Energiagyár élő sejtben. Egy élő sejt energiája. Az energiaátalakítás sémája egy sejtben. Az oxigén, mint létszükséglet

A vírusok kivételével minden élő szervezet sejtekből áll. Minden olyan folyamatot biztosítanak, amely egy növény vagy állat életéhez szükséges. Maga a sejt lehet külön szervezet. És hogyan élhet egy ilyen összetett szerkezet energia nélkül? Természetesen nem. Tehát hogyan jutnak a sejtek energiához? Az alábbiakban tárgyalt folyamatokon alapul.

A sejtek energiával való ellátása: hogyan történik ez?

Kevés sejt kap energiát kívülről, saját maga állítja elő. egyedi „állomásai” vannak. A sejt energiaforrása pedig a mitokondrium, az azt termelő organellum. A sejtlégzés folyamata megy végbe benne. Ennek köszönhetően a sejteket energiával látják el. Ezek azonban csak növényekben, állatokban és gombákban vannak jelen. A bakteriális sejteknek nincs mitokondriumuk. Ezért sejtjeik energiaellátását elsősorban fermentációs folyamatok, nem pedig légzés útján látják el.

A mitokondriumok szerkezete

Ez egy kettős membrán organellum, amely egy eukarióta sejtben jelent meg az evolúció során, egy kisebb sejt felszívódása következtében. Ezzel magyarázható, hogy a mitokondriumok saját DNS-t és RNS-t, valamint mitokondriális riboszómákat tartalmaznak. az organellumokhoz szükséges fehérjék.

A belső membránon cristae-knak vagy bordáknak nevezett kiemelkedések vannak. A sejtlégzés folyamata a cristae-n megy végbe.

Ami a két membrán belsejében van, azt mátrixnak nevezzük. Fehérjéket, a kémiai reakciók felgyorsításához szükséges enzimeket, valamint RNS-t, DNS-t és riboszómákat tartalmaz.

A sejtlégzés az élet alapja

Három szakaszban zajlik. Nézzük mindegyiket részletesebben.

Az első szakasz az előkészítő

Ebben a szakaszban az összetett szerves vegyületek egyszerűbbekre bomlanak le. Így a fehérjék aminosavakra, a zsírok karbonsavakra és glicerinre, a nukleinsavak nukleotidokra, a szénhidrátok glükózra bomlanak.

Glikolízis

Ez az oxigénmentes szakasz. Ez abban rejlik, hogy az első szakaszban nyert anyagokat tovább bontják. A sejt által felhasznált fő energiaforrások ezen a ponton, glükózmolekulák. Mindegyikük két piruvát molekulára bomlik a glikolízis során. Ez tíz egymást követő kémiai reakció során következik be. Az első öt eredményeként a glükóz foszforilálódik, majd két foszfotriózra hasad. A következő öt reakció során két molekula és két PVA (piroszőlősav) molekula keletkezik. A sejt energiája ATP formájában raktározódik.

A glikolízis teljes folyamata a következőképpen egyszerűsíthető:

2NAD+ 2ADP + 2H 3PO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2O + 2NAD. H 2 + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP

Így egy glükózmolekula, két ADP molekula és két foszforsav felhasználásával a sejt két molekula ATP-t (energia) és két molekula piroszőlősavat kap, amelyeket a következő lépésben használ fel.

A harmadik szakasz az oxidáció

Ez a szakasz csak oxigén jelenlétében következik be. Ennek a szakasznak a kémiai reakciói a mitokondriumokban mennek végbe. Ez az a fő rész, amely során a legtöbb energia szabadul fel. Ebben a szakaszban oxigénnel reagálva vízzé és szén-dioxiddá bomlik. Ezenkívül 36 ATP-molekula képződik. Tehát arra a következtetésre juthatunk, hogy a sejt fő energiaforrásai a glükóz és a piroszőlősav.

Összefoglalva az összes kémiai reakciót és a részleteket kihagyva, a sejtlégzés teljes folyamatát egyetlen leegyszerűsített egyenlettel fejezhetjük ki:

6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38 ADP + 38 H 3 PO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATP.

Így a légzés során egy glükózmolekulából, hat oxigénmolekulából, harmincnyolc molekula ADP-ből és ugyanennyi foszforsavból a sejt 38 molekula ATP-t kap, amelyek formájában az energia tárolódik.

A mitokondriális enzimek sokfélesége

A sejt a létfontosságú tevékenységhez a légzés révén kap energiát – a glükóz, majd a piroszőlősav oxidációja révén. Mindezek a kémiai reakciók nem mehettek végbe enzimek – biológiai katalizátorok – nélkül. Nézzük meg azokat, amelyek a mitokondriumokban, a sejtlégzésért felelős organellumokban találhatók. Mindegyiket oxidoreduktáznak nevezik, mert szükségesek a redox-reakciók létrejöttéhez.

Minden oxidoreduktáz két csoportra osztható:

• oxidázok;
• dehidrogenáz;

A dehidrogenázokat viszont aerob és anaerob csoportokra osztják. Az aerobok a riboflavin koenzimet tartalmazzák, amelyet a szervezet a B2-vitaminból kap. Az aerob dehidrogenázok NAD és NADP molekulákat tartalmaznak koenzimként.

Az oxidázok változatosabbak. Először is két csoportra oszthatók:

• réztartalmúak;
• amelyek vasat tartalmaznak.

Az első a polifenoloxidázokat és az aszkorbát-oxidázt, a második a katalázt, a peroxidázt és a citokrómokat tartalmazza. Az utóbbiak viszont négy csoportra oszthatók:

• citokrómok a;
• citokrómok b;
• citokrómok c;
• citokrómok d.

A citokrómok a vas-formil-porfirint, a citokrómok b - vas protoporfirint, c - szubsztituált vas-mezoporfirint, d - vas-dihidroporfirint tartalmaznak.

Vannak más módok az energiaszerzésre?

Bár a legtöbb sejt sejtlégzés útján jut hozzá, vannak ilyenek is anaerob baktériumok, amelyek létezéséhez nincs szükség oxigénre. Erjedés útján állítják elő a szükséges energiát. Ez egy olyan folyamat, melynek során enzimek segítségével a szénhidrátok oxigén közreműködése nélkül lebomlanak, aminek eredményeként a sejt energiát kap. Az erjesztésnek több fajtája létezik attól függően végtermék kémiai reakciók. Ez lehet tejsav, alkohol, vajsav, aceton-bután, citromsav.

Vegyük például, hogy ez a következő egyenlettel fejezhető ki:

C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2

Vagyis a baktérium egy glükózmolekulát bont le egy molekula etil-alkoholra és két molekula szén-oxidra (IV).

Az egyik legtöbb összetett kérdések- az energia képződése, felhalmozódása és eloszlása ​​a sejtben.

Hogyan termel egy sejt energiát? Hiszen nincs benne se atomreaktor, se erőmű, se gőzkazán, még a legkisebb sem. A cellán belüli hőmérséklet állandó és nagyon alacsony - nem több, mint 40 °. És ennek ellenére a sejtek olyan sok anyagot dolgoznak fel és olyan gyorsan, hogy bármelyik modern növény megirigyelné őket.

Hogyan történik ez? Miért marad a keletkező energia a sejtben, és miért nem szabadul fel hőként? Hogyan tárolja a sejt az energiát? Mielőtt megválaszolnánk ezeket a kérdéseket, el kell mondanunk, hogy a sejtbe belépő energia nem mechanikus vagy elektromos, hanem kémiai energia, amelyet a sejt tartalmaz. szerves anyagÓ. Ebben a szakaszban lépnek életbe a termodinamika törvényei. Ha kémiai vegyületek energiát tartalmaznak, akkor annak égésük révén kell felszabadulnia, és a teljes hőegyensúly szempontjából nem mindegy, hogy azonnal vagy fokozatosan égnek el. A cella a második utat választja.

Az egyszerűség kedvéért hasonlítsuk a cellát egy „erőműhöz”. Különösen a mérnökök számára tesszük hozzá, hogy a cella „erőműve” termikus. Most pedig hívjuk ki az energiaszektor képviselőit egy versenyre: ki nyer több energiát az üzemanyagból és használja fel gazdaságosabban - egy cella vagy bármely, a leggazdaságosabb hőerőmű?

Az evolúció során a sejt létrehozta és továbbfejlesztette „erőművét”. A természet minden részéről gondoskodott. A cella „üzemanyagot”, „motor-generátort”, „teljesítményszabályozóit”, „transzformátor alállomásokat” és „nagyfeszültségű távvezetékeket” tartalmaz. Lássuk, hogy néz ki mindez.

A sejt által elégetett fő „üzemanyag” a szénhidrátok. Ezek közül a legegyszerűbb a glükóz és a fruktóz.

A mindennapokból orvosi gyakorlat Köztudott, hogy a glükóz nélkülözhetetlen tápanyag. Súlyosan alultáplált betegeknek intravénásan, közvetlenül a vérbe adják be.

Az összetettebb cukrokat energiaforrásként is használják. Ilyen anyag például a hagyományos cukor, amelyet tudományosan szacharóznak neveznek, és amely 1 molekula glükózból és 1 molekula fruktózból áll. Az állatoknál az üzemanyag a glikogén, egy polimer, amely láncba kapcsolt glükózmolekulákból áll. A növények a glikogénhez hasonló anyagot tartalmaznak – ez a jól ismert keményítő. A glikogén és a keményítő is raktározó anyag. Mindkettőt félretesszük egy esős napra. A keményítő általában a növény föld alatti részeiben található, például gumókban, például burgonyában. A növényi levelek pépsejtjeiben is sok a keményítő (mikroszkóp alatt apró jégdarabokként csillognak a keményítőszemcsék).

A glikogén az állatok májában halmozódik fel, és onnan szükség szerint hasznosul.

Minden, a glükóznál összetettebb cukornak le kell bomlani az eredeti „építőkövekre” – glükózmolekulákra – fogyasztás előtt. Vannak speciális enzimek, amelyek ollóhoz hasonlóan a keményítő és a glikogén hosszú láncait egyedi monomerekre - glükózra és fruktózra - vágják.

Szénhidráthiány esetén a növények felhasználhatók a „tűzhelyükön” szerves savak- citrom, alma stb.

A csírázó olajos magvak zsírt fogyasztanak, amely először lebomlik, majd cukorrá alakul. Ez abból látszik, hogy a magvakban lévő zsír elfogyasztásával a cukortartalom növekszik.

Tehát az üzemanyag típusok felsorolva vannak. De nem kifizetődő, ha a sejt azonnal elégeti.

A cukrokat kémiai úton égetik el a sejtben. A hagyományos égés az üzemanyag és az oxigén kombinációja, annak oxidációja. De az oxidációhoz az anyagnak nem kell oxigénnel egyesülnie - oxidálódik, amikor hidrogénatomok formájában eltávolítják belőle az elektronokat. Ezt az oxidációt ún dehidrogénezés("hidros" - hidrogén). A cukrok sok hidrogénatomot tartalmaznak, és nem egyszerre válnak le, hanem egyenként. A sejtben az oxidációt speciális enzimek sorozata végzi, amelyek felgyorsítják és irányítják az oxidációs folyamatokat. Ez az enzimkészlet és munkájuk szigorú rendje alkotja a sejtenergia-generátor alapját.

Az élő szervezetekben zajló oxidációs folyamatot légzésnek nevezzük, ezért a továbbiakban ezt az érthetőbb kifejezést használjuk. Intracelluláris légzés, így analógiával nevezték el élettani folyamat a légzés nagyon szorosan összefügg vele. A légzési folyamatokról a továbbiakban többet fogunk elmondani.

Folytassuk a cella és az erőmű összehasonlítását. Most meg kell találnunk benne az erőmű azon részeit, amelyek nélkül tétlenül fog működni. Nyilvánvaló, hogy a szénhidrátok és zsírok elégetésével nyert energiát a fogyasztóhoz kell juttatni. Ez azt jelenti, hogy cellás, „nagyfeszültségű távvezetékre” van szükség. Egy hagyományos erőmű esetében ez viszonylag egyszerű - a nagyfeszültségű vezetékeket a tajga, sztyeppék, folyók fölé feszítik, és rajtuk keresztül jutnak energiához az üzemek és gyárak.

A ketrecnek saját univerzális „nagyfeszültségű vezetéke” is van. Csak benne az energia kémiai úton továbbítódik, és természetesen „huzalként” szolgál. kémiai vegyület. Hogy megértsük a működési elvét, vezessünk be egy kis bonyodalmat az erőmű működésébe. Tételezzük fel, hogy a nagyfeszültségű vezetékről nem lehet vezetékeken keresztül eljuttatni a fogyasztóhoz az energiát. Ebben az esetben a legegyszerűbb az elektromos akkumulátorok nagyfeszültségű vezetékről történő feltöltése, a fogyasztóhoz szállítása, a használt akkumulátorok visszaszállítása stb. Az energiaszektorban ez természetesen veszteséges. És egy hasonló módszer nagyon előnyös a sejt számára.

A cellában akkumulátorként olyan vegyületet használnak, amely szinte minden szervezet számára univerzális - adenozin-trifoszforsavat (már beszéltünk róla).

Ellentétben más foszfoészter kötések energiájával (2-3 kilokalória), az ATP-ben található (különösen a legkülső) foszfátmaradékok kötési energiája nagyon magas (akár 16 kilokalória); ezért egy ilyen kapcsolatot " makroergikus».

Az ATP ott található a szervezetben, ahol energiára van szükség. Különböző vegyületek szintézise, ​​az izmok munkája, a flagellák mozgása protozoonokban - az ATP mindenhová energiát hordoz.

Az ATP „töltése” a sejtben így történik. Adenozin-difoszforsav - ADP (ATP 1 foszforatom nélkül) alkalmas arra a helyre, ahol energia szabadul fel. Amikor az energia megköthető, az ADP egyesül a foszforral, amely nagy mennyiségben található a sejtben, és „bezárja” az energiát ebbe a kötésbe. Most közlekedési támogatásra van szükségünk. Speciális enzimekből áll - foszfoferázokból ("fera" - hordozom), amelyek igény szerint "megragadják" az ATP-t, és átviszik a hatás helyére. Következik az utolsó, végső „erőművi egység” – a leléptető transzformátorok – sora. Csökkenteni kell a feszültséget, és biztonságos áramot kell biztosítaniuk a fogyasztó számára. Ugyanazok a foszfoferázok látják el ezt a szerepet. Az energia átvitele az ATP-ről egy másik anyagra több szakaszban történik. Először az ATP egyesül ezzel az anyaggal, majd a foszforatomok belső átrendeződése következik be, végül a komplex felbomlik - az ADP elválik, és az energiában gazdag foszfor az új anyagon „lógva” marad. Az új anyag a felesleges energia miatt sokkal instabilabbnak bizonyul, és különféle reakciókra képes.

Sziasztok! Ezt a cikket a sejtmagnak és a DNS-nek akartam szentelni. De előtte ki kell térnünk arra, hogy a sejt hogyan tárolja és használja fel az energiát (köszi). Szinte mindenhol érinteni fogjuk az energiával kapcsolatos kérdéseket. Találjuk ki őket előre.

Miből nyerhetsz energiát? Igen mindenre! A növények fényenergiát használnak. Néhány baktérium is. Vagyis a szerves anyagokat fényenergia felhasználásával szintetizálják a szervetlenekből. + Vannak kemotrófok. Szerves anyagokat szintetizálnak szervetlenekből az ammónia, hidrogén-szulfid és más anyagok oxidációs energiájával. És ott vagyunk te és én. Heterotrófok vagyunk. Kik ők? Ezek azok, akik nem tudják, hogyan lehet szerves anyagokat szintetizálni szervetlenekből. Vagyis a kemoszintézis és a fotoszintézis nem nekünk való. Kész szerves anyagot veszünk (megesszük). Szétszedjük darabokra, és vagy építőanyagnak használjuk, vagy tönkretesszük, hogy energiát nyerjünk.
Mit elemezhetünk pontosan energia szempontjából? A fehérjéket (először aminosavakra bontva), zsírokat, szénhidrátokat és etanol(de ez nem kötelező). Vagyis mindezek az anyagok felhasználhatók energiaforrásként. De tárolására használjuk zsírok és szénhidrátok. Imádom a szénhidrátokat! Szervezetünkben a fő tároló szénhidrát a glikogén.

Nagyon népszerű kérdés: „Miért nem tudod minden energiádat zsír vagy glikogén formájában tárolni?”
Ezeknek az energiaforrásoknak különböző céljai vannak. A glikogénből elég gyorsan lehet energiát nyerni. Lebomlása szinte azonnal az izommunka megkezdése után kezdődik, 1-2 perc alatt éri el a csúcsot. A zsírok lebontása több nagyságrenddel lassabban megy végbe. Vagyis ha alszol, vagy lassan sétálsz valahol, akkor állandó energiafelhasználásod van, és ezt a zsírok lebontásával lehet biztosítani. De amint úgy döntesz, hogy felgyorsítasz (a szerverek leestek, rohantál felvenni őket), hirtelen szükséged lesz sok energiaés a zsírok lebontásával nem fogod tudni gyorsan megszerezni. Itt van szükségünk glikogénre.

Van még egy fontos különbség. A glikogén sok vizet köt meg. Körülbelül 3 g víz 1 g glikogénben. Vagyis 1 kg glikogénre ez már 3 kg víz. Nem optimális... Könnyebb a zsírral. Az energiát tároló lipidmolekulák (zsírok = lipidek) nem töltődnek, ellentétben a víz- és glikogénmolekulákkal. Az ilyen molekulákat hidrofóbnak nevezik (szó szerint félnek a víztől). A vízmolekulák polarizáltak. Így néz ki.

Oké, rájöttünk, milyen formákban tárolódik az energia. Mi lesz vele ezután? Tehát leválasztunk egy glükózmolekulát a glikogénről. Energiává változtatták. Mit jelent?
Tegyünk egy kis kitérőt.

Egy sejtben másodpercenként körülbelül 1 000 000 000 reakció megy végbe. Amikor egy reakció bekövetkezik, az egyik anyag átalakul egy másikká. Mi lesz vele? belső energia? Csökkenhet, növekedhet vagy változatlan maradhat. Ha csökken -> energia szabadul fel. Ha növekszik -> kívülről kell energiát venni. A szervezet általában kombinálja az ilyen reakciókat. Vagyis az egyik reakció során felszabaduló energia a második végrehajtására megy el.

Tehát a szervezetben speciális vegyületek, makroergek vannak, amelyek a reakció során képesek felhalmozni és energiát átadni. Egy vagy több kémiai kötést tartalmaznak, amelyekben ez az energia felhalmozódik. Most visszatérhet a glükózhoz. A bomlása során felszabaduló energia ezeknek a makroergeknek a kapcsolataiban raktározódik.

Nézzük meg egy példával.

A sejt leggyakoribb makroergje (energia valuta) az ATP (adenozin-trifoszfát).

Valahogy így néz ki.

Ismerje meg a miozint. Motor fehérje. Megmozgatja a nagy intracelluláris képződményeket és részt vesz az izomösszehúzódásban. Felhívjuk figyelmét, hogy két „lába” van. Az 1 ATP molekulában tárolt energia felhasználásával egyetlen konformációs változást hajt végre, lényegében egy lépést. A legnyilvánvalóbb példa az ATP kémiai energiájának mechanikai energiává való átalakulására.

De akkor komolyan:

Hadd foglaljam össze. Az energia zsírokban és szénhidrátokban raktározódik. Szénhidrátból gyorsabban kinyerhető, de a zsírokban több raktározható. A reakciók lebonyolításához a sejt nagy energiájú vegyületeket használ, amelyekben a zsírok, szénhidrátok stb. lebontásának energiája raktározódik... Az ATP a fő ilyen vegyület a sejtben. Alapvetően vedd el és használd. Azonban nem az egyetlen. De erről majd később.

P.S. Igyekeztem a lehető legnagyobb mértékben leegyszerűsíteni az anyagot, így volt néhány pontatlanság. Arra kérem a buzgó biológusokat, hogy bocsássák meg.

Címkék: Címkék hozzáadása

Amikor megismerkedünk az emberiség alapvető műveivel, gyakran azon kapjuk magunkat, hogy a tudomány fejlődésével több a kérdés, mint a válasz. Az 1980-as és 1990-es években a molekuláris biológia és a genetika kiterjesztette a sejtekkel és a sejtkölcsönhatásokkal kapcsolatos ismereteinket. Egy egész osztályt osztottak ki sejtes faktorok, amelyek szabályozzák az intercelluláris interakciót. Megvan fontos hogy megértsük a többsejtű emberi test és különösen a sejtek működését immunrendszer. A biológusok azonban évről évre egyre több ilyen intercelluláris faktort fedeznek fel, és egyre nehezebb képet alkotni egy teljes szervezetről. Így több kérdés merül fel, mint válasz.

Az emberi szervezet kimeríthetetlensége és korlátozott lehetőségek tanulmányai arra a következtetésre vezetnek, hogy azonnali és későbbi kutatási prioritásokra van szükség. Ilyen prioritás ma az élő emberi test sejtjeinek energiája. A szervezet sejtjeinek energiatermelésével és energiaanyagcseréjével kapcsolatos elégtelen ismeretek a komoly tudományos kutatások akadályává válnak.

A sejt a szervezet alapvető szerkezeti egysége: minden szerv és szövet sejtekből áll. Nehéz számítani a gyógyszerek sikerére ill nem gyógyszeres módszerek, ha a sejtenergetikai és a sejtközi energetikai kölcsönhatás kellő ismerete nélkül alakulnak ki. Rengeteg példa van arra, amikor a széles körben használt és ajánlott termékek károsak az egészségre.

Az egészségügyben a domináns megközelítés az anyagi megközelítés. Az anyag az anyag. A gyógyítás logikája rendkívül egyszerű: biztosítsuk a szervezetet a szükséges anyagokkal (víz, táplálék, vitaminok, mikroelemek, szükség esetén gyógyszerek) és eltávolítsuk a szervezetből az anyagcseretermékeket (ürülék, felesleges zsírok, sók, méreganyagok stb.). ). Továbbra is diadalmaskodik a gyógyszeripar terjeszkedése. Számos országban az emberek új generációi válnak önkéntes résztvevőivé egy nagyszabású kísérletnek. A gyógyszeriparnak új betegekre van szüksége. Mindazonáltal, egészséges emberek egyre kisebb és kisebb.

A népszerű segédkönyv megalkotója gyógyszerek valaki egyszer megkérdezte, hogy személyesen hány gyógyszert kellett kipróbálnia. Egyik sem – hangzott a válasz. Nyilván ezt okos ember briliáns ismeretekkel rendelkezett a sejtbiokémiáról, és tudta, hogyan lehet hasznosan alkalmazni ezt a tudást az életben.

Képzeljünk el egy miniatűr, ellipszoid, korong, golyó alakú, körülbelül 8-15 mikron (μm) átmérőjű élőanyag-darabot, amely szintén egy komplex. önszabályozó rendszer. Szabályos élő sejt differenciáltnak nevezzük, mintegy hangsúlyozva, hogy az összetételében szereplő sok elem egyértelműen elkülönül egymáshoz képest. A „differenciálatlan sejt” fogalma általában módosított sejtre, például rákos sejtre vonatkozik. A differenciált sejtek nemcsak szerkezetükben és belső anyagcseréjükben különböznek egymástól, hanem specializációjukban is, például vese-, máj- és szívsejtek.

Általában egy sejt három összetevőből áll: sejtmembránból, citoplazmából és sejtmagból. A sejtmembrán összetétele általában egy három- vagy négyrétegű membránból és egy külső héjból áll. A membrán két rétege lipidekből (zsírokból) áll, amelyek fő része az telítetlen zsírok- foszfolipidek. A sejtmembrán nagyon összetett szerkezettel és sokrétű funkcióval rendelkezik. A potenciálkülönbség a membrán mindkét oldalán több száz millivolt is lehet. A membrán külső felülete negatív elektromos töltést tartalmaz.

Általában egy sejtnek egy magja van. Bár vannak olyan sejtek, amelyeknek két vagy több magja van. A sejtmag feladata az örökletes információk tárolása és továbbítása például a sejtosztódás során, valamint a sejtben zajló összes élettani folyamat szabályozása. A sejtmag DNS-molekulákat tartalmaz, amelyek a sejt genetikai kódját hordozzák. A mag egy kétrétegű membránba van zárva.

A citoplazma a sejt nagy részét alkotja, és sejtfolyadék, benne organellákkal és zárványokkal. Az organellumok a citoplazma állandó alkotóelemei, amelyek meghatározott fontos funkciókat látnak el. Ezek közül minket leginkább a mitokondriumok érdekelnek, amelyeket néha a sejt erőműveinek is neveznek. Minden mitokondriumnak két membránrendszere van: külső és belső. Külső membrán sima, egyenlő mennyiségű lipidet és fehérjét tartalmaz. A belső membrán az emberi test legösszetettebb típusú membránrendszerei közé tartozik. Számos redővel rendelkezik, amelyeket gerinceknek (cristae) neveznek, amelyek miatt a membrán felülete jelentősen megnő. Ezt a membránt sok gomba alakú kiemelkedés formájában képzelheti el, amelyek a mitokondrium belső terébe irányulnak. Mitokondriumonként 10-4-10-5 ilyen kinövés található.

Ezen kívül további 50-60 enzim van jelen a belső mitokondriális membránban, teljes szám molekulák különböző típusok eléri a 80. Mindez szükséges a kémiai oxidációhoz és az energiaanyagcseréhez. Ennek a membránnak a fizikai tulajdonságai közül érdemes megemlíteni a magas elektromos ellenállás, ami az úgynevezett párosító membránokra jellemző, jó kondenzátorként képes energiát felhalmozni. A belső mitokondriális membrán mindkét oldalán a potenciálkülönbség körülbelül 200-250 mV.

Elképzelheti, milyen összetett egy sejt, ha például egy májsejt, egy hepatocita körülbelül 2000 mitokondriumot tartalmaz. De sok más organellum is található a sejtben, több száz enzim, hormon és egyéb összetett anyag. Minden organellumnak megvan a maga anyagkészlete, és bizonyos fizikai, kémiai és biokémiai folyamatok zajlanak le benne. A citoplazmatikus térben lévő anyagok azonos dinamikus állapotban vannak, folyamatosan cserélődnek a sejtszervekkel és a sejt külső környezetével a membránon keresztül.

Elnézést kérek az olvasótól - nem szakembertől - a technikai részletekért, de ezeket a sejtekkel kapcsolatos ötleteket minden egészségesre vágyó embernek hasznos tudnia. Csodálnunk kell a természet e csodáját, és ugyanakkor figyelembe kell vennünk a sejt gyengeségeit is, amikor kezelésben veszünk részt. Olyan eseteket figyeltem meg, amikor a rendszeres analgin szöveti duzzanathoz vezetett egy fiatal, egészséges emberben. Elképesztő, hogy egyesek milyen könnyen lenyelik a tablettákat gondolkodás nélkül!

A sejtműködés bonyolultságára vonatkozó elképzelések nem lesznek teljesek, ha nem beszélünk a sejtenergiáról. A sejt energiáját különféle munkák elvégzésére fordítják: mechanikai - folyadékmozgás, organellumok mozgása; kémiai - összetett szerves anyagok szintézise; elektromos - különbséget hoz létre az elektromos potenciálokban a plazmamembránokon; ozmotikus - anyagok szállítása a sejtbe és vissza. Anélkül, hogy feladatul tűznénk ki az összes folyamat felsorolását, korlátozzuk magunkat arra a jól ismert megállapításra: kellő energiaellátás nélkül a sejt teljes körű működése nem érhető el.

Honnan szerzi a sejt a szükséges energiát? Tudományos elméletek szerint a kémiai energia tápanyagok(szénhidrátok, zsírok, fehérjék) az adenozin-trifoszfát (ATP) makroerg (sok energiát tartalmazó) kötéseinek energiájává alakul át. Ezeket a folyamatokat a sejt mitokondriumaiban főleg a trikarbonsavciklusban (Krebs-ciklus) és az oxidatív foszforilációban hajtják végre. Az ATP-ben tárolt energia könnyen felszabadul, amikor a nagy energiájú kötések megszakadnak, ami energiafelhasználást eredményez a szervezetben.

Ezek az elképzelések azonban nem teszik lehetővé, hogy objektív értékelést adjunk a mennyiségi ill minőségi jellemzők a szövetek energiaellátását és energiacseréjét, valamint a sejtenergia és a sejtközi interakció állapotát. Érdemes odafigyelni a legfontosabb kérdés(G.N. Petrakovich), amire a hagyományos elmélet nem tud válaszolni: milyen tényezők hatására megy végbe a sejtközi interakció? Végül is az ATP a mitokondriumokban képződik és fogyasztódik, energiát szabadít fel.

Eközben elég okunk van kétségbe vonni a szervek, szövetek és sejtek energiaellátásának jólétét. Sőt egyenesen azt lehet mondani, hogy az ember nagyon tökéletlen ebből a szempontból. Ezt bizonyítja az a fáradtság, amelyet sokan mindennap megtapasztalnak, és amely gyermekkorától kezd bosszantani az embert.

A számítások azt mutatják, hogy ha az emberi testben az energia a jelzett folyamatok (Krebs-ciklus és oxidatív foszforiláció) során keletkezne, akkor alacsony terhelésnél az energiahiány 30-50%, nagy terhelésnél pedig több mint 90%. Ezt erősítik meg amerikai tudósok kutatásai, akik arra a következtetésre jutottak, hogy a mitokondriumok nem működnek megfelelően az ember energiaellátása szempontjából.

A sejtek és szövetek energiájával kapcsolatos kérdések valószínűleg még sokáig azon az úton maradnának, amelyen az elméleti ill. gyakorlati orvoslás, ha két esemény nem történt volna. Az új légzés hipotéziséről és az endogén légzés felfedezéséről beszélünk.

Az élőlények bármely tulajdonsága és az élet bármely megnyilvánulása bizonyoshoz kapcsolódik kémiai reakciók ketrecben. Ezek a reakciók energiafelhasználással vagy felszabadulással lépnek fel. Az anyagok átalakítási folyamatainak teljes sorozatát a sejtben, valamint a szervezetben metabolizmusnak nevezik.

Anabolizmus

Egy sejt fenntartja saját állandóságát belső környezet homeosztázisnak nevezik. Ennek érdekében genetikai információinak megfelelően anyagokat szintetizál.

Rizs. 1. Anyagcsere séma.

Az anyagcserének ezt a részét, amelynek során az adott sejtre jellemző nagy molekulatömegű vegyületek jönnek létre, plasztikus anyagcserének (asszimilációnak, anabolizmusnak) nevezzük.

Az anabolikus reakciók a következők:

• fehérjék szintézise aminosavakból;
• keményítő képződése glükózból;
• fotoszintézis;
• zsírok szintézise glicerinből és zsírsavakból.

Ezek a reakciók csak energiaráfordítással lehetségesek. Ha külső (fény) energiát fordítanak a fotoszintézisre, akkor a többire - a sejt erőforrásaira.

TOP 4 cikkakik ezzel együtt olvasnak

Az asszimilációra fordított energia mennyisége nagyobb, mint a kémiai kötésekben tárolt energia mennyisége, mivel ennek egy része a folyamat szabályozására szolgál.

Katabolizmus

A sejt anyagcseréjének és energiaátalakításának másik oldala az energiaanyagcsere(disszimiláció, katabolizmus).

A katabolikus reakciókat energiafelszabadulás kíséri.
Ez a folyamat a következőket tartalmazza:

• lehelet;
• poliszacharidok lebontása monoszacharidokká;
• zsírok lebontása a zsírsavés glicerin, és egyéb reakciók.

Rizs. 2. Katabolikus folyamatok a sejtben.

Cserefolyamatok kölcsönhatása

A sejtben zajló összes folyamat szorosan összefügg egymással, valamint más sejtekben és szervekben zajló folyamatokkal. A szerves anyagok átalakulása a szervetlen savak, makro- és mikroelemek jelenlététől függ.

A katabolizmus és az anabolizmus folyamatai egyszerre mennek végbe a sejtben, és az anyagcsere két ellentétes összetevője.

Az anyagcsere folyamatok bizonyos sejtstruktúrákhoz kapcsolódnak:

• lehelet- mitokondriumokkal;
• protein szintézis- riboszómákkal;
• fotoszintézis- kloroplasztiszokkal.

Egy sejtet nem az egyedi kémiai folyamatok, hanem azok szabályos sorrendje jellemzi. Az anyagcsere-szabályozók olyan enzimfehérjék, amelyek irányítják a reakciókat és megváltoztatják azok intenzitását.

ATP

Az adenozin-trifoszforsav (ATP) különleges szerepet játszik az anyagcserében. Ez egy kompakt kémiai energiatároló eszköz, amelyet fúziós reakciókhoz használnak.

Rizs. 3. Az ATP szerkezetének és ADP-vé való átalakulásának vázlata.

Instabilitása miatt az ATP felszabadulásával ADP és AMP (di- és monofoszfát) molekulákat képez. nagy mennyiség energia az asszimilációs folyamatokhoz.