Bu universal energiya akkumulyatoridir. Tirik energiya akkumulyatori - ATF
ATP biologik energiyani saqlash uchun universal qurilmadir. Uning barcha tirik mavjudotlar uchun roli SSSR Tibbiyot fanlari akademiyasining akademigi V.A.Engelhardt tomonidan 1940 yilda quyidagicha ifodalangan: "Har qanday uyali energiyani saqlash moslamasi ATP hosil qiladi, hujayradagi har qanday energiya sarfi ATP tomonidan to'lanadi". Bu qoida mushak hujayralari va miya hujayralari uchun ham amal qiladi, bu erda energiya qo'shimcha ravishda to'planadi.
Xitoy an'analarida to'rtta bigram yoki to'rtta asosiy tushuncha mavjud energiyalar: transsendental energiya, energiya boshida, u hech qachon kitoblarda tilga olinmaydi, chunki u hamma joyda mavjud va usiz hech narsa mavjud bo'lmaydi; ...ATP molekulasida uchta fosfor kislotasi qoldig'i mavjud. Ularning orasidagi bog'lanishlar (ATPaz fermenti ishtirokida) osonlikcha buziladi. Fosfor kislotasining bir molekulasi bitta ATP molekulasidan ajratilganda 40 kJ energiya ajralib chiqadi, shuning uchun bog'lar makroergik (katta energiya tashuvchi) deb ataladi.
ATPda kimyoviy bog'langan energiyani mexanik (mushak qisqarishi uchun zarur), elektr, yorug'lik, osmos va uning boshqa turlarining tovush energiyasiga aylantirish, hujayradagi plastik moddalarning sintezini, o'sishini, rivojlanishini, irsiy xususiyatlarni uzatish imkoniyatini ta'minlaydi. , elementar nafas olish zarralari ansambllarining boshida, ularda mavjudligi sababli amalga oshiriladi, ya'ni uning sintezi sodir bo'lgan bir xil zarrachalarda. ATP parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiya to'g'ridan-to'g'ri oqsillar, nukleotidlar va boshqa organik birikmalar sintezi uchun zarur bo'lgan biologik energiyaga aylanadi, ularsiz organizmning o'sishi va rivojlanishi mumkin emas. ATPdagi energiya zahiralari harakatlarni amalga oshirish, elektr energiyasi, yorug'lik ishlab chiqarish, hujayra va uning organellalarining har qanday funktsiyasini bajarish uchun ishlatiladi.
Hujayradagi ATP zahiralari cheklangan. Mushak tolalarida ular faqat 30-40 qisqarish uchun energiya berishi mumkin, boshqa to'qimalarning hujayralarida esa ular kamroq. ATP zahiralarini to'ldirish uchun uning sintezi doimo sodir bo'lishi kerak - ATP sintetaza fermenti ishtirokida amalga oshiriladigan (ADP) va noorganik fosfatdan. Shuning uchun ATP va ADP kontsentratsiyasi (ATP sintetaza faolligi) o'rtasidagi nisbat ATP sintezi jarayonini boshqarish uchun katta ahamiyatga ega. ADP etishmovchiligi bilan, faol markazda ATPaz mavjudligi sababli, ATP gidrolizi tezlashadi, bu, ta'kidlanganidek, oksidlanish jarayoni bilan bog'liq va vodorod va kislorod tashuvchilarning holatiga bog'liq.
NAD qancha ko'p bo'lsa va uning qaytarilgan shakli qanchalik kam bo'lsa, sitoxrom c va ADP oksidlangan bo'lsa, ATP sintezi tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Boshqa fermentlar va kofermentlar bilan bir qatorda, nafas olish ansambllari ishining asosiy regulyatorlari birinchi bosqichda vodorodning NAD substratidan - NAD dan ikkinchi bosqichda - kislorodga, sitoxromlarga elektron tashuvchiga o'tishi va oxirgi bosqichda - sitoxromlardir. ATP va ADP o'rtasidagi nisbat.
Yorug'lik energiyasi tufayli fotosintetik hujayralarda ATP va boshqa ba'zi molekulalar hosil bo'lib, ular noyob energiya akkumulyatorlari rolini o'ynaydi. Yorug'lik bilan qo'zg'atilgan elektron ADPni fosforillash uchun energiya chiqaradi, natijada ATP hosil bo'ladi. Energiya akkumulyatori, ATP ga qo'shimcha ravishda, murakkab organik birikma - nikotinamid adenin dinukleotid fosfat, qisqartirilgan NADP + (uning oksidlangan shakli belgilangan). Ushbu birikma yorug'lik bilan qo'zg'atilgan elektronlarni va vodorod ionini (proton) ushlaydi va shu bilan NADPH ga kamayadi. (Ushbu qisqartmalar: NADP + va NADP-H - mos ravishda NADEP va NADEP-AS sifatida o'qiladi, bu erda oxirgi harf vodorod atomining belgisidir.) Rasmda. 35-rasmda energiyaga boy vodorod atomi va elektronlarni tashuvchi nikotinamid halqasi ko'rsatilgan. ATP energiyasi tufayli va NADPH ishtirokida karbonat angidrid glyukozaga aylanadi. Bu murakkab jarayonlarning barchasi o'simlik hujayralarida maxsus hujayra organellalarida sodir bo'ladi
Energiya almashinuvi. Proton va elektronni tashish zanjiri - 5 ta enzimatik kompleks. Oksidlanishli fosforlanish. Energiyani saqlash bilan bog'liq bo'lmagan oksidlovchi jarayonlar - mikrosomal oksidlanish, erkin radikal oksidlanish, reaktiv kislorod turlari. Antioksidant tizimi
Bioenergiyaga kirish
Bioenergiya, yoki biokimyoviy termodinamika, biokimyoviy reaktsiyalar bilan birga keladigan energiya o'zgarishlarini o'rganadi.
Erkin energiyaning o'zgarishi (∆G) tizimning ichki energiyasidagi o'zgarishning ishga aylantirilishi mumkin bo'lgan qismidir. Boshqacha qilib aytganda, bu foydali energiya va tenglama bilan ifodalanadi
∆G = ∆H - T∆S,
Bu yerda ∆H - entalpiya (issiqlik), T - mutlaq harorat, ∆S - entropiyaning o'zgarishi. Entropiya tizimning tartibsizligi va xaotik tabiatining o'lchovi bo'lib xizmat qiladi va o'z-o'zidan paydo bo'ladigan jarayonlarda ortadi.
Agar ∆G qiymati manfiy bo'lsa, u holda reaksiya o'z-o'zidan davom etadi va erkin energiyaning kamayishi bilan birga keladi. Bunday reaktsiyalar deyiladi ekzergonik. Agar ∆G ning qiymati musbat bo'lsa, u holda reaksiya faqat tashqaridan erkin energiya berilganda sodir bo'ladi; bu reaksiya deyiladi endergonik.∆G nolga teng bo'lsa, tizim muvozanatda bo'ladi. Kimyoviy reaksiyaning standart sharoitlarida (ishtirokchi moddalarning konsentratsiyasi 1,0 M, harorat 25 ºS, pH 7,0) ∆G qiymati DG 0 ¢ deb belgilanadi va reaksiyaning standart erkin energiyasi deb ataladi.
Organizmdagi hayotiy jarayonlar - sintez reaksiyalari, mushaklar qisqarishi, nerv impulslarini o'tkazish, membranalar orqali tashish - oksidlanish reaktsiyalari bilan kimyoviy birikma orqali energiya oladi, buning natijasida energiya ajralib chiqadi. Bular. tanadagi endergonik reaktsiyalar ekzergoniklar bilan bog'liq (1-rasm).
|
|||
1-rasm. Ekzergonik jarayonlarning endergonik jarayonlar bilan konjugatsiyasi.
Endergonik reaktsiyalarni ekzergonik reaktsiyalar bilan birlashtirish uchun tanada energiyaning taxminan 50% saqlanadigan energiya akkumulyatorlari kerak.
Tanadagi energiya akkumulyatorlari
1. Mitoxondriyaning ichki membranasi- Bu ATP ishlab chiqarish uchun oraliq energiya akkumulyatori. Moddalarning oksidlanish energiyasi tufayli protonlar matritsadan mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'iga "itarib yuboriladi". Natijada, ichki mitoxondriyal membranada elektrokimyoviy potentsial (EKP) hosil bo'ladi. Membrana zaryadsizlanganda elektrokimyoviy potentsialning energiyasi ATP energiyasiga aylanadi: E oksidi. ® E exp ® E ATP. Ushbu mexanizmni amalga oshirish uchun ichki mitoxondriyal membranada kislorod va ATP sintaza (protonga bog'liq ATP sintaza) uchun fermentativ elektron tashish zanjiri mavjud.
2. ATP va boshqa yuqori energiyali birikmalar. Organik moddalardagi erkin energiyaning moddiy tashuvchisi atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanishdir. Kimyoviy bog'lanishning shakllanishi yoki parchalanishi uchun odatiy energiya darajasi ~ 12,5 kJ / mol. Shu bilan birga, bir qancha molekulalar mavjud bo'lib, ularning bog'lari gidrolizlanib, 21 kJ/mol dan ortiq energiya ajralib chiqadi (1-jadval). Bularga yuqori energiyali fosfoangidrid bog'i (ATP), shuningdek, asil fosfatlar (asetilfosfat, 1,3-bisfosfogliserat), enol fosfatlar (fosfoenolpiruvat) va fosfoguanidinlar (fosfokreatin, fosfokreatin) kiradi.
1-jadval.
Ayrim fosforlangan birikmalarning gidrolizlanishining standart erkin energiyasi
Inson organizmidagi asosiy yuqori energiyali birikma ATP hisoblanadi.
ATPda uchta fosfat qoldig'i zanjiri adenozinning 5'-OH guruhi bilan bog'langan. Fosfat (fosforil) guruhlari a, b va g deb belgilanadi. Ikkita fosfor kislotasi qoldig'i bir-biri bilan fosfoangidrid bog'lari, fosfor kislotasining a-qoldig'i esa fosfoester bog'i orqali bog'langan. Standart sharoitda ATP gidrolizi -30,5 kJ/mol energiyani chiqaradi.
Fiziologik pH qiymatlarida ATP to'rtta manfiy zaryadga ega. Fosfoangidrid aloqalarining nisbiy beqarorligining sabablaridan biri bu terminal fosfat guruhini gidrolitik yo'q qilish natijasida zaiflashadigan salbiy zaryadlangan kislorod atomlarining kuchli itarilishi. Shuning uchun bunday reaktsiyalar juda ekzergonikdir.
Hujayralarda ATP Mg 2+ yoki Mn 2+ ionlari bilan kompleksda bo'lib, a- va b-fosfat bilan muvofiqlashtiriladi, bu ATP gidrolizi paytida erkin energiyaning o'zgarishini 52,5 kJ / molgacha oshiradi.
Yuqoridagi shkalada markaziy o'rinni (8.3-jadval) ATP tsikli "ADP + pH" egallaydi. Bu ATP ni ham universal batareya, ham tirik organizmlar uchun universal energiya manbai bo'lishiga imkon beradi.
Issiq qon hujayralarida ATP mavjud universal batareya energiya ikki shaklda paydo bo'ladi:
1) O 2 ishtirokisiz termodinamik shkala bo'yicha ATP dan yuqori bo'lgan ko'proq energiya talab qiladigan birikmalarning energiyasini to'playdi - substratning fosforlanishi : S ~ P + ADP ® S + ATP;
2) ichki mitoxondriyal membranani bo'shatish paytida elektrokimyoviy potentsialning energiyasini to'playdi - oksidlovchi fosforlanish .
ATP universaldir energiya manbai hujayra ishining asosiy turlarini (irsiy axborotni uzatish, mushaklar qisqarishi, moddalarning membrana orqali o'tishi, biosintez) amalga oshirish: 1) ATP + H 2 O®ADP + Rn; 2) ATP + H 2 O ® AMP + PPn.
Kuchli mashqlar paytida ATP foydalanish tezligi 0,5 kg / min ga yetishi mumkin.
Agar fermentativ reaktsiya termodinamik jihatdan noqulay bo'lsa, u ATP gidroliz reaktsiyasi bilan birlashganda sodir bo'lishi mumkin. ATP molekulasining gidrolizlanishi konjugat reaksiyadagi substratlar va mahsulotlarning muvozanat nisbatini 10 8 marta o'zgartiradi.
Hujayraning energiya holatini aniqlash uchun quyidagi ko'rsatkich qo'llaniladi: energiya zaryadi. Ko'pgina metabolik reaktsiyalar hujayraning energiya zaryadi tomonidan boshqariladigan hujayralarni energiya bilan ta'minlash orqali boshqariladi. Energiya zaryadi 0 (barcha AMP) dan 1 (barcha ATP) gacha bo'lishi mumkin. D. Atkinsonning fikricha, ATP ishlab chiqaruvchi katabolik yo'llar hujayraning yuqori energiya zaryadi bilan inhibe qilinadi va ATP dan foydalanadigan anabolik yo'llar hujayraning yuqori energiya zaryadi bilan rag'batlantiriladi. Ikkala yo'l ham 0,9 ga yaqin energiya zaryadida bir xil ishlaydi (8.3-rasmdagi kesishish nuqtasi). Binobarin, energiya zaryadi, pH kabi, metabolizmning bufer regulyatori (katabolizm va anabolizm nisbati). Ko'pgina hujayralarda energiya zaryadi 0,80-0,95 gacha o'zgarib turadi.
Energiya zaryadi = 
Yuqori energiyali birikmalarga nukleozid trifosfatlar ham kiradi, ular bir qator biosintezlar uchun energiya beradi: UTP - uglevodlar; CTP - lipidlar; GTP - oqsillar. Kreatin fosfat mushaklarning bioenergetikasida muhim rol o'ynaydi.
3. NADPH+H+- nikotinamid adenin dinukleotid fosfatning kamayishi. Bu biosintez uchun hujayrada (sitozol) ishlatiladigan maxsus yuqori energiyali batareyadir. R-CH 3 + NADPH 2 + O 2 ® R-CH 2 OH + H 2 O + NADP + (bu erda molekulada OH guruhining yaratilishi ko'rsatilgan).
Kislorod iste'mol qilish yo'llari (biologik oksidlanish)
Biologik oksidlanishga asoslanadi elektron uzatish orqali aniqlangan oksidlanish-qaytarilish jarayonlari. Modda elektronlarni yo'qotganda oksidlanadi yoki bir vaqtning o'zida elektronlar va protonlar (vodorod atomlari, dehidrogenatsiya) yoki kislorod qo'shadi (oksigenatsiya). Qarama-qarshi transformatsiya - bu tiklash.
Molekulalarning boshqa molekulaga elektron berish qobiliyati aniqlanadi redoks potentsiali(redoks potentsiali, E 0 ¢ yoki ORP). Oksidlanish-qaytarilish potentsiali elektromotor kuchini voltlarda o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Reaksiyaning pH 7,0 da oksidlanish-qaytarilish potentsiali standart sifatida qabul qilinadi: H 2 « 2H + + 2e - -0,42 V ga teng. Oksidlanish-qaytarilish tizimining potentsiali qanchalik past bo'lsa, u elektronlardan shunchalik oson voz kechadi va u shunchalik ko'p bo'ladi. kamaytiruvchi vosita. Tizimning salohiyati qanchalik yuqori bo'lsa, uning oksidlovchi xususiyatlari shunchalik aniq bo'ladi, ya'ni. elektronlarni qabul qilish qobiliyati. Bu qoida oraliq elektron tashuvchilarning substrat vodorodlaridan kislorodgacha joylashish ketma-ketligiga asoslanadi.
Hujayralardagi oksidlanish jarayonlarini o'rganishda kisloroddan foydalanishda quyidagi sxemaga rioya qilish maqsadga muvofiqdir (2-jadval).
2-jadval
Hujayralarda kisloroddan foydalanishning asosiy usullari
Bu erda uchta asosiy usul ko'rib chiqiladi: 1) H 2 O hosil bo'lishi bilan ikkita vodorod atomini kislorod atomiga o'tkazish bilan substratni gidrogenlash orqali oksidlanish (oksidlanish energiyasi ATP shaklida to'planadi, kislorodning 90% dan ko'prog'i). bu jarayonda iste'mol qilinadi) yoki H 2 O 2 hosil bo'lgan kislorod molekulasi; 2) gidroksil guruhini (substratning eruvchanligini oshirish) yoki kislorod molekulasini hosil qilish uchun kislorod atomining qo'shilishi (turg'un aromatik molekulalarning metabolizmi va neytrallanishi); 3) organizmning ichki muhitini begona makromolekulalardan himoya qilish va oksidlovchi stress mexanizmlarida membranalarni shikastlash uchun ham xizmat qiluvchi kislorodli erkin radikallarning shakllanishi.
ostida biokimyo va hujayra biologiyasida to'qima (hujayra) nafas olish Hujayra kislorodni singdirish va karbonat angidridni chiqarishga olib keladigan molekulyar jarayonlarni tushunish. Hujayra nafas olish 3 bosqichni o'z ichiga oladi. Birinchi bosqichda organik molekulalar - glyukoza, yog 'kislotalari va ba'zi aminokislotalar oksidlanib, atsetil-KoA hosil bo'ladi. Ikkinchi bosqichda atsetil-KoA TCA sikliga kiradi, bu erda uning atsetil guruhi CO 2 ga fermentativ oksidlanadi va HS-CoA ajralib chiqadi. Oksidlanish jarayonida ajralib chiqadigan energiya qaytarilgan elektron tashuvchilar NADH va FADH 2 da saqlanadi. Uchinchi bosqichda elektronlar nafas olish zanjiri yoki elektron tashish zanjiri (ETC) deb ataladigan elektron tashish zanjiri orqali oxirgi qabul qiluvchi sifatida O 2 ga o'tkaziladi. Nafas olish zanjiri bo'ylab elektronlar o'tkazilganda katta miqdorda energiya ajralib chiqadi, bu oksidlovchi fosforlanish orqali ATP sintezi uchun ishlatiladi.
To'qimalarning nafas olish jarayoni nafas olish koeffitsienti yordamida baholanadi:
RQ = hosil bo'lgan CO 2 mol soni / so'rilgan O 2 mol soni.
Ushbu ko'rsatkich organizm tomonidan ishlatiladigan yoqilg'i molekulalarining turini baholashga imkon beradi: uglevodlarning to'liq oksidlanishi bilan nafas olish koeffitsienti 1, oqsillar - 0,80, yog'lar - 0,71; aralash ovqatlanish bilan, RQ qiymati = 0,85. Organ bo'limlarida to'qimalarning nafas olishini o'rganish uchun Warburg gazometrik usuli qo'llaniladi: uglevodli substratlarning oksidlanishi paytida CO 2 / O 2 koeffitsienti 1 ga, lipid substratlarining oksidlanishida esa - 04-07 ga intiladi.
CPE mitoxondriyaning ichki membranasiga o'rnatilgan. Elektronlar zanjir bo'ylab ko'proq elektromanfiy komponentlardan elektromusbat kislorodga o'tadi: NADH (-0,32 V) dan kislorod (+0,82 V).
CPE - oksidlanish substratlaridan elektronlarni kislorodga o'tkazish uchun universal konveyer bo'lib, redoks potentsial gradientiga muvofiq qurilgan. Nafas olish zanjirining asosiy komponentlari ularning oksidlanish-qaytarilish potentsialining ortib borish tartibida joylashgan. Oksidlanish-qaytarilish potentsial gradienti bo'ylab elektronni o'tkazish jarayonida erkin energiya ajralib chiqadi.
Mitoxondriyalarning tuzilishi
Mitoxondriyalar hujayralarning organellalari bo'lib, tashqi membrana ko'plab kichik molekulalar va ionlar uchun o'tkazuvchandir, chunki u ko'plab mitoxondriyal porinlarni o'z ichiga oladi - molekulyar og'irligi 30-35 kDa (shuningdek, VDAC). Elektrga bog'liq anion kanallari VDAC membrana bo'ylab anionlar (fosfatlar, xloridlar, organik anionlar va adenil nukleotidlar) oqimini tartibga soladi. Mitoxondriyaning ichki membranasi ko'pchilik ionlar va qutbli molekulalarni o'tkazmaydi. Ichki mitoxondriyal membrana bo'ylab ATP, piruvat va sitrat uchun bir qator maxsus transporterlar mavjud. Mitoxondriyaning ichki membranasida matritsa (N) yuzasi va sitozolik (P) sirt mavjud.
Mitoxondriya o'zining dumaloq DNKsini o'z ichiga oladi, bu bir qator RNK va oqsillarning sintezini kodlaydi. Odamning mitoxondriyal DNKsi 16569 ta asos juftini o'z ichiga oladi va 13 ta elektron transport zanjiri oqsillarini kodlaydi. Mitoxondriya yadroviy DNK tomonidan kodlangan bir qator oqsillarni ham o'z ichiga oladi.
Tegishli ma'lumotlar.
Universal biologik energiya akkumulyatori. Quyoshning yorug'lik energiyasi va iste'mol qilinadigan oziq-ovqat tarkibidagi energiya ATP molekulalarida saqlanadi. Hujayradagi ATP ta'minoti kichikdir. Shunday qilib, mushakdagi ATP zaxirasi 20-30 qisqarish uchun etarli. Kuchli, ammo qisqa muddatli ish bilan mushaklar faqat ulardagi ATP parchalanishi tufayli ishlaydi. Ishni tugatgandan so'ng, odam qattiq nafas oladi - bu davrda uglevodlar va boshqa moddalar parchalanadi (energiya to'planadi) va hujayralardagi ATP ta'minoti tiklanadi.
18. QAPAS
EUKARYOTLAR (eukariotlar) (yunoncha eu - yaxshi, to'liq va karyon - yadro), organizmlar (bakteriyalardan tashqari barcha, siyanobakteriyalar), prokariotlardan farqli o'laroq, sitoplazmadan yadro membranasi bilan chegaralangan shakllangan hujayra yadrosiga ega. Genetik material xromosomalarda mavjud. Eukaryotik hujayralarda mitoxondriyalar, plastidlar va boshqa organellalar mavjud. Jinsiy jarayon xarakterlidir.
19. QAPAS, elementar tirik tizim, barcha hayvonlar va o'simliklarning tuzilishi va hayotiy faoliyatining asosi. Hujayralar mustaqil organizmlar (masalan, protozoa, bakteriyalar) va ko'payish uchun xizmat qiluvchi jinsiy hujayralar va tuzilishi va funktsiyasi jihatidan farq qiluvchi tana hujayralari (somatik) mavjud bo'lgan ko'p hujayrali organizmlarning bir qismi sifatida mavjud (masalan, asab, suyak). , mushak, sekretor). Hujayra o'lchamlari 0,1-0,25 mikron (ba'zi bakteriyalar) dan 155 mm gacha (qobiqdagi tuyaqush tuxumi) o'zgaradi.
Odamlarda, yangi tug'ilgan chaqaloqning tanasida, taxminan. 2·1012. Har bir hujayra ikkita asosiy qismdan iborat: yadro va organellalar va inklyuziyalarni o'z ichiga olgan sitoplazma. O'simlik hujayralari odatda qattiq membrana bilan qoplangan. Hujayralar haqidagi fan sitologiyadir.
PROKARYOTLAR (lotincha pro - oldinga, o'rniga va yunoncha karyon - yadro), eukariotlardan farqli o'laroq, shakllangan hujayra yadrosiga ega bo'lmagan organizmlar. Dumaloq DNK zanjiri shaklidagi genetik material nukleotidda erkin yotadi va haqiqiy xromosomalarni hosil qilmaydi. Oddiy jinsiy jarayon yo'q. Prokariotlarga bakteriyalar, jumladan, siyanobakteriyalar (ko'k-yashil suv o'tlari) kiradi. Organik dunyo tizimida prokariotlar supershohlikni tashkil qiladi.
20. PLAZMA MEMBRANA(hujayra membranasi, plazmalemma), o'simlik va hayvon hujayralari protoplazmasini o'rab turgan biologik membrana. Hujayra va uning muhiti o'rtasidagi metabolizmni tartibga solishda ishtirok etadi.
21. HUYYALIYA QO'SHIMLARI- zahiradagi ozuqa moddalarining to'planishi: oqsillar, yog'lar va uglevodlar.
22. GOLGI APART(Golji kompleksi) (K. Golji nomi bilan atalgan), uning metabolik mahsulotlarini (turli sekretsiyalar, kollagen, glikogen, lipidlar va boshqalar) hosil bo'lishida va glikoproteinlar sintezida ishtirok etadigan hujayra organellasi.
23 LİZOSOMALAR(lys. va yunoncha soma - tanadan), oqsillarni, nuklein kislotalarni, polisaxaridlarni parchalashga (liziza qilishga) qodir fermentlarni o'z ichiga olgan hujayrali tuzilmalar. Fagotsitoz va pinotsitoz orqali hujayra ichiga kiradigan moddalarni hujayra ichidagi hazm qilishda ishtirok eting.
24. MİTOXONDRIYALAR tashqi membrana bilan o'ralgan va shuning uchun allaqachon bo'linma, atrofdagi sitoplazmadan ajratilgan; Bundan tashqari, mitoxondriyaning ichki bo'shlig'i ham ichki membrana yordamida ikkita bo'limga bo'linadi. Mitoxondriyaning tashqi membranasi tarkibiga ko'ra endoplazmatik retikulum membranalariga juda o'xshash; burmalar (kristalar) hosil qiluvchi ichki mitoxondriyal membrana oqsillarga juda boy - ehtimol bu hujayradagi eng oqsilga boy membranalardan biri; ular orasida elektron uzatish uchun mas'ul bo'lgan "nafas olish zanjiri" oqsillari mavjud; ba'zi organik molekulalar va ionlarda ADP, ATP, kislorod, CO uchun tashuvchi oqsillar. Sitoplazmadan mitoxondriyaga kiradigan glikoliz mahsulotlari mitoxondriyaning ichki bo'linmasida oksidlanadi.
Elektron uzatish uchun mas'ul bo'lgan oqsillar membranada joylashganki, elektron uzatish jarayonida protonlar membrananing bir tomonida chiqariladi - ular tashqi va ichki membranalar orasidagi bo'shliqqa kiradi va u erda to'planadi. Bu elektrokimyoviy potentsialga olib keladi (kontsentratsiya va zaryadlarning farqlari tufayli). Bu farq ichki mitoxondriyal membrananing eng muhim xususiyati tufayli saqlanadi - u protonlarni o'tkazmaydi. Ya'ni, normal sharoitda protonlarning o'zi bu membranadan o'tolmaydi. Ammo uning tarkibida ko'plab oqsillardan tashkil topgan va protonlar uchun kanal hosil qiluvchi maxsus oqsillar, aniqrog'i oqsil komplekslari mavjud. Protonlar bu kanal orqali elektrokimyoviy gradientning harakatlantiruvchi kuchi ostida o'tadi. Ushbu jarayonning energiyasi bir xil protein komplekslarida joylashgan va fosfat guruhini adenozin difosfatga (ADP) biriktira oladigan ferment tomonidan ishlatiladi, bu ATP sinteziga olib keladi.
Shunday qilib, mitoxondriya hujayradagi "energiya stantsiyasi" rolini o'ynaydi. O'simlik hujayralarining xloroplastlarida ATP hosil bo'lish printsipi odatda bir xil - proton gradientidan foydalanish va elektrokimyoviy gradient energiyasini kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylantirish.
25. PLASTIDLAR(yunoncha plastos - shakllangan), o'simlik hujayralarining sitoplazmatik organellalari. Ular ko'pincha plastid rangini aniqlaydigan pigmentlarni o'z ichiga oladi. Yuqori oʻsimliklarda yashil plastidlar xloroplastlar, rangsizlari leykoplastlar, turli rangdagilari esa xromoplastlar; Aksariyat suv o'tlarida plastidlar xromatoforlar deb ataladi.
26. ASOSIY- hujayraning eng muhim qismi. U g'ovaklari bo'lgan qo'sh membranali qobiq bilan qoplangan, u orqali ba'zi moddalar yadroga, boshqalari esa sitoplazmaga kiradi. Xromosomalar yadroning asosiy tuzilmalari bo'lib, organizmning xususiyatlari haqida irsiy ma'lumotni tashuvchilardir. U ona hujayraning qiz hujayralariga, jinsiy hujayralar bilan esa qiz organizmlarga bo'linishi paytida uzatiladi. Yadro DNK va mRNK sintezi joyidir. rRNK.
28. MITOZ BOSHQALARI(profaza, metafaza, anafaza, telofaza) - hujayradagi ketma-ket o'zgarishlar: a) xromosomalarning spirallashishi, yadro membranasi va yadrolarning erishi; b) shpindel hosil bo`lishi, xromosomalarning hujayra markazida joylashishi, shpindel iplarining ularga birikishi v) xromatidalarning hujayraning qarama-qarshi qutblariga ajralishi (ular xromosomaga aylanadi);
d) hujayra septumining hosil bo'lishi, sitoplazma va uning organellalarining bo'linishi, yadro membranasining paydo bo'lishi, bir xil xromosomalar to'plamiga ega bo'lgan ikkita hujayraning paydo bo'lishi (ona va qizning har bir hujayrasida 46 ta).
ATP hujayraning universal energiya "valyutasi" dir. Tabiatning eng hayratlanarli "ixtirolaridan" biri bu "makroergik" moddalarning molekulalari bo'lib, ularning kimyoviy tuzilishida energiya saqlash moslamasi sifatida ishlaydigan bir yoki bir nechta bog'lanish mavjud. Tabiatda bir nechta shunga o'xshash molekulalar topilgan, ammo ulardan faqat bittasi inson tanasida topilgan - adenozin trifosfor kislotasi (ATP). Bu juda murakkab organik molekula bo'lib, unga 3 ta manfiy zaryadlangan noorganik fosforik kislota qoldiqlari PO biriktirilgan. Aynan shu fosfor qoldiqlari molekulaning organik qismiga "makroergik" bog'lanishlar orqali bog'langan bo'lib, ular turli hujayra ichidagi reaktsiyalar paytida osongina yo'q qilinadi. Biroq, bu bog'larning energiyasi kosmosda issiqlik shaklida tarqalmaydi, balki boshqa molekulalarning harakati yoki kimyoviy o'zaro ta'siri uchun ishlatiladi. Aynan shu xususiyat tufayli ATP hujayrada universal energiya saqlash moslamasi (akkumulyator), shuningdek universal "valyuta" funktsiyasini bajaradi. Axir, hujayrada sodir bo'ladigan deyarli har bir kimyoviy transformatsiya energiyani o'zlashtiradi yoki chiqaradi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, oksidlanish reaksiyalari natijasida hosil bo'lgan va ATP shaklida saqlanadigan energiyaning umumiy miqdori hujayra o'zining sintetik jarayonlari va har qanday funktsiyalarni bajarish uchun ishlata oladigan energiya miqdoriga tengdir. . U yoki bu harakatni amalga oshirish imkoniyati uchun "to'lov" sifatida hujayra ATP ta'minotini sarflashga majbur bo'ladi. Buni alohida ta'kidlash kerak: ATP molekulasi shunchalik kattaki, u hujayra membranasidan o'ta olmaydi. Shuning uchun bitta hujayrada ishlab chiqarilgan ATP boshqa hujayra tomonidan ishlatilmaydi. Tananing har bir hujayrasi o'z ehtiyojlari uchun ATP ni o'z funktsiyalarini bajarish uchun zarur bo'lgan miqdorda mustaqil ravishda sintez qilishga majbur bo'ladi.
Inson hujayralarida ATP resintezining uchta manbasi. Ko'rinishidan, inson tanasi hujayralarining uzoq ajdodlari ko'p million yillar oldin o'simlik hujayralari bilan o'ralgan holda mavjud bo'lib, ularni ko'p miqdorda uglevodlar bilan ta'minlagan, shu bilan birga kislorod kam yoki umuman yo'q edi. Bu organizmda energiya ishlab chiqarish uchun ozuqa moddalarining eng ko'p ishlatiladigan komponenti bo'lgan uglevodlardir. Inson tanasining aksariyat hujayralari oqsillar va yog'larni energiya xom ashyosi sifatida ishlatish qobiliyatiga ega bo'lsa-da, ba'zi (masalan, asab, qizil qon, erkak jinsiy) hujayralar faqat uglevodlarning oksidlanishi orqali energiya ishlab chiqarishga qodir.
Uglevodlarning birlamchi oksidlanish jarayonlari - aniqrog'i, hujayralardagi oksidlanishning asosiy substrati bo'lgan glyukoza - to'g'ridan-to'g'ri sitoplazmada sodir bo'ladi: aynan shu erda ferment komplekslari joylashgan bo'lib, glyukoza molekulasi qisman bo'ladi. vayron bo'ladi va chiqarilgan energiya ATP shaklida saqlanadi. Bu jarayon glikoliz deb ataladi, u inson tanasining barcha hujayralarida istisnosiz sodir bo'lishi mumkin. Ushbu reaksiya natijasida bitta 6 uglerodli glyukoza molekulasidan ikkita 3 uglerodli piruvik kislota molekulasi va ikkita molekula ATP hosil bo'ladi.
Glikoliz juda tez, lekin nisbatan samarasiz jarayondir. Glikoliz reaktsiyalari tugagandan so'ng hujayrada hosil bo'lgan piruvik kislota deyarli darhol sut kislotasiga aylanadi va ba'zan (masalan, og'ir mushak ishi paytida) qonga juda ko'p miqdorda chiqariladi, chunki u erkin harakat qila oladigan kichik molekuladir. hujayra membranasi orqali o'tadi. Kislotali metabolik mahsulotlarning qonga bunday ko'p miqdorda chiqarilishi gomeostazni buzadi va tana mushaklarning ishlashi yoki boshqa faol harakatlar oqibatlarini engish uchun maxsus gomeostatik mexanizmlarni yoqishi kerak.
Glikoliz natijasida hosil bo'lgan piruvik kislota hali ham juda ko'p potentsial kimyoviy energiyani o'z ichiga oladi va keyingi oksidlanish uchun substrat bo'lib xizmat qilishi mumkin, ammo buning uchun maxsus fermentlar va kislorod kerak. Bu jarayon maxsus organellalar - mitoxondriyalarni o'z ichiga olgan ko'plab hujayralarda sodir bo'ladi. Mitoxondriyal membranalarning ichki yuzasi katta miqdordagi lipid va oqsil molekulalaridan, jumladan, ko'plab oksidlovchi fermentlardan iborat. Sitoplazmada hosil bo'lgan uchta uglerodli molekulalar mitoxondriya ichiga kirib boradi - odatda sirka kislotasi (atsetat). U erda ular doimiy ravishda davom etadigan reaktsiyalar tsikliga kiradi, bunda uglerod va vodorod atomlari kislorod bilan birlashib, karbonat angidrid va suvga aylanadigan organik molekulalardan navbatma-navbat bo'linadi. Bu reaktsiyalar ATP shaklida saqlanadigan katta miqdordagi energiyani chiqaradi. Pirouzum kislotasining har bir molekulasi mitoxondriyadagi oksidlanishning to'liq tsiklidan o'tib, hujayraga 17 ta ATP molekulasini olish imkonini beradi. Shunday qilib, 1 glyukoza molekulasining to'liq oksidlanishi hujayrani 2+17x2 = 36 ATP molekulasi bilan ta'minlaydi. Mitoxondriyal oksidlanish jarayoniga yog 'kislotalari va aminokislotalar, ya'ni yog'lar va oqsillarning tarkibiy qismlari ham kirishi mumkinligi bir xil darajada muhimdir. Bu qobiliyat tufayli mitoxondriyalar hujayrani organizm qanday oziq-ovqat iste'mol qilishiga nisbatan nisbatan mustaqil qiladi: har qanday holatda ham kerakli miqdorda energiya ishlab chiqariladi.
Energiyaning bir qismi hujayrada ATP ga qaraganda kichikroq va ko'proq harakatlanuvchi molekula, kreatin fosfat (CrP) shaklida saqlanadi. Aynan mana shu kichik molekula tezda hujayraning bir chetidan ikkinchi chetiga - ayni paytda energiya eng zarur bo'lgan joyga o'tishi mumkin. KrF o'zi sintez, mushaklarning qisqarishi yoki nerv impulsini o'tkazish jarayonlariga energiya bera olmaydi: bu ATPni talab qiladi. Ammo boshqa tomondan, KrP oson va deyarli yo'qotmasdan, undagi barcha energiyani darhol ATP ga aylanadigan va keyingi biokimyoviy o'zgarishlarga tayyor bo'lgan adenazin difosfat (ADP) molekulasiga berishga qodir.
Shunday qilib, hujayraning ishlashi davomida sarflangan energiya, ya'ni. ATP uchta asosiy jarayon tufayli yangilanishi mumkin: anaerob (kislorodsiz) glikoliz, aerob (kislorod ishtirokida) mitoxondriyal oksidlanish, shuningdek, fosfat guruhining CrP dan ADP ga o'tishi tufayli.
Kreatin fosfat manbai eng kuchli hisoblanadi, chunki kreatin fosfatning ADP bilan reaktsiyasi juda tez sodir bo'ladi. Biroq, hujayradagi CrP zaxirasi odatda kichikdir - masalan, mushaklar CrP tufayli maksimal kuch bilan 6-7 soniyadan ko'p bo'lmagan vaqt davomida ishlashi mumkin. Bu, odatda, ikkinchi eng kuchli - glikolitik energiya manbasini ishga tushirish uchun etarli. Bunday holda, ozuqaviy resurs ko'p marta ko'p bo'ladi, lekin ishning rivojlanishi bilan gomeostaz sut kislotasi hosil bo'lishi tufayli tobora kuchayib boradi va agar bunday ish katta mushaklar tomonidan bajarilsa, u 1,5-2 daqiqadan ortiq davom eta olmaydi. Ammo bu vaqt ichida mitoxondriyalar deyarli to'liq faollashadi, ular nafaqat glyukozani, balki organizmda deyarli tugamaydigan yog'li kislotalarni ham yoqishga qodir. Shuning uchun aerob mitoxondrial manba juda uzoq vaqt ishlashi mumkin, garchi uning kuchi nisbatan past bo'lsa-da - glikolitik manbadan 2-3 marta va kreatin fosfat manbasidan 5 marta kamroq.
Tananing turli to'qimalarida energiya ishlab chiqarishni tashkil etish xususiyatlari. Turli to'qimalarda turli darajadagi mitoxondriyalar mavjud. Ular eng kam suyaklarda va oq yog'da, ko'pincha jigarrang yog'da, jigar va buyraklarda topiladi. Nerv hujayralarida juda ko'p mitoxondriya mavjud. Mushaklar mitoxondriyalarning yuqori konsentratsiyasiga ega emas, ammo skelet mushaklari tananing eng massiv to'qimasi (kattalar tana vaznining taxminan 40%) bo'lganligi sababli, asosan mushak hujayralarining intensivligi va intensivligini aniqlaydi. barcha energiya almashinuvi jarayonlarining yo'nalishi. I.A.Arshavskiy buni “skelet mushaklarining energiya qoidasi” deb atagan.
Yoshi bilan energiya almashinuvining ikkita muhim komponenti bir vaqtning o'zida o'zgaradi: turli xil metabolik faollikdagi to'qimalar massalarining nisbati, shuningdek, bu to'qimalarda eng muhim oksidlovchi fermentlarning tarkibi o'zgaradi. Natijada, energiya almashinuvi juda murakkab o'zgarishlarga uchraydi, lekin umuman olganda uning intensivligi yoshga qarab kamayadi va sezilarli darajada.
Energiya almashinuvi
Energiya almashinuvi tananing eng integral funktsiyasini ifodalaydi. Har qanday sintez, har qanday organning faoliyati, har qanday funktsional faoliyat energiya almashinuviga muqarrar ravishda ta'sir qiladi, chunki hech qanday istisnosiz saqlanish qonuniga ko'ra, moddaning o'zgarishi bilan bog'liq har qanday harakat energiya sarfi bilan birga keladi.
Energiya xarajatlari Tana bazal metabolizmning uchta teng bo'lmagan qismidan, funktsiyalarni energiya bilan ta'minlashdan, shuningdek, o'sish, rivojlanish va moslashish jarayonlari uchun energiya iste'molidan iborat. Bu qismlar o'rtasidagi munosabatlar individual rivojlanish bosqichi va o'ziga xos sharoitlar bilan belgilanadi (2-jadval).
Bazal metabolizm- bu organlar va tizimlarning funktsional faolligidan qat'i nazar, har doim mavjud bo'lgan va hech qachon nolga teng bo'lmagan energiya ishlab chiqarishning minimal darajasi. Bazal metabolizm energiya sarfining uchta asosiy turidan iborat: funktsiyalarning minimal darajasi, befoyda tsikllar va reparativ jarayonlar.
Tananing minimal energiya talabi. Funktsiyalarning minimal darajasi haqidagi savol juda aniq: hatto to'liq dam olish sharoitida ham (masalan, tinch uyqu), organizmga hech qanday faollashtiruvchi omillar ta'sir qilmasa, miya va endokrin bezlarning ma'lum bir faolligini saqlab turish kerak. jigar va oshqozon-ichak trakti, yurak va qon tomirlari , nafas olish mushaklari va o'pka to'qimalari, tonik va silliq mushaklar va boshqalar.
Behuda tsikllar. Ma'lumki, tananing har bir hujayrasida millionlab tsiklik biokimyoviy reaktsiyalar doimiy ravishda sodir bo'ladi, buning natijasida hech narsa ishlab chiqarilmaydi, lekin ularni amalga oshirish uchun ma'lum miqdorda energiya talab qilinadi. Bular haqiqiy funktsional vazifa bo'lmaganda uyali tuzilmalarning "jangovar samaradorligini" saqlaydigan behuda tsikllar deb ataladigan jarayonlardir. Aylanadigan tepaga o'xshab, behuda tsikllar hujayra va uning barcha tuzilmalarining barqarorligini ta'minlaydi. Har bir behuda tsiklni saqlash uchun energiya sarfi kichik, ammo ularning ko'plari bor va oxir-oqibat bu bazal energiya xarajatlarining sezilarli ulushiga olib keladi.
Qayta tiklash jarayonlari. Metabolik jarayonlarda ishtirok etadigan ko'p sonli murakkab tashkil etilgan molekulalar ertami-kechmi buzila boshlaydi, funktsional xususiyatlarini yo'qotadi yoki hatto zaharli moddalarga ega bo'ladi. Hujayradan shikastlangan molekulalarni olib tashlash va ularning o'rniga avvalgilariga o'xshash yangilarini sintez qilish uchun doimiy "ta'mirlash va tiklash ishlari" talab qilinadi. Bunday reparativ jarayonlar har bir hujayrada doimiy ravishda sodir bo'ladi, chunki har qanday oqsil molekulasining ishlash muddati odatda 1-2 haftadan oshmaydi va har qanday hujayrada ularning yuzlab millionlari mavjud. Atrof-muhit omillari - noqulay harorat, ortib borayotgan fon radiatsiyasi, toksik moddalar ta'siri va boshqalar - murakkab molekulalarning ishlash muddatini sezilarli darajada qisqartirishi va natijada reparativ jarayonlarning kuchlanishini oshirishi mumkin.
Ko'p hujayrali organizm to'qimalarining ishlashining minimal darajasi. Hujayraning ishlashi har doim ma'lum tashqi ish. Mushak hujayrasi uchun bu uning qisqarishi, nerv hujayrasi uchun elektr impulsini ishlab chiqarish va o'tkazish, bezli hujayra uchun sekretsiya ishlab chiqarish va sekretsiya akti, epiteliy hujayra uchun pinotsitoz yoki boshqa shakldir. atrofdagi to'qimalar va biologik suyuqliklar bilan o'zaro ta'siri. Tabiiyki, har qanday ishni uni amalga oshirish uchun kuch sarflamasdan amalga oshirish mumkin emas. Ammo har qanday ish, qo'shimcha ravishda, tananing ichki muhitining o'zgarishiga olib keladi, chunki faol hujayraning chiqindilari boshqa hujayralar va to'qimalarni tashvishga solishi mumkin. Shuning uchun, funktsiyani bajarishda energiya sarfining ikkinchi bosqichi gomeostazni faol saqlash bilan bog'liq bo'lib, ba'zida energiyaning juda muhim qismini iste'mol qiladi. Shu bilan birga, nafaqat ichki muhitning tarkibi, balki funktsional vazifalarni bajarish bilan o'zgaradi, tuzilmalar tez-tez o'zgaradi va ko'pincha vayron bo'ladi. Shunday qilib, skelet mushaklari qisqarganda (hatto past intensivlikda ham), mushak tolalarining yorilishi doimo paydo bo'ladi, ya'ni. shaklning yaxlitligi buzilgan. Tana shaklning doimiyligini (gomeomorfoz) saqlash uchun maxsus mexanizmlarga ega, shikastlangan yoki o'zgartirilgan tuzilmalarni tezda tiklashni ta'minlaydi, ammo bu yana energiya sarflaydi. Va nihoyat, rivojlanayotgan organizm uchun muayyan sharoitlarga ta'sir qilish natijasida qanday funktsiyalar faollashishi kerakligidan qat'i nazar, uning rivojlanishining asosiy tendentsiyalarini saqlab qolish juda muhimdir. Rivojlanishning bir xil yo'nalishi va kanallarini saqlab qolish (homeorez) - funktsiyalarni faollashtirishda energiya iste'molining yana bir shakli.
Rivojlanayotgan organizm uchun energiya sarfining muhim moddasi o'sish va rivojlanishdir. Biroq, har qanday organizm, shu jumladan etuk organizm uchun adaptiv qayta qurish jarayonlari hajmi jihatidan kam energiya talab qilmaydi va mohiyatiga ko'ra juda o'xshashdir. Bu erda energiya sarfi genomni faollashtirishga, eskirgan tuzilmalarni (katabolizm) va sintezlarni (anabolizm) yo'q qilishga qaratilgan.
Bazal metabolizm xarajatlari va o'sish va rivojlanish xarajatlari yosh bilan sezilarli darajada kamayadi va funktsiyalarni bajarish xarajatlari sifat jihatidan farq qiladi. Bazal energiya sarfi va energiya sarfini o'sish va rivojlanish jarayonlariga ajratish uslubiy jihatdan juda qiyin bo'lganligi sababli, ular odatda nom ostida birgalikda ko'rib chiqiladi. "BX".
Bazal metabolizmning yoshga bog'liq dinamikasi. M. Rubner (1861) davridan beri ma'lumki, sut emizuvchilarda tana massasi ortishi bilan massa birligiga issiqlik ishlab chiqarish intensivligi pasayadi; birlik sirtiga hisoblangan almashinuv miqdori doimiy bo'lib qoladi ("sirt qoidasi"). Bu faktlar hali ham qoniqarli nazariy tushuntirishga ega emas va shuning uchun tana hajmi va metabolizm tezligi o'rtasidagi munosabatni ifodalash uchun empirik formulalar qo'llaniladi. Sutemizuvchilar, jumladan, odamlar uchun M. Kleiber formulasi hozirda eng ko'p qo'llaniladi:
M= 67,7·R 0·75 kkal/kun,
Bu erda M - butun organizmning issiqlik ishlab chiqarishi, P esa tana og'irligi.
Biroq, bazal metabolizmdagi yoshga bog'liq o'zgarishlarni har doim ham ushbu tenglama yordamida tasvirlab bo'lmaydi. Hayotning birinchi yilida issiqlik ishlab chiqarish Kleiber tenglamasi talab qilganidek kamaymaydi, lekin bir xil darajada qoladi yoki hatto biroz oshadi. Faqat bir yoshda taxminan bir xil metabolizm tezligiga (55 kkal / kg · kun) erishiladi, bu 10 kg og'irlikdagi organizm uchun Kleiber tenglamasi tomonidan "farz qilinadi". Faqat 3 yoshdan boshlab bazal metabolizm tezligining intensivligi asta-sekin pasayishni boshlaydi va kattalar darajasiga etadi - 25 kkal / kg · sutka - faqat balog'at yoshida.
O'sish va rivojlanish jarayonlarining energiya qiymati. Ko'pincha bolalarda bazal metabolizm tezligining oshishi o'sish xarajatlari bilan bog'liq. Biroq, so'nggi yillarda amalga oshirilgan aniq o'lchovlar va hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, hayotning dastlabki 3 oyidagi eng jadal o'sish jarayonlari ham kunlik energiya iste'molining 7-8% dan ko'pini talab qilmaydi va 12 oydan keyin ular 1 dan oshmaydi. %. Bundan tashqari, bola tanasining energiya iste'molining eng yuqori darajasi 1 yoshda, o'sish sur'ati olti oylikdan 10 baravar kam bo'lganda qayd etiladi. Ontogenezning ushbu bosqichlari o'sish sur'ati pasayganda va hujayrali differentsiatsiya jarayonlari tufayli organlar va to'qimalarda sezilarli sifat o'zgarishlari sodir bo'lganda sezilarli darajada ko'proq "energiya talab qiladigan" bo'lib chiqdi. Biokimyogarlarning maxsus tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, differentsiatsiya jarayonlari bosqichiga kirgan to'qimalarda (masalan, miyada) mitoxondriyalarning tarkibi keskin oshadi va natijada oksidlovchi metabolizm va issiqlik ishlab chiqarish ortadi. Bu hodisaning biologik ma’nosi shundan iboratki, hujayra differensiatsiyasi jarayonida avval hujayra hosil qila olmagan yangi tuzilmalar, yangi oqsillar va boshqa yirik molekulalar hosil bo‘ladi. Har qanday yangi biznes singari, bu maxsus energiya sarfini talab qiladi, o'sish jarayonlari esa hujayradagi oqsil va boshqa makromolekulyarlarning o'rnatilgan "ketma-ket ishlab chiqarilishi" dir.
Keyingi individual rivojlanish jarayonida bazal metabolizm intensivligining pasayishi kuzatiladi. Ma'lum bo'lishicha, turli organlarning asosiy metabolizmga hissasi yoshga qarab o'zgaradi. Masalan, miya (bazal metabolizmga muhim hissa qo'shadi) yangi tug'ilgan chaqaloqlarda tana vaznining 12% ni tashkil qiladi, lekin kattalarda atigi 2% ni tashkil qiladi. Ichki organlar ham notekis o'sadi, ular miya kabi, hatto dam olishda ham juda yuqori energiya almashinuviga ega - kuniga 300 kkal/kg. Shu bilan birga, tug'ruqdan keyingi rivojlanish davrida nisbiy miqdori deyarli ikki baravar ko'payadigan mushak to'qimalari dam olishda metabolizmning juda past darajasi bilan tavsiflanadi - kuniga 18 kkal / kg. Voyaga etgan odamda miya asosiy metabolizmning taxminan 24%, jigar - 20%, yurak - 10% va skelet mushaklari - 28% ni tashkil qiladi. Bir yoshli bolada miya asosiy metabolizmning 53% ni, jigar taxminan 18% ni, skelet mushaklari esa atigi 8% ni tashkil qiladi.
Maktab yoshidagi bolalarda dam olish metabolizmi. Bazal metabolizmni o'lchash faqat klinikada amalga oshirilishi mumkin: bu maxsus shartlarni talab qiladi. Ammo dam olishda metabolizmni har bir odamda o'lchash mumkin: uning ochlik holatida bo'lishi va bir necha o'n daqiqa davomida mushaklarning dam olishida qolishi kifoya. Dam olishda metabolizm darajasi bazal metabolizm tezligidan bir oz yuqoriroq, ammo bu farq asosiy emas. Dam olish metabolizmidagi yoshga bog'liq o'zgarishlar dinamikasi metabolizm tezligining oddiy pasayishi bilan chegaralanmaydi. Metabolizm tezligining tez pasayishi bilan tavsiflangan davrlar, dam olish metabolizmi barqarorlashadigan yosh intervallari bilan kuzatiladi.
Bunday holda, metabolizm tezligi va o'sish tezligidagi o'zgarishlarning tabiati o'rtasida yaqin bog'liqlik aniqlanadi (57-betdagi 8-rasmga qarang). Rasmdagi chiziqlar tana vaznining nisbiy yillik o'sishini ko'rsatadi. Ma'lum bo'lishicha, nisbiy o'sish tezligi qanchalik katta bo'lsa, bu davrda dam olishda metabolizm tezligi shunchalik kamayadi.
Taqdim etilgan rasm yana bir xususiyatni ko'rsatadi - aniq gender farqlari: o'rganilayotgan yosh oralig'idagi qizlar o'sish sur'atlari va metabolizm tezligining o'zgarishi bo'yicha o'g'il bolalardan taxminan bir yil oldinda. Shu bilan birga, dam olish metabolizmining intensivligi va yarim o'sish davrida - 4 yoshdan 7 yoshgacha bo'lgan bolalarning o'sish sur'ati o'rtasida yaqin bog'liqlik aniqlanadi. Xuddi shu davrda sut tishlarini doimiy tishlarga almashtirish boshlanadi, bu ham morfofunktsional etilish ko'rsatkichlaridan biri bo'lib xizmat qilishi mumkin.
Keyingi rivojlanish jarayonida bazal metabolizm intensivligining pasayishi davom etmoqda va hozir balog'atga etish jarayonlari bilan chambarchas bog'liq. Balog'atga etishishning dastlabki bosqichlarida o'smirlarning metabolizm darajasi kattalarnikiga qaraganda taxminan 30% yuqori. Indikatorning keskin pasayishi III bosqichda, jinsiy bezlar faollashganda boshlanadi va balog'at yoshiga qadar davom etadi. Ma'lumki, balog'at yoshidagi o'sish sur'ati ham balog'atning III bosqichiga erishish bilan mos keladi, ya'ni. va bu holda, eng qizg'in o'sish davrlarida metabolizm tezligining pasayishi naqshlari saqlanib qoladi.
O'g'il bolalar bu davrda o'z rivojlanishida qizlardan taxminan 1 yil orqada. Ushbu haqiqatga qat'iy muvofiq ravishda, o'g'il bolalardagi metabolik jarayonlarning intensivligi har doim bir xil kalendar yoshidagi qizlarga qaraganda yuqori. Bu farqlar kichik (5-10%), lekin balog'atga etishning butun davri davomida barqaror.
Termoregulyatsiya
Termoregulyatsiya, ya'ni doimiy asosiy tana haroratini saqlash ikkita asosiy jarayon bilan belgilanadi: issiqlik ishlab chiqarish va issiqlik uzatish. Issiqlik hosil bo'lishi (termogenez) birinchi navbatda metabolik jarayonlarning intensivligiga bog'liq, issiqlik o'tkazuvchanligi esa issiqlik izolatsiyasi va juda murakkab fiziologik mexanizmlarning butun majmuasi, shu jumladan vazomotor reaktsiyalar, tashqi nafas olish faolligi va terlash bilan belgilanadi. Shu munosabat bilan termogenez kimyoviy termoregulyatsiya mexanizmi sifatida tasniflanadi va issiqlik uzatishni o'zgartirish usullari jismoniy termoregulyatsiya mexanizmlari sifatida tasniflanadi. Yoshi bilan bu va boshqa mexanizmlar o'zgaradi, shuningdek, ularning barqaror tana haroratini saqlashdagi ahamiyati.
Termoregulyatsiya mexanizmlarining yoshga bog'liq rivojlanishi. Sof fizik qonuniyatlar tananing massasi va mutlaq kattaligi oshishi bilan kimyoviy termoregulyatsiya hissasining kamayishiga olib keladi. Shunday qilib, yangi tug'ilgan bolalarda termoregulyatsiya issiqlik ishlab chiqarish qiymati taxminan 0,5 kkal / kg soat, kattalarda esa 0,15 kkal / kg s ni tashkil qiladi.
Atrof-muhit harorati pasayganda, yangi tug'ilgan chaqaloq issiqlik ishlab chiqarishni kattalar bilan deyarli bir xil qiymatlarga ko'tarishi mumkin - 4 kkal / kg gacha, ammo past issiqlik izolatsiyasi (0,15 daraja m 2 soat / kkal) tufayli yangi tug'ilgan bolada kimyoviy termoregulyatsiya diapazoni juda kichik - 5 ° dan oshmaydi. Shuni hisobga olish kerakki, kritik harorat ( Th), termogenez yoqilgan bo'lsa, to'liq tug'ilgan chaqaloq uchun +33 °C bo'lsa, u kattalar uchun +27...+23 °C gacha tushadi; Biroq, issiqlik izolatsiyasi odatda 2,5 KLO yoki 0,45 deg m 2 h / kkal bo'lgan kiyimda kritik harorat +20 ° C gacha kamayadi, shuning uchun xona haroratida odatdagi kiyimidagi bola termoneytral muhitda bo'ladi. , ya'ni. tana haroratini ushlab turish uchun qo'shimcha xarajatlarni talab qilmaydigan sharoitlarda.
Sovutishning oldini olish uchun faqat kiyimni almashtirish jarayonida bola hayotining birinchi oylarida issiqlik ishlab chiqarishning etarlicha kuchli mexanizmlarini yoqishi kerak. Bundan tashqari, bu yoshdagi bolalar kattalarda mavjud bo'lmagan termogenezning maxsus, o'ziga xos mexanizmlariga ega. Voyaga etgan odam sovutishga javoban titray boshlaydi, shu jumladan "kontraktil" termogenez, ya'ni skelet mushaklarida qo'shimcha issiqlik ishlab chiqarish (sovuq titroq). Bola tanasining strukturaviy xususiyatlari issiqlik ishlab chiqarishning ushbu mexanizmini samarasiz qiladi, shuning uchun bolalarda "kontraktil bo'lmagan" termogenez faollashadi, skelet mushaklarida emas, balki butunlay boshqa organlarda lokalizatsiya qilinadi.
Bular ichki organlar (birinchi navbatda jigar) va mitoxondriyalar bilan to'yingan (shuning uchun uning jigarrang rangi) va yuqori energiya qobiliyatiga ega bo'lgan maxsus jigarrang yog 'to'qimalari. Sog'lom bolada jigarrang yog'ning issiqlik ishlab chiqarish faollashishi tananing jigarrang yog'i yuzaki joylashgan qismlarida - skapulyar mintaqada va bo'yinda teri haroratining oshishi bilan sezilishi mumkin. Ushbu hududlardagi haroratni o'zgartirib, bolaning termoregulyatsiya mexanizmlarining holatini va uning qattiqlashuv darajasini baholash mumkin. Hayotning birinchi oylarida bolaning "boshining issiq orqasi" deb ataladigan narsa jigarrang yog'ning faolligi bilan bog'liq.
Hayotning birinchi yilida kimyoviy termoregulyatsiya faolligi pasayadi. 5-6 oylik bolada jismoniy termoregulyatsiyaning roli sezilarli darajada oshadi. Yoshi bilan jigarrang yog'ning asosiy qismi yo'qoladi, lekin 3 yoshdan oldin ham jigarrang yog'ning eng katta qismi, interskapular reaktsiyasi saqlanib qoladi. Shimolda ochiq havoda ishlaydigan kattalarda jigarrang yog 'to'qimalari faol ishlashda davom etayotgani haqida xabarlar mavjud. Oddiy sharoitlarda 3 yoshdan oshgan bolada qisqarmaydigan termogenez faolligi cheklangan bo'lib, skelet mushaklarining o'ziga xos qisqarish faolligi - mushak tonusi va mushaklarning titrashi - kimyoviy faollashganda issiqlik ishlab chiqarishni ko'paytirishda dominant rol o'ynay boshlaydi. termoregulyatsiya faollashadi. Agar bunday bola o'zini oddiy xona haroratida (+20 ° C) shortilar va futbolkada topsa, 100 tadan 80 ta holatda uning issiqlik ishlab chiqarishi faollashadi.
O'sish sur'ati (5-6 yil) davrida o'sish jarayonlarining kuchayishi oyoq-qo'llarning uzunligi va sirt maydonining oshishiga olib keladi, bu tana va atrof-muhit o'rtasida tartibga solinadigan issiqlik almashinuvini ta'minlaydi. Bu, o'z navbatida, 5,5-6 yoshdan boshlab (ayniqsa, qizlarda) termoregulyatsiya funktsiyasida sezilarli o'zgarishlar sodir bo'lishiga olib keladi. Tananing issiqlik izolatsiyasi kuchayadi va kimyoviy termoregulyatsiya faolligi sezilarli darajada kamayadi. Tana haroratini tartibga solishning bu usuli ancha tejamkor va yoshga bog'liq keyingi rivojlanish jarayonida aynan shu usul ustunlik qiladi. Termoregulyatsiya rivojlanishining bu davri qattiqlashuv jarayonlari uchun sezgir.
Balog'at yoshining boshlanishi bilan termoregulyatsiya rivojlanishining keyingi bosqichi boshlanadi, bu paydo bo'lgan funktsional tizimning buzilishida namoyon bo'ladi. 11-12 yoshli qizlar va 13 yoshli o'g'il bolalarda, dam olishda metabolizm tezligining doimiy pasayishiga qaramay, qon tomir regulyatsiyasining mos ravishda moslashuvi sodir bo'lmaydi. Faqat balog'at yoshidan keyin o'smirlik davrida termoregulyatsiya qobiliyati rivojlanishning aniq darajasiga etadi. O'zingizning tana to'qimalarining issiqlik izolatsiyasini oshirish, atrof-muhit harorati 10-15 ° C ga tushganda ham, kimyoviy termoregulyatsiyani (ya'ni, qo'shimcha issiqlik ishlab chiqarishni) yoqmasdan bajarishga imkon beradi. Tananing bu reaktsiyasi tabiiy ravishda yanada tejamkor va samarali.
Oziqlanish
Inson tanasi uchun zarur bo'lgan, energiya ishlab chiqarish va o'z tanasini qurish uchun ishlatiladigan barcha moddalar atrof-muhitdan keladi. Bola o'sib ulg'aygan sayin, hayotning birinchi yilining oxiriga kelib, u tobora mustaqil ovqatlanishga o'tadi va 3 yildan keyin bolaning ovqatlanishi kattalarning ovqatlanishidan unchalik farq qilmaydi.
Oziq moddalarning strukturaviy komponentlari. Inson oziq-ovqatlari o'simlik yoki hayvonlardan bo'lishi mumkin, ammo bundan qat'i nazar, u organik birikmalarning bir xil sinflaridan - oqsillar, yog'lar va uglevodlardan iborat. Aslida, bir xil birikmalar sinflari asosan inson tanasining o'zini tashkil qiladi. Shu bilan birga, hayvonlar va o'simlik ovqatlari o'rtasida farqlar mavjud va ular juda muhim.
Uglevodlar. O'simlik ovqatlarining eng keng tarqalgan komponenti uglevodlardir (ko'pincha kraxmal shaklida), ular inson tanasini energiya bilan ta'minlash uchun asosdir. Voyaga etgan odam uchun 4: 1: 1 nisbatda uglevodlar, yog'lar va oqsillarni olish talab qilinadi. Bolalardagi metabolik jarayonlar, asosan, deyarli faqat uglevodlar bilan oziqlanadigan miyaning metabolik faolligi tufayli kuchliroq bo'lganligi sababli, bolalar ko'proq uglevodli ovqatlarni olishlari kerak - 5: 1: 1 nisbatda. Hayotning birinchi oylarida bola o'simlik ovqatlarini olmaydi, lekin inson suti nisbatan ko'p uglevodlarni o'z ichiga oladi: u sigir suti bilan bir xil yog'ga ega, oqsillar 2 baravar kam, ammo uglevodlar 2 baravar ko'p. Ona sutidagi uglevodlar, yog'lar va oqsillarning nisbati taxminan 5: 2: 1 ni tashkil qiladi. Hayotning birinchi oylarida bolalarni boqish uchun sun'iy formulalar fruktoza, glyukoza va boshqa uglevodlar qo'shilishi bilan taxminan yarim suyultirilgan sigir suti asosida tayyorlanadi.
Yog'lar. O'simlik ovqatlari kamdan-kam yog'larga boy, ammo o'simlik yog'lari tarkibidagi komponentlar inson tanasi uchun juda zarurdir. Hayvon yog'laridan farqli o'laroq, o'simlik yog'lari ko'p to'yinmagan yog'li kislotalarni o'z ichiga oladi. Bu uzun zanjirli yog 'kislotalari bo'lib, ularning tuzilishida ikki tomonlama kimyoviy bog'lar mavjud. Bunday molekulalar inson hujayralari tomonidan hujayra membranalarini qurish uchun ishlatiladi, bunda ular barqarorlashtiruvchi rol o'ynaydi, hujayralarni tajovuzkor molekulalar va erkin radikallarning hujumidan himoya qiladi. Bu xususiyat tufayli o'simlik yog'lari saratonga qarshi, antioksidant va antiradikal faollikka ega. Bundan tashqari, ko'p miqdorda qimmatbaho A va E vitaminlari odatda o'simlik yog'larida eriydi. Hayvonlarning yog'lari, aksincha, ko'p miqdorda xolesterinni o'z ichiga oladi, ammo amalda vitaminlar va ko'p to'yinmagan yog'li kislotalarni o'z ichiga olmaydi. Shu bilan birga, hayvonlarning yog'lari ham inson tanasi uchun zarurdir, chunki ular energiya ta'minotining muhim tarkibiy qismini tashkil qiladi va qo'shimcha ravishda ular tarkibida lipokininlar mavjud bo'lib, ular organizmga o'z yog'larini so'rish va qayta ishlashga yordam beradi.
Sincaplar. O'simlik va hayvon oqsillari ham o'z tarkibida sezilarli darajada farqlanadi. Garchi barcha oqsillar aminokislotalardan iborat bo'lsa-da, bu muhim qurilish bloklarining ba'zilari inson hujayralari tomonidan sintezlanishi mumkin, boshqalari esa mumkin emas. Ularning oxirgisi kam, faqat 4-5 turi bor, lekin ularni hech narsa bilan almashtirib bo'lmaydi, shuning uchun ular muhim aminokislotalar deb ataladi. O'simlik oziq-ovqatlarida deyarli hech qanday muhim aminokislotalar mavjud emas - faqat dukkakli va soya fasulyelarida ularning oz miqdori mavjud. Ayni paytda, bu moddalar go'sht, baliq va boshqa hayvonlardan olingan mahsulotlarda keng tarqalgan. Ba'zi muhim aminokislotalarning etishmasligi o'sish jarayonlari dinamikasiga va ko'plab funktsiyalarning rivojlanishiga, eng muhimi, bolaning miyasi va aqlining rivojlanishiga keskin salbiy ta'sir ko'rsatadi. Shu sababli, erta yoshda uzoq muddatli to'yib ovqatlanmaslikdan aziyat chekadigan bolalar ko'pincha umrining oxirigacha ruhiy nogiron bo'lib qoladilar. Shuning uchun bolalar hayvonlarning oziq-ovqat mahsulotlarini iste'mol qilishda hech qachon cheklanmasligi kerak: kamida sut va tuxum, shuningdek, baliq. Ko'rinishidan, xuddi shu holat xristian an'analariga ko'ra, 7 yoshgacha bo'lgan bolalar ro'za tutmasliklari, ya'ni hayvonlarning ovqatlaridan bosh tortishlari bilan bog'liq.
Makro va mikroelementlar. Oziq-ovqat mahsulotlarida radioaktiv va og'ir metallar, shuningdek, inert gazlar bundan mustasno, fanga ma'lum bo'lgan deyarli barcha kimyoviy elementlar mavjud. Ba'zi elementlar, masalan, uglerod, vodorod, azot, kislorod, fosfor, kaltsiy, kaliy, natriy va boshqalar barcha oziq-ovqat mahsulotlariga kiradi va organizmga juda ko'p miqdorda (kuniga o'nlab va yuzlab gramm) kiradi. Bunday moddalar odatda deyiladi makroelementlar. Boshqalar mikroskopik dozalarda oziq-ovqatda topiladi, shuning uchun ular mikroelementlar deb ataladi. Bular yod, ftor, mis, kobalt, kumush va boshqa ko'plab elementlardir. Temir ko'pincha iz element sifatida tasniflanadi, garchi uning tanadagi miqdori juda katta bo'lsa ham, chunki temir tanadagi kislorodni uzatishda asosiy rol o'ynaydi. Har qanday mikroelementning etishmasligi jiddiy kasalliklarga olib kelishi mumkin. Yod etishmasligi, masalan, qalqonsimon bezning og'ir kasalliklarini (guatr deb ataladigan) rivojlanishiga olib keladi. Temir etishmasligi temir tanqisligi anemiyasiga olib keladi - bolaning ishlashi, o'sishi va rivojlanishiga salbiy ta'sir ko'rsatadigan anemiya shakli. Bunday barcha holatlarda, dietada etishmayotgan elementlarni o'z ichiga olgan oziq-ovqatlarni o'z ichiga olgan ovqatlanishni tuzatish kerak. Shunday qilib, yod ko'p miqdorda dengiz o'tlari - laminariya tarkibida mavjud, qo'shimcha ravishda do'konlarda yodlangan osh tuzi sotiladi. Temir mol go'shti jigarida, olma va boshqa ba'zi mevalarda, shuningdek, dorixonalarda sotiladigan Hematogen bolalar kofelarida mavjud.
Vitaminlar, vitamin etishmasligi, metabolik kasalliklar. Vitaminlar o'rta kattalikdagi va murakkab organik molekulalar bo'lib, ular odatda inson tanasining hujayralari tomonidan ishlab chiqarilmaydi. Biz vitaminlarni oziq-ovqatdan olishga majburmiz, chunki ular organizmdagi biokimyoviy jarayonlarni tartibga soluvchi ko'plab fermentlarning ishlashi uchun zarurdir. Vitaminlar juda beqaror moddalardir, shuning uchun ovqatni olovda pishirish undagi vitaminlarni deyarli butunlay yo'q qiladi. Faqat xom ovqatlarda sezilarli miqdorda vitaminlar mavjud, shuning uchun biz uchun vitaminlarning asosiy manbai sabzavot va mevalardir. Yirtqich hayvonlar, shuningdek, deyarli faqat go'sht va baliq iste'mol qiladigan Shimolning tub aholisi hayvonlarning xom ashyosidan etarli miqdorda vitaminlar oladi. Qovurilgan va qaynatilgan go'sht va baliqlarda deyarli vitamin yo'q.
Vitaminlarning etishmasligi turli metabolik kasalliklarda namoyon bo'ladi, ular birgalikda vitamin etishmasligi deb ataladi. Hozirgi vaqtda 50 ga yaqin vitaminlar topilgan va ularning har biri metabolik jarayonlarning o'ziga xos "bo'limi" uchun javobgardir va shunga ko'ra, vitamin etishmasligidan kelib chiqqan bir necha o'nlab kasalliklar mavjud. Skorvy, beriberi, pellagra va bu turdagi boshqa kasalliklar keng tarqalgan.
Vitaminlar ikkita katta guruhga bo'linadi: yog'da eriydigan va suvda eriydigan. Suvda eriydigan vitaminlar ko'p miqdorda sabzavot va mevalarda, yog'da eriydigan vitaminlar esa ko'pincha urug'lar va yong'oqlarda mavjud. Zaytun, kungaboqar, makkajo'xori va boshqa o'simlik moylari ko'plab yog'da eriydigan vitaminlarning muhim manbalari hisoblanadi. Biroq, D vitamini (roachitga qarshi) asosan baliq yog'ida mavjud bo'lib, u treska va boshqa dengiz baliqlarining jigaridan olinadi.
O'rta va shimoliy kengliklarda, bahorga kelib, kuzdan saqlanib qolgan o'simlik ovqatlarida vitaminlar miqdori keskin kamayadi va ko'plab odamlar - shimoliy mamlakatlar aholisi vitamin etishmasligini boshdan kechirishadi. Ko'p vitaminlarga ega bo'lgan tuzlangan va tuzlangan ovqatlar (karam, bodring va boshqalar) bu holatni engishga yordam beradi. Bundan tashqari, vitaminlar ichak mikroflorasi tomonidan ishlab chiqariladi, shuning uchun normal hazm qilish bilan odam etarli miqdorda eng muhim B vitaminlari bilan ta'minlanadi. Hayotning birinchi yilidagi bolalarda ichak mikroflorasi hali shakllanmagan, shuning uchun ular vitamin manbalari sifatida etarli miqdorda ona sutini, shuningdek meva va sabzavot sharbatlarini olishlari kerak.
Kundalik energiya, oqsillar, vitaminlarga bo'lgan ehtiyoj. Kuniga iste'mol qilinadigan oziq-ovqat miqdori bevosita metabolik jarayonlarning tezligiga bog'liq, chunki oziq-ovqat barcha funktsiyalarga sarflangan energiyani to'liq qoplashi kerak (13-rasm). 1 yoshdan oshgan bolalarda metabolik jarayonlarning intensivligi yoshga qarab kamayib borayotgan bo'lsa-da, ularning tana vaznining ortishi umumiy (yalpi) energiya iste'molining oshishiga olib keladi. Shunga ko'ra, muhim oziq moddalarga bo'lgan ehtiyoj ortadi. Quyida bolalar uchun ozuqa moddalari, vitaminlar va muhim minerallarning normal kunlik iste'moli uchun taxminiy raqamlar ko'rsatilgan mos yozuvlar jadvallari (3-6-jadvallar) keltirilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, jadvallar har qanday oziq-ovqat tarkibidagi suvni, shuningdek oqsillar, yog'lar va uglevodlar bilan bog'liq bo'lmagan organik moddalarni (masalan, asosiy qismini tashkil etuvchi tsellyuloza) hisobga olmagan holda toza moddalarning massasini beradi. sabzavotlardan).
