سوخت وساز در زیست شیمی
سوخت و ساز ( متابولیسم ) اصطلاحی است که به تمام واکنشهایی که در موجودات زنده انجام می گیرد اطلاق می شود . واکنشهای سوخت و ساز به دو گروه تقسیم می شوند :
1- فرایندهای هستند که در آن مواد به مواد کوچکتر شکسته می شوند . طی این فرایندها ترکیبات ساده ای نیز تولید می شوند که از آنها ترکیبات بزرگتر ساخته می شوند .
2- فرایندهای آنابولیک فرایندهایی هستند که در آنها مولکولهای بزرگ از مولکولهای کوچک سنتز می شوند . این فر ایندها نیاز به انرژی دارند و موادی را تولید می کنند که برای تکثیر و بقای موجود زنده مورد احتیاج اند .
منبع اصلی انرژی برای تمام موجودات زنده نور خورشید است . در عمل نور سنتز ( فتوسنتز ) ، کلروفیل گیاهان نور خورشید را به عنوان منبع انرژی جذب می کنند و ساخت کربو هیدراتها را از CO2 و H2O فراهم می نمایند . بدین ترتیب انرژی خورشید به صورت انرژی شیمیایی در گیاهان ذخیره می شود . انسان انرژی مورد نیاز برای ادامه زندگی خود را از غذایی به دست می اورد که از گیاهان ( یا از حیواناتی که از گیاهان تغذیه کرده اند ) فراهم کرده است .
از اکسایش گلوکز وسایر موادی که از غذا فراهم می شود مقدار زیادی انرژی ازاد می گردد . اگر یک مول گلوکز به CO2 و H2O اکسید شود . در حدود kj 2870 انرژی ازاد می گردد . در بدن انسان طی چند مرحله متوالی عمل اکسایش به تدریج و به صورت کنترل شده هدایت می شود . هر مرحله توسط انزیم کاتالیز می شود و به طور نسبی انرژی کمی جذب می نماید . انزیمها نمی توانند در دمایی بالاتر از دمای بدن عمل نمایند .
قسمتی از انرژی حاصل از اکسایش گلوکز به صورت گرما برای ثابت نگه داشتن دمای بدن از بین می رود . ولی حدود 44% کل انرژی قابل دسترس ذخیره می شود . انرژی در مولکولهای پر انرژی ذخیره می گردد . مهمترین مولکول از این نوع ادنوزین تری فسفات یا ATP است .
ATP از ادنوزین دی فسفات ADP تهیه می شود . ساختار این دو ترکیب ( به استثنای اینکه ATP سه گروه فسفات و ADP دو گروه فسفات دارد ) با هم یکسان است :
در این معادله ، R ، قسمت الی مولکول را نشان می دهد .
تغییرات انرژی ازاد در تهیه ATP از ADP حدود kj/mol33+ است . علامت مثبت نشان می دهد که انرژی مورد نیاز است و واکنش خود به خود انجام نمی گیرد . در یاخته واکنش با واکنش دیگری جفت شده است که نسبت به انرژی ازاد شده در تهیه ATP ، انرژی بیشتری ازاد می کند . برای واکنشهای جفت شده تغییر کل در انرژی ازاد منفی است . به عنوان نمونه به موارد زیر اشاره می شود :
با انجام عکس واکنش قبل ، انرژی ذخیره شده در ATP ، ازاد می شود . وقتی ATP گروه فسفات از دست می دهد ADP تولید می شود و تغییر انرژی ازاد حدود kj 33- است . انرژی ازاد شده از طریق جفت شدن واکنش مورد استفاده قرار می گیرد . و واکنش هایی را که در ان اجزای سازنده موجودات زنده سنتز می شوند به راه می اندازد . انرژی ابکافت ATP همچنین برای ایجاد انقباضهای عضلانی استفاده می شود ، ولیمکانیسم این فر ایند ناشناخته است .
در بدن انسان اکسایش گلوکز در چند مرحله انجام می گیرد . برای تولید یک یا چند مولکول ATP نیاز به چندین مرحله است . در مجموع ، اکسایش یک مول گلوکز ، 38 مول ATP تولید می کند . بنابر این ، فرایند kj 1254=kj33*38 انرژی ذخیره می سازد . از انجا که انرژی کل ازاد شده از طریق اکسایش یک مول گلوکز kj2870 است لذا ،
44%=100(kj 2870 / kj 1254 )
انرژی ازاد شده ذخیره می گردد .
جواب بصورت نقل قول