Ajánlj témát!

Miről szeretnél olvasni nálunk? Ha nem árulod el, csak találgatunk. Írjatok arról, hogy...

Kik vagyunk mi?

Az Akciós Potenciál egy agykutatással illetve más biológiai témákkal foglalkozó fiatalokból álló baráti, munkatársi közösség. Azért indítottuk a blogot, hogy az általunk űzött tudományágak új eredményeit közérthető módon, érdekesen mutassuk be az érdeklődöknek. Nem törekszünk tudományos igényű részletességre, de nem is elégszünk meg annyival, hogy "brit tudósok kimutatták..."

Utolsó kommentek

Szerzők

RSS feed

Rovatok

Címkék

creative commons

Creative Commons License
Terjeszd, használd, hivatkozd

Egyéb

Az élet kémiája

Az élővilág rendkívüli sokszínűségével talán csak egyetlen dolog vetekedhet a Földön: az a fajta komplexitás, ami az életet jellemzi és kimeríthetetlen tárházát nyújtja még ma is a felfedezésre váró biológiai folyamatoknak.  Ennek a hallatlan fokú bonyolultságnak az ismeretében nehéz elképzelni, hogy mindezen folyamatok hátterében a baktériumoktól a növényekig, a rovaroktól az emberig mindössze néhány egyszerű reakció áll. Néhány egyszerű kémiai reakció. Természetesen hiba lenne az élettani folyamatok sokféleségét néhány reakcióra szűkíteni, azonban tény, hogy a napfény energiáját hasznosító növények fotoszintézisétől a testünket felépítő fehérjék létrehozásáig meglepően rövid utat kell bejárnunk.

Néhány kivételtől eltekintve minden általunk ismert életforma végső energiaforrása a napfény, amit a növények, algák és baktériumok használnak fel arra, hogy szervetlen vegyületekből szerves molekulákat állítsanak elő, melyeket azután a magasabb rendű élőlények dolgoznak fel. Ennek a – fényenergiát kémiai energiává alakító – folyamatnak, a fotoszintézisnek, az első lépése az úgynevezett fényreakció, melynek során az abszorbeált fotonok hatására a víz O2-re és H+ ionokra bomlik. Már ebben a kezdeti, minden élet alapját jelentő folyamatban is jól megfigyelhető a valamennyi életfolyamatban kulcsszerepet játszó két reakciótípus, az elektrontranszfer reakció (NADP+ -> NADPH) és a foszforiláció, melynek során a földi élet legfontosabb energiatároló molekulája, az adenozin-trifoszfát (ATP) keletkezik adenozin-difoszfát és szervetlen foszfát reakciójában (ADP + Pi -> ATP). Az ATP molekulában lévő három – felismerője, Fritz Lipmann által nagyenergiájúként jellemzett –  foszfátkötés révén az ATP jelentős mennyiségű energia tárolására képes, ezáltal kulcsszerepet játszik szinte minden élettani folyamatban. A fényreakciót követő sötétreakcióban az ATP-ben tárolt energia segítségével a növények CO2-t kötnek meg és glükózt, azaz szőlőcukrot, a sejtek elsődleges energiaforrását jelentő molekulát állítanak elő. Ez a reakciólépés nevének megfelelően nem igényli többé a fény által közvetített energiát, hanem az eltárolt, ATP-ben raktározott energiát használja fel. Ennek az energiatárolásnak az alapja, hogy az ATP szintézise energiát emészt fel, melyet később, az ATP molekulák bontása, azaz hidrolízise során a sejtek képesek visszanyerni.

 



Míg a növények, algák és egyes baktériumok az ATP szintéziséhez szükséges energiát közvetlenül a napfényből fedezik, a magasabb rendű élőlények számára szükség van valamilyen energiában gazdag molekulára, aminek felhasználásával az ATP-t előállíthatják. A legfontosabb ilyen nagy energiájú molekula a növények által a sötétreakcióban szintetizált glükóz. A glükóz lebontása jelenti a sejtek elsődleges energiaforrását, aminek segítségével a később felhasználandó energiatároló egységeiket, az ATP molekulákat előállítják. A glükóz lebontásának első lépése a glikolízis, melynek során 10 egymást követő kémiai reakcióban 1 glükóz molekula 2 piruvátra bomlik és közben 2 molekula ATP szintetizálódik. A glikolízis anaerob folyamat, vagyis lezajlásához nincs szükség O2 jelenlétére.

A sejtek belső terében, a citoplazmában lezajló glikolízist követően a képződött termékek bejutnak a sejtek energiatermelő üzemébe, a mitokondriumba. Itt azután a piruvát dekarboxilálódik, az acetil-koenzim A nevű vegyületté alakul és belép a Szent-Györgyi–Krebs ciklusba, ahol a 2 keletkezett acetil-koenzim A molekula CO2-re, vízre, H+ ionokra és elektronokra degradálódik miközben 2 további ATP molekula szintéziséhez járul hozzá. Ez a ciklus ugyan közvetlenül nem termel jelentős mennyiségű ATP-t, de ennek ellenére hallatlan jelentőséggel bír. Ennek egyik oka, hogy  a Szent-Györgyi–Krebs ciklus képezi a sejtek fennmaradásához, működéséhez szükséges magasabb rendű folyamatok alapját, azáltal hogy előállítja az ezen folyamatokhoz szükséges összetettebb molekulák, a fehérjék, lipidek, szénhidrátok, nukleotidok építőköveit. A másik ok, amiért a Szent-Györgyi–Krebs ciklus a sejtek energiaháztartásának központi elemét jelenti, az a nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) és a flavin-adenin-dinukleotid (FAD) molekulák redukált formájának, a NADH-nak és a FADH2-nek nagy mennyiségben való előállítása. Ezek a vegyületek ugyanis egy következő lépésben könnyedén oxidációnak vethetők alá és ezáltal további jelentős ATP termelődéshez szolgáltatnak alapanyagot.

Az 1 glükóz molekulából a glikolízis, a piruvát dekarboxiláció és a Szent-Györgyi–Krebs ciklus során keletkező 10 NADH és 2 FADH2 molekula az energiahasznosítási folyamat következő lépésében, az oxidatív foszforilációban újabb további 32 ATP molekula szintéziséhez járul hozzá. Az oxidatív foszforiláció során az elektron donor molekulák (NADH, FADH2) elektront adnak át az akceptornak (O2). A mitokondriumok belső membránja mentén lezajló kémiai redox reakció során energia szabadul fel, amely végül az ATP molekulában tárolódik.

Az élet alapját jelentő négy folyamat, a fotoszintézis, a glikolízis, a Szent-Györgyi–Krebs ciklus és az oxidatív foszforiláció során tehát végeredményben a napfény által a Földre sugárzott energia egyszerű, de jól összehangolt kémiai reakciók során keresztül ATP molekulák termeléséhez vezet, melyek később felhasználódnak a legkülönbözőbb élettani folyamatokban. Az élettani folyamatoknak és magának az életnek a sokfélesége ellenére azonban ne feledjük, hogy mindezek hátterében kontrolláltan működő kémiai reakciók állnak, melyek a moszatoktól az emberig valamennyi élőlény számára biztosítják a létezést és a fennmaradást, vagyis a rendezett állapot megteremtését a rendezetlen környezetből.

 

2009.08.19. 08:46 | psychenova | Szólj hozzá!

A bejegyzés trackback címe:

http://akciospotencial.blog.hu/api/trackback/id/tr223529462

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

Nincsenek hozzászólások.