4.2: Glycolysis

Hata exergonic, athari za kutolewa nishati zinahitaji kiasi kidogo cha nishati ya uanzishaji kuendelea. Hata hivyo, fikiria athari za endergonic, ambazo zinahitaji pembejeo zaidi ya nishati kwa sababu bidhaa zao zina nishati zaidi ya bure kuliko majibu yao. Ndani ya seli, nishati ya nguvu ya athari hizo hutoka wapi? Jibu liko na molekuli ya kusambaza nishati inayoitwa adenosine triphosphate, au ATP. ATP ni molekuli ndogo, rahisi, lakini ndani ya vifungo vyake ina uwezekano wa kupasuka kwa haraka kwa nishati ambayo inaweza kuunganishwa kufanya kazi za mkononi. Molekuli hii inaweza kufikiriwa kama sarafu ya msingi ya nishati ya seli kwa njia sawa kwamba pesa ni sarafu ambayo watu hubadilisha vitu wanavyohitaji. ATP hutumiwa kuimarisha wengi wa athari za mkononi zinazohitaji nishati.

ATP katika Mifumo ya Hai

Kiini hai hakiwezi kuhifadhi kiasi kikubwa cha nishati ya bure. Ziada bure nishati ingekuwa kusababisha ongezeko la joto katika seli, ambayo ingeweza denature enzymes na protini nyingine, na hivyo kuharibu kiini. Badala yake, kiini lazima kiwe na uwezo wa kuhifadhi nishati kwa usalama na kuifungua kwa matumizi tu kama inahitajika. Seli hai hukamilisha hili kwa kutumia ATP, ambayo inaweza kutumika kujaza mahitaji yoyote ya nishati ya seli. Jinsi gani? Ni kazi kama betri rechargeable.

Wakati ATP imevunjika, kwa kawaida kwa kuondolewa kwa kundi lake la phosphate la terminal, nishati hutolewa. Nishati hii hutumiwa kufanya kazi na kiini, kwa kawaida kwa kumfunga kwa phosphate iliyotolewa kwenye molekuli nyingine, hivyo kuiamsha. Kwa mfano, katika kazi ya mitambo ya kupinga misuli, ATP hutoa nishati kuhamisha protini za misuli ya mikataba.

ATP Muundo na Kazi

Katika moyo wa ATP ni molekuli ya adenosine monophosphate (AMP), ambayo inajumuisha molekuli ya adenine iliyounganishwa na molekuli ya ribose na kundi moja la phosphate (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Ribose ni sukari ya kaboni tano inayopatikana katika RNA na AMP ni moja ya nucleotides katika RNA. Kuongezewa kwa kundi la pili la phosphate kwenye matokeo ya molekuli ya msingi katika adenosine di phosphate (ADP); kuongeza kwa kundi la tatu la phosphate huunda adenosine tri phosphate (ATP).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): muundo wa ATP unaonyesha vipengele vya msingi vya adenine mbili za pete, ribose tano za kaboni, na makundi matatu ya phosphate.

Kuongezea kikundi cha phosphate kwa molekuli inahitaji kiasi kikubwa cha nishati na matokeo katika dhamana ya juu-nishati. Makundi ya phosphate yanashtakiwa vibaya na hivyo kurudiana wakati wanapangwa katika mfululizo, kama wao ni katika ADP na ATP. Repulsion hii inafanya ADP na ATP molekuli asili imara. Kuondolewa kwa makundi moja au mawili ya phosphate kutoka ATP, mchakato unaoitwa hidrolisisi, hutoa nishati.

Glycolysis

Umesoma kwamba karibu wote wa nishati zinazotumiwa na vitu hai huja kwao katika vifungo vya sukari, glucose. Glycolysis ni hatua ya kwanza katika kuvunjika kwa glucose ili kuondoa nishati kwa kimetaboliki ya seli. Viumbe hai wengi hufanya glycolysis kama sehemu ya kimetaboliki yao. Glycolysis hufanyika katika cytoplasm ya seli nyingi za prokaryotic na zote za eukaryotic.

Glycolysis huanza na muundo wa kaboni sita, umbo la pete ya molekuli moja ya glucose na kuishia na molekuli mbili za sukari ya kaboni tatu inayoitwa piruvati. Glycolysis ina awamu mbili tofauti. Katika sehemu ya kwanza ya njia ya glycolysis, nishati hutumiwa kufanya marekebisho ili molekuli ya sukari ya kaboni sita inaweza kugawanywa sawasawa katika molekuli mbili za kaboni za piruvati tatu. Katika sehemu ya pili ya glycolysis, ATP na nicotinamide-adenine dinucleotide (NADH) huzalishwa (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kama kiini haiwezi catabolize molekuli piruvati zaidi, itakuwa mavuno tu mbili ATP molekuli kutoka molekuli moja ya glucose. Kwa mfano, seli nyekundu za damu za mamalia za kukomaa zina uwezo tu wa glycolysis, ambayo ndiyo chanzo chao pekee cha ATP. Kama glycolysis ni kuingiliwa, seli hizi hatimaye kufa.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Katika glycolysis, molekuli ya glucose inabadilishwa kuwa molekuli mbili za piruvati.

Muhtasari

ATP kazi kama sarafu ya nishati kwa seli. Inaruhusu seli kuhifadhi nishati kwa ufupi na kusafirisha ndani yenyewe ili kusaidia athari za kemikali za endergonic. Mfumo wa ATP ni ule wa nucleotide ya RNA yenye vikundi vitatu vya phosphate vilivyounganishwa. Kama ATP inatumiwa kwa nishati, kikundi cha phosphate kinazuiwa, na ADP huzalishwa. Nishati inayotokana na catabolism ya glucose hutumiwa kurejesha ADP ndani ya ATP.

Glycolysis ni njia ya kwanza inayotumiwa katika kuvunjika kwa glucose ili kuondoa nishati. Kwa sababu inatumiwa na karibu viumbe vyote duniani, ni lazima iwe imebadilika mapema katika historia ya maisha. Glycolysis ina sehemu mbili: Sehemu ya kwanza huandaa pete sita ya kaboni ya glucose kwa kujitenga katika sukari mbili za kaboni. Nishati kutoka kwa ATP imewekeza katika molekuli wakati wa hatua hii ili kuimarisha kujitenga. Nusu ya pili ya miche ya glycolysis ATP na elektroni za juu-nishati kutoka atomi za hidrojeni na huwaunganisha NAD ⁺. Molekuli mbili za ATP zimewekeza katika nusu ya kwanza na molekuli nne za ATP zinaundwa wakati wa nusu ya pili. Hii inazalisha faida halisi ya molekuli mbili za ATP kwa molekuli ya glucose kwa seli.

faharasa

ATP

(pia, adenosine triphosphate) nishati ya seli ya fedha

glycolysis

mchakato wa kuvunja glucose katika molekuli mbili za kaboni tatu na uzalishaji wa ATP na NADH

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts