Page 20 - No 1

NÉHÁNY KÉMIAI REAKCIÓ

AZ ÉLET KÉMIÁJA

Az élővilág rendkívüli sokszínűségével talán zott energiát használja fel. Ennek az energiatá- ok, nukleotidok építőköveit. A másik ok, ami-
csak egyetlen dolog vetekedhet a Földön: az a rolásnak az alapja, hogy az ATP szintézise ener- ért a Szent-Györgyi–Krebs ciklus a sejtek ener-
fajta komplexitás, ami az életet jellemzi és ki- giát emészt fel, melyet később, az ATP moleku- giaháztartásának központi elemét jelenti, az a
meríthetetlen tárházát nyújtja még ma is a fel- lák bontása, azaz hidrolízise során a sejtek ké- nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) és a
fedezésre váró biológiai folyamatoknak. Ennek pesek visszanyerni. flavin-adenin-dinukleotid (FAD) molekulák re-

a hallatlan fokú bonyolultságnak az ismereté- Míg a növények, algák és egyes baktériumok dukált formájának, a NADH-nak és a FADH 2 -
ben nehéz elképzelni, hogy mindezen folyama- az ATP szintéziséhez szükséges energiát köz- nek nagy mennyiségben való előállítása. Ezek
tok hátterében a baktériumoktól a növényekig, vetlenül a napfényből fedezik, a magasabb ren- a vegyületek ugyanis egy következő lépésben
a rovaroktól az emberig mindössze néhány egy- dű élőlények számára szükség van valamilyen könnyedén oxidációnak vethetők alá és ezáltal
szerű reakció áll. Néhány egyszerű kémiai reak- energiában gazdag molekulára, aminek fel- további jelentős ATP termelődéshez szolgáltat-
ció. Természetesen hiba lenne az élettani folya- használásával az ATP-t előállíthatják. A leg- nak alapanyagot.
matok sokféleségét néhány reakcióra szűkíteni, fontosabb ilyen nagy energiájú molekula a nö- Egy glükóz molekulából a glikolízis, a piruvát
azonban tény, hogy a napfény energiáját hasz- vények által a sötétreakcióban szintetizált glü- dekarboxiláció és a Szent-Györgyi–Krebs cik-
nosító növények fotoszintézisétől a testünket kóz. A glükóz lebontása jelenti a sejtek elsődle- lus során keletkező 10 NADH és 2 FADH 2 mo-
felépítő fehérjék létrehozásáig meglepően rövid ges energiaforrását, aminek segítségével a ké- lekula az energiahasznosítási folyamat követ-
utat kell bejárnunk.
Néhány kivételtől eltekintve minden álta-
lunk ismert életforma végső energiaforrása a a földi élet legfontosabb energiatároló moleku-
napfény, amit a növények, algák és baktériu-
mok használnak fel arra, hogy szervetlen ve- lája, az adenozintrifoszfát (ATP)“
gyületekből szerves molekulákat állítsanak elő,
melyeket azután a magasabb rendű élőlények
dolgoznak fel. Ennek a – fényenergiát kémiai sőbb felhasználandó energiatároló egységeiket, kező lépésében, az oxidatív foszforilációban
energiává alakító – folyamatnak, a fotoszinté- az ATP molekulákat előállítják. A glükóz lebon- újabb további 32 ATP molekula szintézisé-
zisnek, az első lépése az úgynevezett fényreak- tásának első lépése a glikolízis, melynek során hez járul hozzá. Az oxidatív foszforiláció során
ció, melynek során az abszorbeált fotonok ha- 10 egymást követő kémiai reakcióban 1 glükóz az elektron donor molekulák (NADH, FADH 2 )
+
tására a víz O 2 -re és H ionokra bomlik. Már molekula 2 piruvátra bomlik és közben 2 mo- elektront adnak át az akceptornak (O 2 ). A
ebben a kezdeti, minden élet alapját jelentő fo- lekula ATP szintetizálódik. A glikolízis anaerob mitokondriumok belső membránja mentén le-

lyamatban is jól megfigyelhető a valamennyi folyamat, vagyis lezajlásához nincs szükség O 2 zajló kémiai redox reakció során energia sza-
életfolyamatban kulcsszerepet játszó két reak- jelenlétére. badul fel, amely végül az ATP molekulában tá-
ciótípus, az elektrontranszfer reakció (NADP A sejtek belső terében, a citoplazmában le- rolódik.
+
==> NADPH) és a foszforiláció, melynek során zajló glikolízis termékei bejutnak a sejtek ener- Az élet alapját jelentő négy folyamat, a foto-
a földi élet legfontosabb energiatároló mole- giatermelő üzemébe, a mitokondriumba. Itt szintézis, a glikolízis, a Szent-Györgyi–Krebs
kulája, az adenozin-trifoszfát (ATP) keletkezik azután a piruvát dekarboxilálódik, az acetil- ciklus és az oxidatív foszforiláció során tehát
adenozin-difoszfát és szervetlen foszfát reakci- koenzim A nevű vegyületté alakul és belép a végeredményben a napfény által a Földre su-
i
ójában (ADP + P ==> ATP). Az ATP moleku- Szent-Györgyi–Krebs ciklusba, ahol a 2 kelet- gárzott energia egyszerű, de jól összehangolt
lában lévő három, felismerője (Fritz Lipmann) kezett acetil-koenzim A molekula CO 2 -re, víz- kémiai reakciók során keresztül ATP moleku-
+
által nagyenergiájúként jellemzett foszfátkö- re, H ionokra és elektronokra degradáló- lák termeléséhez vezet, melyek később felhasz-
tés révén az ATP jelentős mennyiségű energia dik miközben 2 további ATP molekula szin- nálódnak a legkülönbözőbb élettani folyama-
tárolására képes, ezáltal kulcsszerepet játszik téziséhez járul hozzá. Ez a ciklus ugyan köz- tokban. Az élettani folyamatoknak és magának
szinte minden élettani folyamatban. A fényre- vetlenül nem termel jelentős mennyiségű az életnek a sokfélesége ellenére azonban ne fe-
akciót követő sötétreakcióban az ATP-ben tá- ATP-t, de ennek ellenére hallatlan jelentőség- ledjük, hogy mindezek hátterében kontrolláltan
rolt energia segítségével a növények CO 2 -t köt- gel bír. Ennek egyik oka, hogy a Szent-Györ- működő kémiai reakciók állnak, melyek a mo-
nek meg és glükózt, azaz szőlőcukrot, a sejtek gyi–Krebs ciklus képezi a sejtek fennmaradá- szatoktól az emberig valamennyi élőlény szá-
elsődleges energiaforrását jelentő molekulát ál- sához, működéséhez szükséges magasabb ren- mára biztosítják a létezést és a fennmaradást,
lítanak elő. Ez a reakciólépés nevének megfele- dű folyamatok alapját, azáltal hogy előállít- vagyis a rendezett állapot megteremtését a ren-
lően nem igényli többé a fény által közvetített ja az ezen folyamatokhoz szükséges összetet- dezetlen környezetből.
energiát, hanem az eltárolt, ATP-ben raktáro- tebb molekulák, a fehérjék, lipidek, szénhidrát- Héja László

20 I. ÉVFOLYAM 1. SZÁM, 2009 KÉMIAI PANORÁMA

4/21/09 10:30 AM
20-21 az élet kémiája.indd 2.indd 20 4/21/09 10:30 AM
20-21 az élet kémiája.indd 2.indd 20