Stanični metabolizam: definicija, postupak i uloga ATP-a

Stanicama je potrebna energija za kretanje, dijeljenje, množenje i druge procese. Velik dio svog života provode usredotočeni na dobivanje i korištenje te energije kroz metabolizam.

Prokariotske i eukariotske stanice ovise o različitim metaboličkim putovima da bi preživjeli.

Metabolizam stanica je niz procesa koji se odvijaju u živim organizmima radi održavanja tih organizama.

U biologiji stanica i molekularna biologija, metabolizam se odnosi na biokemijske reakcije koje se događaju unutar organizama da bi proizvele energiju. Razgovorna ili prehrambena uporaba metabolizma odnosi se na kemijski procesi koji se događaju u vašem tijelu dok hranu pretvarate u energiju.

Iako izrazi imaju sličnosti, postoje i razlike. Metabolizam je važan za stanice jer procesi održavaju organizme na životu i omogućuju im rast, razmnožavanje ili dijeljenje.

Zapravo postoji više procesa metabolizma. Stanično disanje je vrsta metaboličkog puta koji razgrađuje glukozu do stvaranja adenozin trifosfat, ili ATP.

Glavni koraci staničnog disanja u eukarioti su:

• Glikoliza
• Oksidacija piruvata
• Limunska kiselina ili Krebsov ciklus
• Oksidativne fosforilacije

Glavni reaktanti su glukoza i kisik, dok su glavni proizvodi ugljični dioksid, voda i ATP. Fotosinteza u stanicama je druga vrsta metaboličkog puta koji organizmi koriste za stvaranje šećera.

Upotreba biljaka, algi i cijanobakterija fotosinteza. Glavni koraci su reakcije ovisne o svjetlu i Calvinov ciklus ili reakcije neovisne o svjetlu. Glavni reaktanti su svjetlosna energija, ugljični dioksid i voda, dok su glavni proizvodi glukoza i kisik.

Metabolizam u prokarioti mogu varirati. Osnovne vrste metaboličkih putova uključuju heterotrofne, autotrofne, fototrofni i kemotrofni reakcije. Vrsta metabolizma koju ima prokariot može utjecati na to gdje živi i kako komunicira s okolinom.

Njihovi metabolički putovi također igraju ulogu u ekologiji, ljudskom zdravlju i bolestima. Na primjer, postoje prokarioti koji ne podnose kisik, kao što su C. botulinum. Ova bakterija može uzrokovati botulizam jer dobro uspijeva u područjima bez kisika.

Povezani članak:5 nedavnih otkrića koja pokazuju zašto je istraživanje raka toliko važno

Enzimi su tvari koje djeluju kao katalizatori kako bi se ubrzale ili izazvale kemijske reakcije. Većina biokemijskih reakcija u živim organizmima oslanja se na enzime. Oni su važni za stanični metabolizam jer mogu utjecati na mnoge procese i pomoći im u pokretanju.

Glukoza i svjetlosna energija najčešći su izvori goriva za metabolizam stanica. Međutim, metabolički putovi ne bi funkcionirali bez enzima. Većina enzima u stanicama su proteini i smanjuju energiju aktivacije da bi započeli kemijski procesi.

Budući da se većina reakcija u stanici događa na sobnoj temperaturi, one su prespore bez enzima. Na primjer, tijekom glikoliza u staničnom disanju, enzim piruvat kinaza igra važnu ulogu pomažući u prenošenju fosfatne skupine.

Stanično disanje u eukariota se javlja prvenstveno u mitohondrijima. Eukariotske stanice ovise o staničnom disanju da bi preživjele.

Tijekom glikoliza, stanica razgrađuje glukozu u citoplazmi sa ili bez prisutnosti kisika. Molekulu šećera sa šest ugljika dijeli na dvije molekule piruvata s tri ugljika. Uz to, glikoliza stvara ATP i pretvara NAD + u NADH. Tijekom oksidacija piruvata, piruvati ulaze u mitohondrijski matriks i postaju koenzim A ili acetil CoA. To oslobađa ugljični dioksid i stvara više NADH.

Tijekom limunska kiselina ili Krebsov ciklus, acetil CoA kombinira se s oksaloacetat napraviti citrat. Zatim citrat prolazi kroz reakcije da bi stvorio ugljični dioksid i NADH. Ciklus također stvara FADH2 i ATP.

Tijekom oksidativne fosforilacije, lanac za transport elektrona igra presudnu ulogu. NADH i FADH2 daju elektrone u lanac transporta elektrona i postaju NAD + i FAD. Elektroni se pomiču niz ovaj lanac i stvaraju ATP. Ovaj postupak također proizvodi vodu. Većina proizvodnje ATP-a tijekom staničnog disanja je u ovom posljednjem koraku.

Fotosinteza se događa u biljnim stanicama, nekim algama i određenim bakterijama zvanim cijanobakterije. Ovaj se metabolički proces događa u kloroplastima zahvaljujući klorofilu, a on zajedno s kisikom proizvodi šećer. The reakcije ovisne o svjetlu, plus Calvinov ciklus ili reakcije neovisne o svjetlu, glavni su dijelovi fotosinteze. Važno je za cjelokupno zdravlje planeta jer se živa bića oslanjaju na kisik koji biljke proizvode.

Tijekom reakcije ovisne o svjetlu u tilakoidna membrana kloroplasta, klorofil pigmenti upijaju svjetlosnu energiju. Stvaraju ATP, NADPH i vodu. Tijekom Calvinov ciklus ili reakcije neovisne o svjetlu u stroma, ATP i NADPH pomažu u stvaranju gliceraldehid-3-fosfata ili G3P, koji na kraju postaje glukoza.

Kao i stanično disanje, fotosinteza ovisi o redoks reakcije koje uključuju prijenose elektrona i lanac prijenosa elektrona.

Postoje različiti vrste klorofila, a najčešći su tipovi klorofila a, klorofila b i klorofila c. Većina biljaka ima klorofil a koji apsorbira valne duljine plave i crvene svjetlosti. Neke biljke i zelene alge koriste klorofil b. Klorofil c možete pronaći u dinoflagelatima.

Za razliku od ljudi ili životinja, prokarioti se razlikuju u potrebi za kisikom. Neki prokarioti mogu postojati i bez njega, dok drugi ovise o njemu. To znači da mogu imati aerobni (potreban kisik) ili anaerobni (ne zahtijeva kisik) metabolizam.

Osim toga, neki se prokarioti mogu prebacivati ​​između dvije vrste metabolizma, ovisno o njihovim okolnostima ili okruženju.

Prokarioti koji za metabolizam ovise o kisiku jesu obvezni aerobi. S druge strane, prokarioti koji ne mogu postojati u kisiku i nisu mu potrebni obvezni anaerobi. Prokarioti koji se mogu prebacivati ​​između aerobnog i anaerobnog metabolizma ovisno o prisutnosti kisika jesu fakultativni anaerobi.

Mliječnokiselinska fermentacija je vrsta anaerobne reakcije koja proizvodi energiju za bakterije. Vaše mišićne stanice također imaju mliječno-kiselinsku fermentaciju. Tijekom ovog procesa stanice glikolizom stvaraju ATP bez kisika. Proces pretvara piruvat u mliječna kiselina i čini NAD + i ATP.

U industriji postoji mnogo primjena za ovaj postupak, poput proizvodnje jogurta i etanola. Na primjer, bakterije Lactobacillus bulgaricus pomoći u proizvodnji jogurta. Bakterije fermentiraju laktozu, šećer u mlijeku, stvarajući mliječnu kiselinu. To stvara mliječni ugrušak i pretvara ga u jogurt.

Prokariote možete svrstati u različite skupine na temelju njihovog metabolizma. Glavni su tipovi heterotrofni, autotrofni, fototrofni i kemotrofni. Međutim, svi prokarioti i dalje trebaju neku vrstu energije ili goriva živjeti.

Heterotrofni prokarioti dobivaju organske spojeve iz drugih organizama da bi dobili ugljik. Autotrofni prokarioti koriste ugljični dioksid kao izvor ugljika. Mnogi su u mogućnosti koristiti fotosintezu da bi to postigli. Fototrofni prokarionti energiju dobivaju iz svjetlosti.

Kemotrofni prokarioti dobivaju energiju iz kemijskih spojeva koje razgrađuju.

Metaboličke putove možete podijeliti na anabolički i katabolički kategorije. Anabolički znači da im je potrebna energija i da je koriste za izgradnju velikih molekula od malih. Katabolički znači da oslobađaju energiju i rastavljaju velike molekule da bi stvorili manje. Fotosinteza je anabolički proces, dok je stanično disanje katabolički proces.

Eukarioti i prokarioti ovise o staničnom metabolizmu da bi živjeli i napredovali. Iako su njihovi procesi različiti, obojica ili koriste ili stvaraju energiju. Stanično disanje i fotosinteza najčešći su putovi koji se vide u stanicama. Međutim, neki prokarionti imaju različite jedinstvene metaboličke putove.

Povezani sadržaj:

• Aminokiseline
• Masne kiseline
• Ekspresija gena
• Nukleinske kiseline
• Matične stanice