Cellulair metabolisme: definitie, proces en de rol van ATP

Cellen hebben energie nodig voor beweging, deling, vermenigvuldiging en andere processen. Ze besteden een groot deel van hun leven aan het verkrijgen en gebruiken van deze energie door middel van metabolisme.

Prokaryote en eukaryote cellen zijn afhankelijk van verschillende metabole routes om te overleven.

celmetabolisme is de reeks processen die plaatsvinden in levende organismen om die organismen in stand te houden.

In celbiologie en moleculaire biologieMetabolisme verwijst naar de biochemische reacties die in organismen plaatsvinden om energie te produceren. Het informele of voedingsgebruik van metabolisme verwijst naar de chemische processen die in je lichaam gebeuren als je voedsel omzet in energie.

Hoewel de termen overeenkomsten hebben, zijn er ook verschillen. Metabolisme is belangrijk voor cellen omdat de processen organismen in leven houden en hen in staat stellen te groeien, zich voort te planten of zich te delen.

Er zijn eigenlijk meerdere stofwisselingsprocessen.

De belangrijkste stappen van cellulaire ademhaling in eukaryoten zijn:

• Glycolyse
• Pyruvaat oxidatie
• Citroenzuur of Krebs-cyclus
• Oxidatieve fosforylering

De belangrijkste reactanten zijn glucose en zuurstof, terwijl de belangrijkste producten kooldioxide, water en ATP zijn. Fotosynthese in cellen is een ander type metabolische route die organismen gebruiken om suiker te maken.

Gebruik van planten, algen en cyanobacteriën fotosynthese. De belangrijkste stappen zijn de lichtafhankelijke reacties en de Calvincyclus of lichtonafhankelijke reacties. De belangrijkste reactanten zijn lichtenergie, koolstofdioxide en water, terwijl de belangrijkste producten glucose en zuurstof zijn.

Metabolisme in prokaryoten kan variëren. De basistypen van metabole routes omvatten heterotrofe, autotrofe, fototroof en chemotroof reacties. Het type metabolisme dat een prokaryoot heeft, kan van invloed zijn op waar het leeft en hoe het in wisselwerking staat met de omgeving.

Hun metabole routes spelen ook een rol in ecologie, menselijke gezondheid en ziekten. Er zijn bijvoorbeeld prokaryoten die geen zuurstof kunnen verdragen, zoals: C. botulinum. Deze bacterie kan botulisme veroorzaken omdat het goed groeit in gebieden zonder zuurstof.

Gerelateerd artikel:5 recente doorbraken die aantonen waarom kankeronderzoek zo belangrijk is

Enzymen zijn stoffen die werken als katalysatoren om chemische reacties te versnellen of teweeg te brengen. De meeste biochemische reacties in levende organismen zijn afhankelijk van enzymen om te werken. Ze zijn belangrijk voor het cellulaire metabolisme omdat ze veel processen kunnen beïnvloeden en helpen ze op gang te brengen.

Glucose en lichtenergie zijn de meest voorkomende brandstofbronnen voor het celmetabolisme. Metabole routes zouden echter niet werken zonder enzymen. De meeste enzymen in cellen zijn eiwitten en verlagen de activeringsenergie om chemische processen te laten beginnen.

Omdat de meeste reacties in een cel bij kamertemperatuur plaatsvinden, zijn ze te traag zonder enzymen. Bijvoorbeeld tijdens glycolyse in cellulaire ademhaling, het enzym pyruvaatkinase speelt een belangrijke rol door te helpen bij de overdracht van een fosfaatgroep.

Cellulaire ademhaling bij eukaryoten komt vooral voor in de mitochondriën. Eukaryotische cellen zijn afhankelijk van cellulaire ademhaling om te overleven.

Gedurende glycolyse, breekt de cel glucose in het cytoplasma af, al dan niet met zuurstof. Het splitst het suikermolecuul met zes koolstofatomen in twee pyruvaatmoleculen met drie koolstofatomen. Bovendien maakt glycolyse ATP aan en zet NAD+ om in NADH. Gedurende pyruvaat oxidatie, gaan de pyruvaten de mitochondriale matrix binnen en worden co-enzym A of acetyl COA. Hierdoor komt koolstofdioxide vrij en wordt meer NADH aangemaakt.

Tijdens de citroenzuur of citroenzuurcyclus, acetyl CoA combineert met oxaalacetaat maken citraat. Vervolgens gaat citraat door reacties om koolstofdioxide en NADH te maken. De cyclus maakt ook FADH2 en ATP.

Gedurende oxidatieve fosforylering, de elektronentransportketen speelt een cruciale rol. NADH en FADH2 geven elektronen af ​​aan de elektronentransportketen en worden NAD+ en FAD. De elektronen bewegen door deze keten en maken ATP. Dit proces levert ook water op. Het grootste deel van de ATP-productie tijdens de cellulaire ademhaling bevindt zich in deze laatste stap.

Fotosynthese vindt plaats in plantencellen, sommige algen en bepaalde bacteriën die cyanobacteriën worden genoemd. Dit metabolische proces vindt plaats in chloroplasten dankzij chlorofyl en het produceert samen met zuurstof suiker. De lichtafhankelijke reacties, plus de Calvin-cyclus of lichtonafhankelijke reacties, zijn de belangrijkste onderdelen van fotosynthese. Het is belangrijk voor de algehele gezondheid van de planeet, omdat levende wezens afhankelijk zijn van de zuurstof die planten maken.

Tijdens de lichtafhankelijke reacties in de thylakoïde membraan van de chloroplast, chlorofyl pigmenten absorberen lichtenergie. Ze maken ATP, NADPH en water aan. Tijdens de Calvin cyclus of lichtonafhankelijke reacties in de stroma, ATP en NADPH helpen bij het maken van glyceraldehyde-3-fosfaat, of G3P, dat uiteindelijk glucose wordt.

Net als cellulaire ademhaling hangt fotosynthese af van: redox reacties waarbij elektronenoverdrachten en de elektronentransportketen betrokken zijn.

Er zijn verschillende soorten chlorofyl, en de meest voorkomende soorten zijn chlorofyl a, chlorofyl b en chlorofyl c. De meeste planten hebben chlorofyl a, dat de golflengten van blauw en rood licht absorbeert. Sommige planten en groene algen gebruiken chlorofyl b. Je vindt chlorofyl c in dinoflagellaten.

In tegenstelling tot mensen of dieren, variëren prokaryoten in hun behoefte aan zuurstof. Sommige prokaryoten kunnen zonder bestaan, terwijl andere ervan afhankelijk zijn. Dit betekent dat ze mogelijk hebben aerobics (zuurstof nodig) of anaëroob (geen zuurstof nodig) metabolisme.

Bovendien kunnen sommige prokaryoten schakelen tussen de twee soorten metabolisme, afhankelijk van hun omstandigheden of omgeving.

Prokaryoten die voor hun stofwisseling afhankelijk zijn van zuurstof zijn: verplichte aeroben. Aan de andere kant, prokaryoten die niet in zuurstof kunnen bestaan ​​en het niet nodig hebben, zijn dat wel obligate anaëroben. Prokaryoten die kunnen schakelen tussen aërobe en anaërobe stofwisseling afhankelijk van de aanwezigheid van zuurstof zijn: facultatieve anaëroben.

Melkzuurfermentatie is een soort anaërobe reactie die energie voor bacteriën produceert. Je spiercellen hebben ook melkzuurfermentatie. Tijdens dit proces maken de cellen ATP zonder zuurstof door middel van glycolyse. Het proces verandert pyruvaat in melkzuur en maakt NAD+ en ATP.

Er zijn veel toepassingen in de industrie voor dit proces, zoals de productie van yoghurt en ethanol. Bijvoorbeeld de bacteriën Lactobacillus bulgaricus helpen bij het produceren van yoghurt. De bacteriën fermenteren lactose, de suiker in melk, om melkzuur te maken. Dit maakt de melkklonter en verandert het in yoghurt.

U kunt prokaryoten in verschillende groepen indelen op basis van hun metabolisme. De belangrijkste typen zijn heterotroof, autotroof, fototroof en chemotroof. Alle prokaryoten hebben echter nog steeds een soort van energie of brandstof leven.

Heterotrofe prokaryoten krijgen organische verbindingen van andere organismen om koolstof te verkrijgen. Autotrofe prokaryoten gebruiken koolstofdioxide als hun koolstofbron. Velen zijn in staat om fotosynthese te gebruiken om dit te bereiken. Fototrofe prokaryoten halen hun energie uit licht.

Chemotrofe prokaryoten halen hun energie uit chemische verbindingen die ze afbreken.

Je kunt metabole routes onderverdelen in: anabool en katabolisch categorieën. Anabool betekent dat ze energie nodig hebben en die gebruiken om van kleine moleculen grote moleculen te maken. Katabool betekent dat ze energie afgeven en grote moleculen uit elkaar halen om kleinere te maken. Fotosynthese is een anabool proces, terwijl cellulaire ademhaling een katabool proces is.

Eukaryoten en prokaryoten zijn afhankelijk van het cellulaire metabolisme om te leven en te bloeien. Hoewel hun processen verschillend zijn, gebruiken ze allebei of creëren ze energie. Cellulaire ademhaling en fotosynthese zijn de meest voorkomende routes die in cellen worden gezien. Sommige prokaryoten hebben echter verschillende metabole routes die uniek zijn.

Gerelateerde inhoud:

• Aminozuren
• Vetzuren
• Genexpressie
• Nucleïnezuren
• Stamcellen