Back to the topics list

nafas olish

Nafas olishni tushunish: kimyoviy nuqtai nazar

Nafas olish tirik organizmlarga oziq-ovqat molekulalaridan energiya olish imkonini beradigan asosiy biologik jarayondir. Asosiysi, nafas olish biokimyoviy energiyani ozuqa moddalaridan adenozin trifosfatga (ATP) aylantiradigan kimyoviy reaktsiyalar seriyasidir, bu hujayralar ichida kimyoviy energiyani saqlaydigan va tashiydigan molekuladir. Ushbu dars nafas olish kimyosini o'rganadi, bu reaktsiyalar hayotni qanday osonlashtirishiga e'tibor qaratadi.

Nafas olish asoslari

Eng umumiy ma'noda nafas olishni ikkita asosiy turga bo'lish mumkin: kislorodni talab qiladigan aerob nafas olish va kerak bo'lmagan anaerob nafas olish . Aerob nafas olish samaraliroq va quyidagi kimyoviy tenglama bilan ifodalanishi mumkin:

Bu tenglama glyukoza ( \(\textrm{C}_6\textrm{H}_{12}\textrm{O}_6\) ) kislorod ( \(6\textrm{O}_2\) ) bilan reaksiyaga kirishishini koʻrsatadi. karbonat angidrid ( \(6\textrm{CO}_2\) ), suv ( \(6\textrm{H}_2\textrm{O}\) ) va ATP koʻrinishidagi energiya.

Boshqa tomondan, anaerob nafas olish kislorodsiz sodir bo'ladi va organizmga qarab turli xil yakuniy mahsulotlarni o'z ichiga oladi. Masalan, xamirturushda glyukoza etanol va karbonat angidridga aylanadi va energiyani chiqaradi.

Nafas olishdagi kimyoviy reaksiyalar

Nafas olish bir qator murakkab kimyoviy reaktsiyalarni o'z ichiga oladi. Ularni uchta asosiy bosqichga bo'lish mumkin: glikoliz , Krebs tsikli (yoki limon kislotasi aylanishi) va elektron tashish zanjiri .

• Glikoliz: Bu hujayralar sitoplazmasida sodir bo'ladi va glyukozani ikkita piruvat molekulasiga parchalaydi, bu jarayonda oz miqdorda ATP va NADH hosil qiladi. Bu bosqich kislorod bilan yoki kislorodsiz sodir bo'lishi mumkin.
• Krebs tsikli: Bu hujayralar mitoxondriyalarida (eukaryotik hujayralarda) sodir bo'ladi va glikoliz jarayonida hosil bo'lgan piruvatni qayta ishlaydi va ko'proq NADH va FADH2 hosil qiladi, shuningdek, oz miqdorda ATP va chiqindi mahsulot sifatida karbonat angidridni chiqaradi.
• Elektron tashish zanjiri: Bu ham mitoxondriyada joylashgan. Bu erda oldingi bosqichlarda ishlab chiqarilgan NADH va FADH2 elektronlarni bir qator tashuvchilar orqali o'tkazish orqali katta miqdordagi ATP hosil qilish uchun ishlatiladi, natijada vodorod ionlarining ATP sintazasi orqali oqib o'tishiga imkon beradi va ADP dan ATP hosil qiladi.

Kimyoviy energiya va ATP

Nafas olishning maqsadi glyukozada saqlanadigan kimyoviy energiyani hujayra foydalanishi mumkin bo'lgan shaklga - ATP ga aylantirishdir. Batafsil konversiya jarayoni murakkab bo'lib, elektronlar va protonlarni membranalar bo'ylab uzatishni o'z ichiga oladi, natijada xemiosmoz deb nomlanuvchi jarayon orqali ATP ishlab chiqariladi.

ATP yoki adenozin trifosfat hujayra ichidagi energiya valyutasi vazifasini bajaradi. ADP (adenozin difosfat) va noorganik fosfatga gidrolizlanishi (ATP ning suv bilan reaksiyasi) jarayonida ajralib chiqadigan energiya turli hujayra jarayonlarini, jumladan mushaklarning qisqarishini, nerv impulslarining tarqalishini va kimyoviy sintezni ta'minlash uchun ishlatiladi.

Kimyoda va undan tashqarida nafas olishning ahamiyati

Nafas olishni kimyoviy nuqtai nazardan tushunish kimyoning biologiyadagi markaziy rolini yoritadi. Nafas olishni boshqaradigan jarayonlar murakkab molekulyar o'zaro ta'sirlar va reaktsiyalarni o'z ichiga oladi, kimyo va hayot o'rtasidagi o'zaro ta'sirni namoyish etadi. Bu reaktsiyalar shunchaki energiya chiqarishdan tashqari, hujayra metabolizmiga ta'sir qiladi, hujayra muhitini tartibga soladi va hayotiy biomolekulalarning sintezini ta'minlaydi. Shunday qilib, nafas olish nafaqat omon qolish kaliti, balki hayotni qo'llab-quvvatlovchi molekulyar dunyoga oynadir.

Bundan tashqari, nafas olishni o'rganish organizmlarning atrof-muhitga qanday moslashishi haqida tushuncha beradi. Kislorod kam bo'lgan muhitda o'sadigan organizmlar turli xil elektron qabul qiluvchilardan foydalangan holda va bir qator yakuniy mahsulotlar ishlab chiqaradigan anaerob nafas olishning o'zgarishini qo'llaydi. Ushbu moslashuvchanlik biologiyadagi kimyoviy jarayonlarning ko'p qirraliligini va biokimyoviy yo'llarning evolyutsion ahamiyatini ta'kidlaydi.

Nafas olish bilan bog'liq tajribalar

Nafas olishning hujayra komponentlari bilan bevosita tajriba o'tkazish maxsus jihozlarni talab qilishi mumkin bo'lsa-da, oddiy tajribalar nafas olish tamoyillarini ko'rsatishga yordam beradi. Misol uchun, xamirturush fermentatsiyasini kuzatish anaerob nafas olishning amaliy namoyishini taklif qiladi. Xamirturush, shakar va suvni muhrlangan idishda aralashtirish va hosil bo'lgan karbonat angidridni o'lchash orqali glyukozaning etanol va karbonat angidridga aylanish jarayonini ko'rish mumkin.

Yana bir tajriba aerob nafas olishni ko'rsatish uchun unib chiqadigan urug'lardan foydalanishni o'z ichiga oladi. Urug'larni karbonat angidrid indikatori bo'lgan muhrlangan idishga joylashtirish (masalan, karbonat angidrid borligida bulutli bo'lib ketadigan ohak suvi) urug'lar aerobik nafas olayotganda, kislorodni iste'mol qilib, karbonat angidridni chiqaradigan karbonat angidridning chiqishini ko'rsatishi mumkin.

Xulosa

Nafas olish tirik tizimlarni tavsiflovchi ajoyib kimyoni ko'rsatadigan asosiy jarayondir. Nafas olishning asosiy kimyoviy reaktsiyalarini o'rganish orqali biz hayotni tashkil etuvchi ko'p sonli faoliyatni qo'llab-quvvatlovchi organizmlar ichida energiya qanday oqishi haqida tushunchaga ega bo'lamiz. Nafas olishni o'rganish molekulalar va hayot jarayonlari o'rtasidagi chuqur aloqalarni ta'kidlab, kimyo va biologiyani bog'laydi. Shunday qilib, nafas olishni tushunish nafaqat biologiya haqidagi bilimimizni chuqurlashtiradi, balki hayot mexanizmlarini tushuntirishda kimyoning o'zgartiruvchi kuchini ham ko'rsatadi.