دستگاه های انرژی

دستگاه های انرژی

دستگاه های انرژی 

سلولها به سه روش ATP تولید می کنند : ۱- دستگاه ATP-PCr فسفاژن ۲- دستگاه گلیکولیتیک ۳- دستگاه هوازی 

دستگاه ATP-PCr : مولکول پرانرژی فسفوکراتین PCr بعد از تجزیه بوسیله آنزیم کراتین کیناز موجب دوباره سازی ATP می شود و انرژی آزاد شده از ان به تر مستقیم برای انجام کار سلولی استفاده نمی شود . آنزیم کراتین کیناز ، Pi را از PCr جدا می کند ، انرژی آزاد شده برای ترکیب Pi با مولکول ADP و تشکیل ATP به مصرف می رسد . با این دستگاه سلولها می توانند همزمان با جدا شدن یک گروه فسفات و آزاد شدن انرژی از ATP ، با تجزیه PCr از تخلیه ذخایر ATP جلوگیری کنند . این فرآیند می تواند در حضور اکسیژن روی دهد ولی نیازی به اکسیژن ندارد بنابرین یک دستگاه بی هوازی است . در چند ثانیه اول سطح ATP بطور نسبی ثابت ولی سطح PCr بطور یکنواخت کاهش پیدا می کند . ذخایر ATP و PCr می تواند انرژی عضلات را به مدت ۳ تا ۱۵ ثانیه تامین کند . انرژی حاصل یک مول ATP به ازای یک مول PCr است .

دستگاه گلیکولیتیک : از تجزیه گلوکز انرژی آزاد می شود . گلیکوژن با فرآیندی بنام گلیکوژنز از گلوکز ساخته می شود و در کبد و عضلات ذخیره می شود ، به هنگام نیاز ، گلیکوژن با فرآیند گلیکوژنولیز به گلوکز-۱-فسفات تبدیل می شود . گلوکز و گلیکوژن برای اینکه بتوانند انرژی تولید کنند باید به گلوکز-۶-فسفات تبدیل شوند . گلیکولیز عبارتست از تجزیه گلوکز-۶-فسفات توسط آنزیمهای گلیکولیتیک ویژه . گلوکز-۱-فسفات بدون مصرف انرژی به گلوکز-۶-فسفات تبدیل می شود . برای تبدیل گلوکز به گلوکز-۶-فسفات به یک مولکول ATP نیاز است . فرآیند نهایی گلیکولیز ، اسید پیرویک است که در نبود اکسیژن به اسید لاکتیک تبدیل می شود . از تجزیه هر مول گلیکوژن ۳ مول ATP و از هر مول گلوکز ۲ مول ATP حاصل می شود . فعالیتهای سرعتی بین ۱ تا ۲ دقیقه به این سیستم نیاز دارد . با اسیدی شدن تارهای عضلانی ، اختلال در عملکرد آنزیمهای گلیکولیتیک از تجزیه بیشتر گلیکوژن جلوگیری می کنند . حضور اسید ظرفیت پیوند کلسیمی تارهای عضلانی  را کاهش می دهد و از انقباض عضلانی جلوگیری می کند . در این سیستم تولید انرژی بدون حضور اکسیژن است . لاکتات نمک اسید لاکتیک است زمانی که ⁺H آزاد کرد .

دستگاه هوازی : فرآیندی که بوسیله آن بدن با کمک اکسیژن از سوختهای مختلف برای تولید انرژی استفاده می کند ، تنفس سلولی نامیده می شود . به علت مصرف اکسیژن ، این سیستم یک فرآیند هوازی است . تولید هوازی ATP در درون اندامکهای سلولی ویژه ای بنام میتوکندری صورت می گیرد .

اکسیداسیون کربوهیدرات : سه فرآیند را دربر می گیرد ۱- گلیکولیز ۲- چرخه کربس ۳- زنجیره انتقال الکترون 

۱) گلیکولیز در تجزیه خود با حضور اکسیژن و بدون حضور آن فرآورده های یکسانی دارد شامل ۳ مول ATP و اسید پیرویک . اسید پیرویک در حضور اکسیژن به ترکیبی به نام استیل کوآنزیم A تبدیل می شود . ۲) استیل کوآنزیم A وارد چرخه کربس می شود که در این چرخه استیل کوآنزیم A ،اکسیداسیون کامل می شود ، در پایان چرخه ۲ مول ATP تشکیل شده و کربوهیدرات اولیه (سوبسترا) به کربن و هیدروژن تجزیه می شود . کربن با اکسیژن ، دی اکسید کربن می سازد و از سلول خارج شده بوسیله خون  به ششها برای دفع می رود . ۳) در جریان گلیکولیز و چرخه کربس هیدروژن آزاد شده که در این مرحله با دو کوآنزیم NAD و FAD ترکیب می شود و بوسیله آنها به زنجیره انتقال الکترون حمل می شوند ، در آنجا پروتونها و الکترونها تجزیه می شوند . ⁺H با اکسیژن ترکیب شده ، آب تشکیل می دهد و از اسیدی شدن سلول جلوگیری می کند . الکترونهای جدا شده از هیدروژن از زنجیره انتقال الکترون گذر می کنند و انرژی لازم برای فسفوریلاسیون ( ADP به ATP ) را فراهم می سازند . این مرحله ۳۴ ATP تولید می شود .

اکسیداسیون چربیها : تری گلیسیریدها ذخایر اصلی انرژی هستند که برای تولید انرژی باید به واحدهای سازنده خود یعنی ۱ مولکول گلیسرول و سه مولکول اسید چرب آزاد تجزیه شوند . این فرآیند را لیپولیز گویند و به وسیله آنزیم لیپاز صورت می پذیرد . اسیدهای چرب آزاد درون جریان خون وارد شده و به سرتاسر بدن انتقال می یابد و به وسیله انتشار به درون تارهای عضلانی وارد می شوند . ۱) بتا اکسیداسیون : تجزیه آنزیمی چربیها بوسیله میتوکندری ، بتا اکسیداسیون گفته می شود ،در این فرآیند زنجیره کربن اسید چرب آزاد به واحدهای ۲ کربنی جداگانه اسید استیک تجزیه می شود . اسید استیک سرانجام به استیل کوآنزیم A تبدیل می شود .۲و۳) چرخه کربس و زنجیره انتقال الکترون : استیل کوآنزیم A پس از تشکیل وارد چرخه کربس می شود ، یونهای هیدروژن حاصل از بتا اکسیداسیون و چرخه کربس برای فسفوریلاسیون هوازی به زنجیره انتقال الکترون منتقل می شوند و تولید آب ، دی اکسید کربن و ATP می کند . سوختن کامل یک مولکول اسید چرب آزاد نیاز به اکسیژن بیشتری دارد ، چون مولکول اسید چرب آزاد دارای کربن بیشتری نسبت به مولکول گلوکز است . اسید پالمیتیک ، اسید چرب آزادی است که ۱۶ کربن دارد . در مجموع واکنشهای اکسیداسیون ،۱۲۹ مولکول از هر مولکول ATP اسید پالمیتیک تولید می شود .

متابولیسم پروتئین : برخی اسیدهای آمینه می توانند بوسیله گلوکونئوژنز به گلوکز تبدیل شوند ، برخی دیگر می توانند به اسید پیرویک یا استیل کوآنزیم A تبدیل شده و وارد فرآیند اکسیداسیون شوند . به هنگام تجزیه اسیدهای آمینه ، برخی از نیتروژنهای آزاد شده برای تشکیل اسیدهای آمینه جدید مورد استفاده قرار می گیرد ، باقیمانده نیتروژنها نمی توانند اکسیده شوند و به اوره تبدیل شده از راه ادرار دفع می شوند که تبدیل نیتروژن به اوره نیاز به مصرف ATP دارد .