कोशिका में ऊर्जा का परिवर्तन संक्षिप्त है। चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण। ऊर्जा चयापचय की विशेषताएं। एंजाइमों की खोज का इतिहास

विषय की मुख्य सामग्री रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक सेट के रूप में चयापचय की अवधारणा है जो महत्वपूर्ण गतिविधि, प्रजनन और निरंतर संपर्क की वृद्धि सुनिश्चित करती है, और इसके साथ आदान-प्रदान करती है वातावरण... एक जीवित कोशिका की सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: संश्लेषण (जैवसंश्लेषण) प्रतिक्रियाएं, जिसकी मदद से प्लास्टिक का आदान-प्रदान किया जाता है, और दरार प्रतिक्रियाएं - ऊर्जा चयापचय।

ऊर्जा विनिमय में तीन चरण होते हैं। पहला है: PREPARATORYमंच। इस स्तर पर, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा, कार्बोहाइड्रेट के बड़े अणु छोटे में टूट जाते हैं: ग्लूकोज, ग्लिसरीन, फैटी एसिड, न्यूक्लियोटाइड। इससे थोड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है।

दूसरा चरण है एनोक्सिक or अवायवीय... इस कदम को ग्लूकोज के टूटने के उदाहरण पर देखा जा सकता है। कृपया ध्यान दें कि यह ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करता है और केवल दो अणु बनते हैं। एटीएफ... यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि फॉर्म एटीएफकेवल 40% ऊर्जा संग्रहित होती है, शेष ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।

तीसरा चरण ऑक्सीजन है या एरोबिक... इस चरण की ख़ासियत यह है कि ऑक्सीजन ग्लाइकोलाइसिस की प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और 36 अणु बनते हैं एटीएफ.

ध्यान रखें कि यूकेरियोटिक कोशिकाओं में ऊर्जा की अत्यधिक आवश्यकता के मामलों में, ऊर्जा चयापचय की प्रक्रिया केवल दूसरे चरण तक ही हो सकती है, यानी केवल अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस। प्लास्टिक चयापचय का अध्ययन करते समय, ध्यान दें कि शरीर के कौन से अंग हैं। कोशिका कुछ कार्बनिक पदार्थों (कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड) से संश्लेषित होती है।

प्रकाश संश्लेषणप्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषण के शुरुआती बिंदु कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं, जिनमें ग्लूकोज की तुलना में काफी कम ऊर्जा होती है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। (ऊर्जा एक रूप से दूसरे रूप में जाती है।) ध्यान दें कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में कई प्रमुख बिंदु होते हैं। क्लोरोफिल अणु में एक Mg परमाणु होता है। बाहरी धातु कक्षकों में इलेक्ट्रॉन अस्थिर होते हैं। जब एक फोटॉन द्वारा मारा जाता है, तो परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाता है। लेकिन ऐसी स्थिति में वह अधिक समय तक नहीं रह सकता। उसे अपने स्थान पर लौटना होगा, पहले फोटॉन से प्राप्त ऊर्जा का उत्सर्जन करना, या उसे देना। पौधे इस ऊर्जा को क्लोरोप्लास्ट में नहीं खोते हैं। वह आंशिक रूप से संश्लेषण में जाती है एटीएफ, लेकिन, सबसे महत्वपूर्ण बात, यह इलेक्ट्रॉन पानी के फोटोलिसिस में जाता है। गठित हाइड्रोजन आयनों का उपयोग कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए किया जाता है, और ऑक्सीजन को वायुमंडल में छोड़ा जाता है। ये प्रकाश चरण की प्रतिक्रियाएं हैं। अगले चरण को पारंपरिक रूप से अंधेरा कहा जाता था। यह एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जिसके दौरान कार्बन डाइऑक्साइड बाध्य होता है और कार्बोहाइड्रेट संश्लेषित होते हैं। यह ऊर्जा की खपत करता है एटीएफऔर हाइड्रोजन परमाणु जैवसंश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में प्रोटीन संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। विषय के इस भाग का अध्ययन करने से पहले, प्रोटीन की संरचना, न्यूक्लिक एसिड की संरचना और कार्यों की समीक्षा करें ( डीएनएतथा शाही सेना), पूरकता का सिद्धांत ( पर,सी-जीप्रोटीन जैवसंश्लेषण राइबोसोम की भागीदारी के साथ होता है। यह जटिल प्रक्रिया एक अणु पर संश्लेषण से शुरू होती है डीएनएअणुओं आई-आरएनएजो कोर में होता है। आगे आई-आरएनएकेन्द्रक से प्रोटीन संश्लेषण के स्थान पर स्थानांतरित किया जाता है। विचार करें - अणु आई-आरएनएकड़ाई से व्यक्तिगत हैं और केवल एक प्रोटीन के बारे में जानकारी रखते हैं। संश्लेषण प्रक्रिया आई-आरएनएबुलाया TRANSCRIPTION... साइटोप्लाज्म में आई-आरएनएएक या एक से अधिक राइबोसोम फंसे हुए हैं। सूचना पढ़ने और प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया कहलाती है प्रसारण... प्रसारण में एक विशेष भूमिका निभाई जाती है टी-आरएनए(परिवहन शाही सेना), वे सूचना के पत्राचार को सुनिश्चित करते हैं आई-आरएनएप्रोटीन संरचना। इसके अलावा, प्रत्येक तीन न्यूक्लियोटाइड्स आई-आरएनएएक अमीनो एसिड से मेल खाती है, अनुपालन एक संरचनात्मक विशेषता द्वारा प्राप्त किया जाता है टी-आरएनए... एक छोर पर एक अमीनो एसिड जुड़ा होता है, और दूसरे पर न्यूक्लियोटाइड का एक ट्रिपल होता है जो इस अमीनो एसिड से मेल खाता है। प्रोटीन जैवसंश्लेषण में, पूरकता के सिद्धांत का कड़ाई से पालन किया जाता है। ट्रिपलेट पत्राचार राइबोसोम पर तय होता है आई-आरएनएत्रिक टी-आरएनएऔर अमीनो एसिड का निर्धारण, इसके बाद संश्लेषित प्रोटीन श्रृंखला के साथ इसका जुड़ाव। जैसे ही प्रोटीन धागा संश्लेषित होता है, यह तुरंत एक माध्यमिक और तृतीयक संरचना में बदल जाता है। राइबोसोम साथ-साथ चलता है आई-आरएनएट्रिपल से ट्रिपल तक। सभी जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाएं एंजाइमों की भागीदारी और ऊर्जा के व्यय के साथ होती हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण योजना को संक्षेप में निम्नानुसार किया जा सकता है: जीन(भूखंड डीएनए) - मैं-आरएनए - राइबोसोमसाथ टी-आरएनए - प्रोटीन.

सेल के पदार्थों के आदान-प्रदान की सामान्य प्रक्रियाओं में(पारंपरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के विपरीत) उनके निर्देशन द्वारा विशेषता, सेल में स्पष्ट स्थान,संश्लेषण और विभाजन की एक साथ प्रक्रियाओं के सेल स्पेस में वितरण, बायोपॉलिमर्स की विशाल दर, मैट्रिक्स संश्लेषण।

प्रश्न संख्या 2

मनुष्य स्तनधारियों के वर्ग से संबंधित है, प्राइमेट का क्रम। मनुष्यों के निकटतम विकासवादी रिश्तेदार चिंपैंजी, गोरिल्ला और ऑरंगुटान हैं। इससे अन्य स्तनधारियों और विशेष रूप से प्राइमेट के कंकालों के साथ मानव कंकाल की बहुत बड़ी समानता होती है।

मानव कंकाल, अन्य स्तनधारियों के कंकालों की तरह, रीढ़, खोपड़ी, पसली के पिंजरे, अंगों की कमर और अंगों के कंकाल से मिलकर बनता है। हालांकि, मनुष्यों के पास अन्य स्तनधारियों की तुलना में एक बेहतर विकसित मस्तिष्क है, इंसानों को उनकी काम करने की क्षमता और सीधे मुद्रा से अलग किया जाता है। इन विशेषताओं ने मानव कंकाल की संरचना पर छाप छोड़ी है।

कंकालों की तुलनात्मक श्रृंखला, उनकी संरचना में अंतर और समानता का संकेत:
1 - गोरिल्ला; 2 - निएंडरथल; 3 - आधुनिक आदमी

इस प्रकार, मानव कपाल गुहा का आयतन समान शरीर के आकार वाले किसी भी जानवर की तुलना में अधिक होता है। मनुष्यों में खोपड़ी के चेहरे के हिस्से का आकार मस्तिष्क से छोटा होता है, जबकि जानवरों में यह इसके विपरीत होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि जानवर कच्चा भोजन खाते हैं, जिसे पीसना मुश्किल होता है, और इसलिए उनके बड़े जबड़े और दांत होते हैं, जो सुरक्षात्मक अंग भी होते हैं। शरीर के आकार के सापेक्ष जानवरों में मस्तिष्क का आयतन मनुष्यों की तुलना में बहुत छोटा होता है। जानवरों में रीढ़ में महत्वपूर्ण मोड़ नहीं होते हैं, जबकि मनुष्यों में इसके 4 मोड़ होते हैं: ग्रीवा, वक्ष, काठ और त्रिक। ये मोड़ सीधे मुद्रा के संबंध में दिखाई देते हैं और चलते, दौड़ते, कूदते समय रीढ़ को लोच प्रदान करते हैं।

जानवरों में पसली का पिंजरा आगे से पीछे की ओर संकुचित होता है। जानवरों में, शरीर के वजन को चारों अंगों के बीच वितरित किया जाता है और श्रोणि बहुत बड़े पैमाने पर नहीं होता है। मनुष्यों में, पूरे शरीर का भार निचले अंगों पर टिका होता है, श्रोणि चौड़ा और मजबूत होता है।

जानवरों में आगे और पीछे के अंगों का कंकाल एक दूसरे से बहुत अलग नहीं होता है। मानव हड्डियाँ निचले अंगऊपर से मोटा और अधिक टिकाऊ। मानव पैर और हाथ की संरचना में भी मजबूत अंतर हैं। उंगलियों की संरचना व्यक्ति के लिए जटिल प्रकार के कार्य करना संभव बनाती है।

मनुष्य, अन्य स्तनधारियों की तरह, तीन प्रकार के दांत होते हैं: कुत्ते, कृन्तक और दाढ़, हालांकि, मनुष्यों में इन दांतों की संख्या और आकार और स्तनधारियों के अन्य आदेशों के प्रतिनिधि बहुत अलग हैं।

मनुष्यों और महान वानरों के कंकाल की समानता इस बात का एक प्रमाण है कि इन वानरों के साथ मनुष्यों के सामान्य पूर्वज हैं।

प्रश्न संख्या 3

प्रकृति में जिम्नोस्पर्म की भूमिका। जिम्नोस्पर्म विशाल क्षेत्रों पर कब्जा करके शंकुधारी और मिश्रित वन बनाते हैं। वे हवा को ऑक्सीजन से समृद्ध करते हैं, यही वजह है कि उन्हें अक्सर "ग्रह के फेफड़े" कहा जाता है। वन बर्फ के पिघलने, नदियों में जल स्तर को नियंत्रित करते हैं, शोर को अवशोषित करते हैं, हवाओं के बल को कमजोर करते हैं, और लंगर रेत। जंगल जानवरों की कई प्रजातियों का निवास स्थान है जो कोनिफ़र के अंकुर, बीज, शंकु पर फ़ीड करते हैं।

शंकुधारी पौधे लगातार हवा में बड़ी मात्रा में फाइटोनसाइड्स (ग्रीक फिटन और लैटिन त्सेडो - आई किल से) का उत्सर्जन करते हैं - ऐसे पदार्थ जो अन्य जीवों की गतिविधि को रोकते हैं। यह विशेष रूप से स्प्रूस जंगलों में तीव्रता से होता है। तो, वैज्ञानिकों के अनुसार, शंकुधारी जंगल में हवा के 1 एम 3 में रोगजनक बैक्टीरिया की 500 से अधिक कोशिकाएं नहीं होती हैं, जबकि शहरी हवा - 30-40 हजार तक। इसलिए, श्वसन प्रणाली के रोगों वाले लोगों के लिए अस्पताल और अस्पताल रखे जाते हैं शंकुधारी जंगलों में।

जिम्नोस्पर्म एक बड़ी भूमिका निभाते हैं, यदि केवल इसलिए कि वनस्पति से आच्छादित अधिकांश भूमि जिम्नोस्पर्म - टैगा से आच्छादित है। यह जीवमंडल, पशु चारा और आश्रय, निर्माण सामग्री, ईंधन, कागज, कच्चे माल के लिए ऑक्सीजन का मुख्य आपूर्तिकर्ता है

टिकट संख्या 7 प्रश्न संख्या 1

कोशिका में चयापचय और ऊर्जा (टिकट संख्या 6 प्रश्न संख्या 1)

श्वसन प्रक्रिया विशेषताएं:

सेलुलरया ऊतक श्वसन- जीवों की कोशिकाओं में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक सेट, जिसके दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और अमीनो एसिड का ऑक्सीकरण होता है।

तो, कोशिका में कोशिकीय श्वसन होता है। लेकिन वास्तव में कहाँ? कौन सा अंग इस प्रक्रिया को अंजाम देता है?

कोशिकीय श्वसन के सभी चरण माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं। जैसा कि आप जानते हैं, माइटोकॉन्ड्रिया का मुख्य उत्पाद - एटीपी अणु - जीव विज्ञान में "ऊर्जा" की अवधारणा का पर्याय है। दरअसल, इस प्रक्रिया का मुख्य उत्पाद ऊर्जा, एटीपी अणु है।

सभी जीवित जीव बाहरी वातावरण के साथ पदार्थों का आदान-प्रदान करते हैं। कोशिकाओं में जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया निरंतर चलती रहती है। एंजाइमों के लिए धन्यवाद, सरल पदार्थों से जटिल यौगिक बनते हैं: प्रोटीन अमीनो एसिड से संश्लेषित होते हैं, मोनोसेकेराइड से जटिल कार्बोहाइड्रेट और नाइट्रोजनस बेस से न्यूक्लिक एसिड होते हैं। विभिन्न वसा और तेल अपेक्षाकृत सरल पदार्थों के रासायनिक परिवर्तनों के माध्यम से बनते हैं। चिटिन आर्थ्रोपोड्स का बाहरी आवरण है, जो चिटिन बनाता है, एक जटिल पॉलीसेकेराइड (पृष्ठ 7); पक्षियों, स्तनधारियों में, बाहरी आवरण सींग वाला पदार्थ होता है, जिसका आधार प्रोटीन केराटिन होता है। अंततः, संश्लेषित बड़े कार्बनिक अणुओं की संरचना जीनोटाइप द्वारा निर्धारित की जाती है। संश्लेषित पदार्थों का उपयोग विकास के दौरान कोशिकाओं और उनके अंगों को खड़ा करने और भस्म या नष्ट अणुओं को बदलने के लिए किया जाता है। अपवाद के बिना, जैवसंश्लेषण के सभी इंटरैक्शन ऊर्जा के अवशोषण के साथ होते हैं।

प्लास्टिक एक्सचेंज

प्लास्टिक चयापचय, जिसे अन्यथा जैवसंश्लेषण या उपचय कहा जाता है, यह विनिमय केवल कोशिका में होता है। प्लास्टिक चयापचय तीन प्रकार का होता है: प्रकाश संश्लेषण, रसायन विज्ञान और प्रोटीन जैवसंश्लेषण। प्रकाश संश्लेषण का उपयोग पौधों द्वारा और केवल कुछ बैक्टीरिया (सायनोबैक्टीरिया) द्वारा किया जाता है। ऐसे जीवों को स्वपोषी कहते हैं। केमोसिंथेसिस का उपयोग कुछ बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है, जिसमें एनारोबिक बैक्टीरिया भी शामिल है। ऐसे जीवों को कीमोट्रॉफ़्स कहा जाता है। जानवरों और कवक को हेटरोट्रॉफ़िक जीवों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया एक प्रतिक्रिया के माध्यम से होती है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज और ऑक्सीजन का निर्माण शामिल होता है। प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं, प्रकाश और अंधेरा। प्रकाश चरण के दौरान, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट कणिकाओं में होती है, और अंधेरे चरण में, क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होती है। (देखें परिशिष्ट 7)... सौर ऊर्जा के बिना प्रकाश संश्लेषण की कोई बात नहीं होगी, इसलिए यह एक महत्वपूर्ण कारक है। इस प्रक्रिया के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के छह अणुओं से ऑक्सीजन के छह अणु और ग्लूकोज के एक अणु का निर्माण होता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में होती है, क्लोरोफिल जीवों में होता है, इसके लिए धन्यवाद, संश्लेषण होता है।

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2

chemosynthesis

केमोसिंथेसिस सल्फ्यूरिक, नाइट्रिफाइंग और आयरन बैक्टीरिया जैसे बैक्टीरिया की विशेषता है। बैक्टीरिया कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक यौगिकों में कम करने के लिए पदार्थों के ऑक्सीकरण प्रक्रिया से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करते हैं। (देखें परिशिष्ट 8)सल्फर बैक्टीरिया हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे पदार्थ का ऑक्सीकरण करते हैं, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया अमोनिया का ऑक्सीकरण करते हैं, और आयरन बैक्टीरिया आयरन ऑक्साइड का ऑक्सीकरण करते हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण

प्लास्टिक चयापचय कोशिका द्वारा प्रोटीन का संश्लेषण है। एक्सचेंज की दो मुख्य प्रक्रियाएं हैं: ट्रांसक्रिप्शन और ट्रांसलेशन।

प्रतिलेखन- यह पूरकता के सिद्धांत के अनुसार डीएनए का उपयोग करके मैसेंजर आरएनए को संश्लेषित करने की प्रक्रिया है। (देखें परिशिष्ट 9)

प्रतिलेखन में तीन चरण होते हैं:

प्राथमिक प्रतिलेख गठन

प्रसंस्करण

स्प्लिसिंग

प्रसारण- मैसेंजर आरएनए से संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड में प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी का स्थानांतरण। (परिशिष्ट 10 देखें)यह प्रक्रिया राइबोसोम के साइटोप्लाज्म में होती है। प्रसारण चार चरणों में होता है। पहले चरण में, अमीनो एसिड एक विशेष एंजाइम - एमिनोएसिल टी-आरएनए सिंथेटेस द्वारा सक्रिय होते हैं। यह प्रक्रिया एटीपी के रूप में ऊर्जा का उपयोग करती है। Minoacyladenylate तब बनता है। इसके बाद सक्रिय अमीनो एसिड के परिवहन आरएनए में आसंजन की प्रक्रिया होती है, जबकि एएमपी जारी किया जाता है। इसके अलावा, तीसरे चरण के दौरान, गठित परिसर राइबोसोम से बंध जाता है। फिर, अमीनो एसिड को एक विशिष्ट क्रम में प्रोटीन संरचना में शामिल किया जाता है, जिसके बाद परिवहन आरएनए जारी किया जाता है।

ऊर्जा विनिमय

ऊर्जा चयापचय को अपचय भी कहा जाता है। प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय बहुत संबंधित हैं, क्योंकि प्लास्टिक चयापचय (उपचय) के कार्यान्वयन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो कि अपचय के कारण कोशिका द्वारा प्राप्त की जाती है। इस प्रक्रिया के माध्यम से, कोशिका वांछित न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट आदि का संश्लेषण करती है। ऊर्जा चयापचय एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके दौरान जटिल संरचना वाले पदार्थ सरलतम में विभाजित हो जाते हैं या ऑक्सीकृत हो जाते हैं, यही कारण है कि शरीर अस्तित्व के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करता है। कुल मिलाकर, ऊर्जा चयापचय के तीन चरण होते हैं:

प्रारंभिक चरण

अवायवीय अवस्था - ग्लाइकोलाइसिस (ऑक्सीजन के बिना)

एरोबिक चरण - सेलुलर श्वसन (ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ)

प्रारंभिक चरण

इस चरण के दौरान, पॉलिमर को मोनोमर में परिवर्तित किया जाता है, अर्थात प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और लिपोइड जैसे यौगिकों को सरल लोगों में तोड़ दिया जाता है। यह प्रक्रिया कोशिका के बाहर, पाचन तंत्र के अंगों में होती है। ऊर्जा चयापचय के इस चरण में ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, प्रोटीन अमीनो एसिड, जटिल कार्बोहाइड्रेट - सरल मोनोसेकेराइड और लिपिड में - ग्लिसरॉल और उच्च एसिड में टूट जाता है। यह अवस्था कोशिका के लाइसोसोम में भी होती है।

अवायवीय अवस्था

इस चरण को अन्यथा किण्वन या ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है। प्रारंभिक चरण में बनने वाले पदार्थ - ग्लूकोज, अमीनो एसिड, आदि - ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना बाद के एंजाइमी अपघटन से गुजरते हैं। ज्यादातर कार्बोहाइड्रेट किण्वित होते हैं। अपचय की इस अवस्था में प्रयुक्त रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान ऐल्कोहॉल, कार्बन डाइऑक्साइड, एसीटोन, कार्बनिक अम्ल, कुछ मामलों में हाइड्रोजन और अन्य पदार्थ बनते हैं। ग्लाइकोलाइसिस अवायवीय परिस्थितियों में पाइरुविक एसिड (पीवीए), फिर लैक्टिक, एसिटिक, ब्यूटिरिक एसिड या एथिल अल्कोहल के लिए ग्लूकोज के टूटने की प्रक्रिया है, जो सेल साइटोप्लाज्म में होता है। ऑक्सीजन मुक्त दरार के दौरान, जारी ऊर्जा का कुछ हिस्सा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है, और हिस्सा एटीपी अणुओं में जमा हो जाता है। जानवरों और कवक की कोशिकाओं में, एक प्रतिक्रिया आम है, जिसके परिणामस्वरूप पाइरुविक एसिड निकलता है।

इस स्तर पर मुख्य रासायनिक प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है:

C6H12O6 = 2C3H4O3 + (4H) + 2ATF

इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, दो एटीपी अणु बनते हैं।

एरोबिक चरण

यह चरण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। (देखें परिशिष्ट 11)इस स्तर पर, पदार्थों का ऑक्सीकरण होता है, जिससे एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा निकलती है। ऑक्सीजन उसी प्रक्रिया में भाग लेती है। हीमोग्लोबिन युक्त लाल रक्त कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन का परिवहन किया जाता है। पिछले चरणों में प्राप्त पदार्थों को कोशिका द्वारा सबसे सरल, यानी कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में तोड़ दिया जाता है। लाइसोसोम में निहित एंजाइम ऑक्सीकरण करते हैं कार्बनिक यौगिकएक पिंजरे में। एडीपी - एडेनोसिन डाइफॉस्फेट - एक पदार्थ जो सेलुलर श्वसन के कारण ऊर्जा उत्पादन के लिए भी आवश्यक है। इस स्तर पर मुख्य रासायनिक प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है:

2C3H6O3 + 6O2 + 36H3PO4 + 36ADP = 6CO2 + 42H2O + 36ATF

इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप 36 एटीपी अणु बनते हैं।

आप इस समीकरण से देख सकते हैं कि इस स्तर पर काफी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। इसके अलावा, इस स्तर पर, पाइरुविक एसिड के पूर्ण ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया की जा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा भी निकलती है, लेकिन कम मात्रा में।

इसलिए, एक ग्लूकोज अणु के पूर्ण दरार के साथ, कोशिका 38 एटीपी अणुओं (ग्लाइकोलिसिस के दौरान 2 अणु और एरोबिक चरण के दौरान 36 अणु) को संश्लेषित कर सकती है। (परिशिष्ट 12 देखें)

एरोबिक श्वसन के सामान्य समीकरण को निम्न प्रकार से लिखा जा सकता है:

C6H1206 + 602 + 38ADP + 38H3P04> 6C02 + 6H20 + 38ATF।

निष्कर्ष

कोशिका जीवन की एक उच्च संगठित इकाई है। पदार्थों और ऊर्जा का अवशोषण, परिवर्तन, भंडारण और उपयोग कोशिकाओं के माध्यम से होता है। यह कोशिका में है कि श्वसन, किण्वन, प्रकाश संश्लेषण और आनुवंशिक सामग्री के दोहराव जैसी प्रक्रियाएं होती हैं। और ऐसी प्रक्रियाएं जीवों में होती हैं जो संरचना में सरल (एककोशिकीय) और जीवों में संरचना (बहुकोशिकीय) में जटिल होती हैं। सभी जीवों का जीवन उनकी कोशिकाओं पर निर्भर करता है।

अनुबंध

परिशिष्ट 1

परिशिष्ट 2

परिशिष्ट 3

परिशिष्ट 4

परिशिष्ट 5

परिशिष्ट 6

परिशिष्ट 7

परिशिष्ट 8

परिशिष्ट 9

प्रश्न 1. डिसिमिलेशन क्या है? चरणों की सूची बनाएं।
भेद, या ऊर्जा विनिमय, उच्च-आणविक यौगिकों के दरार के लिए प्रतिक्रियाओं का एक समूह है, जो ऊर्जा की रिहाई और भंडारण के साथ होते हैं। एरोबिक (ऑक्सीजन-श्वास) जीवों में विघटन तीन चरणों में होता है:
प्रारंभिक - ऊर्जा के भंडारण के बिना उच्च-आणविक यौगिकों को निम्न-आणविक में विभाजित करना;
ऑक्सीजन मुक्त - यौगिकों का आंशिक ऑक्सीजन मुक्त अपघटन, ऊर्जा एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है; ऑक्सीजन - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए कार्बनिक पदार्थों का अंतिम अपघटन, ऊर्जा भी एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है।
अवायवीय (ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करने वाले) जीवों में विघटन दो चरणों में होता है: प्रारंभिक और एनोक्सिक। इस मामले में, कार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से विघटित नहीं होता है और बहुत कम ऊर्जा संग्रहीत होती है।

प्रश्न 2. कोशिका उपापचय में एटीपी की क्या भूमिका है?
एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) में एक नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन, चीनी - राइबोज और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। एटीपी अणु बहुत अस्थिर है और कोशिका के सभी महत्वपूर्ण कार्यों (बायोसिंथेसिस, ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसफर, मूवमेंट, एक विद्युत आवेग के गठन, आदि) को सुनिश्चित करने के लिए खर्च की गई ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा के रिलीज के साथ एक या दो फॉस्फेट अणुओं को साफ करने में सक्षम है। ।) एटीपी अणु में बंधों को उच्च-ऊर्जा कहा जाता है।
एटीपी अणु से टर्मिनल फॉस्फेट की दरार 40 kJ ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है।) इस मामले में, एटीपी को एडीपी में बदल दिया जाता है। यदि दूसरे फॉस्फोरिक एसिड अवशेष को हटा दिया जाता है, तो ADP को AMP में बदल दिया जाएगा। जीवित जीवों में सभी प्रक्रियाएं जिनमें ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है, एटीपी अणुओं के एडीपी (या यहां तक ​​​​कि एएमपी) में रूपांतरण के साथ होती है।
एटीपी संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।

प्रश्न 3. कौन सी कोशिका संरचना एटीपी का संश्लेषण करती है?
यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से एटीपी के थोक का संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है और ऊर्जा के अवशोषण (भंडारण) के साथ होता है। प्लास्टिड्स में, एटीपी प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में बनता है।

प्रश्न 4. ग्लूकोज के टूटने के उदाहरण का उपयोग करके हमें सेल में ऊर्जा चयापचय के बारे में बताएं।
ऊर्जा विनिमय को आमतौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जाता है। पहला चरण प्रारंभिक है, जिसे पाचन भी कहा जाता है। यह मुख्य रूप से पाचन तंत्र की गुहा में स्रावित एंजाइमों की क्रिया के तहत कोशिकाओं के बाहर किया जाता है। इस स्तर पर, बड़े बहुलक अणु मोनोमर्स में टूट जाते हैं: प्रोटीन - अमीनो एसिड में, पॉलीसेकेराइड - साधारण शर्करा में, वसा - फैटी एसिड और ग्लिसरीन में। उसी समय, थोड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो गर्मी के रूप में भी नष्ट हो जाती है।
ऑक्सीजन मुक्त। ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप, एक ग्लूकोज अणु पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में विभाजित हो जाता है:
एस 6 एन 12 ओ 6<----->2सी 3 एच 4 0 3.
एक ग्लूकोज अणु के टूटने के साथ दो एटीपी अणुओं का निर्माण होता है। इस मामले में, जारी की गई ऊर्जा का 60% गर्मी में परिवर्तित हो जाता है, और 40% एटीपी के रूप में संग्रहीत होता है। जब एक ग्लूकोज अणु टूट जाता है, तो 2 एटीपी अणु बनते हैं। फिर, अवायवीय जीवों में किण्वन होता है - शराब (सी 2 एचसी 5 ओएच - एथिल अल्कोहल) या लैक्टिक एसिड (सी 3 एच 4 0 3 - लैक्टिक एसिड)। एरोबिक जीवों में, ऊर्जा चयापचय का तीसरा चरण शुरू होता है।
ऑक्सीजन। अपचय के इस चरण में आणविक ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता होती है और इसे श्वसन कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप पृथ्वी के वायुमंडल में आणविक ऑक्सीजन के प्रकट होने के बाद ही एरोबिक सूक्ष्मजीवों और यूकेरियोटिक कोशिकाओं में सेलुलर श्वसन का विकास संभव हुआ। उत्प्रेरक प्रक्रिया में ऑक्सीजन जोड़ने से कोशिकाओं को अणुओं से पोषक तत्व और ऊर्जा निकालने के लिए एक शक्तिशाली और कुशल मार्ग मिलता है।
ऑक्सीजन दरार प्रतिक्रियाएं, या ऑक्सीडेटिव अपचय, कोशिका के विशेष अंग - माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं, जहां पाइरुविक एसिड अणु प्रवेश करते हैं। स्टॉप की एक श्रृंखला के बाद, अंतिम उत्पाद बनते हैं - सीओ 2 और एच 2 ओ, जो तब सेल से बाहर फैल जाते हैं। एरोबिक श्वसन का समग्र समीकरण इस तरह दिखता है:
सी 6 एच 12 ओ 6 + 6ओ 2 + 36एच 3 पीओ 4 + 36एडीएफ<----->6CO 2 + 6H 2 O + 36ATF।
इस प्रकार, दो लैक्टिक एसिड अणुओं के ऑक्सीकरण के दौरान, 36 एटीपी अणु बनते हैं। कुल मिलाकर, ऊर्जा चयापचय के दूसरे और तीसरे चरण के दौरान, एक ग्लूकोज अणु के विभाजन के दौरान 38 एटीपी अणु बनते हैं। नतीजतन, एरोबिक श्वसन कोशिका को ऊर्जा प्रदान करने में मुख्य भूमिका निभाता है।

पृथ्वी पर सभी जीवित जीव खुली प्रणाली हैं जो बाहर से ऊर्जा और पदार्थ के प्रवाह को सक्रिय रूप से व्यवस्थित करने में सक्षम हैं। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए ऊर्जा आवश्यक है, लेकिन सबसे ऊपर कोशिका और शरीर की संरचनाओं को बनाने और पुनर्स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पदार्थों के रासायनिक संश्लेषण के लिए। जीवित प्राणी केवल दो प्रकार की ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम हैं: रोशनी(सौर ऊर्जा) और रासायनिक(रासायनिक यौगिकों के बंधों की ऊर्जा) - इस विशेषता के अनुसार, जीवों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है - फोटोट्रोफ और केमोट्रोफ।

संरचनात्मक अणुओं का मुख्य स्रोत कार्बन है। कार्बन स्रोतों के आधार पर, जीवित जीवों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: ऑटोट्रॉफ़, एक अकार्बनिक कार्बन स्रोत (कार्बन डाइऑक्साइड) का उपयोग करते हुए, और हेटरोट्रॉफ़, कार्बनिक कार्बन स्रोतों का उपयोग करते हुए।

ऊर्जा और पदार्थ के उपभोग की प्रक्रिया कहलाती है खाना।पोषण के दो तरीके ज्ञात हैं: नग्न - शरीर के अंदर खाद्य कणों को पकड़कर और होलोफाइटिक - बिना कब्जा के, शरीर की सतह संरचनाओं के माध्यम से भंग पोषक तत्वों को अवशोषित करके। शरीर में प्रवेश करने वाले पोषक तत्व चयापचय प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं।

चयापचय परस्पर और संतुलित प्रक्रियाओं का एक समूह है जिसमें शरीर में विभिन्न प्रकार के रासायनिक परिवर्तन शामिल होते हैं। ऊर्जा की खपत के साथ किए गए संश्लेषण प्रतिक्रियाएं, उपचय (प्लास्टिक चयापचय या आत्मसात) का आधार बनाती हैं।

दरार की प्रतिक्रियाएं, ऊर्जा की रिहाई के साथ, आधार बनाती हैं अपचय(ऊर्जा विनिमय या प्रसार)।

1. चयापचय में एटीपी का मूल्य

कार्बनिक पदार्थों के टूटने के दौरान जारी ऊर्जा का सेल द्वारा तुरंत उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि उच्च-ऊर्जा यौगिकों के रूप में संग्रहीत किया जाता है, आमतौर पर एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में। इसकी रासायनिक प्रकृति से, एटीपी मोनोन्यूक्लियोटाइड्स से संबंधित है और इसमें एडेनिन का नाइट्रोजनस बेस, कार्बोहाइड्रेट राइबोज और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं।

एटीपी के जल-अपघटन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग कोशिका सभी प्रकार के कार्य करने के लिए करती है। जैविक संश्लेषण पर महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा खर्च की जाती है। एटीपी सेल के लिए ऊर्जा आपूर्ति का एक सार्वभौमिक स्रोत है। कोशिका में एटीपी का भंडार सीमित होता है और फास्फारिलीकरण की प्रक्रिया के कारण इसकी पूर्ति हो जाती है, जो श्वसन, किण्वन और प्रकाश संश्लेषण के दौरान विभिन्न तीव्रताओं के साथ होता है। एटीपी बहुत जल्दी नवीनीकृत हो जाता है (मनुष्यों में, एक एटीपी अणु का जीवनकाल 1 मिनट से कम होता है)।

2. सेल में ऊर्जा चयापचय। एटीपी संश्लेषण

एटीपी संश्लेषण फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया में सभी जीवों की कोशिकाओं में होता है, अर्थात। एडीपी में अकार्बनिक फॉस्फेट के अलावा। एडीपी के फास्फारिलीकरण के लिए ऊर्जा ऊर्जा चयापचय के दौरान उत्पन्न होती है। ऊर्जा चयापचय, या प्रसार, ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थों के अपघटन का एक संयोजन है। आवास के आधार पर, प्रसार दो या तीन चरणों में आगे बढ़ सकता है।

अधिकांश जीवित जीवों में - ऑक्सीजन वातावरण में रहने वाले एरोब - प्रसार के दौरान, तीन चरणों को पूरा किया जाता है: प्रारंभिक, ऑक्सीजन मुक्त, ऑक्सीजन। ऑक्सीजन से रहित वातावरण में रहने वाले अवायवीय जीवों में, या ऑक्सीजन की कमी वाले एरोबेस में, मध्यवर्ती कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के साथ पहले दो चरणों में ही प्रसार होता है जो अभी भी ऊर्जा में समृद्ध हैं।

पहला चरण - प्रारंभिक - जटिल कार्बनिक यौगिकों के एंजाइमेटिक क्लेवाज में सरल लोगों (एमिनो एसिड में प्रोटीन; मोनोसेकेराइड में पॉलीसेकेराइड; न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड में) होते हैं। लाइसोसोम के हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों की कार्रवाई के तहत कार्बनिक पदार्थों का इंट्रासेल्युलर क्लीवेज होता है। इस मामले में जारी ऊर्जा गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है, और परिणामस्वरूप छोटे कार्बनिक अणु आगे अपघटन से गुजर सकते हैं और सेल द्वारा अपने स्वयं के कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए "निर्माण सामग्री" के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

दूसरा चरण - अधूरा ऑक्सीकरण - सीधे कोशिका के कोशिका द्रव्य में किया जाता है, इसमें ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है और इसमें कार्बनिक सब्सट्रेट के आगे विभाजन होते हैं। कोशिका में ऊर्जा का मुख्य स्रोत है शर्करा... ग्लूकोज के अनॉक्सी, अपूर्ण टूटने को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है।

तीसरा चरण - पूर्ण ऑक्सीकरण - ऑक्सीजन की अनिवार्य भागीदारी के साथ होता है। नतीजतन, ग्लूकोज अणु अकार्बनिक कार्बन डाइऑक्साइड में टूट जाता है, और जारी ऊर्जा आंशिक रूप से एटीपी के संश्लेषण पर खर्च होती है।

3. प्लास्टिक एक्सचेंज

प्लास्टिक चयापचय, या आत्मसात, प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जो कोशिका में जटिल कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण को सुनिश्चित करता है। विषमपोषी जीव जैविक खाद्य घटकों से अपने स्वयं के कार्बनिक पदार्थ का निर्माण करते हैं। अणुओं की पुनर्व्यवस्था के लिए हेटरोट्रॉफ़िक आत्मसात अनिवार्य रूप से कम हो जाता है।

भोजन के कार्बनिक पदार्थ (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट) -> पाचन -> सरल कार्बनिक अणु (एमिनो एसिड, फैटी एसिड, मोनोसुगर) -> जैविक संश्लेषण -> शरीर के मैक्रोमोलेक्यूल्स (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट)

स्वपोषी जीव अकार्बनिक अणुओं से कार्बनिक पदार्थों को पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से संश्लेषित करने में सक्षम हैं बाहरी वातावरण... ऑटोट्रॉफ़िक आत्मसात की प्रक्रिया में, फोटो- और रसायन विज्ञान की प्रतिक्रियाएं, सरल कार्बनिक यौगिकों के निर्माण को सुनिश्चित करते हुए, मैक्रोमोलेक्यूल्स के अणुओं के जैविक संश्लेषण से पहले होती हैं:

अकार्बनिक पदार्थ (कार्बन डाइऑक्साइड, पानी) -> प्रकाश संश्लेषण, रसायन संश्लेषण -> सरल कार्बनिक अणु (एमिनो एसिड, फैटी एसिड, मोनोसुगर) ----- जैविक संश्लेषण -> शरीर के मैक्रोमोलेक्यूल्स (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट)

4. प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण है, जो कोशिका की ऊर्जा से आता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में अग्रणी भूमिका प्रकाश संश्लेषक वर्णक द्वारा निभाई जाती है, जिसमें एक अद्वितीय गुण होता है - प्रकाश को पकड़ने और इसकी ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए। प्रकाश संश्लेषक वर्णक प्रोटीन जैसे पदार्थों का एक काफी बड़ा समूह है। ऊर्जा की दृष्टि से सबसे प्रमुख और सबसे महत्वपूर्ण वर्णक है। क्लोरोफिल एप्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं को छोड़कर सभी प्रकाशपोषियों में पाया जाता है। प्रकाश संश्लेषक वर्णक यूकेरियोट्स में आंतरिक प्लास्टिड झिल्ली में या प्रोकैरियोट्स में साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के आक्रमण में एम्बेडेड होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, मोनोसेकेराइड (ग्लूकोज, आदि) के अलावा, जो स्टार्च में परिवर्तित हो जाते हैं और पौधे द्वारा संग्रहीत होते हैं, अन्य कार्बनिक यौगिकों के मोनोमर्स को संश्लेषित किया जाता है - अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण, पौधों की कोशिकाओं, या बल्कि क्लोरोफिल युक्त कोशिकाओं के लिए धन्यवाद, पृथ्वी पर आवश्यक कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन के साथ स्वयं को और सभी जीवन प्रदान करते हैं।

5. chemosynthesis

केमोसिंथेसिस भी अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने की एक प्रक्रिया है, लेकिन यह प्रकाश की ऊर्जा के कारण नहीं, बल्कि अकार्बनिक पदार्थों (सल्फर, हाइड्रोजन सल्फाइड, लोहा, अमोनिया, नाइट्राइट) के ऑक्सीकरण के दौरान प्राप्त रासायनिक ऊर्जा के कारण होता है। , आदि।)। सबसे महत्वपूर्ण नाइट्रिफाइंग, लौह और सल्फर बैक्टीरिया हैं।

ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा को बैक्टीरिया द्वारा एटीपी के रूप में संग्रहीत किया जाता है और इसका उपयोग कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है। जीवमंडल में केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे अपशिष्ट जल उपचार में भाग लेते हैं, मिट्टी में खनिजों के संचय में योगदान करते हैं और मिट्टी की उर्वरता बढ़ाते हैं।

डीएनए-बायोपॉलिमर, माइक्रो-अणु, पॉलीन्यूक्लियोटाइड, -न्यूक्लियोटाइड-मैनोमीटर नाइट्रोजन बेस-डीऑक्सीराइबोज-फॉस्फोरिक एसिड अवशेष नाइट्रोजन बेस: एडेनिन, थाइमिन, ग्वानिन, साइटोसिन-डबल-स्ट्रैंडेड संरचना आरएनए-बायोपॉलिमर, मैक्रोमोलेक्यूल, पॉलीन्यूक्लियोटाइड-न्यूक्लियोटाइड-मैनोटोमर-आरआईबीओएस - फॉस्फोरिक एसिड अवशेष नाइट्रोजन बेस: एडेनिन, यूरैसिल, ग्वानिन, साइटोसिन। आरएनए अणु एकल-असहाय है। कार्य: डीएनए - आनुवंशिक जानकारी का भंडारण आरएनए - आनुवंशिक जानकारी का संचरण

सूचनात्मक आरएनए, जो प्रोटीन अणुओं की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी रखता है, नाभिक में संश्लेषित होता है। परमाणु लिफाफे के छिद्रों से गुजरने के बाद, i-RNA को राइबोसोम की ओर निर्देशित किया जाता है, जहाँ आनुवंशिक जानकारी को डिक्रिप्ट किया जाता है - इसका न्यूक्लियोटाइड भाषा से अमीनो एसिड भाषा में अनुवाद किया जाता है।

अमीनो एसिड जिसमें से प्रोटीन संश्लेषित होते हैं, विशेष आरएनए का उपयोग करके राइबोसोम तक पहुंचाए जाते हैं जिन्हें ट्रांसपोर्ट आरएनए (टी-आरएनए) कहा जाता है। टी-आरएनए में, तीन न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम आई-आरएनए में कोडन न्यूक्लियोटाइड का पूरक है। टी-आरएनए की संरचना में न्यूक्लियोटाइड्स के इस तरह के अनुक्रम को एंटिकोडन कहा जाता है। प्रत्येक टी-आरएनए एंजाइमों की मदद से और एटीपी की खपत के साथ एक निश्चित आत्मसात अमीनो एसिड को जोड़ता है। यह संश्लेषण का पहला चरण है।

अमीनो एसिड को प्रोटीन श्रृंखला में शामिल करने के लिए, इसे टी-आरएनए से अलग किया जाना चाहिए। प्रोटीन संश्लेषण के दूसरे चरण में, टी-आरएनए न्यूक्लियोटाइड भाषा से अमीनो एसिड भाषा में अनुवादक के रूप में कार्य करता है। यह स्थानांतरण राइबोसोम पर होता है। इसके दो क्षेत्र हैं: एक पर, टी-आरएनए एम-आरएनए से एक कमांड प्राप्त करता है - एंटिकोडन कोडन को पहचानता है, दूसरे पर - ऑर्डर निष्पादित होता है - टी-आरएनए से अमीनो एसिड अलग हो जाता है।

प्रोटीन संश्लेषण का तीसरा चरण यह है कि सिंथेटेज़ एंजाइम टी-आरएनए से अलग किए गए अमीनो एसिड को बढ़ते प्रोटीन अणु से जोड़ता है। मैसेंजर आरएनए लगातार राइबोसोम के साथ स्लाइड करता है, प्रत्येक ट्रिपल पहले पहले क्षेत्र में प्रवेश करता है, जहां इसे टी-आरएनए एंटिकोडन द्वारा पहचाना जाता है, फिर दूसरे क्षेत्र में। यह वह जगह है जहां से जुड़े अमीनो एसिड के साथ टी-आरएनए जाता है, यहां अमीनो एसिड टी-आरएनए से अलग हो जाते हैं और एक दूसरे से उस क्रम में जुड़े होते हैं जिसमें ट्रिपल एक के बाद एक का पालन करते हैं।

जब तीन त्रिगुणों में से एक, जो जीन के बीच विराम चिह्न होते हैं, पहले क्षेत्र में राइबोसोम पर दिखाई देते हैं, तो इसका मतलब है कि प्रोटीन संश्लेषण पूरा हो गया है। तैयार प्रोटीन श्रृंखला राइबोसोम छोड़ देती है। प्रोटीन अणु के संश्लेषण के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। टी-आरएनए के साथ प्रत्येक अमीनो एसिड का संयोजन एक एटीपी अणु की ऊर्जा की खपत करता है।

प्रोटीन के उत्पादन को बढ़ाने के लिए, i-RNA अक्सर एक साथ नहीं, बल्कि कई राइबोसोम के माध्यम से एक साथ गुजरता है। ऐसी संरचना, जो एक i-RNA अणु द्वारा संयुक्त होती है, पॉलीसोम कहलाती है। इस तरह के मनके जैसे कन्वेयर में प्रत्येक राइबोसोम पर, एक ही प्रोटीन के कई अणु क्रमिक रूप से संश्लेषित होते हैं।

राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण को अनुवाद कहा जाता है। प्रोटीन अणुओं का संश्लेषण लगातार होता है और तेज गति से आगे बढ़ता है: एक मिनट में 50 से 60 हजार पेप्टाइड बॉन्ड बनते हैं। एक प्रोटीन अणु का संश्लेषण केवल 3-4 सेकंड तक रहता है। जैवसंश्लेषण का प्रत्येक चरण उपयुक्त एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होता है और एटीपी के टूटने से ऊर्जा की आपूर्ति होती है। संश्लेषित प्रोटीन एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के चैनलों में प्रवेश करते हैं, जिसके माध्यम से उन्हें कोशिका के कुछ हिस्सों में ले जाया जाता है।

एक आसमाटिक प्रणाली के रूप में पादप कोशिका

पादप कोशिका एक परासरणी तंत्र है। रिक्तिका कोशिका रस अत्यधिक सांद्रित विलयन है। कोशिका रस का आसमाटिक दबाव किसके द्वारा इंगित किया जाता है -।

रिक्तिका में प्रवेश करने के लिए, पानी को कोशिका भित्ति, प्लाज़्मालेम्मा, साइटोप्लाज्म और टोनोप्लास्ट से गुजरना होगा। कोशिका की दीवार पानी के लिए अच्छी तरह से पारगम्य है। प्लाज़्मालेम्मा और टोनोप्लास्ट में चयनात्मक पारगम्यता होती है। इसलिए, एक पादप कोशिका को एक आसमाटिक प्रणाली के रूप में माना जा सकता है जिसमें प्लाज़्मालेम्मा और टोनोप्लास्ट एक अर्धपारगम्य झिल्ली होते हैं, और रिक्तिका के साथ कोशिका - द्रव- एक केंद्रित समाधान। इसलिए, यदि कोशिका को पानी में रखा जाता है, तो पानी, परासरण के नियमों के अनुसार, कोशिका में प्रवाहित होने लगेगा।

जिस बल से जल कोशिका में प्रवेश करता है, उसे चूसने वाला बल कहते हैं - S.

यह जल विभव के समान है।

जैसे ही पानी रिक्तिका में प्रवेश करता है, इसकी मात्रा बढ़ जाती है, पानी कोशिका रस को पतला कर देता है, और कोशिका की दीवारें दबाव का अनुभव करने लगती हैं। कोशिका भित्ति में एक निश्चित लोच होती है और इसे बढ़ाया जा सकता है।

रिक्तिका के आयतन में वृद्धि के साथ, कोशिका द्रव्य कोशिका भित्ति के विरुद्ध दब जाता है और कोशिका भित्ति पर टर्गर दबाव उत्पन्न होता है (P)। साथ ही ओर से कोशिका भित्तिप्रोटोप्लास्ट पर कोशिका भित्ति के परिमाण के बराबर काउंटरप्रेशर होता है। कोशिका भित्ति के बैकप्रेशर को दाब विभव (-P) कहते हैं।

इस प्रकार, चूसने वाले बल एस का परिमाण सेल सैप के आसमाटिक दबाव और सेल पी के टर्गर हाइड्रोस्टेटिक दबाव द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो इसके स्ट्रेचिंग-पी के दौरान उत्पन्न होने वाली सेल की दीवार के काउंटरप्रेशर के बराबर है।

एस = - पी या - -।

यदि पौधा मिट्टी और हवा में पर्याप्त नमी की स्थिति में है, तो कोशिकाएँ पूरी तरह से उखड़ जाती हैं। जब सेल पूरी तरह से पानी (टर्गिड) से संतृप्त हो जाता है, तो इसका चूसने वाला बल शून्य S = 0 के बराबर होता है, और टर्गर दबाव संभावित आसमाटिक दबाव P = के बराबर होता है।

मिट्टी में नमी की कमी से सबसे पहले कोशिका भित्ति में पानी की कमी होती है। सेल की दीवार की पानी की क्षमता रिक्तिका की तुलना में कम हो जाती है, और पानी रिक्तिका से कोशिका की दीवार की ओर बढ़ना शुरू कर देता है। रिक्तिका से पानी का बहिर्वाह कोशिकाओं में दबाव को कम करता है और उनकी चूसने की शक्ति को बढ़ाता है। लंबे समय तक नमी की कमी के साथ, अधिकांश कोशिकाएं अपना तीखापन खो देती हैं, और पौधा अपनी लोच और दृढ़ता खो देते हुए विलीन होने लगता है। इस मामले में, टर्गर दबाव पी = 0 है, और चूसने वाला बल एस = . है

यदि, पानी की बहुत बड़ी हानि के कारण, टर्गर दबाव शून्य हो जाता है, तो पत्ती पूरी तरह से मुरझा जाएगी। पानी की और कमी से प्रोटोप्लास्ट कोशिकाओं की मृत्यु हो जाएगी। पानी के तेज नुकसान के लिए एक अनुकूली लक्षण नमी की कमी के साथ रंध्रों का तेजी से बंद होना है।

यदि पौधे को पर्याप्त पानी मिलता है या रात में जब पौधे को मिट्टी से पर्याप्त पानी मिल रहा हो, तो कोशिकाएं जल्दी से वापस आ सकती हैं। और पानी देते समय भी।

वाटर पोटेंशियल; शुद्ध पानी के लिए 0 के बराबर; कोशिकाओं के लिए 0 या ऋणात्मक है।

आसमाटिक क्षमता, हमेशा नकारात्मक

दबाव क्षमता; जीवित कोशिकाओं के लिए आमतौर पर सकारात्मक (उन कोशिकाओं में जिनकी सामग्री दबाव में होती है, लेकिन जाइलम कोशिकाओं में नकारात्मक होती है (जिसमें पानी खींचा जाता है)।

कार्रवाई का कुल परिणाम

पूरे हंगामे के साथ

प्रारंभिक प्लास्मोलिसिस के साथ

यदि आप कम पानी की क्षमता वाले हाइपरटोनिक घोल में एक सेल रखते हैं, तो प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से परासरण द्वारा पानी कोशिका को छोड़ना शुरू कर देता है। सबसे पहले, पानी साइटोप्लाज्म को छोड़ देगा, फिर रिक्तिका से टोनोप्लास्ट के माध्यम से। कोशिका की जीवित सामग्री - प्रोटोप्लास्ट एक ही समय में सिकुड़ जाती है और कोशिका भित्ति से पीछे रह जाती है। प्रक्रिया चल रही है प्लास्मोलिसिस।कोशिका भित्ति और प्रोटोप्लास्ट के बीच का स्थान बाहरी विलयन से भरा होता है। ऐसी कोशिका को प्लास्मोलाइज्ड कहा जाता है। पानी तब तक कोशिका को छोड़ देगा जब तक कि प्रोटोप्लास्ट की जल क्षमता आसपास के घोल की जल क्षमता के बराबर न हो जाए, जिसके बाद कोशिका सिकुड़ना बंद कर देती है। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है और सेल क्षतिग्रस्त नहीं है।

अगर पिंजरे में रखा गया है साफ पानीया एक हाइपोटोनिक समाधान, फिर सेल की टर्गर स्थिति बहाल हो जाएगी और प्रक्रिया होती है डेप्लास्मोलिसिस।

युवा ऊतकों में पानी की कमी की स्थितियों में, पानी की कमी में तेज वृद्धि इस तथ्य की ओर ले जाती है कि सेल का टर्गर दबाव नकारात्मक हो जाता है और प्रोटोप्लास्ट, मात्रा में कमी, सेल की दीवार से अलग नहीं होता है, लेकिन इसे साथ खींचता है। कोशिकाएं और ऊतक सिकुड़ जाते हैं। इस घटना को कहा जाता है साइट्रोसिस

कोशिका में चयापचय और ऊर्जा के कारण वृद्धि, विकास, मानसिक और शारीरिक गतिविधि संभव है। एकल-कोशिका वाले पौधों से मनुष्यों तक जीवित जीवों के लिए पदार्थों का ऊर्जा में परिवर्तन मुख्य स्थिति है।

उपचय और अपचय

चयापचय या चयापचय जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जो एक जीवित जीव के प्रत्येक कोशिका में होता है। चयापचय और ऊर्जा की मुख्य संपत्ति जीवन और ऊतकों और अंगों के सामान्य कामकाज को बनाए रखने के लिए शरीर के साथ बाहरी वातावरण की बातचीत को सुनिश्चित करना है। सभी महत्वपूर्ण पदार्थ (पानी, ऑक्सीजन, कार्बनिक यौगिक) बाहरी वातावरण से आते हैं। उनकी पहुंच के बिना, चयापचय बाधित या बंद हो जाता है, जिससे एक जीवित जीव की मृत्यु हो जाती है।

चयापचय में दो परस्पर संबंधित, विपरीत प्रक्रियाएं शामिल हैं:

• अपचय या प्रसार;
• उपचय या आत्मसात।

अपचय या ऊर्जा चयापचय जटिल पदार्थों (शर्करा, वसा) के सरल पदार्थों में अपघटन की प्रक्रिया है। नतीजतन, ऊर्जा एक एटीपी अणु (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में उत्पन्न होती है, जो ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। गठित एटीपी अणुओं का एक हिस्सा विभिन्न पदार्थों के संश्लेषण में शामिल होता है, और हिस्सा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है।

चावल। 1. फॉर्मूला एटीपी।

अपचय के उदाहरण:

टॉप-4 लेखजो इसके साथ पढ़ते हैं

• इथेनॉल बंटवारे;
• ग्लाइकोलाइसिस - ग्लूकोज का एसिड में रूपांतरण, और फिर पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में;
• इंट्रासेल्युलर श्वसन (ऑक्सीकरण)।

उपचय या प्लास्टिक चयापचय में जटिल शामिल हैं रासायनिक प्रतिक्रिएं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आणविक भार वाले पदार्थ बनते हैं जो शरीर के निर्माण और नवीनीकरण (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट) के लिए आवश्यक होते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अर्थात। उपचय एटीपी की भागीदारी के साथ होता है।

उपचय के रूप में देखा जा सकता है:

• बाल और नाखून वृद्धि;
• मांसपेशियों के निर्माण;
• घाव भरने, हड्डी का उपचार, आदि।

प्रकाश संश्लेषण उपचय है, लेकिन एटीपी के बजाय, सूर्य की किरणों से ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।

चावल। 2. कोशिका में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया।

अपचय (ब्रेकडाउन) के परिणामस्वरूप, सरल पदार्थ बनते हैं जो उपचय (निर्माण) के दौरान गठबंधन कर सकते हैं और एटीपी की रिहाई के साथ अपचय के दौरान फिर से टूट सकते हैं। एक अच्छा उदाहरण वसा है, जो आत्मसात करने के दौरान उत्पन्न होता है, ऊतकों में संग्रहीत होता है और ऊर्जा के लिए टूट जाता है। उत्पन्न और खर्च की गई ऊर्जा के अनुपात को ऊर्जा संतुलन कहा जाता है। उपचय और अपचय एक प्रक्रिया की प्रबलता के बिना समानांतर में होना चाहिए।

चरणों

इससे पहले कि भोजन ऊर्जा में बदल जाए, उसे बहुत आगे जाना चाहिए जठरांत्र पथ, रक्तप्रवाह में प्रवेश करें और प्रत्येक कोशिका तक पहुँचें जहाँ से चयापचय शुरू होता है। पूरी प्रक्रिया को तीन चरणों में बांटा गया है, जिनका वर्णन तालिका में किया गया है।

चावल। 3. चयापचय योजना।

पूरे चयापचय में, उत्प्रेरक शामिल होते हैं - एंजाइम जो संश्लेषण या टूटने को तेज करते हैं। एंजाइम चुनिंदा रूप से कार्य करते हैं: प्रत्येक प्रजाति कड़ाई से परिभाषित प्रतिक्रियाओं में भाग लेती है। उदाहरण के लिए, एमाइलेज मुंह में स्टार्च को तोड़ने में मदद करता है।

चयापचय का नियमन हाइपोथैलेमस द्वारा किया जाता है, जहां गर्मी विनिमय, भूख, प्यास, संतृप्ति की संवेदनाएं स्थित होती हैं। हाइपोथैलेमस के न्यूरॉन्स ग्लूकोज के स्तर, दबाव में बदलाव, तापमान आदि पर प्रतिक्रिया करते हैं। प्राप्त जानकारी के अनुसार हाइपोथैलेमस मेटाबॉलिज्म को सही करता है।

हमने क्या सीखा?

हमने संक्षेप में चयापचय के मुख्य चरणों और चरणों, अंतःक्रियाओं और अपचय और उपचय के उदाहरणों के बारे में सीखा, चयापचय के लिए एंजाइमों के महत्व और सभी इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं के नियंत्रण के केंद्र के बारे में।

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