Solut tarvitsevat energiaa liikkumiseen, jakautumiseen, lisääntymiseen ja muihin prosesseihin. He viettävät suuren osan elämästään keskittyen energian hankkimiseen ja käyttämiseen aineenvaihdunnan kautta.
Prokaryoottiset ja eukaryoottiset solut riippuvat erilaisista aineenvaihduntareiteistä selviytyäkseen.
Solun aineenvaihdunta
Solujen aineenvaihdunta on sarja eläviä organismeja näiden organismien ylläpitämiseksi.
Solubiologiassa ja molekyylibiologia, aineenvaihdunta viittaa biokemiallisiin reaktioihin, joita tapahtuu organismien sisällä energian tuottamiseksi. Aineenvaihdunnan puheellinen tai ravitsemuksellinen käyttö viittaa kemialliset prosessit joita tapahtuu kehossasi muunnettaessa ruokaa energiaksi.
Vaikka termeillä on yhtäläisyyksiä, on myös eroja. Aineenvaihdunta on tärkeää soluille, koska prosessit pitävät organismit hengissä ja antavat niiden kasvaa, lisääntyä tai jakautua.
Mikä on solujen metaboliaprosessi?
Aineenvaihduntaprosesseja on itse asiassa useita. Soluhengitys on eräänlainen metabolinen reitti, joka hajottaa glukoosin adenosiinitrifosfaattitai ATP.
Soluhengityksen päävaiheet vuonna eukaryootit ovat:
- Glykolyysi
- Pyruvaatin hapetus
- Sitruunahappo tai Krebs-sykli
- Oksidatiivinen fosforylaatio
Tärkeimmät reagoivat aineet ovat glukoosi ja happi, kun taas päätuotteet ovat hiilidioksidi, vesi ja ATP. Fotosynteesi soluissa on toisenlainen metabolinen reitti, jota organismit käyttävät sokerin valmistamiseen.
Kasvien, levien ja syanobakteerien käyttö fotosynteesi. Tärkeimmät vaiheet ovat valosta riippuvat reaktiot ja Calvin-sykli tai valosta riippumattomat reaktiot. Tärkeimmät reagenssit ovat valoenergia, hiilidioksidi ja vesi, kun taas päätuotteet ovat glukoosi ja happi.
Aineenvaihdunta prokaryootit voi vaihdella. Metabolisten reittien perustyyppeihin kuuluvat heterotrofiset, autotrofiset, fototrofinen ja kemotrofinen reaktioita. Prokaryootin metabolia voi vaikuttaa siihen, missä se elää ja miten se on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa.
Niiden aineenvaihduntareiteillä on merkitystä myös ekologiassa, ihmisten terveydessä ja sairauksissa. Esimerkiksi on prokaryooteja, jotka eivät siedä happea, kuten C. botuliini. Tämä bakteeri voi aiheuttaa botulismin, koska se kasvaa hyvin alueilla, joilla ei ole happea.
Aiheeseen liittyvä artikkeli:5 viimeisintä läpimurtoa, jotka osoittavat, miksi syöpätutkimus on niin tärkeää
Entsyymit: Perusteet
Entsyymit ovat aineita, jotka toimivat katalyytit nopeuttaa tai saada aikaan kemiallisia reaktioita. Suurin osa elävien organismien biokemiallisista reaktioista riippuu entsyymien toiminnasta. Ne ovat tärkeitä solujen aineenvaihdunnalle, koska ne voivat vaikuttaa moniin prosesseihin ja auttaa aloittamaan ne.
Glukoosi ja valoenergia ovat yleisimmät polttoaineen lähteet solujen aineenvaihdunnassa. Aineenvaihduntareitit eivät kuitenkaan toimi ilman entsyymejä. Suurin osa solujen entsyymeistä on proteiineja, jotka alentavat aktivointienergiaa kemiallisten prosessien alkamiseksi.
Koska suurin osa solun reaktioista tapahtuu huoneen lämpötilassa, ne ovat liian hitaita ilman entsyymejä. Esimerkiksi aikana glykolyysi soluhengityksessä entsyymi pyruvaattikinaasi on tärkeä rooli auttamalla fosfaattiryhmän siirtämisessä.
Soluhengitys eukaryooteissa
Soluhengitys eukaryooteissa esiintyy pääasiassa mitokondrioissa. Eukaryoottisolut riippuvat hengityksestä soluhengityksestä.
Aikana glykolyysi, solu hajottaa sytoplasman glukoosin hapen kanssa tai ilman sitä. Se jakaa kuuden hiilen sokerimolekyylin kahteen kolmihiiliseen pyruvaattimolekyyliin. Lisäksi glykolyysi tekee ATP: stä ja muuntaa NAD +: n NADH: ksi. Aikana pyruvaatin hapetus, pyruvaatit menevät mitokondrioiden matriisiin ja muuttuvat koentsyymi A tai asetyyli CoA. Tämä vapauttaa hiilidioksidia ja lisää NADH: ta.
Aikana sitruunahappo tai Krebs-sykli, asetyyli CoA yhdistyy oksaloasetaatti tehdä sitraatti. Sitten sitraatti käy läpi reaktioita hiilidioksidin ja NADH: n muodostamiseksi. Sykli tekee myös FADH2: n ja ATP: n.
Aikana oksidatiivinen fosforylaatio, elektronien siirtoketju on ratkaiseva rooli. NADH ja FADH2 antavat elektroneja elektronien siirtoketjuun ja niistä tulee NAD + ja FAD. Elektronit liikkuvat tätä ketjua pitkin ja muodostavat ATP: n. Tämä prosessi tuottaa myös vettä. Suurin osa ATP-tuotannosta soluhengityksen aikana on tässä viimeisessä vaiheessa.
Aineenvaihdunta kasveissa: fotosynteesi
Fotosynteesi tapahtuu kasvisoluissa, joissakin levissä ja tietyissä bakteereissa, joita kutsutaan syanobakteereiksi. Tämä metabolinen prosessi tapahtuu klorofylleissä klorofyllin ansiosta, ja se tuottaa sokeria hapen mukana. valosta riippuvat reaktiot, plus Calvin-sykli tai valosta riippumattomat reaktiot, ovat fotosynteesin pääosat. Se on tärkeä koko planeetan terveydelle, koska elävät olennot luottavat kasvien tuottamaan happeen.
Aikana valosta riippuvat reaktiot että tylakoidikalvo kloroplastista, klorofylli pigmentit absorboivat valoenergiaa. Ne tuottavat ATP: tä, NADPH: ta ja vettä. Aikana Calvin-sykli tai valosta riippumattomat reaktiot että strooma, ATP ja NADPH auttavat tekemään glyseraldehydi-3-fosfaattia tai G3P: tä, josta lopulta tulee glukoosia.
Kuten soluhengitys, fotosynteesi riippuu redox reaktiot, joihin liittyy elektroninsiirtoja ja elektroninsiirtoketju.
On olemassa erilaisia tyypit klorofyllija yleisimmät tyypit ovat klorofylli a, klorofylli b ja klorofylli c. Useimmissa kasveissa on klorofylli a, joka absorboi sinisen ja punaisen valon aallonpituudet. Jotkut kasvit ja vihreät levät käyttävät klorofylli b: tä. Klorofylli c löytyy dinoflagellaateista.
Aineenvaihdunta prokaryooteissa
Toisin kuin ihmisillä tai eläimillä, prokaryoottien hapentarve vaihtelee. Jotkut prokaryootit voivat olla olemassa ilman sitä, kun taas toiset riippuvat siitä. Tämä tarkoittaa, että heillä voi olla aerobinen (vaativat happea) tai anaerobinen (ei vaadi happea) aineenvaihdunta.
Lisäksi jotkut prokaryootit voivat vaihtaa kahden tyyppisen aineenvaihdunnan välillä olosuhteistaan tai ympäristöstään riippuen.
Prokaryootit, jotka riippuvat aineenvaihdunnasta hapesta, ovat pakottaa aerobit. Toisaalta prokaryootit, joita ei voi olla hapessa ja jotka eivät tarvitse sitä, ovat pakottaa anaerobit. Prokaryootit, jotka voivat vaihtaa aerobisen ja anaerobisen aineenvaihdunnan välillä hapen läsnäolosta riippuen, ovat fakultatiiviset anaerobit.
Maitohapon käyminen
Maitohappokäyminen on eräänlainen anaerobinen reaktio, joka tuottaa energiaa bakteereille. Lihassoluissasi on myös maitohappofermentaatio. Tämän prosessin aikana solut tuottavat ATP: tä ilman happea glykolyysin avulla. Prosessi muuttaa pyruvaatin maitohappo ja tekee NAD +: sta ja ATP: stä.
Teollisuudessa on tätä prosessia varten monia sovelluksia, kuten jogurtin ja etanolin valmistus. Esimerkiksi bakteerit Lactobacillus bulgaricus auttaa tuottamaan jogurttia. Bakteerit käyvät laktoosin, maidossa olevan sokerin, maitohapoksi. Tämä tekee maidon hyytymisestä ja muuttaa siitä jogurttia.
Millainen solujen aineenvaihdunta on erityyppisissä prokaryooteissa?
Voit luokitella prokaryootit eri ryhmiin niiden aineenvaihdunnan perusteella. Päätyypit ovat heterotrofiset, autotrofiset, fototrofiset ja kemotrofiset. Kaikki prokaryootit tarvitsevat kuitenkin edelleen jonkin tyyppisiä energiaa tai polttoainetta elää.
Heterotrofiset prokaryootit saavat orgaanisia yhdisteitä muista organismeista hiilen saamiseksi. Autotrofiset prokaryootit käyttävät hiilidioksidia hiilen lähteenä. Monet pystyvät käyttämään fotosynteesiä tämän saavuttamiseksi. Fototrofiset prokaryootit saavat energiansa valosta.
Kemotrofiset prokaryootit saavat energiansa hajoamistaan kemiallisista yhdisteistä.
Anaboliset vs. Katabolinen
Voit jakaa aineenvaihduntareitit anabolinen ja katabolinen luokkiin. Anabolinen tarkoittaa, että ne vaativat energiaa ja käyttävät sitä rakentaakseen suuria molekyylejä pienistä. Katabolinen tarkoittaa, että ne vapauttavat energiaa ja hajottavat suuria molekyylejä pienempien muodostamiseksi. Fotosynteesi on anabolinen prosessi, kun taas soluhengitys on katabolinen prosessi.
Eukaryootit ja prokaryootit riippuvat solujen aineenvaihdunnasta elääkseen ja menestyäkseen. Vaikka niiden prosessit ovat erilaiset, ne joko käyttävät tai luovat energiaa. Soluhengitys ja fotosynteesi ovat yleisimpiä soluissa havaittuja reittejä. Joillakin prokaryooteilla on kuitenkin erilaiset aineenvaihduntareitit, jotka ovat ainutlaatuisia.
Asiaan liittyvä sisältö:
- Aminohappoja
- Rasvahapot
- Geeniekspressio
- Nukleiinihapot
- Kantasoluja
