Клетките изискват енергия за движение, делене, размножаване и други процеси. Те прекарват голяма част от живота си фокусирани върху получаването и използването на тази енергия чрез метаболизъм.
Прокариотни и еукариотни клетки зависят от различни метаболитни пътища, за да оцелеят.
Клетъчен метаболизъм
Клетъчен метаболизъм е поредицата от процеси, протичащи в живите организми за поддържане на тези организми.
В клетъчната биология и молекулярна биология, метаболизмът се отнася до биохимичните реакции, които се случват вътре в организмите, за да произвеждат енергия. Разговорното или хранително използване на метаболизма се отнася до химични процеси които се случват в тялото ви, докато преобразувате храната в енергия.
Въпреки че термините имат прилики, има и разлики. Метаболизмът е важен за клетките, тъй като процесите поддържат организмите живи и им позволяват да растат, да се размножават или да се делят.
Какво представлява процесът на клетъчен метаболизъм?
Всъщност има множество процеси на метаболизъм.
Основните стъпки на клетъчното дишане през еукариоти са:
- Гликолиза
- Пируватно окисление
- Лимонена киселина или цикъл на Кребс
- Окислително фосфорилиране
Основните реагенти са глюкоза и кислород, докато основните продукти са въглеродният диоксид, водата и АТФ. Фотосинтезата в клетките е друг вид метаболитен път, който организмите използват, за да произвеждат захар.
Използване на растения, водорасли и цианобактерии фотосинтеза. Основните стъпки са зависимите от светлината реакции и цикълът на Калвин или независимите от светлината реакции. Основните реагенти са светлинна енергия, въглероден диоксид и вода, докато основните продукти са глюкоза и кислород.
Метаболизъм в прокариоти може да варира. Основните видове метаболитни пътища включват хетеротрофни, автотрофни, фототрофни и хемотрофни реакции. Типът метаболизъм, който има прокариотът, може да повлияе къде живее и как взаимодейства с околната среда.
Техните метаболитни пътища също играят роля в екологията, човешкото здраве и болестите. Например, има прокариоти, които не могат да понасят кислород, като например ° С. ботулинов. Тази бактерия може да причини ботулизъм, защото расте добре в райони без никакъв кислород.
Свързана статия:5 скорошни открития, които показват защо изследванията на рака са толкова важни
Ензими: Основите
Ензими са вещества, които действат като катализатори за ускоряване или предизвикване на химични реакции. Повечето биохимични реакции в живите организми разчитат на ензимите да работят. Те са важни за клетъчния метаболизъм, защото могат да повлияят на много процеси и да помогнат за тяхното иницииране.
Глюкозата и светлинната енергия са най-честите източници на гориво за клетъчния метаболизъм. Въпреки това, метаболитните пътища не биха работили без ензими. Повечето от ензимите в клетките са протеини и намаляват енергията на активиране, за да започнат химичните процеси.
Тъй като по-голямата част от реакциите в клетката протичат при стайна температура, те са твърде бавни без ензими. Например, по време на гликолиза в клетъчното дишане, ензимът пируват киназа играе важна роля, като помага да се прехвърли фосфатна група.
Клетъчно дишане при еукариоти
Клетъчно дишане при еукариотите се среща предимно в митохондриите. Евкариотните клетки зависят от клетъчното дишане, за да оцелеят.
По време на гликолиза, клетката разгражда глюкозата в цитоплазмата със или без кислород. Той разделя шест-въглеродната захарна молекула на две три-въглеродни пируватни молекули. В допълнение, гликолизата прави АТФ и превръща NAD + в NADH. По време на пируват окисление, пируватите влизат в митохондриалната матрица и стават коензим А или ацетил КоА. Това отделя въглероден диоксид и прави повече NADH.
По време на лимонена киселина или Цикъл на Кребс, ацетил CoA се комбинира с оксалоацетат да направиш цитрат. След това цитратът преминава през реакции, за да образува въглероден диоксид и NADH. Цикълът също така прави FADH2 и ATP.
По време на окислително фосфорилиране, електронна транспортна верига играе решаваща роля. NADH и FADH2 дават електрони на електронната транспортна верига и стават NAD + и FAD. Електроните се движат надолу по тази верига и правят АТФ. Този процес също произвежда вода. По-голямата част от производството на АТФ по време на клетъчното дишане е в тази последна стъпка.
Метаболизъм в растенията: Фотосинтеза
Фотосинтезата се случва в растителни клетки, някои водорасли и някои бактерии, наречени цианобактерии. Този метаболитен процес протича в хлоропластите благодарение на хлорофила и той произвежда захар заедно с кислорода. The светлинно зависими реакции, плюс цикъла на Калвин или независимите от светлината реакции, са основните части на фотосинтезата. Важно е за цялостното здраве на планетата, защото живите същества разчитат на кислорода, който произвеждат растенията.
По време на светлинно зависими реакции в тилакоидна мембрана на хлоропласта, хлорофил пигментите абсорбират светлинната енергия. Те правят ATP, NADPH и вода. По време на Цикъл на Калвин или независими от светлината реакции в строма, ATP и NADPH помагат да се получи глицералдехид-3-фосфат или G3P, който в крайна сметка се превръща в глюкоза.
Подобно на клетъчното дишане, фотосинтезата зависи от редокс реакции, които включват електронен трансфер и електронната транспортна верига.
Има различни видове хлорофил, а най-често срещаните видове са хлорофил а, хлорофил б и хлорофил в. Повечето растения имат хлорофил а, който поглъща дължините на вълните на синята и червената светлина. Някои растения и зелени водорасли използват хлорофил b. Можете да намерите хлорофил с в динофлагелати.
Метаболизъм при прокариоти
За разлика от хората или животните, прокариотите варират в нуждата си от кислород. Някои прокариоти могат да съществуват и без него, докато други зависят от него. Това означава, че може да имат аеробни (изискващ кислород) или анаеробни (не изискващ кислород) метаболизъм.
В допълнение, някои прокариоти могат да превключват между двата вида метаболизъм в зависимост от техните обстоятелства или среда.
Прокариотите, които зависят от кислорода за метаболизма, са задължителни аероби. От друга страна, прокариотите, които не могат да съществуват в кислорода и не се нуждаят от него, са задължителни анаероби. Прокариотите, които могат да превключват между аеробен и анаеробен метаболизъм в зависимост от наличието на кислород са факултативни анаероби.
Млечнокисела ферментация
Млечнокисела ферментация е вид анаеробна реакция, която произвежда енергия за бактерии. Вашите мускулни клетки също имат млечнокисела ферментация. По време на този процес клетките произвеждат АТФ без кислород чрез гликолиза. Процесът превръща пирувата в млечна киселина и прави NAD + и ATP.
В индустрията има много приложения за този процес, като производството на кисело мляко и етанол. Например бактериите Lactobacillus bulgaricus помощ за производството на кисело мляко. Бактериите ферментират лактоза, захарта в млякото, за да образуват млечна киселина. Това прави млечния съсирек и го превръща в кисело мляко.
Какъв е клетъчният метаболизъм при различните видове прокариоти?
Можете да категоризирате прокариотите в различни групи въз основа на техния метаболизъм. Основните видове са хетеротрофни, автотрофни, фототрофни и хемотрофни. Въпреки това, всички прокариоти все още се нуждаят от някакъв вид енергия или гориво да живея.
Хетеротрофните прокариоти получават органични съединения от други организми за получаване на въглерод. Автотрофните прокариоти използват въглероден диоксид като свой източник на въглерод. Мнозина са в състояние да използват фотосинтеза, за да постигнат това. Фототрофните прокариоти получават енергията си от светлината.
Хемотрофните прокариоти получават енергията си от химични съединения, които те разграждат.
Анаболен срещу Катаболен
Можете да разделите метаболитните пътища на анаболен и катаболен категории. Анаболен означава, че те се нуждаят от енергия и я използват за изграждане на големи молекули от малки. Катаболен означава, че те освобождават енергия и разбиват големи молекули, за да образуват по-малки. Фотосинтезата е анаболен процес, докато клетъчното дишане е катаболен процес.
Еукариотите и прокариотите зависят от клетъчния метаболизъм, за да живеят и да процъфтяват. Въпреки че техните процеси са различни, и двамата използват или създават енергия. Клетъчното дишане и фотосинтезата са най-често срещаните пътища, наблюдавани в клетките. Някои прокариоти обаче имат различни метаболитни пътища, които са уникални.
Свързано съдържание:
- Аминокиселини
- Мастни киселини
- Генната експресия
- Нуклеинова киселина
- Стволови клетки