Biolojia oxidation. athari Redox: Mifano

Bila nishati haiwezi kuwepo single maisha njema. Baada ya yote, kila majibu ya kemikali, mchakato wowote zinahitaji uwepo wake. Mtu yeyote anaweza kuelewa kwa urahisi ni uzuri wake. Kama siku nzima ya kula chakula, basi kwa jioni, na pengine mapema, ongezeko la dalili uchovu kuanza, udhaifu, nguvu kiasi kikubwa.

Hivyo basi, viumbe njia tofauti ilichukuliwa na uzalishaji wa nishati? Ambapo gani kuja kutoka na nini taratibu kutokea kwa wakati mmoja ndani ya ngome? Jaribu kuelewa makala hii.

Kupata viumbe nishati

Njia yoyote hakuna nishati zilizotumika, msingi daima uongo OVR (redoksi athari). Mifano ni tofauti. equation ya usanisinuru, ambao unafanywa kwa mimea ya kijani na baadhi ya bakteria - ni pia OVR. Kwa kawaida, mchakato huo utakuwa tofauti kulingana na aina gani ya kiumbe hai ni maana.

Kwa hiyo, wanyama wote - ni heterotrophs. Yaani viumbe kama ambayo si uwezo peke kuunda ndani ya yenyewe tayari kwa ajili ya misombo zaidi hai na cleavage kutolewa yao ya nishati ya vifungo kemikali.

Mimea, kwa upande mwingine, ni nguvu zaidi wazalishaji kwa viumbe hai katika sayari yetu. Wao kufanya magumu na muhimu mchakato uitwao usanisinuru, ambayo ni malezi ya glucose kutokana na maji, dioksidi kaboni chini ya ushawishi wa vitu maalum - chlorophyll. na-bidhaa ni oksijeni, ambayo ni chanzo cha maisha kwa viumbe wote aerobic maisha.

athari Redox, mifano ambayo ni mfano katika mchakato:

• 6CO ₂ + 6H ₂ O = chlorophyll = C ₆ H ₁₀ O ₆ + 6O _2;

au

• carbon dioxide + oxide hidrojeni chini ya ushawishi wa rangi chlorophyll (enzyme majibu) + = monosaccharide bure Masi oksijeni.

Pia, pia kuna wawakilishi wa majani ya sayari ambao ni uwezo wa kutumia nishati ya minyororo ya kemikali ya misombo isokaboni. Wao ni kuitwa chemotroph. Hizi ni pamoja na aina nyingi za bakteria. Kwa mfano, vijiumbe ni hidrojeni, vioksidishaji substrate molekuli katika udongo. mchakato hutokea mujibu wa formula: 2H ₂ 0 = ₂ 2H ₂ 0.

historia ya maendeleo ya elimu juu ya oxidation kibaiolojia

utaratibu huo ni msingi wa nishati, inajulikana leo. Hii oxidation ya kibiolojia. Biokemia kama utafiti wa kina ya maelezo na taratibu ya hatua hatua ambayo vitendawili karibu gone. Hata hivyo, ilikuwa si mara zote.

kutaja ya kwanza ya ukweli kwamba ndani ya viumbe hai inapitia mabadiliko tata, ambayo kwa yenyewe wa athari za kemikali, kulikuwa na takribani karne XVIII. Ilikuwa wakati huu, Antuan Lavuaze, maarufu Kifaransa duka la dawa, alianza kazi ya njia sawa na oxidation kibaiolojia na mwako. Akaifuata njia ya mfano wakati kinga ya oksijeni kufyonzwa na kuhitimisha ambayo hutokea ndani ya mwili wa michakato oxidation, lakini polepole kuliko nje wakati wa mwako wa dutu mbalimbali. Hiyo ni, vioksidishaji - molekuli za oksijeni - ni ilijibu kwa misombo ya kikaboni, na hasa, pamoja na hidrojeni na kaboni kutoka kwao, na uongofu kamili, akifuatana na mtengano wa misombo.

Hata hivyo, pamoja na kwamba dhana hii ni kimsingi kabisa halisi, ilibakia kuficha mambo mengi. Kwa mfano:

• mchakato huo ni sawa, na masharti ya mtiririko lazima kufanana, lakini oxidation kuendelea kwenye joto la chini mwili;
• hatua akifuatana na kutolewa kiasi kubwa ya nishati ya joto na malezi moto unafanyika;
• katika viumbe hai hakuna chini ya 75-80% ya maji, lakini si kuzuia "moto" virutubisho ndani yao.

Ili kujibu maswali haya yote na kuelewa nini kweli ni oxidation kibaiolojia, zinahitajika zaidi ya mwaka mmoja.

Kuna nadharia mbalimbali ambayo alisema umuhimu wa mchakato wa oksijeni na hidrojeni. kawaida na mafanikio zaidi walikuwa:

• Bach ya nadharia, iitwayo peroksidi,
• Palladin ya nadharia, kwa kuzingatia dhana kama vile "chromogens".

Baadaye kulikuwa na wanasayansi wengi nchini Urusi na nchi nyingine za dunia, ambayo hatua kwa hatua kufanya nyongeza na mabadiliko katika suala la nini oxidation ya kibiolojia. Biokemia ya leo, kwa sababu ya kazi yao, kukuambia kuhusu kila moja ya mchakato majibu. Miongoni mwa majina maarufu katika uwanja huu ni hii:

• Mitchell,
• SV Severin,
• Warburg,
• VA Belitser;
• Lehninger;
• VP Skulachev;
• Krebs,
• kijani;
• V. A. Engelgardt;
• Kaylin na wengine.

Aina ya oxidation kibaiolojia

aina mbili ya msingi wanaweza kutofautishwa ya mchakato ambao utafanyika katika hali tofauti. Hivyo, kawaida katika aina nyingi za vijiumbe na njia fungi kubadili chakula na kusababisha - anaerobic. Hii oxidation ya kibiolojia, ambayo unafanywa bila oksijeni na bila ushiriki wake kwa namna yoyote. Hali hiyo hutengenezwa katika maeneo ambayo hakuna huduma hewa: chini ya ardhi, kuoza substrata, silts, tope, mabwawa na hata katika nafasi.

Aina hii ya oxidation ina jina mwingine - glycolysis. Pia ni moja ya hatua ya ngumu zaidi na muda mwingi, lakini kwa nguvu tajiri mchakato - kuwabadili aerobic au tishu kupumua. Hii ni aina ya pili ya mchakato. Hutokea katika yote aerobic hai viumbe-heterotrophs, ambayo kutumia oksijeni kwa ajili ya kupumua.

Hivyo, aina hizi za oxidation ya kibiolojia.

1. Glycolysis, anaerobic njia. Haihitaji uwepo wa oksijeni na kuisha kwa njia tofauti za Fermentation.
2. Tishu kupumua (uoksidishaji ufosforiaji), au aina aerobic. Inahitaji uwepo wajibu wa oksijeni Masi.

watendaji

Sasa kufikiria wenyewe moja kwa moja makala ambayo ina oxidation ya kibiolojia. Kufafanua misombo msingi na vifupisho yao, ambayo itaendelea kutumia.

1. Asetili coenzyme A (Asetili-CoA) - condensation ya asidi oxalic na asidi asetiki, kimeng'enya pacha, ambayo ni sumu katika hatua ya kwanza ya asidi ya mzunguko tricarboxylic.
2. Krebs mzunguko (citric acid mzunguko, asidi tricarboxylic) - Idadi ya mfululizo mabadiliko tata redoksi kuwashirikisha utoaji wa nishati, kupunguza hidrojeni, malezi ya bidhaa muhimu za Masi uzito. Ni kuu kiungo kuchochea na anabolism.
3. NAD na NAD * H - dehydrogenase enzyme, nikotinamidi adenini dinucleotide anasimama. formula pili - molekuli na hidrojeni masharti. NADP - nikotinamidadenindinukletid phosphate.
4. FAD na FAD * H - Flavin adenine dinucleotide - coenzyme dehydrogenase.
5. ATP - trifosfati adenosini.
6. PVK - piruvati asidi au piruvati.
7. Susineti au asidi succinic, H ₃ PO ₄ - asidi fosforasi.
8. GTP - guanosini adenosini, tabaka wa nyukleotidi purine.
9. ETC - mlolongo elektroni usafiri.
10. Enzymes mchakato: peroxidase, oxygenase, saitokromu oksidesi, Flavin dehydrogenase, coenzymes mbalimbali na dutu nyingine.

misombo hizi zote ni moja kwa moja kushiriki katika mchakato wa oxidation inayotokea katika tishu (seli) ya viumbe hai.

hatua ya oxidation kibaiolojia: Table

Hizi ni michakato yote ambayo kuongozana oxidation kibaiolojia kuwashirikisha oksijeni. Kwa kawaida, wao si kikamilifu ilivyoelezwa, lakini tu katika asili, kama kwa maelezo ya kina haja sura nzima ya kitabu. michakato yote biochemical ya viumbe hai ni sana mbalimbali faceted na tata.

Redox mchakato majibu

athari Redox, mifano ambayo ni mfano substrate michakato oxidation ilivyoelezwa hapo juu ni kama ifuatavyo.

1. Glycolysis: monosaccharide (glucose) + 2NAD ⁺ = 2ADF 2PVK 2ATF + 4H + ⁺ O ₂ + 2H + NADH.
2. Oxidation ya piruvati: enzyme = STC + kaboni + asetaldehide. Kisha baada ya hatua: Asetaldehidi + coenzyme A = Asetili-CoA.
3. wingi wa mabadiliko mtiririko wa asidi citric katika mzunguko wa Krebs.

Hizi athari redoksi, mfano hapo juu, kutafakari kiini cha mchakato tu katika ujumla. Inajulikana kuwa misombo katika swali kuhusiana na macromolecular au kuwa kubwa carbon mifupa, hivyo kuonyesha kila formula kamili si tu iwezekanavyo.

nishati pato la tishu kupumua

Kwa mujibu wa maelezo ya hapo juu ni wazi kwamba kufanya mahesabu ya pato jumla ya yote ya nishati ya oxidation ni rahisi.

1. Mbili molekuli ya ATP inatoa glycolysis.
2. Oxidation ya piruvati 12 ATP molekuli.
3. 22 molekuli akaunti kwa ajili ya asidi ya mzunguko tricarboxylic.

Jumla ndogo: jumla aerobic kibiolojia oxidation kwa njia inatoa nishati mavuno sawa na molekuli 36 ya ATP. Maana biooxidation dhahiri. Ni nguvu hizi hutumiwa na viumbe kuishi na kazi hai, ikiwa ni pamoja na joto mwili wake, harakati na mambo mengine muhimu.

Substrate anaerobic oxidation

Aina ya pili ya oxidation kibaiolojia - anaerobic. Hiyo ni moja kwamba unafanywa wakati wote, lakini ambayo vituo aina fulani ya microorganisms. Ni glycolysis, na ni hapa kwamba tofauti ni wazi katika uongofu baadaye ya vitu kati ya aerobic na anaerobic.

Biolojia oxidation hatua ya hivi mbalimbali.

1. Glycolysis, yaani oxidation ya molekuli glucose kuwa piruvati.
2. Fermentation, na kusababisha kuzaliwa upya wa ATP.

Fermentation inaweza kuwa ya aina mbalimbali, kulingana na kiumbe, utekelezaji wake.

lactic Fermentation

Unafanywa na bakteria lactic acid na baadhi fungi. kiini ni kurejesha PVC na asidi lactic. Utaratibu huu ni kutumika katika sekta ya kuzalisha:

• maziwa;
• pickled mboga na matunda;
• silage kwa wanyama.

Aina hii ya Fermentation ni moja ya wengi kutumika katika mahitaji ya binadamu.

pombe Fermentation

Inayojulikana watu kutoka nyakati za kale. kiini cha mchakato ni kubadili STC kuwa molekiuli wawili wa ethanol na mbili dioksidi kaboni. Kupitia hili kutoka ya bidhaa, aina hii ya Fermentation kutumika kuzalisha:

• mkate;
• mvinyo;
• bia;
• confectionery na mambo mengine.

Kufanya uyoga yake chachu na vijidudu bakteria.

butyric acid Fermentation

Inatosha aina narrowly maalum ya Fermentation. Pili bakteria wa jenasi Clostridium. kiini yamo katika ubadilishaji wa piruvati kuwa asidi butyric, kujenga harufu ya chakula na ladha kuvunda.

Kwa hiyo biooxidation majibu kinachoendelea njia hii, ni kivitendo kutumika katika sekta hiyo. Hata hivyo, bakteria hawa ni binafsi mbegu vyakula na madhara, kupunguza ubora wake.