэд шууд эсвэл аажмаар шатах нь хамаагүй. Нүд хоёр дахь замыг сонгоно.

Энгийн байхын тулд эсийг "цахилгаан станц"-тай зүйрлэе. Ялангуяа инженерүүдийн хувьд бид эсийн "цахилгаан станц" нь дулааны шинж чанартай гэдгийг нэмж хэлэх болно. Одоо эрчим хүчний салбарын төлөөллийг өрсөлдөөнд уриалъя: хэн түлшнээс илүү эрчим хүч авч, илүү хэмнэлттэй ашиглах вэ - эс эсвэл аль нэг, хамгийн хэмнэлттэй, дулааны цахилгаан станц уу?

Хувьслын явцад эс нь "цахилгаан станц"-аа бүтээж, сайжруулсан. Байгаль нь түүний бүх хэсгүүдэд анхаарал тавьдаг байсан. Уг үүрэнд "түлш", "мотор генератор", "түүний эрчим хүчний зохицуулагч", "трансформаторын дэд станц", "өндөр хүчдэлийн цахилгаан дамжуулах шугам" орно. Энэ бүхэн ямар байгааг харцгаая.

Эсийн шатдаг гол "түлш" нь нүүрс ус юм. Тэдгээрийн хамгийн энгийн нь глюкоз ба фруктоз юм.

Өдөр тутмын анагаах ухааны практикт глюкоз нь зайлшгүй шаардлагатай тэжээллэг бодис гэдгийг мэддэг. Хүнд хоол тэжээлийн дутагдалд орсон өвчтөнүүдийн хувьд энэ нь судсаар шууд цусанд ордог.

Илүү нарийн төвөгтэй сахарыг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг. Жишээлбэл, 1 молекул глюкоз, 1 фруктозоос бүрдэх шинжлэх ухааны үүднээс сахароз гэж нэрлэгддэг ердийн элсэн чихэр ийм материал болж чадна. Амьтанд түлш нь гликоген бөгөөд гинжин хэлхээнд холбогдсон глюкозын молекулуудаас бүрдэх полимер юм. Ургамал нь гликогентэй төстэй бодис агуулдаг - энэ бол алдартай цардуул юм. Гликоген ба цардуул хоёулаа хадгалах бодис юм. Хоёуланг нь бороотой өдөр хойш нь тавьдаг. Цардуул нь ихэвчлэн төмс гэх мэт булцуунд ургамлын газар доорх хэсгүүдэд байдаг. Ургамлын навчны целлюлозын эсүүдэд мөн маш их цардуул байдаг (микроскопоор цардуулын үр тариа нь жижиг мөсөн хэсгүүд шиг гялалздаг).

Гликоген нь амьтны элгэнд хуримтлагддаг бөгөөд шаардлагатай бол тэндээс хэрэглэдэг.

Глюкозоос илүү нарийн төвөгтэй бүх сахар нь хэрэглэхээсээ өмнө анхны "барилгын материал" болох глюкозын молекулууд болж задардаг. Хайч, цардуул ба гликогенийн урт гинжийг бие даасан мономерууд болох глюкоз ба фруктоз болгон хайчлах тусгай ферментүүд байдаг.

Хэрэв нүүрс ус дутагдалтай бол ургамал "галын хайрцаг" -даа нимбэг, алим гэх мэт органик хүчлийг ашиглаж болно.

Соёолж буй тосны үр нь өөх тосыг хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь эхлээд задарч, дараа нь элсэн чихэр болж хувирдаг. Энэ нь үрэнд агуулагдах өөх тосыг хэрэглэхийн хэрээр сахарын хэмжээ ихэсдэгээс харагдаж байна.

Тиймээс түлшний төрлүүдийг жагсаав. Харин эсийг шууд шатаах нь ашиггүй.

Элсэн чихэр нь эсэд химийн аргаар шатдаг. Уламжлалт шаталт нь түлшийг хүчилтөрөгчтэй хослуулах, түүний исэлдэлт юм. Гэхдээ исэлдүүлэхийн тулд бодис нь хүчилтөрөгчтэй нэгдэх шаардлагагүй - устөрөгчийн атом хэлбэрээр электронуудыг түүнээс салгахад исэлддэг. Үүнийг исэлдэлт гэж нэрлэдэг усгүйжүүлэх("гидрос" - устөрөгч). Элсэн чихэр нь устөрөгчийн олон атом агуулдаг бөгөөд тэдгээр нь нэг дор хуваагддаггүй, харин нэг нэгээр нь хуваагддаг. Эсийн исэлдэлт нь исэлдэлтийн процессыг хурдасгаж, чиглүүлдэг тусгай ферментийн багцаар явагддаг. Энэхүү ферментийн багц ба тэдгээрийн ажлын хатуу дараалал нь эсийн эрчим хүчний үүсгүүрийн үндэс суурь болдог.

Амьд организм дахь исэлдэлтийн процессыг амьсгал гэж нэрлэдэг тул цаашид бид энэ илүү ойлгомжтой илэрхийллийг ашиглах болно. Амьсгалын физиологийн үйл явцтай адилтган нэрлэсэн эсийн доторх амьсгал нь үүнтэй маш нягт холбоотой байдаг. Бид цаашдаа амьсгалын үйл явцын талаар илүү дэлгэрэнгүй ярих болно.

Эсийг цахилгаан станцтай харьцуулж үзье. Одоо бид цахилгаан станцын сул зогсолтгүй ажиллах хэсгүүдийг олох хэрэгтэй. Нүүрс ус, өөх тосыг шатаах замаар олж авсан эрчим хүчийг хэрэглэгчдэд өгөх ёстой нь ойлгомжтой. Энэ нь үүрэн холбооны “өндөр хүчдэлийн дамжуулах шугам” хэрэгтэй гэсэн үг. Ердийн цахилгаан станцын хувьд энэ нь харьцангуй энгийн зүйл юм - өндөр хүчдэлийн утсыг тайга, тал хээр, гол мөрөн дээгүүр сунгаж, түүгээр дамжуулан үйлдвэр, үйлдвэрүүдэд эрчим хүч нийлүүлдэг.

Тор нь өөрийн гэсэн бүх нийтийн "өндөр хүчдэлийн утас"-тай. Зөвхөн үүний дотор энерги нь химийн аргаар дамждаг бөгөөд "утаснууд" нь мэдээжийн хэрэг химийн нэгдлүүд юм. Түүний үйл ажиллагааны зарчмыг ойлгохын тулд цахилгаан станцын үйл ажиллагаанд жижиг хүндрэлийг оруулъя. Өндөр хүчдэлийн шугамын эрчим хүчийг утсаар дамжуулан хэрэглэгчдэд хүргэх боломжгүй гэж үзье. Энэ тохиолдолд өндөр хүчдэлийн шугамаас цахилгаан батерейг цэнэглэх, хэрэглэгчдэд хүргэх, ашигласан батарейг буцааж тээвэрлэх гэх мэт хамгийн хялбар арга юм.Эрчим хүчний салбарт энэ нь мэдээж ашиггүй юм. Мөн ижил төстэй арга нь эсийн хувьд маш ашигтай байдаг.

Эс нь бараг бүх организмд зориулагдсан нэгдлүүдийг ашигладаг - аденозин трифосфорын хүчил (бид энэ тухай аль хэдийн ярьсан) эс доторх батерей болгон ашигладаг.

Бусад фосфоэфирийн бондын энерги (2-3 килокалори) -аас ялгаатай нь ATP дахь терминалын (ялангуяа хамгийн гаднах) фосфатын үлдэгдлийг холбох энерги нь маш өндөр (16 килокалори хүртэл); тиймээс ийм холболтыг " гэж нэрлэдэг макроэргик».

ATP нь биед эрчим хүч шаардлагатай газар олддог. Төрөл бүрийн нэгдлүүдийн нийлэгжилт, булчингийн ажил, эгэл бие дэх тугны хөдөлгөөн - ATP нь хаа сайгүй энергийг авч явдаг.

Эс дэх ATP "цэнэглэх" нь иймэрхүү байдлаар явагддаг. Аденозин дифосфорын хүчил - ADP (1 фосфорын атомгүй ATP) нь энерги ялгарах газарт тохиромжтой. Эрчим хүчийг холбох боломжтой үед ADP нь эсэд их хэмжээгээр агуулагддаг фосфортой нэгдэж, энергийг энэ холбоонд "түгжигддэг". Одоо бидэнд тээврийн дэмжлэг хэрэгтэй байна. Энэ нь тусгай ферментүүдээс бүрддэг - фосфофераза ("фера" - би авч явдаг) бөгөөд эдгээр нь хүсэлтээр ATP-ийг "барьж", үйл ажиллагааны талбарт шилжүүлдэг. Дараа нь сүүлчийн, эцсийн "цахилгаан станцын нэгж" - бууруулагч трансформаторын ээлж ирдэг. Тэд хүчдэлийг бууруулж, хэрэглэгчдэд аюулгүй гүйдэл өгөх ёстой. Үүнтэй ижил фосфофераза нь энэ үүргийг гүйцэтгэдэг. Эрчим хүчийг ATP-ээс өөр бодис руу шилжүүлэх нь хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг. Эхлээд ATP нь энэ бодистой нийлж, дараа нь фосфорын атомуудын дотоод зохион байгуулалт үүсэж, эцэст нь цогцолбор задарч - ADP салж, эрчим хүчээр баялаг фосфор нь шинэ бодис дээр "өлгөөтэй" хэвээр байна. Шинэ бодис нь илүүдэл энергийн улмаас илүү тогтворгүй болж, янз бүрийн хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай.

ATP бол эсийн бүх нийтийн энергийн "валют" юм.Байгалийн хамгийн гайхалтай "шинэ бүтээлүүдийн" нэг бол химийн бүтцэд эрчим хүч хадгалах хэрэгслийн үүрэг гүйцэтгэдэг нэг буюу хэд хэдэн холбоо байдаг "макроэргик" бодисын молекулууд юм. Байгаль дээр хэд хэдэн ижил төстэй молекулууд олдсон боловч тэдгээрийн зөвхөн нэг нь хүний ​​биед байдаг - аденозин трифосфорын хүчил (ATP). Энэ бол 3 сөрөг цэнэгтэй органик бус фосфорын хүчлийн үлдэгдэл PO хавсарсан нэлээд төвөгтэй органик молекул юм. Эдгээр фосфорын үлдэгдэл нь молекулын органик хэсэгтэй "макроэргик" холбоогоор холбогддог бөгөөд эдгээр нь эсийн доторх янз бүрийн урвалын үед амархан устдаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр бондын энерги нь дулаан хэлбэрээр орон зайд тархдаггүй, харин бусад молекулуудын хөдөлгөөн эсвэл химийн харилцан үйлчлэлд ашиглагддаг. Энэ өмчийн ачаар ATP нь эсэд бүх нийтийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж (аккумлятор), мөн бүх нийтийн "валютын" үүргийг гүйцэтгэдэг. Эцсийн эцэст, эсэд тохиолддог бараг бүх химийн хувирал нь энергийг шингээж эсвэл ялгаруулдаг. Эрчим хүчийг хадгалах хуулийн дагуу исэлдэлтийн урвалын үр дүнд үүссэн энергийн нийт хэмжээ нь АТФ хэлбэрээр хадгалагдаж байгаа энерги нь эсийн нийлэг үйл явц болон аливаа функцийг гүйцэтгэхэд зарцуулж болох энергийн хэмжээтэй тэнцүү байна. . Энэ эсвэл бусад үйлдлийг гүйцэтгэх боломжийн "төлбөр" болгон эс нь ATP-ийн хангамжийг зарцуулахаас өөр аргагүй болдог. Үүнийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй: ATP молекул нь маш том тул эсийн мембранаар дамжих чадваргүй байдаг. Тиймээс нэг эсэд үүссэн ATP-ийг өөр эс ашиглах боломжгүй. Биеийн эс бүр өөрийн үйл ажиллагааг гүйцэтгэхэд шаардлагатай хэмжээгээр ATP-ийг бие даан нийлэгжүүлэх шаардлагатай болдог.

Хүний эсэд ATP-ийн дахин синтезийн гурван эх үүсвэр.Хүний биеийн эсийн алс холын өвөг дээдэс нь олон сая жилийн өмнө ургамлын эсүүдээр хүрээлэгдсэн байсан бөгөөд тэдгээр нь хүчилтөрөгч багатай эсвэл огт байхгүй байсан тул тэднийг нүүрс усаар элбэг дэлбэг хангадаг байв. Энэ нь бие махбодид энерги үйлдвэрлэхэд хамгийн их хэрэглэгддэг шим тэжээлийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох нүүрс ус юм. Хүний биеийн ихэнх эсүүд уураг, өөх тосыг эрчим хүчний түүхий эд болгон ашиглах чадварыг олж авсан боловч зарим (жишээлбэл, мэдрэл, улаан цус, эр бэлгийн эсийн) эсүүд зөвхөн нүүрс ус исэлдэх замаар эрчим хүч үйлдвэрлэх чадвартай байдаг.

Нүүрс ус, эс тэгвээс эс дэх исэлдэлтийн үндсэн субстрат болох глюкозын анхдагч исэлдэлтийн процессууд нь цитоплазмд шууд явагддаг: энд ферментийн цогцолборууд байрладаг бөгөөд үүнээс болж глюкозын молекул хэсэгчлэн байрладаг. устаж, ялгарсан энерги нь ATP хэлбэрээр хадгалагдана. Энэ процессыг гликолиз гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хүний ​​​​биеийн бүх эсүүдэд тохиолдож болно. Энэ урвалын үр дүнд 6 нүүрстөрөгчийн нэг молекул глюкозоос пирувийн хүчлийн хоёр 3 нүүрстөрөгчийн молекул, ATP хоёр молекул үүсдэг.

Гликолиз нь маш хурдан боловч харьцангуй үр дүнгүй үйл явц юм. Гликолизийн урвал дууссаны дараа эсэд үүссэн пирувийн хүчил нь бараг тэр даруй сүүн хүчил болж хувирдаг бөгөөд заримдаа (жишээлбэл, булчингийн хүнд ажлын үед) цусанд маш их хэмжээгээр ялгардаг, учир нь энэ нь чөлөөтэй ажиллах чадвартай жижиг молекул юм. эсийн мембранаар дамждаг. Цусан дахь хүчиллэг бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнийг ийм их хэмжээгээр ялгаруулах нь гомеостазыг зөрчиж, бие нь булчингийн ажил эсвэл бусад идэвхтэй үйл ажиллагааны үр дагаврыг даван туулахын тулд тусгай гомеостазын механизмыг асаах шаардлагатай болдог.

Гликолизийн үр дүнд үүссэн пирувийн хүчил нь маш их боломжит химийн энерги агуулсан хэвээр байгаа бөгөөд цаашдын исэлдэлтийн субстрат болж чаддаг боловч энэ нь тусгай фермент, хүчилтөрөгч шаарддаг. Энэ үйл явц нь тусгай органелл - митохондри агуулсан олон эсүүдэд тохиолддог. Митохондрийн мембраны дотоод гадаргуу нь их хэмжээний липид ба уургийн молекулуудаас тогтдог бөгөөд үүнд олон тооны исэлдэлтийн фермент орно. Цитоплазмд үүссэн гурван нүүрстөрөгчийн молекулууд нь митохондри дотор нэвтэрдэг - ихэвчлэн цууны хүчил (ацетат). Тэнд тэдгээр нь тасралтгүй үргэлжилж буй урвалын мөчлөгт багтдаг бөгөөд энэ үед нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомууд эдгээр органик молекулуудаас ээлжлэн хуваагдаж, хүчилтөрөгчтэй нийлж нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болж хувирдаг. Эдгээр урвалууд нь их хэмжээний энерги ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь ATP хэлбэрээр хадгалагддаг. Пирувийн хүчлийн молекул бүр нь митохондрид исэлдэлтийн бүрэн мөчлөгийг туулж, эсэд 17 ATP молекулыг авах боломжийг олгодог. Ийнхүү 1 глюкозын молекулын бүрэн исэлдэлт нь эсийг 2+17х2 = 36 ATP молекулаар хангадаг. Митохондрийн исэлдэлтийн процесс нь өөх тосны хүчил, амин хүчлүүд, өөрөөр хэлбэл өөх тос, уургийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг багтааж болох нь адил чухал юм. Энэ чадварын ачаар митохондри нь бие махбодь ямар хоол идэж байгаагаас харьцангуй бие даасан эсийг бий болгодог: ямар ч тохиолдолд шаардлагатай хэмжээний эрчим хүч бий болно.

Эрчим хүчний зарим хэсэг нь ATP-ээс бага, илүү хөдөлгөөнт молекул болох креатин фосфат (CrP) хэлбэрээр эсэд хадгалагддаг. Чухамхүү энэ жижиг молекул нь эсийн нэг төгсгөлөөс нөгөө зах руу буюу яг одоо эрчим хүч хамгийн их хэрэгтэй байгаа газар руу хурдан шилжиж чаддаг. KrF өөрөө синтез, булчингийн агшилт, мэдрэлийн импульс дамжуулах үйл явцад энерги өгч чадахгүй: энэ нь ATP шаарддаг. Гэхдээ нөгөө талаас KrP нь амархан бөгөөд бараг алдагдалгүй бөгөөд түүнд агуулагдах бүх энергийг аденазины дифосфат (ADP) молекулд өгөх чадвартай бөгөөд тэр даруй ATP болж хувирч, цаашдын биохимийн өөрчлөлтөд бэлэн байдаг.

Тиймээс эсийн үйл ажиллагааны явцад зарцуулсан энерги, i.e. ATP-ийг гурван үндсэн процессоор шинэчилж болно: анаэроб (хүчилтөрөгчгүй) гликолиз, аэробик (хүчилтөрөгчийн оролцоотой) митохондрийн исэлдэлт, мөн фосфатын бүлгийг CrP-ээс ADP руу шилжүүлснээр.

Креатин фосфатын эх үүсвэр нь ADP-тэй креатин фосфатын урвал маш хурдан явагддаг тул хамгийн хүчирхэг эх үүсвэр юм. Гэсэн хэдий ч эсийн доторх CrF-ийн нөөц нь ихэвчлэн бага байдаг - жишээлбэл, булчингууд CrF-ийн улмаас 6-7 секундээс илүүгүй хугацаанд хамгийн их хүчин чармайлт гаргаж чаддаг. Энэ нь ихэвчлэн хоёр дахь хамгийн хүчирхэг гликолитик эрчим хүчний эх үүсвэрийг өдөөхөд хангалттай байдаг. Энэ тохиолдолд шим тэжээлийн нөөц хэд дахин их байдаг ч ажил ахих тусам сүүн хүчлийн улмаас гомеостаз улам бүр стресст ордог бөгөөд хэрэв ийм ажлыг том булчингаар гүйцэтгэдэг бол 1.5-2 минутаас хэтрэхгүй. Гэхдээ энэ хугацаанд митохондри бараг бүрэн идэвхждэг бөгөөд энэ нь зөвхөн глюкоз төдийгүй өөх тосны хүчлийг шатаах чадвартай бөгөөд биед бараг шавхагдашгүй нөөц юм. Тиймээс, аэробик митохондрийн эх үүсвэр нь маш удаан хугацаанд ажиллах боломжтой боловч түүний хүч харьцангуй бага байдаг - гликолитик эх үүсвэрээс 2-3 дахин бага, креатин фосфатын эх үүсвэрээс 5 дахин бага.

Биеийн янз бүрийн эдэд эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг зохион байгуулах онцлог.Янз бүрийн эдэд митохондри өөр өөр түвшинд байдаг. Эдгээр нь яс, цагаан өөхөнд хамгийн бага, бор өөх, элэг, бөөрөнд байдаг. Мэдрэлийн эсэд маш олон митохондри байдаг. Булчинд митохондрийн өндөр концентраци байдаггүй боловч араг ясны булчингууд нь биеийн хамгийн том эд (насанд хүрсэн хүний ​​биеийн жингийн 40 орчим хувь) байдаг тул булчингийн эсийн хэрэгцээ нь булчингийн эд эсийн эрчимжилтийг ихээхэн тодорхойлдог. бүх энергийн солилцооны үйл явцын чиглэл. И.А.Аршавский үүнийг "араг ясны булчингийн энергийн дүрэм" гэж нэрлэсэн.

Нас ахих тусам энергийн солилцооны хоёр чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь нэг дор өөрчлөгддөг: бодисын солилцооны янз бүрийн үйл ажиллагаа бүхий эд эсийн массын харьцаа, түүнчлэн эдгээр эдэд хамгийн чухал исэлдэлтийн ферментийн агууламж өөрчлөгддөг. Үүний үр дүнд энергийн солилцоо нь нэлээд төвөгтэй өөрчлөлтөд ордог боловч ерөнхийдөө түүний эрч хүч нь нас ахих тусам буурч, нэлээд мэдэгдэхүйц буурдаг.

Эс хэрхэн энерги хүлээн авч, ашигладаг

Амьдрахын тулд ажиллах хэрэгтэй. Энэхүү өдөр тутмын үнэн нь ямар ч амьд биетэд хамаатай. Бүх организмууд: нэг эст микробоос эхлээд өндөр амьтад, хүн хүртэл янз бүрийн төрлийн ажлыг тасралтгүй гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь хөдөлгөөнүүд, өөрөөр хэлбэл механикамьтны булчинг агшаах эсвэл нянгийн туг эргүүлэх замаар ажиллах; эс дэх нарийн төвөгтэй химийн нэгдлүүдийн нийлэгжилт, өөрөөр хэлбэл химийнАжил; протоплазм ба гадаад орчны хоорондох боломжит ялгааг бий болгох, өөрөөр хэлбэл цахилгаанАжил; бодисыг гадаад орчноос, тэдгээрийн цөөн байдаг, ижил бодисууд олон байдаг эс рүү шилжүүлэх, өөрөөр хэлбэл осмотикАжил. Жагсаалтад дурдсан үндсэн дөрвөн төрлийн ажлаас гадна орчны температур буурахтай холбоотойгоор халуун цуст амьтдын дулааны үйлдвэрлэл, мөн гэрэлтэгч организмын гэрлийн үйлдвэрлэлийг дурдаж болно.

Эрчим хүчний солилцоо гэж юу вэ

Энэ бүхэн нь тодорхой гадаад эрчим хүчний эх үүсвэрээс гаргаж авсан эрчим хүчний зарцуулалтыг шаарддаг. Биосферийн эрчим хүчний гол эх үүсвэр нь фотосинтезийн амьд оршнолууд: ногоон ургамал, зарим бактериуд шингэсэн нарны гэрэл юм. Эдгээр организмын үүсгэсэн биополимерууд (нүүрс ус, өөх тос, уураг) нь амьтад, мөөгөнцөр болон ихэнх төрлийн нянгийн бусад бүх төрлийн гетеротрофын хувьд "түлш" болгон ашиглаж болно.

Хүнсний биополимерууд нь маш олон янз байж болно: олон зуун уураг, өөх тос, полисахаридууд байдаг. Энэ "түлш" нь биед задардаг. Юуны өмнө полимер молекулууд нь мономеруудад задардаг: уураг нь амин хүчлүүд, өөх тос нь өөх тосны хүчил, глицерин, полисахаридууд нь моносахаридууд болж задардаг. Өөр өөр төрлийн мономеруудын нийт тоог хэдэн зуугаар хэмжигдэхээ больсон, харин хэдэн арван тоогоор хэмжигддэг.

Дараа нь мономерууд нь 2-оос 6 хүртэлх нүүрстөрөгчийн атомын тоотой жижиг моно-, ди- ба трикарбоксилын хүчил болж хувирдаг. Эдгээр хүчлүүдийн арав л байдаг. Тэдний өөрчлөлт нь түүнийг нээсэн хүнийг хүндэтгэн Кребсийн мөчлөг гэж нэрлэгддэг мөчлөгт хаагдсан байдаг.

Кребсийн мөчлөгт карбоксилын хүчлүүд нь хүчилтөрөгчөөр исэлдэж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болдог. Энэ нь молекулын хүчилтөрөгчийг карбоксилын хүчлээс тусгаарлагдсан устөрөгчтэй урвалд орсны үр дүнд ус үүсэх бөгөөд энэ нь эрчим хүчний хамгийн их ялгаралт дагалддаг бол өмнөх процессууд нь зөвхөн "түлш" бэлтгэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Устөрөгчийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх, өөрөөр хэлбэл тэсрэх хийн урвал (O2 + 2H2 = 2H20) нь эсийн доторх хэд хэдэн үе шатанд хуваагддаг тул энэ тохиолдолд ялгарсан энерги нь нэн даруй биш, харин хэсэг хэсгээрээ ялгардаг.

Мөн энерги нь фотосинтезийн организмын эсүүдэд гэрлийн квант хэлбэрээр орж ирдэг хэсэг хэсгээрээ ялгардаг.

Тиймээс нэг эсэд нэгдүгээрт, энерги ялгарах хэд хэдэн урвал, хоёрдугаарт, энерги шингээхтэй холбоотой олон процесс явагддаг. Эдгээр хоёр системийн зуучлагч нь энергийн солилцоо гэж нэрлэгддэг тусгай бодис - аденозин трифосфорын хүчил (ATP) юм.