لماذا نستنشق الأكسجين والزفير ثاني أكسيد الكربون؟

لماذا نستنشق الأكسجين والزفير ثاني أكسيد الكربون؟






Why Do We Inhale Oxygen And Exhale Carbon Dioxide?
لماذا نستنشق الأكسجين والزفير ثاني أكسيد الكربون؟






لماذا نستنشق الأكسجين وزفر ثاني أكسيد الكربون؟ ظهرت أصلا على كورا: مكان لكسب وتبادل المعرفة، وتمكين الناس للتعلم من الآخرين وفهم أفضل للعالم.

جواب فابيان فان دن بيرغ، أخصائي علم النفس العصبي، في كورا:

لماذا نستنشق الأكسجين وزفر ثاني أكسيد الكربون؟ الإجابة القصيرة والطويلة، أنت مستعد؟

الجواب القصير هو أنك تستنشق الأكسجين لأنك تحتاج الأكسجين لبعض العمليات البيولوجية. وهناك واحد مهم إلى حد ما هو إنتاج أتب، والطاقة جميع الخلايا لدينا استخدام. في هذه العملية، يتم استخدام الإلكترونات والأكسجين لديه تقارب عالية للإلكترونات. النفايات من هذه العملية هي ثاني أكسيد الكربون والماء، في خطوات مختلفة على طول الطريق.


الجواب الطويل يحتاج بعض الصور. هذا واحد هو جواب طويل على محمل الجد، وسوف يشرح إنتاج أتب. ويشارك ثاني أآسيد الكربون في دورة حامض الستريك وتشترك المياه في سلسلة نقل الإلكترون.

أنت تعرف كيف نأكل للعيش؟ حسنا هذا هو المكان الذي يبدأ. المصدر الرئيسي للطاقة التي نحصل عليها من الطعام هو السكر، وبشكل خاص الجلوكوز. الآن الأمور الحصول على غير تقليدي قليلا حتى تحمل معي. الجلوكوز يحتاج إلى تقسيمها في الخطوات. هذا يجب أن يتم ببطء لأن الجلوكوز يحتوي على الكثير من الطاقة ونحن لا نريد لتفجير الاشياء حتى.


الخطوة 1: التحلل

يتم تقسيم جزيئات الجلوكوز إلى جزيئات البيروفات. فإنه يأخذ عشر خطوات للذهاب من الجلوكوز إلى البيروفات. كل هذا يحدث في السيتوسول، الذي هو كل السوائل داخل خلية بين العضيات.

جزيء الجلوكوز 6 الكربون كبير يحتاج أولا إلى تقسيم إلى جزيئات أصغر 3-الكربون (فسفوغليسيرالدهيد، بغال)، وهذا الانقسام يستخدم أتب. قد يبدو عكسيا لأننا نحاول جعل أتب، ولكن الاستثمار سوف تسدد. يتم استخدام واحد أتب من قبل كل رد فعل كيناز، والخطوة الأولى والخطوة الثالثة تتطلب ذلك، لذلك يتم استخدام اثنين من أتبس لتقسيم الجلوكوز إلى جزيئات بغال أصغر.

ثم يتم تحويل هذه الجزيئات بغال إلى بايروفات، وخلال هذه العملية يتم تحويل اثنين من أدبس إلى أتب عن طريق رد فعل كيناز (في الخطوات سبعة وعشرة). لأن لدينا اثنين بغالس نخلق أربعة أتبس (لذلك نحن كسب اثنين لأننا استخدمنا اثنين من قبل).

وبالتالي فإن العملية برمتها تستخدم الجلوكوز واثنين من أتب ومن ثم تنتج اثنين البيروفات، واثنين من ناد، وأربعة أتب. صافي الربح هو اثنين من أتب، ودفع الاستثمار قبالة لأننا تضاعف ذلك.

الخطوة 2: الأكسدة البيروفات / كربوكسيل / بيروفات نازعة الهيدروجين

في الخطوة الأخيرة تركنا مع البيروفات بعد كسر الجلوكوز، في الواقع لدينا اثنين من جزيئات البيروفات لكل نموذج الجلوكوز. الخطوة التالية هي الأكسدة البيروفاتي، الذي يحدث داخل الميتوكوندريا. تذكر القول الشهير: "الميتوكوندريا هي بيوت الخلية"؟ سنصل إلى هناك قريبا بما فيه الكفاية. يحدث التحول في بضع خطوات.

الخطوة الأولى هي كسر جزيء الكربون، وهذا الكربون يأخذ اثنين من الأكسجين معها (حتى تتم إزالة CO2).
في الخطوة الثانية يتأكسد جزيء 2-كربون التي تركت (الإلكترونات فقدت)، يتم التقاط هذه الإلكترونات من قبل ناد + تحوله إلى ناد.
يتم إرفاق جزيء 2-الكربون إلى أنزيم-A، وهذا يتحول إلى أسيتيل كوا. هذا هو مجرد جزيء الناقل لجلب مجموعة 2-كربون إلى الخطوة التالية.


من جزيء الجلوكوز واحد جزيئات البيروفات مصنوعة، وتحول هذه إلى جزيئين أستيل-لجنة الزراعة. يتم الافراج عن اثنين من الكربون كما ثاني أكسيد الكربون، وهذه هي اثنين من الكربونات من الأصلي ستة في الجلوكوز. وأخيرا، يتم إنتاج اثنين من ناد من ناد +.

الخطوة 3: دورة حمض الستريك / دورة كريبس / حمض تريكاربوكسيليك (تسا)

هذه الدورة (أيا كان الاسم الذي تختاره) هي خطوة أساسية في العملية. فإنه يأخذ أسيتيل-لجنة الزراعة المنتجة في الخطوة الأخيرة ويضغط من كل القليل من الطاقة المحتملة يمكن. تماما مثل الخطوة الأخيرة هذه العملية تجري في مصفوفة الميتوكوندريا. انها تسمى دورة لسبب ما، والسبب في ذلك هو أنه حلقة مغلقة. الجزء الأخير إصلاح الجزيء المستخدم في الخطوة الأولى.

في المرحلة الأولى يتم الجمع بين الأسيتيل-كوا مع أوكسالوسيتات (جزيء 4-الكربون) في سترات جزيء 6-الكربون (وبالتالي اسم).
في عملية من مرحلتين تتم إزالة جزيء الماء ويضاف مرة أخرى إلى سترات لتحويله إلى إيزوسيترات.
ثم في سلسلة من ردود الفعل أنه يكسر اثنين من جزيئات الكربون، يتم تحريرها كثاني أكسيد الكربون. يحدث هذا بطريقة مماثلة كما في الأكسدة البيروفات مع مساعدة من ناد +. هذا الجزء من دورة لديه وظيفة تنظيمية، والانزيمات القيام بذلك يمكن أن تسرع أو تبطئ اعتمادا على احتياجات الطاقة. في الخطوة الثالثة تركنا مع جزيء 5-كربون يسمى-كيتوغلوتارات.
في المرحلة الرابعة لدينا تكرار المرحلة الثالثة، حيث يتم إنشاء جزيء 4-الكربون، الذي هو مرة أخرى ربطه إلى أنزيم A لتشكيل سوتسينيل-لجنة الزراعة.
نحن الآن تركت مع جزيء 4-الكربون من سوتسينيل-لجنة الزراعة. يتم استبدال جزء لجنة الزراعة من قبل مجموعة الفوسفات، ومجموعة الفوسفات ثم نقل على الفور إلى أدب لجعل أتب. بعض الخلايا أيضا استخدام غوانين بدلا من أدينوسين، وتحويل الناتج المحلي الإجمالي إلى غتب. هذين هما في الأساس نفسه، ناقلات الطاقة. ما تبقى من سوتسينيل هو الآن سكسينات.
نحن نعمل مع سكسينات الآن وفي المرحلة السادسة يحصل أكسدة في فومارات، فإنه يفقد 2 H +. يتم نقل ذرات الهيدروجين إلى فاد، وتحويلها إلى FADH2. فاد يستخدم بدلا من ناد + لأن سكسينات لا يحب أن يعطي بعيدا الإلكترونات. فاد لديه تقارب الإلكترون أعلى وقادرة على الحصول عليها من سكسينات، ناد + ليست قوية بما فيه الكفاية. ويتم إنتاج FADH2 من قبل انزيم جزءا لا يتجزأ من الغشاء الداخلي للميتوكوندريا، وبالتالي فإن الإلكترونات تذهب مباشرة إلى سلسلة النقل الإلكترون.
في المرحلة السابعة يتم إضافة الماء إلى فوماريت، وتحويله إلى مالات.
المرحلة الثامنة تتأكسد مالات باستخدام ناد + مرة أخرى، وهذا يؤدي إلى أوكسالواسيتات الجزيء أضفنا في الخطوة الأولى.

لكل أسيتيل-كوا

في كل دورة اثنين من الكربونات تدخل مع أسيتيل-كوا، يتم الافراج عن جزيئين من ثاني أكسيد الكربون في العملية (في الخطوات الثلاثة والأربعة).
يتم تشكيل ثلاثة جزيئات ناد (في الخطوات الثلاثة والأربعة والثمانية)، وجزيء واحد من FADH2 (في الخطوة السادسة).
يتم إنتاج جزيء واحد من أتب / غتب (في الخطوة الخامسة).
لكل الجلوكوز (يتم إنتاج اثنين من أسيتيل-كوا)

4 ثاني أآسيد الكربون
6 ناد
2 FADH2
2 أتب / غتب
الخطوة 4: الفسفرة المؤكسدة

من الخطوة الأخيرة لدينا الكثير جدا من ناد و FADH2 جزيئات، أتب الفعلية التي تنتجها دورة حمض الستريك ليس كثيرا، ولكن الجزيئات الهامة هي في الواقع هذا الوفرة من ناد و FADH2. هذا هو ما نحن ذاهبون إلى استخدام في الخطوة الأخيرة، الأكسدة الفسفرة. هذا هو في الواقع عملية من مرحلتين تتألف من سلسلة النقل الإلكترونية والكيمياء.

سلسلة النقل الإلكترون

تتكون سلسلة النقل الإلكتروني من عدة بروتينات وجزيئات عضوية مدمجة في غشاء الميتوكوندريا. يتم تجميع هذه البروتينات معا في المجمعات، أربعة منهم في هذه الحالة.

نبدأ مع جزيئات ناد و FADH2 التي تم إنشاؤها في الخطوة السابقة. هذه هي تلك التي حصلنا عليها عن طريق التحلل، أكسدة البيروفات، ثم دورة حمض الستريك.

في مجمع 1 ناد ينقل إلكتروناتها، وتحول مرة أخرى إلى ناد + و H + التي يتم نقلها إلى الفضاء بين الغشاء. يتم نقل الإلكترونات إلى أوبيكينون (Q). FADH2 يحمل على الإلكترونات أكثر تشددا قليلا (هم على مستوى طاقة أقل)، لذلك مجمع 1 لا يمكن أن تفعل أي شيء معها ولكن تمريره.
في مجمع 2 نفس الشيء يحدث ل FADH2 باستخدام نفس الإنزيم الذي جعله خلال دورة الستريك. تؤخذ الإلكترونات وتمرر على أوبيكينون (س) عن طريق بروتينات الحديد والكبريت.
الإلكترونات هي الآن في أوبيكينون (Q)، والتي في هذه العملية أصبحت QH2 ويسافر من خلال الغشاء لتسليم الإلكترونات إلى مجمع 3. مجمع 3 يستخدم الطاقة لضخ المزيد من H + في الفضاء بين الأغشية.
يتم نقل الإلكترونات إلى الناقل الآخر: السيتوكروم C (سيت C)، ونقلها إلى مجمع 4. مجمع 4 يجعل استخدام جيد للتدرج ومضخات عدد قليل من H + عبر الغشاء. في نهاية المطاف إلكترونات تعلق على O2 الذي ينقسم إلى ذرات الأكسجين منفصلة. ثم تحتاج ذرات الأوكسجين المنفصلة إلى الهيدروجين لمشاركة البروتون، وكما نعرف الأكسجين بالإضافة إلى الهيدروجين يساوي الماء (H2O القديم الجيد).


لذلك ما يحدث هو أن ناد و FADH2 يتم تحويلها مرة أخرى إلى ناد + و فاد، ونحن بحاجة إلى ذلك لأنها مطلوبة في التحلل ودورة حامض الستريك. إذا لم يتم إعادتها لن يكون هناك أي متاح للدورات السابقة وكل شيء ينهار.

ثانيا يتم إنشاء التدرج، يتم ضخ H + إلى الفضاء بين الأغشية تغيير تركيزات وخلق الطاقة المخزنة لاستخدامها في وقت لاحق. انها مثل لف لعبة، والمتعرجة مخازن الطاقة التي ستصدر في وقت لاحق.

منتج "النفايات" هو الماء؛ يستخدم الأكسجين لأنه يحتوي على تقارب عالية للإلكترونات. هذا هو السبب في أننا التنفس، ونحن بحاجة إلى الأكسجين ليأخذ الإلكترونات في النهاية. إذا لم يكن هناك أكسجين لالتقاط الإلكترونات تنتهي السلسلة، توقف الإنتاج، وإنتاج الطاقة يطحن إلى توقف.

تناضح كيميائي

في المرحلة الأولى مجمع البروتين 1، 2، و 3 بنشاط ضخ H + إلى الفضاء بين الغشاء. مع هذا الاختلاف في تركيز H + يتم إنشاء التدرج، وتسمى أيضا قوة الدافع البروتون (الهيدروجين / H + تسمى البروتونات). بسبب التدرج H + يريد أن يتحرك مرة أخرى في المصفوفة، مثل الكرة تريد التحرك إلى أسفل. ولكن الغشاء لن يسمح لل H + للذهاب، هناك مسار واحد فقط يمكن أن يستغرق. بروتين يسمى أتب سينثيز يشكل قناة عبر الغشاء. على غرار كيف يستخدم سد الكهرومائية قوة الماء، يستخدم البروتين أتب سينثاس تدفق H +. عملية استخدام التدرج بروتون للقيام بشيء ما يسمى تشيميسموسيس (وبالتالي اسم).

عندما يتدفق H + من خلال البروتين الجزء العلوي (بدس في الفضاء بين الغشاء) يتحول، قاعدة (داخل المصفوفة) يبقى ثابتة. تحول الجزء الداخلي داخل قاعدة الاستيلاء أدب ويضيف الفوسفات إليها. بمعنى من المعاني يتم تنشيط أدب كما أتب (تذهب من دي الفوسفات إلى ثلاثي الفوسفات). لكل 4 H + الأيونات التي تتدفق من خلال القناة، يتم تحويل جزيء أدب واحد إلى أتب.

هذا هو السبب في أن الميتوكوندريا تسمى "بويروسيس من الخلية"، وهذا هو تقريبا وصف الحرفي جدا لما يجري. تماما مثل السد الكهرومائي يولد الطاقة لمدينة، أتب سينثيز يخلق الطاقة المستخدمة من قبل كل شيء.

أتب سينثاس هو الوحش أتب صحيح، وإنتاج أكثر من 80٪ من العائد أتب التي تم جمعها من كسر الجلوكوز. بهذه الطريقة كل جزيء من الجلوكوز ينتج 26-28 أتب إضافية باستخدام التدرج التي أنشأتها ناد و FADH2. مجموع الكلي من أتب تنتج لكل جزيء الجلوكوز ثم حوالي 30-32 أتب.


عن موقع : forbes



Comments

تعليقكم يعكس شخصيتكم ، دعونا نتمتع باللباقة في الكلام.

أحدث أقدم