Məlumat

7.19: Enerji və Metabolizmə Giriş - Biologiya

7.19: Enerji və Metabolizmə Giriş - Biologiya


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.

Nə etməyi öyrənəcəksiniz: Canlılarda enerji və maddələr mübadiləsini müzakirə edin

Alimlər hüceyrələr kimi canlı sistemlər vasitəsilə enerji axını (Şəkil 1) anlayışını təsvir etmək üçün bioenergetika terminindən istifadə edirlər. Bu kimyəvi reaksiyaların bəziləri kortəbii olur və enerji buraxır, digərləri isə davam etmək üçün enerji tələb edir.

Canlılar enerji ehtiyatlarını artırmaq üçün davamlı olaraq qida istehlak etməli olduğu kimi, hüceyrələr də davamlı olaraq baş verən bir çox enerji tələb edən kimyəvi reaksiyaların istifadə etdiyi enerjini doldurmaq üçün davamlı olaraq daha çox enerji istehsal etməlidirlər. Enerji istehlak edən və ya yaradanlar da daxil olmaqla, hüceyrələrdə baş verən bütün kimyəvi reaksiyalar birlikdə hüceyrənin metabolizması adlanır.


Biofizika 354Mühazirə 1

Bu kursda biz enerji çevrilmə aparatının təkamülünü, enerji çevrilmə mexanizmlərini və bu mexanizmləri daha dərindən başa düşmək üçün zəruri olan fiziki-kimyəvi alətləri araşdıracağıq. Əsas diqqət enerjinin çevrilməsinin əsas yollarına - fotosintez və tənəffüsə, - bu prosesləri orqanizmin əsas biokimyası və fiziologiyası ilə əlaqələndirən metabolik reaksiyaları nəzərə alaraq olacaq.

Enerji ötürülməsinin molekulyar əsasları

  • Bakterial və yaşıl bitkilərin fotosintezinin fotokimyəvi reaksiya mərkəzləri elektron ötürülməsi nəzəriyyələrini sınaqdan keçirmək üçün oyun meydançası yaratmışdır ki, burada strukturlar ultra-sürətlə ölçülən sürətləri müəyyən edən amillərin başa düşülməsi üçün vacib olan məsafə və yerli mühitin təfərrüatlarını təqdim etmişdir. spektroskopik yanaşmalar. Bu model sistemlərdən alınan dərslər artıq digər elektron ötürmə proseslərində geniş şəkildə tətbiq olunur.
  • Yüngül yığım kompleksinin strukturları həyəcan ötürülməsi prosesləri və həyəcan enerjisinin ötürülməsi ilə bağlı yeni ideyalar və anlayışlar verdi.
  • ATP sintaza kompleksinin strukturları əvvəlki biokimyəvi və biofiziki yanaşmalardan əldə edilən məlumatların ətraflı təhlilinə əsaslanan fikirləri təsdiqləyən ən kiçik turbinlə idarə olunan mühərriki aşkar etdi. Bu cihaz nanomotorun molekulyar miqyasda işləyən maşınlarla əlaqəli olduğu nanotexnologiyanın bütün sahəsini yaratmağı vəd edir.
  • Tənəffüs kompleksləri üçün strukturlar elektron ötürülməsinin proton nasosuna birləşməsini başa düşmək üçün yeni imkanlar açdı. e.ə1 kompleks elektronların məsafədən ötürülməsi üçün yeni bir mexanizm aşkar etdi - dəmir kükürd zülalının mobil xarici domeninin 25 nm vasitəsilə hərəkəti - və digər dinamik xüsusiyyətlərə işarə etdi. Sitokrom oksidazlar bizə dərin proton quyuları vasitəsilə katalitik nüvəyə elektronların yerli proton potensialına ötürülməsinin yeni mexanizmini göstərir.
  • Bakteriorhodopsinin strukturları bizə fotomolekulyar nasosun ən təfərrüatlı dinamik mənzərəsini təqdim etdi, burada fotoizomerləşmə yolu ilə aktivləşdirilmiş protonlar zülalın içindəki və ondan çıxan proton keçirmə yolları arasında keçid edir.

Mitokondriya, - hüceyrə ölümü və qocalmada onların rolu

  • Apoptozda mitoxondrial bütövlüyün idarəedici funksiyası - proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümü. Bədənin səhv gedən hüceyrələrdən xilas olmaq qabiliyyəti xərçəngə nəzarət və makromolekulyar komponentlərin səmərəli təkrar emalı üçün çox vacibdir. Mitoxondriya apoptoza aparan reaksiyalar kaskadını işə salan amillərin sərbəst buraxılması vasitəsilə hüceyrənin getmə vaxtının gəldiyini necə və nə vaxt başa düşdüyünü müəyyən etmək üçün mərkəzi əhəmiyyətə malikdir.
  • Reaktiv oksigen növlərinin (ROS) yaranmasında tənəffüs zəncirinin rolu - hüceyrə qocalmasına səbəb olan DNT zədələnməsində əsas səbəbkarlar. Tənəffüs zəncirinin əsas komplekslərindən ikisi - Kompleks I və ya NADH: ubiquinone oksidoreduktaza və Kompleks III və ya bc.1 kompleks, - hüceyrədəki əsas yerlərdir ki, O2 ROS-un əldə edildiyi molekul olan superoksid anionuna qədər azalır. Mitoxondriyalar nüvədən daha az effektiv DNT təmir mexanizminə malik olduğundan, bu zərərin əsas qurbanları onlardır. Nəticə olaraq, yaşlandıqca mitoxondriləriniz funksiyasını itirir, nəticədə enerji itkisi və nəticədə "hüceyrə boğulması" nəticəsində ölür. Sizin mitoxondrial enerji mübadiləsi həyatda qalmaq üçün vacibdir, lakin mexanizmdə bu intihar reaksiyası var. Əgər başqa heç bir şey sizi öldürməsə, mitoxondriləriniz öldürəcək, - hüceyrə mübadiləsinin klassik "Catch-22".

Fotosintez, ekologiya və qlobal istiləşmə

Yuxarıda göstərilənlərin hamısı bioloji enerjinin çevrilməsinə marağın yenidən artması üçün yaxşı səbəblərdir. Əhəmiyyətli olan odur ki, bu proseslər bütün canlı proseslərin mərkəzidir və təkamül boyu davam etmişdir. Oksigen fotosintezin ixtirası və nəticədə aerob biosferin inkişafı və tənəffüsün ixtirası vasitəsilə orqanizmlərin bu potensial zəhərli reagentə uyğunlaşması eukaryotik hüceyrənin, müasir biosferin, onun heyvan və bitkilərinin təkamülündə həlledici əhəmiyyətə malikdir. sakinləri. Bioloji enerjinin çevrilməsini başa düşmürsənsə, biologiyanı başa düşə bilməzsən.


Fəsil 08 - Metabolizmə Giriş

  • Bir orqanizmin kimyəvi reaksiyalarının məcmusuna maddələr mübadiləsi deyilir.
  • Metabolizm, hüceyrənin nizamlı mühitində molekullar arasında qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan həyatın fövqəladə xüsusiyyətidir.

Həyatın kimyası metabolik yollara bölünür.

  • Metabolik yollar xüsusi bir molekulla başlayır, daha sonra müəyyən bir məhsul yaratmaq üçün bir sıra müəyyən addımlarla dəyişdirilir.
  • Müəyyən bir ferment yolun hər bir addımını katalizləyir.
  • Katabolik yollar mürəkkəb molekulları daha sadə birləşmələrə parçalayaraq enerji buraxır.
    • Katabolizmin əsas yolu hüceyrə tənəffüsüdür, burada şəkər qlükoza oksigenin iştirakı ilə karbon qazına və suya parçalanır.
    • Amin turşularından zülalın sintezi anabolizmə misaldır.
    • Bioenergetika orqanizmlərin enerji ehtiyatlarını necə idarə etdiyini öyrənir.

    Orqanizmlər enerjini çevirir.

    • Enerji iş görmək qabiliyyətidir.
      • Enerji müxtəlif formalarda mövcuddur və hüceyrələr enerjini bir növdən digərinə çevirir.
      • Hərəkətdə olan cisimlər başqa materiyaya hərəkət verməklə iş görə bilirlər.
      • İşıq fotonlarını tutmaq və onların enerjisini yaşıl bitkilərdə fotosintezi gücləndirmək üçün istifadə etmək olar.
      • İstilik və ya istilik enerjisi atomların və ya molekulların təsadüfi hərəkəti ilə əlaqəli kinetik enerjidir.
      • Kimyəvi enerji, atomlarının düzülüşünə görə molekullarda saxlanılan potensial enerjinin bir formasıdır.
      • Məsələn, bir oğlan dalğıc platformasına pilləkənlərlə qalxarkən, naharda yediyi yeməkdən hüceyrələrində yığılan kimyəvi enerjini buraxır.
      • Onun əzələ hərəkətinin kinetik enerjisi daha yüksəklərə qalxdıqca potensial enerjiyə çevrilir.
      • Dalış zamanı potensial enerji yenidən kinetik enerjiyə çevrilir.
      • Suya girən kimi kinetik enerji ona ötürülür.
      • Enerjinin bir hissəsi sürtünmə nəticəsində istiliyə çevrilir.

      Həyatın enerji çevrilmələri termodinamikanın iki qanununa tabedir.

      • Termodinamika enerji çevrilmələrini öyrənir.
      • Bu sahədə sistem termini tədqiq olunan məsələyə aiddir və ətraf sistemdən kənar hər şeyi əhatə edir.
      • Bir termosdakı maye ilə yaxınlaşan qapalı bir sistem ətrafdan təcrid olunur.
      • Açıq sistemdə enerji və maddə sistemlə onun ətrafı arasında ötürülə bilər.
      • Orqanizmlər açıq sistemlərdir.
        • Onlar enerjini - işıq və ya kimyəvi enerjini üzvi molekullar şəklində udurlar və ətraflarına karbamid və ya CO2 kimi istilik və metabolik tullantı məhsulları buraxırlar.
        • Birinci qanun həm də enerjinin saxlanması prinsipi kimi tanınır.
        • Bitkilər enerji istehsal etmir, işıq enerjisini kimyəvi enerjiyə çevirir.
        • Əgər canlı hüceyrədə olduğu kimi temperatur vahiddirsə, istilik yalnız orqanizmi qızdırmaq üçün istifadə edilə bilər.
        • Maddənin toplanması nə qədər təsadüfi olsa, onun entropiyası da bir o qədər böyük olar.
        • Sifariş yerli olaraq arta bilsə də, kainatın təsadüfiləşdirilməsi istiqamətində qarşısıalınmaz bir tendensiya var.
        • Kainatın artan entropiyasının çox hissəsi təsadüfi molekulyar hərəkətin enerjisi olan artan istilik formasını alır.
        • Avtomobillər benzində olan enerjinin yalnız 25%-ni hərəkətə çevirir, qalan hissəsi istilik kimi itirilir.
        • Canlı hüceyrələr qaçılmaz olaraq enerjinin mütəşəkkil formalarını istiliyə çevirirlər.
        • Spontan proseslərin tez baş verməsi lazım deyil.
        • Bəzi spontan proseslər ani olur, məsələn, partlayış. Bəziləri çox yavaş işləyir, məsələn, köhnə maşının paslanması.
        • Məsələn, amin turşuları polipeptid zəncirlərində sıralanır.
        • Çoxhüceyrəli orqanizmin quruluşu mütəşəkkil və mürəkkəbdir.
        • Məsələn, bir heyvan qida kimi üzvi molekulları istehlak edir və onları aşağı enerjili karbon qazına və suya katabolize edir.
        • Təşkilatdakı bu artım termodinamikanın ikinci qanununu pozmur.
        • Orqanizm kimi müəyyən bir sistemin entropiyası kainatın ümumi entropiyası - sistem və onun ətrafı - artdıqca azala bilər.
        • Orqanizmlər getdikcə təsadüfi bir kainatda aşağı entropiyaya malik adalardır.
        • Bioloji nizamın təkamülü termodinamika qanunlarına tamamilə uyğundur.

        Konsepsiya 8.2 Reaksiyanın sərbəst enerji dəyişikliyi reaksiyanın özbaşına baş verib-vermədiyini izah edir.

        • Hansı reaksiyaların kortəbii şəkildə baş verdiyini və hansının enerji girişi tələb etdiyini necə müəyyən edə bilərik?
        • Sərbəst enerji anlayışı sistemin kortəbiiliyini ölçmək üçün faydalı funksiyanı təmin edir.
        • Sərbəst enerji sistem enerjisinin canlı hüceyrədə olduğu kimi bütün sistemdə temperatur və təzyiq bərabər olduqda işi yerinə yetirə bilən hissəsidir.
        • Sistemdəki sərbəst enerji (G) ümumi entalpiya (bioloji sistemlərdə enerjiyə ekvivalent) (H) və entropiya (S) ilə bu əlaqə ilə əlaqələndirilir:
          • G = H - TS, burada T Kelvin vahidlərində temperaturdur.
          • Temperaturun artması entropiya müddətini artırır.
          • Sistemdəki bütün enerji iş üçün mövcud deyil, çünki entropiya komponenti entalpiya komponentindən çıxılmalıdır.
          • Qalan iş üçün mövcud olan sərbəst enerjidir.
          • Sərbəst enerjisi yüksək olan sistemlər - sıxılmış yaylar, ayrılmış yüklər, üzvi polimerlər - qeyri-sabitdir və daha az sərbəst enerji ilə daha sabit vəziyyətə doğru hərəkət etməyə meyllidirlər.
          • Kortəbii dəyişməyə meylli olan sistemlər yüksək entalpiyaya, aşağı entropiyaya və ya hər ikisinə malik olan sistemlərdir.
          • ΔG = Gfinal status - Gstarting status
          • Və ya ΔG = ΔH - TΔS
          • Prosesin kortəbii olması üçün ΔG mənfi olmalıdır.
          • Hər bir spontan proses sistemin sərbəst enerjisinin azalması ilə xarakterizə olunur.
          • Müsbət və ya sıfır ΔG olan proseslər heç vaxt kortəbii olmur.
          • Tarazlıqda olan kimyəvi reaksiyada irəli və geri reaksiyaların sürətləri bərabərdir və məhsulların və ya reaktivlərin konsentrasiyasında heç bir dəyişiklik yoxdur.
          • Tarazlıqda ΔG = 0 və sistem heç bir iş görə bilməz.
          • Proses kortəbii olur və yalnız tarazlığa doğru hərəkət etdikdə iş görə bilər.
          • Tarazlıqdan uzaqlaşan hərəkətlər kortəbii deyil və kənar enerji mənbəyindən (ətrafdan) enerji əlavə edilməsini tələb edir.
          • Hüceyrə tənəffüsünün ümumi reaksiyası üçün: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
            • ΔG = -686 kkal/mol
            • Məhsullar reaktivlərdən 686 kkal az sərbəst enerjiyə malikdir.
            • Enerqonik reaksiyalar molekullarda enerji yığır ΔG müsbətdir.
            • Enerqon reaksiyaları kortəbii deyil və ΔG-nin böyüklüyü reaksiyanı idarə etmək üçün lazım olan enerjinin miqdarıdır.
            • Karbon qazının və suyun şəkərə çevrilməsi üçün ΔG = +686 kkal/mol.
            • Metabolik tarazlığa çatmış hüceyrə ΔG = 0-a malikdir və ölüdür!
            • Hüceyrə həyatı boyu işləməyə davam edir.

            Konsepsiya 8.3 ATP, ekzerqonik reaksiyaları enderqonik reaksiyalara birləşdirərək hüceyrə işini gücləndirir.

            • Hüceyrə üç əsas növ iş görür:
              1. Mexanik iş, məsələn, kirpiklərin döyülməsi, əzələ hüceyrələrinin büzülməsi və hüceyrə çoxalması zamanı xromosomların hərəkəti.
              2. Nəqliyyat işi, maddələrin kortəbii hərəkət istiqamətinə qarşı membranlar arasında vurulması.
              3. Kimyəvi iş, monomerlərdən polimerlərin sintezi kimi enderqonik reaksiyaların idarə edilməsi.
            • Hüceyrələr enerji qaynaqlarını bu işi yerinə yetirmək üçün enerji birləşməsi, enderqonik bir prosesi idarə etmək üçün ekzerqonik prosesin istifadəsi ilə idarə edirlər.
            • Əksər hallarda hüceyrə işini gücləndirmək üçün birbaşa enerji mənbəyi ATP-dir.
            • ATP (adenozin trifosfat) azotlu əsas adenindən, şəkər ribozasından və üç fosfat qrupundan ibarət bir zəncirdən ibarət bir nukleotid növüdür.
            • Fosfat qrupları arasındakı bağlar hidrolizlə qırıla bilər.
              • Son fosfat qrupunun hidrolizi adenozin difosfat əmələ gətirir.
                • ATP -> ADP + Pi
                • Bu reaksiya standart şəraitdə (hər reaktivdən və məhsuldan 1 M, 25°C, pH 7) ATP-nin hər moluna 7,3 kkal enerji buraxır.
                • Bununla belə, onlar qeyri-sabitdirlər və onların hidrolizi enerji verir, çünki məhsullar daha sabitdir.
                • Üç fosfat qrupunun hər biri mənfi yükə malikdir.
                • Bu üç oxşar yük bir-birinə sıx bağlıdır və onların qarşılıqlı itələnməsi ATP molekulunun bu bölgəsinin qeyri-sabitliyinə kömək edir.
                • Bu alıcı molekul indi fosforlanmışdır.
                • Bu molekul indi fosforillənməmiş orijinal molekullardan daha reaktivdir (daha az stabildir).
                • Hər bir halda, bir fosfat qrupu ATP-dən başqa bir molekula köçürülür və fosforlanmış molekul iş görən bir dəyişikliyə məruz qalır.
                • ADP-ni fosforilləşdirmək üçün enerji hüceyrədəki katabolik reaksiyalardan gəlir.
                • İşləyən əzələ hüceyrəsi dəqiqədə bir dəfə bütün ATP hovuzunu təkrar emal edir.
                • Hər bir hüceyrədə saniyədə 10 milyondan çox ATP molekulu istehlak edilir və bərpa olunur.
                • ΔG = 7,3 kkal/mol.

                Konsepsiya 8.4 Fermentlər enerji maneələrini azaltmaqla metabolik reaksiyaları sürətləndirir

                • Spontan kimyəvi reaksiyalar hiss olunmayacaq qədər yavaş baş verə bilər.
                  • Süd şəkərinin (saxaroza) qlükoza və fruktozaya hidrolizi ekzerqonikdir.
                    • ΔG = -7 kkal/mol
                    • Bir ferment katalitik zülaldır.
                    • Saxarozanı hidroliz etmək üçün qlükoza ilə fruktoza arasındakı əlaqə qırılmalı və sudan hidrogen və hidroksil ionları ilə yeni bağlar yaranmalıdır.
                    • Zirvədə molekullar qeyri-sabit vəziyyətdə, keçid vəziyyətindədir.
                    • Aktivləşdirmə enerjisi reaktiv molekulların ətrafdan udduğu istilik şəklində təmin edilə bilər.
                    • Reaktivlərin bağları yalnız molekullar qeyri-sabit olmaq üçün kifayət qədər enerji udduqda və buna görə də daha reaktiv olduqda qırılır.
                    • İstilik enerjisinin udulması reaktiv molekulların sürətini artırır, buna görə də onlar daha tez-tez və daha güclü toqquşurlar.
                    • Molekullardakı atomların istiliklə qarışdırılması bağların qırılma ehtimalını artırır.
                    • Molekullar yeni, sabit bağlanma tənzimləmələrinə yerləşdikcə ətrafa enerji buraxılır.
                    • Ekzerqonik reaksiyalarda aktivləşmə enerjisi yenidən ətrafa buraxılır və yeni bağların yaranması ilə əlavə enerji ayrılır.
                    • Bir qığılcım şamı benzin-oksigen qarışığını enerjiyə çevirmək və yanmağa səbəb olmaq üçün enerji təmin edir.
                    • Bu aktivləşdirmə enerjisi olmadan, benzinin karbohidrogenləri oksigenlə reaksiya vermək üçün çox sabitdir.
                    • Bununla belə, hüceyrəyə xas olan temperaturlarda, üzvi molekulların böyük əksəriyyətinin aktivləşmə enerjisinin təpəsini aşması üçün kifayət qədər enerji yoxdur.
                    • İstilik reaksiyaları sürətləndirəcək, eyni zamanda zülalları denatürasiya edəcək və hüceyrələri öldürəcək.
                    • Keçid vəziyyətinə hətta orta temperaturda da çatmaq olar.
                    • Onlar sonda baş verəcək reaksiyaları sürətləndirirlər.
                    • Fermentlər çox seçici olduqları üçün istənilən vaxt hansı kimyəvi proseslərin baş verəcəyini müəyyən edirlər.

                    Fermentlər substrata xasdır.

                    • Bir fermentin təsir göstərdiyi reaktiv substratdır.
                    • Ferment substrata və ya substratlara bağlanaraq ferment-substrat kompleksi əmələ gətirir.
                    • Ferment və substrat bağlanarkən, fermentin katalitik təsiri substratı məhsula və ya məhsula çevirir.
                    • Hər bir fermentin kataliz etdiyi reaksiya çox spesifikdir.
                    • Bu molekulyar tanınma nə ilə izah olunur?
                      • Fermentin spesifikliyi onun üçölçülü formasından irəli gəlir.
                      • Bir fermentin aktiv yeri adətən substratın uyğunlaşdığı zülalın səthindəki cib və ya yivdir.
                      • Aktiv sahə adətən yalnız bir neçə amin turşusu tərəfindən əmələ gəlir.

                      Aktiv sahə fermentin katalitik mərkəzidir.

                      • Əksər hallarda substratlar hidrogen bağları və ion bağları kimi zəif qarşılıqlı təsirlərlə aktiv yerdə saxlanılır.
                        • Aktiv sahədə bir neçə amin turşusunun R qrupları substratın məhsula çevrilməsini katalizləyir.
                        • Məhsul daha sonra aktiv saytı tərk edir.
                        • Faktiki istiqamət məhsulların və reaktivlərin nisbi konsentrasiyasından asılıdır.
                        • Fermentlər reaksiyaları tarazlıq istiqamətində kataliz edir.
                        • Birdən çox reaktivin iştirak etdiyi reaksiyalarda aktiv sahə, reaksiyanın davam etməsi üçün substratları düzgün istiqamətdə bir araya gətirir.
                        • Aktiv sahə substratı bağladığından, qırılmalı olan bağlara stress qoya bilər, bu da reaktivlərin keçid vəziyyətinə çatmasını asanlaşdırır.
                        • Aktiv sahədəki R qrupları spesifik reaksiya üçün əlverişli mikromühit yarada bilər.
                          • Aktiv sahə, reaksiyanın katalizləşdirilməsində əsas addım kimi substrata H+ transferini asanlaşdıran aşağı pH cib ola bilər.
                          • Reaksiyanın sonrakı addımları aktiv ərazidəki R qruplarını orijinal vəziyyətinə qaytarır.
                          • Aşağı substrat konsentrasiyalarında substrat konsentrasiyasının artması mövcud aktiv sahələrə bağlanma sürətini artırır.
                          • Bununla belə, reaksiyanın nə qədər tez baş verə biləcəyinin bir həddi var.
                          • Yüksək substrat konsentrasiyalarında, bütün fermentlərin aktiv sahələri məşğul olur.
                            • Ferment doymuşdur.
                            • Reaksiya sürəti aktiv sahənin substratı məhsula çevirə bilmə sürəti ilə müəyyən edilir.

                            Hüceyrənin fiziki və kimyəvi mühiti fermentlərin fəaliyyətinə təsir göstərir.

                            • Fermentin fəaliyyətinə temperatur və pH kimi ümumi ətraf mühit şəraiti təsir edir.
                            • Hər bir ferment müəyyən optimal şəraitdə ən yaxşı şəkildə işləyir, bu da ferment molekulu üçün ən aktiv konformasiyaya üstünlük verir.
                            • Temperatur reaksiya sürətinə böyük təsir göstərir.
                              • Temperatur artdıqca, substratlar və aktiv sahələr arasında toqquşmalar daha tez-tez baş verir, çünki molekullar daha sürətli hərəkət edir.
                              • Temperatur daha da artdıqca, termal təşviqat zülalın aktiv konformasiyasını sabitləşdirən zəif bağları pozmağa başlayır və zülal denatürasiya olunur.
                              • Hər bir fermentin optimal temperaturu var.
                                • İnsan fermentlərinin əksəriyyətinin optimal temperaturu təxminən 35-40°C-dir.
                                • İsti bulaqlarda yaşayan bakteriyalar optimal temperaturu 70°C və ya yuxarı olan fermentləri ehtiva edir.
                                • Bu, əksər fermentlər üçün pH 6 ilə 8 arasındadır.
                                • Bununla belə, mədədəki həzm fermentləri ən yaxşı pH 2-də işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, bağırsaqda olanlar isə optimal pH 8-ə malikdir.
                                • Kofaktorlar fermentə daimi və ya geri çevrilən şəkildə bağlanır.
                                • Bəzi qeyri-üzvi kofaktorlara sink, dəmir və mis daxildir.
                                • Bir çox vitamin koenzimdir.
                                • Əgər inhibitorlar fermentə kovalent bağlarla bağlanarsa, inhibisyon geri dönməz ola bilər.
                                • Əgər inhibitorlar zəif bağlarla bağlanarsa, inhibisyon geri çevrilə bilər.
                                • Bu molekullara rəqabətli inhibitorlar deyilir.
                                • Substratın konsentrasiyasını artırmaqla rəqabət inhibisyonu aradan qaldırıla bilər.
                                • İnhibitor tərəfindən bağlanma fermentin formasını dəyişdirir və aktiv sahəni reaksiyanı kataliz etməkdə daha az təsirli edir.
                                • Sarin amin turşusu serinindəki R qrupuna kovalent şəkildə bağlanır.
                                • Serin, sinir sisteminin mühüm fermenti olan asetilkolinesterazanın aktiv yerində tapılır.

                                Konsepsiya 8.5 Ferment fəaliyyətinin tənzimlənməsi maddələr mübadiləsini idarə etməyə kömək edir

                                Metabolik nəzarət çox vaxt allosterik tənzimləmədən asılıdır.

                                • Bir çox hallarda, təbii olaraq ferment fəaliyyətini tənzimləyən molekullar geri dönən rəqabət qabiliyyəti olmayan inhibitorlar kimi davranırlar.
                                • Tənzimləyici molekullar tez-tez allosterik sahəyə, fermentin aktiv yerindən uzaqda olan xüsusi reseptoruna zəif bağlanır.
                                  • Bu molekullarla bağlanma ferment fəaliyyətini ya inhibə edə, ya da stimullaşdıra bilər.
                                  • Hər bir alt bölmənin öz aktiv saytı var.
                                  • Allosterik yerlər çox vaxt alt bölmələrin birləşdiyi yerlərdə yerləşir.
                                  • Məsələn, ATP bir neçə katabolik fermentlə allosterik şəkildə bağlanır, onların substrata yaxınlığını azaldaraq onların fəaliyyətini maneə törədir.
                                  • ADP eyni fermentlərin aktivatoru kimi fəaliyyət göstərir.
                                  • ATP və ADP də anabolik yollardakı əsas fermentlərə təsir göstərir.
                                  • Bu şəkildə allosterik fermentlər metabolik yollardakı əsas reaksiyaların sürətini idarə edir.
                                  • Bu mexanizm fermentlərin substratlara reaksiyasını gücləndirir, fermenti əlavə substratları qəbul etməyə hazırlayır.
                                  • Məhsul yolda bir fermentin inhibitoru kimi çıxış edir.

                                  Hüceyrə daxilində fermentlərin lokalizasiyası maddələr mübadiləsini nizamlamağa kömək edir.

                                  • Hüceyrə daxilindəki strukturlar metabolik yolları nizamlamağa kömək edir.
                                  • Metabolik yolun bir neçə pilləsi üçün fermentlər qrupu multiferment kompleksi kimi yığıla bilər.
                                  • Birinci reaksiyadan alınan məhsul, son məhsul buraxılana qədər sürətlə növbəti fermentə keçə bilər.
                                  • Bəzi fermentlər və ferment kompleksləri xüsusi membranların struktur komponentləri kimi hüceyrələr içərisində sabit yerlərə malikdir.
                                    • Digərləri membranla örtülmüş eukaryotik orqanoidlər daxilində məhdudlaşır.

                                    Campbell/Reece Biology üçün mühazirə konturları, 7-ci nəşr, © Pearson Education, Inc. 8-1


                                    7.19: Enerji və Metabolizmə Giriş - Biologiya

                                    Alimlər hüceyrələr kimi canlı sistemlər vasitəsilə enerji axını (Şəkil 1) anlayışını təsvir etmək üçün bioenergetika terminindən istifadə edirlər. Mürəkkəb molekulların qurulması və parçalanması kimi hüceyrə prosesləri mərhələli kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə baş verir. Bu kimyəvi reaksiyaların bəziləri kortəbii olur və enerji buraxır, digərləri isə davam etmək üçün enerji tələb edir.

                                    Şəkil 1. Nəhayət, əksər canlılar enerjini günəşdən alır. Bitkilər günəş işığını tutmaq üçün fotosintezdən istifadə edir, otyeyənlər isə enerji əldə etmək üçün bitkiləri yeyirlər. Ətyeyənlər ot yeyənləri yeyirlər və nəticədə bitki və heyvan materialının parçalanması qida hovuzuna kömək edir.

                                    Canlılar enerji ehtiyatlarını artırmaq üçün davamlı olaraq qida istehlak etməli olduğu kimi, hüceyrələr də davamlı olaraq baş verən bir çox enerji tələb edən kimyəvi reaksiyaların istifadə etdiyi enerjini doldurmaq üçün davamlı olaraq daha çox enerji istehsal etməlidirlər. Enerji istehlak edən və ya yaradanlar da daxil olmaqla, hüceyrələrdə baş verən bütün kimyəvi reaksiyalar birlikdə hüceyrənin metabolizması adlanır.


                                    7.19: Enerji və Metabolizmə Giriş - Biologiya

                                    Kenneth Todarın Mikroblar Veb saytındakı Səhifənin Seçilmiş Şəkilinin Mənbəsinə daxil olun

                                    Fəsil 1: Həyatın Mənşəyi

                                    1-ci Fəsil üçün Təkrar Sualları

                                    Giriş

                                    • Kosmologiyaya giriş
                                    • Big Bang nəzəriyyəsinin qısa xülasəsi
                                    • Mövcud təxmin: Böyük Partlayış Təxminən 12 Milyar il əvvəl olub
                                    • Son Sübutlar Böyük Partlayışın sürətlənməsi
                                    • NASA-nın Həyatın Mənşəyi və Təkamülü Veb Saytı və ya Burada
                                    • Seçilmiş Digər NASA Təhsil Saytları: 1 - 2 - 3 - 4

                                    Günəş sisteminin formalaşması

                                    Planet səthlərində həyat

                                    • Dr. Awramik Erkən Yerdə
                                    • Yerin dövrləri haqqında mühazirə qeydləri
                                    • Erkən həyat haqqında mühazirə qeydləri
                                    • Professor Kouenin yeniliyi: Marsda həyat varmı, yoxsa var idi?
                                    • Cornell Universitetinin biokimyaçısı Thomas Gold tərəfindən Stimulating New Book, Dərin Qaynar Biosfer saat

                                    Həyatın mənşəyinin yenidən qurulması

                                    • Exobiology Pioneer Dr. Stanley Miller ilə müsahibə
                                    • Dr. Millerin ən son ilkin şorba hipotezinin xülasəsi
                                    • Dr. Stanley Awramik Həyat Necə Başladı
                                    • Stenli Millerin Primordial Şorba Təcrübəsi və Qığılcım Boşalma Reaksiya Aparatı
                                    • Həyatın mənşəyinə bağlantılar
                                    • Həyatın mənşəyi haqqında bir astrobioloqdan soruşun

                                    İlk Canlı Hüceyrəyə doğru

                                    • Karl Zimmer Məqaləsi, İlk Hüceyrə
                                    • John Maynard Smith & Eörs Szathmáry tərəfindən Böyük Yeni Kitab, Həyatın mənşəyi.
                                      Və ya bu mövzuda daha çox texniki kitab, Təkamüldə əsas keçidlər
                                    • J. William Schopf tərəfindən bir kitab, Həyatın beşiyi: Yerin ən erkən fosillərinin kəşfi.


                                    Dərin Dənizin İsti "Qara Siqaretçi" Havalandırmasının Şəkillərinin Mənbəsinə baxın
                                    və Qutless Hot Vent Worms, Riftia, Chemosynthetic Symbiotic-in Hostları
                                    Mikroblar, Nova's Living at Extremes Veb saytında


                                    Metabolizm haqqında esse (Məktəb və Kollec tələbələri üçün) | Biologiya

                                    'Metabolizm' mövzusunda esse axtarırsınız? Xüsusilə məktəb və kollec tələbələri üçün yazılmış "Metabolizm" mövzusunda paraqraflar, uzun və qısa esselər tapın.

                                    1. Metabolizmə giriş haqqında esse:

                                    Metabolizm termini ‘qidalı materialın canlı maddəyə çevrildiyi və ya xüsusi funksiyaların yerinə yetirilməsi zamanı mürəkkəb molekulların daha sadə maddələrə parçalandığı kimyəvi proseslər” kimi müəyyən edilir. Mürəkkəb molekulların sintezini əhatə edən müxtəlif reaksiyalar anabolizm altında qruplaşdırılır, mürəkkəb molekulların parçalanması isə katabolizm kimi tanınır.

                                    Həm anabolik, həm də katabolik proseslərə çoxlu sayda müxtəlif kimyəvi reaksiyalar daxildir, lakin bir sıra ümumi xüsusiyyətlər var. Metabolik proseslərin əksəriyyəti bədənin hüceyrələrinin içərisində, əsasən sitoplazmada, həm də mitoxondriya kimi hüceyrədaxili orqanoidlərin içərisində baş verir. Anabolik və katabolik reaksiyalar fermentlərin hərəkətini və enerjinin istifadəsini əhatə edir.

                                    Bütün canlılar üçün həyati vacib bir proses olan maddələr mübadiləsi orqanizmin doğulduğu andan başlayan və öldüyü zaman bitən daimi bir prosesdir. Maddələr mübadiləsinin dayandırılması ölümlə nəticələnir. Maddələr mübadiləsi prosesi, həqiqətən, eyni vaxtda bədən toxumalarının və enerji ehtiyatlarının qurulması (anabolizm və ya konstruktiv metabolizm) və bədən funksiyaları üçün daha çox yanacaq yaratmaq üçün enerji ehtiyatlarının parçalanması ilə davam edən iki növ fəaliyyətdən ibarət balanslaşdırıcı bir hərəkətdir. (katabolizm və ya dağıdıcı metabolizm).

                                    Canlı orqanizmdə demək olar ki, bütün kimyəvi reaksiyalar enerjinin xərclənməsini tələb edir ki, bu da əsasən "makronutrientlər" yağların və karbohidratların (xüsusilə qlükoza) və zülalların (kiçik dərəcədə) katabolizmi ilə əldə edilir. Enerjinin saxlanması qanununa görə, enerji başqa bir forma çevrilə bilsə də, sistemin ümumi enerjisi sabit qalır. Bədənin metabolizmində, makronutrientlərin oksidləşməsindən ayrılan enerji, yalnız istilik şəklində buraxılmaq əvəzinə, bir sıra kimyəvi reaksiyalar üçün istifadə olunur.

                                    Həm anabolik, həm də katabolik proseslərin əsas xüsusiyyəti enerjinin istifadəsidir. Bütün canlı sistemlər üçün son enerji mənbəyi günəş enerjisidir. Beləliklə, yer üzündə meta&şibolik proses istehsalçılardan, bitkilərdən başlayır. Birincisi, yaşıl bitki günəş işığından enerji alır. Bitki fotosintez kimi tanınan bir prosesdə su və karbon dioksiddən şəkər yaratmaq üçün bu enerjidən və xlorofil molekulundan (bitkilərə yaşıl rəng verən) istifadə edir.

                                    Kişilər və heyvanlar bitkiləri yeyərkən digər həyati vacib hüceyrə quran kimyəvi maddələrlə birlikdə bu enerjini (şəkər şəklində) alırlar. Bədənin növbəti addımı şəkəri parçalamaqdır ki, sərbəst buraxılan enerji orqanizmin hüceyrələrinə paylansın və yanacaq kimi istifadə olunsun. Bu reaksiyalar bioloji katalizatorlar (fermentlər) tərəfindən asanlaşdırılır və zülalları amin turşularına, yağları yağ turşularına və karbohidratları sadə şəkərlərə (məsələn, qlükoza) parçalayır.

                                    Bu proseslər zamanı bu birləşmələrdən alınan enerji bədən tərəfindən istifadə üçün yenidən və ya bədən toxumalarında, xüsusən də qaraciyərdə, əzələlərdə və bədən yağında saxlanıla bilər. Anabolizm zamanı kiçik molekullar daha böyük, daha mürəkkəb karbohidrat, zülal və yağ molekullarına çevrilir.

                                    2. Karbohidrat metabolizması haqqında esse:

                                    Heyvanlarda, xüsusən də insanlarda pəhriz karbohidratının əsas mənbəyi sulandırılmış bitki mənşəli nişasta və heyvan toxumasından az miqdarda qlikogen, həmçinin süddə təmizlənmiş şəkər və laktoza olan məhsullardan saxaroza kimi disakaridlərdir. Bağırsaqda həzm zamanı bütün karbohidratlar qaraciyərə daşınan və qlükoza çevrilən monosaxaridlərə çevrilir. Qaraciyər qlükoza da daxil olmaqla bütün yanacaqların bədəndə saxlanmasında və paylanmasında mərkəzi rola malikdir.

                                    Karbohidrat mübadiləsi kiçik bağırsaqda həzmlə başlayır, burada monosaxaridlər qan dövranına daxil olur.

                                    Qan şəkərinin konsentrasiyası üç hormon tərəfindən idarə olunur: .

                                    Qanda qlükozanın konsentrasiyası artdıqda insulin mədəaltı vəzi tərəfindən ifraz olunur ki, bu da qlükozanın hüceyrələrə, xüsusən də qaraciyər və əzələlərə ötürülməsini stimullaşdırır, baxmayaraq ki, digər orqanlar da qlükozanı metabolizə edə bilir.

                                    Bədəndəki qlükoza ATP istehsal etmək üçün bütün periferik toxumalarda, xüsusən də beyin, əzələ və böyrəklərdə katabolizmə məruz qalır. Həddindən artıq qlükoza qlikogenez (anabolizm) prosesi ilə qlikogenə çevrilir və qaraciyərdə və əzələlərdə qlikogen kimi saxlanılır və ya yağ turşularına çevrilir və yağ toxumasında trigliseridlər şəklində saxlanılır. Eqinefrin və qlükaqon hormonları qanda qlükoza səviyyəsi aşağı düşdüyündə qlikogenin qlükoza çevrilməsini stimullaşdırmaq üçün ifraz olunur. Bu proses qlikogenoliz (katabolizm) adlanır.

                                    Qlükoza mübadiləsi qlikoliz (katabolizm) adlanan proseslə başlayır. Qlikolizin son məhsulları piruvik turşu və ATP-dir. Glikoliz nisbətən az ATP buraxdığından, sonrakı reaksiyalar piruvik turşusunu asetil KoA-ya, sonra isə limon turşusu dövrəsində limon turşusuna çevirməyə davam edir. ATP-lərin əksəriyyəti elektron nəqli zənciri ilə əlaqəli limon turşusu dövrəsində oksidləşmədən hazırlanır. Güclü əzələ fəaliyyəti zamanı piruvik turşu asetil KoA-ya deyil, laktik turşuya çevrilir. İstirahət dövründə laktik turşu yenidən piruvik turşuya çevrilir. Piruvik turşu öz növbəsində qlükoneogenez (anabolizm) adlanan proseslə yenidən qlükoza çevrilir.

                                    3. Qlikoliz (Katabolizm) haqqında esse:

                                    Glikoliz (Embden-Meyerhof yolu) karbohidrat katabolizminin ilkin metabolik yoludur. Bu, bütün növ hüceyrələrin şəkərdən enerji əldə etdiyi ən universal prosesdir. Qlükoza ATP sintez etmək üçün bütün toxumalar tərəfindən oksidləşir. Qlükozanın tam oksidləşməsinə başlayan ilk yola qlikoliz deyilir. Bu yol altı karbon qlükoza molekulunu parçalayır (C6H12O6) üç karbonlu piruvat birləşməsinin iki molekuluna (C3H3O3 – ). Bu oksidləşmə hər qlükoza və şikoza iki ATP molekulunun xalis istehsalı ilə əlaqələndirilir. Qlikoliz bir qlükoza molekulunu iki piruvat molekuluna çevirir. “ekvivalentlərin azaldılması” NADH koenzimi şəklində.

                                    Qlik və şikolizin qlobal reaksiyası:

                                    Qlükoza + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi –> 2 NADH+ 2 piruvat + 2 ATP + 2 H2O + 4 H +

                                    Eukariotlarda qlikoliz hüceyrə daxilində baş verir. Qlükoza asanlaşdırılmış diffuziya yolu ilə hüceyrəyə daxil olur. Qlikolizdə ilk addım heksokinaza ilə qlükozanın fosforlaşmasıdır (qaraciyərdə ən mühüm heksokinaza qlükokinazadır). Bu reaksiya 1 ATP molekulunu əhatə edir. Hüceyrə membranı qlükoza daşıyıcı zülalların olması səbəbindən qlükoza keçirici olsa da, qlükoza 6-fosfat keçirməzdir.

                                    Qlükoza 6-fosfat daha sonra fosfo-qlükoza izomeraza tərəfindən fruktoza 6-fosfata çevrilir. (Fruktoza da bu nöqtədə glikolitik yola daxil ola bilər.). Fosfofruktokinaz-1 daha sonra fruktoza 1, 6-bisfosfat yaratmaq üçün 1 ATP istehlak edir. Bu addımda enerji sərfi 2 yolla əsaslandırılır - qlikolitik proses indi geri dönməzdir və molekula verilən enerji halqanın aldolaz tərəfindən 2 molekula – dihidroksiasetonfos&şifata və qliseraldehid 3-ph-ə parçalanmasına imkan verir. (Triosefosfat izomeraza di-hidroksi-aseton fosfat molekulunu qliseraldehid 3-fosfat molekuluna çevirir.) Gliseraldehid 3-fosfatın hər bir mol və şikulu daha sonra qliseraldehid 3-fosfatın bir molekulu ilə oksidləşir. 1, 3-bifosfogliserat.

                                    Fosfogliserat kinaz daha sonra 3-fosfogliserat əmələ gətirərkən ATP molekulunu yaradır. Bu mərhələdə qlikoliz zərərsizlik nöqtəsinə çatmışdır - 2 ATP molekulu istehlak edilmiş və 2 yeni molekul sintez edilmişdir. Daha sonra fosfogliseromutaza 2-fosfogliserat enolaza əmələ gətirir, sonra fosfoenolpiruvat və başqa bir substrat səviyyəli fosforlaşma daha sonra piruvat kinaz fermenti vasitəsilə piruvat molekulunu və ATP molekulunu əmələ gətirir (Şəkil 45).

                                    NAD oksidləşmə reaksiyasında elektron qəbuledicisi kimi istifadə olunur. Bu kofaktor yalnız məhdud miqdarda mövcuddur və bir dəfə NADH-ə endirildikdə, bu reaksiyada olduğu kimi, yolun davam etməsinə icazə vermək üçün NAD-a yenidən oksidləşməlidir.

                                    Glikoliz üsulları:

                                    Bu yenidən oksidləşmə iki üsuldan biri ilə baş verir:

                                    (i) Anaerob qlikoliz:

                                    Oksigen olmadıqda, piruvat laktata qədər azalır ki, bu da oksigen təchizatının aerob maddələr mübadiləsinin tələblərini ödəmək üçün çox vaxt kifayət etmədiyi ağır məşq edən əzələlərdə istifadə üçün idealdır. Piruvatın laktata qədər azalması NADH-nin NAD-a oksidləşməsi ilə əlaqələndirilir.

                                    Yaranan laktat digər toxumalara daşınır və qaraciyərdə yenidən piruvat və ya qlükoza çevrilməsi kimi iki mexanizmdən biri ilə idarə olunur. Laktatın qlükozaya çevrilməsi prosesi qlükoneogenez adlanır, qlikoliz reaksiyalarının bəzilərini (lakin tərs istiqamətdə) və qlükozanı yenidən sintez etmək üçün bu yola xas olan bəzi reaksiyalardan istifadə edir.

                                    Qlükoneogenez üçün cavabdeh olan fermentlərin əksəriyyəti sitoplazmada olur, istisna olmaqla, mito&şixondriyada yerləşən piruvat karboksilazadır. Bu yol ATP tələb edir, lakin qanda dövran edən qlükoza konsentrasiyasını saxlamaq (hətta pəhriz təchizatı olmadıqda) və həmçinin əzələ liflərinin sürətli bükülməsi üçün qlükoza tədarükünü saxlamaq və saxlamaq rolunu oynayır.

                                    Kəşf edənləri Karl Kori və Gerti Korinin adını daşıyan Kori dövrü əzələlərdə anaerob qlikoliz nəticəsində əmələ gələn laktatın qaraciyərə keçdiyi və qlükozaya çevrildiyi, daha sonra əzələlərə qayıdaraq geri çevrildiyi meta-şibolik yola aiddir. laktata (Şəkil 3.46). Enerji məhsuldarlığının kompleks hesablanması ilə göstərilə bilər ki, əzələlərdə qlükozanın qismən oksidləşərək laktata çevrilməsi, qlükozaya çevrilməsi və yenidən qlükozaya çevrilməsi üçün qaraciyərə daşınması və sonra onu yenidən əzələlərə tədarük etməsi faktiki olaraq daha yüksək enerji məhsuldarlığına malikdir. tək qlikoliz nəticəsində əmələ gələn 2 ATP/qlükoza.

                                    (ii) Aerob qlikoliz:

                                    Aerob vəziyyətdə piruvat mitoxondriya daxilində nəql edilir və asetil koen və şizim A (qısaldılmış ≈8220 asetil KoA) qədər oksidləşir. ). Bu oksidləşmə reaksiyasıdır və elektron qəbuledicisi kimi NAD-dan istifadə edir. Bundan əlavə, asetil CoA nəticədə CO-ya oksidləşir2 limon turşusu dövrü ilə. Bu reaksiyalar ATP sintezinə bir sıra oksidləşmə/reduksiya reaksiyaları vasitəsilə kimyəvi bağ enerjisindən istifadə etmək və eyni zamanda NADH-ni NAD-a yenidən oksidləşdirmək rolunu oynayan elektron daşıma zənciri kimi tanınan bir proseslə əlaqələndirilir.

                                    Tri-karboksilik turşu dövrü (TCA) olaraq da bilinən Krebs dövrü ilk dəfə 1937-ci ildə adını aldığı adam, 1953-cü ildə Nobel mükafatı laureatı, alman biokimyaçısı Hans Adolf Krebs tərəfindən tanınıb. Qısacası, Krebs dövrü bütün canlı orqanizmlərdə əsas enerji mənbəyinin kəşfini təşkil edir. Krebs dövrü reaksiyaları mitoxondrilərin matrisində baş verir. Aralıq maddələr mübadiləsinin bəzi son mərhələləri də orada baş verir.

                                    Məsələn, matrisdə, eləcə də sitoplazmada qlutamat (amin turşusu glu&şitamik turşusu) amin qrupunu itirir və alfa-ketoqlutarata oksidləşir. Aerob şəraitdə qlikolizin son məhsulu limon turşusu dövrünün təşəbbüskarı olan asetil koenzim A-ya (asetil CoA) çevrilən piruvik turşudur. Karbohidrat mübadiləsində asetil KoA qlikoliz və limon turşusu dövrü arasında əlaqədir. Limon turşusu dövrü, bədəndə ATP-nin əksəriyyətini istehsal edən elektron daşıma zəncirinə qoşulan son oksidləşmə reaksiyalarını ehtiva edir.

                                    Qlikolizə daxil olan hər bir qlükoza molekulu üçün iki piruvat molekulu istehsal olunur və iki NADH və iki ATP qazanır, Kalvin dövründə isə bitki bir qlükoza molekulunu sintez etmək üçün təxminən 54 ATP istifadə edir. ATP qlükozadakı bağları qıraraq və bu molekulda saxlanılan enerjinin mümkün qədər çoxunu tutmaqla əmələ gəlir. CA dövrü birbaşa çox az ATP istehsal edir, lakin NADH və FADH kimi azalmış NAD və FAD koenzimlərinin çoxlu molekullarını yaradır.2.

                                    Krebs dövrü oksalo-asetatla başlayır və bir tam döngədən keçmək üçün Asetil KoA ilə birləşir. Asetil CoA CO-yə oksidləşdikdən sonra2 və H2O, elektronlar hüceyrənin çox ehtiyac duyduğu ATP yaradan proton nasoslarını hərəkətə gətirir. Unutmayın ki, NADH molekulları vacibdir, çünki onların tərkibində NAD + -nı azaldan çıxarılan elektronlar var.

                                    Bununla belə, elektronların NAD + -nı azaltmaq üçün kifayət qədər enerjisi olmadıqda, onlar müvəqqəti olaraq FADH-də saxlanılır.2 molekul. Hər bir NADH molekulu üç ATP molekulunun istehsalına cavabdehdir, FADH isə2 iki ATP molekulunun istehsalına cavabdehdir.Prokaryotik hüceyrələrdə limon turşusu dövrü eukaryotik hüceyrələrdə sitoplazmada baş verir, limon turşusu dövrü mitoxon və shidriya matrisində baş verir.

                                    Limon turşusu dövrü üçün ümumi reaksiya:

                                    2 asetil qrupu + 6 NAD + + 2 FAD + 2 ADP + 2 Pi –> 4 CO2 + 6 NADH + 6H + + 2 FADH2 + 2 ATP

                                    Limon turşusu dövrü azaldılmış NADH və FADH koenzimləri vasitəsilə elektron nəqli zəncirinə proton və elektronları verən bir sıra ara birləşmələri təmin edir.2. Elektron nəqli zənciri daha sonra oksidləşdirici fos və şiforilasiya yolu ilə əlavə ATP yaradır.

                                    TCA dövrü 8 fərqli addımı əhatə edir, hər biri unikal ilə katalizlənir ferment:

                                    i. Limon turşusu dövrü Koenzim A 2 karbonlu asetil qrupunu 6 karbonlu molekul sitrat yaratmaq üçün 4 karbonlu birləşməyə, oksalo-asetata köçürdükdə başlayır.

                                    ii. Sitrat izomerik forma, izositrat yaratmaq üçün yenidən təşkil edilir (Şəkil 3.47).

                                    iii. 6 karbonlu izositrat oksidləşir və CO molekuludur2 çıxarılaraq 5-karbon molekulu α-ketoqlutarat əmələ gəlir. Bu oksidləşmə zamanı NAD + NADH + H + -a qədər azalır.

                                    iv. Alfa-ketoglutarat oksidləşir, karbon qazı çıxarılır və 4 karbonlu suksinil-KoA birləşməsini yaratmaq üçün koenzim A əlavə olunur. Bu oksidləşmə zamanı NAD+ NADH+H+-a qədər azalır

                                    v. CoA suksinil-KoA-dan suksinat istehsal etmək üçün çıxarılır. Sərbəst buraxılan enerji guanozin trifosfat (GTP) guanozin difosfatdan (ÜDM) və P-dən əldə etmək üçün istifadə olunur.i substrat səviyyəli fosforlaşma ilə. GTP daha sonra ATP yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

                                    vi. Süksinat fumarata oksidləşir. Bu oksidləşmə zamanı FAD FADH-ə qədər azalır2.

                                    vii. Malat əmələ gətirmək üçün fumarata su əlavə edilir.

                                    viii. Malat oksidləşir ki, limon turşusu dövrünün başlanğıc birləşməsi olan oksaloasetat əmələ gəlir. Bu oksidləşmə zamanı NAD+ NADH+H+-a qədər azalır

                                    Katabolizmlə ATP-nin əmələ gəlməsindəki rollarına əlavə olaraq, limon turşusu dövrü müxtəlif biosintetik yollar üçün prekursor metabolitləri (anabolik) təmin edir və təmin edir (Şəkil 3.48).

                                    (b) Elektron nəqli zənciri:

                                    Bu aerob tənəffüsün II mərhələsinin son hissəsidir. Tənəffüs zamanı alt və şistratın oksidləşməsi, substratdan hidrogen atomlarının (2H) dehidrogenləşdirilməsi (yəni, çıxarılması) ilə baş verir. Bu hidrogen atomlarının əksəriyyəti azalmış koenzim NADH yaratmaq üçün NAD tərəfindən qəbul edilir. Aerob tənəffüsdə 10 NADH2 əmələ gəlir (2NADH2 qlikolizdə + 8 NADH2 Krebs dövründə) bir qlükoza molekulundan. Həmçinin, Krebs dövründə hidrogen FADH yaratmaq üçün FAD tərəfindən qəbul edilir2 bir addımda cəmi 2 FADH2 hər bir qlükoza molekulunun aerob tənəffüsü ilə əmələ gəlir.

                                    Beləliklə, aerob tənəffüsdə (qlikoliz və Krebs dövrü) əmələ gələn azaldılmış ko-fermentin hər bir molekulu nəhayət, termi&şinal oksidləşmə adlanan proses vasitəsilə sərbəst molekulyar oksigen tərəfindən oksidləşir (Şəkil 3.49).

                                    Tənəffüs zənciri (və ya ETS) mitoxondrinin daxili membranında (yəni, kristal membranda) mövcuddur. Elektron daşıyıcısı kimi fəaliyyət göstərən müxtəlif fermentlər və koenzimlərdən ibarətdir. Daxili membrana daxil edilmiş zülallar və elektron daşınması adlanan prosesdə iştirak edən molekulların kompleksləri var. Elektron nəqli sistemi (ETS), deyildiyi kimi, matrisdəki daşıyıcılardan enerji qəbul edir və onu ADP-ni fosforilləşdirmək üçün istifadə edilə bilən formada saxlayır.

                                    İki enerji daşıyıcısının ETS-yə enerji verdiyi məlumdur, yəni nikotin adenin di-nukleotid (NAD) və flavin adenin di-nukleotid (FAD). NADH -I kompleksinə bağlanır. O, flavin mononükleotid (FMN) adlı protez qrupa bağlanır və dərhal NAD-a yenidən oksidləşir. NAD təkrar emal olunur, enerji daşıyıcısı kimi fəaliyyət göstərir. FMN hidrogeni NADH və iki elektrondan alır. O, həmçinin matrisdən bir proton götürür. Bu azaldılmış formada o, elektronları kompleksin bir hissəsi olan dəmir-kükürd klasterlərinə ötürür və iki protonu membranlararası boşluğa məcbur edir. Azaldılmış NAD enerjini elektron daşıma zəncirinin I kompleksinə (NADH-Coenzyme Q Reduktaza) daşıyır. FAD suksinat dehidrogenaz kompleksinin (kompleks II) bağlı hissəsidir.

                                    Elektronlar proton translokasiyasını həyata keçirmədən kompleks-l-dən keçə bilməzlər. Elektron daşıyıcıları spesifikdir, burada hər bir daşıyıcı əvvəlki daşıyıcının müəyyən bir növündən elektronları (və assosiasiya edilmiş sərbəst enerji) qəbul edir. Elektronlar kompleks I-dən öz-özünə membrana daxil edilmiş daşıyıcıya (Koenzim Q) keçir. Koenzim Q elektronları başqa bir proton translokasiya hadisəsi ilə əlaqəli olan -III kompleksinə keçir.

                                    Kompleks-II, suksinat dehidrogenaz kompleksi ayrıca başlanğıc nöqtəsidir və NADH yolunun bir hissəsi deyil. Suksinatdan kompleks II-dən Koenzim Q-dan Kompleks III-dən sitoxrom C-dən Kompleks IV-ə qədər ardıcıllıqdır. Beləliklə, giriş nöqtəsindən kənarda ümumi elektron daşıma yolu var, ya Kompleks I və ya Kompleks II. Kompleks II-də protonlar köçürülmür. NAD-ı azaltmaq və ya protonları ikidən çox yerə vurmaq üçün suksinat dehidrogenaz reaksiyasından kifayət qədər sərbəst enerji yoxdur. Kompleks III-dən yol sitoxrom C-yə, sonra IV Kompleksə (sitoxrom oksi və şidaza kompleksi) keçir. Daha çox proton Kompleks IV tərəfindən köçürülür və məhz bu yerdə oksi&şigen protonlarla birlikdə bağlanır və elektron cütü və qalan sərbəst enerjidən istifadə edərək oksigen suya çevrilir.

                                    Oksigen elektron qəbuledicisi kimi xidmət edir, elektron nəqlinin davam etməsi üçün ardıcıllıqla daşıyıcıların yenidən oksidləşməsinə yol açır. Elektron və şitron nəqlinin məqsədi kimyosmotik qradiyent şəklində enerjiyə qənaət etməkdir. Qradiyent, öz növbəsində, ADP-nin fosforlaşması üçün, eləcə də digər məqsədlər üçün istifadə edilə bilər. Aerob maddələr mübadiləsinin dayandırılması ilə hüceyrə dərhal və geri dönməz şəkildə zədələnir.


                                    27 Enerji və Maddələr mübadiləsi

                                    Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

                                    • Metabolik yolları izah edin və iki əsas növü təsvir edin
                                    • Kimyəvi reaksiyaların enerji ötürülməsində necə rol oynadığını müzakirə edin

                                    Alimlər hüceyrələr kimi canlı sistemlər vasitəsilə enerji axını ((Şəkil)) anlayışını müzakirə etmək üçün bioenergetika terminindən istifadə edirlər. Mürəkkəb molekulların qurulması və parçalanması kimi hüceyrə prosesləri mərhələli kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə baş verir. Bu kimyəvi reaksiyaların bəziləri kortəbii olur və enerji buraxır, digərləri isə davam etmək üçün enerji tələb edir. Canlılar istifadə etdiklərini doldurmaq üçün davamlı olaraq qida istehlak etməli olduğu kimi, hüceyrələr də davamlı olaraq baş verən bir çox enerji tələb edən kimyəvi reaksiyaların istifadə etdiklərini doldurmaq üçün davamlı olaraq daha çox enerji istehsal etməlidirlər. Hüceyrələrdə baş verən bütün kimyəvi reaksiyalar, o cümlədən enerjidən istifadə edən və buraxan reaksiyalar hüceyrənin metabolizmidir.

                                    Karbohidrat mübadiləsi

                                    Şəkər (kimyəvi reaksiyalar) metabolizmi (sadə bir karbohidrat) enerji istifadə edən və istehsal edən bir çox hüceyrə proseslərinin klassik nümunəsidir. Canlılar şəkəri əsas enerji mənbəyi kimi istehlak edirlər, çünki şəkər molekulları öz bağlarında xeyli enerji saxlayırlar. Aşağıdakı tənlik sadə şəkər olan qlükozanın parçalanmasını təsvir edir:

                                    İstehlak olunan karbohidratların mənşəyi bitkilər kimi fotosintez edən orqanizmlərdə olur ((Şəkil)). Fotosintez zamanı bitkilər günəş işığının enerjisindən karbon qazını (CO2) qlükoza kimi şəkər molekullarına (C6H12O6). Bu proses daha böyük, enerji saxlayan molekulun sintezini nəzərdə tutduğundan, davam etmək üçün enerji girişi tələb olunur. Aşağıdakı tənlik (əvvəlki tənliyin əksi olduğuna diqqət yetirin) qlükoza sintezini təsvir edir:

                                    Fotosintez kimyəvi reaksiyaları zamanı enerji alimlərin ATP və ya adenozin trifosfat adlandırdıqları çox yüksək enerjili bir molekul şəklində olur. Bu, bütün hüceyrələrin əsas enerji valyutasıdır. Dolların mal almaq üçün istifadə etdiyimiz valyuta olduğu kimi, hüceyrələr də dərhal iş görmək üçün ATP molekullarını enerji valyutası kimi istifadə edirlər. Şəkər (qlükoza) nişasta və ya glikogen şəklində saxlanılır. Bu kimi enerji saxlayan polimerlər ATP molekullarını təmin etmək üçün qlükozaya parçalanır.

                                    Fotosintez reaksiyaları zamanı qlükoza molekulunu sintez etmək üçün günəş enerjisi tələb olunur. Fotosintezdə günəşdən gələn işıq enerjisi əvvəlcə ATP və NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) enerji daşıyıcı molekullarında müvəqqəti olaraq özünü saxlayan kimyəvi enerjiyə çevrilir. Fotosintez daha sonra altı CO molekulundan bir qlükoza molekulu yaratmaq üçün ATP və NADPH-də saxlanılan enerjidən istifadə edir.2. Bu proses, vücudunuza gün ərzində istifadə edə biləcəyiniz enerji əldə etmək üçün səhər səhər yeməyi yeməyə bənzəyir. İdeal şəraitdə fotosintez reaksiyaları zamanı bir qlükoza molekulunu sintez etmək üçün 18 ATP molekulundan enerji tələb olunur. Qlükoza molekulları digər şəkər növləri ilə də birləşə və çevrilə bilər. Bir orqanizm şəkər istehlak etdikdə, qlükoza molekulları nəticədə hər bir orqanizmin canlı hüceyrəsinə daxil olur. Hüceyrə daxilində hər bir şəkər molekulu bir sıra mürəkkəb kimyəvi reaksiyalar nəticəsində parçalanır. Bu reaksiyaların məqsədi şəkər molekullarının içərisində yığılan enerjini toplamaqdır. Yığılan enerji hüceyrədə bir çox kimyəvi reaksiyaları gücləndirən yüksək enerjili ATP molekullarını əmələ gətirir. Altı karbon dioksid molekulundan bir qlükoza molekulu yaratmaq üçün lazım olan enerji miqdarı 18 ATP molekulu və 12 NADPH molekuludur (hər biri enerji baxımından üç ATP molekuluna bərabərdir) və ya bir molekulun sintezi üçün tələb olunan cəmi 54 molekul ekvivalentidir. . Bu proses hüceyrələrin ehtiyac duyduqları molekulyar enerjini yaratmaq üçün əsas və səmərəli bir yoldur.

                                    Metabolik yollar

                                    Şəkər molekullarının yaradılması və parçalanması prosesləri iki növ metabolik yolu göstərir. Metabolik yol, substrat molekulunu və ya molekullarını bir sıra metabolik ara məhsullar vasitəsilə addım-addım çevirən, nəticədə son məhsul və ya məhsul verən bir sıra qarşılıqlı əlaqəli biokimyəvi reaksiyalardır. Şəkər mübadiləsi vəziyyətində, ilk metabolik yol şəkəri daha kiçik molekullardan sintez edir, digər yol isə şəkəri daha kiçik molekullara parçalayır. Elm adamları bu iki əks prosesi - birinci enerji tələb edən və ikinci enerji istehsal edən - müvafiq olaraq anabolik (tikinti) və katabolik (parçalanma) yollar adlandırırlar. Nəticədə, tikinti (anabolizm) və deqradasiya (katabolizm) maddələr mübadiləsini təşkil edir.

                                    Metabolik yolların təkamülü Metabolik yolların təkamülünü başa düşməkdənsə, maddələr mübadiləsinin mürəkkəbliyindən daha çox şey var. Metabolik mürəkkəblik orqanizmdən orqanizmə dəyişir. Fotosintez bitkilər (planktonik yosunlar qlobal sintezin əksəriyyətini yerinə yetirir) kimi fotosintetik orqanizmlərin günəş enerjisini yığıb karbohidratlara çevirdiyi əsas yoldur. Fotosintezin əlavə məhsulu oksigendir, bəzi hüceyrələr hüceyrə tənəffüsünü həyata keçirmək üçün tələb olunur. Hüceyrə tənəffüsü zamanı oksigen karbohidratlar kimi karbon birləşmələrinin katabolik parçalanmasına kömək edir. Məhsullar arasında CO2 və ATP. Bundan əlavə, bəzi eukaryotlar katabolik prosesləri oksigen (fermentasiya) olmadan həyata keçirirlər, yəni anaerob metabolizmi həyata keçirirlər və ya istifadə edirlər.

                                    Orqanizmlər, yəqin ki, yaşamaq üçün anaerob maddələr mübadiləsini təkamül yolu ilə inkişaf etdirmişlər (canlı orqanizmlər təqribən 3,8 milyard il əvvəl, atmosferdə oksigen olmadıqda yaranmışdır). Orqanizmlər arasındakı fərqlərə və maddələr mübadiləsinin mürəkkəbliyinə baxmayaraq, tədqiqatçılar həyatın bütün qollarının eyni metabolik yollardan bəzilərini paylaşdığını aşkar edərək, bütün orqanizmlərin eyni qədim ortaq əcdaddan təkamül etdiyini irəli sürdülər ((Şəkil)). Sübutlar göstərir ki, zaman keçdikcə yollar bir-birindən ayrıldı və orqanizmlərin ətraf mühitə daha yaxşı uyğunlaşmasına imkan verən xüsusi fermentlər əlavə etdi və beləliklə, onların sağ qalma şansını artırdı. Bununla belə, əsas prinsip budur ki, bütün orqanizmlər hüceyrə funksiyalarını yerinə yetirmək üçün ətraf mühitdən enerji toplamalı və onu ATP-yə çevirməlidirlər.

                                    Anabolik və katabolik yollar

                                    Anabolik yollar daha sadə olanlardan mürəkkəb molekulları sintez etmək üçün enerji girişini tələb edir. CO-dan şəkərin sintezi2 bir misaldır. Digər nümunələr amin turşusu tikinti bloklarından böyük zülalların sintezi və nuklein turşusu tikinti bloklarından yeni DNT zəncirlərinin sintezidir. Bu biosintetik proseslər hüceyrənin həyatı üçün kritikdir, daim baş verir və ATP və NADH (nikotinamid adenin dinukleotid) və NADPH kimi digər yüksək enerjili molekulların təmin etdiyi enerji tələb edir ((Şəkil)).

                                    ATP, hüceyrələrin hər zaman kifayət qədər ehtiyata sahib olması üçün vacib bir molekuldur. Şəkərlərin parçalanması tək bir qlükoza molekulunun böyük miqdarda ATP, 36-38 molekul yaratmaq üçün kifayət qədər enerji saxlaya biləcəyini göstərir. Bu katabolik bir yoldur. Katabolik yollar mürəkkəb molekulların daha sadə olanlara parçalanmasını (və ya parçalanmasını) əhatə edir. Mürəkkəb molekul bağlarında saxlanılan molekulyar enerji katabolik yollarda sərbəst buraxılır və ATP istehsal edə biləcək şəkildə yığılır. Yağlar kimi digər enerji saxlayan molekullar da enerjini buraxmaq və ATP yaratmaq üçün oxşar katabolik reaksiyalar vasitəsilə parçalanır ((Şəkil)).

                                    Bilmək vacibdir ki, metabolik yol kimyəvi reaksiyalar özbaşına baş vermir. Ferment adlanan zülal hər reaksiya mərhələsini asanlaşdırır və ya kataliz edir. Fermentlər bütün növ bioloji reaksiyaları kataliz etmək üçün vacibdir - enerji tələb edənlər və enerji buraxanlar.

                                    Bölmənin xülasəsi

                                    Hüceyrələr müxtəlif kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə həyat funksiyalarını yerinə yetirirlər. Hüceyrənin metabolizmi onun daxilində baş verən kimyəvi reaksiyalara aiddir. Mürəkkəb kimyəvi maddələrin daha sadə olanlara, məsələn, böyük makromolekulların parçalanmasına səbəb olan metabolik reaksiyalar var. Alimlər bu prosesi katabolizm adlandırırlar və biz belə reaksiyaları enerjinin sərbəst buraxılması ilə əlaqələndiririk. Spektrin digər ucunda anabolizm makromolekul sintezi kimi daha sadə molekullardan mürəkkəb molekullar quran metabolik proseslərə aiddir. Anabolik proseslər enerji tələb edir. Qlükoza sintezi və qlükoza parçalanması müvafiq olaraq anabolik və katabolik yollara misaldır.

                                    Çoxlu seçim

                                    Enerji uzunmüddətli _____ bağlarında saxlanılır və a(n) _____ molekulundan işi yerinə yetirmək üçün qısa müddətli istifadə olunur.

                                    1. ATP: qlükoza
                                    2. anabolik molekul: katabolik molekul
                                    3. qlükoza: ATP
                                    4. katabolik molekul: anabolik molekul

                                    DNT replikasiyası ana DNT-nin iki zəncirinin açılmasını, tamamlayıcı zəncirlərin sintezi üçün hər bir zəncirinin surətinin çıxarılmasını və ana və qız DNT-nin sərbəst buraxılmasını əhatə edir. Aşağıdakılardan hansı bu prosesi dəqiq təsvir edir?

                                    1. Bu anabolik bir prosesdir.
                                    2. Bu katabolik bir prosesdir.
                                    3. Bu həm anabolik, həm də katabolikdir.
                                    4. Bu metabolik bir prosesdir, lakin nə anabolik, nə də katabolikdir.

                                    Tənqidi Düşüncə Sualları

                                    Fiziki məşq anabolik və/yaxud katabolik prosesləri əhatə edirmi? Cavabınıza dəlil gətirin.

                                    Fiziki məşq həm anabolik, həm də katabolik prosesləri əhatə edir. Bədən hüceyrələri əzələ daralması kimi məşq üçün lazım olan işi yerinə yetirmək üçün ATP təmin etmək üçün şəkərləri parçalayır. Bu katabolizmdir. Əzələ hüceyrələri də yeni əzələ quraraq məşq nəticəsində zədələnmiş əzələ toxumasını bərpa etməlidir. Bu anabolizmdir.

                                    İnsanın enerji tələb edən funksiyalarına paralel enerji tələb edən iki fərqli hüceyrə funksiyasını adlandırın.

                                    Hüceyrə hərəkəti üçün, kirpiklərin və ya flagellaların döyülməsi, eləcə də əzələlərin daralması nəticəsində yaranan insan hərəkəti üçün enerji tələb olunur. Hüceyrələr də həzmi yerinə yetirmək üçün enerjiyə ehtiyac duyur, çünki insanlar qidanı həzm etmək üçün enerji tələb edir.

                                    Lüğət


                                    Fəsil 8 – Metabolizmə Giriş Mühazirə Konturu

                                    · Bir orqanizmin kimyəvi reaksiyalarının məcmusuna maddələr mübadiləsi deyilir.

                                    · Maddələr mübadiləsi hüceyrənin nizamlı mühitində molekullar arasında qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan həyatın fövqəladə xüsusiyyətidir.

                                    · Metabolik yollar spesifik bir molekulla başlayır, daha sonra müəyyən bir məhsul yaratmaq üçün bir sıra müəyyən addımlarla dəyişdirilir.

                                    · Müəyyən bir ferment yolun hər bir addımını katalizləyir.

                                    · Katabolik yollar mürəkkəb molekulları daha sadə birləşmələrə parçalayaraq enerji buraxır.

                                    ° Katabolizmin əsas yolu hüceyrə tənəffüsüdür, şəkər qlükoza oksigenin iştirakı ilə karbon qazına və suya parçalanır.

                                    · Anabolik yollar sadə birləşmələrdən mürəkkəb molekullar yaratmaq üçün enerji sərf edirlər. Onlara biosintetik yollar da deyilir.

                                    ° Amin turşularından zülalın sintezi anabolizmə misaldır.

                                    · Katabolik yollar tərəfindən buraxılan enerji saxlanıla bilər və sonra anabolik yolları idarə etmək üçün istifadə edilə bilər.

                                    · Enerji bütün metabolik proseslərin əsasını təşkil edir və buna görə də canlı hüceyrənin necə işlədiyini başa düşmək üçün enerjini başa düşmək açardır.

                                    ° Bioenergetika orqanizmlərin öz enerji ehtiyatlarını necə idarə etdiyini öyrənir.

                                    2. Orqanizmlər enerjini çevirir.

                                    · Enerji iş görmək qabiliyyətidir.

                                    ° Enerji müxtəlif formalarda mövcuddur və hüceyrələr enerjini bir növdən digərinə çevirir.

                                    · Kinetik enerji cisimlərin nisbi hərəkəti ilə əlaqəli enerjidir.

                                    ° Hərəkətdə olan cisimlər başqa materiyaya hərəkət verməklə iş görə bilirlər.

                                    ° İşığın fotonlarını tutmaq və onların enerjisini yaşıl bitkilərdə fotosintezi gücləndirmək üçün istifadə etmək olar.

                                    ° İstilik və ya istilik enerjisi atomların və ya molekulların təsadüfi hərəkəti ilə əlaqəli kinetik enerjidir.

                                    · Potensial enerji maddənin yerləşdiyi yerə və ya quruluşuna görə sahib olduğu enerjidir.

                                    ° Kimyəvi enerji atomlarının düzülüşünə görə molekullarda saxlanılan potensial enerji formasıdır.

                                    · Enerji bir formadan digərinə çevrilə bilər.

                                    ° Məsələn, bir oğlan dalğıc platformasına pilləkənlərlə qalxarkən, naharda yediyi yeməkdən hüceyrələrində yığılan kimyəvi enerjini buraxır.

                                    ° Onun əzələ hərəkətinin kinetik enerjisi daha yüksəklərə qalxdıqca potensial enerjiyə çevrilir.

                                    ° Dalış zamanı potensial enerji yenidən kinetik enerjiyə çevrilir.

                                    ° Kinetik enerji suya girən kimi suya ötürülür.

                                    ° Sürtünmə nəticəsində enerjinin bir hissəsi istiliyə çevrilir.

                                    3. Həyatın enerji çevrilmələri termodinamikanın iki qanununa tabedir.

                                    · Termodinamika enerji çevrilmələrinin tədqiqidir.

                                    · Bu sahədə sistem termini tədqiq olunan məsələyə aiddir və ətraf sistemdən kənar hər şeyi əhatə edir.

                                    · Bir termosdakı maye ilə yaxınlaşan qapalı sistem ətrafdan təcrid olunur.

                                    · Açıq sistemdə enerji və maddə sistemlə onun ətrafı arasında ötürülə bilər.

                                    · Orqanizmlər açıq sistemlərdir.

                                    ° Onlar enerjini - işıq və ya kimyəvi enerjini üzvi molekullar şəklində udurlar və ətraflarına karbamid və ya CO2 kimi istilik və metabolik tullantı məhsulları buraxırlar.

                                    · The termodinamikanın birinci qanunu enerjinin ötürülə və çevrilə biləcəyini, lakin onu yaratmaq və ya məhv etmək mümkün olmadığını bildirir.

                                    ° Birinci qanun enerjinin saxlanması prinsipi kimi də tanınır.

                                    ° Bitkilər enerji istehsal etmir, işıq enerjisini kimyəvi enerjiyə çevirir.

                                    · Enerjinin hər ötürülməsi və ya çevrilməsi zamanı enerjinin bir hissəsi istiliyə çevrilir ki, bu da atomların və molekulların təsadüfi hərəkəti ilə əlaqəli enerjidir.

                                    · Sistem istilikdən yalnız isti yerdən daha soyuq yerə axması ilə nəticələnən temperatur fərqi olduqda istidən istifadə edə bilər.

                                    ° Əgər canlı hüceyrədə olduğu kimi temperatur vahiddirsə, istilik yalnız orqanizmi qızdırmaq üçün istifadə edilə bilər.

                                    · Enerji köçürmələri və çevrilmələri, istifadə edilə bilən enerjinin bu itkisi səbəbindən kainatı daha nizamsız edir.

                                    · Entropiya nizamsızlıq və ya təsadüfilik ölçüsü kimi istifadə edilən kəmiyyətdir.

                                    ° Materiyanın təsadüfi toplusu nə qədər çox olarsa, onun entropiyası da bir o qədər böyük olar.

                                    · The termodinamikanın ikinci qanunu hər bir enerji transferinin və ya çevrilmənin kainatın entropiyasını artırdığını bildirir.

                                    ° Sifariş yerli olaraq arta bilsə də, kainatın təsadüfiləşdirilməsi istiqamətində qarşısıalınmaz bir tendensiya var.

                                    ° Kainatın artan entropiyasının çox hissəsi təsadüfi molekulyar hərəkətin enerjisi olan artan istilik formasını alır.

                                    · Əksər enerji çevrilmələrində enerjinin nizamlı formaları ən azı qismən istiliyə çevrilir.

                                    ° Avtomobillər benzində olan enerjinin yalnız 25%-ni hərəkətə çevirir, qalan hissəsi istilik kimi itirilir.

                                    ° Canlı hüceyrələr qaçılmaz olaraq mütəşəkkil enerji formalarını istiliyə çevirir.

                                    · Enerji girişi şəklində kənar yardım olmadan bir prosesin öz-özünə baş verməsi üçün kainatın entropiyasını artırmalıdır.

                                    · Spontan sözü enerji girişi olmadan baş verə biləcək bir prosesi təsvir edir.

                                    ° Spontan proseslərin tez baş verməsi lazım deyil.

                                    ° Bəzi spontan proseslər ani olur, məsələn, partlayış. Bəziləri çox yavaş işləyir, məsələn, köhnə maşının paslanması.

                                    · Termodinamikanın ikinci qanununu ifadə etməyin başqa bir yolu, prosesin özbaşına baş verməsi üçün kainatın entropiyasını artırmalıdır.

                                    · Canlı sistemlər daha az sifariş edilmiş başlanğıc materiallarından sifarişli strukturlar yaradır.

                                    ° Məsələn, amin turşuları polipeptid zəncirlərində sıralanır.

                                    ° Çoxhüceyrəli orqanizmin quruluşu mütəşəkkil və mürəkkəbdir.

                                    · Bununla belə, bir orqanizm də ətrafdakı maddələrin və enerjinin mütəşəkkil formalarını qəbul edir və onları daha az nizamlı formalarla əvəz edir.

                                    ° Məsələn, bir heyvan qida kimi üzvi molekulları istehlak edir və onları aşağı enerjili karbon dioksid və suya katabolize edir.

                                    · Təkamül zamanı mürəkkəb orqanizmlər daha sadə canlılardan təkamül keçirmişdir.

                                    ° Təşkilatdakı bu artım termodinamikanın ikinci qanununu pozmur.

                                    ° Orqanizm kimi müəyyən bir sistemin entropiyası kainatın ümumi entropiyası - sistem və onun ətrafı - artdıqca azala bilər.

                                    ° Orqanizmlər getdikcə təsadüfi bir kainatda aşağı entropiyaya malik adalardır.

                                    ° Bioloji nizamın təkamülü termodinamika qanunlarına tamamilə uyğundur.

                                    4. Reaksiyanın sərbəst enerji dəyişikliyi onun kortəbii olub-olmadığını bizə bildirir.

                                    · Hansı reaksiyaların kortəbii şəkildə baş verdiyini və hansının enerji girişi tələb etdiyini necə müəyyən edə bilərik?

                                    · Sərbəst enerji anlayışı sistemin kortəbiiliyini ölçmək üçün faydalı funksiyanı təmin edir.

                                    · Pulsuz enerji canlı hüceyrədə olduğu kimi bütün sistemdə temperatur və təzyiq bərabər olduqda sistemin enerjisinin işi yerinə yetirə bilən hissəsidir.

                                    · Sistemdəki sərbəst enerji (G) ümumi entalpiya (bioloji sistemlərdə enerjiyə ekvivalent) (H) və entropiya (S) ilə bu əlaqə ilə əlaqələndirilir:

                                    ° G = H − TS, burada T Kelvin vahidlərində temperaturdur.

                                    ° Temperaturun artması entropiya müddətini artırır.

                                    ° Sistemdəki bütün enerji işləmək üçün mövcud deyil, çünki entropiya komponenti entalpiya komponentindən çıxılmalıdır.

                                    ° Qalan iş üçün mövcud olan sərbəst enerjidir.

                                    · Sərbəst enerjiyə sistemin sabitliyinin ölçüsü kimi baxmaq olar.

                                    ° Sərbəst enerjisi yüksək olan sistemlər - sıxılmış yaylar, ayrılmış yüklər, üzvi polimerlər - qeyri-sabitdir və daha az sərbəst enerji ilə daha sabit vəziyyətə doğru hərəkət etməyə meyllidirlər.

                                    ° Kortəbii olaraq dəyişməyə meylli olan sistemlər yüksək entalpiyaya, aşağı entropiyaya və ya hər ikisinə malik olan sistemlərdir.

                                    · İstənilən kortəbii prosesdə sistemin sərbəst enerjisi azalır.

                                    · Sərbəst enerjidəki bu dəyişikliyi prosesin başlanğıcından bitənə qədər aşağıdakılarla təmsil edə bilərik:

                                    ° DG = Gfinal vəziyyət − Gstarting status

                                    · Prosesin kortəbii olması üçün sistem ya entalpiyadan (H-də azalma), nizamdan (S-də artım) və ya hər ikisindən imtina etməlidir.

                                    ° Prosesin kortəbii olması üçün DG mənfi olmalıdır.

                                    § Hər bir spontan proses sistemin sərbəst enerjisinin azalması ilə xarakterizə olunur.

                                    § Müsbət və ya sıfır DG olan proseslər heç vaxt kortəbii olmur.

                                    ° Sərbəst enerjinin azalması nə qədər çox olarsa, spontan proses bir o qədər çox iş görə bilər.

                                    · Tarazlıqda olan sistem maksimum sabitlikdədir.

                                    ° Tarazlıq vəziyyətində olan kimyəvi reaksiyada irəli və geri reaksiyaların sürətləri bərabərdir və məhsulların və ya reaktivlərin konsentrasiyasında heç bir dəyişiklik yoxdur.

                                    ° Tarazlıqda DG = 0 və sistem heç bir iş görə bilməz.

                                    ° Proses kortəbii olur və yalnız tarazlığa doğru hərəkət etdikdə iş görə bilər.

                                    ° Tarazlıqdan uzaqlaşan hərəkətlər kortəbii deyil və kənar enerji mənbəyindən (ətrafdan) enerji əlavə edilməsini tələb edir.

                                    · Kimyəvi reaksiyalar sərbəst enerjiyə görə ya ekzerqonik, ya da enderqonik kimi təsnif edilə bilər.

                                    · An ekzerqonik reaksiya sərbəst enerjinin xalis buraxılması ilə gəlir DG mənfidir.

                                    · Ekzerqonik reaksiya üçün DG-nin böyüklüyü reaksiyanın yerinə yetirə biləcəyi maksimum iş miqdarıdır.

                                    · Sərbəst enerjinin azalması nə qədər çox olarsa, görülə biləcək işin həcmi də bir o qədər çox olar.

                                    ° Hüceyrə tənəffüsünün ümumi reaksiyası üçün: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O

                                    ° Tənəffüs yolu ilə parçalanan hər mol (180 q) qlükoza üçün hüceyrədə işləmək üçün 686 kkal enerji ayrılır.

                                    § Məhsullar reaktivlərdən 686 kkal az sərbəst enerjiyə malikdir.

                                    · An enderqonik reaksiya ətrafdan sərbəst enerji alan biridir.

                                    ° Enerqonik reaksiyalar molekullarda enerji yığır DG müsbətdir.

                                    ° Enerqonik reaksiyalar qeyri-təbii olur və DG-nin böyüklüyü reaksiyanı idarə etmək üçün tələb olunan enerjinin miqdarıdır.

                                    · Hüceyrə tənəffüsü 686 kkal buraxırsa, fotosintez, əks reaksiya, ekvivalent enerji sərmayəsi tələb etməlidir.

                                    ° Karbon qazının və suyun şəkərə çevrilməsi üçün DG = +686 kkal/mol.

                                    · Fotosintez güclü enderqonikdir, işıq enerjisinin udulması ilə işləyir.

                                    · Qapalı sistemdəki reaksiyalar sonda tarazlığa çatır və heç bir iş görə bilməz.

                                    ° Metabolik tarazlığa çatmış hüceyrənin DG = 0-ı var və ölüdür!

                                    · Metabolik tarazlığın pozulması həyatın müəyyənedici xüsusiyyətlərindən biridir.

                                    · Hüceyrələr açıq sistem olduqları üçün tarazlığı qoruyurlar. Hüceyrəyə daxil olan və hüceyrədən çıxan daimi material axını metabolik yolların heç vaxt tarazlığa çatmasına mane olur.

                                    ° Hüceyrə həyatı boyu işləməyə davam edir.

                                    · Hüceyrədəki katabolik proses sərbəst enerjini tək bir addımda deyil, bir sıra reaksiyalar zamanı buraxır.

                                    · Tənəffüsün bəzi geri dönən reaksiyaları daim bir istiqamətə “çəkilir”, çünki bir reaksiyanın məhsulu yığılmır, növbəti mərhələdə reaktiv olur.

                                    · Günəş işığı fotosintetik orqanizmlər üçün gündəlik sərbəst enerji mənbəyini təmin edir.

                                    · Qeyri-fotosintetik orqanizmlər sərbəst enerjinin fotosintetik orqanizmlərdən üzvi molekullar şəklində ötürülməsindən asılıdır.

                                    5. ATP ekzerqonik reaksiyaları enderqonik reaksiyalarla birləşdirərək hüceyrə işini gücləndirir.

                                    · Hüceyrə üç əsas növ iş görür:

                                    1. Hüceyrələrin çoxalması zamanı kirpiklərin döyülməsi, əzələ hüceyrələrinin büzülməsi və xromosomların hərəkəti kimi mexaniki işlər.

                                    2. Nəqliyyat işi, maddələrin spontan hərəkət istiqamətinə qarşı membranlar vasitəsilə vurulması.

                                    3. Kimyəvi iş, monomerlərdən polimerlərin sintezi kimi enderqonik reaksiyaların aparılması.

                                    · Hüceyrələr bu işi yerinə yetirmək üçün enerji qaynaqlarını idarə edir enerji birləşməsi, enderqonik prosesin idarə edilməsi üçün ekzerqonik prosesin istifadəsi.

                                    · Əksər hallarda hüceyrə işini gücləndirmək üçün bilavasitə enerji mənbəyi ATP-dir.

                                    · ATP (adenozin trifosfat) azotlu əsas adenindən, şəkər ribozasından və üç fosfat qrupundan ibarət zəncirdən ibarət nukleotid növüdür.

                                    · Fosfat qrupları arasındakı bağlar hidrolizlə qırıla bilər.

                                    ° Son fosfat qrupunun hidrolizi adenozin difosfatı əmələ gətirir.

                                    § Bu reaksiya standart şəraitdə (hər reaktiv və məhsulun 1 M, 25°C, pH 7) ATP-nin hər moluna 7,3 kkal enerji buraxır.

                                    ° Hüceyrədə ATP-nin hidrolizi üçün DG təxminən -13 kkal/mol təşkil edir.

                                    · ATP-nin fosfat bağları bəzən yüksək enerjili fosfat bağları adlandırılsa da, bunlar əslində kifayət qədər zəif kovalent bağlardır.

                                    ° Bununla belə, onlar qeyri-sabitdirlər və onların hidrolizi enerji verir, çünki məhsullar daha sabitdir.

                                    · ATP-nin hidrolizi zamanı enerjinin sərbəst buraxılması fosfat bağlarının özündən deyil, daha aşağı sərbəst enerji vəziyyətinə keçən kimyəvi dəyişiklikdən irəli gəlir.

                                    · Nə üçün ATP-nin hidrolizi bu qədər enerji verir?

                                    ° Üç fosfat qrupunun hər biri mənfi yükə malikdir.

                                    ° Bu üç oxşar yük bir-birinə sıx bağlıdır və onların qarşılıqlı itələnməsi ATP molekulunun bu bölgəsinin qeyri-sabitliyinə kömək edir.

                                    · Hüceyrədə ATP-nin hidrolizindən gələn enerji fosfat qrupunun başqa molekula ötürülməsi ilə bilavasitə enderqonik proseslərə qoşulur.

                                    ° Bu alıcı molekul artıq fosforlanmış.

                                    ° Bu molekul indi orijinal fosforlaşmamış molekullardan daha reaktivdir (daha az stabildir).

                                    · Hüceyrədə mexaniki, nəqliyyat və kimyəvi işlər demək olar ki, həmişə ATP-nin hidrolizi ilə həyata keçirilir.

                                    ° Hər bir halda, bir fosfat qrupu ATP-dən başqa bir molekula köçürülür və fosforlanmış molekul iş yerinə yetirən bir dəyişikliyə məruz qalır.

                                    · ATP ADP-yə fosfat qrupunun əlavə edilməsi ilə bərpa oluna bilən bərpa olunan resursdur.

                                    ° ADP-ni fosforilləşdirmək üçün enerji hüceyrədəki katabolik reaksiyalardan gəlir.

                                    ° İşləyən əzələ hüceyrəsi dəqiqədə bir dəfə bütün ATP hovuzunu təkrar emal edir.

                                    ° Hüceyrə başına saniyədə 10 milyondan çox ATP molekulu istehlak edilir və bərpa olunur.

                                    · ATP-nin bərpası enerji sərmayəsi tələb edən enderqonik bir prosesdir.

                                    · Katabolik (ekzerqonik) yollar, xüsusilə hüceyrə tənəffüsü, ATP-nin ekzerqonik bərpası üçün enerji təmin edir.

                                    · Müvəqqəti olaraq ATP-də saxlanılan kimyəvi potensial enerji əksər hüceyrə işlərini idarə edir.

                                    B. Fermentlər Katalitik Zülallardır

                                    1. Fermentlər enerji maneələrini azaltmaqla metabolik reaksiyaları sürətləndirir.

                                    · Spontan kimyəvi reaksiyalar hiss olunmayacaq qədər yavaş baş verə bilər.

                                    ° Süd şəkərinin (saxaroza) qlükoza və fruktozaya hidrolizi ekzerqonikdir.

                                    ° Buna baxmayaraq, şəkəriniz heç bir hidroliz olmadan öz qabında oturur.

                                    ° Şəkər məhluluna az miqdarda ferment katalizatoru saxaroza əlavə etsək, bütün saxaroza saniyələr ərzində hidrolizə düşəcək.

                                    · A katalizator reaksiya tərəfindən istehlak edilmədən reaksiyanın sürətini sürətləndirən kimyəvi bir agentdir.

                                    ° An ferment katalitik zülaldır.

                                    · Fermentlər metabolik yolları tənzimləyir.

                                    · Hər bir kimyəvi reaksiya bağların qırılmasını və bağların əmələ gəlməsini əhatə edir.

                                    ° Saxarozanı hidroliz etmək üçün qlükoza ilə fruktoza arasındakı əlaqə qırılmalı və sudan hidrogen və hidroksil ionları ilə yeni bağlar yaranmalıdır.

                                    · Bağların qırılması və islah oluna biləcəyi vəziyyətə çatmaq üçün reaksiyaya girən molekullar ətraflarından enerji qəbul etməlidirlər. Məhsul molekullarının yeni bağları yarandıqda, molekullar daha az enerji ilə sabit formalar aldıqları üçün enerji istilik kimi buraxılır.

                                    · Reaksiyaya başlamaq üçün ilkin enerji sərmayəsi aktivləşdirmənin sərbəst enerjisi və ya aktivləşdirmə enerjisi (EA).

                                    · Aktivləşdirmə enerjisi reaksiyanın davam etməsi üçün reaktivləri enerji maneəsi üzərindən itələmək üçün lazım olan enerji miqdarıdır.

                                    ° Zirvədə molekullar qeyri-sabit vəziyyətdə, keçid vəziyyətindədir.

                                    ° Aktivləşdirmə enerjisi reaktiv molekulların ətrafdan udduğu istilik şəklində təmin edilə bilər.

                                    ° Reaktivlərin bağları yalnız molekullar qeyri-sabit olmaq üçün kifayət qədər enerji qəbul etdikdə qırılır və buna görə də daha reaktiv olur.

                                    ° İstilik enerjisinin udulması reaksiyaya girən molekulların sürətini artırır, buna görə də onlar daha tez-tez və daha güclü toqquşurlar.

                                    ° Molekullardakı atomların istiliklə qarışdırılması bağların qırılma ehtimalını artırır.

                                    ° Molekullar yeni, sabit bağlanma tənzimləmələrinə yerləşdikcə ətrafa enerji buraxılır.

                                    ° Ekzerqonik reaksiyalarda aktivləşmə enerjisi yenidən ətrafa buraxılır və yeni bağların yaranması ilə əlavə enerji ayrılır.

                                    · Bəzi proseslər üçün EA yüksək deyil və otaq temperaturu ilə təmin edilən istilik enerjisi bir çox reaktivlərin keçid vəziyyətinə çatması üçün kifayətdir.

                                    · Bir çox hallarda, EA kifayət qədər yüksəkdir ki, keçid vəziyyətinə nadir hallarda nail olur və reaksiya demək olar ki, ümumiyyətlə davam etmir. Bu hallarda reaksiya yalnız reaktivlər qızdırıldıqda nəzərə çarpan sürətlə baş verəcəkdir.

                                    ° Qığılcım şamı benzin-oksigen qarışığına enerji vermək və yanmağa səbəb olmaq üçün enerji verir.

                                    ° Bu aktivləşdirmə enerjisi olmadan, benzinin karbohidrogenləri oksigenlə reaksiya vermək üçün çox sabitdir.

                                    · Zülallar, DNT və digər mürəkkəb üzvi molekullar sərbəst enerji ilə zəngindir. Onların hidrolizi böyük miqdarda enerjinin ayrılması ilə kortəbii olur.

                                    ° Bununla belə, hüceyrəyə xas olan temperaturlarda üzvi molekulların böyük əksəriyyətinin aktivləşmə enerjisinin zirvəsini aşması üçün kifayət qədər enerji yoxdur.

                                    · Hüceyrələrin həyat proseslərini həyata keçirməsinə imkan verən seçilmiş reaksiyalar üçün maneələr necə aşılmışdır?

                                    ° İstilik reaksiyaları sürətləndirər, eyni zamanda zülalları denatürasiya edər və hüceyrələri öldürərdi.

                                    · Fermentlər EA-nı azaltmaqla reaksiyaları sürətləndirir.

                                    ° Keçid vəziyyətinə hətta orta temperaturda da çatmaq olar.

                                    ° Sonda baş verəcək reaksiyaları sürətləndirirlər.

                                    ° Fermentlər çox seçici olduqları üçün hər an hansı kimyəvi proseslərin baş verəcəyini təyin edirlər.

                                    2. Fermentlər substrata xasdır.

                                    · Fermentin təsir göstərdiyi reaktivdir substrat.

                                    · Ferment bir substrata və ya substrata bağlanaraq bir ferment-substrat kompleksi.

                                    · Ferment və substrat bağlı olduğu halda, fermentin katalitik təsiri substratı məhsula və ya məhsula çevirir.

                                    · Hər bir fermentin kataliz etdiyi reaksiya çox spesifikdir.

                                    · Bu molekulyar tanınma nə ilə bağlıdır?

                                    ° Fermentin spesifikliyi onun üçölçülü formasından irəli gəlir.

                                    · Fermentin yalnız bir hissəsi substrata bağlanır.

                                    ° The aktiv sayt bir ferment adətən substratın uyğunlaşdığı zülalın səthində cib və ya yivdir.

                                    ° Aktiv sahə adətən yalnız bir neçə amin turşusu tərəfindən əmələ gəlir.

                                    · Fermentin spesifikliyi aktiv sahə ilə substrat arasındakı uyğunluqla bağlıdır.

                                    · Substrat aktiv sahəyə daxil olduqda, substrat və zülalın amin turşuları arasındakı qarşılıqlı təsirlər fermentin formasını bir qədər dəyişməsinə səbəb olur və bu, daha sıx bir quruluşa səbəb olur. induksiya uyğunluğu kimyəvi qrupları reaksiyanı kataliz etmək üçün vəziyyətə gətirir.

                                    3. Aktiv sahə fermentin katalitik mərkəzidir.

                                    · Əksər hallarda substratlar hidrogen bağları və ion bağları kimi zəif qarşılıqlı təsirlərlə aktiv yerdə saxlanılır.

                                    ° Aktiv saytda bir neçə amin turşusunun R qrupları substratın məhsula çevrilməsini katalizləyir.

                                    ° Məhsul daha sonra aktiv sahəni tərk edir.

                                    · Tək bir ferment molekulu saniyədə minlərlə reaksiyanı kataliz edə bilir.

                                    · Fermentlər reaksiyadan təsirlənmir və təkrar istifadə edilə bilər.

                                    · Əksər metabolik fermentlər reaksiyanı həm irəli, həm də əks istiqamətdə kataliz edə bilir.

                                    ° Faktiki istiqamət məhsulların və reaktivlərin nisbi konsentrasiyalarından asılıdır.

                                    ° Fermentlər tarazlıq istiqamətində reaksiyaları kataliz edir.

                                    · Fermentlər aktivləşmə enerjisini azaltmaq və reaksiyanı sürətləndirmək üçün müxtəlif mexanizmlərdən istifadə edirlər.

                                    ° Birdən çox reaktivin iştirak etdiyi reaksiyalarda, aktiv sahə reaksiyanın davam etməsi üçün substratları düzgün oriyentasiyada birləşdirir.

                                    ° Aktiv sahə substratı bağladığından, qırılmalı olan bağlara stress qoya bilər, bu da reaktivlərin keçid vəziyyətinə çatmasını asanlaşdırır.

                                    ° Aktiv sahədəki R qrupları xüsusi reaksiya üçün əlverişli mikromühit yarada bilər.

                                    § Aktiv sahə aşağı pH cib ola bilər, reaksiyanı kataliz etməkdə əsas addım kimi substrata H+ transferini asanlaşdırır.

                                    ° Fermentlər qısa müddət ərzində substratlara kovalent bağlana bilər.

                                    § Reaksiyanın sonrakı addımları aktiv sahə daxilində R qruplarını ilkin vəziyyətinə qaytarır.

                                    · Müəyyən sayda fermentlərin substratları məhsula çevirmə sürəti qismən substrat konsentrasiyalarından asılıdır.

                                    ° Aşağı substrat konsentrasiyalarında substrat konsentrasiyasının artması mövcud aktiv sahələrə bağlanma sürətini artırır.

                                    ° Bununla belə, reaksiyanın nə qədər sürətlə baş verə biləcəyinin bir həddi var.

                                    ° Yüksək substrat konsentrasiyalarında bütün fermentlərin aktiv sahələri məşğul olur.

                                    § Reaksiya sürəti aktiv sahənin substratı məhsula çevirə bilmə sürəti ilə müəyyən edilir.

                                    · Bu nöqtədə məhsuldarlığı artırmağın yeganə yolu daha çox ferment molekulu əlavə etməkdir.

                                    4. Hüceyrənin fiziki və kimyəvi mühiti fermentlərin fəaliyyətinə təsir göstərir.

                                    · Fermentin fəaliyyətinə temperatur və pH kimi ümumi ətraf mühit şəraiti təsir edir.

                                    · Hər bir ferment müəyyən optimal şəraitdə ən yaxşı işləyir, bu da ferment molekulu üçün ən aktiv uyğunlaşmaya üstünlük verir.

                                    · Temperatur reaksiya sürətinə böyük təsir göstərir.

                                    ° Temperatur artdıqca, substratlar və aktiv sahələr arasında toqquşmalar daha tez-tez baş verir, çünki molekullar daha sürətli hərəkət edir.

                                    ° Temperatur daha da artdıqca, termal təşviqat zülalın aktiv konformasiyasını sabitləşdirən zəif bağları pozmağa başlayır və zülal denatürasiya olunur.

                                    ° Hər bir fermentin optimal temperaturu var.

                                    § İnsan fermentlərinin əksəriyyətinin optimal temperaturu təxminən 35-40°C-dir.

                                    § İsti bulaqlarda yaşayan bakteriyalar optimal temperaturu 70°C və ya yuxarı olan fermentləri ehtiva edir.

                                    · Hər bir ferment də optimal pH-a malikdir.

                                    · Fermentin aktiv konformasiyasının saxlanması xüsusi pH tələb edir.

                                    ° Bu, əksər fermentlər üçün pH 6 ilə 8 arasındadır.

                                    ° Bununla belə, mədədəki həzm fermentləri ən yaxşı pH 2-də işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, bağırsaqda olanlar isə optimal pH 8-ə malikdir.

                                    · Bir çox fermentlər qeyri-protein köməkçiləri tələb edir kofaktorlar, katalitik fəaliyyət üçün.

                                    ° Kofaktorlar fermentə daimi və ya geri dönən şəkildə bağlanır.

                                    ° Bəzi qeyri-üzvi kofaktorlara sink, dəmir və mis daxildir.

                                    · Üzvi kofaktorlar deyilir kofermentlər.

                                    ° Bir çox vitamin koenzimdir.

                                    · İnhibitorlar tərəfindən bağlanma, fermentlərin reaksiyaları kataliz etməsinə mane olur.

                                    ° Əgər inhibitorlar fermentə kovalent bağlarla bağlanarsa, inhibisyon geri dönməz ola bilər.

                                    ° Əgər inhibitorlar zəif bağlarla bağlanarsa, inhibisyon geri çevrilə bilər.

                                    · Bəzi geri çevrilən inhibitorlar substrata bənzəyir və aktiv sahəyə bağlanmaq üçün rəqabət aparırlar.

                                    ° Bu molekullar deyilir rəqabət inhibitorları.

                                    ° Rəqabətli inhibə substratın konsentrasiyasını artırmaqla aradan qaldırıla bilər.

                                    · Rəqabətsiz inhibitorlar molekulun başqa bir hissəsinə bağlanaraq fermentativ reaksiyalara mane olur.

                                    ° İnhibitor tərəfindən bağlanma fermentin formasını dəyişdirir və aktiv sahəni reaksiyanı kataliz etməkdə daha az təsirli edir.

                                    · Toksinlər və zəhərlər çox vaxt geri dönməz ferment inhibitorlarıdır.

                                    · Sarin 1995-ci ildə Tokio metrosunda terrorçular tərəfindən buraxılan sinir qazıdır.

                                    ° Sarin amin turşusu serinindəki R qrupuna kovalent şəkildə bağlanır.

                                    ° Serin sinir sisteminin mühüm fermenti olan asetilkolinesterazın aktiv yerində tapılır.

                                    C. Maddələr mübadiləsinə nəzarət

                                    1. Metabolik nəzarət çox vaxt allosterik tənzimləmədən asılıdır.

                                    · Bir çox hallarda, təbii olaraq ferment fəaliyyətini tənzimləyən molekullar geri dönən rəqabət qabiliyyəti olmayan inhibitorlar kimi davranırlar.

                                    · Tənzimləyici molekullar tez-tez zəif bağlanır allosterik yer, fermentin aktiv yerindən uzaqda olan xüsusi bir reseptoru.

                                    ° Bu molekullarla bağlanma ferment fəaliyyətini ya inhibə edə, ya da stimullaşdıra bilər.

                                    · Allosterik olaraq tənzimlənən fermentlərin əksəriyyəti iki və ya daha çox polipeptid zəncirindən ibarətdir.

                                    ° Hər bir alt bölmənin öz aktiv sahəsi var.

                                    ° Allosterik yerlər çox vaxt alt bölmələrin birləşdiyi yerlərdə yerləşir.

                                    · Aktivatorun bağlanması funksional aktiv sahələrə malik olan konformasiyanı sabitləşdirir, inhibitorun bağlanması isə fermentin qeyri-aktiv formasını sabitləşdirir.

                                    · Hüceyrədəki kimyəvi şərait dəyişdikcə allosterik tənzimləmə modeli də dəyişə bilər.

                                    · Əsas fermentlərə, reaktivlərə və ATP hidroliz məhsullarına bağlanaraq, anabolik və katabolik yollar arasında trafik axınının tarazlaşdırılmasında böyük rol oynaya bilər.

                                    ° Məsələn, ATP bir neçə katabolik fermentə allosterik şəkildə bağlanır, substrata olan yaxınlığını azaltmaqla onların fəaliyyətini maneə törədir.

                                    ° ADP eyni fermentlərin aktivatoru kimi fəaliyyət göstərir.

                                    ° ATP və ADP də anabolik yollardakı əsas fermentlərə təsir göstərir.

                                    ° Bu şəkildə, allosterik fermentlər metabolik yollardakı əsas reaksiyaların sürətlərini idarə edir.

                                    · Çoxlu katalitik alt bölmələri olan fermentlərdə substratın bir aktiv sahəyə bağlanması bütün digər alt bölmələrdə əlverişli konformasiya dəyişikliklərini sabitləşdirir. kooperativlik.

                                    ° Bu mexanizm fermentlərin substratlara reaksiyasını gücləndirir, fermenti əlavə substratları qəbul etməyə hazırlayır.

                                    · Metabolik nəzarətin ümumi üsuludur əks əlaqənin inhibəsi metabolik yolun ilk addımı yolun son məhsulu tərəfindən söndürülür.

                                    ° Məhsul yolda bir fermentin inhibitoru kimi çıxış edir.

                                    · Əks əlaqənin qarşısının alınması hüceyrənin lazım olduğundan daha çox məhsul sintez edərək kimyəvi resursları israf etməsinə mane olur.

                                    2. Hüceyrə daxilində fermentlərin lokalizasiyası maddələr mübadiləsini nizamlamağa kömək edir.

                                    · Hüceyrə daxilindəki strukturlar metabolik yolları nizama salmağa kömək edir.

                                    · Metabolik yolun bir neçə pilləsi üçün fermentlər qrupu multiferment kompleksi kimi yığıla bilər.

                                    · İlk reaksiyadan alınan məhsul, son məhsul buraxılana qədər sürətlə növbəti fermentə keçə bilər.

                                    · Bəzi fermentlər və ferment kompleksləri xüsusi membranların struktur komponentləri kimi hüceyrələr daxilində sabit yerlərə malikdir.

                                    ° Digərləri membranla örtülmüş eukaryotik orqanoidlər daxilində məhdudlaşır.

                                    · Metabolizm, həyat üçün xarakterik olan kəsişən kimyəvi yollar toplusu, minlərlə müxtəlif növ hüceyrə molekullarının xoreoqrafik qarşılıqlı əlaqəsidir.


                                    Videoya baxın: KIMYONI ORGANISHNING SODDA USULI. #7 (Iyun 2022).