Cellular Metabolism: Definition, Process & the roll of ATP

Celler kræver energi til bevægelse, deling, multiplikation og andre processer. De bruger en stor del af deres levetid med fokus på at opnå og bruge denne energi gennem stofskifte.

Prokaryote og eukaryote celler afhænger af forskellige metaboliske veje for at overleve.

Celle metabolisme er den række processer, der finder sted i levende organismer for at opretholde disse organismer.

I cellebiologi og molekylær Biologimetabolisme henviser til de biokemiske reaktioner, der sker inde i organismer for at producere energi. Den dagligdags eller ernæringsmæssige anvendelse af stofskifte refererer til kemiske processer der sker i din krop, når du omdanner mad til energi.

Selvom udtrykkene har ligheder, er der også forskelle. Metabolisme er vigtig for celler, fordi processerne holder organismer i live og giver dem mulighed for at vokse, reproducere eller dele sig.

Der er faktisk flere stofskifteprocesser. Cellulær respiration er en type metabolisk vej, der nedbryder glukose for at skabe Adenosintrifosfateller ATP.

De vigtigste trin i cellulær respiration i eukaryoter er:

• Glykolyse
• Pyruvat oxidation
• Citronsyre eller Krebs cyklus
• Oxidativ fosforylering

Hovedreaktanterne er glucose og ilt, mens hovedprodukterne er kuldioxid, vand og ATP. Fotosyntese i celler er en anden type metabolisk vej, som organismer bruger til at fremstille sukker.

Brug af planter, alger og cyanobakterier fotosyntese. Hovedtrinene er de lysafhængige reaktioner og Calvin-cyklussen eller lysuafhængige reaktioner. Hovedreaktanterne er lysenergi, kuldioxid og vand, mens hovedprodukterne er glukose og ilt.

Metabolisme i prokaryoter kan variere. De grundlæggende typer af metaboliske veje inkluderer heterotrofisk, autotrofisk, fototrofisk og kemotrofisk reaktioner. Den type metabolisme, som en prokaryot har, kan påvirke, hvor den bor, og hvordan den interagerer med miljøet.

Deres metaboliske veje spiller også en rolle i økologi, menneskers sundhed og sygdomme. For eksempel er der prokaryoter, der ikke tåler ilt, såsom C. botulinum. Denne bakterie kan forårsage botulisme, fordi den vokser godt i områder uden ilt.

Relateret artikel:5 nylige gennembrud, der viser, hvorfor kræftforskning er så vigtig

Enzymer er stoffer, der fungerer som katalysatorer for at fremskynde eller skabe kemiske reaktioner. De fleste biokemiske reaktioner i levende organismer er afhængige af, at enzymer fungerer. De er vigtige for cellulær metabolisme, fordi de kan påvirke mange processer og hjælpe med at starte dem.

Glukose og lysenergi er de mest almindelige kilder til brændstof til cellemetabolisme. Metaboliske veje fungerer dog ikke uden enzymer. De fleste enzymer i celler er proteiner og sænker aktiveringsenergien, så kemiske processer begynder.

Da størstedelen af ​​reaktionerne i en celle forekommer ved stuetemperatur, er de for langsomme uden enzymer. For eksempel under glykolyse i cellulær respiration, enzymet pyruvatkinase spiller en vigtig rolle ved at hjælpe med at overføre en fosfatgruppe.

Cellulær respiration i eukaryoter forekommer primært i mitokondrier. Eukaryote celler er afhængige af cellulær respiration for at overleve.

I løbet af glykolyse, nedbryder cellen glukose i cytoplasmaet med eller uden ilt til stede. Det opdeler seks-kulstof sukkermolekylet i to, tre-carbon pyruvatmolekyler. Derudover fremstiller glykolyse ATP og konverterer NAD + til NADH. I løbet af oxidation af pyruvat, kommer pyruvatene ind i den mitokondrie matrix og bliver coenzym A eller acetyl CoA. Dette frigiver kuldioxid og skaber mere NADH.

Under citronsyre eller Krebs cykler, acetyl CoA kombineres med oxaloacetat at lave citrat. Derefter gennemgår citrat reaktioner for at fremstille kuldioxid og NADH. Cyklussen laver også FADH2 og ATP.

I løbet af oxidativ fosforylering, det elektrontransportkæde spiller en afgørende rolle. NADH og FADH2 giver elektroner til elektrontransportkæden og bliver NAD + og FAD. Elektronerne bevæger sig ned ad denne kæde og fremstiller ATP. Denne proces producerer også vand. Størstedelen af ​​ATP-produktionen under cellulær respiration er i dette sidste trin.

Fotosyntese sker i planteceller, nogle alger og visse bakterier kaldet cyanobakterier. Denne metaboliske proces forekommer i kloroplaster takket være klorofyl, og den producerer sukker sammen med ilt. Det lysafhængige reaktioner, plus Calvin-cyklussen eller lysuafhængige reaktioner, er de vigtigste dele af fotosyntese. Det er vigtigt for planetens generelle sundhed, fordi levende ting er afhængige af iltplanterne.

Under lysafhængige reaktioner i thylakoid membran af kloroplast, klorofyl pigmenter absorberer lysenergi. De fremstiller ATP, NADPH og vand. Under Calvin cyklus eller lysuafhængige reaktioner i stroma, ATP og NADPH hjælper med at fremstille glyceraldehyd-3-phosphat eller G3P, som til sidst bliver til glucose.

Ligesom cellulær respiration afhænger fotosyntese af redox reaktioner, der involverer elektronoverførsler og elektrontransportkæden.

Der er forskellige typer klorofyl, og de mest almindelige typer er klorofyl a, klorofyl b og klorofyl c. De fleste planter har klorofyl a, som absorberer blå og rødt lysbølgelængder. Nogle planter og grønalger bruger klorofyl b. Du kan finde klorofyl c i dinoflagellater.

I modsætning til mennesker eller dyr varierer prokaryoter i deres behov for ilt. Nogle prokaryoter kan eksistere uden det, mens andre er afhængige af det. Dette betyder, at de måske har aerob (kræver ilt) eller anaerob (kræver ikke ilt) stofskifte.

Derudover kan nogle prokaryoter skifte mellem de to typer stofskifte afhængigt af deres omstændigheder eller miljø.

Prokaryoter, der er afhængige af ilt til metabolisme er obligatoriske aerobes. På den anden side er prokaryoter der ikke kan findes i ilt og ikke har brug for det obligatoriske anaerober. Prokaryoter, der kan skifte mellem aerob og anaerob metabolisme afhængigt af tilstedeværelsen af ​​ilt er fakultative anaerober.

Mælkesyrefermentering er en type anaerob reaktion, der producerer energi til bakterier. Dine muskelceller har også mælkesyrefermentering. Under denne proces fremstiller cellerne ATP uden ilt gennem glykolyse. Processen bliver pyruvat til mælkesyre og fremstiller NAD + og ATP.

Der er mange anvendelser i industrien til denne proces, såsom yoghurt og ethanolproduktion. For eksempel bakterierne Lactobacillus bulgaricus hjælpe med at producere yoghurt. Bakterierne fermenterer laktose, sukkeret i mælken for at fremstille mælkesyre. Dette får mælken til at størkne og omdanne den til yoghurt.

Du kan kategorisere prokaryoter i forskellige grupper baseret på deres stofskifte. Hovedtyperne er heterotrofe, autotrofe, fototrofe og kemotrofe. Imidlertid har alle prokaryoter stadig brug for en slags energi eller brændstof at leve.

Heterotrofiske prokaryoter får organiske forbindelser fra andre organismer for at opnå kulstof. Autotrofiske prokaryoter bruger kuldioxid som deres kulstofkilde. Mange er i stand til at bruge fotosyntese til at opnå dette. Fototrofiske prokaryoter får deres energi fra lys.

Kemotrofiske prokaryoter får deres energi fra kemiske forbindelser, som de nedbryder.

Du kan opdele metaboliske veje i anabolske og katabolisk Kategorier. Anabolsk betyder, at de har brug for energi og bruger den til at opbygge store molekyler fra små. Katabolisk betyder, at de frigiver energi og bryder store molekyler fra hinanden for at gøre mindre. Fotosyntese er en anabolsk proces, mens cellulær respiration er en katabolisk proces.

Eukaryoter og prokaryoter afhænger af cellulær metabolisme for at leve og trives. Selvom deres processer er forskellige, bruger de begge eller skaber energi. Cellular respiration og fotosyntese er de mest almindelige veje set i celler. Imidlertid har nogle prokaryoter forskellige metaboliske veje, der er unikke.

Relateret indhold:

• Aminosyrer
• Fedtsyrer
• Genekspression
• Nukleinsyrer
• Stamceller