A sejtek energiát igényelnek a mozgáshoz, osztódáshoz, szaporodáshoz és más folyamatokhoz. Életük nagy részét az energia anyagcserén keresztüli megszerzésére és felhasználására fordítják.
Prokarióta és eukarióta sejtek különböző anyagcsere-utaktól függenek a túléléshez.
Sejtanyagcsere
Sejtanyagcsere az élő organizmusokban zajló folyamatok sorozata, amelyek fenntartják ezeket az organizmusokat.
A sejtbiológiában és molekuláris biológia, az anyagcsere azokra a biokémiai reakciókra utal, amelyek a szervezetek belsejében energiát termelnek. Az anyagcsere köznyelvi vagy táplálkozási felhasználása a kémiai folyamatok amelyek bekövetkeznek a testedben, amikor az ételt energiává alakítod.
Bár a kifejezéseknek van hasonlóságuk, vannak különbségek is. Az anyagcsere azért fontos a sejtek számára, mert a folyamatok életben tartják az organizmusokat, és lehetővé teszik növekedésüket, szaporodásukat vagy osztódásukat.
Mi a sejtanyagcsere folyamata?
Valójában többféle anyagcsere-folyamat létezik. Sejtlégzés egyfajta metabolikus út, amely lebontja a glükózt adenozin-trifoszfát, vagy ATP.
A sejtlégzés fő lépései eukarióták vannak:
- Glikolízis
- Piruvát oxidáció
- Citromsav vagy Krebs-ciklus
- Oxidatív foszforiláció
A fő reagensek a glükóz és az oxigén, míg a fő termékek a szén-dioxid, a víz és az ATP. A sejtekben a fotoszintézis egy másik típusú metabolikus út, amelyet az organizmusok a cukor előállításához használnak.
Növények, algák és cianobaktériumok használata fotoszintézis. A fő lépések a fénytől függő reakciók és a Calvin-ciklus vagy a fénytől független reakciók. A fő reaktánsok a fényenergia, a szén-dioxid és a víz, míg a fő termékek a glükóz és az oxigén.
Anyagcsere prokarióták változhat. A metabolikus utak alapvető típusai: heterotróf, autotróf, fototróf és kemotróf reakciókat. A prokarióta anyagcseréjének típusa befolyásolhatja, hogy hol él, és hogyan lép kölcsönhatásba a környezettel.
Metabolikus útjaik szerepet játszanak az ökológiában, az emberi egészségben és a betegségekben is. Például vannak olyan prokarióták, amelyek nem tolerálják az oxigént, mint pl C. botulinum. Ez a baktérium botulizmust okozhat, mert oxigén nélküli területeken jól növekszik.
Kapcsolódó cikk:5 legújabb áttörés, amely megmutatja, miért olyan fontos a rákkutatás
Enzimek: Az alapok
Enzimek olyan anyagok, amelyek úgy viselkednek katalizátorok hogy kémiai reakciókat felgyorsítson vagy kiváltson. Az élő organizmusokban a legtöbb biokémiai reakció az enzimekre támaszkodik. Fontosak a sejtek anyagcseréje szempontjából, mert számos folyamatot befolyásolhatnak és elősegíthetik azok megindítását.
A glükóz és a fényenergia a sejtek anyagcseréjének leggyakoribb üzemanyag-forrása. A metabolikus utak azonban enzimek nélkül nem működnének. A sejtekben lévő enzimek többsége fehérje, és csökkenti az aktiválási energiát a kémiai folyamatok megkezdéséhez.
Mivel a sejtek reakcióinak többsége szobahőmérsékleten megy végbe, enzimek nélkül túl lassúak. Például közben glikolízis sejtlégzésben az enzim piruvát-kináz fontos szerepet játszik a foszfátcsoport átadásának elősegítésében.
Sejtlégzés eukariótákban
Sejtlégzés az eukariótákban elsősorban a mitokondriumokban fordul elő. Az eukarióta sejtek a túléléshez a sejtek légzésétől függenek.
Alatt glikolízisa sejt lebontja a glükózt a citoplazmában oxigén jelenlétével vagy anélkül. Felosztja a hatszénes cukormolekulát két, három szénatomos piruvátmolekulára. Ezenkívül a glikolízis ATP-t eredményez, és a NAD + -t NADH-vá alakítja. Alatt piruvát oxidáció, a piruvátok belépnek a mitokondriális mátrixba és azzá válnak koenzim A vagy acetil CoA. Ez felszabadítja a szén-dioxidot és több NADH-t termel.
Közben citromsav vagy Krebs ciklus, acetil CoA kombinálódik oxalacetát csinálni citrát. Ezután a citrát reakciókon megy keresztül szén-dioxid és NADH előállítására. A ciklus FADH2-t és ATP-t is készít.
Alatt oxidatív foszforiláció, a elektronszállító lánc döntő szerepet játszik. A NADH és a FADH2 elektronokat juttat az elektrontranszportlánchoz, és NAD + és FAD lesz. Az elektronok ezen a láncon mozognak és ATP-t alkotnak. Ez a folyamat vizet is termel. A sejtlégzés során az ATP termelésének többsége ebben az utolsó lépésben van.
Metabolizmus a növényekben: fotoszintézis
A fotoszintézis növényi sejtekben, egyes algákban és bizonyos baktériumokban, úgynevezett cianobaktériumokban történik. Ez az anyagcsere-folyamat a klorofillokban fordul elő a klorofillnak köszönhetően, és cukrot termel oxigénnel együtt. A fényfüggő reakciók, plusz a Calvin-ciklus vagy a fénytől független reakciók a fotoszintézis fő részei. Fontos a bolygó általános egészsége szempontjából, mert az élőlények a növények által előállított oxigénre támaszkodnak.
Közben fényfüggő reakciók ban,-ben tilakoid membrán a kloroplasztból, klorofill a pigmentek elnyelik a fényenergiát. ATP-t, NADPH-t és vizet készítenek. Közben Kálvin-ciklus vagy fénytől független reakciók ban,-ben sztrómaAz ATP és a NADPH elősegíti a glicerinaldehid-3-foszfát vagy a G3P előállítását, amely végül glükózzá válik.
A sejtlégzéshez hasonlóan a fotoszintézis is attól függ redox elektrontranszferekkel és elektrontranszportlánccal járó reakciók.
Vannak különböző típusú klorofill, és a leggyakoribb típusok a klorofill a, klorofill b és klorofill c. A legtöbb növény rendelkezik a-klorofillal, amely elnyeli a kék és a vörös fény hullámhosszát. Néhány növény és a zöld algák klorofill b-t használnak. A dinoflagellátumokban megtalálhatja a klorofill c-t.
Anyagcsere a prokariótákban
Emberektől vagy állatoktól eltérően a prokarióták oxigénigényük eltérő. Egyes prokarióták létezhetnek anélkül, míg mások ettől függenek. Ez azt jelenti, hogy lehet aerobic (oxigént igényel) vagy anaerob (nem igényel oxigént) anyagcsere.
Ezenkívül néhány prokarióta a körülményeiktől vagy a környezetüktől függően válthat az anyagcsere két típusa között.
Azok a prokarióták, amelyek az oxigéntől függenek az anyagcseréhez kötelező aerobokat. Másrészt azok a prokarióták, amelyek nem létezhetnek oxigénben, és nincs szükségük rá kötelezzék az anaerobokat. Azok a prokarióták, amelyek képesek váltani az aerob és az anaerob anyagcsere között az oxigén jelenlététől függően fakultatív anaerobok.
Tejsav fermentáció
Tejsav fermentáció egy anaerob reakciótípus, amely energiát termel a baktériumok számára. Izomsejtjeiben is van tejsav fermentáció. Ennek során a sejtek glikolízissel oxigén nélkül ATP-t készítenek. A folyamat a piruváttá alakítja tejsav és elkészíti a NAD + -t és az ATP-t.
Az iparban számos alkalmazás létezik erre a folyamatra, például joghurt- és etanolgyártás. Például a baktériumok Lactobacillus bulgaricus segítsen joghurt előállításában. A baktériumok a tejcukrot, a tejcukrot erjesztik tejsavvá. Ettől a tej megalvad és joghurttá válik.
Milyen a sejtszintű anyagcsere a különböző típusú prokariótákban?
A prokarióták anyagcseréje alapján különböző csoportokba sorolhatók. A fő típusok heterotróf, autotróf, fototróf és kemotróf. Azonban minden prokariótának még szüksége van valamilyen típusú energia vagy üzemanyag élni.
A heterotróf prokarióták szerves vegyületeket kapnak más organizmusoktól a szén megszerzéséhez. Az autotróf prokarióták szén-dioxidot használnak szénforrásként. Sokan képesek fotoszintézist használni ennek megvalósításához. A fototróf prokarióták a fényből nyerik energiájukat.
A kemotróf prokarióták energiájukat kémiai vegyületekből nyerik, amelyeket lebontanak.
Anabolikus vs. Katabolikus
A metabolikus utakat feloszthatja anabolikus és katabolikus kategóriák. Az anabolikus anyag azt jelenti, hogy energiát igényelnek, és arra használják, hogy nagy molekulákat építsenek fel kicsiből. A katabolikus anyag azt jelenti, hogy energiát szabadít fel és nagy molekulákat bont szét, így kisebbeket hoz létre. A fotoszintézis anabolikus folyamat, míg a sejtes légzés katabolikus folyamat.
Az eukarióták és a prokarióták a sejtek anyagcseréjétől függenek, hogy éljenek és boldoguljanak. Bár folyamataik különbözőek, mindkettő vagy energiát használ, vagy létrehoz. A sejtekben a légzés és a fotoszintézis a leggyakoribb út. Egyes prokariótáknak azonban eltérő metabolikus útvonalai vannak, amelyek egyedülállóak.
Kapcsolodo tartalom:
- Aminosavak
- Zsírsavak
- Gén expresszió
- Nukleinsavak
- Őssejtek