การสังเคราะห์เอทีพีเกิดขึ้นใน โมเลกุล ATP ทางชีววิทยา: องค์ประกอบ หน้าที่และบทบาทในร่างกาย โครงสร้างของโมเลกุลเอทีพี

กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก-ATP- ส่วนประกอบพลังงานบังคับของเซลล์ที่มีชีวิต เอทีพียังเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยฐานไนโตรเจนของอะดีนีน น้ำตาลของไรโบส และสารตกค้างสามตัวของโมเลกุลกรดฟอสฟอริก นี่คือโครงสร้างที่ไม่เสถียร ในกระบวนการเมแทบอลิซึม กรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจะถูกแยกออกจากกันโดยการทำลายพันธะที่อุดมด้วยพลังงาน แต่เปราะบางระหว่างกรดฟอสฟอริกที่เหลือที่สองและสาม การหลุดออกของกรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานประมาณ 40 kJ ในกรณีนี้ ATP จะผ่านเข้าไปในกรดอะดีโนซีนไดฟอสฟอริก (ADP) และด้วยความแตกแยกของกรดฟอสฟอริกที่เหลือจาก ADP กรดอะดีโนซีนโมโนฟอสฟอริก (AMP) จะเกิดขึ้น

แผนผังโครงสร้างของ ATP และการแปลงเป็น ADP (ที.เอ. Kozlova, V.S. คุชเมนโก ชีววิทยาในตาราง ม., 2000 )

ดังนั้น ATP จึงเป็นเครื่องสะสมพลังงานชนิดหนึ่งในเซลล์ ซึ่ง "ถูกปลดปล่อย" เมื่อมันถูกแยกออก การสลายของเอทีพีเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาการสังเคราะห์โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และการทำงานที่สำคัญอื่นๆ ของเซลล์ ปฏิกิริยาเหล่านี้ไปกับการดูดซับพลังงานซึ่งถูกดึงออกมาในระหว่างการสลายของสาร

ATP ถูกสังเคราะห์ในไมโตคอนเดรียในหลายระยะ อันแรกคือ การเตรียมการ -ดำเนินไปเป็นขั้นตอน โดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์เฉพาะในแต่ละขั้นตอน ในกรณีนี้ สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนจะแบ่งออกเป็นโมโนเมอร์: โปรตีน - กรดอะมิโน คาร์โบไฮเดรต - กลูโคส กรดนิวคลีอิก - นิวคลีโอไทด์ ฯลฯ การทำลายพันธะในสารเหล่านี้จะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนเล็กน้อย โมโนเมอร์ที่เป็นผลลัพธ์ภายใต้การกระทำของเอ็นไซม์อื่นๆ สามารถย่อยสลายต่อไปได้ด้วยการก่อตัวของสารที่ง่ายกว่าจนถึงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

โครงการ การสังเคราะห์ ATP ในไมโตคอนเดรียของเซลล์

คำอธิบายเกี่ยวกับการแปลงสภาพของสารและพลังงานในกระบวนการสลายตัว

ระยะที่ 1 - การเตรียมการ: สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนภายใต้การกระทำของเอนไซม์ย่อยอาหารแบ่งออกเป็นสารง่าย ๆ ในขณะที่ปล่อยพลังงานความร้อนเท่านั้น
โปรตีน -> กรดอะมิโน
ไขมัน- > กลีเซอรีนและกรดไขมัน
แป้ง ->กลูโคส

Stage II - glycolysis (ปราศจากออกซิเจน): ดำเนินการในไฮยาโลพลาสซึมไม่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ มันเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ กลูโคสถูกทำลายลง:

ในเชื้อรายีสต์ โมเลกุลของกลูโคสที่ปราศจากออกซิเจนจะถูกแปลงเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ (การหมักด้วยแอลกอฮอล์):

ในจุลินทรีย์อื่น ๆ ไกลโคไลซิสสามารถทำได้ด้วยการก่อตัวของอะซิโตน กรดอะซิติก ฯลฯ ในทุกกรณี การสลายของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะมาพร้อมกับการก่อตัวของโมเลกุล ATP สองโมเลกุล ในระหว่างการสลายกลูโคสโดยปราศจากออกซิเจนในรูปของพันธะเคมี 40% ของ anergy จะถูกเก็บไว้ในโมเลกุล ATP และส่วนที่เหลือจะกระจายไปในรูปของความร้อน

ด่าน III - ไฮโดรไลซิส (ออกซิเจน): ดำเนินการในไมโตคอนเดรียที่เกี่ยวข้องกับเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรียและเยื่อหุ้มชั้นใน, เอนไซม์มีส่วนร่วม, กรดแลคติกผ่านความแตกแยก: CsH6Oz + ZH20 -> 3CO2 + 12H CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ถูกปล่อยออกจากไมโตคอนเดรียสู่สิ่งแวดล้อม อะตอมไฮโดรเจนรวมอยู่ในห่วงโซ่ของปฏิกิริยา ซึ่งผลลัพธ์สุดท้ายคือการสังเคราะห์เอทีพี ปฏิกิริยาเหล่านี้ไปในลำดับต่อไปนี้:

1. ไฮโดรเจนอะตอม H ด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์พาหะ เข้าสู่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียซึ่งก่อตัวเป็นคริสเตซึ่งจะถูกออกซิไดซ์: H-e--> H+

2. โปรตอนไฮโดรเจน H+(ไอออนบวก) ถูกลำเลียงโดยพาหะไปยังพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนของคริสเต สำหรับโปรตอน เมมเบรนนี้ไม่สามารถซึมผ่านได้ ดังนั้นพวกมันจึงสะสมอยู่ในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ก่อตัวเป็นอ่างเก็บน้ำโปรตอน

3. ไฮโดรเจนอิเล็กตรอน อีจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์คริสเตและยึดติดกับออกซิเจนทันทีด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ออกซิเดส ทำให้เกิดออกซิเจนแอคทีฟที่มีประจุลบ (แอนไอออน): O2 + e--> O2-

4. ประจุบวกและประจุลบที่ทั้งสองด้านของเมมเบรนสร้างสนามไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้าม และเมื่อความต่างศักย์ถึง 200 mV ช่องโปรตอนจะเริ่มทำงาน มันเกิดขึ้นในโมเลกุลของเอนไซม์ของ ATP synthetase ซึ่งฝังอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในที่สร้าง cristae

5. โปรตอนไฮโดรเจนผ่านช่องโปรตอน H+วิ่งเข้าไปในไมโตคอนเดรีย สร้างพลังงานในระดับสูง ซึ่งส่วนใหญ่จะไปที่การสังเคราะห์ ATP จาก ADP และ P (ADP + P -\u003e ATP) และโปรตอน H+ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ใช้งาน ก่อตัวเป็นน้ำและโมเลกุล 02:
(4Н++202- -->2Н20+02)

ดังนั้น O2 ซึ่งเข้าสู่ไมโตคอนเดรียระหว่างการหายใจของสิ่งมีชีวิต จึงจำเป็นสำหรับการเพิ่มไฮโดรเจนโปรตอน H. ในกรณีที่ไม่มี กระบวนการทั้งหมดในไมโตคอนเดรียจะหยุดลง เนื่องจากห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหยุดทำงาน ปฏิกิริยาทั่วไปของระยะ III:

(2CsHbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + + 42H20)

อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลทำให้เกิดโมเลกุล ATP 38 ตัว: ที่ระยะ II - 2 ATP และที่ระยะ III - 36 ATP โมเลกุล ATP ที่เป็นผลลัพธ์มีมากกว่าไมโตคอนเดรีย และมีส่วนร่วมในกระบวนการของเซลล์ทั้งหมดที่ต้องการพลังงาน เมื่อแยกออกจากกัน ATP จะให้พลังงาน (พันธะฟอสเฟตหนึ่งพันธะมี 40 kJ) และกลับสู่ไมโตคอนเดรียในรูปของ ADP และ F (ฟอสเฟต)

เฟสแสง

การเปลี่ยนแปลงของสารและพลังงานในกระบวนการสลายตัวประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

ฉันเวที- การเตรียมการ: สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนภายใต้การกระทำของเอ็นไซม์ย่อยอาหารแบ่งออกเป็นสารง่าย ๆ ในขณะที่ปล่อยพลังงานความร้อนเท่านั้น
โปรตีน ® กรดอะมิโน

ไขมัน ® กลีเซอรอลและกรดไขมัน

แป้ง ® กลูโคส

ครั้งที่สอง เวที- glycolysis (ปราศจากออกซิเจน): ดำเนินการในไฮยาโลพลาสซึมไม่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ มันเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ กลูโคสถูกทำลายลง:

ด่าน III- ออกซิเจน: ดำเนินการในไมโตคอนเดรียที่เกี่ยวข้องกับเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรียและเยื่อหุ้มชั้นใน, เอนไซม์มีส่วนร่วม, กรดไพรูวิกผ่านความแตกแยก

CO 2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ถูกปล่อยออกจากไมโตคอนเดรียสู่สิ่งแวดล้อม อะตอมไฮโดรเจนรวมอยู่ในห่วงโซ่ของปฏิกิริยา ซึ่งผลลัพธ์สุดท้ายคือการสังเคราะห์เอทีพี ปฏิกิริยาเหล่านี้ไปในลำดับต่อไปนี้:

1. อะตอมไฮโดรเจน H ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์พาหะเข้าสู่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียซึ่งก่อตัวเป็นคริสเตซึ่งจะถูกออกซิไดซ์:

2. โปรตอน H + (ไฮโดรเจนไอออนบวก) ถูกลำเลียงโดยพาหะไปยังพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนของคริสเต สำหรับโปรตอน เมมเบรนนี้และเยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโตคอนเดรียนั้นไม่สามารถซึมผ่านได้ ดังนั้นพวกมันจึงสะสมในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ก่อตัวเป็นอ่างเก็บน้ำโปรตอน

3. อิเล็กตรอนไฮโดรเจนจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวด้านในของเมมเบรนคริสเตและยึดติดกับออกซิเจนทันทีด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ออกซิเดสซึ่งสร้างออกซิเจนที่ใช้งานที่มีประจุลบ (ประจุลบ):

4. ประจุบวกและประจุลบที่ทั้งสองด้านของเมมเบรนสร้างสนามไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้าม และเมื่อความต่างศักย์ถึง 200 mV ช่องโปรตอนจะเริ่มทำงาน มันเกิดขึ้นในโมเลกุลของเอนไซม์ของ ATP synthetase ซึ่งฝังอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในที่สร้าง cristae

5. ผ่านช่องโปรตอน โปรตอน H + จะพุ่งเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย สร้างพลังงานในระดับสูง ซึ่งส่วนใหญ่ไปที่การสังเคราะห์ ATP จาก ADP และ F () และโปรตอน H + เองก็มีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนที่ใช้งานอยู่ น้ำและโมเลกุล O 2:

ดังนั้น O 2 ที่เข้าสู่ไมโตคอนเดรียระหว่างการหายใจของสิ่งมีชีวิตจึงมีความจำเป็นสำหรับการเพิ่มโปรตอน H + ในกรณีที่ไม่มีอยู่ กระบวนการทั้งหมดในไมโตคอนเดรียจะหยุดลง เนื่องจากห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหยุดทำงาน ปฏิกิริยาทั่วไปของระยะ III:

อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลทำให้เกิดโมเลกุล ATP 38 ตัว: ที่ระยะ II - 2 ATP และที่ระยะ III - 36 ATP โมเลกุล ATP ที่เป็นผลลัพธ์มีมากกว่าไมโตคอนเดรีย และมีส่วนร่วมในกระบวนการของเซลล์ทั้งหมดที่ต้องการพลังงาน เมื่อแยกออกจากกัน ATP จะให้พลังงาน (พันธะฟอสเฟตหนึ่งพันธะมี 46 kJ) และกลับสู่ไมโตคอนเดรียในรูปของ ADP และ F (ฟอสเฟต)

เมแทบอลิซึม (เมแทบอลิซึม)คือผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นในร่างกาย ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม

1. การแลกเปลี่ยนพลาสติก(การดูดซึม, แอแนบอลิซึม, การสังเคราะห์ทางชีวภาพ) - นี่คือเมื่อจากสารธรรมดาที่มีการใช้พลังงาน เกิดขึ้น (สังเคราะห์)ซับซ้อนยิ่งขึ้น. ตัวอย่าง:

• ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง กลูโคสจะถูกสังเคราะห์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

2. การแลกเปลี่ยนพลังงาน(การสลายตัว, การสลายตัว, การหายใจ) คือเมื่อสารที่ซับซ้อน สลาย (ออกซิไดซ์)กับสิ่งที่ง่ายกว่าและในเวลาเดียวกัน พลังงานถูกปลดปล่อยออกมาจำเป็นสำหรับชีวิต ตัวอย่าง:

• ในไมโตคอนเดรีย กลูโคส กรดอะมิโน และกรดไขมันจะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ และเกิดพลังงานขึ้น (การหายใจระดับเซลล์)

ความสัมพันธ์ของพลาสติกและเมแทบอลิซึมของพลังงาน

• เมแทบอลิซึมของพลาสติกทำให้เซลล์มีสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก) รวมถึงโปรตีนเอนไซม์สำหรับการเผาผลาญพลังงาน
• เมแทบอลิซึมของพลังงานช่วยให้เซลล์มีพลังงาน เมื่อทำงาน (จิตใจ กล้ามเนื้อ ฯลฯ) การเผาผลาญพลังงานจะเพิ่มขึ้น

ATP- สารพลังงานสากลของเซลล์ (ตัวสะสมพลังงานสากล) มันเกิดขึ้นในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน (ออกซิเดชันของสารอินทรีย์)

• ในระหว่างการเผาผลาญพลังงาน สารทั้งหมดจะสลายตัว และ ATP จะถูกสังเคราะห์ขึ้น ในกรณีนี้ พลังงานของพันธะเคมีของสารที่ซับซ้อนที่สลายตัวจะถูกแปลงเป็นพลังงานของ ATP พลังงานถูกเก็บไว้ใน ATP.
• ระหว่างการแลกเปลี่ยนพลาสติก สารทั้งหมดจะถูกสังเคราะห์ และ ATP จะสลายตัว โดยที่ ใช้พลังงานเอทีพี(พลังงานของ ATP จะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารที่ซับซ้อนซึ่งเก็บไว้ในสารเหล่านี้)

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด อยู่ในขั้นตอนการแลกเปลี่ยนพลาสติก
1) คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนมากขึ้นจะถูกสังเคราะห์จากความซับซ้อนน้อยกว่า
2) ไขมันจะถูกเปลี่ยนเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน
3) โปรตีนถูกออกซิไดซ์ด้วยการก่อตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ สารที่มีไนโตรเจน
4) พลังงานถูกปลดปล่อยและ ATP ถูกสังเคราะห์

ตอบ

เลือกสามตัวเลือก การแลกเปลี่ยนพลาสติกแตกต่างจากการแลกเปลี่ยนพลังงานอย่างไร?
1) พลังงานถูกเก็บไว้ในโมเลกุล ATP
2) พลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุล ATP ถูกใช้ไป
3) สารอินทรีย์ถูกสังเคราะห์
4) มีการสลายตัวของสารอินทรีย์
5) ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญ - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
6) อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการเผาผลาญโปรตีนจะเกิดขึ้น

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ในกระบวนการเมแทบอลิซึมของพลาสติก โมเลกุลจะถูกสังเคราะห์ในเซลล์
1) โปรตีน
2) น้ำ
3) เอทีพี
4) สารอนินทรีย์

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด เมแทบอลิซึมของพลาสติกและพลังงานสัมพันธ์กันอย่างไร
1) การแลกเปลี่ยนพลาสติกให้สารอินทรีย์เป็นพลังงาน
2) อุปกรณ์แลกเปลี่ยนพลังงานให้ออกซิเจนสำหรับพลาสติก
3) เมแทบอลิซึมของพลาสติกให้แร่ธาตุเป็นพลังงาน
4) การแลกเปลี่ยนพลาสติกจัดหาโมเลกุล ATP สำหรับพลังงาน

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ในกระบวนการเผาผลาญพลังงานซึ่งต่างจากพลาสติก
1) การใช้พลังงานที่มีอยู่ในโมเลกุลเอทีพี
2) การเก็บพลังงานในพันธะมหภาคของโมเลกุลเอทีพี
3) ให้เซลล์ที่มีโปรตีนและไขมัน
4) ให้เซลล์ที่มีคาร์โบไฮเดรตและกรดนิวคลีอิก

ตอบ

1. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะของการแลกเปลี่ยนกับประเภทของ: 1) พลาสติก 2) พลังงาน เขียนตัวเลข 1 และ 2 ในลำดับที่ถูกต้อง
ก) การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์
B) การก่อตัวของโพลีเมอร์จากโมโนเมอร์
B) รายละเอียดของ ATP
ง) การเก็บพลังงานในเซลล์
D) การจำลองดีเอ็นเอ
E) ฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน

ตอบ

2. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะของการเผาผลาญในเซลล์และประเภทของเซลล์: 1) พลังงาน 2) พลาสติก เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับตัวอักษร
ก) การสลายกลูโคสโดยปราศจากออกซิเจนเกิดขึ้น
B) เกิดขึ้นที่ไรโบโซมในคลอโรพลาสต์
C) ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญ - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
ง) สารอินทรีย์ถูกสังเคราะห์
D) พลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุล ATP ถูกใช้
E) พลังงานถูกปลดปล่อยและเก็บไว้ในโมเลกุล ATP

ตอบ

3. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณของการเผาผลาญของมนุษย์กับประเภทของมัน: 1) เมแทบอลิซึมของพลาสติก 2) เมแทบอลิซึมของพลังงาน เขียนตัวเลข 1 และ 2 ในลำดับที่ถูกต้อง
ก) สารถูกออกซิไดซ์
ข) สารถูกสังเคราะห์
C) พลังงานถูกเก็บไว้ในโมเลกุล ATP
ง) พลังงานถูกใช้ไป
D) ไรโบโซมมีส่วนร่วมในกระบวนการ
E) ไมโตคอนเดรียมีส่วนร่วมในกระบวนการ

ตอบ

4. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะของการเผาผลาญและประเภทของมัน: 1) พลังงาน 2) พลาสติก เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับตัวอักษร
ก) การจำลองดีเอ็นเอ
B) การสังเคราะห์โปรตีน
B) การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์
D) การถอดความ
D) การสังเคราะห์เอทีพี
E) การสังเคราะห์ทางเคมี

ตอบ

5. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะและประเภทของการแลกเปลี่ยน: 1) พลาสติก 2) พลังงาน เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับตัวอักษร
ก) พลังงานถูกเก็บไว้ในโมเลกุลเอทีพี
B) สังเคราะห์ไบโอโพลีเมอร์
ข) คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำถูกผลิตขึ้น
D) เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น
ง) การจำลองดีเอ็นเอเกิดขึ้น

ตอบ

เลือกสามกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน
1) การปล่อยออกซิเจนสู่บรรยากาศ
2) การเกิดคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ยูเรีย
3) ฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน
4) การสังเคราะห์กลูโคส
5) ไกลโคไลซิส
6) โฟโตไลซิสในน้ำ

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด พลังงานที่จำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อจะถูกปล่อยออกมาเมื่อ
1) การสลายสารอินทรีย์ในอวัยวะย่อยอาหาร
2) การระคายเคืองของกล้ามเนื้อโดยแรงกระตุ้นของเส้นประสาท
3) การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ในกล้ามเนื้อ
4) การสังเคราะห์เอทีพี

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด กระบวนการใดส่งผลให้เกิดการสังเคราะห์ไขมันในเซลล์
1) การกระจายตัว
2) การเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ
3) การแลกเปลี่ยนพลาสติก
4) ไกลโคไลซิส

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด คุณค่าของการเผาผลาญพลาสติก - อุปทานของร่างกาย
1) เกลือแร่
2) ออกซิเจน
3) ไบโอโพลีเมอร์
4) พลังงาน

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ในร่างกายมนุษย์เกิดขึ้นใน
1) ถุงลมปอดขณะหายใจ
2) เซลล์ร่างกายในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลาสติก
3) กระบวนการย่อยอาหารในทางเดินอาหาร
4) เซลล์ร่างกายในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมใดในเซลล์ที่มาพร้อมกับต้นทุนพลังงาน
1) ขั้นตอนการเตรียมการเผาผลาญพลังงาน
2) การหมักกรดแลคติก
3) การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์
4) การแลกเปลี่ยนพลาสติก

ตอบ

1. สร้างการติดต่อระหว่างกระบวนการและส่วนที่เป็นส่วนประกอบของเมแทบอลิซึม: 1) แอแนบอลิซึม (การดูดซึม), 2) แคแทบอลิซึม (การสลายตัว) เขียนตัวเลข 1 และ 2 ในลำดับที่ถูกต้อง
ก) การหมัก
B) ไกลโคไลซิส
ข) การหายใจ
D) การสังเคราะห์โปรตีน
ง) การสังเคราะห์ด้วยแสง
E) การสังเคราะห์ทางเคมี

ตอบ

2. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะและกระบวนการเผาผลาญ: 1) การดูดซึม (แอแนบอลิซึม), 2) การสลายตัว (แคแทบอลิซึม) เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับตัวอักษร
ก) การสังเคราะห์สารอินทรีย์ของร่างกาย
B) รวมถึงระยะเตรียมการไกลโคไลซิสและฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน
C) พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บไว้ใน ATP
D) เกิดน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์
D) ต้องใช้ต้นทุนพลังงาน
E) เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์และไรโบโซม

ตอบ

เลือกคำตอบที่ถูกต้องสองข้อจากห้าข้อและจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ เมแทบอลิซึมเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของระบบสิ่งมีชีวิต มีลักษณะเฉพาะกับสิ่งที่เกิดขึ้น
1) การคัดเลือกการตอบสนองต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมภายนอก
2) การเปลี่ยนแปลงความเข้มของกระบวนการและการทำงานทางสรีรวิทยาด้วยช่วงเวลาการสั่นที่แตกต่างกัน
3) การถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นคุณสมบัติและคุณสมบัติ
4) การดูดซึมสารที่จำเป็นและการขับถ่ายของเสีย
5) การรักษาองค์ประกอบทางกายภาพและทางเคมีที่ค่อนข้างคงที่ของสภาพแวดล้อมภายใน

ตอบ

1. คำศัพท์ทั้งหมดยกเว้นสองคำด้านล่างนี้ใช้เพื่ออธิบายการแลกเปลี่ยนพลาสติก ระบุคำศัพท์สองคำที่ "หลุดออกมา" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) การจำลองแบบ
2) การทำซ้ำ
3) ออกอากาศ
4) การโยกย้าย
5) การถอดอักษร

ตอบ

2. แนวคิดทั้งหมดที่แสดงด้านล่าง ยกเว้นสองประการ ใช้เพื่ออธิบายเมแทบอลิซึมของพลาสติกในเซลล์ ระบุแนวคิดสองข้อที่ "หลุดออกมา" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) การดูดซึม
2) การกระจายตัว
3) ไกลโคไลซิส
4) การถอดความ
5) ออกอากาศ

ตอบ

3. ข้อกำหนดที่แสดงด้านล่าง ยกเว้นสองข้อ ใช้เพื่อกำหนดลักษณะการแลกเปลี่ยนพลาสติก ระบุคำศัพท์สองคำที่ไม่อยู่ในรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) การแยกออก
2) การเกิดออกซิเดชัน
3) การจำลองแบบ
4) การถอดความ
5) การสังเคราะห์ทางเคมี

ตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด อะดีนีนเบสไนโตรเจน ไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามตัวที่เหลือคือ
1) ดีเอ็นเอ
2) RNA
3) เอทีพี
4) กระรอก

ตอบ

สัญญาณทั้งหมดด้านล่าง ยกเว้นสองประการ สามารถใช้เพื่อกำหนดลักษณะการเผาผลาญพลังงานในเซลล์ ระบุคุณลักษณะสองประการที่ "ไม่อยู่ในรายการทั่วไป" และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ตามที่ระบุ
1) มาพร้อมกับการดูดซึมพลังงาน
2) สิ้นสุดในไมโตคอนเดรีย
3) ลงท้ายด้วยไรโบโซม
4) มาพร้อมกับการสังเคราะห์โมเลกุล ATP
5) จบลงด้วยการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์

ตอบ

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

เรียกว่าการแตกแยก เป็นกลุ่มของสารประกอบอินทรีย์ที่ปล่อยพลังงานออกมาจำนวนหนึ่ง

การสลายตัวเกิดขึ้นในสองหรือสามขั้นตอน ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นในแอโรบิกจึงประกอบด้วยขั้นตอนการเตรียมการปราศจากออกซิเจนและออกซิเจน ในสภาวะไร้อากาศ (สิ่งมีชีวิตที่สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นพิษ) การกระจายตัวไม่ต้องการขั้นตอนสุดท้าย

ขั้นตอนสุดท้ายของการเผาผลาญพลังงานในแอโรบิกจบลงด้วยการเกิดออกซิเดชันอย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้ การสลายตัวของโมเลกุลกลูโคสเกิดขึ้นกับการก่อตัวของพลังงาน ซึ่งบางส่วนไปที่การก่อตัวของเอทีพี

เป็นที่น่าสังเกตว่าการสังเคราะห์เอทีพีเกิดขึ้นในกระบวนการฟอสโฟรีเลชันเมื่อเติมฟอสเฟตอนินทรีย์ลงใน ADP ในขณะเดียวกันก็สังเคราะห์ในไมโตคอนเดรียโดยมีส่วนร่วมของ ATP synthase

ปฏิกิริยาอะไรเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของสารประกอบพลังงานนี้?

อะดีโนซีนไดฟอสเฟตและฟอสเฟตรวมกันเป็น ATP และการก่อตัวของที่ใช้เวลาประมาณ 30.6 kJ / mol อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต เนื่องจากมีการปล่อยสารจำนวนมากในระหว่างการไฮโดรไลซิสของพันธะพลังงานสูงของเอทีพีอย่างแม่นยำ

เครื่องโมเลกุลที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์ ATP เป็นการสังเคราะห์เฉพาะ ประกอบด้วยสองส่วน หนึ่งในนั้นตั้งอยู่ในเมมเบรนและเป็นช่องทางที่โปรตอนเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานซึ่งจับโดยส่วนโครงสร้างอื่นของ ATP ที่เรียกว่า F1 ประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์ สเตเตอร์ในเมมเบรนได้รับการแก้ไขและประกอบด้วยบริเวณเดลต้า เช่นเดียวกับหน่วยย่อยอัลฟาและเบตา ซึ่งมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ทางเคมีของเอทีพี โรเตอร์ประกอบด้วยแกมมาและหน่วยย่อยเอปซิลอน ส่วนนี้หมุนโดยใช้พลังงานของโปรตอน การสังเคราะห์นี้ช่วยรับรองการสังเคราะห์ ATP หากโปรตอนจากเยื่อหุ้มชั้นนอกมุ่งตรงไปยังตรงกลางของไมโตคอนเดรีย

ควรสังเกตว่าเซลล์มีลักษณะเป็นลำดับเชิงพื้นที่ ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีของสารมีการกระจายแบบอสมมาตร (ไอออนที่มีประจุบวกไปในทิศทางเดียว และอนุภาคที่มีประจุลบจะไปในอีกทิศทางหนึ่ง) ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าเคมีบนเมมเบรน ประกอบด้วยสารเคมีและส่วนประกอบทางไฟฟ้า ควรจะกล่าวว่ามีศักยภาพบนพื้นผิวของไมโตคอนเดรียที่กลายเป็นรูปแบบสากลของการจัดเก็บพลังงาน

รูปแบบนี้ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ P. Mitchell เขาแนะนำว่าสารหลังการเกิดออกซิเดชันนั้นดูไม่เหมือนโมเลกุล แต่เป็นไอออนที่มีประจุบวกและลบซึ่งตั้งอยู่ที่ด้านตรงข้ามของเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย สมมติฐานนี้ทำให้สามารถอธิบายธรรมชาติของการก่อตัวของพันธะมหภาคระหว่างฟอสเฟตในระหว่างการสังเคราะห์อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต และยังกำหนดสมมติฐานทางเคมีของปฏิกิริยานี้ด้วย

หลัก แหล่งพลังงานสำหรับเซลล์เป็นสารอาหาร ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ซึ่งออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตเกือบทั้งหมดก่อนที่จะไปถึงเซลล์ของร่างกายจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสเนื่องจากการทำงานของระบบทางเดินอาหารและตับ นอกจากคาร์โบไฮเดรตแล้ว โปรตีนยังถูกย่อยสลาย - ไปจนถึงกรดอะมิโนและไขมัน - ไปจนถึงกรดไขมัน ในเซลล์ สารอาหารจะถูกออกซิไดซ์ภายใต้การกระทำของออกซิเจนและด้วยการมีส่วนร่วมของเอ็นไซม์ที่ควบคุมปฏิกิริยาของการปล่อยพลังงานและการใช้ประโยชน์ของมัน

เกือบ ปฏิกิริยาออกซิเดชันทั้งหมดเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียและพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บไว้ในรูปแบบของสารประกอบแมคโครจิก - ATP ในอนาคต มันคือ ATP ไม่ใช่สารอาหาร ที่ใช้เพื่อให้พลังงานสำหรับกระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์

โมเลกุลเอทีพีประกอบด้วย: (1) อะดีนีนฐานไนโตรเจน; (2) เพนโทสคาร์โบไฮเดรตไรโบส (3) สามกรดฟอสฟอริกตกค้าง ฟอสเฟตสองตัวสุดท้ายเชื่อมต่อกันและส่วนที่เหลือของโมเลกุลโดยพันธะมาโครจิก ฟอสเฟต ซึ่งระบุด้วยสัญลักษณ์ ~ ในสูตร ATP ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพและทางเคมีของร่างกาย พลังงานของแต่ละพันธะดังกล่าวคือ 12,000 แคลอรีต่อ 1 โมลของ ATP ซึ่งมากกว่าพลังงานของพันธะเคมีทั่วไปหลายเท่า ด้วยเหตุนี้พันธะฟอสเฟตจึงเรียกว่าแมคโครจิก นอกจากนี้ พันธะเหล่านี้สามารถทำลายได้ง่าย ทำให้กระบวนการภายในเซลล์มีพลังงานทันทีที่จำเป็น

เมื่อปล่อยตัว พลังงานเอทีพีบริจาคกลุ่มฟอสเฟตและเปลี่ยนเป็นอะดีโนซีนไดฟอสเฟต พลังงานที่ปล่อยออกมานั้นใช้สำหรับกระบวนการของเซลล์เกือบทั้งหมด เช่น ในปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวภาพและในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อ

การเติมสำรองเอทีพีเกิดขึ้นจากการรวม ADP กับกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างโดยสิ้นเปลืองพลังงานของสารอาหาร กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีก เอทีพีมีการบริโภคและสะสมอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าสกุลเงินพลังงานของเซลล์ เวลาหมุนเวียนของ ATP เพียงไม่กี่นาที

บทบาทของไมโตคอนเดรียในปฏิกิริยาเคมีของการสร้างเอทีพี. เมื่อกลูโคสเข้าสู่เซลล์ ภายใต้การกระทำของเอ็นไซม์ไซโตพลาสซึม มันจะเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิก (กระบวนการนี้เรียกว่าไกลโคไลซิส) พลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้ใช้เพื่อแปลง ADP จำนวนเล็กน้อยเป็น ATP ซึ่งน้อยกว่า 5% ของพลังงานสำรองทั้งหมด

95% ดำเนินการในไมโตคอนเดรีย กรดไพรูวิก กรดไขมัน และกรดอะมิโน ที่เกิดขึ้นตามลำดับจากคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน จะถูกแปลงในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรียไปเป็นสารประกอบที่เรียกว่าอะเซทิล-โคเอ ในทางกลับกัน สารประกอบนี้จะเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเอนไซม์หลายชุด ซึ่งเรียกรวมกันว่าวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกหรือวัฏจักรเครบส์ เพื่อเลิกใช้พลังงาน

ในวงจร กรดไตรคาร์บอกซิลิก อะเซทิล-CoAแตกตัวเป็นอะตอมไฮโดรเจนและโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกลบออกจากไมโตคอนเดรีย จากนั้นจึงออกจากเซลล์โดยการแพร่กระจายและขับออกจากร่างกายทางปอด

อะตอมไฮโดรเจนมีฤทธิ์ทางเคมีสูงมาก ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยาทันทีกับออกซิเจนที่กระจายเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย พลังงานจำนวนมากที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยานี้ใช้เพื่อแปลงโมเลกุล ADP จำนวนมากให้เป็น ATP ปฏิกิริยาเหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อนและต้องการการมีส่วนร่วมของเอนไซม์จำนวนมากที่ประกอบเป็นคริสเตยล ในระยะเริ่มต้น อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมจะกลายเป็นไฮโดรเจนไอออน กระบวนการนี้จบลงด้วยการเติมไฮโดรเจนไอออนกับออกซิเจน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ น้ำและพลังงานจำนวนมากถูกสร้างขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของ ATP synthetase ซึ่งเป็นโปรตีนทรงกลมขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็น tubercles บนพื้นผิวของ mitochondrial cristae ภายใต้การกระทำของเอนไซม์นี้ ซึ่งใช้พลังงานของไฮโดรเจนไอออน ADP จะถูกแปลงเป็น ATP โมเลกุล ATP ใหม่ถูกส่งจากไมโตคอนเดรียไปยังทุกส่วนของเซลล์ รวมถึงนิวเคลียส ซึ่งพลังงานของสารประกอบนี้ถูกใช้เพื่อให้มีการทำงานที่หลากหลาย
กระบวนการนี้ การสังเคราะห์เอทีพีโดยทั่วไปเรียกว่ากลไกเคมีของการเกิดเอทีพี