पदार्थों के जैव रासायनिक परिवर्तनों की प्रक्रिया में, रासायनिक बंधन टूट जाते हैं, ऊर्जा की रिहाई के साथ। यह स्वतंत्र, संभावित ऊर्जा है जो सीधे जीवों द्वारा उपयोग नहीं की जा सकती है। इसे रूपांतरित करने की आवश्यकता है। ऊर्जा के दो सार्वभौमिक रूप हैं जिनका उपयोग सेल में विभिन्न प्रकार के काम करने के लिए किया जा सकता है:

1) रासायनिक ऊर्जा, रासायनिक यौगिकों के उच्च ऊर्जा बांड की ऊर्जा। रासायनिक बंधन को मैक्रोर्जिक कहा जाता है यदि, जब वे टूटते हैं, तो बड़ी मात्रा में मुक्त ऊर्जा निकलती है। इस तरह के कनेक्शन के साथ यौगिक उच्च-ऊर्जा हैं। एटीपी अणु में उच्च-ऊर्जा बांड होते हैं और इसमें कुछ गुण होते हैं जो कोशिकाओं के ऊर्जा चयापचय में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका निर्धारित करते हैं:

· थर्मोडायनामिक अस्थिरता;

· उच्च रासायनिक स्थिरता। कुशल ऊर्जा भंडारण प्रदान करता है क्योंकि यह गर्मी के रूप में ऊर्जा अपव्यय को रोकता है;

· एटीपी अणु का छोटा आकार सेल के विभिन्न हिस्सों में फैलाना आसान बनाता है, जहां रासायनिक, आसमाटिक या रासायनिक कार्य करने के लिए बाहर से ऊर्जा की आपूर्ति करना आवश्यक है;

· एटीपी की हाइड्रोलिसिस के दौरान मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन का एक औसत मूल्य है, जो इसे उच्च-ऊर्जा से कम-ऊर्जा वाले यौगिकों में ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए सर्वोत्तम संभव तरीके से ऊर्जा कार्य करने की अनुमति देता है।

एटीपी सभी जीवित जीवों के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक संचायक है, ऊर्जा एटीपी अणुओं में बहुत कम समय (एटीपी -1 / 3 एक सेकंड के जीवनकाल) में संग्रहीत होती है। यह तुरंत इस समय होने वाली सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने पर खर्च किया जाता है। एटीपी अणु में निहित ऊर्जा का उपयोग साइटोप्लाज्म (ज्यादातर जैवसंश्लेषण, साथ ही कुछ झिल्ली-निर्भर प्रक्रियाओं) में होने वाली प्रतिक्रियाओं में किया जा सकता है।

2) विद्युत ऊर्जा (हाइड्रोजन के ट्रांसमेंबर क्षमता की ऊर्जा) (। जब इलेक्ट्रॉनों को रेडॉक्स श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, तो एक निश्चित प्रकार के स्थानीयकृत झिल्ली में, जिसे ऊर्जा-उत्पादन या संयुग्मन कहा जाता है, झिल्ली के दोनों किनारों पर अंतरिक्ष में प्रोटॉन का असमान वितरण होता है, अर्थात एक ट्रांसवर्सली ओरिएंटेड या ट्रांसमेम्ब्रेन हाइड्रोजन ग्रेडिएंट Δ प्रकट होता है। झिल्ली पर, वोल्ट में मापा जाता है। परिणामस्वरूप P एटीपी अणुओं के संश्लेषण की ओर जाता है। Δ के रूप में ऊर्जा झिल्ली पर स्थानीयकृत विभिन्न ऊर्जा-निर्भर प्रक्रियाओं में उपयोग की जा सकती है:

आनुवंशिक परिवर्तन की प्रक्रिया में डीएनए को अवशोषित करने के लिए;

झिल्ली के पार प्रोटीन के हस्तांतरण के लिए;

· कई प्रोकैरियोट्स के आंदोलन को सुनिश्चित करने के लिए;

· साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में अणुओं और आयनों के सक्रिय परिवहन को सुनिश्चित करने के लिए।

पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान प्राप्त सभी मुक्त ऊर्जा सेल के लिए सुलभ रूप में परिवर्तित नहीं होती हैं और एटीपी में जमा होती हैं। परिणामस्वरूप मुक्त ऊर्जा का एक हिस्सा गर्मी के रूप में अलग हो जाता है, कम अक्सर प्रकाश और विद्युत ऊर्जा। यदि कोई सेल सभी ऊर्जा-खपत प्रक्रियाओं पर खर्च करने की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करता है, तो यह उच्च मात्रा में उच्च आणविक-भार भंडारण पदार्थों (लिपिड) को संश्लेषित करता है। यदि आवश्यक हो, तो ये पदार्थ जैव रासायनिक परिवर्तनों से गुजरते हैं और ऊर्जा के साथ कोशिका की आपूर्ति करते हैं।

कृपया मुझे 2 काम काटने में मदद करें, इसकी तत्काल आवश्यकता है। मुझे आपकी मदद की उम्मीद है, क्योंकि मैं जीव विज्ञान में बहुत मजबूत नहीं हूं। अ १। कोशिकाएं संरचना में समान हैं और

प्रदर्शन किए गए कार्य, फॉर्म 1) कपड़े; 2) अंगों; 3) अंग प्रणाली; 4) एक एकल जीव। ए 2। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, पौधे 1) स्वयं को कार्बनिक पदार्थ प्रदान करते हैं 2) जटिल कार्बनिक पदार्थों को सरल लोगों को ऑक्सीकरण करते हैं 3) ऑक्सीजन अवशोषित करें और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करें 4) कार्बनिक पदार्थों की ऊर्जा का उपभोग करें। ए 3। कोशिका में, कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण और विभाजन होता है, इसलिए इसे एक इकाई कहा जाता है 1) संरचना 2) महत्वपूर्ण गतिविधि 3) विकास 4) प्रजनन। ए 4। माइटोसिस के दौरान बेटी कोशिकाओं के बीच समान रूप से समान रूप से कौन सी कोशिका संरचना वितरित की जाती है? 1) राइबोसोम; 2) माइटोकॉन्ड्रिया; 3) क्लोरोप्लास्ट; 4) गुणसूत्र। A5। डीऑक्सीराइबोज 1) एमिनो एसिड 2) प्रोटीन 3) और आरएनए 4) डीएनए का एक अभिन्न अंग है। ए 6। वायरस, मेजबान सेल में घुसना, 1) राइबोसोम पर फ़ीड; 2) मिटोकोंड्रिया में बसना; 3) उनकी आनुवंशिक सामग्री को पुन: उत्पन्न करना; 4) वे अपने चयापचय के दौरान बनने वाले हानिकारक पदार्थों के साथ इसे जहर देते हैं। ए 7। वानस्पतिक प्रसार का महत्व क्या है? 1) प्रजातियों के व्यक्तियों की संख्या में तेजी से वृद्धि को बढ़ावा देता है; 2) वनस्पति परिवर्तनशीलता के उद्भव की ओर जाता है; 3) म्यूटेशन वाले व्यक्तियों की संख्या बढ़ जाती है; 4) आबादी में व्यक्तियों की एक किस्म की ओर जाता है। ए 8। पोषक तत्वों को संग्रहीत करने वाले सेल संरचना को ऑर्गेनेल के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया है? 1) रिक्तिकाएं; 2) ल्यूकोप्लास्ट; 3) क्रोमोप्लास्ट; 4) समावेश। ए 9। प्रोटीन 300 अमीनो एसिड से बना होता है। प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में कार्य करने वाले जीन में कितने न्यूक्लियोटाइड होते हैं? 1) 300 2) 600 3) 900 4) 1500 ए 10। बैक्टीरिया की तरह वायरस की संरचना में 1) न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन 2) ग्लूकोज और वसा 3) स्टार्च और एटीपी 4) पानी और खनिज लवण A11 शामिल हैं। एक डीएनए अणु में, थाइमिन के साथ न्यूक्लियोटाइड्स न्यूक्लियोटाइड्स की कुल संख्या का 10% बनाते हैं। इस अणु में साइटोसिन के साथ कितने न्यूक्लियोटाइड हैं? 1) 10% 2) 40% 3) 80% 4) 90% A12। अणु में एक बंधन के दरार के दौरान ऊर्जा की सबसे बड़ी मात्रा जारी होती है 1) पॉलीसेकेराइड 2) प्रोटीन 3) ग्लूकोज 4) एटीपी 2 विकल्प A1। डीएनए अणुओं की संपत्ति के कारण आत्म-डुप्लिकेट 1) उत्परिवर्तन 2 होते हैं) व्यक्तियों में संशोधन 3) जीन के नए संयोजन दिखाई देते हैं 4) वंशानुगत जानकारी बेटी कोशिकाओं को प्रेषित की जाती है। ए 2। सेल 1 में माइटोकॉन्ड्रिया का मान क्या है) और जैवसंश्लेषण के अंतिम उत्पादों को हटा दें 2) कार्बनिक पदार्थों की ऊर्जा को एटीपी 3 में परिवर्तित करें) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को आगे बढ़ाएं 4) कार्बोहाइड्रेट ए 3 को संश्लेषित करते हैं। एक बहुकोशिकीय जीव में शमन 1) गैमेटोजेनेसिस 2) वृद्धि और विकास 3) चयापचय 4) ए 4 स्व-विनियमन प्रक्रियाओं का आधार बनता है। एक जीव के यौन प्रजनन की कोशिका संबंधी नींव क्या हैं 1) डीएनए की क्षमता 2 को दोहराने की क्षमता) बीजाणु गठन की प्रक्रिया 3) एटीपी अणु द्वारा ऊर्जा का संचय 4) mRNA A5 का मैट्रिक्स संश्लेषण। एक प्रोटीन के प्रतिवर्ती विकृतीकरण के साथ, 1) इसकी प्राथमिक संरचना का उल्लंघन 2) हाइड्रोजन बांड 3 का गठन) इसकी तृतीयक संरचना 4 का उल्लंघन) पेप्टाइड बांड ए 6 का गठन। प्रोटीन बायोसिंथेसिस की प्रक्रिया में, mRNA अणु वंशानुगत सूचना 1 को साइटोप्लाज्म से नाभिक 2 में स्थानांतरित करते हैं) एक कोशिका को दूसरे 3) नाभिक को माइटोकॉन्ड्रिया 4 को) नाभिक को राइबोसोम। ए 7। जानवरों में, अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में, अर्धसूत्रीविभाजन के विपरीत, कोशिकाएं 1) दैहिक 2) क्रोमोसोम के आधे सेट के साथ 3) सेक्स 4) बीजाणु कोशिकाएं होती हैं। ए 8। पौधों की कोशिकाओं में, मानव, पशु और कवक कोशिकाओं के विपरीत, ए) उत्सर्जन 2) पोषण 3) श्वसन 4) प्रकाश संश्लेषण ए 9। डिवीजन चरण जिसमें क्रोमैटिड्स सेल के विभिन्न ध्रुवों पर विचलन करते हैं 1) एनाफ़ेज़ 2) मेटाफ़ेज़ 3) प्रोपेज़ 4) टेलोफ़ेज़ ए 10। गुणसूत्रों के विखंडन धुरी तंतुओं का लगाव 1) इंटरफेज़ होता है; 2) प्रचार; 3) रूपक; 4) एनाफेज। A11। सेल में ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण 1) बायोसिंथेसिस 2) श्वसन 3) रिलीज 4) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में होता है। A12। अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में बेटी क्रोमैटिड्स 1 के सेल के ध्रुवों की ओर मुड़ते हैं) पहले डिवीजन के मेटाफ़ेज़ 2) दूसरे डिवीज़न के प्रोफ़ेज़ 3) दूसरे डिवीज़न के एनाफ़ेज़ 4) पहले डिवीज़न के टेलोफ़ेज़

8. इनमें से कौन सा पदार्थ मानव कोशिका का मुख्य निर्माण पदार्थ है?

ए) कार्बोहाइड्रेट;
बी) प्रोटीन;
सी) न्यूक्लिक एसिड;
घ) वसा।
9. उत्तर विकल्प में से एक व्यक्ति बहुस्तरीय और अभिन्न जीवन प्रणाली के रूप में सही ढंग से वर्णित है?
a) कोशिकाएं - ऊतक - अंग प्रणाली - अंग - संपूर्ण जीव;
बी) अंगों - कोशिकाओं - ऊतकों - अंग प्रणाली - पूरे जीव;
ग) ऊतक - कोशिकाएं - अंग - एक अभिन्न जीव - अंगों की एक प्रणाली;
डी) कोशिकाएं - ऊतक - अंग - अंग प्रणाली - संपूर्ण जीव।
10. मानव शरीर में किस प्रक्रिया को जैवसंश्लेषण कहा जाता है?
a) अकार्बनिक यौगिकों में कार्बनिक यौगिकों का अपघटन;
b) अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण;
ग) अपने स्वयं के प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का गठन;
d) जैवसंश्लेषण मनुष्य के लिए विशिष्ट नहीं है।

1. कौन से पदार्थ कार्बनिक के रूप में वर्गीकृत नहीं हैं:

ए। प्रोटीन
बी खनिज लवण
सी। कार्बोहाइड्रेट
डी वसा
2. वनस्पतियों और जीवों के वर्गीकरण की सामंजस्यपूर्ण प्रणाली किसकी है?
ए। जीन बैप्टिस्ट लैमार्क
बी कार्ल लिनिअस
सी। चार्ल्स डार्विन

3. स्थलीय जानवरों में क्या निषेचन:
ए। घर के बाहर
बी अंदर का
सी। दोहरा

4. पाचन तंत्र में प्रोटीन किन मध्यवर्ती उत्पादों को तोड़ता है:
ए। ग्लिसरीन और फैटी एसिड
बी सरल कार्बोहाइड्रेट
सी। अमीनो अम्ल

5. मानव लिंग युग्मकों में कितने गुणसूत्र होते हैं:
ए। २३
बी ४६
सी। 92
6. क्लोरोप्लास्ट का कार्य क्या है
ए। प्रोटीन संश्लेषण
बी एटीपी संश्लेषण
सी। ग्लूकोज संश्लेषण
7. जिन कोशिकाओं में एक नाभिक होता है:
ए। यूकेरियोटिक सेल
बी प्रोकार्योटिक कोशिका
8. जीव जो पारिस्थितिक तंत्र में कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं:
ए। उपभोग
बी प्रोड्यूसर्स
सी। कम करने वाली
9. कोशिका में ऊर्जा के उत्पादन के लिए कौन सा कोशिकीय अंग जिम्मेदार है:
ए। कोर
बी क्लोरोप्लास्ट
सी। माइटोकॉन्ड्रिया

10. क्या ऑर्गेनेल केवल पौधों की कोशिकाओं की विशेषता है
ए। अन्तः प्रदव्ययी जलिका
बी प्लास्टिड
सी। राइबोसोम

11. मानव दैहिक कोशिकाओं में कितने गुणसूत्र होते हैं
ए। २३
बी ४६
सी। 92
12. एंजियोस्पर्म का निषेचन क्या है:
ए। अंदर का

ऊर्जा विनिमय। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण की श्रृंखला - 5 एंजाइमैटिक कॉम्प्लेक्स। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण। ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं ऊर्जा भंडारण से जुड़ी नहीं हैं - माइक्रोसोमल ऑक्सीकरण, मुक्त कण ऑक्सीकरण, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां। एंटीऑक्सीडेंट प्रणाली

बायोएनेर्जी का परिचय

जैव, या जैव रासायनिक ऊष्मागतिकी, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ ऊर्जा परिवर्तनों के अध्ययन में संलग्न है।

मुक्त ऊर्जा ()G) में परिवर्तन प्रणाली के आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का वह हिस्सा है जिसे कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, यह उपयोगी ऊर्जा है और समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है

∆G \u003d --Н - Т∆S,

जहां entH में थैलेपी (गर्मी) में परिवर्तन होता है, T पूर्ण तापमान होता है, isS एंट्रोपी में परिवर्तन होता है। एन्ट्रॉपी विकार के अव्यवस्था के रूप में कार्य करता है, प्रणाली की अराजकता और सहज प्रक्रियाओं में बढ़ता है।

यदि isG का मान ऋणात्मक है, तो प्रतिक्रिया सहज रूप से आगे बढ़ती है और मुक्त ऊर्जा में कमी के साथ होती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है बाहरी... यदि isG का मूल्य सकारात्मक है, तो प्रतिक्रिया तभी आगे बढ़ेगी जब बाहर से मुफ्त ऊर्जा की आपूर्ति की जाएगी; इस प्रतिक्रिया को कहा जाता है अंतर्जात। जब inG शून्य के बराबर होता है, तो सिस्टम संतुलन में होता है। रासायनिक प्रतिक्रिया की मानक शर्तों (पदार्थों-प्रतिभागियों की एकाग्रता 1.0 एम, तापमान 25 माइक्रोन, पीएच 7.0) के तहत (जी मूल्य को डीजी 0 ¢ निरूपित किया जाता है और इसे प्रतिक्रिया की मानक मुक्त ऊर्जा कहा जाता है।

शरीर में महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं - संश्लेषण प्रतिक्रियाएं, मांसपेशियों में संकुचन, तंत्रिका आवेग चालन, झिल्ली के पार परिवहन - ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं के साथ रासायनिक युग्मन द्वारा ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की रिहाई होती है। उन। शरीर में एंडर्जिक प्रतिक्रियाएं एक्सर्जोनिक लोगों से जुड़ी होती हैं (चित्र 1)।

	बाहरी प्रतिक्रियाएं

चित्र एक। एंडर्जिक लोगों के साथ एक्सर्जोनिक प्रक्रियाओं का संयुग्मन।

एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाओं के साथ अंतर्जात प्रतिक्रियाओं के संयुग्मन के लिए, शरीर में ऊर्जा संचयकों की आवश्यकता होती है, जिसमें लगभग 50% ऊर्जा संग्रहीत होती है।

शरीर में ऊर्जा संचयक

1. माइटोकॉन्ड्रिया की भीतरी झिल्ली एटीपी उत्पादन के लिए एक मध्यवर्ती ऊर्जा संचायक है। पदार्थों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा के कारण प्रोटॉन को मिटोकोंड्रिया के इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में मैट्रिक्स से "पुश आउट" किया जाता है। नतीजतन, एक विद्युत रासायनिक क्षमता (ईसीपी) आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर बनाई जाती है। जब झिल्ली को छुट्टी दे दी जाती है, तो विद्युत रासायनिक क्षमता को एटीपी: ई ऑक्साइड की ऊर्जा में बदल दिया जाता है। ® ई एहप® ई एटीपी। इस तंत्र को लागू करने के लिए, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में ऑक्सीजन और एटीपी सिंथेज़ (प्रोटॉन-निर्भर एटीपी सिंथेज़) के लिए इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के लिए एक एंजाइमैटिक श्रृंखला होती है।

2. एटीपी और अन्य उच्च-ऊर्जा यौगिक... कार्बनिक पदार्थों में मुक्त ऊर्जा का भौतिक वाहक परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधन है। एक रासायनिक बंधन की दीक्षा या टूटने के लिए सामान्य ऊर्जा का स्तर ~ 12.5 kJ / mol है। हालांकि, कई अणु होते हैं, जिनमें से बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस 21 केजे / मोल से अधिक ऊर्जा (तालिका 1) जारी करते हैं। इनमें उच्च-ऊर्जा फॉस्फोनहाइड्राइड बॉन्ड (एटीपी) के साथ-साथ एसाइल फॉस्फेट (एसिटाइल फॉस्फेट, 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट), एनोल फॉस्फेट (फॉस्फेनोलेफ्रुवेट) और फॉस्फोगुआनिडाइन (फॉस्फोक्रीटीन, फॉस्फोएर्जिन) शामिल हैं।

तालिका एक।

कुछ फॉस्फोराइलेटेड यौगिकों के हाइड्रोलिसिस की मानक मुक्त ऊर्जा

मानव शरीर में मुख्य उच्च-ऊर्जा यौगिक एटीपी है।

एटीपी में, तीन फॉस्फेट अवशेषों की एक श्रृंखला एडेनोसिन के 5'-OH समूह से जुड़ी होती है। फॉस्फेट (फॉस्फोरिल) समूहों को ए, बी और जी के रूप में नामित किया गया है। दो फॉस्फोरिक एसिड के अवशेष फॉस्फोनिहाइड्राइड बॉन्ड द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं, और फॉस्फोरिक एसिड के ए-अवशेष फॉस्फोस्टर बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं। मानक स्थितियों के तहत एटीपी की हाइड्रोलिसिस -30.5 kJ / mol ऊर्जा जारी करती है।

शारीरिक पीएच मानों में, एटीपी चार नकारात्मक आरोप लगाता है। फॉस्फोनहाइड्राइड बॉन्ड की सापेक्ष अस्थिरता के कारणों में से एक नकारात्मक चार्ज ऑक्सीजन परमाणुओं का मजबूत प्रतिकर्षण है, जो टर्मिनल फॉस्फेट समूह के हाइड्रोलाइटिक दरार से कमजोर होता है। इसलिए, ऐसी प्रतिक्रियाएं अत्यधिक बाहरी हैं।

कोशिकाओं में, एटीपी एमजी 2+ या एमएन 2+ आयनों के साथ एक जटिल में है, ए और बी-फॉस्फेट के लिए समन्वित होता है, जो एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान 52.5 केजे / मोल के दौरान मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन को बढ़ाता है।

उपरोक्त पैमाने (तालिका 8.3) में केंद्रीय स्थान पर एटीपी चक्र "एडीपी + आरएन" का कब्जा है। यह एटीपी को एक सार्वभौमिक संचयकर्ता और जीवित जीवों के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत होने की अनुमति देता है।.

के रूप में गर्म खून एटीपी की कोशिकाओं में सार्वभौमिक बैटरी ऊर्जा दो तरह से पैदा होती है:

1) अधिक ऊर्जा-गहन यौगिकों की ऊर्जा को जमा करता है जो कि ओएचई की भागीदारी के बिना थर्मोडायनामिक पैमाने में एटीपी से अधिक हैं - सब्सट्रेट फास्फोरिलीकरण : एस ~ पी + एडीपी ® एस + एटीपी;

2) आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली का निर्वहन करते समय विद्युत रासायनिक क्षमता को संचित करता है - ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण .

एटीपी सार्वभौमिक है ऊर्जा स्रोत सेल कार्य के मुख्य प्रकार (वंशानुगत जानकारी के संचरण, मांसपेशियों के संकुचन, पदार्थों के ट्रांसमीमरन स्थानांतरण, जैवसंश्लेषण) का प्रदर्शन करने के लिए: 1) एटीपी + एच 2 ओ ओएएडीपी + पीएच; 2) एटीपी + एच 2 ओ ® एएमपी + पीपीएन।

गहन अभ्यास के दौरान, एटीपी के उपयोग की दर 0.5 किलोग्राम / मिनट तक पहुंच सकती है।

यदि एंजाइमैटिक प्रतिक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से प्रतिकूल है, तो इसे एटीपी हाइड्रोलिसिस की प्रतिक्रिया के साथ मिलकर किया जा सकता है। एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस संयुग्मित प्रतिक्रिया में सब्सट्रेट और उत्पादों के संतुलन अनुपात को 10 8 बार बदलता है।

सेल की ऊर्जा स्थिति के एक मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए, संकेतक का उपयोग किया जाता है - ऊर्जा प्रभार... कई चयापचय प्रतिक्रियाओं को कोशिकाओं की ऊर्जा आपूर्ति द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो सेल के ऊर्जा प्रभार द्वारा नियंत्रित होता है। ऊर्जा प्रभार 0 (सभी एएमपी) से 1 (सभी एटीपी) तक हो सकता है। डी। एटकिंसन के अनुसार, एटीपी बनाने वाले कैटोबोलिक रास्ते सेल के उच्च ऊर्जा प्रभार द्वारा बाधित होते हैं, जबकि एटीपी-उपयोग करने वाले उपचय मार्ग सेल के उच्च ऊर्जा चार्ज द्वारा उत्तेजित होते हैं। दोनों रास्ते 0.9 के करीब ऊर्जा आवेश पर समान कार्य करते हैं (चित्र 8.3 में क्रॉस पॉइंट)। इसलिए, ऊर्जा चार्ज, पीएच की तरह, चयापचय का एक बफर नियामक (अपचय और उपचय) का अनुपात है। अधिकांश कोशिकाओं में, ऊर्जा प्रभार 0.80 से 0.95 तक होता है।

ऊर्जा प्रभार \u003d

उच्च-ऊर्जा यौगिकों में न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट भी शामिल हैं, जो कई बायोसिंथेस के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं: यूटीपी - कार्बोहाइड्रेट; सीटीपी - लिपिड; जीटीपी - प्रोटीन। क्रिएटिन फॉस्फेट मांसपेशियों के बायोएनेरगेटिक्स में एक महत्वपूर्ण स्थान रखता है।

3. NADPH + H +- निकोटिनमाइड एडेनिन डाईन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट कम। यह एक विशेष उच्च ऊर्जा वाली बैटरी है जिसका उपयोग जैवसंश्लेषण के लिए सेल (साइटोसोल) में किया जाता है। R-CH 3 + NADPH 2 + O 2® R-CH 2 OH + H 2 O + NADP + (यहाँ अणु में एक OH समूह का निर्माण दिखाया गया है)।

ऑक्सीजन की खपत के मार्ग (जैविक ऑक्सीकरण)

जैविक ऑक्सीकरण पर आधारित है इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण द्वारा संचालित रेडॉक्स प्रक्रियाएं... पदार्थ ऑक्सीकरण करता है अगर यह इलेक्ट्रॉनों को खो देता है या तो एक साथ इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन (हाइड्रोजन परमाणु, निर्जलीकरण), या ऑक्सीजन (ऑक्सीकरण) जोड़ता है। विपरीत परिवर्तन बहाली हैं।

अणुओं को दूसरे अणु में इलेक्ट्रॉनों को दान करने की क्षमता निर्धारित की जाती है रेडॉक्स संभावित (redox पोटेंशियल, E 0 ¢, या ORP)। वोल्ट में इलेक्ट्रोमोटिव बल को मापकर रेडॉक्स क्षमता का निर्धारण किया जाता है। पीएच 7.0 पर प्रतिक्रिया की redox क्षमता को एक मानक के रूप में अपनाया जाता है: H2 «2H + + 2T - -0.42 V के बराबर। Redox सिस्टम की क्षमता जितनी कम होगी, यह इलेक्ट्रॉनों को उतना ही आसान करता है और एक कम करने वाला एजेंट होता है। सिस्टम की क्षमता जितनी अधिक होगी, उतनी ही इसके ऑक्सीकरण गुण स्पष्ट होंगे, अर्थात्। इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की क्षमता। यह नियम सब्सट्रेट हाइड्रोजन से ऑक्सीजन तक मध्यवर्ती इलेक्ट्रॉन वाहक की व्यवस्था के अनुक्रम को रेखांकित करता है।

कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का अध्ययन करते समय, निम्नलिखित ऑक्सीजन उपयोग योजना (तालिका 2) का पालन करना उचित है।

तालिका 2

कोशिकाओं में ऑक्सीजन का उपयोग करने के मुख्य तरीके

तीन मुख्य मार्गों को यहां माना जाता है: 1) एच 2 ओ के गठन के साथ एक ऑक्सीजन परमाणु को दो हाइड्रोजन परमाणुओं के हस्तांतरण के साथ निर्जलीकरण द्वारा सब्सट्रेट का ऑक्सीकरण (ऑक्सीकरण ऊर्जा एटीपी के रूप में जमा होता है, इस प्रक्रिया से अधिक खपत होती है ऑक्सीजन का 90%) या एच 2 ओ 2 के गठन के साथ एक ऑक्सीजन अणु; 2) एक हाइड्रॉक्सिल समूह (सब्सट्रेट की घुलनशीलता में वृद्धि) या एक ऑक्सीजन अणु (स्थिर सुगंधित अणुओं के चयापचय और न्यूनीकरण) के साथ एक ऑक्सीजन परमाणु के अलावा; 3) ऑक्सीजन मुक्त कणों का निर्माण, जो शरीर के आंतरिक वातावरण को विदेशी मैक्रोमोलेक्यूल्स से बचाने के लिए और ऑक्सीडेटिव तनाव के तंत्र में झिल्ली को नुकसान पहुंचाने के लिए दोनों की सेवा करते हैं।

के तहत जैव रसायन और कोशिका जीव विज्ञान में ऊतक (कोशिका) श्वसन आणविक प्रक्रियाओं को समझें जिसके परिणामस्वरूप कोशिका द्वारा ऑक्सीजन का अवशोषण होता है और कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई होती है। सेलुलर श्वसन में 3 चरण शामिल हैं। पहले चरण में, कार्बनिक अणु - ग्लूकोज, फैटी एसिड और कुछ अमीनो एसिड - एसिटाइल-सीओए बनाने के लिए ऑक्सीकरण होते हैं। दूसरे चरण में, एसिटाइल-सीओए सीटीके में प्रवेश करता है, जहां इसके एसिटाइल समूह को सीओ 2 में रासायनिक रूप से ऑक्सीकरण किया जाता है और एचएस-सीओए जारी किया जाता है। ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा को कम इलेक्ट्रॉन वाहक एनएडीएच और एफएडीएच 2 में संग्रहीत किया जाता है। तीसरे चरण में, इलेक्ट्रॉन को श्वसन वाहक या इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (CPE) नामक इलेक्ट्रॉन वाहक श्रृंखला के माध्यम से अंतिम स्वीकर्ता के रूप में O 2 में स्थानांतरित किया जाता है। जब इलेक्ट्रॉनों को श्वसन श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी की जाती है, जिसका उपयोग ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा एटीपी के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

श्वसन गुणांक का उपयोग करके ऊतक श्वसन प्रक्रिया का मूल्यांकन किया जाता है:

RQ \u003d CO 2 के मोल्स की संख्या बनी / O 2 के मोल्स की संख्या अवशोषित।

यह संकेतक शरीर द्वारा उपयोग किए जाने वाले ईंधन अणुओं के प्रकार का आकलन करना संभव बनाता है: कार्बोहाइड्रेट के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, श्वसन गुणांक 1 है, प्रोटीन - 0.80, वसा - 0.71; मिश्रित आहार के साथ, RQ \u003d 0.85 का मान। वारबर्ग गैसोमेट्रिक विधि का उपयोग अंगों के वर्गों में ऊतक श्वसन का अध्ययन करने के लिए किया जाता है: कार्बोहाइड्रेट सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान, सीओ 2 / ओ 2 गुणांक 1 तक जाता है, और लिपिड सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान - 04-07।

सीपीई आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में अंतर्निहित है. इलेक्ट्रॉनों श्रृंखला से अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव घटकों से अधिक इलेक्ट्रोसेप्टिव ऑक्सीजन तक ले जाते हैं: एनएडीएच (-0.32 वी) से ऑक्सीजन (+0.82 वी) तक।

CPE रेडॉक्स ढाल के अनुसार निर्मित ऑक्सीकरण सब्सट्रेट्स से ऑक्सीजन तक इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के लिए एक सार्वभौमिक वाहक है। श्वसन श्रृंखला के मुख्य घटक उनकी रेडॉक्स क्षमता के आरोही क्रम में व्यवस्थित होते हैं। रेडॉक्स संभावित ढाल के साथ इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के दौरान, मुफ्त ऊर्जा जारी की जाती है।

माइटोकॉन्ड्रियल संरचना

माइटोकॉन्ड्रिया सेल ऑर्गेनेल हैं। बाहरी झिल्ली कई छोटे अणुओं और आयनों के लिए पारगम्य है, क्योंकि इसमें कई माइटोकॉन्ड्रियल पोरिन होते हैं - 30-35 kDa (जिसे वीडीएसी भी कहा जाता है) के आणविक भार के साथ प्रोटीन। वीडीएसी के विद्युत रूप से निर्भर एनियन चैनल झिल्ली के भीतर आयनों (फॉस्फेट्स, क्लोराइड्स, कार्बनिक आयनों और एडेनिल न्यूक्लियोटाइड्स) के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली अधिकांश आयनों और ध्रुवीय अणुओं के लिए अभेद्य है। आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एटीपी, पाइरूवेट और साइट्रेट के लिए कई विशेष ट्रांसपोर्टर हैं। माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में, एक मैट्रिक्स (एन) सतह और एक साइटोसोलिक (पी) सतह पृथक होती है।

माइटोकॉन्ड्रिया में अपना स्वयं का गोलाकार डीएनए होता है, जो कई आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए कोड करता है। मानव माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में 16,569 आधार जोड़े और 13 इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रोटीन के लिए कोड हैं। माइटोकॉन्ड्रिया में बहुत सारे प्रोटीन होते हैं जो परमाणु डीएनए द्वारा एन्कोडेड होते हैं।

इसी तरह की जानकारी

एटीपी जैविक ऊर्जा का एक सार्वभौमिक संचयकर्ता है। सभी जीवित चीजों के लिए इसकी भूमिका 1940 में यूएसएसआर एकेडमी ऑफ मेडिकल साइंसेज के शिक्षाविद वीए एंगेलगार्ड द्वारा बनाई गई थी, जो इस प्रकार है: "कोई भी सेलुलर ऊर्जा भंडारण एटीपी उत्पन्न करता है, सेल में किसी भी ऊर्जा की खपत एटीपी द्वारा भुगतान की जाती है।" यह नियम मांसपेशियों की कोशिकाओं और मस्तिष्क कोशिकाओं के लिए भी सही है, जहां ऊर्जा अतिरिक्त रूप से जमा होती है।

चीनी परंपरा में, चार बीघे या चार मौलिक की अवधारणा है ऊर्जा: पारलौकिक ऊर्जा, ऊर्जा शुरुआत में, यह किताबों के बारे में कभी नहीं बोली जाती है, क्योंकि यह सर्वव्यापी है और इसके बिना कुछ भी मौजूद नहीं होगा; ...

एटीपी अणु में तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। उनके बीच के बंधन (एटीपीज़ एंजाइम की उपस्थिति में) आसानी से टूट जाते हैं। जब फॉस्फोरिक एसिड के एक अणु को एक एटीपी अणु से क्लीवेज किया जाता है, तो 40 kJ ऊर्जा जारी की जाती है, इसलिए, बांडों को उच्च-ऊर्जा (बड़ी मात्रा में ऊर्जा ले जाना) कहा जाता है।

रासायनिक रूप से एटीपी से यांत्रिक (मांसपेशियों के संकुचन के लिए आवश्यक), विद्युत, प्रकाश, परासरण की ध्वनि ऊर्जा और इसके अन्य प्रकारों में रासायनिक ऊर्जा का परिवर्तन कोशिका में प्लास्टिक पदार्थों के संश्लेषण, विकास, विकास, वंशानुगत के संचरण की संभावना को प्रदान करता है। लक्षण, श्वसन के प्राथमिक कणों के सिर में बाहर ले जाया जाता है क्योंकि उनमें उपस्थिति होती है, अर्थात्, उन्हीं कणों में जहां इसका संश्लेषण होता है। एटीपी के अपघटन के दौरान जारी ऊर्जा को सीधे जैविक ऊर्जा में स्थानांतरित किया जाता है, जो प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड और अन्य कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए आवश्यक है, जिसके बिना जीव की वृद्धि और विकास असंभव है। एटीपी में ऊर्जा भंडार सेल, और उसके अंगों के किसी भी कार्य को करने के लिए आंदोलन, बिजली उत्पादन, प्रकाश के लिए उपयोग किया जाता है।

सेल में एटीपी स्टोर सीमित हैं। मांसपेशी फाइबर में, वे केवल 30-40 संकुचन के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं, और अन्य ऊतकों की कोशिकाओं में, वे और भी कम हैं। एटीपी स्टोर को फिर से भरने के लिए, इसका संश्लेषण लगातार (एडीपी) और अकार्बनिक फॉस्फेट से होना चाहिए, जो एंजाइम एटीपी सिंथेटेस की भागीदारी के साथ किया जाता है। इसलिए, एटीपी संश्लेषण की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एटीपी और एडीपी (एटीपी सिंथेटेस की गतिविधि) की सांद्रता के बीच अनुपात का बहुत महत्व है। ADP की कमी के साथ, सक्रिय केंद्र में ATPase की उपस्थिति के कारण, ATP के हाइड्रोलिसिस में तेजी आएगी, जो कि, जैसा कि नोट किया गया है, ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया से जुड़ा हुआ है, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन वाहक की स्थिति पर निर्भर करता है।

अधिक NAD और इसका कम रूप, अधिक ऑक्सीकृत साइटोक्रोम c और ADP, एटी संश्लेषण की दर जितनी अधिक होगी। अन्य एंजाइम और कोएंजाइम के साथ, वे सब्सट्रेट एनएडी - एनएडी से हाइड्रोजन ट्रांसफर के पहले चरण में श्वसन एनसेम्बल्स के काम के मुख्य नियामकों के रूप में कार्य करते हैं, दूसरे चरण में - इलेक्ट्रॉन वाहक से ऑक्सीजन, साइटोक्रोम और अंतिम पर स्टेज - एटीपी और एडीपी के बीच का अनुपात।

एटीपी सेल की सार्वभौमिक ऊर्जा "मुद्रा" है। प्रकृति के सबसे आश्चर्यजनक "आविष्कारों" में से एक तथाकथित "उच्च-ऊर्जा" पदार्थों के अणु हैं, जिनमें रासायनिक संरचना होती है जिसमें एक या एक से अधिक बॉन्ड होते हैं जो ऊर्जा भंडारण उपकरणों के रूप में काम करते हैं। जीवित प्रकृति में कई समान अणु पाए गए हैं, लेकिन उनमें से केवल एक ही मानव शरीर में पाया जाता है - एडेनोसिन ट्राइफोस्फोरिक एसिड (एटीपी)। यह एक बल्कि जटिल कार्बनिक अणु है, जिसमें अकार्बनिक फॉस्फोरिक एसिड पीओ के 3 नकारात्मक चार्ज किए गए अवशेष संलग्न हैं। यह ये फास्फोरस अवशेष हैं जो "उच्च-ऊर्जा" बांड द्वारा अणु के कार्बनिक भाग से बंधे होते हैं, जो विभिन्न इंट्रासेल्युलर प्रतिक्रियाओं द्वारा आसानी से नष्ट हो जाते हैं। हालांकि, इन बांडों की ऊर्जा गर्मी के रूप में अंतरिक्ष में नहीं फैली है, लेकिन इसका उपयोग अन्य अणुओं के संचलन या रासायनिक संपर्क के लिए किया जाता है। यह इस संपत्ति के लिए धन्यवाद है कि एटीपी सेल में ऊर्जा के एक सार्वभौमिक भंडारण (संचायक) का कार्य करता है, साथ ही एक सार्वभौमिक "मुद्रा" भी। आखिरकार, लगभग हर रासायनिक परिवर्तन जो एक कोशिका में होता है या तो ऊर्जा को अवशोषित करता है या जारी करता है। ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार, ऑक्सीकृत प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप और एटीपी के रूप में संग्रहीत ऊर्जा की कुल मात्रा ऊर्जा की मात्रा के बराबर है जो कोशिका अपनी सिंथेटिक प्रक्रियाओं के लिए और किसी भी कार्य को करने के लिए उपयोग कर सकती है। इस या उस क्रिया को करने की क्षमता के लिए "भुगतान" के रूप में, सेल को अपनी एटीपी आपूर्ति खर्च करने के लिए मजबूर किया जाता है। यह विशेष रूप से जोर दिया जाना चाहिए: एटीपी अणु इतना बड़ा है कि यह कोशिका झिल्ली से गुजरने में असमर्थ है। इसलिए, एक सेल में उत्पादित एटीपी को दूसरे सेल द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है। शरीर के प्रत्येक कोशिका को एटीपी को अपनी जरूरतों के लिए उन मात्राओं में संश्लेषित करने के लिए मजबूर किया जाता है जिसमें यह अपने कार्यों को करने के लिए आवश्यक है।

मानव शरीर की कोशिकाओं में एटीपी पुनरुत्थान के तीन स्रोत। जाहिर है, मानव शरीर की कोशिकाओं के दूर के पूर्वजों में लाखों साल पहले पौधे की कोशिकाओं से घिरे थे, जो उन्हें कार्बोहाइड्रेट के साथ अधिक मात्रा में आपूर्ति करते थे, और पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं था या बिल्कुल भी नहीं था। यह कार्बोहाइड्रेट है जो शरीर में ऊर्जा उत्पादन के लिए पोषक तत्वों का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला घटक है। और यद्यपि मानव शरीर की अधिकांश कोशिकाओं ने ऊर्जा और कच्चे माल के रूप में प्रोटीन और वसा का उपयोग करने की क्षमता हासिल कर ली है, कुछ (उदाहरण के लिए, तंत्रिका, लाल रक्त, पुरुष प्रजनन कोशिकाएं) केवल कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम हैं।

कार्बोहाइड्रेट के प्राथमिक ऑक्सीकरण की प्रक्रियाएं - या यों कहें, ग्लूकोज, जो वास्तव में, कोशिकाओं में मुख्य ऑक्सीकरण सब्सट्रेट है - सीधे साइटोप्लाज्म में होता है: यह वहाँ है कि एंजाइम कॉम्प्लेक्स स्थित हैं, जिसके कारण ग्लूकोज अणु आंशिक रूप से नष्ट हो जाता है, और जारी ऊर्जा एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है। इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है, यह मानव शरीर की सभी कोशिकाओं में बिना किसी अपवाद के हो सकता है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज के एक 6-कार्बन अणु से, पाइरूविक एसिड के दो 3-कार्बन अणु और एटीपी के दो अणु बनते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस एक बहुत तेज लेकिन अपेक्षाकृत अप्रभावी प्रक्रिया है। ग्लाइकोलिसिस प्रतिक्रियाओं के पूरा होने के बाद कोशिका में गठित पाइरुविक एसिड लगभग तुरंत लैक्टिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है और कभी-कभी (उदाहरण के लिए, भारी पेशी के दौरान) बहुत बड़ी मात्रा में रक्त में छोड़ा जाता है, क्योंकि यह एक छोटा सा अणु है जो कोशिका झिल्ली के माध्यम से स्वतंत्र रूप से गुजर सकता है। रक्त में अम्लीय चयापचय उत्पादों की इतने बड़े पैमाने पर रिहाई होमोस्टैसिस को बाधित करती है, और शरीर को मांसपेशियों के काम या अन्य सक्रिय कार्रवाई के परिणामों से निपटने के लिए विशेष होमोस्टैटिक तंत्र को चालू करना पड़ता है।

ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप बनने वाले पाइरुविक एसिड में बहुत अधिक संभावित रासायनिक ऊर्जा होती है और यह आगे ऑक्सीकरण के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकता है, लेकिन इसके लिए विशेष एंजाइम और ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया कई कोशिकाओं में होती है, जिसमें विशेष अंग होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली की आंतरिक सतह बड़े लिपिड और प्रोटीन अणुओं से बनी होती है, जिसमें बड़ी संख्या में ऑक्सीडेटिव एंजाइम शामिल होते हैं। साइटोप्लाज्म में गठित 3-कार्बन अणु, आमतौर पर एसिटिक एसिड (एसीटेट), माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करते हैं। वहां उन्हें प्रतिक्रियाओं के लगातार चलने वाले चक्र में शामिल किया जाता है, जिसके दौरान कार्बन और हाइड्रोजन परमाणु वैकल्पिक रूप से इन कार्बनिक अणुओं से अलग हो जाते हैं, जो ऑक्सीजन के साथ मिलकर कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित हो जाते हैं। इन प्रतिक्रियाओं में, ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा जारी की जाती है, जिसे एटीपी के रूप में संग्रहीत किया जाता है। पाइरुविक एसिड के प्रत्येक अणु, माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीकरण के एक पूरे चक्र से गुजरने के बाद, सेल को 17 एटीपी अणु प्राप्त करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, 1 ग्लूकोज अणु का पूर्ण ऑक्सीकरण 2 + 17x2 \u003d 36 एटीपी अणुओं के साथ कोशिका प्रदान करता है। यह भी उतना ही महत्वपूर्ण है कि वसा और प्रोटीन के घटक फैटी एसिड और एमिनो एसिड, माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में भी शामिल किए जा सकते हैं। इस क्षमता के लिए धन्यवाद, माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका को अपेक्षाकृत स्वतंत्र बनाता है कि शरीर क्या खाता है: किसी भी मामले में, ऊर्जा की आवश्यक मात्रा का उत्पादन किया जाएगा।

सेल में कुछ ऊर्जा क्रिएटिन फॉस्फेट (सीआरपी) के अणुओं के रूप में संग्रहीत होती है, एटीपी से छोटी और अधिक मोबाइल। यह यह छोटा अणु है जो जल्दी से कोशिका के एक छोर से दूसरे छोर तक जा सकता है - जहां इस समय ऊर्जा की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। KrF स्वयं संश्लेषण, मांसपेशियों के संकुचन या तंत्रिका आवेग के संचालन को ऊर्जा नहीं दे सकता है: इसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। लेकिन दूसरी ओर, KrF आसानी से और व्यावहारिक रूप से नुकसान के बिना इसमें मौजूद ऊर्जा को एडेनजीन डिपोस्फेट (ADP) अणु में देने में सक्षम है, जो तुरंत एटीपी में बदल जाता है और आगे जैव रासायनिक परिवर्तनों के लिए तैयार है।

इस प्रकार, सेल कामकाज के दौरान ऊर्जा का विस्तार हुआ, अर्थात। एटीपी को तीन मुख्य प्रक्रियाओं के कारण नवीनीकृत किया जा सकता है: एनारोबिक (ऑक्सीजन रहित) ग्लाइकोलाइसिस, एरोबिक (ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ) माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण, और यह भी किफ़ॉफ़ से एडीपी के लिए फॉस्फेट समूह के हस्तांतरण के कारण।

क्रिएटिन फॉस्फेट स्रोत सबसे शक्तिशाली है क्योंकि ADP के साथ KrF की प्रतिक्रिया बहुत तेज है। हालांकि, सेल में सीआरएफ का स्टॉक आमतौर पर छोटा होता है - उदाहरण के लिए, सीआरएफ 6-7 से अधिक नहीं के लिए मांसपेशियों को अधिकतम प्रयास के साथ काम कर सकता है। यह आमतौर पर दूसरे सबसे शक्तिशाली - ग्लाइकोलाइटिक - ऊर्जा स्रोत को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त है। इस मामले में, पोषक तत्वों का संसाधन कई गुना अधिक होता है, लेकिन जैसे-जैसे काम आगे बढ़ता है, लैक्टिक एसिड के गठन के कारण होमियोस्टेसिस का बढ़ता तनाव होता है, और यदि ऐसा काम बड़ी मांसपेशियों द्वारा किया जाता है, तो यह 1.5-2 मिनट से अधिक नहीं रह सकता है। लेकिन इस समय के दौरान, माइटोकॉन्ड्रिया लगभग पूरी तरह से सक्रिय होते हैं, जो न केवल ग्लूकोज को जलाने में सक्षम होते हैं, बल्कि फैटी एसिड भी होते हैं, जिनकी आपूर्ति शरीर में लगभग अटूट है। इसलिए, एरोबिक माइटोकॉन्ड्रियल स्रोत बहुत लंबे समय तक काम कर सकता है, हालांकि, इसकी शक्ति अपेक्षाकृत कम है - ग्लाइकोलाइटिक स्रोत से 2-3 गुना कम, और क्रिएटिन फॉस्फेट की शक्ति से 5 गुना कम है।

शरीर के विभिन्न ऊतकों में ऊर्जा उत्पादन के संगठन की विशेषताएं। विभिन्न ऊतकों में माइटोकॉन्ड्रियल संतृप्ति के विभिन्न स्तर होते हैं। उनमें से सबसे कम हड्डियों और सफेद वसा में है, सबसे अधिक - भूरे रंग के वसा, यकृत और गुर्दे में। तंत्रिका कोशिकाओं में काफी कुछ माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं। मांसपेशियों में माइटोकॉन्ड्रिया की उच्च सांद्रता नहीं होती है, लेकिन इस तथ्य के कारण कि कंकाल की मांसपेशियां शरीर के सबसे बड़े ऊतक हैं (एक वयस्क के शरीर के वजन का लगभग 40%), यह मांसपेशियों की कोशिकाओं की आवश्यकता है जो मोटे तौर पर सभी ऊर्जा चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता और दिशा निर्धारित करते हैं। आईए अर्शवस्की ने इसे "कंकाल की मांसपेशियों का ऊर्जा नियम" कहा।

उम्र के साथ, एक बार में ऊर्जा चयापचय के दो महत्वपूर्ण घटकों में बदलाव होता है: विभिन्न चयापचय गतिविधि में परिवर्तन के साथ ऊतक द्रव्यमान का अनुपात, साथ ही साथ इन ऊतकों में सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीडेटिव एंजाइमों की सामग्री। नतीजतन, ऊर्जा चयापचय जटिल परिवर्तनों से गुजरता है, लेकिन सामान्य तौर पर इसकी तीव्रता उम्र के साथ कम हो जाती है, और काफी महत्वपूर्ण है।

ऊर्जा विनिमय

ऊर्जा विनिमय शरीर का सबसे अभिन्न कार्य है। कोई भी संश्लेषण, किसी भी अंग की गतिविधि, कोई भी कार्यात्मक गतिविधि अनिवार्य रूप से ऊर्जा चयापचय को प्रभावित करेगी, क्योंकि संरक्षण कानून के अनुसार, जिसमें कोई अपवाद नहीं है, पदार्थ के परिवर्तन के साथ जुड़े किसी भी कार्य में ऊर्जा का व्यय होता है।

ऊर्जा की खपत जीव बेसल चयापचय के तीन असमान भागों, कार्यों की ऊर्जा आपूर्ति, साथ ही विकास, विकास और अनुकूली प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की खपत के होते हैं। इन भागों के बीच संबंध व्यक्तिगत विकास और विशिष्ट परिस्थितियों (तालिका 2) के चरण से निर्धारित होता है।

बेसल चयापचय - यह ऊर्जा उत्पादन का न्यूनतम स्तर है जो हमेशा अंगों और प्रणालियों की कार्यात्मक गतिविधि की परवाह किए बिना मौजूद होता है, और कभी शून्य के बराबर नहीं होता है। बेसल चयापचय में तीन मुख्य प्रकार के ऊर्जा व्यय होते हैं: न्यूनतम स्तर के कार्य, निरर्थक चक्र और पुनरावर्ती प्रक्रियाएं।

ऊर्जा के लिए शरीर की न्यूनतम आवश्यकता। कार्यों के न्यूनतम स्तर का प्रश्न काफी स्पष्ट है: यहां तक \u200b\u200bकि पूर्ण आराम की स्थितियों में भी (उदाहरण के लिए, आरामदायक नींद), जब कोई सक्रिय कारक शरीर पर कार्य नहीं करते हैं, तो मस्तिष्क और अंतःस्रावी ग्रंथियों, यकृत और जठरांत्र संबंधी मार्ग, हृदय और रक्त वाहिकाओं की एक निश्चित गतिविधि को बनाए रखना आवश्यक है। , सांस की मांसपेशियों और फेफड़ों के ऊतकों, टॉनिक और चिकनी मांसपेशियों, आदि।

व्यर्थ चक्र। यह कम ज्ञात है कि लाखों चक्रीय जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं लगातार शरीर के प्रत्येक कोशिका में होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप कुछ भी उत्पन्न नहीं होता है, लेकिन उन्हें बाहर निकालने के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ये तथाकथित निरर्थक चक्र हैं, प्रक्रियाएं जो वास्तविक कार्यात्मक कार्य की अनुपस्थिति में सेलुलर संरचनाओं की "लड़ने की क्षमता" को संरक्षित करती हैं। एक कताई शीर्ष की तरह, व्यर्थ चक्र सेल और इसकी सभी संरचनाओं को स्थिरता देते हैं। व्यर्थ चक्रों में से प्रत्येक को बनाए रखने के लिए ऊर्जा व्यय छोटा है, लेकिन उनमें से कई हैं, और परिणामस्वरूप, यह बेसल ऊर्जा व्यय के एक काफी ध्यान देने योग्य हिस्से में तब्दील हो जाता है।

पुनर्योजी प्रक्रियाओं। चयापचय प्रक्रियाओं में शामिल कई जटिल संगठित अणु जल्द ही या बाद में क्षतिग्रस्त होने लगते हैं, अपने कार्यात्मक गुणों को खो देते हैं या यहां तक \u200b\u200bकि विषाक्त प्राप्त करते हैं। निरंतर "मरम्मत और पुनर्स्थापना कार्य" की आवश्यकता होती है, कोशिका से क्षतिग्रस्त अणुओं को हटाकर उनके स्थान पर नए संश्लेषण करते हैं, पिछले वाले के समान। प्रत्येक कोशिका में ऐसी पुनरावर्ती प्रक्रियाएं लगातार होती हैं, क्योंकि किसी भी प्रोटीन अणु का जीवनकाल आमतौर पर 1-2 सप्ताह से अधिक नहीं होता है, और किसी भी कोशिका में सैकड़ों लाखों होते हैं। पर्यावरणीय कारक - प्रतिकूल तापमान, बढ़ी हुई पृष्ठभूमि विकिरण, विषाक्त पदार्थों के संपर्क में और बहुत कुछ - जटिल अणुओं के जीवन को काफी छोटा कर सकते हैं और परिणामस्वरूप, पुनरावर्ती प्रक्रियाओं के तनाव को बढ़ाते हैं।

एक बहुकोशिकीय जीव के ऊतकों के कामकाज का न्यूनतम स्तर। एक सेल का कामकाज हमेशा एक निश्चित होता है बाहरी कार्य... एक मांसपेशी कोशिका के लिए, यह एक संकुचन है, एक तंत्रिका कोशिका के लिए - एक विद्युत आवेग का उत्पादन और चालन, एक ग्रंथि कोशिका के लिए - स्राव का उत्पादन और स्राव का कार्य, एक उपकला कोशिका के लिए - पिनोसिस या आसपास के ऊतकों और जैविक तरल पदार्थों के साथ बातचीत का दूसरा रूप। स्वाभाविक रूप से, किसी भी कार्य को इसके कार्यान्वयन के लिए ऊर्जा के खर्च के बिना नहीं किया जा सकता है। लेकिन कोई भी काम, इसके अलावा, शरीर के आंतरिक वातावरण में बदलाव की ओर जाता है, क्योंकि एक सक्रिय सेल के अपशिष्ट उत्पाद अन्य कोशिकाओं और ऊतकों के प्रति उदासीन नहीं हो सकते हैं। इसलिए, एक कार्य करते समय ऊर्जा की खपत का दूसरा पर्यायवाची होमोस्टैसिस के सक्रिय रखरखाव से जुड़ा होता है, जो कभी-कभी ऊर्जा का एक बहुत ही महत्वपूर्ण हिस्सा खपत करता है। इस बीच, न केवल कार्यात्मक कार्यों को करने के दौरान आंतरिक वातावरण की संरचना बदलती है, बल्कि संरचनाएं भी होती हैं, जो अक्सर विनाश की दिशा में होती हैं। तो, जब कंकाल की मांसपेशियों का अनुबंध (यहां तक \u200b\u200bकि कम तीव्रता का) होता है, तो मांसपेशियों के फाइबर हमेशा टूटते हैं, अर्थात। प्रपत्र की अखंडता का उल्लंघन किया जाता है। शरीर में आकार (होमियोमॉर्फोसिस) की स्थिरता बनाए रखने के लिए विशेष तंत्र हैं, जो क्षतिग्रस्त या परिवर्तित संरचनाओं की सबसे तेज बहाली सुनिश्चित करते हैं, लेकिन यह फिर से ऊर्जा की खपत करता है। और, अंत में, एक विकासशील जीव के लिए अपने विकास की मुख्य प्रवृत्तियों को संरक्षित करना बहुत महत्वपूर्ण है, इसके बावजूद कि विशिष्ट परिस्थितियों के संपर्क के परिणामस्वरूप कार्यों को सक्रिय करना पड़ता है। कार्यों को सक्रिय करने पर दिशा और विकास के चैनलों (होमोरेसिस) की अपरिवर्तनीयता को बनाए रखना ऊर्जा की खपत का दूसरा रूप है।

एक विकासशील जीव के लिए, ऊर्जा खपत का एक महत्वपूर्ण लेख विकास और विकास है। हालांकि, किसी भी एक परिपक्व जीव सहित, अनुकूली पुनर्व्यवस्था की प्रक्रियाएं मात्रा में कम ऊर्जा-गहन नहीं हैं और अनिवार्य रूप से बहुत समान हैं। यहां, ऊर्जा व्यय का उद्देश्य जीनोम को सक्रिय करना है, अप्रचलित संरचनाओं (अपचय) और संश्लेषण (उपचय) को नष्ट करना है।

बेसल चयापचय की लागत और विकास और विकास की लागत उम्र के साथ काफी कम हो जाती है, और प्रदर्शन कार्यों की लागत गुणात्मक रूप से भिन्न हो जाती है। चूँकि यह विकास और विकास की प्रक्रियाओं पर बेसल ऊर्जा व्यय और ऊर्जा व्यय को अलग करने के लिए विधिपूर्वक अत्यंत कठिन है, इसलिए इन्हें आमतौर पर नाम के तहत माना जाता है "बीएक्स"।

बेसल चयापचय की आयु से संबंधित गतिशीलता। एम। रूबनेर (1861) के समय से यह अच्छी तरह से ज्ञात है कि स्तनधारियों में, जैसे-जैसे शरीर का वजन बढ़ता है, प्रति यूनिट द्रव्यमान गर्मी उत्पादन की तीव्रता कम हो जाती है; जबकि प्रति यूनिट सतह पर गणना की गई मात्रा स्थिर ("सतह नियम") रहती है। इन तथ्यों में अभी भी एक संतोषजनक सैद्धांतिक व्याख्या नहीं है, और इसलिए शरीर के आकार और चयापचय दर के बीच संबंधों को व्यक्त करने के लिए अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग किया जाता है। मनुष्यों सहित स्तनधारियों के लिए, एम। क्लेबर का फार्मूला अब सबसे अधिक उपयोग किया जाता है:

M \u003d 67.7 P 0 75 kcal / दिन,

जहाँ M पूरे जीव का ऊष्मा उत्पादन है, और P शरीर का भार है।

हालांकि, बेसल चयापचय दर में उम्र से संबंधित परिवर्तनों को हमेशा इस समीकरण का उपयोग करके वर्णित नहीं किया जा सकता है। जीवन के पहले वर्ष के दौरान, गर्मी उत्पादन में कमी नहीं होती है, जैसा कि क्लेबर समीकरण द्वारा आवश्यक होगा, लेकिन एक ही स्तर पर रहता है या थोड़ा बढ़ जाता है। केवल एक वर्ष की आयु में लगभग चयापचय दर (55 किलो कैलोरी / किग्रा / दिन) प्राप्त की जाती है, जो कि 10 किलोग्राम वजन वाले जीव के लिए क्लेबेर समीकरण के अनुसार "माना" है। केवल 3 वर्ष की आयु से, बेसल चयापचय की तीव्रता धीरे-धीरे कम होने लगती है, और एक वयस्क के स्तर तक पहुंच जाती है - 25 किलो कैलोरी / किग्रा दिन - केवल यौवन की अवधि तक।

विकास और विकास प्रक्रियाओं की ऊर्जा लागत। बच्चों में बढ़ी हुई बेसल चयापचय दर अक्सर विकास लागत से जुड़ी होती है। हालांकि, हाल के वर्षों में किए गए सटीक माप और गणना से पता चला है कि जीवन के पहले 3 महीनों में भी सबसे तीव्र विकास प्रक्रियाओं को दैनिक ऊर्जा खपत के 7-8% से अधिक की आवश्यकता नहीं होती है, और 12 महीनों के बाद वे 1% से अधिक नहीं होते हैं। इसके अलावा, बच्चे के शरीर की ऊर्जा खपत का उच्चतम स्तर 1 वर्ष की आयु में नोट किया गया था, जब इसकी वृद्धि की दर छह महीने की उम्र से 10 गुना कम हो जाती है। Ontogenesis के उन चरणों, जब विकास दर कम हो जाती है, और अंगों और ऊतकों में महत्वपूर्ण गुणात्मक परिवर्तन होते हैं, सेल भेदभाव की प्रक्रियाओं के कारण, अधिक "ऊर्जा-गहन" निकला। बायोकेमिस्ट्स के विशेष अध्ययनों से पता चला है कि ऊतक जो विभेदीकरण प्रक्रियाओं के चरण में प्रवेश करते हैं (उदाहरण के लिए, मस्तिष्क में), माइटोकॉन्ड्रिया की सामग्री में तेजी से वृद्धि होती है, और, परिणामस्वरूप, ऑक्सीडेटिव चयापचय और गर्मी उत्पादन में वृद्धि होती है। इस घटना का जैविक अर्थ यह है कि कोशिका विभेदीकरण की प्रक्रिया में नई संरचनाएं, नए प्रोटीन और अन्य बड़े अणु बनते हैं, जो कोशिका पहले उत्पन्न नहीं कर सकती थी। किसी भी नए व्यवसाय की तरह, इसके लिए विशेष ऊर्जा लागतों की आवश्यकता होती है, जबकि विकास प्रक्रियाएं सेल में प्रोटीन और अन्य मैक्रोमोलेक्यूल की एक "बैच उत्पादन" होती हैं।

आगे के व्यक्तिगत विकास की प्रक्रिया में, बेसल चयापचय की तीव्रता में कमी देखी जाती है। यह पता चला कि उम्र के साथ बेसल चयापचय में विभिन्न अंगों का योगदान है। उदाहरण के लिए, नवजात शिशुओं में मस्तिष्क (बेसल चयापचय दर में महत्वपूर्ण योगदान देता है) शरीर के वजन का 12% है, और एक वयस्क में - केवल 2%। आंतरिक अंग भी असमान रूप से विकसित होते हैं, जो मस्तिष्क की तरह, आराम पर भी उच्च चयापचय ऊर्जा का स्तर होता है - 300 किलो कैलोरी प्रति दिन। एक ही समय में, मांसपेशियों के ऊतकों, जिनमें से सापेक्ष राशि प्रसवोत्तर विकास के दौरान लगभग दोगुनी हो जाती है, आराम पर चयापचय के बहुत कम स्तर की विशेषता है - 18 किलो कैलोरी / किग्रा दिन। एक वयस्क में, मस्तिष्क में लगभग 24% बेसल चयापचय, यकृत - 20%, हृदय - 10% और कंकाल की मांसपेशियां - 28% होती हैं। एक साल के बच्चे में, मस्तिष्क में 53% बेसल चयापचय होता है, यकृत लगभग 18% और कंकाल की मांसपेशियों का योगदान केवल 8% होता है।

स्कूल-आयु के बच्चों में आराम का आदान-प्रदान। बेसल चयापचय को केवल क्लिनिक में मापा जा सकता है: इसके लिए विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। लेकिन बाकी मुद्रा को प्रत्येक व्यक्ति में मापा जा सकता है: यह उसके लिए उपवास की स्थिति में और कई दसियों मिनटों तक मांसपेशियों के आराम में रहने के लिए पर्याप्त है। मूल विनिमय की तुलना में अर्ध-विनिमय विनिमय थोड़ा अधिक है, लेकिन यह अंतर मौलिक नहीं है। चयापचय को आराम करने में उम्र से संबंधित परिवर्तनों की गतिशीलता चयापचय दर में साधारण कमी नहीं है। चयापचय दर में तेजी से कमी की विशेषता वाले काल को अंतराल के अंतराल से बदल दिया जाता है जिसमें विश्राम चयापचय को स्थिर किया जाता है।

इसी समय, चयापचय की तीव्रता में परिवर्तन की प्रकृति और विकास दर (पी। 57 पर 8 देखें।) के बीच एक करीबी रिश्ता पाया जाता है। आंकड़े की पट्टियाँ सापेक्ष वार्षिक वजन को दर्शाती हैं। यह पता चला है कि रिश्तेदार विकास दर जितनी अधिक होगी, इस अवधि के दौरान बाकी विनिमय की तीव्रता में कमी महत्वपूर्ण है।

आंकड़ा एक और विशेषता दिखाता है - स्पष्ट सेक्स अंतर: अध्ययन की गई आयु सीमा में लड़कियां विकास दर और चयापचय की तीव्रता में बदलाव के मामले में लड़कों से लगभग एक वर्ष आगे हैं। उसी समय, आराम विनिमय की तीव्रता और आधी ऊंचाई की छलांग के दौरान बच्चों की वृद्धि दर - 4 से 7 साल के बीच एक करीबी रिश्ता पाया जाता है। उसी अवधि में, दूध के दांतों को स्थायी रूप से बदलना शुरू हो जाता है, जो रूपात्मक और कार्यात्मक परिपक्वता के संकेतकों में से एक के रूप में भी काम कर सकता है।

आगे के विकास की प्रक्रिया में, बेसल चयापचय की तीव्रता में कमी जारी है, और अब यौवन की प्रक्रियाओं के साथ निकट संबंध में है। यौवन के शुरुआती चरणों में, किशोरों में चयापचय दर वयस्कों की तुलना में लगभग 30% अधिक है। संकेतक में एक तेज कमी तीसरे चरण में शुरू होती है, जब गोनाड सक्रिय होते हैं, और यौवन की शुरुआत तक जारी रहता है। जैसा कि आप जानते हैं, यौवन वृद्धि स्पार्ट भी यौवन के चरण III की उपलब्धि के साथ मेल खाता है, अर्थात। और इस मामले में, चयापचय की तीव्रता में कमी की नियमितता सबसे तीव्र वृद्धि की अवधि में बनी हुई है।

इस अवधि के दौरान उनके विकास में लड़के लगभग 1 वर्ष की लड़कियों से पीछे रह गए। इस तथ्य के अनुसार सख्त होने पर, लड़कों में चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता हमेशा एक ही कैलेंडर उम्र की लड़कियों की तुलना में अधिक होती है। ये अंतर छोटे (5-10%) हैं, लेकिन वे यौवन की पूरी अवधि के दौरान स्थिर हैं।

तापमान

थर्मोरेग्यूलेशन, अर्थात् एक स्थिर कोर तापमान बनाए रखना, दो मुख्य प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है: गर्मी उत्पादन और गर्मी हस्तांतरण। गर्मी उत्पादन (थर्मोजेनेसिस) निर्भर करता है, सबसे पहले, चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता पर, जबकि गर्मी हस्तांतरण थर्मल इन्सुलेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है और वासोमोटर प्रतिक्रियाओं, बाहरी श्वसन और पसीने की गतिविधि सहित जटिल शारीरिक तंत्रों की एक पूरी जटिल है। इस संबंध में, थर्मोजेनेसिस को रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र, और गर्मी हस्तांतरण को बदलने के तरीकों को संदर्भित किया जाता है - भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र के लिए। उम्र के साथ, वे और अन्य तंत्र दोनों बदलते हैं, साथ ही एक स्थिर शरीर के तापमान को बनाए रखने में उनका महत्व है।

थर्मोरेगुलेटरी तंत्र का आयु-संबंधी विकास। विशुद्ध रूप से भौतिक कानून इस तथ्य को जन्म देते हैं कि जैसे-जैसे शरीर का द्रव्यमान और पूर्ण आकार बढ़ता है, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन का योगदान कम हो जाता है। तो, नवजात शिशुओं में, थर्मोरेगुलेटरी गर्मी उत्पादन का मान लगभग 0.5 किलो कैलोरी / किलोग्राम एच हैल है, और एक वयस्क में - 0.15 किलो कैलोरी / किलो एच है।

परिवेश के तापमान में कमी के साथ, एक नवजात शिशु एक वयस्क के रूप में लगभग समान मूल्यों तक गर्मी के उत्पादन में वृद्धि कर सकता है - 4 किलो कैलोरी / किग्रा एच तक। हालांकि, कम थर्मल इन्सुलेशन (0.15 डिग्री मीटर 2 घंटे / किलो कैलोरी) के कारण, एक नवजात बच्चे में रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की सीमा बहुत अधिक है। छोटा - 5 ° से अधिक नहीं। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि महत्वपूर्ण तापमान ( वें), जिस पर थर्मोजेनेसिस चालू है, एक पूर्ण-अवधि के बच्चे के लिए +33 ° С है, और वयस्क अवस्था तक यह घटकर +27 ... + 23 ° С है। हालाँकि, कपड़ों में, थर्मल इंसुलेशन आमतौर पर 2.5 केएलओ, या 0.45 डिग्री-एम 2 घंटे / किलो कैलोरी होता है, महत्वपूर्ण तापमान का मान घटकर + 20 डिग्री सेल्सियस हो जाता है, इसलिए कमरे के तापमान पर अपने सामान्य कपड़ों में एक बच्चा थर्मोर्यूट्रल वातावरण में होता है , अर्थात। ऐसी परिस्थितियों में जिन्हें शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए अतिरिक्त लागतों की आवश्यकता नहीं होती है।

केवल ड्रेसिंग प्रक्रिया के दौरान, शीतलन को रोकने के लिए, जीवन के पहले महीनों के बच्चे को गर्मी उत्पादन के पर्याप्त शक्तिशाली तंत्र को चालू करना चाहिए। इसके अलावा, इस उम्र के बच्चों में थर्मोजेनेसिस के विशेष, विशिष्ट, तंत्र हैं जो वयस्कों में अनुपस्थित हैं। शीतलन के जवाब में, एक वयस्क कांपना शुरू हो जाता है, जिसमें तथाकथित "सिकुड़ा हुआ" थर्मोजेनेसिस शामिल है, अर्थात् कंकाल की मांसपेशियों (ठंड के झटके) में अतिरिक्त गर्मी उत्पादन। बच्चे के शरीर की संरचनात्मक विशेषताएं गर्मी उत्पादन के ऐसे तंत्र को अप्रभावी बनाती हैं, इसलिए, बच्चों में, तथाकथित "गैर-संविदात्मक" थर्मोजेनेसिस सक्रिय होता है, कंकाल की मांसपेशियों में नहीं, बल्कि पूरी तरह से अन्य अंगों में स्थानीयकृत होता है।

ये आंतरिक अंग हैं (सबसे पहले, यकृत) और विशेष भूरे वसा ऊतक, माइटोकॉन्ड्रिया (इसलिए इसका भूरा रंग) और उच्च ऊर्जा क्षमताओं वाले संतृप्त। एक स्वस्थ बच्चे में भूरे रंग के वसा के ऊष्मा उत्पादन की सक्रियता को शरीर के उन हिस्सों में त्वचा के तापमान में वृद्धि से देखा जा सकता है जहां भूरे रंग का वसा अधिक सतही रूप से स्थित होता है - चौराहा क्षेत्र और गर्दन। इन क्षेत्रों में तापमान में परिवर्तन से, कोई बच्चे के थर्मोरग्यूलेशन तंत्र की स्थिति, उसके सख्त होने की डिग्री का न्याय कर सकता है। जीवन के पहले महीनों में एक बच्चे के तथाकथित "हॉट नप" भूरे रंग की वसा की गतिविधि के साथ ठीक से जुड़ा हुआ है।

जीवन के पहले वर्ष के दौरान, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की गतिविधि कम हो जाती है। 5-6 महीने के बच्चे में, शारीरिक थर्मोरेग्यूलेशन की भूमिका स्पष्ट रूप से बढ़ जाती है। उम्र के साथ, भूरे रंग की वसा का थोक गायब हो जाता है, लेकिन यहां तक \u200b\u200bकि 3 साल की उम्र तक, भूरे रंग के वसा के सबसे बड़े हिस्से की प्रतिक्रिया - इंटरसेपुलर - बनी हुई है। ऐसी रिपोर्टें हैं कि उत्तर में काम करने वाले वयस्कों में, बाहरी, भूरे वसा ऊतक ऊतक सक्रिय रूप से कार्य करना जारी रखते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, 3 साल से अधिक उम्र के बच्चे में, गैर-संविदात्मक थर्मोजेनेसिस की गतिविधि सीमित है, और कंकाल की मांसपेशियों की विशिष्ट संकुचन गतिविधि - मांसपेशियों की टोन और मांसपेशी कांपना - रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन सक्रिय गर्मी उत्पादन में एक प्रमुख भूमिका निभाने के लिए शुरू होता है। यदि ऐसा बच्चा शॉर्ट रूम और टी-शर्ट में एक सामान्य कमरे के तापमान (+20 डिग्री सेल्सियस) में पाता है, तो 100 में से 80 मामलों में गर्मी उत्पादन सक्रिय होता है।

अर्ध-वृद्धि की छलांग (5-6 वर्ष) के दौरान विकास प्रक्रियाओं को मजबूत करने से अंगों की लंबाई और सतह क्षेत्र में वृद्धि होती है, जो शरीर और पर्यावरण के बीच एक विनियमित गर्मी विनिमय प्रदान करता है। यह बदले में, इस तथ्य की ओर जाता है कि 5.5-6 वर्ष से शुरू (विशेष रूप से लड़कियों में स्पष्ट रूप से), थर्मोरेगुलेटरी फ़ंक्शन में महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं। शरीर का थर्मल इन्सुलेशन बढ़ता है, और रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की गतिविधि काफी कम हो जाती है। शरीर के तापमान को विनियमित करने की यह विधि अधिक किफायती है, और यह इस पद्धति है जो आगे की आयु के विकास के दौरान प्रमुख हो जाती है। थर्मोरॉग्यूलेशन विकास की यह अवधि सख्त प्रक्रियाओं के लिए संवेदनशील है।

यौवन की शुरुआत के साथ, थर्मोरेग्यूलेशन के विकास में अगला चरण शुरू होता है, उभरती हुई कार्यात्मक प्रणाली के विकार में प्रकट होता है। 11-12 वर्षीय लड़कियों और 13 वर्षीय लड़कों में, बाकी चयापचय की तीव्रता में निरंतर कमी के बावजूद, संवहनी विनियमन का कोई संगत समायोजन नहीं है। केवल किशोरावस्था में, यौवन के पूरा होने के बाद, थर्मोरॉग्यूलेशन की संभावनाएं विकास के एक निश्चित स्तर तक पहुंचती हैं। किसी के शरीर के ऊतकों के थर्मल इन्सुलेशन में वृद्धि से रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन (यानी, अतिरिक्त गर्मी उत्पादन) को शामिल किए जाने के साथ-साथ पर्यावरण का तापमान 10-15 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है। शरीर की यह प्रतिक्रिया स्वाभाविक रूप से अधिक किफायती और कुशल है।

खाना

मानव शरीर के लिए आवश्यक सभी पदार्थ, जो ऊर्जा का उत्पादन करने और अपने शरीर का निर्माण करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, पर्यावरण से आते हैं। जैसा कि बच्चा बड़ा होता है, जीवन के पहले वर्ष के अंत तक, स्वतंत्र पोषण के लिए अधिक से अधिक स्विच, और 3 साल के बाद, बच्चे का पोषण एक वयस्क से बहुत अलग नहीं होता है।

पोषक तत्वों के संरचनात्मक घटक। मानव भोजन पौधे और जानवरों की उत्पत्ति का हो सकता है, लेकिन इसकी परवाह किए बिना, इसमें कार्बनिक यौगिकों - प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के समान वर्ग शामिल हैं। दरअसल, यौगिकों के ये समान वर्ग मुख्य रूप से व्यक्ति के शरीर का गठन करते हैं। इसी समय, पशु और पौधों के खाद्य पदार्थों के बीच मतभेद हैं, और वे काफी महत्वपूर्ण हैं।

कार्बोहाइड्रेट... पादप भोजन का सबसे बड़ा घटक कार्बोहाइड्रेट है (ज्यादातर स्टार्च के रूप में), जो मानव शरीर की ऊर्जा आपूर्ति का आधार बनते हैं। एक वयस्क के लिए, आपको 4: 1: 1 के अनुपात में कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। चूंकि बच्चों में चयापचय प्रक्रिया अधिक तीव्र होती है, और मुख्य रूप से मस्तिष्क की चयापचय गतिविधि के कारण होती है, जो लगभग विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट पर फ़ीड होती है, बच्चों को अधिक कार्बोहाइड्रेट भोजन प्राप्त करना चाहिए - 5: 1: 1 के अनुपात में। जीवन के पहले महीनों में, एक बच्चे को पौधे के खाद्य पदार्थ नहीं मिलते हैं, लेकिन स्तन के दूध में अपेक्षाकृत बहुत अधिक कार्बोहाइड्रेट होते हैं: यह गाय के दूध के समान वसा के बारे में होता है, जिसमें 2 गुना कम प्रोटीन होता है, लेकिन 2 गुना अधिक कार्बोहाइड्रेट होता है। मानव दूध में कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन का अनुपात लगभग 5: 2: 1 है। जीवन के पहले महीनों में शिशुओं को खिलाने के लिए कृत्रिम सूत्र लगभग आधा-पतला गाय के दूध के आधार पर फ्रुक्टोज, ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट के साथ तैयार किया जाता है।

वसा। वनस्पति भोजन शायद ही कभी वसा में समृद्ध होता है, लेकिन वनस्पति वसा में निहित घटक मानव शरीर के लिए आवश्यक हैं। पशु वसा के विपरीत, वनस्पति वसा में बहुत सारे तथाकथित पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड होते हैं। ये लंबी श्रृंखला वाले फैटी एसिड होते हैं, जिनकी संरचना में दोहरे रासायनिक बंधन होते हैं। ऐसे अणुओं का उपयोग मानव कोशिकाओं द्वारा कोशिका झिल्ली के निर्माण के लिए किया जाता है, जिसमें वे एक स्थिर भूमिका निभाते हैं, कोशिकाओं को आक्रामक अणुओं और मुक्त कणों के आक्रमण से बचाते हैं। इस संपत्ति के कारण, वनस्पति वसा में एंटीकैंसर, एंटीऑक्सिडेंट और एंटीराडियल गतिविधि होती है। इसके अलावा, समूह ए और ई के मूल्यवान विटामिन की एक बड़ी मात्रा आमतौर पर वनस्पति वसा में भंग कर दी जाती है। वनस्पति वसा का एक और लाभ उनमें कोलेस्ट्रॉल की अनुपस्थिति है, जो मानव रक्त वाहिकाओं में जमा हो सकती है और स्केलेरोटिक परिवर्तन का कारण बन सकती है। दूसरी ओर, पशु वसा में एक महत्वपूर्ण मात्रा में कोलेस्ट्रॉल होता है, लेकिन व्यावहारिक रूप से इसमें विटामिन और पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड नहीं होते हैं। हालांकि, मानव शरीर के लिए पशु वसा भी आवश्यक है, क्योंकि वे ऊर्जा आपूर्ति का एक महत्वपूर्ण घटक हैं, और इसके अलावा, उनमें लिपोकिंस होते हैं, जो शरीर को अपने स्वयं के वसा को अवशोषित करने और संसाधित करने में मदद करते हैं।

प्रोटीन। पौधे और पशु प्रोटीन भी उनकी संरचना में काफी भिन्न होते हैं। यद्यपि सभी प्रोटीन अमीनो एसिड से बने होते हैं, लेकिन इनमें से कुछ आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक्स को मानव शरीर की कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है, जबकि अन्य नहीं कर सकते हैं। ये बाद वाले कुछ ही हैं, केवल 4-5 प्रजातियां, लेकिन उन्हें किसी भी चीज़ से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है, इसलिए उन्हें आवश्यक अमीनो एसिड कहा जाता है। पौधों के भोजन में लगभग कोई आवश्यक अमीनो एसिड नहीं होता है - केवल फलियां और सोयाबीन उनमें से थोड़ी मात्रा में होते हैं। इस बीच, इन पदार्थों का व्यापक रूप से मांस, मछली और अन्य पशु उत्पादों में प्रतिनिधित्व किया जाता है। कुछ आवश्यक अमीनो एसिड की कमी से विकास प्रक्रियाओं की गतिशीलता और कई कार्यों के विकास पर नाटकीय नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, और सबसे महत्वपूर्ण रूप से बच्चे के मस्तिष्क और बुद्धि के विकास पर। इस कारण से, जो बच्चे कम उम्र में लंबे समय तक कुपोषण का शिकार होते हैं, वे अक्सर जीवन के लिए मानसिक रूप से अक्षम हो जाते हैं। यही कारण है कि बच्चों को किसी भी मामले में जानवरों के भोजन के उपयोग में प्रतिबंधित नहीं किया जाना चाहिए: कम से कम दूध और अंडे, साथ ही साथ मछली। जाहिर है, यह परिस्थिति इस तथ्य से जुड़ी है कि 7 साल से कम उम्र के बच्चे, ईसाई परंपराओं के अनुसार, उपवास का पालन नहीं करना चाहिए, अर्थात, पशु भोजन से इनकार करना चाहिए।

मैक्रो और माइक्रोलेमेंट्स। खाद्य पदार्थों में रेडियोधर्मी और भारी धातुओं के संभावित अपवाद के साथ-साथ अक्रिय गैसों के साथ विज्ञान के लिए जाने जाने वाले लगभग सभी रासायनिक तत्व होते हैं। कुछ तत्व, जैसे कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फास्फोरस, कैल्शियम, पोटेशियम, सोडियम और कुछ अन्य, सभी खाद्य उत्पादों में शामिल हैं और बहुत बड़ी मात्रा में (प्रति दिन दसियों और सैकड़ों ग्राम) शरीर में प्रवेश करते हैं। ऐसे पदार्थों को आमतौर पर कहा जाता है मैक्रोन्यूट्रिएंट्स। अन्य भोजन में सूक्ष्म मात्रा में पाए जाते हैं, यही कारण है कि उन्हें सूक्ष्म पोषक तत्व कहा जाता है। ये आयोडीन, फ्लोरीन, तांबा, कोबाल्ट, चांदी और कई अन्य तत्व हैं। लोहे को अक्सर ट्रेस तत्वों के रूप में संदर्भित किया जाता है, हालांकि शरीर में इसकी मात्रा काफी बड़ी है, क्योंकि लोहे शरीर के भीतर ऑक्सीजन के हस्तांतरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। किसी भी सूक्ष्म पोषक तत्व की कमी से गंभीर बीमारी हो सकती है। उदाहरण के लिए, आयोडीन की कमी से गंभीर थायरॉयड रोग (जिसे गण्डमाला कहा जाता है) का विकास होता है। लोहे की कमी से लोहे की कमी से एनीमिया, एनीमिया का एक रूप होता है जो बच्चे के प्रदर्शन, विकास और विकास को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। ऐसे सभी मामलों में, पोषण सुधार आवश्यक है, आहार में गायब तत्वों वाले खाद्य पदार्थों का समावेश। तो, समुद्री शैवाल - केल्प में आयोडीन बड़ी मात्रा में पाया जाता है, इसके अलावा, आयोडीन युक्त टेबल नमक दुकानों में बेचा जाता है। लोहा बीफ़ जिगर, सेब और कुछ अन्य फलों में पाया जाता है, साथ ही साथ बच्चों की टॉफ़ी "हेमाटोजेन" फार्मेसियों में बेची जाती है।

विटामिन, विटामिन की कमी, चयापचय संबंधी रोग। विटामिन मध्यम आकार और जटिलता के कार्बनिक अणु हैं जो सामान्य रूप से मानव शरीर की कोशिकाओं द्वारा उत्पादित नहीं होते हैं। हमें भोजन से विटामिन प्राप्त करने के लिए मजबूर किया जाता है, क्योंकि वे शरीर में जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को विनियमित करने वाले कई एंजाइमों के काम के लिए आवश्यक हैं। विटामिन बहुत अस्थिर पदार्थ होते हैं, इसलिए आग पर पकाने से इसमें मौजूद विटामिन पूरी तरह से नष्ट हो जाते हैं। केवल कच्चे खाद्य पदार्थों में ध्यान देने योग्य मात्रा में विटामिन होते हैं, इसलिए सब्जियां और फल हमारे लिए विटामिन का मुख्य स्रोत हैं। शिकार के जानवर, साथ ही उत्तर के स्वदेशी लोग, जो मांस और मछली पर विशेष रूप से रहते हैं, उन्हें कई पशु उत्पादों से पर्याप्त विटामिन मिलता है। तला और उबला हुआ मांस और मछली में व्यावहारिक रूप से कोई विटामिन नहीं हैं।

विटामिन की कमी विभिन्न चयापचय रोगों में प्रकट होती है, जिन्हें सामूहिक रूप से विटामिन की कमी कहा जाता है। लगभग 50 विटामिन अब खोजे जा चुके हैं, और उनमें से प्रत्येक क्रमशः चयापचय प्रक्रियाओं की अपनी "साइट" के लिए जिम्मेदार है, और विटामिन की कमी के कारण होने वाले रोग, कई दर्जन हैं। स्कर्वी, बेरीबेरी, पेलाग्रा और इस तरह के अन्य रोगों को व्यापक रूप से जाना जाता है।

विटामिन दो बड़े समूहों में विभाजित हैं: वसा में घुलनशील और पानी में घुलनशील। पानी में घुलनशील विटामिन सब्जियों और फलों में बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं, और वसा में घुलनशील विटामिन अधिक बार बीज और नट्स में पाए जाते हैं। जैतून, सूरजमुखी, मकई और अन्य वनस्पति तेल कई वसा में घुलनशील विटामिन के महत्वपूर्ण स्रोत हैं। हालांकि, विटामिन डी (एंटी-रैशिटिस) मुख्य रूप से मछली के तेल में पाया जाता है, जो कॉड और कुछ अन्य समुद्री मछली के जिगर से प्राप्त होता है।

मध्य और उत्तरी अक्षांशों में, शरद ऋतु से संरक्षित पौधों के खाद्य पदार्थों में विटामिन की मात्रा वसंत तक तेजी से घट जाती है, और कई लोग - उत्तरी देशों के निवासी - विटामिन की कमी का अनुभव करते हैं। नमकीन और मसालेदार खाद्य पदार्थ (गोभी, खीरे और कुछ अन्य), जो कई विटामिनों में उच्च हैं, इस स्थिति को दूर करने में मदद करते हैं। इसके अलावा, आंतों के माइक्रोफ्लोरा द्वारा विटामिन का उत्पादन किया जाता है, इसलिए, सामान्य पाचन के साथ, एक व्यक्ति को पर्याप्त मात्रा में कई आवश्यक बी विटामिन के साथ आपूर्ति की जाती है। जीवन के पहले वर्ष के बच्चों में, आंतों के माइक्रोफ्लोरा का अभी तक गठन नहीं हुआ है, इसलिए, उन्हें मां के दूध की पर्याप्त मात्रा, साथ ही विटामिन के स्रोतों के रूप में फलों और सब्जियों के रस को प्राप्त करना चाहिए।

ऊर्जा, प्रोटीन, विटामिन के लिए दैनिक आवश्यकता। भोजन प्रति दिन खाने की मात्रा सीधे चयापचय प्रक्रियाओं की दर पर निर्भर करती है, क्योंकि भोजन को सभी कार्यों (छवि 13) पर खर्च की गई ऊर्जा की पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करनी चाहिए। यद्यपि 1 वर्ष से अधिक उम्र के बच्चों में चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता उम्र के साथ कम हो जाती है, उनके शरीर के वजन में वृद्धि से कुल (सकल) ऊर्जा खपत में वृद्धि होती है। तदनुसार आवश्यक पोषक तत्वों की आवश्यकता बढ़ जाती है। बच्चों द्वारा पोषक तत्वों, विटामिन और आवश्यक खनिजों के लगभग दैनिक सेवन को दर्शाते हुए संदर्भ तालिका (टेबल्स 3-6) निम्नलिखित हैं। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि टेबल किसी भी भोजन में शामिल पानी के साथ-साथ प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट से संबंधित नहीं होने वाले कार्बनिक पदार्थों (उदाहरण के लिए, सेलूलोज़, जो सब्जियों का थोक बनाती है) को ध्यान में रखे बिना शुद्ध पदार्थों का द्रव्यमान देते हैं।