Mi a sejtenergia fő forrása?

Valószínűleg fiatal kora óta megértette, hogy az elfogyasztott ételnek "valamivel" sokkal kisebbé kell válnia, mint annak az ételnek, ami az ételben van, hogy segítsen a testének. Amint előfordul, pontosabban egy típusú molekula egyetlen szénhidrát besorolt ​​a cukor a tüzelőanyag forrása minden anyagcsere-reakcióban, amely bármely sejtben bármikor bekövetkezik.

Az a molekula az szőlőcukor, egy hat szénatomos molekula tüskés gyűrű formájában. Minden sejtben belép glikolízis, és bonyolultabb sejtekben is részt vesz erjedés, fotoszintézis és sejtlégzés különböző organizmusokban változó mértékben.

De egy másik módja annak a kérdésnek a megválaszolására, hogy "Melyik molekulát használják a sejtek energiaforrásként?" a következőképpen értelmezi: "Milyen molekula közvetlenül hatja a sejt saját folyamatait? "

Ez az "áramellátó" molekula, amely, mint a glükóz, minden sejtben aktív, igen ATP, vagy adenozin-trifoszfát, egy nukleotid, amelyet gyakran "a sejtek energia pénznemének" neveznek. Melyik molekulára gondoljon akkor, amikor azt kérdezi magától: "Melyik molekula az üzemanyag minden sejt számára?" Glükóz vagy ATP?

A kérdés megválaszolása hasonló a különbség megértéséhez az „ember fosszilis tüzelőanyagot kap a földről” és az „ember fosszilis szénerőművek üzemanyag-energiája. "Mindkét állítás igaz, de az anyagcsere energia-átalakulási láncának különböző szakaszait tárgyalja reakciókat. Az élőlényekben, a glükóz az alapvető tápláló, de az ATP az alap üzemanyag.

Minden élőlény a két tág kategória egyikébe tartozik: a prokarióták és az eukarióták. A prokarióták a taxonómia egysejtű organizmusai domainek A baktériumok és az Archaea, míg az eukarióták mind az Eukaryota tartományba tartoznak, amely magában foglalja az állatokat, növényeket, gombákat és protisztákat.

A prokarióták aprók és egyszerűek az eukariótákhoz képest; sejtjeik ennek megfelelően kevésbé komplexek. A legtöbb esetben a prokarióta sejt ugyanaz, mint a prokarióta szervezet, és a baktériumok energiaigénye jóval alacsonyabb, mint bármelyik eukarióta sejté.

A prokarióta sejtek ugyanazzal a négy komponenssel rendelkeznek, amelyek a természetes világ összes sejtjében megtalálhatók: DNS, sejtmembrán, citoplazma és riboszómák. Citoplazmájuk tartalmazza a glikolízishez szükséges összes enzimet, de a mitokondriumok és kloroplasztok hiánya azt jelenti, hogy a glikolízis valóban az egyetlen metabolikus út, amely a prokarióták számára elérhető.

További információ a prokarióta és az eukarióta sejtek közötti hasonlóságokról és különbségekről.

A glükóz hat szénatomszámú cukor gyűrű formájában, amelyet ábrákon hatszögletű alak ábrázol. Kémiai képlete C₆H₁₂O₆1/2: 1 C / H / O arányt adva neki; ez igaz, vagy az összes szénhidrátnak minősített biomolekula.

A glükóz a monoszacharid, ami azt jelenti, hogy a különböző komponensek közötti hidrogénkötések megszakításával nem lehet különböző, kisebb cukrokká redukálni. A fruktóz egy másik monoszacharid; a szacharózt (asztali cukrot), amelyet a glükóz és a fruktóz összekapcsolásával állítják elő, a diszacharid.

A glükózt "vércukorszintnek" is nevezik, mivel ez a vegyület, amelynek koncentrációját a vérben mérik, amikor egy klinika vagy kórházi labor meghatározza a beteg anyagcsere-állapotát. Intravénás oldatokban közvetlenül a véráramba adagolható, mert a testsejtekbe jutás előtt nem szükséges lebontás.

Az ATP a nukleotid, ami azt jelenti, hogy öt különböző nitrogénbázis egyikéből, egy öt szén-dioxidból álló ribóz nevű cukorból és egy-három foszfátcsoportból áll. A nukleotidok bázisai lehetnek adenin (A), citozin (C), guanin (G), timin (T) vagy uracil (U). A nukleotidok a DNS és az RNS nukleinsavak építőkövei; A, C és G mindkét nukleinsavban megtalálható, míg T csak a DNS-ben, U pedig csak az RNS-ben található meg.

Az ATP-ben szereplő "TP", amint látta, a "trifoszfát" kifejezésre utal, és azt jelzi, hogy az ATP rendelkezik a maximális számú foszfátcsoporttal, amely egy nukleotidnál rendelkezhet - három. A legtöbb ATP-t egy foszfátcsoport ADP-hez vagy adenozin-difoszfáthoz, egy foszforilezésként ismert eljáráshoz kötve állítják elő.

Az ATP és származékai széles körben alkalmazhatók a biokémia és az orvostudomány területén, amelyek közül sok a felderítő szakaszban van, amikor a 21. század a harmadik évtizedéhez közeledik.

Az élelmiszerekből történő energia felszabadítása magában foglalja az élelmiszer-összetevők kémiai kötéseinek megszakítását és az energia felhasználását az ATP-molekulák szintéziséhez. Például a szénhidrátok mindegyike oxidált végül szén-dioxid (CO₂) és a víz (H₂O). A zsírok szintén oxidálódnak, zsírsavláncaikból acetátmolekulák származnak, amelyek ezután aerob légzésbe lépnek az eukarióta mitokondriumokban.

A fehérjék bomlástermékei nitrogénben gazdagok, és más fehérjék és nukleinsavak felépítésére szolgálnak. De a 20 aminosav közül, amelyekből a fehérjék épülnek, némelyik módosulhat, és beléphet a sejtek anyagcseréjébe a sejtlégzés szintjén (pl. Glikolízis után)

Összegzés:A glikolízis közvetlenül termel 2 ATP minden glükózmolekulára; piruvátot és elektronhordozókat biztosít a további anyagcsere folyamatokhoz.

A glikolízis egy tíz reakció sorozat, amelyben a glükózmolekula átalakul a háromszénes piruvát molekula két molekulájává, és 2 ATP-t eredményez. Ez egy korai "befektetési" fázisból áll, amelyben 2 ATP-t használnak a foszfátcsoportok kapcsolódásához az eltolódó glükózmolekulához, és egy későbbi "visszatérési" fázisból amelyből a glükózszármazék három szénatomos köztitermék-párra osztva 2 ATP-t eredményez három szénatomos vegyületenként, és ez a 4 átfogó.

Ez azt jelenti, hogy a glikolízis nettó hatása 2 ATP előállítása glükózmolekulánként, mivel a beruházási szakaszban 2 ATP-t fogyasztanak, de a kifizetési szakaszban összesen 4 ATP-t készítenek.

További információ a glikolízisről.

Összegzés:Az erjesztés feltölti a NAD-ot⁺ glikolízishez; közvetlenül nem termel ATP-t.

Ha nincs elegendő oxigén az energiaigény kielégítésére, például amikor nagyon keményen fut vagy súlyosan emeli a súlyokat, a glikolízis lehet az egyetlen rendelkezésre álló anyagcsere-folyamat. Itt jön be az a "tejsavégés", amelyről hallottál. Ha a piruvát nem tud belépni az aerob légzésbe az alábbiak szerint, laktáttá alakul, amely maga nem tesz sok jót, de biztosítja a glikolízis folytatását egy kulcsfontosságú köztes molekula ellátásával hívta NAD⁺.

Összegzés:A Krebs-ciklus produkál 1 ATP a ciklus fordulójánként (és így 2 ATP glükózonként "felfelé", mivel 2 piruvát 2 acetil CoA-t képes előállítani).

Normál, megfelelő oxigénfeltételek mellett az eukariótákban a glikolízis során keletkező piruvát szinte minden része elmozdul a citoplazma mitokondriumként ismert organellákká ("kis szervek"), ahol átalakult a két szénatomot tartalmazó molekulává acetil koenzim A (acetil CoA) CO eltávolításával és felszabadításával₂. Ez a molekula az oxaloacetát nevű négy szénatomos molekulával kombinálva citrátot képez, amely az első lépés a TCA-ciklusnak vagy a citromsav-ciklusnak.

Ez a reakció "kerék" végül a citrátot oxaloacetáttá redukálta, és az úton egyetlen ATP keletkezik négy úgynevezett nagy energiájú elektronhordozóval (NADH és FADH₂).

Összegzés:Az elektrontranszportlánc kb 32-34 ATP "upstream" glükózmolekulánként, ezzel messze a legnagyobb mértékben hozzájárul a sejtek energiájához az eukariótákban.

A Krebs-ciklusból származó elektronhordozók a mitokondriumok belsejéből az organelle belső membránjába mozognak, amely mindenféle speciális enzimnek nevezhető, citokrómnak. Röviden, ha az elektronokat hidrogénatomok formájában levesszük hordozóikról, ez az ADP-molekulák nagy mennyiségű ATP-vel való foszforilezését hajtja végre.

Az oxigénnek jelen kell lennie a membránon végbemenő kaszkádban végső elektron-akceptorként, hogy ez a reakciólánc létrejöjjön. Ha nem, akkor a sejtlégzés folyamata "visszahúzódik", és a Krebs-ciklus sem következhet be.