ባዮሎጂካል ኦክሳይድ። Redox ምላሽ: ምሳሌዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-15 17:20

ሀይል ከሌለ አንድም ህይወት ያለው ፍጡር ሊኖር አይችልም። ከሁሉም በላይ, እያንዳንዱ ኬሚካላዊ ምላሽ, እያንዳንዱ ሂደት መገኘቱን ይጠይቃል. ይህንን ለመረዳት እና ለመሰማት ለማንም ሰው ቀላል ነው። ቀኑን ሙሉ ምግብ ካልተመገብክ፣ ከዚያም ምሽት ላይ፣ እና ምናልባትም ቀደም ብሎም ቢሆን የድካም መጨመር ምልክቶች፣ ልቅነት ይጀምራል፣ ጥንካሬ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል።

የተለያዩ ፍጥረታት ኃይል ለማግኘት እንዴት ተላምደዋል? ከየት ነው የሚመጣው እና በሴል ውስጥ ምን ሂደቶች ይከናወናሉ? ይህን ጽሑፍ ለመረዳት እንሞክር።

በአካላት ሃይል ማግኝት

ፍጡራን ሃይል የሚጠቀሙበት ምንም መንገድ፣ ORR (የኦክሳይድ-መቀነሻ ምላሾች) ምንጊዜም መሰረት ናቸው። የተለያዩ ምሳሌዎችን መጥቀስ ይቻላል። በአረንጓዴ ተክሎች እና በአንዳንድ ባክቴሪያዎች የሚከናወነው የፎቶሲንተሲስ እኩልነት እንዲሁ OVR ነው. በተፈጥሮ፣ ሂደቶቹ በየትኛው ፍጡር እንደታሰቡ ይለያያሉ።

ስለዚህ ሁሉም እንስሳት heterotrophs ናቸው። ማለትም ፣ ለራሳቸው ዝግጁ የሆኑ ኦርጋኒክ ውህዶችን በራሳቸው ማቋቋም የማይችሉ እንደዚህ ያሉ ፍጥረታትተጨማሪ መከፋፈላቸው እና የኬሚካላዊ ቦንዶች ሃይል ይለቃሉ።

እፅዋት በተቃራኒው በፕላኔታችን ላይ በጣም ኃይለኛ የኦርጋኒክ ቁስ አምራቾች ናቸው። ፎቶሲንተሲስ የተባለውን ውስብስብ እና አስፈላጊ ሂደት የሚያካሂዱት እነሱ ናቸው, እሱም ከውሃ ውስጥ የግሉኮስ, ካርቦን ዳይኦክሳይድን በልዩ ንጥረ ነገር - ክሎሮፊል አሠራር ውስጥ ያቀፈ. ተረፈ ምርቱ ኦክስጅን ሲሆን ይህም ለሁሉም ኤሮቢክ ህይወት ያላቸው ነገሮች የሕይወት ምንጭ ነው።

የዳግም ምላሾች፣ ይህንን ሂደት የሚያሳዩ ምሳሌዎች፡

6CO₂ + 6H₂O=ክሎሮፊል=ሲ₆H ₁₀O₆ + 6O₂;

ወይም

ካርቦን ዳይኦክሳይድ + ሃይድሮጂን ኦክሳይድ በክሎሮፊል ቀለም (reaction ኤንዛይም) ተጽእኖ ስር=ሞኖሳካካርዴ + ነፃ ሞለኪውላር ኦክሲጅን።

እንዲሁም የፕላኔቷ ባዮማስ ተወካዮች የኢንኦርጋኒክ ውህዶችን ኬሚካላዊ ትስስር ሃይል መጠቀም የሚችሉ አሉ። ኬሞትሮፍስ ተብለው ይጠራሉ. እነዚህ በርካታ የባክቴሪያ ዓይነቶች ያካትታሉ. ለምሳሌ በአፈር ውስጥ የሚገኙትን ሞለኪውሎችን የሚያመነጩ ሃይድሮጂን ማይክሮ ኦርጋኒዝም. ሂደቱ የሚከናወነው በቀመርው መሠረት ነው-

የባዮሎጂካል ኦክሳይድ እውቀት እድገት ታሪክ

የኢነርጂ ምርትን መሰረት ያደረገው ሂደት ዛሬ በሰፊው ይታወቃል። ይህ ባዮሎጂካል ኦክሳይድ ነው. ባዮኬሚስትሪ የሁሉንም የድርጊት ደረጃዎች ረቂቅነት እና ዘዴዎች በዝርዝር አጥንቷል እናም ምንም ምስጢሮች የሉም ማለት ይቻላል። ሆኖም ይህ አልነበረምሁልጊዜ።

በተፈጥሮ ውስጥ ያሉ ኬሚካላዊ ግብረመልሶች በሕያዋን ፍጥረታት ውስጥ ስለሚከሰቱ በጣም ውስብስብ ለውጦች ለመጀመሪያ ጊዜ የተጠቀሰው በ18ኛው ክፍለ ዘመን አካባቢ ነው። በዚህ ጊዜ ነበር ታዋቂው ፈረንሳዊ ኬሚስት አንትዋን ላቮይየር ትኩረቱን ወደ ባዮሎጂካል ኦክሳይድ እና ማቃጠል ምን ያህል ተመሳሳይነት እንዳለው ገልጿል። እሱ በአተነፋፈስ ጊዜ የሚወስደውን የኦክስጂንን ግምታዊ መንገድ ተከታትሏል እናም የኦክስዲሽን ሂደቶች በሰውነት ውስጥ ይከሰታሉ ፣ የተለያዩ ንጥረ ነገሮችን በሚቃጠሉበት ጊዜ ከውጭው ቀርፋፋ ነው ወደሚል ድምዳሜ ደረሰ። ማለትም ኦክሲጅን ሞለኪውሎች - ኦክሲጅን ሞለኪውሎች - ከኦርጋኒክ ውህዶች ጋር ምላሽ ይሰጣሉ, በተለይም ከሃይድሮጂን እና ከካርቦን ጋር, እና ሙሉ ለውጥ ይከሰታል, ከውህዶች መበስበስ ጋር.

ነገር ግን፣ ምንም እንኳን ይህ ግምት በመሠረቱ እውነት ቢሆንም፣ ብዙ ነገሮች ለመረዳት አዳጋች ሆነው ቆይተዋል። ለምሳሌ፡

ሂደቶቹ ተመሳሳይ ስለሆኑ የመከሰታቸው ሁኔታ አንድ አይነት መሆን አለበት፣ነገር ግን ኦክሳይድ የሚከሰተው በዝቅተኛ የሰውነት ሙቀት፣
እርምጃው ከፍተኛ መጠን ያለው የሙቀት ሃይል ከመውጣቱ ጋር አብሮ አይሄድም እና ምንም አይነት የእሳት ነበልባል የለም፤
ሕያዋን ፍጥረታት ቢያንስ ከ75-80% ውሃ ይይዛሉ፣ነገር ግን ይህ በውስጣቸው ያሉትን ንጥረ ነገሮች "ማቃጠል" አይከላከልም።

እነዚህን ሁሉ ጥያቄዎች ለመመለስ እና ባዮሎጂካል ኦክሳይድ በትክክል ምን እንደሆነ ለመረዳት አመታት ፈጅቷል።

በሂደቱ ውስጥ የኦክስጂን እና ሃይድሮጂን መኖር አስፈላጊነትን የሚያመለክቱ የተለያዩ ንድፈ ሀሳቦች ነበሩ። በጣም የተለመዱ እና በጣም የተሳካላቸው የሚከተሉት ነበሩ፡

የባች ቲዎሪ፣ ተጠርቷል።ፐሮክሳይድ፤
የፓላዲን ቲዎሪ፣ በ"ክሮሞጅን" ጽንሰ-ሀሳብ ላይ የተመሰረተ።

ወደፊት በሩስያም ሆነ በሌሎች የአለም ሀገራት ባዮሎጂካል ኦክሲዴሽን ምንድ ነው በሚለው ጥያቄ ላይ ቀስ በቀስ ጭማሪዎችን እና ለውጦችን ያደረጉ ብዙ ሳይንቲስቶች ነበሩ። ዘመናዊው ባዮኬሚስትሪ, ለስራቸው ምስጋና ይግባውና, ስለዚህ ሂደት እያንዳንዱ ምላሽ ሊናገር ይችላል. በዚህ አካባቢ በጣም ታዋቂ ከሆኑ ስሞች መካከል የሚከተሉት ይገኙበታል፡

ሚቸል፤
ኤስ V. Severin፤
ዋርበርግ፤
B አ. ቤሊትዘር፤
ሌኒንገር፤
B P. Skulachev፤
Krebs፤
አረንጓዴ፤
B አ. Engelhardt፤
ካይሊን እና ሌሎችም።

የባዮሎጂካል ኦክሳይድ አይነቶች

ከግምት ውስጥ የሚገቡ ሁለት ዋና ዋና የሂደቱ ዓይነቶች አሉ፣ እነዚህም በተለያዩ ሁኔታዎች ውስጥ የሚከሰቱ ናቸው። ስለዚህ በብዙ ረቂቅ ተሕዋስያን እና ፈንገሶች ውስጥ የተቀበለውን ምግብ ለመለወጥ በጣም የተለመደው መንገድ አናሮቢክ ነው። ይህ ባዮሎጂካል ኦክሳይድ (ኦክሲጅን) ሳይኖር እና ምንም አይነት ተሳትፎ ሳይደረግበት ይከናወናል. አየር ማግኘት በማይቻልበት ሁኔታ ተመሳሳይ ሁኔታዎች ይፈጠራሉ፡- ከመሬት በታች፣ በሰበሰባቸው ንጣፎች፣ ደለል፣ ሸክላዎች፣ ረግረጋማ ቦታዎች እና በጠፈር ውስጥ።

ይህ ዓይነቱ ኦክሳይድ ሌላ ስም አለው - glycolysis። በተጨማሪም በጣም ውስብስብ እና አድካሚ, ነገር ግን በሃይል የበለፀገ ሂደት ደረጃዎች አንዱ ነው - ኤሮቢክ ለውጥ ወይም የቲሹ መተንፈስ. ይህ ከግምት ውስጥ የሚገቡት ሁለተኛው ዓይነት ሂደት ነው. በሁሉም ኤሮቢክ ሕያዋን ፍጥረታት ውስጥ ይከሰታል-heterotrophs, ይህምኦክስጅን ለመተንፈስ ያገለግላል።

ስለዚህ የባዮሎጂካል ኦክሳይድ ዓይነቶች የሚከተሉት ናቸው።

Glycolysis፣ የአናይሮቢክ መንገድ። ኦክሲጅን እንዲኖር አይፈልግም እና የተለያዩ የመፍላት ዓይነቶችን ያስከትላል።
የሕብረ ሕዋሳት መተንፈሻ (ኦክሳይድ ፎስፈረስላይዜሽን) ወይም የኤሮቢክ እይታ። የሞለኪውላር ኦክስጅን መኖርን ይጠይቃል።

በሂደቱ ውስጥ ያሉ ተሳታፊዎች

ወደ ባዮሎጂካል ኦክሳይድ (ኦክሲዴሽን) በውስጡ የያዘውን ባህሪያት ግምት ውስጥ እናስገባለን። ወደ ፊት የምንጠቀመውን ዋና ዋና ውህዶችን እና አህጽሮቶቻቸውን እንገልፃቸው።

Acetylcoenzyme-A (acetyl-CoA) በትሪካርቦክሲሊክ አሲድ ዑደት የመጀመሪያ ደረጃ ላይ የተፈጠረ የኦክሳሊክ እና አሴቲክ አሲድ ከኮንዛይም ጋር የተቀላቀለ ነው።
የ Krebs ዑደት (የሲትሪክ አሲድ ዑደት፣ ትሪካርቦክሲሊክ አሲዶች) ተከታታይ ውስብስብ ተከታታይ የድጋሚ ለውጦች ከኃይል መለቀቅ፣ ሃይድሮጂን ቅነሳ እና ጠቃሚ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ምርቶች ጋር አብሮ ይመጣል። በካታ- እና አናቦሊዝም ውስጥ ዋናው አገናኝ ነው።
NAD እና NADH - dehydrogenase ኢንዛይም፣ ኒኮቲናሚድ አድኒን ዲኑክሊዮታይድ ማለት ነው። ሁለተኛው ቀመር የተገጠመ ሃይድሮጂን ያለው ሞለኪውል ነው. NADP - ኒኮቲናሚድ አድኒን ዲኑክሊዮታይድ ፎስፌት።
FAD እና FADN − ፍላቪን አድኒን ዳይኑክሊዮታይድ - የዲይድሮጅኔሴስ ኮኤንዛይም።
ATP - adenosine triphosphoric አሲድ።
PVC - pyruvic acid ወይም pyruvate።
Succinate ወይም succinic acid፣H₃PO₄- ፎስፈሪክ አሲድ።
GTP − ጓኖሲን ትሪፎስፌት፣ የፑሪን ኑክሊዮታይድ ክፍል።
ETC - የኤሌክትሮን ማጓጓዣ ሰንሰለት።
የሂደቱ ኢንዛይሞች፡- ፐርኦክሳይድ፣ ኦክሲጅንሴስ፣ ሳይቶክሮም ኦክሳይድሴስ፣ ፍላቪን ዲሃይድሮጅንሴስ፣ የተለያዩ ኮኤንዛይሞች እና ሌሎች ውህዶች።

እነዚህ ሁሉ ውህዶች በሕያዋን ፍጥረታት ሕብረ ሕዋሳት (ሕዋሳት) ውስጥ በሚፈጠረው የኦክሳይድ ሂደት ውስጥ ቀጥተኛ ተሳታፊዎች ናቸው።

ባዮሎጂካል ኦክሳይድ ደረጃዎች፡ ሠንጠረዥ

ደረጃ	ሂደቶች እና ትርጉሞች
Glycolysis	የሂደቱ ፍሬ ነገር ከኦክሲጅን ነፃ በሆነው monosaccharides መከፋፈል ላይ ነው፣ይህም ከሴሉላር አተነፋፈስ ሂደት ቀደም ብሎ እና ከሁለት የኤቲፒ ሞለኪውሎች ጋር እኩል የሆነ የሃይል ውፅዓት አብሮ ይመጣል። ፒሩቫት እንዲሁ ይመሰረታል. ይህ ለማንኛውም የ heterotroph ሕያው አካል የመጀመሪያ ደረጃ ነው። ወደ mitochondria cristae የሚገባ እና በኦክሲጅን ቲሹ oxidation substrate ነው ይህም PVC, ምስረታ ውስጥ አስፈላጊነት. በአናሮብስ ውስጥ፣ ከግሊኮላይሲስ በኋላ፣ የተለያዩ አይነት የመፍላት ሂደቶች ይጀምራሉ።
Pyruvate oxidation	ይህ ሂደት በ glycolysis ጊዜ የተፈጠረውን PVC ወደ አሴቲል-ኮአ በመቀየር ላይ ነው። የሚከናወነው ልዩ የሆነ የኢንዛይም ውስብስብ የፒሩቫት ዲሃይድሮጂኔዝዝ በመጠቀም ነው. ውጤቱ ወደ ክሬብስ ዑደት የሚገቡ የሴቲል-ኮኤ ሞለኪውሎች ናቸው. በተመሳሳይ ሂደት NAD ወደ NADH ይቀንሳል. የትርጉም ቦታ - ሚቶኮንድሪያ cristae።
የቤታ ፋቲ አሲዶች	ይህ ሂደት ከቀዳሚው ጋር በትይዩ ይከናወናልmitochondrial cristae. ዋናው ነገር ሁሉንም የሰባ አሲዶች ወደ አሴቲል-ኮኤ ማቀነባበር እና በ tricarboxylic አሲድ ዑደት ውስጥ ማስቀመጥ ነው። ይህ ደግሞ NADHን ወደነበረበት ይመልሳል።
Krebs ዑደት	አሲቲል-ኮአን ወደ ሲትሪክ አሲድ በመቀየር ይጀምራል፣ ይህም ተጨማሪ ለውጦችን ያደርጋል። ባዮሎጂካል ኦክሳይድን የሚያካትት በጣም አስፈላጊ ከሆኑት ደረጃዎች አንዱ. ይህ አሲድ ለሚከተሉት የተጋለጠ ነው፡ ድርቀት; ዲካርቦክሲሌሽን፤ ዳግም መወለድ። እያንዳንዱ ሂደት ብዙ ጊዜ ይከናወናል። ውጤት፡ ጂቲፒ፣ ካርቦን ዳይኦክሳይድ፣ የተቀነሰ የNADH እና FADH₂። በተመሳሳይ ጊዜ ባዮሎጂካል ኦክሲዴሽን ኢንዛይሞች በማይቶኮንድሪያል ቅንጣቶች ማትሪክስ ውስጥ በነፃ ይገኛሉ።
ኦክሲዳቲቭ ፎስፈረስ	ይህ በ eukaryotic organisms ውስጥ ውህዶችን ለመለወጥ የመጨረሻው እርምጃ ነው። በዚህ ሁኔታ, adenosine diphosphate ወደ ATP ይቀየራል. ለዚህ የሚያስፈልገው ጉልበት የሚወሰደው ቀደም ባሉት ደረጃዎች ከተፈጠሩት የነዚያ NADH እና FADH₂ ሞለኪውሎች ኦክሳይድ ነው። በኢ.ቲ.ሲ ተከታታይ ሽግግሮች እና አቅምን በመቀነስ ጉልበት በኤቲፒ ማክሮኤርጂክ ቦንዶች ይጠናቀቃል።

እነዚህ ሁሉ ከባዮሎጂካል ኦክሳይድ ጋር ከኦክሲጅን ተሳትፎ ጋር አብረው የሚሄዱ ሂደቶች ናቸው። ለዝርዝር መግለጫ የመጽሐፉ ሙሉ ምዕራፍ ስለሚያስፈልግ በተፈጥሮ፣ ሙሉ በሙሉ አልተገለጹም ነገር ግን በመሠረታዊነት ብቻ። ሁሉም ሕያዋን ፍጥረታት ባዮኬሚካላዊ ሂደቶች እጅግ በጣም ብዙ እና ውስብስብ ናቸው።

የሂደቱ ምላሽ

Redox ምላሾች፣የእነሱ ምሳሌዎች ከላይ የተገለጹትን የሰብስትሬት ኦክሲዴሽን ሂደቶችን የሚያሳዩ ናቸው።

Glycolysis: monosaccharide (ግሉኮስ) + 2NAD⁺ + 2ADP=2PVC + 2ATP + 4H⁺ + 2H ₂O +NADH።
Pyruvate oxidation፡ PVC + ኢንዛይም=ካርቦን ዳይኦክሳይድ + አቴታልዴይድ። ከዚያ ቀጣዩ ደረጃ፡- አቴታልዴይዴ + ኮኤንዛይም A=አሲቲል-ኮአ።
በክሬብስ ዑደት ውስጥ ብዙ ተከታታይ የሲትሪክ አሲድ ለውጦች።

እነዚህ የድጋሚ ምላሾች፣ ከላይ የተገለጹት ምሳሌዎች፣ እየተካሄዱ ያሉ ሂደቶችን ምንነት የሚያንፀባርቁት በጥቅሉ ብቻ ነው። በጥያቄ ውስጥ ያሉት ውህዶች ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ወይም ትልቅ የካርበን አጽም ስላላቸው ሁሉንም ነገር በተሟላ ቀመሮች መወከል እንደማይቻል ይታወቃል።

የቲሹ መተንፈሻ ሃይል ውጤት

ከላይ ከተገለጹት መግለጫዎች የአጠቃላይ ኦክሳይድ አጠቃላይ የሃይል ምርትን ለማስላት አስቸጋሪ እንዳልሆነ ግልጽ ነው።

Glycolysis ሁለት የኤቲፒ ሞለኪውሎች ያመነጫል።
Pyruvate oxidation 12 ATP ሞለኪውሎች።
22 ሞለኪውሎች በሲትሪክ አሲድ ዑደት።

የታችኛው መስመር፡ በኤሮቢክ መንገዱ የተሟላ ባዮሎጂካል ኦክሳይድ ከ36 ኤቲፒ ሞለኪውሎች ጋር እኩል የሆነ የኃይል ውጤት ይሰጣል። የባዮሎጂካል ኦክሳይድ አስፈላጊነት ግልጽ ነው. ህይወት ያላቸው ፍጥረታት ለህይወት እና ለስራ እንዲሁም ሰውነታቸውን ለማሞቅ፣ እንቅስቃሴያቸውን እና ሌሎች አስፈላጊ ነገሮችን ለማሞቅ የሚጠቀሙበት ይህ ሃይል ነው።

የስርአቱ አናይሮቢክ ኦክሳይድ

ሁለተኛው የባዮሎጂካል ኦክሳይድ አይነት አናይሮቢክ ነው። ያም ማለት በሁሉም ሰው የሚከናወን ነው, ነገር ግን የአንዳንድ ዝርያዎች ረቂቅ ተሕዋስያን ያቆማሉ. ይህ ግላይኮሊሲስ ነው፣ እና በአይሮብስ እና በአናኢሮብስ መካከል ያለው የንጥረ ነገሮች ተጨማሪ ለውጥ ላይ ያለው ልዩነት በግልፅ የሚታወቀው ከዚህ ነው።

በዚህ መንገድ ላይ ጥቂት ባዮሎጂካል ኦክሳይድ ደረጃዎች አሉ።