A légzés önszabályozó folyamatként
A légzés az egyik leginkább szabályozott folyamat. A légzés szabályozása elsősorban celluláris szinten történik. A légzésszabályozás mechanizmusa különböző.
Az enzimaktivitás szabályozásának mechanizmusa a legjobban tanulmányozható. Például, amikor a cella megy gyors folyamatok, amelyek megkövetelik az energia, az ATP alakítjuk ADP és szervetlen foszfát. Növelése foszfát koncentrációját a sejtben aktiválja a három enzim hexokináz, foszfofruktokináz és glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz; Ennek eredményeképpen a glikolízis gyorsabb. Egyidejűleg van gátlása a pentóz-foszfát-ciklusban, mint növekvő mennyiségű foszfát aktivitását csökkenti a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz, és a transketalazy transzaldolázt. A szemközti helyzetben, egy hiány foszfor elnyomott glikolízis és a pentóz-foszfát ciklus aktiválódik.
Nagy mennyiségű ATP gátolja a glikolízist a foszfofruktokináz deaktiválásával. Anoxikus környezetben a foszfát mennyisége nő, és a foszfo-fructokináz enzim aktiválódik, ami növeli a glikolízist. Az ATP szintézisének növekedése szintén gátolja a Krebs ciklust a piruvát-kináz és citrát szintáz aktivitásának csökkentésével. A Krebs-ciklus sebességének lelassulása az ATP szintézisének csökkenéséhez vezet, aminek következtében a foszfofruktokináz gátló hatása megszűnik, és a ciklus gyorsabban megy. Ez a példa azt mutatja, hogy a légzés nemcsak szabályozott, hanem önszabályozó folyamat is. Az önszabályozás alapja a visszacsatolás.
Megjegyezzük, hogy az O2 szint a szövetekben nemcsak a légzés intenzitását érinti, hanem meghatározza a légzőkészülékek kiadási mennyiségét is.
L. Pasteur megjegyezte, hogy a légköri oxigén jelenlétében a sejtekben a glükózfogyasztás mértéke jelentősen csökken, és fordítva anaerob körülmények között a sejtek 6-szor több glükózt fogyasztanak.
Az O2 hatása. amely gátolja a fermentációt, az anaerob metabolizmus termelését és csökkenti a szénhidrátok fogyasztásának mértékét, a Pasteur hatásnak nevezték.
A légzés modern fogalmai, mint önszabályozó folyamatok, lehetővé teszik a Pasteur-hatás kifejtését a következőképpen. A glükózfogyasztás csökkenése annak a ténynek tudható be, hogy a csökkent NAD oxigénnel való oxidációja során további ATP keletkezik. Ezért az aerob körülmények között a sejtnek elég kevés glükózra van szüksége ahhoz, hogy kielégítse igényeit.
Hogyan tudja a sejtek megtudni, hogy kevesebb glükózt lehet elfogyasztani? Oxigén jelenlétében fokozódik az ATP szintézise, és ennek megfelelően a foszfát koncentrációja csökken, és az utóbbi, mint azt korábban említettük, gátolja a glikolízist.
A sejtszintű szabályozás másik mechanizmusa a membránok konformációs változásaihoz kapcsolódik. A membránok különböző ingerek hatására kialakuló fehérjemolekulák konformációs változásai megnövelik a permeabilitásukat. Fokozott mitokondriális membrán permeabilitás felgyorsítja beáramlását a organellum származó hyaloplasm termékek a glikolízis és a légzés (Krebs-ciklus, ATP-szintézis) gyorsabb lesz.
A fő élettani folyamatok, fotoszintézis és légzés ciklikus. Mi a folyamat ciklikusságának fiziológiai jelentése? A visszacsatolással végrehajtott ciklikus folyamatokat a minimálisan elérhető termékek szabályozzák. Feedback megérteni befolyása összefüggő reakciók később ciklus termék szintézis (bomlás) a korábbi termék. Például, szabad foszforsav megnöveli a légzési sebesség, de amint a légzési sebesség növekszik, az ellátási foszforsav csökken, és a légzés gátolt. Így a visszacsatolás elve a folyamatok önszabályozásának alapját képezi. De másfelől, bármilyen ciklikus folyamat egy élő sejt, mint például a Krebs-ciklus, nem úgy kell tekinteni, mint egy zárt és egy nyitott rendszer, ahonnan jött, és hogy mely összetevőket tartalmazza. Így, Krebs-ciklus kezdődik az a tény, hogy ez magában foglalja oxálacetát (csuka), és ketoglutorat - egyik savak a ciklus - okozhat a reduktív aminálási alakítjuk glutamát, és aztán kilép a hurok.
Ismételten jegyezni, hogy a különböző folyamatok (a glikolízis és a Calvin-ciklus, a glikolízis és a Hatch ciklus - Slack, pentóz-foszfát-ciklusban, és Calvin-ciklus) előállított azonos termék (PGA, PGA, FEP, ribóz-5-foszfátot, eritróz-4-foszfát és mások). Mivel a közös intermedierek, bizonyos módon a konvertáló kommunikálni „reakciókban hálózat”, miáltal lehetővé válik, hogy váltani egyik út a másik csere. A reakcióhálózat az anyagcsere önszabályozásának eszköze. A különböző anyagcsere-útvonalak metszéspontjánál (egy közös termék) sok enzim versenyez ugyanazon szubsztrátumra. Gátlása reakciók kíséretében gyorsulása egy sáv másik reakcióút vezet, végső soron, hogy váltani, például az egyik légzési ciklusra a másikra. Ez az ún. Szabályozási anyagcsere mechanizmus. Például, foszfoenolpiruvát lehet alakítani piruvát (glikolízis során), vagy karboxilezett alkotnak csuka (Hatch ciklus - Slack):
Így a légzést két fő funkció jellemzi (3.12. Ábra).
1. Energia kibocsátás, amelyet az anyagcsere folyamatokban használnak.
2. Az építőelemek kialakulása, amelyben a sejtek sok más vegyületet szintetizálnak.