Ląstelių metabolizmas: ATP apibrėžimas, procesas ir vaidmuo

Ląstelėms reikia energijos judėjimui, dalijimuisi, dauginimuisi ir kitiems procesams. Didelę savo gyvenimo dalį jie praleidžia sutelkę į tai, kad gautų ir panaudotų šią energiją metabolizmo būdu.

Prokariotinės ir eukariotinės ląstelės priklauso nuo skirtingų metabolizmo būdų išgyventi.

Ląstelių apykaita yra procesai, vykstantys gyvuose organizmuose, siekiant išlaikyti tuos organizmus.

Ląstelių biologijoje ir molekulinė biologija, metabolizmas reiškia biochemines reakcijas, kurios vyksta organizmuose energijai gaminti. Šnekamoji ar mitybinė medžiagų apykaitos paskirtis yra cheminiai procesai kurie vyksta jūsų kūne, kai maistą paverčiate energija.

Nors terminai turi panašumų, yra ir skirtumų. Metabolizmas yra svarbus ląstelėms, nes procesai palaiko organizmus gyvus ir leidžia jiems augti, daugintis ar dalytis.

Iš tikrųjų yra keli metabolizmo procesai. Ląstelinis kvėpavimas yra tam tikras metabolizmo būdas, kuris skaido gliukozę adenozino trifosfatasarba ATP.

Pagrindiniai ląstelinio kvėpavimo žingsniai eukariotai yra:

• Glikolizė
• Piruvato oksidacija
• Citrinų rūgšties arba Krebso ciklas
• Oksidacinis fosforilinimas

Pagrindiniai reagentai yra gliukozė ir deguonis, o pagrindiniai produktai yra anglies dioksidas, vanduo ir ATP. Fotosintezė ląstelėse yra dar vienas metabolizmo būdas, kurį organizmai naudoja cukrui gaminti.

Naudojami augalai, dumbliai ir melsvadumbliai fotosintezė. Pagrindiniai žingsniai yra nuo šviesos priklausomos reakcijos ir Kalvino ciklas arba nuo šviesos nepriklausomos reakcijos. Pagrindiniai reagentai yra šviesos energija, anglies dioksidas ir vanduo, o pagrindiniai produktai yra gliukozė ir deguonis.

Metabolizmas prokariotai gali skirtis. Pagrindiniai metabolizmo būdų tipai yra heterotrofiniai, autotrofiniai, fototrofiškas ir chemotrofinis reakcijos. Medžiagų apykaitos tipas, kurį turi prokariotas, gali paveikti jo gyvenamąją vietą ir sąveiką su aplinka.

Jų medžiagų apykaitos keliai taip pat vaidina svarbų vaidmenį ekologijos, žmogaus sveikatos ir ligų srityse. Pavyzdžiui, yra prokariotų, kurie negali toleruoti deguonies, pvz C. botulinas. Šios bakterijos gali sukelti botulizmą, nes gerai auga vietovėse, kuriose nėra deguonies.

Susijęs straipsnis:5 naujausi proveržiai, parodantys, kodėl vėžio tyrimai yra tokie svarbūs

Fermentai yra medžiagos, veikiančios kaip katalizatoriai paspartinti ar sukelti chemines reakcijas. Dauguma biocheminių reakcijų gyvuose organizmuose priklauso nuo fermentų. Jie yra svarbūs ląstelių metabolizmui, nes gali paveikti daugelį procesų ir padėti juos inicijuoti.

Gliukozė ir šviesos energija yra dažniausiai naudojami ląstelių metabolizmo šaltiniai. Tačiau metabolizmo būdai neveiktų be fermentų. Dauguma ląstelėse esančių fermentų yra baltymai ir mažina aktyvinimo energiją, kad prasidėtų cheminiai procesai.

Kadangi dauguma reakcijų ląstelėje vyksta kambario temperatūroje, be fermentų jos vyksta per lėtai. Pavyzdžiui, per glikolizė ląstelių kvėpavimo procese - fermentas piruvato kinazė vaidina svarbų vaidmenį padėdamas pernešti fosfatų grupę.

Ląstelinis kvėpavimas eukariotuose pirmiausia pasitaiko mitochondrijose. Eukariotų ląstelės išgyvenimui priklauso nuo ląstelių kvėpavimo.

Per glikolizė, ląstelė skaido gliukozę citoplazmoje su deguonimi ar be jo. Jis padalija šešių anglių cukraus molekulę į dvi trijų anglių piruvato molekules. Be to, glikolizė daro ATP ir paverčia NAD + į NADH. Per piruvato oksidacija, piruvatai patenka į mitochondrijų matricą ir tampa kofermentas A arba acetilo CoA. Taip išsiskiria anglies dioksidas ir pasidaro daugiau NADH.

Metu citrinos rūgštis arba Krebso ciklas, acetil CoA derinamas su oksaloacetatas gaminti citratas. Tada citratas vykdo reakcijas, kad susidarytų anglies dioksidas ir NADH. Ciklas taip pat daro FADH2 ir ATP.

Per oksidacinis fosforilinimas, elektronų perdavimo grandinė vaidina lemiamą vaidmenį. NADH ir FADH2 atiduoda elektronus elektronų transportavimo grandinei ir tampa NAD + ir FAD. Elektronai juda žemyn šia grandine ir daro ATP. Šis procesas taip pat gamina vandenį. Didžioji dalis ATP ląstelių kvėpavimo metu susidaro šiame paskutiniame etape.

Fotosintezė vyksta augalų ląstelėse, kai kuriuose dumbliuose ir tam tikrose bakterijose, vadinamose cianobakterijose. Šis metabolinis procesas chloropilo dėka vyksta chlorofilo dėka ir kartu su deguonimi gamina cukrų. nuo šviesos priklausomos reakcijos, plius Kalvino ciklas ar nuo šviesos nepriklausomos reakcijos yra pagrindinės fotosintezės dalys. Tai svarbu visai planetos sveikatai, nes gyvieji daiktai priklauso nuo deguonies, kurį gamina augalai.

Metu nuo šviesos priklausomos reakcijos viduje konors tilakoidinė membrana chloroplasto, chlorofilas pigmentai sugeria šviesos energiją. Jie gamina ATP, NADPH ir vandenį. Metu Kalvino ciklas arba nuo šviesos nepriklausomos reakcijos viduje konors stroma, ATP ir NADPH padeda gaminti gliceraldehido-3-fosfatą arba G3P, kuris ilgainiui tampa gliukoze.

Kaip ir korinis kvėpavimas, fotosintezė priklauso nuo redoksas reakcijos, susijusios su elektronų pernešimu ir elektronų perdavimo grandine.

Yra įvairių chlorofilo rūšys, o labiausiai paplitusios rūšys yra chlorofilas a, chlorofilas b ir chlorofilas c. Daugumoje augalų yra chlorofilo a, kuris sugeria mėlynos ir raudonos šviesos bangos ilgius. Kai kurie augalai ir žali dumbliai naudoja chlorofilą b. Dinoflagelatuose galite rasti chlorofilo c.

Skirtingai nuo žmonių ar gyvūnų, prokariotams reikalingas deguonis. Kai kurie prokariotai gali egzistuoti ir be jo, kiti priklauso nuo to. Tai reiškia, kad jie gali turėti aerobinis (reikalaujantis deguonies) arba anaerobinis (nereikalaujantis deguonies) metabolizmas.

Be to, kai kurie prokariotai gali perjungti abu metabolizmo tipus, priklausomai nuo jų aplinkybių ar aplinkos.

Prokariotai, kurių apykaita priklauso nuo deguonies, yra įpareigoti aerobus. Kita vertus, prokariotai, kurie negali būti deguonyje ir kuriems jo nereikia įpareigoti anaerobus. Prokariotai, kurie gali perjungti aerobinę ir anaerobinę apykaitą, priklausomai nuo deguonies buvimo, yra fakultatyviniai anaerobai.

Pieno rūgšties fermentacija yra anaerobinės reakcijos tipas, gaminantis energiją bakterijoms. Jūsų raumenų ląstelės taip pat fermentuojasi pieno rūgštimi. Šio proceso metu ląstelės gamina ATP be deguonies glikolizės būdu. Procesas paverčia piruvatą pieno rūgštis ir daro NAD + ir ATP.

Pramonėje yra daugybė šio proceso pritaikymų, tokių kaip jogurto ir etanolio gamyba. Pavyzdžiui, bakterijos Lactobacillus bulgaricus padėti gaminti jogurtą. Bakterijos fermentuoja laktozę, piene esantį cukrų, kad gautų pieno rūgštį. Dėl to pienas krešėja ir virsta jogurtu.

Prokariotus galite suskirstyti į skirtingas grupes pagal jų metabolizmą. Pagrindiniai tipai yra heterotrofiniai, autotrofiniai, fototrofiniai ir chemotrofiniai. Visiems prokariotams vis dėlto reikia tam tikros rūšies energijos ar kuro gyventi.

Heterotrofiniai prokariotai organinius junginius gauna iš kitų organizmų, kad gautų anglį. Autotrofiniai prokariotai naudoja anglies dioksidą kaip anglies šaltinį. Daugelis sugeba tam panaudoti fotosintezę. Fototrofiniai prokariotai energiją gauna iš šviesos.

Chemotrofiniai prokariotai energiją gauna iš suskaidytų cheminių junginių.

Metabolizmo kelius galite suskirstyti į anaboliniai ir katabolinis kategorijos. Anaboliniai reiškia, kad jiems reikalinga energija ir jie naudojami didelių molekulių statybai iš mažų. Katabolizmas reiškia, kad jie išskiria energiją ir skaido dideles molekules, kad gautų mažesnes. Fotosintezė yra anabolinis procesas, o ląstelinis kvėpavimas yra katabolinis procesas.

Eukariotai ir prokariotai priklauso nuo ląstelių metabolizmo, kad gyventų ir klestėtų. Nors jų procesai yra skirtingi, jie abu naudoja arba kuria energiją. Ląstelių kvėpavimas ir fotosintezė yra dažniausiai matomi ląstelėse. Tačiau kai kurie prokariotai turi skirtingus metabolizmo kelius, kurie yra unikalūs.

Susijęs turinys:

• Amino rūgštys
• Riebalų rūgštys
• Genų išraiška
• Nukleino rūgštys
• Kamieninės ląstelės