ترکیبات ماکرو ارژیک ATP یک باتری جهانی و منبع انرژی در بدن است. چرخه ATP-ADP بار انرژی سلول. انباشته کننده های انرژی در بدن انباشته کننده جهانی در یک سلول است

الف1- کدام عنصر شیمیایی در سلول ها به مقدار زیاد وجود دارد:
1. نیتروژن
2. اکسیژن
3. کربن
4-هیدروژن
الف2. عنصر شیمیایی را که بخشی از ATP است، تمام مونومرهای پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک نام ببرید.
1) N 2) P 3) S 4) Fe
A3. یک ترکیب شیمیایی که کربوهیدرات نیست را نشان دهید.
1) لاکتوز 2) کیتین 3) کراتین 4) نشاسته
A4. نام ساختار پروتئین که مارپیچ زنجیره ای از اسیدهای آمینه است که در فضا به شکل یک توپ پیچیده شده است چیست؟

A5 در سلول های حیوانی، کربوهیدرات ذخیره ای عبارت است از:
1.نشاسته
2. سلولز
3. گلوکز
4. گلیکوژن
A6 منبع اصلی انرژی برای پستانداران نوزاد:
1. گلوکز
2.نشاسته
3. گلیکوژن
4. لاکتوز
A7. مونومر RNA چیست؟
1) باز نیتروژن 2) نوکلئوتید 3) ریبوز 4) اوراسیل
A8 چند نوع باز نیتروژنی در مولکول RNA وجود دارد؟
1)5 2)2 3)3 4)4
A9. کدام پایه نیتروژنی DNA مکمل سیتوزین است؟
1) آدنین 2) گوانین 3) اوراسیل 4) تیمین
A10. مولکول ها انباشته کننده انرژی بیولوژیکی جهانی هستند
1).پروتئین ها 2).لیپیدها 3).DNA 4).ATP
A11. در یک مولکول DNA، تعداد نوکلئوتیدهای حاوی گوانین 5 درصد از تعداد کل است. چه تعداد نوکلئوتید با تیمین در این مولکول وجود دارد؟
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%
A12. نقش مولکول های ATP در سلول چیست؟

1-ارائه تابع انتقال 2-انتقال اطلاعات ارثی

3-تامین فرآیندهای حیاتی با انرژی 4-تسریع بیوشیمیایی

واکنش ها

در 1. کربوهیدرات ها در یک سلول چه وظایفی را انجام می دهند؟

کاتالیزوری 4) ساختاری

انرژی 5) ذخیره سازی

موتور 6) انقباضی

در 2. چه اجزای ساختاری در نوکلئوتیدهای یک مولکول DNA وجود دارد؟

اسیدهای مختلف

لیپوپروتئین ها

کربوهیدرات دئوکسی ریبوز

اسید نیتریک

اسید فسفریک

در ساعت 3. ارتباطی بین ساختار و عملکرد ماده آلی و نوع آن ایجاد کنید:

ساختار و عملکرد ماده

الف. متشکل از بقایای مولکولهای گلیسرول و اسیدهای چرب 1. لیپیدها

ب. متشکل از بقایای مولکولهای اسید آمینه 2. پروتئینها

ب. در تنظیم حرارت شرکت کنید

د- محافظت از بدن در برابر مواد خارجی

D. در اثر پیوندهای پپتیدی تشکیل می شوند.

E. آنها بیشترین انرژی را دارند.

C1. مشکل را حل کنید.

1250 نوکلئوتید در یک مولکول DNA با آدنین (A) وجود دارد که 20 درصد از تعداد کل آنها است. تعیین کنید چه تعداد نوکلئوتید با تیمین (T)، سیتوزین (C) و گوانین (G) به صورت جداگانه در یک مولکول DNA وجود دارد. پاسخ خود را توضیح دهید.

مجموع: 21 امتیاز

معیارهای ارزیابی:

19 -21 امتیاز - "5"

13 - 18 امتیاز - "4"

9 - 12 امتیاز - "3"

1 - 8 امتیاز - "2"

تست. سطح مولکولی گزینه 2. کلاس نهم

A1 چهار عنصر شیمیایی 98 درصد از کل محتویات سلول را تشکیل می دهند. عنصر شیمیایی را مشخص کنید که یکی از آنها نیست.
1) O 2) P 3) C 4) N

A2 کودکان دچار راشیتیسم با کمبود موارد زیر می شوند.
1. منگنز و آهن
2-کلسیم و فسفر
3. مس و روی
4. گوگرد و نیتروژن
A3. دی ساکارید را نام ببرید.
1) لاکتوز 2) فروکتوز 3) نشاسته 4) گلیکوژن
A4. نام ساختار پروتئین که یک مارپیچ است که به صورت زنجیره ای از اسیدهای آمینه تا می شود چیست؟
1) اولیه 2) ثانویه 3) ثالثیه 4) کواترنر
A5 در سلول های گیاهی، کربوهیدرات ذخیره شده عبارت است از:
1.نشاسته
2. سلولز
3. گلوکز
4. گلیکوژن
A6 بیشترین مقدار انرژی در طی تجزیه 1 گرم آزاد می شود:
1. چربی
2. سنجاب
3. گلوکز
4. کربوهیدرات ها
A7. مونومر DNA چیست؟
1) پایه نیتروژن 2) نوکلئوتید 3) دئوکسی ریبوز 4) اوراسیل
A8 چند رشته پلی نوکلئوتیدی در یک مولکول DNA وجود دارد؟
1)1 2)2 3)3 4)4
A9. یک ترکیب شیمیایی را نام ببرید که در RNA یافت می شود اما در DNA یافت نمی شود.
1) تیمین 2) دئوکسی میریبوز 3) ریبوز 4) گوانین
A10. مولکول ها منبع انرژی سلول هستند
1).پروتئین ها 2).لیپیدها 3).DNA 4).ATP

A11. در یک مولکول DNA، تعداد نوکلئوتیدهای حاوی سیتوزین 5٪ از تعداد کل است. چه تعداد نوکلئوتید با تیمین در این مولکول وجود دارد؟
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%

A12. چه ترکیباتی در ATP وجود دارد؟

1-آدنین پایه نیتروژن، ریبوز کربوهیدرات، 3 مولکول اسید فسفریک

2- گوانین پایه نیتروژن، فروکتوز قند، باقیمانده اسید فسفریک.

3-ریبوز، گلیسرول و هر اسید آمینه

بخش B (سه پاسخ صحیح از شش پاسخ پیشنهادی را انتخاب کنید)

در 1. لیپیدها وظایف زیر را انجام می دهند:

آنزیمی 4) حمل و نقل

انرژی 5) ذخیره سازی

هورمونی 6) انتقال اطلاعات ارثی

در 2. چه اجزای ساختاری نوکلئوتیدهای یک مولکول RNA را تشکیل می دهند؟

بازهای نیتروژنی: A، U، G، C.

اسیدهای مختلف

بازهای نیتروژن: A، T، G، C.

کربوهیدرات ریبوز

اسید نیتریک

اسید فسفریک

در ساعت 3. بین ویژگی‌ها و مولکول‌هایی که برای آنها مشخصه هستند مطابقت ایجاد کنید.

ویژگی های مولکول

الف) بسیار محلول در آب هستند 1) مونوساکاریدها

ب) طعم شیرین دارند 2) پلی ساکاریدها

ج) بدون طعم شیرین

د) گلوکز، ریبوز، فروکتوز

د) نامحلول در آب

ه) نشاسته، گلیکوژن، کیتین.

C1. در یک مولکول DNA 1100 نوکلئوتید با سیتوزین (C) وجود دارد که 20 درصد از تعداد کل آنها است. تعیین کنید چند نوکلئوتید با تیمین (T)، گوانین (G)، آدنین (A) به صورت جداگانه در یک مولکول DNA وجود دارد، نتیجه به دست آمده را توضیح دهید.

قسمت A – 1 امتیاز (حداکثر 12 امتیاز)

قسمت B – 2 امتیاز (حداکثر 6 امتیاز)

قسمت C – 3 امتیاز (حداکثر 3 امتیاز)

مجموع: 21 امتیاز

معیارهای ارزیابی:

19 - 21 امتیاز - "5"

13 - 18 امتیاز - "4"

9 - 12 امتیاز - "3"

1 - 8 امتیاز - "2"

متابولیسم (متابولیسم)- این مجموع تمام واکنش های شیمیایی است که در بدن رخ می دهد. همه این واکنش ها به 2 گروه تقسیم می شوند

1. تعویض پلاستیک( جذب، آنابولیسم، بیوسنتز) - این زمانی است که از مواد ساده با مصرف انرژی تشکیل می شوند (سنتز می شوند)پیچیده تر. مثال:

• در طول فتوسنتز، گلوکز از دی اکسید کربن و آب سنتز می شود.

2. متابولیسم انرژی(تجزیه، کاتابولیسم، تنفس) - این زمانی است که مواد پیچیده است متلاشی شدن (اکسید شدن)به ساده تر و در عین حال انرژی آزاد می شود، برای زندگی لازم است. مثال:

• در میتوکندری، گلوکز، اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب توسط اکسیژن به دی اکسید کربن و آب اکسید می شوند که انرژی تولید می کند. (تنفس سلولی)

رابطه بین متابولیسم پلاستیک و انرژی

• متابولیسم پلاستیک مواد آلی پیچیده (پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک)، از جمله پروتئین های آنزیمی برای متابولیسم انرژی را در اختیار سلول قرار می دهد.
• متابولیسم انرژی به سلول انرژی می دهد. هنگام انجام کار (ذهنی، عضلانی و غیره) متابولیسم انرژی افزایش می یابد.

ATP- ماده انرژی جهانی سلول (انباشته کننده انرژی جهانی). در فرآیند متابولیسم انرژی (اکسیداسیون مواد آلی) تشکیل می شود.

• در طول متابولیسم انرژی، تمام مواد تجزیه می شوند و ATP سنتز می شود. در این حالت، انرژی پیوندهای شیمیایی مواد پیچیده متلاشی شده به انرژی ATP تبدیل می شود. انرژی در ATP ذخیره می شود.
• در طی متابولیسم پلاستیک، تمام مواد سنتز می شوند و ATP تجزیه می شود. که در آن انرژی ATP مصرف می شود(انرژی ATP به انرژی پیوندهای شیمیایی مواد پیچیده تبدیل شده و در این مواد ذخیره می شود).

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. در طی فرآیند تبادل پلاستیک
1) کربوهیدرات های پیچیده تر از کربوهیدرات های پیچیده تر ساخته می شوند
2) چربی ها به گلیسرول و اسیدهای چرب تبدیل می شوند
3) پروتئین ها اکسید می شوند تا دی اکسید کربن، آب و مواد حاوی نیتروژن را تشکیل دهند.
4) انرژی آزاد می شود و ATP سنتز می شود

پاسخ

سه گزینه را انتخاب کنید. متابولیسم پلاستیک چه تفاوتی با متابولیسم انرژی دارد؟
1) انرژی در مولکول های ATP ذخیره می شود
2) انرژی ذخیره شده در مولکول های ATP مصرف می شود
3) مواد آلی سنتز می شوند
4) مواد آلی تجزیه می شوند
5) محصولات نهایی متابولیسم - دی اکسید کربن و آب
6) در نتیجه واکنش های تبادلی، پروتئین ها تشکیل می شوند

پاسخ

یکی، درست ترین گزینه را انتخاب کنید. در فرآیند متابولیسم پلاستیک، مولکول ها در سلول ها سنتز می شوند
1) پروتئین ها
2) آب
3) ATP
4) مواد معدنی

پاسخ

یکی، درست ترین گزینه را انتخاب کنید. رابطه بین متابولیسم پلاستیک و انرژی چیست؟
1) متابولیسم پلاستیک مواد آلی را برای انرژی تامین می کند
2) متابولیسم انرژی اکسیژن را برای پلاستیک تامین می کند
3) متابولیسم پلاستیک مواد معدنی انرژی را تامین می کند
4) متابولیسم پلاستیک مولکول های ATP را برای انرژی تامین می کند

پاسخ

یکی، درست ترین گزینه را انتخاب کنید. در فرآیند متابولیسم انرژی، بر خلاف پلاستیک، وجود دارد
1) مصرف انرژی موجود در مولکول های ATP
2) ذخیره انرژی در پیوندهای پرانرژی مولکول های ATP
3) تامین پروتئین و لیپید برای سلول ها
4) تامین کربوهیدرات ها و اسیدهای نوکلئیک برای سلول ها

پاسخ

1. بین ویژگی های مبادله و نوع آن مطابقت برقرار کنید: 1) پلاستیک، 2) پرانرژی. اعداد 1 و 2 را به ترتیب صحیح بنویسید.
الف) اکسیداسیون مواد آلی
ب) تشکیل پلیمرها از مونومرها
ب) تجزیه ATP
د) ذخیره انرژی در سلول
د) همانندسازی DNA
ه) فسفوریلاسیون اکسیداتیو

پاسخ

2. بین ویژگی های متابولیسم در یک سلول و نوع آن مطابقت برقرار کنید: 1) انرژی، 2) پلاستیک. اعداد 1 و 2 را به ترتیب حروف بنویسید.
الف) تجزیه بدون اکسیژن گلوکز رخ ​​می دهد
ب) روی ریبوزوم ها، در کلروپلاست ها رخ می دهد
ب) محصولات نهایی متابولیسم - دی اکسید کربن و آب
د) مواد آلی سنتز می شوند
د) از انرژی موجود در مولکول های ATP استفاده می شود
ه) انرژی آزاد شده و در مولکول های ATP ذخیره می شود

پاسخ

3. بین علائم متابولیسم انسان و انواع آن مطابقت برقرار کنید: 1) متابولیسم پلاستیک، 2) متابولیسم انرژی. اعداد 1 و 2 را به ترتیب صحیح بنویسید.
الف) مواد اکسید می شوند
ب) مواد سنتز می شوند
ب) انرژی در مولکول های ATP ذخیره می شود
د) انرژی مصرف می شود
د) ریبوزوم ها در این فرآیند نقش دارند
ه) میتوکندری ها در این فرآیند دخالت دارند

پاسخ

4. بین ویژگی های متابولیسم و ​​نوع آن مطابقت برقرار کنید: 1) پرانرژی، 2) پلاستیک. اعداد 1 و 2 را به ترتیب حروف بنویسید.
الف) همانندسازی DNA
ب) بیوسنتز پروتئین
ب) اکسیداسیون مواد آلی
د) رونویسی
د) سنتز ATP
ه) کموسنتز

پاسخ

5. یک تناظر بین خصوصیات و انواع مبادله برقرار کنید: 1) پلاستیک، 2) انرژی. اعداد 1 و 2 را به ترتیب حروف بنویسید.
الف) انرژی در مولکول های ATP ذخیره می شود
ب) بیوپلیمرها سنتز می شوند
ب) دی اکسید کربن و آب تشکیل می شود
د) فسفوریلاسیون اکسیداتیو رخ می دهد
د) همانندسازی DNA رخ می دهد

پاسخ

سه فرآیند مرتبط با متابولیسم انرژی را انتخاب کنید.
1) آزاد شدن اکسیژن در جو
2) تشکیل دی اکسید کربن، آب، اوره
3) فسفوریلاسیون اکسیداتیو
4) سنتز گلوکز
5) گلیکولیز
6) فتولیز آب

پاسخ

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. انرژی مورد نیاز برای انقباض عضلانی زمانی آزاد می شود که
1) تجزیه مواد آلی در اندام های گوارشی
2) تحریک عضله توسط تکانه های عصبی
3) اکسیداسیون مواد آلی در عضلات
4) سنتز ATP

پاسخ

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. در نتیجه چه فرآیندی لیپیدها در سلول سنتز می شوند؟
1) تجزیه
2) اکسیداسیون بیولوژیکی
3) تعویض پلاستیک
4) گلیکولیز

پاسخ

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. منظور از متابولیسم پلاستیک تامین بدن است
1) نمک های معدنی
2) اکسیژن
3) پلیمرهای زیستی
4) انرژی

پاسخ

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. اکسیداسیون مواد آلی در بدن انسان در
1) حباب های ریوی در طول تنفس
2) سلول های بدن در فرآیند متابولیسم پلاستیک
3) فرآیند هضم غذا در دستگاه گوارش
4) سلول های بدن در فرآیند متابولیسم انرژی

پاسخ

یکی، صحیح ترین گزینه را انتخاب کنید. چه واکنش های متابولیکی در یک سلول با مصرف انرژی همراه است؟
1) مرحله آماده سازی متابولیسم انرژی
2) تخمیر لاکتیکی
3) اکسیداسیون مواد آلی
4) تعویض پلاستیک

پاسخ

1. یک تناظر بین فرآیندها و اجزای متابولیسم ایجاد کنید: 1) آنابولیسم (همسان سازی)، 2) کاتابولیسم (تجزیه). اعداد 1 و 2 را به ترتیب صحیح بنویسید.
الف) تخمیر
ب) گلیکولیز
ب) تنفس
د) سنتز پروتئین
د) فتوسنتز
ه) کموسنتز

پاسخ

2. بین ویژگی ها و فرآیندهای متابولیک مطابقت برقرار کنید: 1) جذب (آنابولیسم)، 2) تجزیه (کاتابولیسم). اعداد 1 و 2 را به ترتیب حروف بنویسید.
الف) سنتز مواد آلی در بدن
ب) شامل مرحله آماده سازی، گلیکولیز و فسفوریلاسیون اکسیداتیو است
ج) انرژی آزاد شده در ATP ذخیره می شود
د) آب و دی اکسید کربن تشکیل می شود
د) نیاز به مصرف انرژی دارد
ه) در کلروپلاست ها و روی ریبوزوم ها رخ می دهد

پاسخ

از بین پنج پاسخ، دو پاسخ صحیح را انتخاب کنید و اعدادی را که در زیر آنها نشان داده شده اند بنویسید. متابولیسم یکی از ویژگی های اصلی سیستم های زنده است
1) پاسخ انتخابی به تأثیرات محیطی خارجی
2) تغییر در شدت فرآیندها و عملکردهای فیزیولوژیکی با دوره های مختلف نوسان.
3) انتقال از نسلی به نسل دیگر از نشانه ها و خواص
4) جذب مواد لازم و رهاسازی مواد زائد
5) حفظ ترکیب فیزیکی و شیمیایی نسبتاً ثابت محیط داخلی

پاسخ

1. همه به جز دو مورد از اصطلاحات زیر برای توصیف تبادل پلاستیک استفاده می شود. دو عبارتی را که از لیست کلی خارج می شوند را مشخص کنید و اعدادی را که در زیر آنها نشان داده شده اند بنویسید.
1) همانند سازی
2) تکرار
3) پخش
4) جابجایی
5) رونویسی

پاسخ

2. تمام مفاهیم ذکر شده در زیر، به جز دو مورد، برای توصیف متابولیسم پلاستیک در یک سلول استفاده می شود. دو مفهوم را که از فهرست کلی «خارج می شوند» شناسایی کنید و اعدادی را که در زیر آنها نشان داده شده اند بنویسید.
1) جذب
2) تشدید
3) گلیکولیز
4) رونویسی
5) پخش

پاسخ

3. اصطلاحات فهرست شده در زیر، به جز دو مورد، برای توصیف تبادل پلاستیک استفاده می شود. دو عبارتی که در فهرست کلی وجود ندارد را مشخص کنید و اعدادی را که زیر آنها نشان داده شده اند بنویسید.
1) شکافتن
2) اکسیداسیون
3) همانند سازی
4) رونویسی
5) شیمی سنتز

پاسخ

یکی، درست ترین گزینه را انتخاب کنید. باز نیتروژنی آدنین، ریبوز و سه باقی مانده اسید فسفریک در ترکیب گنجانده شده است.
1) DNA
2) RNA
3) ATP
4) سنجاب

پاسخ

تمام علائم زیر، به جز دو مورد، می توانند برای مشخص کردن متابولیسم انرژی در یک سلول استفاده شوند. دو مشخصه را که از لیست کلی حذف شده اند شناسایی کنید و اعدادی را که در پاسخ شما در زیر آنها نشان داده شده اند بنویسید.
1) با جذب انرژی همراه است
2) به میتوکندری ختم می شود
3) به ریبوزوم ختم می شود
4) همراه با سنتز مولکول های ATP
5) با تشکیل دی اکسید کربن به پایان می رسد

پاسخ

سه خطا در متن داده شده پیدا کنید. تعداد پیشنهادهایی که در آنها ارائه شده است را مشخص کنید.(1) متابولیسم یا متابولیسم مجموعه ای از واکنش های سنتز و تجزیه مواد سلولی و بدن است که با آزاد شدن یا جذب انرژی همراه است. (2) مجموعه ای از واکنش ها برای سنتز ترکیبات آلی با وزن مولکولی بالا از ترکیبات با وزن مولکولی کم به عنوان تبادل پلاستیک نامیده می شود. (3) در واکنش های تبادل پلاستیک، مولکول های ATP سنتز می شوند. (4) فتوسنتز به عنوان متابولیسم انرژی طبقه بندی می شود. (5) در نتیجه شیمی سنتز، مواد آلی با استفاده از انرژی خورشید از مواد معدنی سنتز می شوند.

پاسخ

© D.V Pozdnyakov، 2009-2019

درک مدرن از فرآیند فسفوریلاسیون اکسیداتیو از کار پیشگام Belitzer و Kalkar سرچشمه می گیرد. کالکار ثابت کرد که فسفوریلاسیون هوازی با تنفس مرتبط است. بلیتسر به طور مفصل رابطه استوکیومتری بین اتصال فسفات مزدوج و جذب اکسیژن را مطالعه کرد و نشان داد که نسبت تعداد مولکول‌های فسفات معدنی به تعداد اتم‌های اکسیژن جذب شده

زمانی که تنفس حداقل دو برابر است. وی همچنین خاطرنشان کرد که انتقال الکترون ها از بستر به اکسیژن منبع انرژی احتمالی برای تشکیل دو یا چند مولکول ATP در هر اتم اکسیژن جذب شده است.

دهنده الکترون مولکول NADH است و واکنش فسفوریلاسیون به شکلی است

به طور خلاصه این واکنش به صورت نوشته شده است

سنتز سه مولکول ATP در واکنش (15.11) به دلیل انتقال دو الکترون از مولکول NADH در طول زنجیره انتقال الکترون به مولکول اکسیژن رخ می دهد. در این حالت انرژی هر الکترون 1.14 eV کاهش می یابد.

در یک محیط آبی، با مشارکت آنزیم های خاص، هیدرولیز مولکول های ATP رخ می دهد.

فرمول های ساختاری مولکول های درگیر در واکنش های (15.12) و (15.13) در شکل نشان داده شده است. 31.

تحت شرایط فیزیولوژیکی، مولکول های درگیر در واکنش های (15.12) و (15.13) در مراحل مختلف یونیزاسیون (ATP، ) قرار دارند. بنابراین، نمادهای شیمیایی در این فرمول ها باید به عنوان یک نمایش متعارف از واکنش های بین مولکول ها در مراحل مختلف یونیزاسیون درک شوند. در ارتباط با این، افزایش انرژی آزاد AG در واکنش (12/15) و کاهش آن در واکنش (13/15) به دما، غلظت یون و مقدار pH محیط بستگی دارد. تحت شرایط استاندارد eV kcal/mol). اگر اصلاحات مناسب را با در نظر گرفتن مقادیر فیزیولوژیکی pH و غلظت یون در داخل سلول ها و همچنین مقادیر معمول غلظت مولکول های ATP و ADP و فسفات معدنی در سیتوپلاسم سلول ها انجام دهیم، آنگاه برای انرژی هیدرولیز مولکول های ATP مقدار 0.54- eV (12.5- کیلوکالری در مول) را به دست می آوریم. انرژی آزاد هیدرولیز مولکول های ATP یک مقدار ثابت نیست. اگر این مکان ها از نظر غلظت متفاوت باشند، ممکن است حتی در مکان های مختلف یک سلول یکسان نباشد

از زمان کار پیشگام لیپمن (1941)، مشخص شده است که مولکول های ATP در سلول به عنوان یک ذخیره کننده کوتاه مدت جهانی و حامل انرژی شیمیایی مورد استفاده در اکثر فرآیندهای زندگی عمل می کنند.

آزاد شدن انرژی در طول هیدرولیز یک مولکول ATP با تبدیل مولکول ها همراه است.

در این حالت، پارگی پیوند نشان داده شده با نماد منجر به از بین رفتن باقی مانده اسید فسفریک می شود. به پیشنهاد لیپمن، چنین پیوندی "پیوند فسفات غنی از انرژی" یا "پیوند ماکرو ارژیک" نامیده شد. این نام بسیار تاسف بار است. این به هیچ وجه انرژی فرآیندهای رخ داده در طول هیدرولیز را منعکس نمی کند. آزاد شدن انرژی آزاد ناشی از گسیختگی یک پیوند نیست (چنین گسیختگی همیشه مستلزم صرف انرژی است)، بلکه با آرایش مجدد همه مولکول‌های شرکت‌کننده در واکنش‌ها، تشکیل پیوندهای جدید و بازآرایی پوسته‌های حل‌پذیری در طول واکنش ایجاد می‌شود. .

هنگامی که یک مولکول NaCl در آب حل می شود، یون های هیدراته تشکیل می شوند. عجیب است که این افزایش انرژی را به "پیوند بسیار ارژیک" در مولکول NaCl نسبت دهیم.

همانطور که مشخص است، در طول شکافت هسته های سنگین اتم، انرژی زیادی آزاد می شود که با شکستن پیوندهای پرانرژی همراه نیست، بلکه به دلیل چینش مجدد قطعات شکافت و کاهش انرژی دافعه کولوپ بین است. نوکلئون ها در هر قطعه

انتقاد منصفانه از ایده "ارتباطات کلان" بیش از یک بار بیان شده است. با این وجود، این ایده در ادبیات علمی گسترده شده است. بزرگ

جدول 8

فرمول های ساختاری ترکیبات فسفریله: a - فسفونولیرووات. b - 1،3-دی فسفوگلیسرات؛ ج - کراتین فسفات؛ - گلوکز-I-فسفات؛ - گلوکز-6-فسفات.

اگر از عبارت "پیوند فسفات پرانرژی" به صورت مشروط استفاده شود، هیچ ضرری ندارد، به عنوان شرح مختصری از کل چرخه تحولات رخ داده در یک محلول آبی در حضور مناسب سایر یون ها، pH و غیره.

بنابراین، مفهوم انرژی پیوند فسفات، که توسط بیوشیمی‌دانان استفاده می‌شود، به طور معمول تفاوت بین انرژی آزاد مواد اولیه و انرژی آزاد محصولات واکنش‌های هیدرولیز را که در آن گروه‌های فسفات جدا می‌شوند، مشخص می‌کند. این مفهوم را نباید با مفهوم انرژی پیوند شیمیایی بین دو گروه اتم در یک مولکول آزاد اشتباه گرفت. مورد دوم انرژی مورد نیاز برای قطع اتصال را مشخص می کند.

سلول ها حاوی تعدادی ترکیبات فسفریله هستند که هیدرولیز آنها در سیتوپلاسم با آزاد شدن آنرژی آزاد همراه است. انرژی آزاد استاندارد هیدرولیز برخی از این ترکیبات در جدول آورده شده است. 8. فرمول ساختاری این ترکیبات در شکل 1 نشان داده شده است. 31 و 35.

مقادیر منفی بزرگ انرژی های آزاد استاندارد هیدرولیز به دلیل انرژی هیدراتاسیون محصولات هیدرولیز با بار منفی و چینش مجدد پوسته های الکترونیکی آنها است. از روی میز 8 نتیجه می شود که مقدار انرژی آزاد استاندارد هیدرولیز یک مولکول ATP یک موقعیت متوسط ​​بین ترکیبات "پر انرژی" (فسفونولپیرونات) و "کم انرژی" (گلوکز-6-فسفات) اشغال می کند. این یکی از دلایلی است که مولکول ATP یک حامل جهانی مناسب گروه های فسفات است.

مولکول‌های ATP و ADP با کمک آنزیم‌های ویژه، بین پرانرژی و کم انرژی ارتباط برقرار می‌کنند.

ترکیبات فسفاته به عنوان مثال، آنزیم پیروات کیناز فسفات را از فسفونولپیرووات به ADP منتقل می کند. در نتیجه واکنش، پیروات و یک مولکول ATP تشکیل می شوند. سپس با کمک آنزیم هگزوکیناز، مولکول ATP می تواند گروه فسفات را به D-گلوکز منتقل کند و آن را به گلوکز-6-فسفات تبدیل کند. محصول کل این دو واکنش به تبدیل کاهش می یابد

بسیار مهم است که واکنش‌هایی از این نوع فقط از طریق یک مرحله میانی انجام شود، که در آن مولکول‌های ATP و ADP لزوماً شرکت می‌کنند.

در طی واکنش های اگزرگونیک (به عنوان مثال، اکسیداسیون)، انرژی آزاد می شود. تقریباً 40 تا 50 درصد آن در باتری های مخصوص ذخیره می شود. 3 باتری انرژی اصلی وجود دارد:

1. غشای داخلی میتوکندری- این یک انباشته کننده انرژی میانی برای تولید ATP است. به دلیل انرژی اکسیداسیون مواد، پروتون ها از ماتریکس به فضای بین غشایی میتوکندری "بیرون رانده می شوند". در نتیجه یک پتانسیل الکتروشیمیایی روی غشای میتوکندری داخلی ایجاد می شود. هنگامی که غشا تخلیه می شود، انرژی پتانسیل الکتروشیمیایی به انرژی ATP تبدیل می شود: اکسید E. ® E exp ® E ATP. برای اجرای این مکانیسم، غشای میتوکندری داخلی حاوی یک زنجیره انتقال الکترون آنزیمی برای اکسیژن و سنتاز ATP (ATP سنتاز وابسته به پروتون) است.

2. ATP و سایر ترکیبات پر انرژی. حامل مواد انرژی آزاد در مواد آلی پیوندهای شیمیایی بین اتم ها است. سطح انرژی معمول برای تشکیل یا فروپاشی یک پیوند شیمیایی ~ 12.5 کیلوژول بر مول است. با این حال، تعدادی مولکول وجود دارند که پیوندهای آنها هیدرولیز شده و بیش از 21 کیلوژول بر مول انرژی آزاد می کنند (جدول 6.1). اینها شامل ترکیباتی با پیوند فسفوآنهیدرید پرانرژی (ATP) و همچنین آسیل فسفات ها (استیل فسفات، 1،3-BPGA)، انول فسفات ها (فسفوئنول پیروات) و فسفوگوانیدین ها (فسفوکراتین، فسفوآرژینین) است.

جدول 6.1

انرژی آزاد استاندارد هیدرولیز برخی از ترکیبات فسفریله شده

توجه: 1 کیلو کالری = 4.184 کیلوژول

ترکیب اصلی پر انرژی در بدن انسان ATP است.

در ATP، یک زنجیره از سه باقی مانده فسفات به گروه 5'-OH آدنوزین مرتبط است. گروه های فسفات به صورت a، b و g تعیین می شوند. دو باقیمانده اسید فسفریک توسط پیوندهای فسفوآنهیدرید به یکدیگر متصل می شوند و باقیمانده a اسید فسفریک با پیوند فسفواستر به یکدیگر متصل می شوند. هیدرولیز ATP در شرایط استاندارد 30.5- کیلوژول بر مول انرژی آزاد می کند.

در مقادیر PH فیزیولوژیکی، ATP حامل چهار بار منفی است. یکی از دلایل ناپایداری نسبی پیوندهای فسفوآنیدرید دافعه قوی اتم های اکسیژن با بار منفی است که با حذف هیدرولیکی گروه فسفات پایانی ضعیف می شود. بنابراین، چنین واکنش هایی به شدت اگزرگونیک هستند.

در سلول ها، ATP با یون های Mg 2 + یا Mn 2 +، هماهنگ با a- و b-phosphate است که تغییر انرژی آزاد را در طول هیدرولیز ATP به 52.5 کیلوژول بر مول افزایش می دهد.

مکان مرکزی در مقیاس فوق (جدول 9.1.) توسط چرخه ATP "ADP + pH" اشغال شده است. این به ATP اجازه می دهد تا هم یک باتری جهانی و هم منبع انرژی جهانی برای موجودات زنده باشد. در سلول های خونگرم، ATP به عنوان یک انباشته کننده انرژی جهانی به دو صورت ایجاد می شود:

1) انرژی ترکیبات انرژی بر بیشتری را که بالاتر از ATP در مقیاس ترمودینامیکی هستند بدون مشارکت O 2 - جمع می کند - فسفوریلاسیون سوبسترا: S ~ P + ADP ® S + ATP;

2) انرژی پتانسیل الکتروشیمیایی را در حین تخلیه غشای میتوکندری داخلی جمع می کند - فسفوریلاسیون اکسیداتیو

ATP یک منبع انرژی جهانی برای انجام انواع اصلی کار سلولی (حرکت، انتقال غشایی مواد، بیوسنتز): الف) ATP + H 2 O ® ADP + pH.
ب) ATP + H 2 O ® AMP + PPn. در طول ورزش شدید، میزان مصرف ATP می تواند به 0.5 کیلوگرم در دقیقه برسد. اگر یک واکنش آنزیمی از نظر ترمودینامیکی نامطلوب باشد، در صورت همراه شدن با واکنش هیدرولیز ATP می تواند رخ دهد. هیدرولیز مولکول ATP نسبت تعادل زیرلایه ها و محصولات را در واکنش جفت شده 108 برابر تغییر می دهد.

ترکیبات پرانرژی همچنین شامل تری فسفات های نوکلئوزیدی هستند که انرژی را برای تعدادی از بیوسنتزها فراهم می کند: UTP - کربوهیدرات ها. CTP - لیپیدها؛ GTP - پروتئین ها. کراتین فسفات نقش مهمی در بیوانرژیک عضلات دارد.

3. NADPH+H + (NADPH 2)- کاهش نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات. این یک باتری ویژه با انرژی بالا است که در سلول (سیتوزول) برای بیوسنتز استفاده می شود. R-CH 3 + NADPH 2 + O 2 ® R-CH 2 OH + H 2 O + NADP + (در اینجا ایجاد یک گروه OH در مولکول نشان داده شده است).

آزاد شدن انرژی در یک سلول زنده به تدریج انجام می شود، به همین دلیل، در مراحل مختلف انتشار آن، می تواند به شکل شیمیایی مناسب برای سلول به شکل ATP جمع شود. سه مرحله وجود دارد که همزمان با مراحل کاتابولیسم است.

فاز اول- مقدماتی در این مرحله پلیمرها در دستگاه گوارش یا داخل سلول ها به مونومر تجزیه می شوند. تا 1% از انرژی زیرلایه ها آزاد می شود که به صورت گرما دفع می شود.

فاز دوم- تجزیه پلیمرها به محصولات میانی رایج. با آزاد شدن جزئی (تا 20٪) انرژی موجود در بسترهای اصلی مشخص می شود. مقداری از این انرژی در پیوندهای فسفات ATP انباشته می شود و مقداری به صورت گرما دفع می شود.

فاز سوم- تجزیه متابولیت ها به CO 2 و H 2 O با مشارکت اکسیژن در میتوکندری. تقریباً 80 درصد از کل انرژی پیوندهای شیمیایی مواد در این فاز آزاد می شود که در پیوندهای فسفات ATP متمرکز می شود. ساختار میتوکندری:

1. غشای خارجی MX فضای داخلی را محدود می کند. قابل نفوذ به O 2 و تعدادی از مواد با وزن مولکولی کم. حاوی آنزیم های متابولیسم لیپید و مونوآمین است.

2. فضای بین غشایی (IMS) حاوی آدنیلات کیناز است
(ATP + AMP «2 ADP) و آنزیم‌های فسفوریلاسیون ADP که با زنجیره‌های تنفسی مرتبط نیستند.

3. غشای میتوکندری داخلی (IMM): 20-25٪ از کل پروتئین ها هستند. آنزیم های زنجیره های انتقال پروتون و الکترون و فسفوریلاسیون اکسیداتیو. این فقط به مولکول های کوچک (O 2، اوره) نفوذ پذیر است و حاوی ناقل های گذرنده خاص است.

4. ماتریکس حاوی آنزیم های چرخه اسید تری کربوکسیلیک است،
ب- اکسیداسیون اسیدهای چرب ( تامین کنندگان اصلی بسترهای اکسیداسیون). آنزیم های سنتز میتوکندری خودمختار DNA، RNA، پروتئین ها و غیره در اینجا یافت می شوند.

عقیده ای وجود دارد که در واقع در سلول ها وجود دارد شبکه میتوکندریایی، که از طریق آن یک میتوکندری شاخه دار غول پیکر تشکیل می شود. تجزیه و تحلیل میکروسکوپی الکترونی سلول ها تصویر پذیرفته شده کلی از میتوکندری های فردی را نشان می دهد که در نتیجه برش های ساختار شاخه ای میتوکندری به دست آمده است. هنگامی که بافت ها همگن می شوند، میتوکندری های فردی در نتیجه بسته شدن ساختارهای غشای میتوکندری تخریب شده جدا می شوند. ساختار غشایی میتوکندری که در سلول مشترک است، می تواند برای انتقال انرژی به هر قسمت از سلول خدمت کند. چنین میتوکندری هایی در سلول های تاژک داران، مخمرها و تعدادی از بافت ها (عضله) یافت می شوند.

U باکتری ها هیچ میتوکندری ندارند، اکسیداسیون هوازی و تشکیل ATP در غشای سیتوپلاسمی در سازندهای غشایی خاص - مزوزوم ها رخ می دهد. مزوزوم ها به دو شکل اصلی - لایه ای و تاولی ارائه می شوند.

اکسیداسیون بیولوژیکی بر اساس فرآیندهای ردوکس که با انتقال الکترون تعیین می شوند. ماده با از دست دادن الکترون اکسید می شودیا به طور همزمان الکترون و پروتون (اتم های هیدروژن، هیدروژن زدایی) و یا اضافه کردن اکسیژن (اکسیژناسیون). تحول مخالف بازسازی است.

توانایی مولکول ها برای اهدای الکترون به مولکول دیگر توسط پتانسیل ردوکس(پتانسیل ردوکس، E 0 ¢، یا ORP). پتانسیل ردوکس با اندازه گیری نیروی الکتروموتور بر حسب ولت تعیین می شود. پتانسیل ردوکس واکنش در pH 7.0 به عنوان یک استاندارد در نظر گرفته می شود: H 2 « 2H + + 2e -، برابر با - 0.42 V. هر چه پتانسیل سیستم اکسیداسیون و کاهش کمتر باشد، راحت تر الکترون ها را از دست می دهد و بیشتر می شود. یک عامل کاهنده است هر چه پتانسیل سیستم بالاتر باشد، خواص اکسید کننده آن بیشتر است، یعنی. توانایی پذیرش الکترون این قانون زیربنای ترتیب آرایش حامل های الکترون میانی از هیدروژن های بستر به اکسیژن است.از NADH (-0.32 V) به اکسیژن (+0.82 V).

هنگام مطالعه فرآیندهای اکسیداتیو در سلول ها، توصیه می شود از طرح زیر برای استفاده از اکسیژن پیروی کنید (جدول 6.2). سه مسیر اصلی در اینجا در نظر گرفته می شود: 1) اکسیداسیون بستر با هیدروژن زدایی با انتقال دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن با تشکیل H 2 O (انرژی اکسیداسیون به شکل ATP انباشته می شود، بیش از 90٪ اکسیژن. در این فرآیند مصرف می شود) یا یک مولکول اکسیژن با تشکیل H 2 O 2 . 2) افزودن یک اتم اکسیژن برای تشکیل یک گروه هیدروکسیل (افزایش حلالیت بستر) یا یک مولکول اکسیژن (متابولیسم و ​​خنثی سازی مولکول های معطر پایدار). 3) تشکیل رادیکال های آزاد اکسیژن، که هم برای محافظت از محیط داخلی بدن در برابر ماکرومولکول های خارجی و هم برای آسیب رساندن به غشاها در مکانیسم های استرس اکسیداتیو عمل می کند. تنفس بافتی– بخشی از اکسیداسیون بیولوژیکی که در آن هیدروژن زدایی و دکربوکسیلاسیون سوبستراها اتفاق می افتد و به دنبال آن پروتون ها و الکترون ها به اکسیژن منتقل می شوند و انرژی به شکل ATP آزاد می شود.

جدول 6.2

راه های اصلی استفاده از اکسیژن در سلول ها

بسترهای اکسیداسیون مولکول هایی هستند که در طی اکسیداسیون هیدروژنه می شوند (2H از دست می دهند). طبقه بندی بر اساس این ایده است که انرژی آزاد استاندارد اکسیداسیون NADH DG 0 ¢ = -218 کیلوژول بر مول است. در ارتباط با این مقدار، 3 نوع بستر متمایز می شود:

1. بسترهای نوع اول(هیدروکربن ها) - سوکسینات، آسیل کوآ.

هنگامی که آنها هیدروژنه می شوند، ترکیبات غیر اشباع تشکیل می شوند. میانگین انرژی حذف جفت e حدود 150 کیلوژول بر مول است. NAD نمی تواند در هیدروژن زدایی بسترهای نوع I شرکت کند.

2. بسترهای نوع II(الکل) - ایزوسیترات، مالات. هنگامی که آنها هیدروژنه می شوند، کتون ها تشکیل می شوند. میانگین انرژی حذف جفت e حدود 200 کیلوژول بر مول است، بنابراین NAD می تواند در هیدروژن زدایی بسترهای نوع II شرکت کند.

3. بسترهای نوع سوم(آلدئیدها و کتون ها) - گلیسرآلدئید-3-فسفات، و همچنین پیروات و 2-اکسگلوتارات.

انرژی حذف جفت e حدود 250 کیلوژول بر مول است. دهیدروژنازهای سوبسترای نوع III اغلب حاوی چندین کوآنزیم هستند. در این حالت بخشی از انرژی تا زنجیره انتقال الکترون ذخیره می شود.

بسته به نوع بستر اکسیداسیون (به عنوان مثال، در انرژی حذف جفت e-)، زنجیره های تنفسی کامل و کوتاه شده (زنجیره های انتقال الکترون، ETC) متمایز می شوند. CPE یک نوار نقاله جهانی برای انتقال الکترون ها از بسترهای اکسیداسیون به اکسیژن است که مطابق با گرادیان پتانسیل ردوکس ساخته شده است.اجزای اصلی زنجیره تنفسی به ترتیب مرتب شده اند افزایش پتانسیل ردوکس آنها CPE کامل شامل بسترهای نوع دوم و سوم و کوتاه شده شامل بسترهای نوع اول است. CPE در غشای داخلی میتوکندری تعبیه شده است.اتم های هیدروژن یا الکترون ها در طول زنجیره از اجزای الکترونگاتیو تر به سمت اکسیژن الکترومثبت تر حرکت می کنند.

در فرآیند تبدیل بیوشیمیایی مواد، پیوندهای شیمیایی شکسته می شوند که همراه با آزاد شدن انرژی است. این انرژی رایگان و بالقوه است که نمی تواند مستقیماً توسط موجودات زنده استفاده شود. باید تبدیل شود. دو شکل جهانی انرژی وجود دارد که می توان در یک سلول برای انجام انواع مختلف کار استفاده کرد:

1) انرژی شیمیایی، انرژی پیوندهای پرانرژی ترکیبات شیمیایی. پیوندهای شیمیایی در صورتی پرانرژی نامیده می شوند که هنگام شکستن، مقدار زیادی انرژی آزاد آزاد شود. ترکیباتی که دارای چنین پیوندهایی هستند ماکروارژیک هستند. مولکول ATP دارای پیوندهای پرانرژی است که دارای خواص خاصی است که نقش مهم آن را در متابولیسم انرژی سلول ها تعیین می کند:

· ناپایداری ترمودینامیکی؛

· پایداری شیمیایی بالا. حفاظت موثر انرژی را فراهم می کند، زیرا از اتلاف انرژی به شکل گرما جلوگیری می کند.

· اندازه کوچک مولکول ATP به آن اجازه می دهد تا به راحتی در قسمت های مختلف سلول منتشر شود که در آن انرژی خارجی برای انجام کارهای شیمیایی، اسمزی یا شیمیایی مورد نیاز است.

· تغییر انرژی آزاد در طول هیدرولیز ATP دارای مقدار متوسطی است که به آن اجازه می دهد تا عملکردهای انرژی را به بهترین نحو انجام دهد، یعنی انتقال انرژی از ترکیبات پرانرژی به ترکیبات کم انرژی.

ATP یک انباشته کننده انرژی جهانی برای همه موجودات زنده است. انرژی موجود در مولکول ATP را می توان در واکنش هایی که در سیتوپلاسم رخ می دهد (در اکثر بیوسنتزها و همچنین در برخی از فرآیندهای وابسته به غشاء) مصرف کرد.

2) انرژی الکتروشیمیایی (انرژی پتانسیل گذرنده هیدروژن)Δ. هنگامی که الکترون ها در امتداد زنجیره ردوکس، در غشاهای موضعی از یک نوع خاص، به نام تشکیل انرژی یا مزدوج، منتقل می شوند، توزیع نابرابر پروتون ها در فضا در دو طرف غشاء رخ می دهد، یعنی یک گرادیان هیدروژنی با جهت عرضی یا گذر غشایی. Δ، که بر حسب ولت اندازه گیری می شود، روی غشاء ظاهر می شود، Δ حاصل منجر به سنتز مولکول های ATP می شود. انرژی به شکل Δ را می توان در فرآیندهای مختلف وابسته به انرژی روی غشاء استفاده کرد:

· برای جذب DNA در طول فرآیند تبدیل ژنتیکی.

· برای انتقال پروتئین در سراسر غشاء.

· برای اطمینان از حرکت بسیاری از پروکاریوت ها.

· برای اطمینان از انتقال فعال مولکول ها و یون ها در سراسر غشای سیتوپلاسمی.

تمام انرژی آزاد به دست آمده از اکسیداسیون مواد به شکلی در دسترس سلول تبدیل نمی شود و در ATP انباشته می شود. بخشي از انرژي آزاد حاصله به صورت انرژي حرارتي و كمتر نور و انرژي الكتريكي تلف مي شود. اگر سلولی انرژی بیشتری از آنچه که می تواند برای تمام فرآیندهای مصرف کننده انرژی صرف کند ذخیره کند، مقدار زیادی از مواد ذخیره با وزن مولکولی بالا (لیپیدها) را سنتز می کند. در صورت لزوم، این مواد دچار دگرگونی های بیوشیمیایی شده و انرژی سلول را تامین می کنند.