जैविक ओक्सीकरण। अक्साइडिजन-कमी प्रतिक्रियाहरू: उदाहरणहरू

ऊर्जा बिना, कुनै पनि जीवित रहने को कुनै अस्तित्व छैन। आखिर, हरेक रासायनिक प्रतिक्रिया, कुनै पनि प्रक्रिया यसको उपस्थिति चाहिन्छ। कुनै व्यक्तिलाई बुझ्न र यसलाई महसुस गर्न यो सजिलो छ। यदि तपाईं सबै दिन खाएनन भने, त्यसपछि साँझ सम्म र सम्भवतः, बढ्दो थकान, तपस्या, र शक्तिको लक्षणहरू निकै कम हुनेछन्।

विभिन्न जीवहरूले ऊर्जालाई कसरी अनुकूल बनायो? यो कहाँबाट आउँछ र कुन प्रक्रिया सेल भित्र हुन्छ? यस लेखलाई बुझ्न कोसिस गरौं।

जीवहरु द्वारा ऊर्जा उत्पादन

कुनै पनि तरिकाले ऊर्जा खपत गर्छ, आधार सधैं ओआरआर (रिडक्स प्रतिक्रियाहरू) हो। उदाहरणहरू फरक दिन सकिन्छ। फोटा संश्लेषण को समीकरण, जुन हरित पौधहरु र केहि जीवाणुहरु द्वारा गरिन्छ - ओवीआर पनि छ। स्वाभाविक रूप देखि, प्रक्रियाहरु को किस प्रकार को जीवित हुनु को आधार मा भिन्न हुनेछ।

त्यसकारण, सबै जनावरहरू हिटरोट्रोफ हुन्छन्। यही हो, त्यस्ता जीवनीहरू जसले स्वतन्त्र रूपमा तयार बनाइयो कार्बनिक यौगिकहरू आफैलाई थप विभाजनको लागि र रासायनिक बन्धनहरूको ऊर्जालाई मुक्त गर्न सक्षम छैनन्।

बिरुवाहरू, यसको विपरीत, हाम्रो ग्रहमा कार्बनिक पदार्थको सबैभन्दा शक्तिशाली निर्माता हो। तिनीहरू फोटोसिन्थिस भनिन्छ एक जटिल र महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया, जुन पानीबाट ग्लूकोजको गठनमा हुन्छन्, कार्बन डाइअक्साइड विशेष पदार्थको क्रियाकलाप अन्तर्गत - क्लोरोफिल। A byproduct ओक्सीजन हो, जुन सबै एरोबिक जीवित प्राणीहरूको जीवनको स्रोत हो।

अक्साइडिजन-कमजोरी प्रतिक्रियाहरू, जसका उदाहरणहरू यो प्रक्रिया वर्णन गर्नुहोस्:

• 6CO ₂ + 6H ₂ हे = क्लोरोफिल = सी ₆ एच ₁₀ ओ ₆ + ₆ हे ₂ ;

वा

• कार्बन डाइऑक्साइड + हाइड्रोजन ओक्साइड क्लोरोफिल वर्णक (प्रतिक्रिया एन्जाइम) को प्रभाव को तहत = मोनोसोकोक्डाइड + फ्री आणविक ऑक्सीजन।

ग्रह को बायोमास को प्रतिनिधि पनि छन् जो अकार्बनिक यौगिकहरु को रासायनिक बंध को ऊर्जा को उपयोग गर्न मा सक्षम हुन्छन्। उनीहरूलाई हेमट्रोप भनिन्छ। ती थुप्रै प्रकारका जीवाणुहरू समावेश छन्। उदाहरणको लागि, हाइड्रोजन सूक्ष्मजीवणहरू जो मिट्टीमा सब्सट्रेट अणुहरु लाई अक्सीकरण गर्दछ। प्रक्रिया सूत्रको अनुसार हुन्छ: 2H ₂ + 0 ₂ = 2H ₂ 0।

जैविक ओक्सीकरण को बारे मा ज्ञान को विकास को इतिहास

प्रसोधन गर्ने ऊर्जालाई प्रसोधन गर्ने प्रक्रिया अहिले राम्ररी चिनिन्छ। यो एक जैविक ओक्सीकरण हो। जैव रसायनले राम्ररी अध्ययन गरेको सबै चरणहरु को उपन्यास र तंत्र को अध्ययन को रूप मा अध्ययन गरेको छ, कि लगभग कुनै पहेलियां बाँकी छैन। यद्यपि, यो सधैं स्थिति थिएन।

यो तथ्य उल्लेख गरिएको छ कि जीवित प्राणीहरूमा जटिल परिवर्तनहरू छन्, जुन प्रकृति रासायनिक प्रतिक्रियाहरू छन्, 18 औं शताब्दीको वरिपरि उभिए। यो समयमा थियो कि एन्टोन लाओलोइज, प्रसिद्ध फ्रांसीसी रसायनज्ञ, उनीहरूलाई ध्यान दिए कि जैविक ओक्सीकरण र दहन समान हो। उनीहरूले श्वसनको समयमा अवशोषित ओक्सीजनको अनुमानित पथ पत्ता लगाए र यो निष्कर्षमा पुग्यो कि ओक्सीकरण प्रक्रिया शरीर भित्र पस्छ, विभिन्न पदार्थहरू जलाइदिन्छ मात्र भन्दा कम मात्र। यही हो, ओक्सीडाइजर-ओक्सीजन अणुहरू-कार्बनिक यौगिहरू, विशेष गरी हाइड्रोजन र कार्बनबाट प्रतिक्रिया गर्छ, र यौगिकहरूको अपघटन सँगसँगै एक पूर्ण परिवर्तन हुन्छ।

यद्यपि, यो धारणा स्वार्थमा एकदम सही छ तापनि, धेरै चीजहरू अस्पष्ट रहन्छन्। उदाहरणका लागि:

• एक पटक प्रक्रियाहरू एकचोटि भएपछि, उनीहरूको प्रवाहको लागि अवस्था समान हुनुपर्छ, तर अक्सिजन कम शरीरको तापमानमा हुन्छ;
• यो क्रिया थर्मल ऊर्जा को एक बहुमूल्य राशि को रिलीज संग छैन र एक ज्वाला को गठन छैन;
• जीवित प्राणीमा 75-80 भन्दा कम पानीको मात्रामा, तर यसले उनीहरूलाई पोषक तत्वहरूको "जलाउने" रोक्न सक्दैन।

यी सबै प्रश्नहरूको जवाफ दिनुहोस् र वास्तवमा एक जैविक ओक्सीकरण के हो भनेर बुझ्न, यो एक भन्दा बढी वर्ष लागे।

त्यहाँ विभिन्न सिद्धान्तहरू थिए जुन प्रक्रियामा ओक्सीजन र हाइड्रोजनको महत्त्वको अनुकरण गर्दछ। सबैभन्दा साधारण र धेरै सफल थिए:

• बाकको सिद्धान्त, पेरोक्साइड भनिन्छ;
• Palladin को सिद्धांत, "अवधारणा" जस्तै "क्रोमोजेन" को आधार मा।

भविष्यमा त्यहाँ अझै पनि धेरै वैज्ञानिकहरू थिए, दुवै रूस र विश्वका अन्य देशहरूमा, जसले बिस्तारै जैविक अक्सिजनको प्रश्नमा थप वृद्धि र परिवर्तनमा परिवर्तन गरे। हाम्रो समयको जैव रसायन, उनीहरूको कामका लागि धन्यवाद, यस प्रक्रियाको प्रत्येक प्रतिक्रियाको बारेमा बताउन सक्छ। यस क्षेत्रमा सबैभन्दा प्रसिद्ध नामहरू निम्न हुन्:

• Mitchell;
• SV Severin;
• Warburg;
• VA Belitser;
• Leninger;
• V. P. Skulachev;
• Krebs;
• हरित;
• वी। एन्जेलहार्ड;
• Keilin र अन्य।

जैविक ओक्सीकरण को प्रकार

त्यहाँ विचारको दुई प्रक्रियाहरू छन्, जुन विभिन्न परिस्थितिहरूमा पर्दछ। त्यसोभए, धेरै प्रकारका सूक्ष्मजीवविज्ञानहरू र फ्युजीको लागि उनीहरूको खाना बदल्न को लागी सबैभन्दा सामान्य तरिका एनाबेरिक हो। यो जैविक अक्सिजन, जुन अक्सीजन सम्म पहुँच र कुनै पनि प्रकार को बिना यसको बिना बिना गरिन्छ। यस्तै स्थितिहरू सिर्जना गरिन्छ जहाँ हवामा पहुँच छैन: भूमिगत, सब्सट्रेटहरू, माछा, माटो, मार्श र ठाउँमा पनि।

यस प्रकार को ओक्सीकरण को अर्को नाम हो - ग्ल्याकोक्लिसिस। यो अधिक जटिल र समय-उपभोग गर्ने चरणहरु मध्ये एक हो, तर ऊर्जावान समृद्ध प्रक्रिया - एरोबिक परिवर्तन वा ऊतक श्वसन। यो विचार अन्तर्गत प्रक्रियाको दोस्रो प्रकार हो। यो सबै एरोबिक जीवित प्राणीहरू-हेटरोट्रोफ्समा हुन्छ, जुन श्वसनको लागि ओक्सीजन प्रयोग गर्दछ।

यस प्रकार, जैविक ओक्सीकरण को प्रकार निम्नानुसार छन्।

1. ग्ल्याकोलिस, एअरोबिक मार्ग। अक्सीजन को उपस्थिति र किण्वन को विभिन्न रूपहरु संग समाप्त को आवश्यकता छैन।
2. ऊतक श्वसन (ओक्सीडिएट फास्फोरिलेशन), या एरोबिक उपस्थिति। आणविक ऑक्सीजनको उपस्थिति चाहिन्छ।

प्रक्रियामा सहभागीहरू

हामी आफैले धेरै सुविधाहरूको विचारलाई फर्काउँछौं, जसले जैविक ओक्सीकरण समावेश गर्छ। मुख्य जडानहरू र तिनीहरूको संक्षिप्त विवरणहरू परिभाषित गर्नुहोस्, जुन हामी भविष्यमा प्रयोग गर्नेछौं।

1. Acetylcoenzyme-A (acetyl-CoA) - oxalic एसिड र coenzyme संग acetic एसिड को एक condensate, tricarboxylic एसिड चक्र को पहिलो चरण मा निर्मित।
2. क्रेब्स चक्र (सिट्रिक एसिड, ट्रिकरबक्साइलिक एसिड) चक्र जटिल लगातार निरन्तर रूपान्तरणको एक श्रृंखला हो, ऊर्जाको रिहाई, हाइड्रोजनको कमी, महत्त्वपूर्ण कम आणविक उत्पादनको निर्माण। यो काटा र एनालिटलवादको मुख्य लिङ्क हो।
3. एनएडी र एनएडी * एच एंजाइम डाइडिडोजेजनेस हो, निकोटिनामाइड एडेनाइन डिन्युलोटाइड को रूप मा डिकोडिङ। दोस्रो सूत्र संलग्न संलग्न हाइड्रोजनसँग अणु हो। NADP - निकोटिनमिडाइड एडेनाइन डाइवक्लाइड-फास्फेट।
4. FAD र FAD * एच - flavinadenidine dinucleotide - coenzyme dehydrogenases।
5. एटीपी - एडेनोसिन ट्राफोस्फोरिक एसिड।
6. PVK - pyruvic एसिड या pyruvate।
7. Succinate या succinic एसिड, एच ₃ पीओ ₄ - फास्फोरिक एसिड।
8. जीटीपी - गानोओसिन ट्राइफोस्फेट, पुराण एन्युलेटोटाइड को एक वर्ग।
9. ईटीसी एक विद्युत् यातायात श्रृंखला हो।
10. प्रक्रियाको एंजाइमहरू: पेरोक्साइड, ओक्सीजनिस, साइटोक्रोम ओक्साइड, फ्लेभिन डाइरेड्रोजनेज, विभिन्न कोनेजाइम र अन्य यौगिकहरू।

यी सबै यौगिहरु लाई ओक्सीकरण प्रक्रिया मा सीधा सहभागिता हो जो कि जीवित जीवहरु को ऊतक (कोशिकाओं) मा हुन्छ।

जैविक ओक्सीकरण को चरण: तालिका

यी सबै प्रक्रियाहरू हुन् जसले जैविक अक्साइडको साथ ओक्सीजनको सहभागिताको साथ। स्वाभाविक रूप देखि, तिनीहरू पूरी तरह वर्णित छैन, तर केवल सार मा, किनकि एक विस्तृत विवरण को लागि किताब को एक सारा अध्याय को आवश्यकता हो। जीवित जीवहरु को सबै जैविक रसायन प्रक्रियाहरु धेरै बहुमूल्य र जटिल हुन्छन्।

प्रक्रियाको ओक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाहरू

अक्सिजन-कमी कमजोरी प्रतिक्रियाहरू, जसका उदाहरणहरूले सब्सट्रेट ओक्सीकरणको माथि उल्लिखित प्रक्रियाहरू वर्णन गर्न सक्छन्, निम्नानुसार छन्।

1. ग्ल्याकोलिस: मोनोसैक्क्राइड (ग्लूकोज) + 2ADD ⁺ + 2ADP = 2PVK + 2ATP + 4H ⁺ + 2H2O + NADH।
2. पीयूवेट को ओक्सीकरण: PVK + एंजाइम = कार्बन डाइऑक्साइड + एसिटेडहाइड। त्यसपछि अर्को चरण: एसिटेल्डहाइड + कोनेजाइम ए = एसीटिएल-कोए।
3. क्र्रेबस चक्रमा साइट्रिक एसिडको धेरै अनुक्रमित रूपान्तरण।

यी अक्सिजन-कमी कमजोरीहरू, माथिको उदाहरणहरू दिइएका उदाहरणहरू, केवल सामान्य रूपमा प्रसोधन प्रक्रियाहरूको सार को प्रतिबिंबित गर्दछ। यो थाहा छ कि प्रश्नमा यौगिकहरू उच्च आणविक वजन भएका छन् वा ठूला कार्बन कंकालहरू छन्, त्यसैले यो केवल पूर्ण ढाँचाहरू चित्रण गर्न सम्भव छैन।

ऊतक श्वसन को ऊर्जा आउटपुट

माथिको वर्णनद्वारा यो स्पष्ट छ कि ऊर्जा द्वारा सबै ओक्सीकरण को कुल उपज गणना गर्न गाह्रो छैन।

1. ATP को दुई अणुहरु लाई glycolysis दिनुहोस।
2. पीयूवेट को 12 अणुहरु को एसीआईडेशन एटीपी।
3. 22 अणुहरू ट्रिकरबक्साइलिक एसिडको चक्रको लागि खाता हुन्छन्।

परिणाम: एरोबिक पथसँगै पूरा जैविक अक्साइडेशनले एभेसिटीको 36 अणुहरूको बराबर ऊर्जा उत्पादन प्रदान गर्दछ। जैविक ओक्सीकरण को महत्व स्पष्ट छ। यो जीवन हो जुन जीवित जीवहरू जीवन र कार्यका लागि प्रयोग गरिन्छ, साथसाथै तिनीहरूका शरीर, आंदोलन र अन्य आवश्यक चीजलाई तापनि।

सब्सट्रेट को एनारोबिक ओक्सीकरण

दोस्रो प्रकार जैविक ओक्साइडेशन एनारोबिक हो। त्यो एक हो कि सबैले द्वारा गरिन्छ, तर केही प्रजातिहरूको सूक्ष्म जीवविज्ञान रोक्न। यो glycolysis, र यो संग उनको एरोब्स र एनाब्रोब बीच पदार्थ को अगाडी परिवर्तन मा स्पष्ट समझदार मतभेद हो।

यस बाटोमा जैविक ओक्सीकरण को चरणहरू कम छन्।

1. Glycolysis, त्यो हो, ग्रोकोज अणु को pyruvate को ओक्सीकरण।
2. भर्ती, एटीपी को पुनरुत्थान को लागि अग्रणी।

भर्ती ले यसलाई बाहिर लैजान जीविका आधारमा भत्किएको विभिन्न प्रकारका हुन सक्छ।

ल्याक्टिक किरण

यो ले ल्याक्टिक एसिड बैक्टीरिया, साथ साथै केहि कवक द्वारा गरिन्छ। सार को लागी एलिकिक एसिड को PVK को पुनर्स्थापना छ। यो प्रक्रिया उद्योगमा उत्पादन गर्न प्रयोग गरिएको छ:

• खेती गरिएको दूध उत्पादन;
• मसालेदार सब्जिहरु र फलहरु;
• जनावरहरूको लागि सिलो।

यो प्रकार को किण्वन मानव आवश्यकताहरुमा सबै भन्दा बढी प्रयोग गरिन्छ।

अल्कोहल किण्वन

यो प्राचीन समय देखि मान्छे को जानिन्छ। प्रक्रिया को सार पीवीसी को इथेनॉल को दुई अणुहरु र दुई कार्बन डाइऑक्साइड मा रूपान्तरण हो। उत्पादनको यस उत्पादनको कारण, यो प्रकार किण्वन उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ:

• रोटी;
• वाइन;
• बीयर;
• कन्फेक्शनरी र अन्य।

यसको कवक खमीर र जीवाणु प्रकृति को सूक्ष्मजीव हो।

तेलको किरण

एक संकुचित विशिष्ट प्रकार किण्वन पर्याप्त छ। यो क्लोस्ट्रिडियम को जीवाणुद्वारा ब्याकेरिया द्वारा गरिन्छ। सारिणी पीयूवेटलाई तरिरिक एसिडलाई रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, जसले खाद्य उत्पादनहरू अप्रिय गंध र एक असाध्यै स्वाद दिन्छ।

यसैले, यस तरिका को साथ जैविक ऑक्सीकरण को प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूपमा उद्योग मा प्रयोग नहीं गरिन्छ। यद्यपि, यी जीवाणुहरू स्व-बीउ खाना र हानि, तिनीहरूको गुणस्तर कम।