ออกซิเดชันทางชีวภาพ ปฏิกิริยา: ตัวอย่าง

โดยไม่ต้องใช้พลังงานไม่สามารถอยู่ที่อาศัยอยู่คนเดียวเป็น หลังจากที่ทุกคนทุกปฏิกิริยาเคมีกระบวนการใด ๆ ที่จำเป็นต้องมีการแสดงตน ผู้ใดสามารถเข้าใจและรู้สึกว่ามัน หากทั้งวันที่จะกินอาหารแล้วโดยช่วงเย็นและบางทีอาจจะก่อนหน้านี้อาการเมื่อยล้าที่เพิ่มขึ้นจะเริ่มต้นความอ่อนแอความแข็งแรงลดลงอย่างมาก

วิธีการนั้นมีชีวิตที่แตกต่างกันวิธีที่ได้ไปปรับใช้กับการผลิตพลังงาน? ที่ไม่ได้มาจากไหนและสิ่งที่กระบวนการเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันภายในกรง? พยายามที่จะเข้าใจในบทความนี้

การได้รับพลังงานชีวิต

วิธีใดก็ตามที่พลังงานที่มีการใช้พื้นฐานที่มักจะนอน OVR (ปฏิกิริยารีดอกซ์) ตัวอย่างที่แตกต่างกัน สมการของการสังเคราะห์แสงซึ่งจะดำเนินการของพืชสีเขียวและแบคทีเรียบางชนิด - มันยังเป็น OVR ธรรมชาติกระบวนการจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตที่มีความหมาย

ดังนั้นสัตว์ทั้งหมด - มัน Heterotrophs นั่นคือสิ่งมีชีวิตดังกล่าวซึ่งจะไม่สามารถอยู่คนเดียวในรูปแบบภายในตัวเองพร้อมสำหรับสารประกอบอินทรีย์ต่อไปและความแตกแยกของพวกเขาปล่อยพลังงานของพันธบัตรเคมี

พืชบนมืออื่น ๆ ที่เป็นผู้ผลิตที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดของสารอินทรีย์บนโลกของเรา พวกเขาดำเนินการเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีความสำคัญที่เรียกว่าการสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นการก่อตัวของกลูโคสจากน้ำ, คาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้อิทธิพลของสารพิเศษ - คลอโรฟิล ผลพลอยได้คือออกซิเจนซึ่งเป็นแหล่งที่มาของชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกแอโรบิก

ปฏิกิริยารีดอกซ์ตัวอย่างที่มีการแสดงในกระบวนการ:

• 6CO ₂ + 6H ₂ O = คลอโรฟิล = C ₆ H ₁₀ O ₆ + 6O _2;

หรือ

• ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ + ไฮโดรเจนออกไซด์ ภายใต้อิทธิพลของเม็ดสีคลอโรฟิล (ปฏิกิริยาเอนไซม์) เครื่องหมาย + = โมโนแซ็กคาไรด์ฟรีโมเลกุลออกซิเจน

นอกจากนี้ยังมีผู้แทนจากชีวมวลของดาวเคราะห์ที่มีความสามารถในการใช้พลังงานของพันธะเคมีของสารอนินทรี พวกเขาจะเรียก chemotroph เหล่านี้รวมถึงหลายชนิดของเชื้อแบคทีเรีย ยกตัวอย่างเช่นจุลินทรีย์ที่มีไฮโดรเจนออกซิไดซ์โมเลกุลสารตั้งต้นในดิน กระบวนการที่เกิดขึ้นตามสูตร: 2H ₂ 0 ₂ = 2H ₂ 0

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาความรู้เกี่ยวกับการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ

กระบวนการที่เป็นพื้นฐานของพลังงานที่เป็นที่รู้จักกันในวันนี้ นี้เกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ ชีวเคมีเป็นศึกษารายละเอียดของรายละเอียดและกลไกของขั้นตอนการดำเนินการที่ปริศนาหายไปเกือบ อย่างไรก็ตามมันก็ไม่เสมอไป

กล่าวถึงครั้งแรกของความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนซึ่งโดยธรรมชาติของการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่มีอยู่ประมาณในศตวรรษที่สิบแปด มันเป็นช่วงเวลานี้ Antuan Lavuaze ที่มีชื่อเสียงนักเคมีชาวฝรั่งเศส, หันความสนใจไปทางคล้ายกับการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพและการเผาไหม้ เขาเดินตามเส้นทางที่เป็นแบบอย่างเมื่อหายใจออกซิเจนดูดซึมและได้ข้อสรุปที่เกิดขึ้นภายในร่างกายของกระบวนการออกซิเดชั่ แต่ช้ากว่านอกในระหว่างการเผาไหม้ของสารที่แตกต่างกัน นั่นคือสันดาป - โมเลกุลออกซิเจน - จะทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับไฮโดรเจนและคาร์บอนจากพวกเขาและแปลงที่สมบูรณ์พร้อมด้วยการสลายตัวของสารประกอบ

อย่างไรก็ตามแม้ว่าสมมติฐานนี้เป็นหลักจริงค่อนข้างมันยังคงปิดบังหลายสิ่งหลายอย่าง ตัวอย่างเช่น:

• กระบวนการเวลาที่มีความคล้ายคลึงและเงื่อนไขของการไหลควรจะเหมือนกัน แต่การเกิดออกซิเดชันดำเนินการที่อุณหภูมิร่างกายต่ำ;
• การกระทำที่จะมาพร้อมกับการเปิดตัวจำนวนมากของพลังงานความร้อนและการก่อเปลวไฟที่เกิดขึ้น;
• ในการดำรงชีวิตมนุษย์ไม่น้อยกว่า 75-80% ของน้ำ แต่ก็ไม่ได้ป้องกัน "เผาไหม้" สารอาหารในพวกเขา

ที่จะตอบคำถามเหล่านี้และที่จะเข้าใจสิ่งที่เป็นจริงคือการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพที่จำเป็นมากกว่าหนึ่งปี

มีทฤษฎีที่แตกต่างกันซึ่งโดยนัยสำคัญของกระบวนการของออกซิเจนและไฮโดรเจนที่มี ที่พบมากที่สุดและประสบความสำเร็จมากที่สุดคือ:

• ทฤษฎีของ Bach เรียกว่าเปอร์ออกไซด์;
• ทฤษฎี Palladin ของบนพื้นฐานของแนวคิดดังกล่าวเป็น "chromogens"

ต่อมามีนักวิทยาศาสตร์หลายคนในรัสเซียและประเทศอื่น ๆ ของโลกซึ่งค่อย ๆ ทำให้เพิ่มและการเปลี่ยนแปลงที่จะตอบคำถามของสิ่งที่เป็นออกซิเดชันทางชีวภาพ ชีวเคมีของวันนี้เพราะการทำงานของพวกเขาสามารถบอกคุณเกี่ยวกับแต่ละขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา ในบรรดาชื่อที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในด้านนี้ต่อไปนี้:

• มิทเชลล์;
• SV Severin;
• วอร์เบิร์ก;
• VA Belitser;
• Lehninger;
• รองประธานฝ่าย Skulachev;
• Krebs;
• สีเขียว;
• โวลต์เอ Engelgardt;
• Kaylin และอื่น ๆ

ประเภทของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ

สองประเภทพื้นฐานสามารถโดดเด่นของกระบวนการที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน ดังนั้นการที่พบมากที่สุดในหลายสายพันธุ์ของเชื้อจุลินทรีย์และเชื้อราวิธีการแปลงอาหารที่เกิด - ออกซิเจน นี้เกิดออกซิเดชันทางชีวภาพซึ่งจะดำเนินการโดยไม่ใช้ออกซิเจนและไม่มีส่วนร่วมในรูปแบบใด ๆ เงื่อนไขดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นในสถานที่ที่ไม่มีการเข้าถึงปรับอากาศ: ใต้ดินเนื้อที่ substrata, ตะกอนดินเหนียวหนองน้ำและแม้จะอยู่ในพื้นที่

ประเภทของการเกิดออกซิเดชันนี้มีชื่ออื่น - glycolysis นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในขั้นตอนกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้นและใช้เวลานาน แต่อุดมไปด้วยพลัง - แปลงแอโรบิกหรือเนื้อเยื่อหายใจ นี้เป็นชนิดที่สองของกระบวนการ มันเกิดขึ้นในทุกแอโรบิกที่อยู่อาศัยสิ่งมีชีวิต-heterotrophs ซึ่งใช้ออกซิเจนสำหรับการหายใจ

ดังนั้นเหล่านี้ประเภทของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ

1. glycolysis, ทางเดินแบบไม่ใช้ออกซิเจน มันไม่จำเป็นต้องปรากฏตัวของออกซิเจนและจบลงด้วยรูปแบบที่แตกต่างกันของการหมัก
2. การหายใจของเนื้อเยื่อ (oxidative phosphorylation) หรือประเภทแอโรบิก มันต้องมีการแสดงตนบังคับของโมเลกุลออกซิเจน

นักแสดง

ตอนนี้เราคิดว่าตัวเองโดยตรงให้บริการที่มีการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ กำหนดสารประกอบพื้นฐานและตัวย่อของพวกเขาซึ่งจะยังคงใช้

1. Acetyl โคเอนไซม์ A (acetyl-CoA) - การรวมตัวของกรดออกซาลิกและกรดอะซิติก, โคเอนไซม์ซึ่งจะเกิดขึ้นในขั้นตอนแรกของวงจรกรด tricarboxylic
2. Krebs รอบ (รอบกรดซิตริกกรด tricarboxylic) - จำนวนของการติดต่อกันแปลงอกซ์ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการเปิดตัวของพลังงานไฮโดรเจนลดการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่สำคัญ มันเป็นตัวกระตุ้นการเชื่อมโยงหลักและ anabolism
3. NAD และ NAD * H - เอนไซม์ dehydrogenase, Nicotinamide adenine dinucleotide ยืน สูตรที่สอง - โมเลกุลที่มีไฮโดรเจนแนบ NADP - ฟอสเฟต nikotinamidadenindinukletid
4. FAD และ FAD * H - Flavin adenine dinucleotide - โคเอนไซม์ dehydrogenase
5. เอทีพี - ซีน triphosphate
6. PVK - กรดไพรูวิกหรือไพรู
7. Succinate หรือกรดซัค, H ₃ PO ₄ - กรดฟอสฟอรัส
8. ฉี่ - triphosphate guanosine ชั้นนิวคลีโอ purine
9. ฯลฯ - ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน
10. เอนไซม์กระบวนการ: peroxidase, oxygenase, cytochrome oxidase, Flavin dehydrogenase, โคเอนไซม์ต่างๆและสารประกอบอื่น ๆ

สารทั้งหมดเหล่านี้จะมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในกระบวนการของการเกิดออกซิเดชันที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อ (เซลล์) ของสิ่งมีชีวิต

ขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ: ตาราง

เหล่านี้เป็นกระบวนการทั้งหมดที่มากับการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจน ธรรมชาติที่พวกเขาจะไม่ได้อธิบายไว้อย่างเต็มที่ แต่ในธรรมชาติสำหรับคำอธิบายรายละเอียดต้องมีทั้งบทของหนังสือเล่มนี้ ทุกกระบวนการทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมากหลายเหลี่ยมเพชรพลอยและซับซ้อน

กระบวนการปฏิกิริยารีดอกซ์

ปฏิกิริยาตัวอย่างของการที่จะแสดงกระบวนการออกซิเดชั่ตั้งต้นอธิบายไว้ข้างต้นมีดังนี้

1. glycolysis: โมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส) + ⁺ = 2NAD 2ADF 2PVK 2ATF + 4H + ⁺ O ₂ + 2H + NADH
2. ออกซิเดชันของไพรู: เอนไซม์ = STC + คาร์บอนไดออกไซด์ + acetaldehyde จากนั้นขั้นตอนต่อไปนี้: Acetaldehyde + Coenzyme A = acetyl-CoA
3. ส่วนใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงลำดับของกรดซิตริกในวงจร Krebs

ปฏิกิริยาเหล่านี้แบบสุดขั้วข้างต้นสะท้อนให้เห็นถึงสาระสำคัญของกระบวนการเฉพาะในแง่ทั่วไป เป็นที่ทราบกันว่าสารในคำถามที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลหรือมีโครงกระดูกคาร์บอนขนาดใหญ่เพื่อที่จะวาดภาพทุกสูตรที่สมบูรณ์เป็นไปได้เพียงไม่

การส่งออกพลังงานของการหายใจเนื้อเยื่อ

ตามรายละเอียดข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าการคำนวณผลผลิตรวมทั้งหมดของพลังงานของการเกิดออกซิเดชันเป็นเรื่องง่าย

1. สองโมเลกุลของเอทีพีให้ glycolysis
2. ออกซิเดชันของไพรู 12 โมเลกุลเอทีพี
3. 22 บัญชีโมเลกุลสำหรับรอบกรด tricarboxylic

ยอดรวม: รวมออกซิเดชันทางชีวภาพแอโรบิกโดยวิธีการให้ผลผลิตพลังงานเท่ากับ 36 โมเลกุลของเอทีพี ความหมาย biooxidation ที่เห็นได้ชัด มันเป็นพลังงานที่ใช้โดยสิ่งมีชีวิตการอยู่อาศัยและฟังก์ชั่นเช่นเดียวกับการให้ความอบอุ่นร่างกายเคลื่อนไหวและอื่น ๆ สิ่งที่จำเป็นของเขา

ออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจนของพื้นผิว

ประเภทที่สองของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ - ออกซิเจน นั่นเป็นสิ่งหนึ่งที่จะดำเนินการที่ทั้งหมด แต่ที่จะหยุดบางชนิดของเชื้อจุลินทรีย์ มัน glycolysis, และที่นี่เป็นที่ที่แตกต่างกันจะเห็นได้อย่างชัดเจนในการแปลงในอนาคตของสารระหว่างแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ขั้นตอนการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพของวิธีนี้จำนวนมาก

1. glycolysis คือการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสที่จะไพรู
2. การหมักนำไปสู่การงอกใหม่ของเอทีพี

การหมักสามารถประเภทที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิต, การดำเนินการของ

หมักแลคติก

ดำเนินการโดยแบคทีเรียกรดแลคติกและเชื้อราบาง สาระสำคัญคือการคืนค่าพีวีซีกรดแลคติก กระบวนการนี้จะถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต:

• ผลิตภัณฑ์นม;
• ผักดองและผลไม้
• หมักสำหรับสัตว์

ประเภทของการหมักนี้เป็นหนึ่งในผู้ใช้มากที่สุดในความต้องการของมนุษย์

หมักแอลกอฮอล์

คนที่รู้จักจากสมัยโบราณมากที่สุด สาระสำคัญของกระบวนการคือการแปลงเอสทีซีเป็นสองโมเลกุลของเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์สอง ให้ผ่านออกผลิตภัณฑ์นี้ประเภทของการหมักนี้ใช้ในการผลิต:

• ขนมปัง
• เหล้าองุ่น
• เบียร์;
• ขนมและสิ่งอื่น ๆ

ดำเนินการยีสต์เห็ดของเขาและจุลินทรีย์แบคทีเรีย

butyric หมักกรด

พอเพียงประเภทเฉพาะอย่างหวุดหวิดของการหมัก แบคทีเรีย Clostridium ดำเนินการของพืชและสัตว์ สาระสำคัญประกอบด้วยในการแปลงเป็นกรดไพรู butyric ที่มอบกลิ่นอาหารและรสชาติหืน

ดังนั้นปฏิกิริยา biooxidation ไปบนเส้นทางนี้ถูกนำมาใช้จริงในอุตสาหกรรม แต่แบคทีเรียเหล่านี้เป็นอาหารที่ตนเองเมล็ดและเป็นอันตรายต่อการลดคุณภาพของพวกเขา