معلومة

في أي لحظة ، ما مقدار الطاقة المخزنة في جسم الإنسان مثل ATP؟

في أي لحظة ، ما مقدار الطاقة المخزنة في جسم الإنسان مثل ATP؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في أي لحظة ، ما مقدار الطاقة المخزنة في جسم الإنسان تقريبًا مثل ATP في رابطة ADP-P؟

هذا بالطبع يعتمد على نوع الخلية ونشاط الفرد المعني. يجب أن يكون الحساب بسيطًا إلى حد ما ، حيث نعلم أن التحلل المائي ATP يطلق حوالي 30 كيلو جول / مول. ومن ثم ، يمكن إعادة صياغة السؤال إلى $ "$ في أي لحظة معينة ، ما مقدار ATP الذي يمتلكه جسم الإنسان؟ $" $


لا يعد حرق ATP في الدقيقة رقمًا مفيدًا لأن معدل الدوران مرتفع جدًا. 2000 كيلو كالوري في اليوم عبارة عن عشرات الكيلوغرامات من ATP ، لذلك من الواضح أن ATP يتحول أكثر من مرة في اليوم ، ولكن من المحتمل أن يكون هناك أكثر من جزيء واحد من ATP يتم تمريره بين جميع تركيبات ATP.

تدعي هذه المدونة 250 جرامًا. أخذ تقدير تركيزات ATP (1-10 ملم) من ويكيبيديا وضربه في 60 كجم شخص ينبثق 150 جرامًا (لـ 5 ملم). تبلغ نسبة ATP / ADP حوالي 5 إلى 1 في ظل الظروف الفسيولوجية ، لذلك أنا مرتاح لتجاهل مصدر الخطأ هذا.

لذلك: ربما بضع مئات من الجرامات ، اعتمادًا على الكثير من الأشياء. وهو عبارة عن حوالي 0.2 - 0.7 مولات كمرجع. 6-20 كيلوجول ليس كثيرًا ، في الواقع حتى في النهاية العليا للتقديرات التي تبحث عنها ربما 8 سعرات حرارية ، وربما أكثر من 3.


كل واحد منا يحرق ما يقرب من ضعف وزن الجسم في ATP كل يوم. لذا ضاعف وزنك واقسم هذا الرقم على عدد الثواني في يوم واحد ؛ سيعطيك متوسط ​​كتلة ATP. ملحوظة. الشخص ذو الكتلة الأعلى سيكون لديه إجابة أعلى.


في أي لحظة ، ما مقدار الطاقة المخزنة في جسم الإنسان مثل ATP؟ - مادة الاحياء

تقرن الخلايا التفاعل المفرط للطاقة لتحلل ATP المائي مع تفاعلات الطاقة لتسخير الطاقة داخل روابط ATP.

أهداف التعلم

اشرح دور ATP كعملة للطاقة الخلوية

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • يتكون الأدينوزين ثلاثي الفوسفات من القاعدة النيتروجينية الأدينين ، وريبوز السكر المكون من خمسة كربون ، وثلاث مجموعات فوسفاتية.
  • يتم تحلل ATP إلى ADP في تفاعل ATP + H2O → ADP + Pi + الطاقة الحرة المحسوبة ∆G للتحلل المائي لـ 1 مول من ATP هو -57 كيلو جول / مول.
  • يتم دمج ADP مع الفوسفات لتكوين ATP في تفاعل ADP + Pi + الطاقة الحرة → ATP + H2O.
  • تُستخدم الطاقة المنبعثة من التحلل المائي لـ ATP إلى ADP لأداء العمل الخلوي ، عادةً عن طريق اقتران التفاعل المطلق للطاقة لتحلل ATP المائي مع تفاعلات endergonic.
  • تستخدم مضخات الصوديوم والبوتاسيوم الطاقة المستمدة من التحلل المائي ATP للطاقة لضخ أيونات الصوديوم والبوتاسيوم عبر غشاء الخلية بينما تؤدي الفسفرة إلى التفاعل المائي.

الشروط الاساسية

  • اقتران الطاقة: يحدث اقتران الطاقة عندما يتم استخدام الطاقة الناتجة عن تفاعل أو نظام ما لدفع تفاعل أو نظام آخر.
  • إندرجونيك: يصف التفاعل الذي يمتص الطاقة (الحرارة) من بيئته.
  • قوي: وصف تفاعل يطلق طاقة (حرارة) في بيئته.
  • طاقة حرة: الطاقة الحرة Gibbs هي جهد ديناميكي حراري يقيس العمل المفيد أو بدء العملية الذي يمكن الحصول عليه من نظام ديناميكي حراري عند درجة حرارة وضغط ثابتين (متساوي الحرارة ، متساوي الضغط).
  • التحلل المائي: عملية تحلل كيميائية تتضمن انقسام رابطة بإضافة الماء.

ATP: أدينوسين ثلاثي الفوسفات

ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) هو عملة الطاقة المستخدمة في العمليات الخلوية. يوفر ATP الطاقة لكل من تفاعلات endergonic المستهلكة للطاقة وتفاعلات exergonic المطلقة للطاقة ، والتي تتطلب مدخلات صغيرة من طاقة التنشيط. عندما تنكسر الروابط الكيميائية داخل ATP ، يتم إطلاق الطاقة ويمكن تسخيرها للعمل الخلوي. كلما زاد عدد الروابط في الجزيء ، زادت الطاقة الكامنة التي يحتوي عليها. نظرًا لأن الرابطة الموجودة في ATP يتم كسرها وإعادة تشكيلها بسهولة ، فإن ATP يشبه بطارية قابلة لإعادة الشحن تعمل على تشغيل العملية الخلوية بدءًا من تكرار الحمض النووي إلى تخليق البروتين.

التركيب الجزيئي

يتكون الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) من جزيء الأدينوزين المرتبط بثلاث مجموعات فوسفاتية. الأدينوزين هو نوكليوزيد يتكون من القاعدة النيتروجينية الأدينين وخمسة كربونات سكر الريبوز. مجموعات الفوسفات الثلاث ، بالترتيب الأقرب إلى الأبعد عن سكر الريبوز ، تسمى ألفا وبيتا وجاما. تشكل هذه المجموعات الكيميائية معًا قوة طاقة. الرابطان بين الفوسفات هما روابط متساوية عالية الطاقة (روابط فسفوانهيدريد) والتي عند كسرها تطلق طاقة كافية لتشغيل مجموعة متنوعة من التفاعلات والعمليات الخلوية. تعتبر الرابطة بين بيتا وفوسفات جاما & # 8220 عالية الطاقة & # 8221 لأنه عندما تنكسر الرابطة ، فإن المنتجات [أدينوزين ثنائي فوسفات (ADP) ومجموعة فوسفات غير عضوية واحدة (Pأنا)] لديها طاقة حرة أقل من المواد المتفاعلة (ATP وجزيء ماء). انهيار ATP إلى ADP و Pأنا يسمى التحلل المائي لأنه يستهلك جزيء ماء (مائي ، يعني & # 8220 ماء & # 8221 ، وتحلل ، بمعنى & # 8220 فصل & # 8221).

أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP): ATP هي عملة الطاقة الأساسية للخلية. يحتوي على عمود فقري من الأدينوزين مع ثلاث مجموعات فوسفات مرفقة.

التحلل المائي والتوليف ATP

يتحلل ATP إلى ADP في التفاعل التالي:

مثل معظم التفاعلات الكيميائية ، يمكن عكس التحلل المائي لـ ATP إلى ADP. يجمع رد الفعل العكسي بين ADP + P.أنا لتجديد ATP من ADP. نظرًا لأن التحلل المائي لـ ATP يطلق الطاقة ، يجب أن يتطلب تخليق ATP مدخلات من الطاقة الحرة.

يتم دمج ADP مع الفوسفات لتكوين ATP في التفاعل التالي:

اقتران الطاقة ATP

ما مقدار الطاقة الحرة (∆G) بالضبط التي يتم إطلاقها مع التحلل المائي لـ ATP ، وكيف يتم استخدام هذه الطاقة الحرة للقيام بالعمل الخلوي؟ ∆G المحسوب للتحلل المائي لمول واحد من ATP إلى ADP و P.أنا هو −7.3 كيلو كالوري / مول (−30.5 كيلوجول / مول). ومع ذلك ، هذا صحيح فقط في ظل الظروف القياسية ، و ∆G للتحلل المائي لمول واحد من ATP في خلية حية يكاد يكون ضعف القيمة في الظروف القياسية: 14 كيلو كالوري / مول (−57 كيلو جول / مول).

ATP هو جزيء غير مستقر للغاية. ما لم يتم استخدامه بسرعة لأداء العمل ، ينفصل ATP تلقائيًا إلى ADP + Pأنا، والطاقة الحرة المنبعثة خلال هذه العملية تُفقد كحرارة. لتسخير الطاقة داخل روابط ATP ، تستخدم الخلايا استراتيجية تسمى اقتران الطاقة.

اقتران الطاقة في مضخات الصوديوم والبوتاسيوم

اقتران الطاقة: تستخدم مضخات الصوديوم والبوتاسيوم الطاقة المشتقة من التحلل المائي ATP المضاد للطاقة لضخ أيونات الصوديوم والبوتاسيوم عبر غشاء الخلية.

تقرن الخلايا التفاعل المفرط للطاقة للتحلل المائي ATP مع تفاعلات endergonic للعمليات الخلوية. على سبيل المثال ، تستخدم مضخات الأيونات عبر الغشاء في الخلايا العصبية الطاقة من ATP لضخ الأيونات عبر غشاء الخلية وتوليد جهد فعل. تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (مضخة Na + / K +) على إخراج الصوديوم من الخلية والبوتاسيوم إلى الخلية. عندما يتحلل ATP ، فإنه ينقل فوسفات جاما إلى بروتين المضخة في عملية تسمى الفسفرة. تكتسب مضخة Na + / K + الطاقة الحرة وتخضع لتغيير تكوين ، مما يسمح لها بإطلاق ثلاثة Na + إلى خارج الخلية. يرتبط اثنان من أيونات K + خارج الخلية بالبروتين ، مما يتسبب في تغيير شكل البروتين مرة أخرى وتفريغ الفوسفات. من خلال التبرع بالطاقة المجانية لمضخة Na + / K + ، تؤدي الفسفرة إلى تفاعل تفاعل الطاقة.

اقتران الطاقة في التمثيل الغذائي

أثناء تفاعلات التمثيل الغذائي الخلوي ، أو تخليق العناصر الغذائية وانهيارها ، يجب تغيير بعض الجزيئات بشكل طفيف في تكوينها لتصبح ركائز للخطوة التالية في سلسلة التفاعل. في أولى خطوات التنفس الخلوي ، يتم تكسير الجلوكوز من خلال عملية تحلل السكر. مطلوب ATP من أجل فسفرة الجلوكوز ، مما يخلق طاقة عالية ولكن وسيط غير مستقر. يتسبب تفاعل الفسفرة هذا في حدوث تغيير في التكوين يسمح للإنزيمات بتحويل جزيء الجلوكوز الفسفوري إلى سكر الفركتوز الفسفوري. الفركتوز هو وسيط ضروري لتحلل السكر للمضي قدمًا. في هذا المثال ، يقترن التفاعل المفرط للطاقة لتحلل ATP المائي بالتفاعل المائي لتحويل الجلوكوز لاستخدامه في المسار الأيضي.


يؤدي تحويل الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك إلى دفع فسفرة 2 مول من ADP إلى ATP ولديها طاقة مجانية قياسية تبلغ -135 كيلو جول / مول. C6H12O6 + 2 HPO4 + 2 ADP + 2 H + -> 2CH3CH (OH) COOH + 2 ATP + 2H20 ما هي الطاقة المجانية القياسية لـ

ما هو تعريف التمثيل الضوئي؟ عملية تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية مخزنة على شكل سكريات *** عملية تحويل الطاقة في جزيئات الكربوهيدرات إلى ATP عملية تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية مخزنة

كيف يزود ATP الخلايا بالطاقة التي تحتاجها للعمل؟ حدد المخطط العام لدورة طاقة ATP.


تسمى الخلايا الرئيسية التي تخزن الدهون في شكل الدهون الثلاثية الخلايا الدهنية أو الخلايا الدهنية. تخزن الخلايا الدهنية البيضاء الدهون لاستخدامها كطاقة ، في حين أن الأنسجة الدهنية البنية تستخدم فقط لتوليد الحرارة وليست ذات صلة كمخزن للطاقة. توجد الخلايا الشحمية بشكل عام حول الجسم تحت الجلد وأيضًا في التجويف البطني المحيط بالأعضاء الداخلية.

إذا كانت الدهون ضرورية للحصول على الطاقة ، فإن الجسم يكسر جزيء الدهون الثلاثية مرة أخرى إلى سلاسل الأحماض الدهنية الثلاثة وجزيء الجلسرين المفرد. تخبر الإشارات الهرمونية الجسم عن الحاجة إلى تفتيت الدهون وأيضًا عندما يجب تصنيع الدهون وتخزينها. من حيث الانهيار ، على الرغم من ذلك ، فإن جزيء الجلسرين عبارة عن كربوهيدرات حقًا ، لذلك يمكن أن ينتقل مباشرة إلى مسار استقلابي للكربوهيدرات مهم جدًا يسمى تحلل الجلوكوز. هذا الجزء يطلق بعض الطاقة. ومع ذلك ، فإن الأحماض الدهنية تحتاج إلى السير في مسار بديل يسمى أكسدة بيتا.


كيف أرفع ATP للشفاء والطاقة؟

هناك عدة طرق يمكن من خلالها إنتاج ATP. الطريقة الأكثر شيوعًا هي دورة Kreb & # 8217s (المعروفة أيضًا باسم دورة حمض الستريك). هناك طرق أخرى مثل أكسدة بيتا والفسفرة المؤكسدة ، ولكن من أجل هذه المقالة ، سنبقيها بسيطة حتى تتفادى تلك الرصاصة.
هناك جزيئات معينة تسمى جزيئات إشارة الأكسدة والاختزال. الأكسدة تعني ببساطة & # 8220 الاختزال والأكسدة & # 8221. يمكن أن تتبرع هذه الجزيئات بإلكترون أو تأخذ إلكترونًا بعيدًا عن جزيء آخر لتسهيل التفاعل الكيميائي.
هذه الجزيئات لها أغراض عديدة ، لكن العديد من هذه الجزيئات تساعد في تسهيل دورة Kreb & # 8217s التي تنتج ATP. الإنزيم المساعد Q10 (المعروف أيضًا باسم CoQ10) على سبيل المثال ، هو أحد هذه الجزيئات التي يمكن أن تساعد الميتوكوندريا لدينا على إنتاج المزيد من ATP. على هذا النحو ، له فوائد عديدة لدماغنا وقلبنا.

مضادات الأكسدة الذاتية: المكملات الفائقة التي يصنعها جسمك!

يتم إنتاج العديد من هذه المركبات مثل CoQ10 بشكل طبيعي من قبل أجسامنا ، ولكن مع تقدمنا ​​في السن وتعرض أجسامنا للإجهاد أو الضرر ، فإننا أقل قدرة على إنتاج هذه المركبات.
حمض ألفا ليبويك (يجب عدم الخلط بين ALA والأوميغا 3) هو أحد مضادات الأكسدة الأخرى التي ينتجها الجسم ويسهل إنتاج ATP ويقلل من الإجهاد التأكسدي. ومع ذلك ، فإن ALA لها بعض الفوائد الإضافية مثل إزالة المعادن الثقيلة.
ينشط ALA أيضًا مركبًا يسمى PGC-1a لا يحمي الحمض النووي لدينا فقط من آثار الشيخوخة (عن طريق حماية التيلوميرات لدينا) ، ولكنه يحفز أيضًا التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا.
هذا يعني أنه يرسل إشارات لخلايانا لإنتاج المزيد من الميتوكوندريا! يمكن أن يكون هذا بالاشتراك مع CoQ10 بمثابة لكمة قوية ثنائية لزيادة طاقتك على شبكة خلوية. الكرياتين هو مكمل آخر شائع وآمن يستخدمه لاعبو كمال الأجسام لأنه يزيد من ATP.


مقدمة:-

تنظيم الجلوكوز هو نظام أساسي داخل جسم الإنسان. تستخدم معظم الخلايا في جسم الإنسان الجلوكوز كمصدر رئيسي للطاقة مثل خلايا الدم الحمراء وخلايا العضلات. تتحلل جزيئات الجلوكوز بالماء داخل الخلايا لإنتاج ATP ، الذي يحفز العديد من العمليات الخلوية داخل الجسم. يتم توصيل جزيئات الجلوكوز إلى الخلايا عن طريق الدورة الدموية ، وبالتالي ، لضمان إمداد الخلايا بالجلوكوز بشكل ثابت ، من المهم الحفاظ على مستويات الجلوكوز في الدم عند مستويات ثابتة نسبيًا. حتى المستوى الزائد من الجلوكوز يمكن أن يؤدي إلى مزيد من المضاعفات مثل مرض السكري أو تلف الأعضاء. يتم تحقيق ثبات المستوى بشكل أساسي من خلال أنظمة التغذية الراجعة السلبية ، والتي تضمن الحفاظ على تركيز الجلوكوز في الدم ضمن النطاق الطبيعي (3.6 & # 8211 5.8 مليمول / لتر). تعتبر أنظمة التغذية الراجعة السلبية مهمة للغاية في التوازن لأنها تستشعر التغيرات في الجسم وتنشط الآليات التي تعكس التغييرات من أجل استعادة الظروف إلى مستوياتها الطبيعية. لذلك فإن أي اضطراب في التوازن يمكن أن يؤدي إلى مواقف خطيرة محتملة. العامل الرئيسي الذي يمكن أن يزيد من مستويات الجلوكوز في الدم وإنتاج جزيئات الجلوكوز الجديدة هو خلايا الكبد. العامل الرئيسي الذي يمكن أن يقلل من مستويات الجلوكوز في الدم بما في ذلك نقل الجلوكوز إلى الخلايا وفقدان الجلوكوز هو من خلال البول. هذا حدث غير طبيعي يحدث أيضًا في داء السكري.

عادة ، في الشخص السليم ، يمكن بسهولة استعادة مستويات الجلوكوز في الدم إلى المستويات الطبيعية من خلال عمل اثنين من هرمونات البنكرياس: الأنسولين والجلوكاجون. إذا ارتفعت مستويات الجلوكوز في الدم بعد هضم الطعام ، فإن خلايا الأنسولين بيتا في البنكرياس تستجيب عن طريق إفراز الأنسولين. يحفز إفراز الأنسولين الخلايا في الجسم لزيادة معدل امتصاص الجلوكوز من الدم ، وزيادة تكوين الجليكوجين من الجلوكوز في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية ، كما يحفز تكوين الدهون من الجلوكوز في خلايا الكبد والأنسجة الدهنية. تؤدي هذه العوامل إلى انخفاض مستويات الجلوكوز في الدم إلى المستويات الطبيعية.

ومع ذلك ، إذا انخفضت مستويات الجلوكوز في الدم عن المستويات الطبيعية على سبيل المثال أثناء حالة الصيام أو الجوع ، فسيتم منع إفراز الأنسولين من البنكرياس. ونتيجة لذلك ، تستجيب خلايا ألفا في البنكرياس عن طريق إفراز الجلوكاجون ، مما يزيد من تكسير الجليكوجين إلى الجلوكوز في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة تكسير الدهون إلى الأحماض الدهنية والجلسرين في الأنسجة الدهنية. وبالتالي ، فإن إطلاق هذه المواد في الدم من شأنه أن يحفز خلايا الكبد على زيادة تخليق الجلوكوز وبالتالي يتم إطلاق الجلوكوز في الدم. تؤدي هذه العوامل إلى ارتفاع مستويات السكر في الدم إلى المستويات الطبيعية. بالإضافة إلى هرمونات الأنسولين والجلوكاجون ، هناك أيضًا العديد من الهرمونات الأخرى التي يمكن أن تحفز مستويات السكر في الدم مثل الأدرينالين والكورتيزول وهرمون النمو.

فرضية لاغية - لا تأثير

جلوكوز الدم
جلوكوز الدم الصائم 70-99 مجم / ديسيلتر أو أقل من 5.5 ملي مول / لتر
بعد ساعتين من تناول الطعام (بعد الأكل) 70-145 مجم / ديسيلتر (أقل من 7.9 ملي مول / لتر)
عشوائي (عارض) 70-125 مجم / ديسيلتر (أقل من 7.0 ملي مول / لتر)


Phsyics

فتاة صغيرة تجلس على حافة رصيف بجانب الخليج وتغمس قدميها في الماء. في اللحظة الموضحة في الشكل ، تمسك ساقها السفلية ثابتة مع عضلاتها الرباعية الرؤوس بزاوية 39 درجة بالنسبة إلى الأفقي. استخدم ال

1. الساعة 4:00 صباحًا. كانت درجة الحرارة الخارجية -28. بحلول الساعة 4:00 مساءً ارتفعت 38 درجة. ما كانت درجة الحرارة في الساعة 4:00 مساءً؟ 10 2- قرر ثلاثة أصدقاء ممارسة الرياضة معًا أربع مرات في الأسبوع لفقدان الدهون وزيادة كتلة العضلات. في حين أن الثلاثة كانوا أكثر صحة


ATP إلى ADP & # 8211 إصدار الطاقة

يتم ذلك من خلال عملية بسيطة ، يتم فيها كسر أحد جزيئات الفوسفات ، وبالتالي تقليل ATP من 3 فوسفات إلى 2 ، وتشكيل ADP (Adenosine Diphosphate بعد إزالة أحد الفوسفات ). يُكتب هذا عادةً باسم ADP + Pi.

عندما ينكسر الرابط الذي يربط الفوسفات ، طاقة اطلق سراحه.

بينما يتم استخدام ATP باستمرار من قبل الجسم في عملياته البيولوجية ، يمكن تعزيز إمدادات الطاقة من خلال توفير مصادر جديدة للجلوكوز عن طريق تناول الطعام الذي يتم تقسيمه بعد ذلك بواسطة الجهاز الهضمي إلى جزيئات أصغر يمكن استخدامها بواسطة هيئة.

علاوة على ذلك ، تم إنشاء ADP احتياطيًا في ATP بحيث يمكن استخدامه مرة أخرى في حالته الأكثر نشاطًا. على الرغم من أن هذا التحويل يتطلب طاقة ، إلا أن العملية تنتج صافي ربح في الطاقة ، مما يعني توفر المزيد من الطاقة عن طريق إعادة استخدام ADP + Pi إلى ATP.


نظرة على انقسام الخلايا

لقد حان ذلك الوقت في فصل علم الأحياء العام حيث ننقل انتباهنا إلى انقسام الخلايا. بعد أن ناقشنا بالفعل عددًا من المبادئ الأساسية مثل قوانين الديناميكا الحرارية ولمسة من الكيمياء ، والوظائف الخلوية مثل تدفق الطاقة وتدفق المعلومات ، حان الوقت الآن للنظر في كيفية تكاثر الخلايا.

في هذا الفصل ، يجب أن نتذكر جميع أجزاء الخلية ونحسب كيف يتم فرزها في الخلايا النامية & # 8216 # 8217 ، ونذكر أيضًا دور المعلومات ، في شكل الحمض النووي ، وكيف يتم تقسيمها إلى الابنة. بالطبع سنقضي معظم وقتنا في التركيز على توزيع الحمض النووي ، لكن يجب أن نضع في اعتبارنا دائمًا ما نعرفه عن الهياكل والعضيات الأخرى.

سبق لي أن كتبت مقالًا أصف فيه انقسام الخلايا في البشر والذي يقارن هذه المعلومات بموضوع الوحدة التالية ، علم الوراثة والوراثة. يمكنك أن تجد هذا النص هنا. هنا ، أتطرق بإيجاز إلى واحدة من شذوذ الخلايا حقيقية النواة ، وهي الميتوكوندريا. الميتوكوندريا غريبة لأنها تعيش في خلايانا ككائنات تكافلية غريبة تتقاسم طاقتها معنا في مقابل الحماية وإمداد المغذيات. النظرية التي تصف هذه العلاقة تم اقتراحها من قبل لين مارغوليس ، وهي مقبولة على نطاق واسع اليوم. يمكن العثور على وصف لنظريتها هنا.

نظرًا لأن الميتوكوندريا (والبلاستيدات الخضراء) عبارة عن خلايا شبه مستقلة ، يجب أن تنسخ نفسها. تم استعارة رسم كاريكاتوري وبعض الصور المجهرية التي توضح هذه العملية من مراجعات الطبيعة.

تتضمن العملية تفاعلًا مع الشبكة الإندوبلازمية ، التي توجه مجموعة من الجزيئات التي تنقبض حول الميتوكوندريا مما يؤدي في النهاية إلى تقسيمها إلى عضيات أصغر. ما لا تتضمنه هذه الصورة هو تكرار وفصل الحمض النووي الدائري الخاص بالميتوكوندريا ، وهي عملية تسبق بالضرورة التقسيم الفعلي للعضية.

إجمالاً ، هناك الكثير الذي يجب مراعاته عند فحص انقسام الخلايا. لماذا تنقسم هذه الخلية؟ كيف يتم توزيع تعليمات الحياة (DNA) بين الخلايا الوليدة؟ ما الذي تحتاجه الخلية الوليدة لتعيش بمفردها؟ كيف تتعامل هذه الأجزاء / العضيات مع انقسامها بين الخلايا؟ وماذا سيحدث إذا حدث خطأ ما على طول الطريق؟

الفسفرة على مستوى الركيزة

تحدث العديد من العمليات خلال عملية التمثيل الغذائي حقيقية النواة لتكوين ATP. أثناء تحلل السكر (تكسير السكر) ، تستخدم كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى الطاقة من الروابط الكيميائية في السكر لصنع ATP عن طريق نقل الفوسفات مباشرة من جزيء الركيزة إلى ADP ، مما يؤدي إلى ATP. وكما هو متوقع ، أصبحت هذه العملية تُعرف باسم "الفسفرة على مستوى الركيزة". كل من التنفس الخلوي ، الذي يحدث في الميتوكوندريا ، والتفاعلات الضوئية لعملية التمثيل الضوئي ، التي تحدث في البلاستيدات الخضراء ، جعلت أيضًا ATP ، ومع ذلك ، لم يفهم أحد كيف حدث هذا بسبب عدم معرفة جزيء ركيزة وسيط يحمل مجموعات الفوسفات.

1978 الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء

عالج بيتر ميتشل ، الذي يعمل في مؤسسته البحثية الممولة من القطاع الخاص ، هذه المشكلة وقرر أن القدرة على صنع ATP تأتي من عمليتين مرتبطتين بشكل غير مباشر. عن عمله في هذا المجال ، حصل ميتشل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1978 & # 8220 لمساهمته في فهم نقل الطاقة البيولوجية من خلال صياغة نظرية التناضح الكيميائي & # 8221.

نموذج رسم بياني لنقل الإلكترون و H + الانتقال عبر الغشاء

يحمل تدفق الإلكترون H + عبر الغشاء

العملية رقم 1: إحدى هذه العمليات هي سلسلة نقل الإلكترون (E.T. أثناء مرور الإلكترون ، يسحب أحيانًا أيونات الهيدروجين (H +) ويمررها عبر الغشاء (انظر الرسم التوضيحي الكرتوني لهذا النموذج بواسطة ميتشل). نتيجة لذلك ، تخلق هذه العملية تدرجًا كهروكيميائيًا عبر الغشاء مع زيادة H + على جانب واحد مقارنة بعدد قليل جدًا من الجانب الآخر.

العملية رقم 2: كما نعلم ، فإن هذه التدرجات "تريد" أن تحل نفسها وتتحرك نحو التوازن (عن طريق الانتشار). يوجد بروتين قناة خاص يمكن لـ H + أن يمر عبره من جانب الغشاء بتركيز عالٍ من هذه الأيونات إلى الآخر.

"كل نوع كيميائي (على سبيل المثال ، & # 8220 جزيئات الماء & # 8221 ، & # 8220 أيونات الصوديوم & # 8221 ، & # 8220 إلكترون & # 8221 ، وما إلى ذلك) له إمكانات كهروكيميائية (كمية مع وحدات الطاقة) في أي مكان معين ، والذي يمثل ما مدى سهولة أو صعوبة إضافة المزيد من تلك الأنواع إلى هذا الموقع. إذا أمكن ، سينتقل أحد الأنواع من المناطق ذات الإمكانات الكهروكيميائية العالية إلى المناطق ذات الإمكانات الكهروكيميائية المنخفضة في حالة التوازن ، وستظل الإمكانات الكهروكيميائية ثابتة في كل مكان لكل نوع "

أفضل أن أتخيل الغشاء والأيونات كسد كهربائي مائي تتجمع فيه المياه من جانب واحد وممر إغاثة عبر السد.

تمامًا كما يتم التقاط الطاقة عندما يندفع الماء عبر السد ، تُستخدم أيونات H + التي تأتي عبر بروتين القناة لتشغيل وحدة فرعية إنزيمية تصنع ATP.

يوفر Sigma-Aldrich رسمًا متحركًا ممتازًا يوضح كيفية عمل ATP Synthase كقناة H + وإنزيم يصنع ATP.

توفر مجموعة التجارب البسيطة من الناحية المفاهيمية الدليل الذي يدعم هذا النموذج. هنا ، يتم صنع غشاء اصطناعي يشتمل على سينسيز ATP و بكتيريورودوبسين. جزيء رودوبسين قادر على نقل H + s عبر غشاء الخلية عندما يصطدم بالضوء. بالنظر إلى الإمدادات الكافية من أيونات H + و ADP و Pi ، سيتم تكوين ATP عند وجود مصدر ضوء. في حالة عدم وجود ضوء ، لا يتم نقل H + ولا يتم صنع ATP.

عندما يتم إدخال جزيء حامل H + يمكن أن ينتشر عبر الغشاء ، يحتفظ هذا الناقل بكميات متساوية من H + على جانبي الغشاء. علاوة على ذلك ، حتى في حالة وجود الضوء ، يتم ضخ H + عبر الغشاء ثم إعادة الانتشار مرة أخرى مما يؤدي إلى القليل من ATP أو عدم وجوده على الإطلاق. تم توضيح هذا في رسم كاريكاتوري من Albert & # 8217s Essential Cell Biology:

تم تعريف Chemiosmosis تجريبيا


في أي مرحلة في التنفس الخلوي يتم إنتاج معظم ATP؟

في التنفس الخلوي ، تكون مرحلة نقل الإلكترون عندما يتم إنتاج معظم ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP). نقل الإلكترون هو المرحلة الثالثة في التنفس الخلوي.

يتضمن التنفس الخلوي سلسلة من التفاعلات المعقدة. المرحلة الأولى من التنفس الخلوي هي تحلل السكر ، والتي تنطوي على تقسيم الجلوكوز. يتم تنفيذ هذه المرحلة في عدة خطوات. والنتيجة النهائية هي إنتاج حمض البيروفيك. بعد إنتاج حمض البيروفيك ، تبدأ دورة كريبس. يشار إلى دورة كريبس ، وهي المرحلة الثانية من التنفس الخلوي ، أحيانًا باسم دورة حمض الستريك. تنتج دورة كريبس أولاً حامض الستريك ، وتنتج ثاني أكسيد الكربون كمنتج نهائي. نقل الإلكترون هو المرحلة الأخيرة من التنفس الهوائي في التنفس الخلوي. ينتج عنه إنتاج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات أو ATP. ATP هو جزيء يدعم مجموعة متنوعة من وظائف الحياة. يوجد في النواة والسيتوبلازم لجميع الخلايا ، ويساعد الكائنات الحية على أداء الوظائف الفسيولوجية. أثناء التنفس اللاهوائي ، يتم تصنيع ATP من خلال تحلل السكر. في الإنتاج الهوائي ، يتم إنتاج ATP بواسطة الميتوكوندريا بالإضافة إلى تحلل السكر.

تحلل السكر وإنتاج ATP
يتم إنتاج تحلل السكر في سيتوبلازم الخلية. خلال هذه المرحلة ، يتم تقسيم جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات. ثم ينتقل هذان الجزيئان إلى المرحلة الثانية من عملية التنفس الخلوي. تبدأ المرحلة الثانية ، أو دورة كريبس ، عندما تدخل جزيئات البيروفات إلى الميتوكوندريا. تنتهي دورة كريبس بانهيار كامل لجزيء الجلوكوز. خلال هذه المرحلة ، تتحد ست ذرات كربون مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون. ثم يتم تخزين الطاقة المنتجة من خلال الروابط الكيميائية في دورة كريبس في سلسلة من الجزيئات. تتضمن مرحلة نقل الإلكترون تحويل الطاقة المنتجة في دورة كريبس إلى ATP. عندما يتم إطلاق الطاقة ، تنتقل إلى أسفل هياكل تسمى سلاسل نقل الإلكترون ، والتي تقع في الميتوكوندريا. تجعل الطاقة أيونات الهيدروجين تتحرك عبر الغشاء الداخلي إلى الفضاء بين الغشاء. ثم تعود أيونات الهيدروجين عبر الغشاء بمساعدة بروتينات القناة التي تسمى سينسيز ATP. النتيجة النهائية لتحلل السكر هي أنه ينتج أربعة جزيئات من ATP ، مما يعني أنه يتم اكتساب جزيئين من ATP أثناء تحلل السكر.

التنفس الخلوي الهوائي واللاهوائي
يمكن إجراء التنفس الخلوي بالأكسجين وبدونه. التنفس الخلوي الذي يتطلب الأكسجين يسمى التنفس الهوائي. يسمى التنفس الخلوي الذي لا يحتاج إلى الأكسجين التنفس اللاهوائي. ظهر التنفس اللاهوائي لأول مرة عندما ظهرت أشكال الحياة الأولى على الأرض ولم يكن بإمكانها الوصول إلى الأكسجين. بدأ الأكسجين في الظهور على الأرض منذ حوالي ملياري أو ثلاثة مليارات سنة. عند هذه النقطة ، يمكن أن تبدأ الكائنات الحية في استخدام الأكسجين لإنتاج ATP. تستخدم معظم الكائنات الحية التنفس الهوائي بدلاً من التنفس اللاهوائي.

استخدامات التنفس الخلوي
تستخدم كل من النباتات والحيوانات التنفس الخلوي لأداء وظائف الحياة على أساس يومي. تستخدمه النباتات لإجراء عملية التمثيل الضوئي ، والتي توفر القوت الذي يحتاجون إليه للبقاء على قيد الحياة. ومع ذلك ، فإن النباتات لها دورة عكسية من التنفس الخلوي ، والتي تنتج الأكسجين كمنتج نهائي. تأخذ الحيوانات الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون. هذا التوازن الدقيق يجعل الحيوانات والنباتات تعتمد على بعضها البعض للبقاء على قيد الحياة.


شاهد الفيديو: أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP. الأحياء. الطاقة والإنزيمات (شهر فبراير 2023).