Iz hrane koju konzumiramo proizvodi se energija koja je neophodna za provođenje bilo koje funkcije našeg tijela – od hodanja i govora do probave i disanja. Ali zašto se često žalimo na nedostatak energije, razdražljivost ili letargiju? Odgovor leži u tome koje namirnice čine našu svakodnevnu ishranu.

Proizvodnja energije

Osim vode i zraka, našem tijelu je konstantno potreban redoviti priliv hrane, koja osigurava rezerve energije neophodne za kretanje, disanje, termoregulaciju, rad srca, cirkulaciju krvi i moždanu aktivnost. Zapanjujuće je da čak i u mirovanju, naš mozak koristi oko 50% energije pohranjene iz unesene hrane, a potrošnja energije se dramatično povećava tokom intenzivne moždane aktivnosti, kao što je tokom ispita. Kako se hrana pretvara u energiju?

Proces probave, detaljnije opisan u odgovarajućem odjeljku (-79), razgrađuje hranu na pojedinačne molekule glukoze, koje zatim ulaze u krvotok kroz crijevni zid. Sa krvotokom, glukoza se prenosi u jetru, gdje se filtrira i čuva u rezervi. Hipofiza (endokrina žlijezda smještena u mozgu) daje signal gušterači i štitnoj žlijezdi da otpuštaju hormone koji uzrokuju da jetra otpusti nakupljenu glukozu u krvotok, nakon čega je krv dostavlja onim organima i mišićima kojima je potrebna.

Kada dođu do željenog organa, molekuli glukoze prodiru u ćelije, gdje se pretvaraju u izvor energije koji je dostupan stanicama. Dakle, proces stalnog snabdijevanja organa energijom ovisi o nivou glukoze u krvi.

Da bismo povećali energetske rezerve organizma, moramo konzumirati određene vrste namirnica, posebno one koje mogu povećati nivo metabolizma i održati potreban nivo energije. Da biste razumjeli kako se sve ovo događa, razmotrite sljedeća pitanja:

Kako se hrana pretvara u energiju?

Svaka ćelija u našem telu sadrži mitohondrije. Ovdje komponente koje čine prehrambene proizvode prolaze kroz niz hemijskih transformacija, što rezultira stvaranjem energije. Svaka ćelija u ovom slučaju je minijaturna elektrana. Zanimljivo je da broj mitohondrija u svakoj ćeliji zavisi od energetskih potreba. Redovnim vježbanjem se povećava kako bi se osigurala veća proizvodnja potrebne energije. S druge strane, sjedilački način života dovodi do smanjenja proizvodnje energije i, shodno tome, smanjenja broja mitohondrija. Za pretvaranje u energiju potrebni su različiti nutrijenti, od kojih svaki doprinosi različitim koracima u procesu proizvodnje energije (vidi Energetska hrana). Dakle, konzumirana hrana ne samo da treba da bude zadovoljavajuća, već i da sadrži sve vrste nutrijenata potrebnih za proizvodnju energije: ugljene hidrate, proteine ​​i masti.

JAKO JE VAŽNO OGRANIČITI HRANE U VAŠOJ ISHRANI KOJE UZIMAJU ENERGIJU ILI SMETAJU NJENO FORMIRANJE. SVI TAKVI PROIZVODI STIMULIRAJU OSLOBAĐANJE HORMONA ADRENALIN.

Važno je da tijelo pravilno funkcionira kako bi se održao konstantan nivo glukoze u krvi (vidi Održavanje normalnog šećera u krvi, - 46). U tu svrhu poželjno je dati prednost hrani s niskim glikemijskim indeksom. Dodavanjem proteina i vlakana u svaki obrok ili međuobrok doprinosite akumulaciji dovoljne količine energije koja vam je potrebna.

Ugljikohidrati i glukoza

Energija koju dobijamo hranom dolazi više iz ugljikohidrata nego iz proteina ili masti. Ugljikohidrati se lakše pretvaraju u glukozu i stoga su najpogodniji izvor energije za tijelo.

Glukoza se može odmah iskoristiti za energetske potrebe ili pohraniti u rezervi u jetri i mišićima. Pohranjuje se u obliku glikogena, koji se, ako je potrebno, lako ponovo pretvara u njega. Kod sindroma bori se ili bježi (vidi), glikogen se oslobađa u krvotok kako bi tijelu dao dodatnu energiju. Glikogen se skladišti u rastvorljivom obliku.

Proteini moraju biti izbalansirani s ugljikohidratima

Iako su svima potrebni ugljikohidrati i proteini, njihovi omjeri mogu varirati ovisno o individualnim potrebama i navikama. Optimalni omjer se bira pojedinačno metodom pokušaja i grešaka, ali se možete voditi podacima prikazanim u tabeli na stranici 43.

Budite oprezni sa proteinima. Uvijek im dodajte visokokvalitetne složene ugljikohidrate, kao što su gusto povrće ili žitarice. Preovlađivanje proteinske hrane dovodi do zakiseljavanja unutrašnje sredine organizma, dok ona treba da bude blago alkalna. Unutrašnji sistem samoregulacije omogućava telu da se vrati u alkalizovano stanje oslobađanjem kalcijuma iz kostiju. U konačnici, to može poremetiti strukturu kostiju, što dovodi do osteoporoze, u kojoj se često javljaju prijelomi.

Zdrava pića i grickalice koji sadrže glukozu daju brzo povećanje energije, ali učinak je kratkotrajan. Štaviše, to je praćeno iscrpljivanjem energetskih rezervi akumuliranih u tijelu. Tokom bavljenja sportom, trošite mnogo energije, pa možete prije njih “doliti gorivo” sojinom skutom sa svježim bobicama.

Dobra hrana, dobro raspoloženje

Pokušajte malo povećati unos proteina dok snižavate unos ugljikohidrata, ili obrnuto, dok ne nađete svoj optimalni nivo energije.

Energetske potrebe tokom života

Potreba za dodatnom energijom javlja se u nama u različitim fazama života. U djetinjstvu, na primjer, energija je potrebna za rast i učenje, u adolescenciji je potrebna za osiguravanje hormonalnih i fizičkih promjena tokom puberteta. Tokom trudnoće povećava se potreba za energijom i kod majke i kod fetusa, a tokom stresa višak energije se troši tokom života. Osim toga, osobi koja vodi aktivan način života potrebno je više energije od običnih ljudi.

Kradljivci energije

Vrlo je važno ograničiti sadržaj u prehrani proizvoda koji oduzimaju energiju ili sprječavaju njeno stvaranje. Ove namirnice uključuju alkohol, čaj, kafu i gazirana pića, kao i kolače, kekse i slatkiše. Svi takvi proizvodi potiču oslobađanje hormona adrenalina koji se stvara u nadbubrežnim žlijezdama. Adrenalin se najbrže proizvodi u takozvanom sindromu "bori se ili bježi", kada nam nešto prijeti. Oslobađanje adrenalina mobilizira tijelo za akciju. Srce počinje brže kucati, pluća unose više zraka, jetra oslobađa više glukoze u krv, a krv juri tamo gdje je najpotrebnija - na primjer, u noge. Stalno povećana proizvodnja adrenalina, posebno uz pravilnu ishranu, može dovesti do trajnog osjećaja umora.

Stres se također smatra jednim od rasipnika energije, jer stres oslobađa uskladištenu glukozu iz jetre i mišića, što dovodi do kratkotrajnog naleta energije praćenog stanjem dugotrajnog umora.

Energija i emocije

Kod sindroma bori se ili bježi, glikogen (pohranjeni ugljikohidrati) prelazi iz jetre u krvotok, što dovodi do povećanja razine šećera u krvi. S obzirom na to, dugotrajno stresno stanje može ozbiljno uticati na nivo šećera u krvi. Kofein i nikotin imaju sličan učinak; potonji potiču lučenje dva hormona, kortizona i adrenalina, koji ometaju probavu i uzrokuju da jetra oslobađa uskladišteni glikogen.

Hrana bogata energijom

Energetski najbogatije su namirnice koje sadrže kompleks B vitamina: B1, B2, B3, B5, B6, B12, B9 (folna kiselina) i biotin. Sve se nalaze u izobilju u prosu, heljdi, raži, kvinoji (južnoamerička žitarica vrlo popularna na Zapadu), kukuruzu i ječmu. Kod klijavih žitarica energetska vrijednost se višestruko povećava - nutritivna vrijednost klica povećava se enzimima koji potiču rast. Mnogo vitamina B se takođe nalazi u svežem začinskom bilju.

Za energiju organizma važan je i vitamin C, koji se nalazi u voću (npr. pomorandže) i povrću (krompir, paprika); magnezijum, kojeg ima u izobilju u zelenilu, orašastim plodovima i sjemenkama; cink (žumance, riba, suncokretove sjemenke); željezo (žitarice, sjemenke bundeve, sočivo); bakar (ljuska brazilskog oraha, zob, losos, pečurke), kao i koenzim Q10, koji je prisutan u govedini, sardinama, spanaću i kikirikiju.

Održavanje normalnog nivoa šećera u krvi

Koliko često ste se morali probuditi ujutro loše raspoloženi, osjećati se letargično, preopterećeno i iskusiti hitnu potrebu za spavanjem još sat ili dva? I izgleda da život nije radost. Ili se možda nakon što čamite do podneva, pitate se hoćete li stići do ručka. Još gore, kada vas nakon ručka, pred kraj radnog dana, savlada umor, a nemate pojma kako da stignete kući. A onda moraš da skuvaš večeru. A onda - jedi. I zar se ne pitate: "Gospode, gdje su nestale posljednje snage?"

Stalni umor i nedostatak energije mogu biti uzrokovani raznim razlozima, ali najčešće su rezultat loše ishrane i/ili neredovnih obroka, kao i zloupotrebe stimulansa koji pomažu da se „izdrži“.

Depresija, razdražljivost i promjene raspoloženja, zajedno s predmenstrualnim sindromom, izljevima bijesa, anksioznošću i nervozom, mogu biti posljedica neravnoteže u proizvodnji energije, pothranjenosti i čestih hir dijeta.

Dobivši ideju o tome kako i od čega se energija formira u našem tijelu, možemo za kratko vrijeme povećati svoju energiju, što će nam omogućiti ne samo da održimo efikasnost i dobro raspoloženje tokom cijelog dana, već i pružimo zdravo duboko spavati noću.

Kako se tačno pohranjuje energija u ATP(adenozin trifosfat), a kako se daje da se obavi neki koristan posao? Čini se nevjerovatno kompliciranim da neka apstraktna energija iznenada dobije materijalni nosač u obliku molekule smještene unutar živih stanica, i da se može osloboditi ne u obliku topline (što je manje-više jasno), već u obliku stvaranje drugog molekula. Obično se autori udžbenika ograničavaju na frazu „energija se pohranjuje u obliku visokoenergetske veze između dijelova molekula, i daje se kada se ta veza prekine, radeći koristan posao“, ali to ništa ne objašnjava.

Najopćenitije rečeno, ove manipulacije s molekulima i energijom odvijaju se na sljedeći način: prvo. Ili se stvaraju u hloroplastima u lancu sličnih reakcija. Ovo troši energiju dobijenu kontrolisanim sagorevanjem hranljivih materija direktno unutar mitohondrija ili energiju fotona sunčeve svetlosti koji padaju na molekul hlorofila. Zatim se ATP isporučuje na ona mjesta u ćeliji gdje treba obaviti neki posao. A kada se jedna ili dvije fosfatne grupe odvoje od njega, oslobađa se energija koja obavlja ovaj posao. Istovremeno, ATP se raspada na dva molekula: ako se odcijepi samo jedna fosfatna grupa, tada se ATP pretvara u ADP(adenozin DIfosfat, koji se od adenozin TRIfosfata razlikuje samo po odsustvu veoma odvojene fosfatne grupe). Ako ATP odustane od dvije fosfatne grupe odjednom, tada se oslobađa više energije, a od ATP-a ostaje adenozin MONOfosfat ( AMF).

Očigledno, ćelija treba da izvrši obrnuti proces, pretvarajući ADP ili AMP molekule u ATP, kako bi se ciklus mogao ponoviti. Ali ovi „prazni“ molekuli mogu lako plivati ​​pored fosfata koji im nedostaju za pretvorbu u ATP i nikada se s njima ne ujediniti, jer je takva reakcija udruživanja energetski nepovoljna.

Koja je "energetska korist" hemijske reakcije prilično je jednostavno razumjeti ako znate drugi zakon termodinamike: u svemiru ili u bilo kom sistemu izolovanom od ostalih, poremećaj može samo rasti. Odnosno, složeno organizirani molekuli koji sjede u ćeliji urednim redoslijedom, u skladu s ovim zakonom, mogu se samo uništiti, formirajući manje molekule ili se čak raspadati na pojedinačne atome, jer će tada red biti osjetno manji. Da biste razumjeli ovu ideju, možete uporediti složeni molekul sa avionom sastavljenim od Lego-a. Tada će se mali molekuli na koje se kompleksni raspada povezati s pojedinačnim dijelovima ove letjelice, a atomi sa pojedinačnim Lego kockicama. Gledajući uredno složen avion i upoređujući ga sa zbrkom dijelova, postaje jasno zašto složeni molekuli sadrže više reda od malih.

Takva reakcija raspada (molekula, a ne letelice) biće energetski povoljna, što znači da se može odvijati spontano, a energija će se oslobađati tokom raspada. Iako će, zapravo, cepanje aviona biti energetski korisno: uprkos činjenici da se sami delovi neće odvojiti jedan od drugog i spoljna sila u obliku klinca koji želi da iskoristi ove delove za nešto drugo moraće da puf na njihovo odvajanje, on će potrošiti energiju stečenu jedenjem visoko naređene hrane da pretvori avion u haotičnu gomilu dijelova. I što su dijelovi čvršće spojeni, to će se potrošiti više energije, uključujući oslobađanje u obliku topline. Zaključak: komad punđe (izvor energije) i avion se pretvaraju u haotičnu masu, molekule zraka oko djeteta se zagrijavaju (i samim tim se kreću nasumičnije) - više je haosa, odnosno cijepanje aviona je energetski blagotvorno.

Sumirajući, možemo formulirati sljedeća pravila, slijedeći iz drugog zakona termodinamike:

1. Sa smanjenjem količine reda oslobađa se energija, javljaju se energetski povoljne reakcije

2. Sa povećanjem količine narudžbe, energija se apsorbira, javljaju se reakcije koje troše energiju

Na prvi pogled, ovo neizbježno kretanje od reda ka haosu onemogućuje preokret procesa, kao što je izgradnja od jednog oplođenog jajeta i molekula hranjivih tvari koje apsorbira majka krava, nesumnjivo vrlo uređeno tele u poređenju sa sažvakanom travom.

Ali ipak, to se dešava, a razlog tome je to što živi organizmi imaju jednu osobinu koja im omogućava da podrže želju Univerzuma za entropijom i da izgrade sebe i svoje potomstvo: oni kombinuju dvije reakcije u jedan proces, od kojih je jedna energetski povoljna, a druga energetski intenzivna. Takvom kombinacijom dvije reakcije moguće je osigurati da energija oslobođena tijekom prve reakcije više nego pokriva troškove energije druge. U primjeru sa avionom, odvojeno rastavljanje je energetski zahtjevno, a bez vanjskog izvora energije u obliku punđe uništene dječakovim metabolizmom, avion bi stajao zauvijek.

To je kao da idete nizbrdo na sankama: prvo, osoba, dok jede hranu, skladišti energiju dobijenu kao rezultat energetski povoljnih procesa cijepanja visoko uređene kokoške na molekule i atome u svom tijelu. A onda on tu energiju troši, vukući sanke uz planinu. Pomicanje saonica od dna ka vrhu energetski je nepovoljno, tako da se nikada neće spontano otkotrljati, za to je potrebna neka vrsta energije treće strane. A ako energija dobijena jedenjem piletine nije dovoljna za savladavanje uspona, tada se proces "skotrljanja niz planinu na sankama" neće dogoditi.

To su reakcije koje troše energiju ( reakcija koja troši energiju ) povećati količinu reda apsorbirajući energiju oslobođenu u spregnutoj reakciji. A ravnoteža između oslobađanja i potrošnje energije u ovim spregnutim reakcijama uvijek mora biti pozitivna, odnosno njihova kombinacija će povećati količinu haosa. Primjer povećanja entropija(poremećaj) ( entropija[‘entrəpɪ]) je oslobađanje toplote tokom reakcije davanja energije ( reakcija snabdevanja energijom): čestice supstance koje se nalaze u blizini reagiranih molekula primaju energetske udare od reagujućih, počinju da se kreću brže i haotičnije, gurajući zauzvrat druge molekule i atome ove i susedne supstance.

Ponovo se vraćamo na dobijanje energije iz hrane: komad Banoffee pite je mnogo više naručen od rezultirajuće mase za žvakanje koja je ušla u želudac. Koja se pak sastoji od većih, uređenijih molekula od onih na koje će ga crijeva podijeliti. A oni će zauzvrat biti dostavljeni ćelijama tela, gde će se pojedinačni atomi, pa čak i elektroni otkinuti od njih... I u svakoj fazi povećanja haosa u jednom komadu kolača, energija će biti oslobođeni, koje će organi i organele sretnog jedeća zarobiti, pohranjujući ga u obliku ATP-a (koji troši energiju), omogućavajući izgradnju novih potrebnih molekula (koji troše energiju) ili zagrijavanje tijela (također energije- konzumiranje). Kao rezultat toga, manje je reda u sistemu "čovek - Banoffee Pie - Univerzum" (zbog uništavanja kolača i oslobađanja toplotne energije od strane organela koje ga obrađuju), ali u jednom ljudskom telu sreća ima postaju uredniji (zbog pojave novih molekula, dijelova organela i cijelih ćelijskih organa).

Vratimo li se molekuli ATP-a, nakon sve ove termodinamičke digresije, postaje jasno da je potrebno utrošiti energiju dobivenu energetski povoljnim reakcijama da bi se ona stvorila od njenih sastavnih dijelova (manjih molekula). Jedan način za njegovo stvaranje je detaljno opisan, drugi (veoma sličan) se koristi u hloroplastima, gdje se umjesto energije protonskog gradijenta koristi energija fotona koje emituje Sunce.

Postoje tri grupe reakcija koje proizvode ATP (pogledajte dijagram desno):

• razgradnjom glukoze i masnih kiselina na velike molekule u citoplazmi već je moguće dobiti određenu količinu ATP-a (mala, za jednu molekulu glukoze podijeljenu u ovoj fazi dobijaju se samo 2 molekula ATP-a). Ali glavni cilj ove faze je stvaranje molekula koji se koriste u mitohondrijskom respiratornom lancu.
• daljnje cijepanje molekula dobijenih u prethodnoj fazi Krebsovog ciklusa, koje se odvija u mitohondrijskom matriksu, daje samo jedan ATP molekul, njegov glavni cilj je isti kao u prethodnom paragrafu.
• konačno, molekuli nakupljeni u prethodnim fazama koriste se u respiratornom lancu mitohondrija za proizvodnju ATP-a, a ovdje se mnogo toga oslobađa (više o tome u nastavku).

Ako sve ovo detaljnije opišemo, gledajući iste reakcije u smislu proizvodnje i potrošnje energije, dobijamo ovo:

0. Molekuli hrane pažljivo se sagorevaju (oksidiraju) u primarnom cijepanju koje se događa u citoplazmi ćelije, kao i u lancu hemijskih reakcija zvanom “Krebsov ciklus”, koji se već odvija u mitohondrijskom matriksu - za proizvodnju energije deo pripremne faze.

Kao rezultat konjugacije sa ovim energetski povoljnim reakcijama drugih, već energetski nepovoljnih reakcija stvaranja novih molekula, nastaju 2 molekule ATP-a i nekoliko molekula drugih supstanci - troši energiju deo pripremne faze. Ove koformirajuće molekule su nosioci elektrona visoke energije koji će se koristiti u mitohondrijskom respiratornom lancu u sljedećoj fazi.

1. Na membranama mitohondrija, bakterija i nekih arheja dolazi do energetskog odvajanja protona i elektrona od molekula dobijenih u prethodnoj fazi (ali ne i od ATP-a). Prolaz elektrona kroz komplekse respiratornog lanca (I, III i IV na dijagramu lijevo) prikazan je žutim vijugavim strelicama, a prolaz kroz ove komplekse (a samim tim i kroz unutrašnju mitohondrijalnu membranu) protona prikazan je sa crvene strelice.

Zašto se elektroni ne mogu jednostavno odvojiti od molekula nosača pomoću snažnog oksidacijskog sredstva, kisika, a oslobođena energija se može iskoristiti? Zašto ih prenositi iz jednog kompleksa u drugi, jer na kraju dolaze do istog kiseonika? Ispostavilo se da je veća razlika u sposobnosti privlačenja elektrona u davanju elektrona ( redukciono sredstvo) i prikupljanje elektrona ( oksidaciono sredstvo) molekule uključene u reakciju prijenosa elektrona, to se više energije oslobađa tijekom ove reakcije.

Razlika u ovoj sposobnosti molekula nosača elektrona i kisika nastalih u Krebsovom ciklusu je tolika da bi energija oslobođena u ovom slučaju bila dovoljna za sintezu nekoliko ATP molekula. Ali zbog tako oštrog pada energije sistema, ova reakcija bi se odvijala gotovo eksplozivnom snagom, a gotovo sva energija bi se oslobodila u obliku neuhvaćene topline, odnosno, u stvari, potrošena.

Žive ćelije, s druge strane, dijele ovu reakciju u nekoliko malih faza, prvo prenoseći elektrone sa slabo privlačećih molekula nosača na nešto jači privlačeći prvi kompleks u respiratornom lancu, od njega do još malo jačih privlačećih molekula. ubikinon(ili koenzim Q-10), čiji je zadatak da povuče elektrone do sledećeg, još malo jačeg privlačenja respiratornog kompleksa, koji svoj deo energije prima iz ove neuspele eksplozije, puštajući ga da pumpa protone kroz membranu.. I tako sve dok se elektroni konačno ne sretnu sa kiseonikom , privučeni njime, hvatajući par protona, i ne formiraju molekul vode. Takva podjela jedne snažne reakcije na male korake omogućava da se gotovo polovina korisne energije usmjeri na obavljanje korisnog rada: u ovom slučaju na stvaranje protonski elektrohemijski gradijent o čemu će biti reči u drugom paragrafu.

Kako tačno energija prenesenih elektrona pomaže spregnutoj reakciji koja troši energiju pumpanja protona kroz membranu tek počinje da se otkriva. Najvjerovatnije prisustvo električno nabijene čestice (elektrona) utiče na konfiguraciju mjesta u proteinu ugrađenog u membranu gdje se nalazi: tako da ova promjena provocira da se proton uvuče u protein i krene kroz proteinski kanal. u membrani. Važno je da se, zapravo, energija dobijena kao rezultat odvajanja visokoenergetskih elektrona od molekula nosača i njihovog konačnog transfera na kiseonik pohranjuje u obliku protonskog gradijenta.

2. Energija protona akumulirana kao rezultat događaja iz točke 1 na vanjskoj strani membrane i koja teži da stigne na unutrašnju stranu sastoji se od dvije jednosmjerne sile:

• električni(pozitivni naboj protona teži da ode do mjesta nakupljanja negativnih naboja na drugoj strani membrane) i
• hemijski(kao u slučaju bilo koje druge materije, protoni pokušavaju da se ravnomerno rasprše u prostoru, šireći se od mesta sa njihovom velikom koncentracijom do mesta gde ih ima malo)

Električno privlačenje protona na negativno nabijenu stranu unutrašnje membrane mnogo je snažnije od težnje protona da se pomaknu na mjesto niže koncentracije zbog razlike u koncentraciji protona (to je naznačeno širinom strelica na dijagram iznad). Kombinovana energija ovih pokretačkih sila je toliko velika da je dovoljna da pomeri protone unutar membrane i da nahrani prateću reakciju koja troši energiju: stvaranje ATP-a iz ADP-a i fosfata.

Razmotrimo detaljnije zašto je za to potrebna energija i kako se tačno energija aspiracije protona pretvara u energiju hemijske veze između dva dela ATP molekula.

Molekul ADP (na dijagramu desno) ne želi da dobije drugu fosfatnu grupu: atom kiseonika na koji se ova grupa može vezati nabijen je jednako negativno kao i fosfat, što znači da se odbijaju. Generalno, ADP neće reagovati, hemijski je pasivan. Fosfat, pak, ima svoj atom kisika vezan za taj atom fosfora, koji bi mogao postati mjesto veze između fosfata i ADP-a pri stvaranju ATP molekula, tako da ni on ne može preuzeti inicijativu.

Stoga te molekule mora povezati jedan enzim, razmotati tako da veze između njih i "dodatnih" atoma oslabe i prekinuti, a zatim dovesti dva kemijski aktivna kraja ovih molekula, na kojima atomi doživljavaju manjak i višak elektrona, jedni prema drugima.

Ioni fosfora (P+) i kiseonika (O-) koji su pali u polje međusobnog dometa vezani su jakom kovalentnom vezom zbog činjenice da zajedno preuzimaju jedan elektron koji je prvobitno pripadao kiseoniku. Ovaj enzim za obradu molekula je ATP sintaza, i prima energiju za promjenu svoje konfiguracije i međusobnog rasporeda ADP-a i fosfata od protona koji prolaze kroz njega. Energetski je povoljno da protoni dođu na suprotno nabijenu stranu membrane, gdje ih je, osim toga, malo, a jedini put ide kroz enzim, čiji „rotor” protoni istovremeno rotiraju.

Struktura ATP sintaze prikazana je na dijagramu desno. Njegov rotirajući element zbog prolaska protona označen je ljubičastom bojom, a pokretna slika ispod prikazuje dijagram njegove rotacije i stvaranja ATP molekula. Enzim radi skoro kao molekularni motor, okrećući se elektrohemijski trenutna energija protona u mehanička energija trenje dva seta proteina jedan o drugi: rotirajuća "noga" trlja se o nepokretne proteine ​​"klobuka pečuraka", dok podjedinice "kapice" mijenjaju svoj oblik. Ova mehanička deformacija postaje energija hemijske veze u sintezi ATP-a, kada se ADP i molekuli fosfata obrađuju i odvijaju na način neophodan za stvaranje kovalentne veze između njih.

Svaka ATP sintaza je sposobna sintetizirati do 100 ATP molekula u sekundi, a za svaki sintetizirani ATP molekul, oko tri protona moraju proći kroz sintetazu. Najveći dio ATP-a koji se sintetizira u stanicama nastaje na ovaj način, a samo mali dio je rezultat primarne obrade molekula hrane koja se odvija izvan mitohondrija.

U svakom trenutku postoji oko milijardu ATP molekula u tipičnoj živoj ćeliji. U mnogim ćelijama, sav ovaj ATP se zamjenjuje (tj. koristi se i stvara) svake 1-2 minute. Prosječna osoba u mirovanju koristi masu ATP-a približno jednaku njegovoj masi svaka 24 sata.

Općenito, gotovo polovina energije koja se oslobađa tijekom oksidacije glukoze ili masnih kiselina u ugljični dioksid i vodu se hvata i koristi za energetski nepovoljnu reakciju stvaranja ATP-a iz ADP-a i fosfata. Efikasnost od 50% nije loša, na primjer, motor automobila stavlja samo 20% energije sadržane u gorivu u koristan rad. Pritom se ostatak energije u oba slučaja troši u obliku topline, a kao i neki automobili, životinje taj višak (iako ne u potpunosti, naravno) stalno troše na zagrijavanje tijela. U procesu ovdje spomenutih reakcija, jedna molekula glukoze, postepeno razložena na ugljični dioksid i vodu, opskrbljuje ćeliju sa 30 ATP molekula.

Dakle, odakle energija dolazi i kako se tačno skladišti u ATP-u, sve je manje-više jasno. Ostaje da se razume kako se tačno predaje uskladištena energija i šta se dešava u ovom slučaju na molekularno-atomskom nivou.

Kovalentna veza nastala između ADP-a i fosfata naziva se visoka energija iz dva razloga:

• Kada se pokvari, oslobađa mnogo energije.
• elektroni koji sudjeluju u stvaranju ove veze (tj. kruže oko atoma kisika i fosfora između kojih se ta veza formira) su visokoenergetski, odnosno nalaze se u “visokim” orbitama oko jezgara atoma. I energetski bi im bilo korisno da skoče na niži nivo, oslobađajući višak energije, ali dokle god su na ovom mestu, pričvršćujući atome kiseonika i fosfora, neće moći da „skoče“.

Ova želja elektrona da padnu u pogodniju niskoenergetsku orbitu osigurava i lakoću razaranja visokoenergetske veze i energiju koja se oslobađa u obliku fotona (koji je nosilac elektromagnetne interakcije). U zavisnosti od toga koji će molekuli biti zamijenjeni enzimima za molekulu ATP-a u kolapsu, koji će molekul apsorbirati foton koji emituje elektron, mogu se pojaviti različite varijante događaja. Ali svaki put energija pohranjena u obliku visokoenergetske veze će se koristiti za neke potrebe ćelije:

Scenario 1: fosfat se može prenijeti na molekul druge tvari. U ovom slučaju, visokoenergetski elektroni formiraju novu vezu, već između fosfata i ekstremnog atoma ove molekule primaoca. Uslov za takvu reakciju je njena energetska korist: u ovoj novoj vezi, elektron mora imati nešto manje energije nego kada je bio dio ATP molekula, emitirajući dio energije u obliku fotona prema van.

Svrha takve reakcije je aktiviranje molekule primaoca (na dijagramu lijevo je naznačeno IN-OH): prije dodavanja fosfata, bio je pasivan i nije mogao reagirati s drugim pasivnim molekulom ALI, ali sada je vlasnica rezerve energije u obliku visokoenergetskog elektrona, što znači da je može negdje potrošiti. Na primjer, pričvrstiti molekul za sebe ALI, koji se bez takve finte sa ušima (to jest, visoke energije vezivnog elektrona) ne može spojiti. Fosfat se tada odvaja, nakon što je obavio svoj posao.

To rezultira nizom reakcija:

1. ATP+ pasivni molekul IN ➡️ ADP+ aktivna molekula zbog vezanog fosfata V-R

2. aktivirani molekul V-R+ pasivni molekul ALI➡️povezani molekuli A-B+ odvojiti fosfat ( R)

Obje ove reakcije su energetski povoljne: svaka od njih uključuje visokoenergetski vezujući elektron, koji, kada se jedna veza prekine, a druga formira, gubi dio svoje energije u obliku emisije fotona. Kao rezultat ovih reakcija, dva pasivna molekula su povezana. Ako uzmemo u obzir reakciju direktnog povezivanja ovih molekula (pasivni molekul IN+ pasivni molekul ALI➡️povezani molekuli A-B), tada se ispostavlja da je energetski skupo i da se ne može održati. Ćelije "čine nemoguće" uparujući ovu reakciju sa energetski povoljnim cijepanjem ATP-a na ADP i fosfat tokom dvije gore opisane reakcije. Razdvajanje se odvija u dva stupnja, u svakoj od kojih se dio energije vezujućeg elektrona troši na obavljanje korisnog rada, odnosno na stvaranje potrebnih veza između dva molekula, od kojih se dobija treći ( A-B) neophodna za funkcionisanje ćelije.

Scenario 2: fosfat se može istovremeno odvojiti od molekula ATP-a, a oslobođenu energiju hvata enzim ili radni protein i troši na obavljanje korisnog posla.

Kako možete uhvatiti nešto tako neprimjetno kao što je zanemarljiva perturbacija elektromagnetnog polja u trenutku kada elektron padne u nižu orbitu? Vrlo jednostavno: uz pomoć drugih elektrona i uz pomoć atoma sposobnih da apsorbuju foton koji emituje elektron.

Atomi koji čine molekule drže se zajedno u jakim lancima i prstenovima pomoću (takav lanac je nesavijeni protein na slici desno). A odvojeni dijelovi ovih molekula međusobno se privlače slabijim elektromagnetnim interakcijama (na primjer, vodikovim vezama ili van der Waalsovim silama), što im omogućava da se formiraju u složene strukture. Neke od ovih konfiguracija atoma su vrlo stabilne, i nikakav poremećaj elektromagnetnog polja ih neće pokolebati.. neće pokolebati.. općenito su stabilni. A neki su prilično pokretni i dovoljan im je lagani elektromagnetski udarac da promijene svoju konfiguraciju (obično to nisu kovalentne veze). A upravo takav udarac zadaje im i sam pristigli foton-nosač elektromagnetnog polja, koji emituje elektron koji je prešao u nižu orbitu kada se fosfat odvoji.

Promjene u konfiguraciji proteina kao rezultat razgradnje ATP molekula odgovorne su za najnevjerovatnije događaje koji se događaju u ćeliji. Sigurno su oni koje zanimaju ćelijski procesi barem na nivou "pogledajte njihovu animaciju na youtube-u" naletjeli na video koji prikazuje proteinski molekul kinesin, bukvalno hodajući, premještajući noge, duž niti ćelijskog skeleta, vukući teret pričvršćen za njega.

Odvajanje fosfata iz ATP-a omogućava ovaj korak, a evo kako:

Kinesin ( kinesin) se odnosi na posebnu vrstu proteina koji ima tendenciju da spontano promijeni svoj konformacija(međusobni položaj atoma u molekulu). Ostavši sam, nasumično prelazi iz konformacije 1, u kojoj je pričvršćen jednom "nogom" na aktinski filament ( aktin filament) - formiranje najtanje niti citoskeletćelije ( citoskelet), u konformaciju 2, čineći tako korak naprijed i stajući na dvije "noge". Od konformacije 2 će sa jednakom verovatnoćom preći i u konformaciju 3 (prikači svoju zadnju nogu za prednju) i nazad u konformaciju 1. Dakle, kinezin se ne kreće ni u jednom pravcu, on jednostavno luta besciljno.

Ali sve se mijenja čim se spoji s ATP molekulom. Kao što je prikazano na dijagramu lijevo, dodavanje ATP-a kinezinu, koji je u konformaciji 1, dovodi do promjene njegovog prostornog položaja i on prelazi u konformaciju 2. Razlog tome je međusobni elektromagnetski utjecaj ATP-a i kinezina. molekula jedan na drugom. Ova reakcija je reverzibilna jer nije utrošena energija, a ako se ATP odvoji od kinezina, on će jednostavno podići svoju "nogu", ostati na mjestu i čekati sljedeći molekul ATP-a.

Ali ako se zadrži, onda se zbog uzajamnog privlačenja ovih molekula uništava veza koja drži fosfat unutar ATP-a. Energija koja se istovremeno oslobađa, kao i raspad ATP-a na dvije molekule (koje već različito djeluju na atome kinezina svojim elektromagnetnim poljima) dovode do toga da se konformacija kinezina mijenja: on „vuče zadnju nogu ”. Ostaje da se napravi korak naprijed, što se dešava kada se ADP i fosfat odvoje, vraćajući kinezin u prvobitnu konformaciju 1.

Kao rezultat hidrolize ATP-a, kinezin se pomjerio udesno, a čim mu se pridruži sljedeći molekul, on će napraviti još par koraka, koristeći energiju pohranjenu u njemu.

Važno je da se kinezin, koji je u konformaciji 3 sa vezanim ADP i fosfatom, ne može vratiti u konformaciju 2 tako što će napraviti „korak unazad“. To se objašnjava istim principom usklađenosti s drugim zakonom termoregulacije: prijelaz sistema "kinezin + ATP" iz konformacije 2 u konformaciju 3 praćen je oslobađanjem energije, što znači da će obrnuti prijelaz biti energetski - konzumiranje. Da bi se to dogodilo, potrebno je odnekud uzeti energiju da spojite ADP sa fosfatom, a u ovoj situaciji je nema odakle uzeti. Stoga je kinezin povezan s ATP-om otvoren samo u jednom smjeru, što vam omogućava da obavljate koristan posao prevlačenjem nečega s jednog kraja ćelije na drugi. Kinezin, na primjer, učestvuje u razdvajanju hromozoma ćelije koja se dijeli tokom mitoza(proces dijeljenja eukariotskih ćelija). Protein mišića miozin teče duž aktinskih filamenata, uzrokujući kontrakciju mišića.

Ovaj pokret je veoma brz: neki motor(odgovorni za različite oblike ćelijske mobilnosti) proteini uključeni u replikaciju gena jure duž lanca DNK brzinom od hiljada nukleotida u sekundi.

Svi prolaze hidroliza ATP (destrukcija molekula dodavanjem atoma uzetih iz molekula vode manjim molekulima koji nastaju razgradnjom. Hidroliza je prikazana na desnoj strani dijagrama interkonverzije ATP-a i ADP-a). Ili hidrolizom GTP, koji se od ATP-a razlikuje samo po tome što sadrži još jedan nukleotid (gvanin).

Scenario 3: uklanjanje dvije fosfatne grupe odjednom iz ATP-a ili drugog sličnog molekula koji sadrži nukleotid dovodi do još većeg oslobađanja energije nego kada se ukloni samo jedan fosfat. Ovako snažno oslobađanje vam omogućava da stvorite jaku šećerno-fosfatnu kičmu molekula DNK i RNK:

1. da bi nukleotidi mogli da se pridruže lancu DNK ili RNK u izgradnji, moraju se aktivirati spajanjem dva molekula fosfata. Ovo je reakcija koja troši energiju koju obavljaju stanični enzimi.

2. enzim DNK ili RNA polimeraza (nije prikazan na donjem dijagramu) veže aktivirani nukleotid (GTP je prikazan na dijagramu) na polinukleotid u izgradnji i katalizira cijepanje dvije fosfatne grupe. Oslobođena energija se koristi za stvaranje veze između fosfatne grupe jednog nukleotida i riboze drugog. Veze nastale kao rezultat nisu visokoenergetske, što znači da ih nije lako uništiti, što je prednost za izgradnju molekula koji sadrži ili prenosi nasljedne informacije ćelije.

U prirodi se spontano mogu javiti samo energetski povoljne reakcije, što je posljedica drugog zakona termodinamike.

Ipak, žive ćelije mogu kombinovati dve reakcije, od kojih jedna daje malo više energije nego što druga apsorbuje, i na taj način izvesti reakcije koje troše energiju. Reakcije koje troše energiju imaju za cilj stvaranje većih molekula, ćelijskih organela i cijelih stanica, tkiva, organa i višećelijskih živih bića od pojedinačnih molekula i atoma, kao i skladištenje energije za njihov metabolizam.

Skladištenje energije vrši se kontroliranim i postupnim uništavanjem organskih molekula (proces proizvodnje energije), zajedno sa stvaranjem molekula koji nose energiju (proces koji troši energiju). Fotosintetski organizmi pohranjuju energiju solarnih fotona zarobljenih hlorofilom na ovaj način.

Molekuli-nosači energije dijele se u dvije grupe: skladištenje energije u obliku visokoenergetske veze ili u obliku vezanog visokoenergetskog elektrona. Međutim, u prvoj grupi visoku energiju daje isti visokoenergetski elektron, pa možemo reći da je energija pohranjena u elektronima dovedenim na visoki nivo, koji su dio različitih molekula.

Energija pohranjena na ovaj način također se odaje na dva načina: uništavanjem visokoenergetske veze ili prijenosom visokoenergetskih elektrona kako bi se postupno smanjila njihova energija. U oba slučaja, energija se oslobađa u obliku emisije tako što elektron prelazi na niži energetski nivo čestice-nosača elektromagnetnog polja (fotona) i toplote. Ovaj foton je uhvaćen na način da se obavi koristan rad (formiranje molekule neophodne za metabolizam u prvom slučaju i pumpanje protona kroz mitohondrijalnu membranu u drugom)

Energija pohranjena u obliku protonskog gradijenta koristi se za sintezu ATP-a, kao i za druge ćelijske procese koji su izvan okvira ovog poglavlja (mislim da se niko neće uvrijediti s obzirom na njegovu veličinu). A sintetizirani ATP se koristi kako je opisano u prethodnom paragrafu.

Obilan rast masnih stabala,
koji su ukorijenjeni na neplodnom pijesku
odobrio svoje, to jasno kaže
masne listove masne masti iz vazduha
apsorbirati...
M. V. Lomonosov

Kako se energija skladišti u ćeliji? Šta je metabolizam? Koja je suština procesa glikolize, fermentacije i ćelijskog disanja? Koji se procesi odvijaju u svjetlosnoj i tamnoj fazi fotosinteze? Kako su povezani procesi razmene energije i plastike? Šta je hemosinteza?

Lekcija-predavanje

Sposobnost pretvaranja jedne vrste energije u drugu (energija zračenja u energiju hemijskih veza, hemijska energija u mehaničku energiju, itd.) jedno je od osnovnih svojstava živih bića. Ovdje ćemo detaljno razmotriti kako se ovi procesi ostvaruju u živim organizmima.

ATP - GLAVNI NOSAČ ENERGIJE U ĆELIJI. Za provedbu bilo koje manifestacije vitalne aktivnosti stanica potrebna je energija. Autotrofni organizmi primaju početnu energiju od Sunca tokom reakcija fotosinteze, dok heterotrofni organizmi koriste organska jedinjenja iz hrane kao izvor energije. Energiju pohranjuju ćelije u hemijskim vezama molekula ATP (adenozin trifosfat), koji su nukleotid koji se sastoji od tri fosfatne grupe, ostatka šećera (riboze) i ostatka azotne baze (adenin) (slika 52).

Rice. 52. ATP molekul

Veza između fosfatnih ostataka naziva se makroergijskom, jer kada se prekine, oslobađa se velika količina energije. Normalno, ćelija izvlači energiju iz ATP-a tako što uklanja samo terminalnu fosfatnu grupu. U tom slučaju nastaje ADP (adenozin difosfat), fosforna kiselina i oslobađa se 40 kJ/mol:

Molekuli ATP-a igraju ulogu univerzalnog pregovaračkog čipa za energiju ćelije. Isporučuju se na mjesto energetski intenzivnog procesa, bilo da se radi o enzimskoj sintezi organskih jedinjenja, radu proteina - molekularnih motora ili membranskih transportnih proteina itd. Reverzna sinteza molekula ATP-a vrši se vezivanjem fosfata. grupa u ADP sa apsorpcijom energije. Skladištenje energije u obliku ATP-a od strane ćelije vrši se tokom reakcija energetski metabolizam. On je blisko povezan sa plastična zamjena tokom kojeg ćelija proizvodi organska jedinjenja neophodna za njeno funkcionisanje.

METABOLIZAM I ENERGIJA U ĆELIJI (METABOLIZAM). Metabolizam - ukupnost svih reakcija plastičnog i energetskog metabolizma, međusobno povezanih. U stanicama se neprestano odvija sinteza ugljikohidrata, masti, proteina, nukleinskih kiselina. Sinteza jedinjenja uvijek dolazi uz utrošak energije, odnosno uz neizostavno učešće ATP-a. Izvori energije za stvaranje ATP su enzimske reakcije oksidacije proteina, masti i ugljikohidrata koji ulaze u ćeliju. Ovaj proces oslobađa energiju koja je pohranjena u ATP-u. Oksidacija glukoze igra posebnu ulogu u energetskom metabolizmu ćelije. Molekuli glukoze prolaze kroz niz uzastopnih transformacija.

Prva faza, tzv glikoliza, odvija se u citoplazmi ćelija i ne zahteva kiseonik. Kao rezultat uzastopnih reakcija koje uključuju enzime, glukoza se razlaže na dva molekula pirogrožđane kiseline. U ovom slučaju se troše dva ATP molekula, a energija oslobođena tokom oksidacije dovoljna je da se formiraju četiri ATP molekula. Kao rezultat toga, energetski prinos glikolize je mali i iznosi dva ATP molekula:

C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP

U anaerobnim uslovima (u nedostatku kiseonika), dalje transformacije mogu biti povezane sa različitim tipovima fermentacija.

Svi znaju mlečne fermentacije(kiseljenje mlijeka), koje nastaje djelovanjem mliječno kiselih gljivica i bakterija. Po mehanizmu je sličan glikolizi, samo što je krajnji proizvod ovdje mliječna kiselina. Ova vrsta oksidacije glukoze javlja se u ćelijama sa nedostatkom kiseonika, kao što su mišići koji rade naporno. Po hemiji blizak mliječnoj i alkoholnoj fermentaciji. Razlika je u tome što su proizvodi alkoholne fermentacije etil alkohol i ugljični dioksid.

Sljedeća faza, tokom koje se pirogrožđana kiselina oksidira u ugljični dioksid i vodu, naziva se ćelijsko disanje. Reakcije vezane za disanje odvijaju se u mitohondrijima biljnih i životinjskih stanica, i to samo u prisustvu kisika. Riječ je o nizu kemijskih transformacija prije formiranja konačnog proizvoda - ugljičnog dioksida. U različitim fazama ovog procesa nastaju međuprodukti oksidacije početne supstance uz eliminaciju atoma vodika. U tom slučaju se oslobađa energija koja se "konzervira" u hemijskim vezama ATP-a i formiraju se molekuli vode. Postaje jasno da je kiseonik potreban upravo da bi se vezali otcijepljeni atomi vodika. Ova serija hemijskih transformacija je prilično složena i odvija se uz učešće unutrašnjih membrana mitohondrija, enzima i proteina nosača.

Ćelijsko disanje ima veoma visoku efikasnost. Dolazi do sinteze 30 molekula ATP-a, još dva molekula nastaju tokom glikolize, a šest molekula ATP-a - kao rezultat transformacije produkata glikolize na membranama mitohondrija. Ukupno, kao rezultat oksidacije jedne molekule glukoze, nastaje 38 ATP molekula:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

U mitohondrijima se odvijaju završni stadijumi oksidacije ne samo šećera, već i proteina i lipida. Ove supstance koriste ćelije, uglavnom kada se završi snabdevanje ugljenim hidratima. Prvo se troše masti, pri čijoj oksidaciji se oslobađa mnogo više energije nego iz jednake količine ugljikohidrata i proteina. Stoga je mast kod životinja glavna "strateška rezerva" energetskih resursa. U biljkama škrob igra ulogu rezerve energije. Kada se skladišti, zauzima znatno više prostora od količine masti koja je ekvivalentna energiji. Za biljke to nije prepreka, jer su nepomične i ne nose rezerve na sebi, poput životinja. Energiju možete izvući iz ugljikohidrata mnogo brže nego iz masti. Proteini obavljaju mnoge važne funkcije u tijelu, pa su uključeni u energetski metabolizam samo kada se iscrpe resursi šećera i masti, na primjer, tokom dugotrajnog gladovanja.

FOTOSINTEZA. fotosinteza je proces tokom kojeg se energija sunčeve svjetlosti pretvara u energiju hemijskih veza organskih jedinjenja. U biljnim ćelijama procesi povezani s fotosintezom odvijaju se u hloroplastima. Unutar ove organele postoje sistemi membrana u koje su ugrađeni pigmenti koji hvataju energiju zračenja Sunca. Glavni pigment fotosinteze je hlorofil, koji apsorbuje uglavnom plave i ljubičaste, kao i crvene zrake spektra. Zeleno svjetlo se reflektira, pa sam hlorofil i dijelovi biljke koji ga sadrže izgledaju zeleno.

U fotosintezi postoje dvije faze - svjetlo I mračno(Sl. 53). Stvarno hvatanje i konverzija energije zračenja se dešava tokom svetlosne faze. Kada apsorbira kvante svjetlosti, hlorofil prelazi u pobuđeno stanje i postaje donor elektrona. Njegovi elektroni se prenose s jednog proteinskog kompleksa na drugi duž lanca transporta elektrona. Proteini ovog lanca, poput pigmenata, koncentrirani su na unutrašnjoj membrani hloroplasta. Kada elektron prođe kroz lanac nosača, on gubi energiju koja se koristi za sintezu ATP-a. Neki od elektrona pobuđenih svjetlošću koriste se za smanjenje NDP (nikotinamid adenin dinukleotifosfat) ili NADPH.

Rice. 53. Proizvodi reakcija svjetlosne i tamne faze fotosinteze

Pod uticajem sunčeve svetlosti u hloroplastima dolazi i do cepanja molekula vode - fotoliza; u ovom slučaju nastaju elektroni koji nadoknađuju njihov gubitak hlorofilom; Kiseonik nastaje kao nusproizvod:

Dakle, funkcionalno značenje svjetlosne faze je sinteza ATP-a i NADP·H pretvaranjem svjetlosne energije u kemijsku energiju.

Tamnoj fazi fotosinteze nije potrebna svjetlost. Suština procesa koji se ovde odvijaju je da se molekuli ATP i NADP·H dobijeni u svetlosnoj fazi koriste u nizu hemijskih reakcija koje „fiksiraju“ CO2 u obliku ugljenih hidrata. Sve reakcije tamne faze odvijaju se unutar hloroplasta, a ADP i NADP koji se oslobađaju prilikom "fiksacije" ugljičnog dioksida ponovo se koriste u reakcijama svijetle faze za sintezu ATP-a i NADP-a H.

Ukupna jednačina fotosinteze je sljedeća:

ODNOS I JEDINSTVO PROCESA RAZMJENE PLASTIKE I ENERGIJE. Procesi sinteze ATP-a odvijaju se u citoplazmi (glikoliza), u mitohondrijima (ćelijsko disanje) i u hloroplastima (fotosinteza). Sve reakcije koje se odvijaju tokom ovih procesa su reakcije razmene energije. Energija pohranjena u obliku ATP-a troši se u reakcijama plastične izmjene za proizvodnju proteina, masti, ugljikohidrata i nukleinskih kiselina neophodnih za život ćelije. Imajte na umu da je tamna faza fotosinteze lanac reakcija, plastične izmjene, a svjetlosna faza je energija.

Odnos i jedinstvo procesa razmene energije i plastike dobro je ilustrovan sledećom jednačinom:

Čitajući ovu jednačinu s lijeva na desno, dobijamo proces oksidacije glukoze u ugljični dioksid i vodu tokom glikolize i ćelijskog disanja, povezan sa sintezom ATP-a (energetski metabolizam). Ako ga čitate s desna na lijevo, onda ćete dobiti opis reakcija tamne faze fotosinteze, kada se glukoza sintetizira iz vode i ugljičnog dioksida uz sudjelovanje ATP-a (plastični metabolizam).

HEMOSINTEZA. Osim fotoautotrofa, određene bakterije (vodonik, nitrifikujuća, sumporne bakterije, itd.) su također sposobne sintetizirati organske tvari iz anorganskih tvari. Ovu sintezu provode zahvaljujući energiji koja se oslobađa tokom oksidacije neorganskih supstanci. Zovu se hemoautotrofi. Ove hemosintetske bakterije igraju važnu ulogu u biosferi. Na primjer, nitrificirajuće bakterije pretvaraju amonijeve soli koje su nedostupne biljkama u soli dušične kiseline, koje one dobro apsorbiraju.

Ćelijski metabolizam se sastoji od reakcija energetskog i plastičnog metabolizma. U toku energetskog metabolizma dolazi do stvaranja organskih jedinjenja sa makroergijskim hemijskim vezama – ATP. Energija potrebna za to dolazi od oksidacije organskih jedinjenja tokom anaerobnih (glikoliza, fermentacija) i aerobnih (ćelijsko disanje) reakcija; od sunčevih zraka čija se energija apsorbira u svjetlosnoj fazi (fotosinteza); od oksidacije anorganskih spojeva (kemosinteza). Energija ATP-a se troši na sintezu organskih spojeva neophodnih za ćeliju u toku reakcija plastične izmjene, koje uključuju reakcije tamne faze fotosinteze.

• Koje su razlike između plastičnog i energetskog metabolizma?
• Kako se energija sunčeve svjetlosti pretvara u svjetlosnu fazu fotosinteze? Koji se procesi odvijaju tokom mračne faze fotosinteze?
• Zašto se fotosinteza naziva procesom refleksije planetarno-kosmičke interakcije?

"Može se govoriti i o hemijskoj smrti osobe kada se iscrpi zalihe psihičke energije.

Možemo govoriti o uskrsnuću, kada se psihička energija počinje obnavljati".

Šta je psihička energija? To je životvorna energija od koje zavisi postojanje čoveka. Ne postoji psihička energija (u daljem tekstu PE) – nema života, fizičkog raspadanja, bolesti i smrti. Postoji PE - postoji život pun kreativnog uspona, zdravlja i sreće.

Sinonimi za PE: milost, prana, kineska energija Qi, vatra Hermesa, Kundalini, vatreni jezici dana Svetog Trojstva, Bulwer-Lyttonov Vril, slobodna energija Killyja, Mesmerov fluid, Reichenbachov Od, živa vatra Zoroastera, Sofija Helenska , Saraswati od Hindusa i mnogi, mnogi drugi.

Znaci opadanja PE: psihički i fizički umor, pospanost, amorfna svijest, au težim slučajevima - mučnina.

Znakovi PE plime: radost i optimizam, kreativna aktivnost, želja za postignućima i plodna aktivnost.

Sedam načina da sačuvate PE

1. AURA. Kada ujutro izlazite iz kuće, mentalno ocrtajte oko sebe na udaljenosti od ispruženog lakta energetsku ljusku u obliku kokošjeg jajeta, tako da se vaše tijelo nalazi u centru ovog auričnog jajeta. Tako ćete ojačati zaštitnu mrežu vaše aure, koja štiti vaš PE od neželjenih upada.

2. VAMPIRI. Pokušajte izbjeći komunikaciju s ljudima izumrlog i mutnog, promjenjivog izgleda - to su energetski vampiri, nakon komunikacije s kojima nastupa oštar umor. Izgled osobe se ne može lažirati. Oči su najpouzdaniji pokazatelj prisustva PE kod ljudi. Oni koji nemaju vlastitu PE često postaju energetski vampiri i pokušavaju (često nesvjesno) da je ukradu jednostavnim približavanjem auri donora.

3. GOMILA. U javnom prevozu, ili sličnom prepunom mestu, diskretno napravite brzu procenu ljudi u blizini. Ako vam je neko od njih izazvao blago odbijanje, udaljite se od njega na drugo mjesto. Kada ljudske aure dođu u kontakt, vaš PE teče magnetski u drugu auru, a PE druge aure teče u vašu, i ne postoji način da se spriječi ova razmjena energije - to je čvrst zakon.

4. RUKE. Na javnim mjestima pokušajte izbjeći direktan kontakt golih ruku sa predmetima i stvarima koje se najčešće koriste, kao što su kvake na vratima, rukohvati, ručke kolica za kupovinu itd. Ako je moguće, onda u zimskoj sezoni ne skidajte rukavice ili kupujte tanke, na primjer, dječje. Ako ne postoji način da izbjegnete direktan kontakt golim rukama, onda pronađite mjesto koje se najmanje koristi. Ljudske ruke zrače jakim tokovima PE. Svakim dodirom osoba svojim PE zasićuje one predmete koje je ruka dodirnula. Budite pažljivi prema starim, nepoznatim stvarima. Oni mogu nositi naboj negativnog PE, od kontakta sa kojim ćete potrošiti mnogo svog PE da ga neutrališete.

5. IRITACIJA. Svakako izbjegavajte iritacije koje mogu biti posebno neugodne u javnom prevozu, u radnjama, u gustom saobraćaju na putu dok vozite automobil, kod kuće itd. Mentalna iritacija stvara negativan PE, koji uništava vašu pozitivnu PE.

6. INTIM. Vodite umjeren intiman život, jer je za reprodukciju sjemene tekućine potrebna velika potrošnja PE.

7. ŽIVOTINJE. Ne držite životinje kod kuće kako vaš PE ne bi curio do njih. Životinje, kao i sva živa bića, imaju svoju auru sa svojim PE, koji je po kvaliteti mnogo lošiji od PE osobe. Kada aure osobe i životinje dođu u kontakt, dolazi do iste razmjene PE kao između ljudi. Nemojte zasićivati ​​svoju auru nižim životinjskim PE.

Sedam načina da poboljšate PE

1. AIR. Dišite prirodniji, čistiji vazduh. Prana, solarni PE, je rastvoren u njemu. U velikim gradovima sa preko milion stanovnika vazduh nije čist, pa pokušajte ili češće izlaziti u prirodu, ili se čak iseliti van grada ili u mali grad.

2. PROSTOR. Bezgranična univerzalna prostranstva ispunjena su kosmičkom životvornom energijom, koja je slična ljudskom PE. Samo treba mentalno pozvati, povući to odatle. Pogledajte zvjezdano nebo i zamislite da je to okean energije, dodirom kojeg možete lako ojačati svoju životnu energiju.

3. PRIJATELJSKI. Budite prijateljski nastrojeni prema svima oko vas. Ne poželi zlo nikome, čak ni svojim neprijateljima. Ljubaznost i prijateljski stav ne samo da dovode do pozitivnog PE zračenja u vašoj auri, već i kod ljudi izazivaju iste vibracije odgovora njihove aure. Prijateljski ljudi razmjenjuju pozitivnu fizičku sposobnost s drugim ljudima jednostavno zato što izazivaju istu pozitivnu fizičku sposobnost kod drugih ljudi.

4. SRCE. Glavni vladar fizičkog vaspitanja osobe je njegovo srce. Slušajte svoje srce, a ne svoj mozak. Racionalni mozak se često vara u ispravnoj procjeni životne situacije i ponekad vodi u ćorsokak. Srce se nikada ne vara i zna mnogo više nego što um može zamisliti. Slušajte glas svog srca u tišini i tišini. Reći će vam kako slijediti put života kako biste na njegovom kraju mogli reći da ste živjeli sretnim životom.

6. POVRĆE I VOĆE. Jedite sirovo povrće i voće – puni su solarnih PE naslaga. Pokušajte da ne jedete prženu hranu. prekuhani puter oslobađa otrove koji ubijaju vaš PE. Nemojte jesti meso, ono je puno nevidljive energije tečnosti koje izazivaju bolesti raspadanja, koja počinje odmah nakon uginuća životinje. Čak i najsvježije meso je puno ne samo niskih životinjskih PE, već i energetskih mikroba, pri jedenju kojih će vaše tijelo potrošiti mnogo PE da ih neutrališe. Mahunarke lako mogu zamijeniti mesne proizvode.

7. DREAM Prije spavanja ne brinite, a još više ne psujte sa svojom porodicom. Pokušajte ne gledati negativne i kriminalne TV emisije koje izazivaju loše emocije. Bolje je pogledati dobar film, ili pročitati dobru knjigu, ili slušati mirnu muziku. Prije spavanja, istuširajte se kako biste očistili tijelo ne samo od naslaga znoja, već, što je još važnije, da biste isprali dnevne nakupine energije sa svoje aure. Čista voda ima sposobnost prečišćavanja PE. Otišao na spavanje u čistom tijelu i mirnom, mirnom duhu, vaš PE će pohrliti u čiste slojeve prostora, gdje će dobiti pojačanje i ishranu. Ujutro ćete osjetiti živost i snagu da dostojanstveno proživite nadolazeći dan.

Mliječna kiselina (koja se nakuplja u mišićima može uzrokovati bol) se isporučuje krvlju u jetru, gdje se pretvara u glukozu tokom glukoneogeneze.

Alkohol se stvara u ćelijama kvasca tokom alkoholne fermentacije.

acetil-CoA - koristi se za sintezu masnih kiselina, ketonskih tijela, kolesterola itd. ili se oksidira u Krebsovom ciklusu.

Voda i ugljični dioksid se uključuju u opći metabolizam ili se izlučuju iz tijela.

Pentoze se koriste za sintezu nukleinskih kiselina, glukoze (glukoneogeneza) i drugih supstanci.

NADPH2 je uključen u sintezu masnih kiselina, purinskih baza itd. ili se koristi za proizvodnju energije u CPE.

• Energija se pohranjuje u obliku ATP-a, koji se zatim koristi u tijelu za sintezu tvari, oslobađanje topline, mišićne kontrakcije itd.

Transformacija glukoze u tijelu je prilično složen proces koji se odvija pod djelovanjem različitih enzima. Dakle, put od glukoze do mliječne kiseline uključuje 11 kemijskih reakcija, od kojih se svaka ubrzava vlastitim enzimom.

Šema broj 8. Anaerobna glikoliza.

Glukoza

ADP heksokinaza, Mg ion

Glukoza-6-fosfat

Fosfoglukoizomeraza

Fruktoza 6-fosfat

ADP fosfofruktokinaza, Mg joni

Fruktoza 1,6-difosfat

Aldolaza

3-fosfodioksiaceton 3-fosfogliceroaldehid (3-PHA)

NADH+H 3-PHA dehidrogenaza

1,3-difosfoglicerinska kiselina

ATP fosfoglicerat mutaza

2-fosfoglicerinska kiselina

H2O Enolase

Fosfoenolpirogrožđana kiselina

ATP piruvat kinaza, Mg joni

Pirogrožđana kiselina PVC

NAD laktat dehidrogenaza

Mliječna kiselina.

Glikoliza se javlja u citoplazmi ćelija i nije potreban mitohondrijski respiratorni lanac.

Glukoza je jedan od glavnih izvora energije za ćelije svih organa i tkiva, a posebno nervnog sistema, eritrocita, bubrega i testisa.

Mozak je gotovo u potpunosti opskrbljen difuzno dolaznom glukozom, tk. IVH ne ulazi u moždane ćelije. Stoga, kada se koncentracija glukoze u krvi smanji, funkcioniranje mozga je poremećeno.

Glukoneogeneza.

U anaerobnim uslovima, glukoza je jedini izvor energije za rad skeletnih mišića. Mliječna kiselina nastala iz glukoze zatim ulazi u krv, u jetru, gdje se pretvara u glukozu, koja se zatim vraća u mišiće (Cori ciklus).

Proces pretvaranja tvari koje nisu ugljikohidrati u glukozu se naziva glukoneogeneza.

Biološki značaj glukoneogeneze je sljedeći:

Održavanje koncentracije glukoze na dovoljnom nivou kada postoji nedostatak ugljikohidrata u tijelu, na primjer, tokom gladovanja ili dijabetesa.

Formiranje glukoze iz mliječne kiseline, pirogrožđane kiseline, glicerola, glikogenih aminokiselina, većine srednjih metabolita Krebsovog ciklusa.

Glukoneogeneza se uglavnom javlja u jetri i bubrežnom korteksu. U mišićima se ovaj proces ne događa zbog nedostatka potrebnih enzima.

Ukupna reakcija glukoneogeneze:

2PVC + 4ATP + 2GTP + 2NADH + H + 4H2O

glukoza + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6H3PO4

Tako se u procesu glukoneogeneze troši do 6 makroergijskih spojeva i 2NADH + H za svaki molekul glukoze.

Konzumacija velikih količina alkohola inhibira glukoneogenezu, što može dovesti do smanjenja funkcije mozga. Brzina glukoneogeneze može se povećati u sljedećim uslovima:

Kada posti.

Poboljšana proteinska ishrana.

Nedostatak ugljenih hidrata u hrani.

dijabetes melitus.

Glukuronski put metabolizma glukoze.

Ovaj put je u kvantitativnom smislu beznačajan, ali veoma važan za funkciju neutralizacije: krajnji produkti metabolizma i strane supstance, koje se vezuju za aktivni oblik glukuronske kiseline (UDP-glukuronska kiselina) u obliku glukuronida, lako se izlučuju iz organizma. Sama glukuronska kiselina je neophodna komponenta glikozaminoglikana: hijaluronske kiseline, heparina itd. Kod ljudi, kao rezultat ovog puta razgradnje glukoze, nastaje UDP-glukuronska kiselina.