सभी को नमस्कार! मैं इस लेख को सेल नाभिक और डीएनए को समर्पित करना चाहता था। लेकिन इससे पहले आपको यह छूने की जरूरत है कि सेल कैसे स्टोर करता है और ऊर्जा का उपयोग करता है (धन्यवाद
स्पिडगॉर्नी )। हम लगभग हर जगह ऊर्जा से जुड़े मुद्दों पर बात करेंगे। चलो उन्हें पहले से समझ लें।
आप ऊर्जा से क्या प्राप्त कर सकते हैं? सभी का हाँ! पौधे प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं। कुछ बैक्टीरिया भी। अर्थात्, कार्बनिक पदार्थ प्रकाश ऊर्जा के कारण अकार्बनिक से संश्लेषित होते हैं। + केमोट्रॉफ़ हैं। वे अमोनिया, हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य पदार्थों की ऑक्सीकरण ऊर्जा के कारण अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थ का संश्लेषण करते हैं। और वहां हम हैं। हम हेटरोट्रॉफ़ हैं। वे कौन हैं? ये वे हैं जो अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करना नहीं जानते हैं। यही है, रसायन विज्ञान और प्रकाश संश्लेषण, यह हमारे लिए नहीं है। हम तैयार ऑर्गेनिक्स (खाने) लेते हैं। हम इसे टुकड़ों में अलग कर देते हैं और या तो इसे एक निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग करते हैं, या इसे ऊर्जा के लिए नष्ट कर देते हैं।
क्या वास्तव में हम ऊर्जा के लिए जुदा कर सकते हैं? प्रोटीन (पहले उन्हें अमीनो एसिड में तोड़कर), वसा, कार्बोहाइड्रेट और एथिल अल्कोहल (लेकिन यह वैकल्पिक है)। यही है, इन सभी पदार्थों का उपयोग ऊर्जा स्रोतों के रूप में किया जा सकता है। लेकिन इसके भंडारण के लिए हम
वसा और कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करते हैं। मैं कार्बोहाइड्रेट प्यार करता हूँ! हमारे शरीर में, ग्लाइकोजन मुख्य भंडारण कार्बोहाइड्रेट है।
इसमें ग्लूकोज के अवशेष होते हैं। यही है, यह समान इकाइयों (ग्लूकोज) से मिलकर एक लंबी, शाखित श्रृंखला है। यदि आवश्यक हो, ऊर्जा में, हम श्रृंखला के अंत से एक टुकड़े को अलग करते हैं और इसे ऑक्सीकरण करते हैं, हमें ऊर्जा मिलती है। ऊर्जा उत्पन्न करने की यह विधि सभी शरीर की कोशिकाओं की विशेषता है, लेकिन विशेष रूप से यकृत और मांसपेशियों के ऊतकों की कोशिकाओं में ग्लाइकोजन का एक बहुत।
अब बात करते हैं वसा की। इसे विशेष संयोजी ऊतक कोशिकाओं में संग्रहित किया जाता है। इनका नाम एडिपोसाइट्स है। वास्तव में, ये कोशिकाएं होती हैं जिनके अंदर एक बड़ी वसा होती है।
यदि आवश्यक हो, तो शरीर इन कोशिकाओं से वसा को हटाता है, आंशिक रूप से टूट जाता है और परिवहन करता है। प्रसव के स्थान पर, ऊर्जा के रिलीज और रूपांतरण के साथ अंतिम विभाजन होता है।
एक काफी लोकप्रिय सवाल: "आप वसा, या ग्लाइकोजन के रूप में सारी ऊर्जा क्यों नहीं जमा कर सकते?"
इन ऊर्जा स्रोतों के अलग-अलग उद्देश्य हैं। ग्लाइकोजन से, ऊर्जा काफी जल्दी प्राप्त की जा सकती है। मांसपेशियों के काम की शुरुआत के तुरंत बाद इसकी दरार लगभग 1-2 मिनट में चरम पर पहुंचने लगती है। वसा के टूटने से परिमाण धीमे होने के कई क्रम होते हैं। यही है, अगर आप सोते हैं, या धीरे-धीरे कहीं जाते हैं - आपके पास लगातार ऊर्जा खर्च होती है, और यह वसा को तोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। लेकिन जैसे ही आप त्वरित करने का निर्णय लेते हैं (सर्वर गिर गया, उठाने के लिए दौड़ा), यह
बहुत अधिक ऊर्जा लेगा और आप वसा को विभाजित करके इसे जल्दी से प्राप्त नहीं कर सकते। यहां हमें ग्लाइकोजन की जरूरत है।
एक और महत्वपूर्ण अंतर है। ग्लाइकोजन बहुत सारे पानी को बांधता है। ग्लाइकोजन के प्रति 1 ग्राम लगभग 3 ग्राम पानी। यानी 1 किलो ग्लाइकोजन के लिए, यह 3 किलो पानी है। इष्टतम नहीं ... वसा आसान है। लिपिड अणु (वसा = लिपिड) जिसमें ऊर्जा संग्रहीत की जाती है, पानी और ग्लाइकोजन अणुओं के विपरीत चार्ज नहीं किया जाता है। ऐसे अणुओं को हाइड्रोफोबिक (शाब्दिक, पानी से डर) कहा जाता है। पानी के अणु ध्रुवीकृत होते हैं। यह कुछ इस तरह दिखता है।
वास्तव में, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए हाइड्रोजन परमाणु नकारात्मक चार्ज ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं। यह एक स्थिर और ऊर्जावान रूप से अनुकूल अवस्था को दर्शाता है।
अब लिपिड अणुओं की कल्पना करें। वे चार्ज नहीं होते हैं और ध्रुवीकृत पानी के अणुओं के साथ सामान्य रूप से बातचीत नहीं कर सकते हैं। इसलिए, पानी के साथ लिपिड का मिश्रण ऊर्जावान रूप से हानिकारक है। लिपिड अणु पानी को सोखने में सक्षम नहीं होते हैं, जैसा कि ग्लाइकोजन करता है। वे तथाकथित लिपिड बूंदों में "समूहीकृत" होते हैं, जो फॉस्फोलिपिड्स की एक झिल्ली से घिरा होता है (एक तरफ चार्ज किया जाता है और बाहर से पानी का सामना करना पड़ता है, दूसरे को चार्ज नहीं किया जाता है और ड्रॉप के लिपिड को देखता है)। नतीजतन, हमारे पास एक स्थिर प्रणाली है जो प्रभावी रूप से लिपिड को संग्रहीत करती है और अधिक कुछ नहीं।
ठीक है, हमने पता लगाया कि ऊर्जा किन रूपों में जमा होती है। उसके साथ आगे क्या होता है? तो हम ग्लाइकोजन से ग्लूकोज अणु को विभाजित करते हैं। इसे ऊर्जा में बदल दिया। इसका क्या मतलब है?
चलो एक छोटा सा विषयांतर करें।
सेल में हर सेकंड लगभग 1,000,000,000 प्रतिक्रियाएँ होती हैं। जब प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, तो एक पदार्थ दूसरे में बदल जाता है। उसकी आंतरिक ऊर्जा का क्या होता है? यह घट सकता है, बढ़ सकता है या बदल नहीं सकता है। यदि यह घटता है -> ऊर्जा जारी होती है। यदि यह बढ़ता है -> आपको बाहर से ऊर्जा लेने की आवश्यकता है। शरीर आमतौर पर ऐसी प्रतिक्रियाओं को जोड़ती है। यही है, एक प्रतिक्रिया के दौरान जारी की गई ऊर्जा दूसरे पर जाती है।
तो शरीर में विशेष यौगिक होते हैं, मैक्रोर्जिक जो प्रतिक्रिया के दौरान ऊर्जा संचित और संचारित करने में सक्षम होते हैं। उनकी संरचना में एक या कई रासायनिक बंधन होते हैं, जिनमें यह ऊर्जा जमा होती है। अब आप ग्लूकोज पर लौट सकते हैं। इसके क्षय के दौरान निकलने वाली ऊर्जा को इन मैक्रोर्जी के बंधों में संग्रहित किया जाता है।
एक उदाहरण लेते हैं।
एक सेल का सबसे आम मैक्रोर्जी (ऊर्जा मुद्रा) एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) है।
यह कुछ इस तरह दिखता है।
इसमें एक नाइट्रोजनस बेस एडेनिन (डीएनए में जानकारी को सांकेतिक शब्दों में बदलना 4 में से एक), राइबोज शुगर और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष (और इसलिए एडेनोसिन ट्राइफोस्फेट) शामिल हैं। यह फॉस्फोरिक एसिड के अवशेषों के बीच के बंधन में है कि ऊर्जा जमा होती है। जब फॉस्फोरिक एसिड के एक अवशेष को क्लीवेज किया जाता है, तो एडीपी (एडेनोसिन डीफॉस्फेट) बनता है। एडीपी ऊर्जा जारी कर सकता है, एक और अवशेषों को फाड़ सकता है और एएमपी (एडेनोसिन मोनो फॉस्फेट) में बदल सकता है। लेकिन दूसरे अवशेषों के विभाजन की दक्षता बहुत कम है। इसलिए, आमतौर पर, शरीर एटीपी को फिर से प्राप्त करने के लिए एडीपी से मांग करता है। ऐसा ही होता है। ग्लूकोज के टूटने के साथ, जारी ऊर्जा को दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच एक बंधन के निर्माण और एटीपी के गठन पर खर्च किया जाता है। प्रक्रिया बहु-चरण है और अब तक हम इसे छोड़ देंगे।
परिणामस्वरूप एटीपी ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। इसका उपयोग हर जगह किया जाता है, प्रोटीन संश्लेषण से शुरू (एमिनो एसिड को जोड़ने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है), मांसपेशियों के काम के साथ समाप्त होता है। मांसपेशियों के संकुचन मोटर प्रोटीन एटीपी में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग उनकी रचना को बदलने के लिए करते हैं। किसी अन्य के सापेक्ष बड़े अणु के एक भाग का एक परिवर्तन में सुधार होता है। यह कुछ इस तरह दिखता है।
अर्थात रासायनिक बंधनकारी ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में बदल जाती है। काम करने के लिए एटीपी का उपयोग करके प्रोटीन के वास्तविक जीवन के उदाहरण हैं।
इस मायोसिन से मिलो । मोटर प्रोटीन। यह बड़े इंट्रासेल्युलर संरचनाओं की गति को पूरा करता है और मांसपेशियों के संकुचन में शामिल होता है। कृपया ध्यान दें कि उसके दो "पैर" हैं। 1 एटीपी अणु में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करके, वह एक परिवर्तनशील परिवर्तन करता है, वास्तव में एक कदम। एटीपी से मैकेनिकल तक रासायनिक ऊर्जा के संक्रमण का सबसे स्पष्ट उदाहरण है।
दूसरा उदाहरण एक Na / K पंप है। पहले चरण में, यह तीन Na अणुओं और एक एटीपी को बांधता है। एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करते हुए, वह कोशिका में से Na फेंकते हुए, परिवर्तन को परिवर्तित करता है। फिर यह पोटेशियम के दो अणुओं को बांधता है और, मूल विरूपण पर लौटकर, पोटेशियम को सेल में स्थानांतरित करता है। बात बेहद महत्वपूर्ण है, यह आदर्श में इंट्रासेल्युलर Na के स्तर को बनाए रखने की अनुमति देता है।
लेकिन गंभीरता से, तब:
रोकें। हमें एटीपी की आवश्यकता क्यों है? हम सीधे ग्लूकोज में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग क्यों नहीं कर सकते हैं? ट्राइट, यदि आप एक समय में ग्लूकोज को CO2 में ऑक्सीकरण करते हैं, तो बहुत अधिक ऊर्जा तुरंत निकल जाती है। और इसका ज्यादातर हिस्सा गर्मी के रूप में फैल जाएगा। इसलिए, प्रतिक्रिया चरणों में विभाजित है। प्रत्येक पर थोड़ी ऊर्जा जारी की जाती है, इसे संग्रहीत किया जाता है, और जब तक पदार्थ पूरी तरह से ऑक्सीकरण नहीं हो जाता तब तक प्रतिक्रिया जारी रहती है।
मैं संक्षेप में बताऊंगा। ऊर्जा वसा और कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत होती है। यह कार्बोहाइड्रेट से तेजी से निकाला जा सकता है, लेकिन अधिक वसा में संग्रहीत किया जा सकता है। प्रतिक्रियाओं के लिए, सेल उच्च-ऊर्जा यौगिकों का उपयोग करता है, जो वसा, कार्बोहाइड्रेट आदि के टूटने की ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं ... एटीपी सेल में मुख्य ऐसा यौगिक है। संक्षेप में, ले लो और उपयोग करें। हालांकि, केवल एक ही नहीं। लेकिन उस पर और बाद में।
PS मैंने जितना संभव हो उतना सामग्री को सरल बनाने की कोशिश की, इसलिए कुछ अशुद्धियां दिखाई दीं। मुझे क्षमा करने के लिए मैं उत्साही जीवविज्ञानियों से विनती करता हूं।