Kako stanice hvataju energiju oslobođenu staničnim disanjem?

Živi organizmi čine energetski lanac u kojem biljke proizvode hranu koju životinje i drugi organizmi koriste za energiju. Glavni proces koji proizvodi hranu je fotosinteza kod biljaka, a glavna metoda pretvaranja hrane u energiju je stanično disanje.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Molekula za prijenos energije koju stanice koriste ATP. Proces staničnog disanja pretvara molekulu ADP u ATP, gdje se energija skladišti. To se odvija kroz trostupanjski proces glikolize, ciklus limunske kiseline i lanac prijenosa elektrona. Stanično disanje se razdvaja i oksidira glukozu dajući molekule ATP.

Tijekom fotosinteze biljke hvataju svjetlosnu energiju i koriste je za pokretanje kemijskih reakcija u biljnim stanicama. Svjetlosna energija omogućuje biljkama da kombiniraju ugljik iz ugljičnog dioksida u zraku s vodikom i kisikom iz vode glukoza.

U stanično disanje, organizmi poput životinja jedu hranu koja sadrži glukozu i razgrađuju glukozu na energiju, ugljični dioksid i vodu. Ugljični dioksid i voda izbacuju se iz organizma, a energija se pohranjuje u molekulu tzv

Živi organizmi su ili jednoćelijski prokarioti ili eukarioti, koji mogu biti jednoćelijski ili višećelijski. Glavna razlika između njih dvojice je ta što prokarioti imaju jednostavnu staničnu strukturu bez jezgre ili staničnih organela. Eukarioti uvijek imaju a jezgra i složenijih staničnih procesa.

Jednoćelijski organizmi obje vrste mogu koristiti nekoliko metoda za proizvodnju energije, a mnogi koriste i stanično disanje. Napredne biljke i životinje svi su eukarioti i gotovo isključivo koriste stanično disanje. Biljke koriste fotosintezu kako bi uhvatile energiju sunca, ali tada većinu te energije pohranjuju u obliku glukoze.

I biljke i životinje koriste glukozu proizvedenu iz fotosinteze kao izvor energije.

Fotosinteza stvara glukozu, ali glukoza je samo način skladištenja kemijske energije i stanice je ne mogu izravno koristiti. Cjelokupni proces fotosinteze može se sažeti u sljedeću formulu:

6CO₂ + 12H₂O + svjetlosna energija → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Biljke koriste fotosintezu za pretvaranje svjetlosna energija u kemijsku energiju i oni kemijsku energiju pohranjuju u glukozu. Potreban je drugi postupak kako bi se iskoristila pohranjena energija.

Stanično disanje pretvara kemijsku energiju pohranjenu u glukozi u kemijsku energiju pohranjenu u molekuli ATP. ATP koriste sve stanice za pokretanje svog metabolizma i svojih aktivnosti. Mišićne stanice su među vrstama stanica koje koriste glukozu za energiju, ali je prvo pretvaraju u ATP.

Ukupna kemijska reakcija staničnog disanja je kako slijedi:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP molekule

Stanice razgrađuju glukozu na ugljični dioksid i vodu, dok proizvode energiju koju pohranjuju u molekule ATP. Tada ATP energiju koriste za aktivnosti poput kontrakcije mišića. Kompletni stanični proces disanja ima tri faze.

Glukoza je ugljikohidrat sa šest atoma ugljika. Tijekom prve faze staničnog procesa disanja tzv glikoliza, stanica razbija molekule glukoze na dvije molekule piruvata ili molekule s tri ugljika. Za započinjanje procesa potrebna je energija pa se koriste dvije ATP molekule iz staničnih rezervi.

Na kraju procesa, kada se stvore dvije molekule piruvata, energija se oslobađa i pohranjuje u četiri ATP molekule. Glikoliza koristi dvije ATP molekule i stvara četiri za svaku obrađenu molekulu glukoze. Neto dobitak su dvije ATP molekule.

Glikoliza započinje u staničnoj citoplazmi, ali se proces staničnog disanja uglavnom odvija u mitohondriji. Vrste stanica koje koriste glukozu za energiju uključuju gotovo sve stanice u ljudskom tijelu, osim visoko specijaliziranih stanica, poput krvnih stanica.

Mitohondriji su male organele povezane s membranom i tvornice su stanica koje proizvode ATP. Imaju glatku vanjsku opnu i jako su presavijeni unutarnja opna gdje se odvijaju reakcije staničnog disanja.

Reakcije se najprije odvijaju unutar mitohondrija da bi stvorile gradijent energije kroz unutarnju membranu. Naknadne reakcije koje uključuju membranu proizvode energiju koja se koristi za stvaranje molekula ATP.

Piruvat proizveden glikolizom nije konačni produkt staničnog disanja. Drugi stupanj obrađuje dvije molekule piruvata u drugu među tvar koja se naziva acetil CoA. Acetil CoA ulazi u ciklus limunske kiseline a atomi ugljika iz izvorne molekule glukoze u potpunosti se pretvaraju u CO₂. The limunska kiselina korijen se reciklira i povezuje se s novom molekulom acetil CoA kako bi se ponovio postupak.

Oksidacijom ugljikovih atoma nastaju još dvije ATP molekule i pretvaraju enzimi NAD⁺ i FAD do NADH i FADH₂. Pretvoreni enzimi koriste se u trećem i posljednjem stupnju staničnog disanja gdje djeluju kao donatori elektrona u lancu transporta elektrona.

Molekule ATP hvataju dio proizvedene energije, ali većina kemijske energije ostaje u molekulama NADH. Reakcije ciklusa limunske kiseline odvijaju se unutar mitohondrija.

The lanac za transport elektrona (I slično) sastoji se od niza spojeva smještenih na unutarnjoj membrani mitohondrija. Koristi elektrone iz NADH i FADH₂ enzimi proizvedeni ciklusom limunske kiseline za pumpanje protona preko membrane.

U lancu reakcija, visokoenergetski elektroni iz NADH i FADH₂ se prenose nizom ETC spojeva sa svakim korakom koji vodi do nižeg energetskog stanja elektrona i protoni se pumpaju kroz membranu.

Na kraju ETC reakcija molekule kisika prihvaćaju elektrone i tvore molekule vode. Energija elektrona koja izvorno dolazi od cijepanja i oksidacije molekule glukoze pretvorena je u gradijent energije protona preko unutarnje opne mitohondrija.

Budući da postoji neravnoteža protona preko unutarnje membrane, protoni osjećaju silu da se difundiraju natrag u unutrašnjost mitohondrija. Enzim tzv ATP sintaza ugrađen je u membranu i stvara otvor koji omogućava protonima da se kreću natrag preko membrane.

Kad protoni prolaze kroz otvor ATP sintaze, enzim koristi energiju iz protona za stvaranje molekula ATP. Glavnina energije staničnog disanja uhvaćena je u ovoj fazi i pohranjena u 32 molekule ATP.

ATP je složena organska kemikalija s adeninskom bazom i tri fosfatne skupine. Energija se pohranjuje u vezama koje drže fosfatne skupine. Kad stanici treba energija, ona prekida jednu od veza fosfatnih skupina i koristi kemijsku energiju za stvaranje novih veza u drugim staničnim tvarima. Molekula ATP postaje adenozin difosfat ili ADP.

U staničnom disanju, oslobođena energija koristi se za dodavanje fosfatne skupine u ADP. Dodatak fosfatne skupine hvata energiju iz glikolize, ciklus limunske kiseline i veliku količinu energije iz ETC-a. Rezultirajuće ATP molekule organizam može koristiti za aktivnosti poput kretanja, traženja hrane i razmnožavanja.