Biologisk oxidation. Redoxreaktioner: Exempel

Utan energi kan inte existera en enda levande varelse. När allt kommer omkring, varje kemisk reaktion, någon process kräver dess närvaro. Varje person kan lätt förstå det och känna det. Om hela dagen för att äta mat, sedan kvällen och kanske tidigare, ökad trötthet symptomen börjar, svaghet, styrka minskat kraftigt.

Hur då har sätt olika organismer anpassad till produktion av energi? Varifrån kommer det ifrån och vilka processer inträffar samtidigt inne i buren? Försök att förstå den här artikeln.

Att få energi organismer

Oavsett vilket sätt ingen energi som konsumeras, grunden alltid ligga OVR (redoxreaktioner). Exempel är olika. ekvation fotosyntes, som genomförs av gröna växter och vissa bakterier - det är också OVR. Naturligtvis kommer processen att vara olika beroende på vilken typ av en levande varelse som menas.

Så alla djur - det heterotrofa. Dvs sådana organismer som inte har förmåga ensam för att bilda inom sig redo för ytterligare organiska föreningar och deras klyvnings frisättning energin av kemiska bindningar.

Växter, å andra sidan, är den mest kraftfulla tillverkare av organiskt material på vår planet. De utför en komplex och viktig process som kallas fotosyntesen, som är bildandet av glukos från vatten, koldioxid under inverkan av speciella ämnen - klorofyll. En biprodukt är syre, som är källan till liv för alla aeroba levande varelser.

Redoxreaktioner, av vilka exempel illustreras i processen:

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

eller

• koldioxid + väte oxid under inverkan av pigmentet klorofyll (enzymreaktion) ^ = monosackarid fritt molekylärt syre.

Dessutom finns det också representanter för biomassan av planeten som har möjlighet att använda energin i kemiska bindningar av oorganiska föreningar. De kallas kemoautotrof. Dessa inkluderar många typer av bakterier. Till exempel, mikroorganismer är väte, oxidation av en substratmolekyl i jorden. Processen sker i enlighet med formeln: 2H ₂ 0 ₂ = 2H ₂ 0.

Historien om utvecklingen av kunskap om biologisk oxidation

Den process som ligger till grund för energi, är det känt i dag. Denna biologiska oxidation. Biokemi som en detaljerad studie av detaljerna och mekanismerna för åtgärder steg som nästan gåtor borta. Det var dock inte alltid.

Den första omnämnandet av det faktum att i levande varelser genomgår komplexa transformationer, som till sin natur kemiska reaktioner fanns ungefär i XVIII-talet. Det var vid denna tid, Antuan Lavuaze, den berömda franska kemisten, vänt sin uppmärksamhet på hur liknande biologisk oxidation och förbränning. Han följde exemplifierande bana när andas syre absorberas och drog slutsatsen att inträffa inom kroppen av oxidationsprocesser, men långsammare än den yttre under förbränningen av olika substanser. Dvs oxidationsmedlet - syremolekyler - bringas att reagera med organiska föreningar, och i synnerhet, med väte och kol från dem, och fullständig omvandling, tillsammans med sönderdelning av föreningarna.

Men även om detta antagande är i huvudsak ganska verklig förblev det skymma många saker. Till exempel:

• tids processer är likartade, och de villkor för flödet bör vara identiska, men oxidationen fortskrider vid en låg kroppstemperatur;
• verkan åtföljs av frisättnings enorma mängder värmeenergi och flambildning äger rum;
• i levande varelser inte mindre än 75-80% av vattnet, men det hindrar inte "bränna" näringsämnen i dem.

För att svara på alla dessa frågor och att förstå vad som verkligen är den biologiska oxidation, behövde mer än ett år.

Det finns olika teorier som underförstådda betydelsen av processen av syre och väte. Den vanligaste och mest framgångsrika var:

• Bachs teori, som kallas peroxid;
• Palladin teori, baserad på ett sådant begrepp som "kromogener".

Senare fanns det många forskare i Ryssland och andra länder i världen, som gradvis göra tillägg och ändringar i fråga om vad som är den biologiska oxidation. Biochemistry i dag, på grund av sitt arbete, kan berätta om var och en av reaktionsprocessen. Bland de mest kända namnen inom detta område är följande:

• Mitchell;
• SV Severin;
• Warburg;
• VA Belitser;
• Lehninger;
• VP Skulachev;
• krebs;
• grön;
• V. A. Engelgardt;
• Kaylin och andra.

Typer av biologisk oxidation

Två grundläggande typer kan urskiljas av den process som äger rum under olika förhållanden. Således vanligast i många arter av mikroorganismer och svampar sätt att konvertera den resulterande mat - den anaeroba. Denna biologiska oxidation, som utförs utan syre och utan hans medverkan i någon form. Sådana villkor skapas på platser där det inte finns någon luft tillgång: tunnelbana, ruttnande substrat, silt, lera, träsk och även i rymden.

Denna typ av oxidation har ett annat namn - glykolys. Det är också ett av stegen en mer komplicerad och tidskrävande, men energiskt rik process - omvandla den aeroba eller vävnads andning. Detta är den andra typen av processen. Det förekommer i alla aeroba levande varelser-heterotrophs, som använder syre för andning.

Således är dessa typer av biologisk oxidation.

1. Glykolysen, den anaeroba vägen. Det kräver inte närvaro av syre och slutar med olika former av jäsning.
2. Vävnad andning (oxidativ fosforylering), eller den aeroba typ. Den kräver obligatorisk närvaro av molekylärt syre.

Skådespelare

Vi betraktar nu själva direkt funktioner som innehåller den biologiska oxidation. Definiera basiska föreningar och deras förkortningar, som kommer att fortsätta att använda.

1. Acetyl coenzym A (acetyl-CoA) - kondensation av oxalsyra och ättiksyra, koenzym, som bildas i det första steget av trikarboxylsyracykeln.
2. Krebs cykel (citronsyracykeln, trikarboxylsyra) - ett antal konsekutiva komplexa redox transformationer som involverar frigörandet av energi, vätereduktion, bildandet av viktiga lågmolekylära produkter. Det är den viktigaste länken katalysera och anabolism.
3. NAD och NAD * H - dehydrogenas enzym, står nikotinamidadenindinukleotid. Den andra formeln - en molekyl med en bifogad väte. NADP - nikotinamidadenindinukletid fosfat.
4. FAD och FAD * H - flavinadenindinukleotid - koenzym dehydrogenas.
5. ATP - adenosintrifosfat.
6. PVK - pyrodruvsyra eller pyruvat.
7. Succinat eller bärnstenssyra, H ₃ PO ₄ - fosforsyra.
8. GTP - guanosintrifosfat, en klass av purinnukleotider.
9. ETC - elektrontransportkedjan.
10. Enzymer process: peroxidas, oxygenas, cytokromoxidas, flavin-dehydrogenas, olika koenzymer och andra föreningar.

Alla dessa föreningar är direkt involverade i processen för oxidation som sker i vävnaderna (celler) hos levande organismer.

Stadiet av biologisk oxidation: Tabell

Dessa är alla processer som följer den biologiska oxidationen involverar syre. Naturligtvis är de inte fullständigt beskrivna, men bara i naturen, som för en detaljerad beskrivning behöver ett helt kapitel i boken. Alla biokemiska processer i levande organismer är oerhört mångfacetterad och komplex.

Redoxreaktion processen

Redoxreaktioner, av vilka exempel illustreras substrat oxidationsprocesser beskrivna ovan är enligt följande.

1. Glykolys: monosackarid (glukos) + 2NAD ⁺ = 2ADF 2PVK 2ATF + 4H + ⁺ _O2 + 2H + NADH.
2. Oxidation av pyruvat: enzym = STC + koldioxid + acetaldehyd. Då följande steg: Acetaldehyd + koenzym A = acetyl-CoA.
3. Ett flertal sekventiella transformationer av citronsyra i citronsyracykeln.

Dessa redoxreaktioner exemplifierats ovan, speglar kärnan i de processer som endast i allmänna ordalag. Det är känt att föreningarna i fråga hänför sig till en makromolekylär eller som har en stor kolskelett, så att skildra alla den kompletta formeln är helt enkelt inte möjligt.

Den energi som produceras av den vävnad andning

Enligt ovanstående beskrivning är det tydligt att för att beräkna den totala produktionen av all energi för oxidation är lätt.

1. Två molekyler ATP ger glykolysen.
2. Oxidation av pyruvat 12 ATP-molekyler.
3. 22 molekyl konto för trikarboxylsyracykeln.

Delsumma: total aerob biologisk oxidation med hjälp ger energi utbyte lika med 36 molekyler ATP. Betydelse biooxidering uppenbara. Det är denna energi som används av levande organismer att leva och fungera, samt att värma sin kropp, rörelse och andra nödvändiga saker.

Substrat anaerob oxidation

Den andra typen av biologisk oxidation - den anaeroba. Det är den som genomförs alls, men som stannar vissa typer av mikroorganismer. Det glykolys, och det är här som skillnaderna tydligt i framtiden omvandlingen av ämnen mellan aerob och anaerob.

Biologisk oxidationssteget av detta sätt många.

1. Glykolys, dvs oxidation av glukosmolekyler till pyruvat.
2. Jäsning, vilket leder till förnyelse av ATP.

Jäsning kan vara av olika typer, beroende på organismen, dess genomförande.

mjölksyrajäsning

Utförs av mjölksyrabakterier och vissa svampar. Kärnan är att återställa PVC till mjölksyra. Denna process används inom industrin för att producera:

• mejeriprodukter;
• inlagda grönsaker och frukter;
• ensilage för djur.

Den här typen av jäsning är en av de mest använda i mänskliga behov.

alkoholjäsning

Kända personer från de äldsta tider. Kärnan i processen är att omvandla STC i två molekyler av etanol och två koldioxid. Genom denna produkt exit denna typ av jäsning används för att producera:

• bröd;
• vin;
• öl;
• konfektyr och annat.

Utföra sina svamp jäst och bakterie mikroorganismer.

smörsyrajäsning

Det räcker snävt specifik typ av jäsning. Genom bakterier av släktet Clostridium. Kärnan består i omvandlingen av pyruvat till smörsyra, förläna livsmedels lukter och härsken smak.

Därför biooxidering reaktion går på denna väg, i praktiken används inom industrin. Men dessa bakterier är självsådd livsmedel och skada, sänka deras kvalitet.