Buněčný metabolismus: definice, proces a role ATP

Buňky vyžadují energii pro pohyb, dělení, množení a další procesy. Velkou část svého života tráví zaměřením na získávání a využívání této energie prostřednictvím metabolismu.

Prokaryotické a eukaryotické buňky závisí na různých metabolických cestách, jak přežít.

Buněčný metabolismus je řada procesů, které probíhají v živých organismech k udržení těchto organismů.

V buněčné biologii a molekulární biologie, metabolismus označuje biochemické reakce, ke kterým dochází uvnitř organismů za účelem výroby energie. Hovorovým nebo nutričním využitím metabolismu se rozumí chemické procesy které se dějí ve vašem těle, když přeměňujete jídlo na energii.

Ačkoli mají tyto výrazy podobnosti, existují také rozdíly. Metabolismus je pro buňky důležitý, protože procesy udržují organismy naživu a umožňují jim růst, rozmnožovat se nebo dělit se.

Ve skutečnosti existuje několik metabolických procesů. Buněčné dýchání je typ metabolické dráhy, která štěpí glukózu na produkci adenosintrifosfátnebo ATP.

Hlavní kroky buněčného dýchání v eukaryoty jsou:

• Glykolýza
• Oxidace pyruvátu
• Kyselina citronová nebo Krebsův cyklus
• Oxidační fosforylace

Hlavními reaktanty jsou glukóza a kyslík, zatímco hlavními produkty jsou oxid uhličitý, voda a ATP. Fotosyntéza v buňkách je dalším typem metabolické cesty, kterou organismy používají k výrobě cukru.

Používají se rostliny, řasy a sinice fotosyntéza. Hlavními kroky jsou reakce závislé na světle a Calvinův cyklus nebo reakce nezávislé na světle. Hlavními reaktanty jsou světelná energie, oxid uhličitý a voda, zatímco hlavními produkty jsou glukóza a kyslík.

Metabolismus v prokaryoty se může lišit. Mezi základní typy metabolických cest patří heterotrofní, autotrofní, fototrofní a chemotrofní reakce. Typ metabolismu, který prokaryot má, může ovlivnit, kde žije a jak interaguje s prostředím.

Jejich metabolické cesty také hrají roli v ekologii, lidském zdraví a nemocech. Například existují prokaryoty, které nemohou tolerovat kyslík, jako například C. botulinum. Tato bakterie může způsobit botulismus, protože dobře roste v oblastech bez kyslíku.

Související článek:5 nedávných objevů, které ukazují, proč je výzkum rakoviny tak důležitý

Enzymy jsou látky, které působí jako katalyzátory urychlit nebo vyvolat chemické reakce. Většina biochemických reakcí v živých organismech závisí na fungování enzymů. Jsou důležité pro buněčný metabolismus, protože mohou ovlivnit mnoho procesů a pomoci je zahájit.

Glukóza a světelná energie jsou nejčastějšími zdroji paliva pro buněčný metabolismus. Bez enzymů by však metabolické dráhy nefungovaly. Většina enzymů v buňkách jsou bílkoviny a snižují aktivační energii pro zahájení chemických procesů.

Protože většina reakcí v buňce probíhá při pokojové teplotě, jsou bez enzymů příliš pomalé. Například během glykolýza v buněčném dýchání enzym pyruvátkináza hraje důležitou roli tím, že pomáhá přenášet fosfátovou skupinu.

Buněčné dýchání u eukaryot se vyskytuje primárně v mitochondriích. Eukaryotické buňky závisí na přežití buněčného dýchání.

Během glykolýzabuňka štěpí glukózu v cytoplazmě s přítomností nebo bez přítomnosti kyslíku. Rozděluje molekulu cukru se šesti uhlíky na dvě molekuly pyruvátu se třemi uhlíky. Glykolýza navíc vytváří ATP a převádí NAD + na NADH. Během oxidace pyruvátu, pyruváty vstupují do mitochondriální matrice a stávají se koenzym A nebo acetyl CoA. Tím se uvolňuje oxid uhličitý a vytváří se více NADH.

Během kyselina citronová nebo Krebsův cyklus, acetyl CoA kombinuje s oxaloacetát dělat citrát. Poté citrát prochází reakcemi za vzniku oxidu uhličitého a NADH. Tento cyklus také dělá FADH2 a ATP.

Během oxidační fosforylace„ elektronový transportní řetězec hraje zásadní roli. NADH a FADH2 dávají elektrony do transportního řetězce elektronů a stávají se NAD + a FAD. Elektrony se pohybují dolů v tomto řetězci a vytvářejí ATP. Tento proces také produkuje vodu. Většina produkce ATP během buněčného dýchání je v tomto posledním kroku.

Fotosyntéza probíhá v rostlinných buňkách, některých řasách a určitých bakteriích nazývaných sinice. Tento metabolický proces probíhá v chloroplastech díky chlorofylu a produkuje spolu s kyslíkem cukr. The reakce závislé na světle, plus Calvinův cyklus nebo reakce nezávislé na světle, jsou hlavní součástí fotosyntézy. Je to důležité pro celkové zdraví planety, protože živé věci se spoléhají na kyslík, který rostliny vyrábějí.

Během reakce závislé na světle v tylakoidní membrána chloroplastu, chlorofyl pigmenty absorbují světelnou energii. Vyrábějí ATP, NADPH a vodu. Během Calvinův cyklus nebo reakce nezávislé na světle v stromaATP a NADPH pomáhají vytvářet glyceraldehyd-3-fosfát nebo G3P, který se nakonec stane glukózou.

Stejně jako buněčné dýchání závisí i fotosyntéza redox reakce zahrnující elektronové přenosy a elektronový transportní řetězec.

Existují různé typy chlorofylua nejběžnějšími typy jsou chlorofyl a, chlorofyl b a chlorofyl c. Většina rostlin má chlorofyl a, který absorbuje vlnové délky modrého a červeného světla. Některé rostliny a zelené řasy používají chlorofyl b. Chlorofyl c najdete v dinoflagelátech.

Na rozdíl od lidí nebo zvířat se prokaryoty liší svou potřebou kyslíku. Někteří prokaryoti mohou existovat i bez něj, zatímco jiní na tom závisí. To znamená, že mohou mít aerobní (vyžadující kyslík) nebo anaerobní (nevyžadující kyslík) metabolismus.

Někteří prokaryoti mohou navíc přepínat mezi dvěma typy metabolismu v závislosti na okolnostech nebo prostředí.

Prokaryoty, které jsou metabolicky závislé na kyslíku, jsou povinné aerobes. Na druhé straně prokaryoty, které nemohou existovat v kyslíku a nepotřebují to, jsou povinné anaeroby. Prokaryoty, které mohou přepínat mezi aerobním a anaerobním metabolizmem v závislosti na přítomnosti kyslíku, jsou fakultativní anaeroby.

Kvašení kyselinou mléčnou je typ anaerobní reakce, která produkuje energii pro bakterie. Vaše svalové buňky také fermentují kyselinu mléčnou. Během tohoto procesu buňky vytvářejí ATP bez kyslíku prostřednictvím glykolýzy. Tento proces změní pyruvát na kyselina mléčná a vyrábí NAD + a ATP.

V průmyslu existuje mnoho aplikací pro tento proces, například výroba jogurtů a ethanolu. Například bakterie Lactobacillus bulgaricus pomozte vyrábět jogurt. Bakterie fermentují laktózu, cukr v mléce, na kyselinu mléčnou. Díky tomu se mléčná sraženina promění na jogurt.

Prokaryoty můžete rozdělit do různých skupin na základě jejich metabolismu. Hlavní typy jsou heterotrofní, autotrofní, fototrofní a chemotrofní. Všichni prokaryoti však stále potřebují nějaký typ energie nebo palivo žít.

Heterotrofní prokaryota získávají organické sloučeniny z jiných organismů za účelem získání uhlíku. Autotrofní prokaryota používají jako zdroj uhlíku oxid uhličitý. Mnoho lidí k tomu může využít fotosyntézu. Fototrofní prokaryota získávají energii ze světla.

Chemotrofní prokaryota získávají energii z chemických sloučenin, které rozkládají.

Metabolické dráhy můžete rozdělit na anabolický a katabolický Kategorie. Anabolické znamená, že vyžadují energii a používají ji k vytváření velkých molekul z malých. Katabolické znamená, že uvolňují energii a rozpadají velké molekuly na menší. Fotosyntéza je anabolický proces, zatímco buněčné dýchání je katabolický proces.

Eukaryoty a prokaryoty závisí na buněčném metabolismu, aby mohly žít a prospívat. I když jsou jejich procesy odlišné, oba buď využívají, nebo vytvářejí energii. Buněčné dýchání a fotosyntéza jsou nejčastějšími cestami pozorovanými v buňkách. Některé prokaryoty však mají odlišné metabolické dráhy, které jsou jedinečné.

Související obsah:

• Aminokyseliny
• Mastné kyseliny
• Genový výraz
• Nukleové kyseliny
• Kmenové buňky