Cellular Metabolism: Definition, Process & the roll of ATP

Celler krever energi for bevegelse, deling, multiplikasjon og andre prosesser. De bruker en stor del av livet sitt på å skaffe og bruke denne energien gjennom metabolisme.

Prokaryote og eukaryote celler avhenger av forskjellige metabolske veier for å overleve.

Cellemetabolisme er serien av prosesser som foregår i levende organismer for å opprettholde disse organismer.

I cellebiologi og molekylbiologimetabolisme refererer til de biokjemiske reaksjonene som skjer i organismer for å produsere energi. Den dagligdags eller ernæringsmessige bruken av metabolisme refererer til kjemiske prosesser som skjer i kroppen din når du konverterer mat til energi.

Selv om begrepene har likheter, er det også forskjeller. Metabolisme er viktig for celler fordi prosessene holder organismer i live og lar dem vokse, reprodusere eller dele seg.

Det er faktisk flere metabolske prosesser. Cellular respirasjon er en type metabolsk vei som bryter ned glukose for å lage adenosintrifosfateller ATP.

De viktigste trinnene i mobil respirasjon i eukaryoter er:

• Glykolyse
• Pyruvat oksidasjon
• Sitronsyre eller Krebs-syklus
• Oksidativ fosforylering

Hovedreaktantene er glukose og oksygen, mens hovedproduktene er karbondioksid, vann og ATP. Fotosyntese i celler er en annen type metabolsk vei som organismer bruker for å lage sukker.

Bruk av planter, alger og cyanobakterier fotosyntese. Hovedtrinnene er de lysavhengige reaksjonene, og Calvinsyklusen eller lysuavhengige reaksjoner. Hovedreaktantene er lysenergi, karbondioksid og vann, mens hovedproduktene er glukose og oksygen.

Metabolisme i prokaryoter kan variere. De grunnleggende typer metabolske veier inkluderer heterotrofisk, autotrofisk, fototrofisk og kjemotrofisk reaksjoner. Den typen metabolisme som en prokaryot har, kan påvirke hvor den bor og hvordan den interagerer med miljøet.

Deres metabolske veier spiller også en rolle i økologi, menneskers helse og sykdommer. For eksempel er det prokaryoter som ikke tåler oksygen, for eksempel C. botulinum. Denne bakterien kan forårsake botulisme fordi den vokser godt i områder uten oksygen.

Relatert artikkel:5 nylige gjennombrudd som viser hvorfor kreftforskning er så viktig

Enzymer er stoffer som fungerer som katalysatorer for å øke hastigheten eller få kjemiske reaksjoner. De fleste biokjemiske reaksjoner i levende organismer er avhengige av at enzymer fungerer. De er viktige for cellulær metabolisme fordi de kan påvirke mange prosesser og bidra til å initiere dem.

Glukose og lysenergi er de vanligste kildene til drivstoff for cellemetabolisme. Imidlertid vil metabolske veier ikke fungere uten enzymer. De fleste enzymene i celler er proteiner og senker aktiveringsenergien for at kjemiske prosesser skal begynne.

Siden de fleste reaksjonene i en celle skjer ved romtemperatur, er de for sakte uten enzymer. For eksempel under glykolyse i cellulær respirasjon, enzymet pyruvat kinase spiller en viktig rolle ved å bidra til å overføre en fosfatgruppe.

Cellular respirasjon i eukaryoter forekommer primært i mitokondriene. Eukaryote celler er avhengige av cellulær respirasjon for å overleve.

I løpet av glykolyse, cellen bryter ned glukose i cytoplasmaet med eller uten at oksygen er til stede. Den deler seks-karbon sukkermolekylet i to, tre-karbon pyruvatmolekyler. I tillegg gjør glykolyse ATP og konverterer NAD + til NADH. I løpet av pyruvatoksidasjon, kommer pyruvatene inn i mitokondriell matrise og blir koenzym A eller acetyl CoA. Dette frigjør karbondioksid og gir mer NADH.

I løpet av sitronsyre eller Krebs sykler, acetyl CoA kombinerer med oksaloacetat å lage sitrat. Deretter går citrat gjennom reaksjoner for å lage karbondioksid og NADH. Syklusen lager også FADH2 og ATP.

I løpet av oksidativ fosforylering, den elektrontransportkjede spiller en avgjørende rolle. NADH og FADH2 gir elektroner til elektrontransportkjeden og blir NAD + og FAD. Elektronene beveger seg nedover denne kjeden og lager ATP. Denne prosessen produserer også vann. Flertallet av ATP-produksjonen under cellulær respirasjon er i dette siste trinnet.

Fotosyntese skjer i planteceller, noen alger og visse bakterier som kalles cyanobakterier. Denne metabolske prosessen skjer i kloroplaster takket være klorofyll, og den produserer sukker sammen med oksygen. De lysavhengige reaksjoner, pluss Calvin-syklusen eller lysuavhengige reaksjoner, er hoveddelene av fotosyntese. Det er viktig for den generelle helsen til planeten fordi levende ting er avhengige av oksygenplanter.

I løpet av lysavhengige reaksjoner i thylakoid membran av kloroplasten, klorofyll pigmenter absorberer lysenergi. De lager ATP, NADPH og vann. I løpet av Calvin syklus eller lysuavhengige reaksjoner i stroma, ATP og NADPH hjelper til med å lage glyseraldehyd-3-fosfat, eller G3P, som til slutt blir glukose.

I likhet med cellulær respirasjon, avhenger fotosyntese av redoks reaksjoner som involverer elektronoverføringer og elektrontransportkjeden.

Det er forskjellige typer klorofyll, og de vanligste typene er klorofyll a, klorofyll b og klorofyll c. De fleste planter har klorofyll a, som absorberer blå og rødt lys bølgelengder. Noen planter og grønne alger bruker klorofyll b. Du finner klorofyll c i dinoflagellater.

I motsetning til mennesker eller dyr, varierer prokaryoter i deres behov for oksygen. Noen prokaryoter kan eksistere uten det, mens andre er avhengige av det. Dette betyr at de kan ha aerob (krever oksygen) eller anaerob (krever ikke oksygen) metabolisme.

I tillegg kan noen prokaryoter bytte mellom de to typer metabolisme, avhengig av deres omstendigheter eller miljø.

Prokaryoter som er avhengige av oksygen for metabolisme er obligatoriske aerobes. På den annen side er prokaryoter som ikke kan eksistere i oksygen og ikke trenger det forplikte anaerober. Prokaryoter som kan veksle mellom aerob og anaerob metabolisme avhengig av tilstedeværelsen av oksygen er fakultative anaerober.

Melkesyregjæring er en type anaerob reaksjon som produserer energi for bakterier. Muskelcellene dine har også melkesyregjæring. I løpet av denne prosessen lager cellene ATP uten oksygen gjennom glykolyse. Prosessen blir pyruvat til melkesyre og lager NAD + og ATP.

Det er mange bruksområder i industrien for denne prosessen, for eksempel produksjon av yoghurt og etanol. For eksempel bakteriene Lactobacillus bulgaricus bidra til å produsere yoghurt. Bakteriene gjærer laktose, sukkeret i melk, for å lage melkesyre. Dette får melken til å koagulere og gjør den til yoghurt.

Du kan kategorisere prokaryoter i forskjellige grupper basert på stoffskiftet. Hovedtypene er heterotrofe, autotrofe, fototrofe og kjemotrofe. Imidlertid trenger alle prokaryoter fortsatt noen type energi eller drivstoff å leve.

Heterotrofiske prokaryoter får organiske forbindelser fra andre organismer for å oppnå karbon. Autotrofe prokaryoter bruker karbondioksid som kilde til karbon. Mange er i stand til å bruke fotosyntese for å oppnå dette. Fototrofiske prokaryoter får energien sin fra lys.

Kjemotrofiske prokaryoter får sin energi fra kjemiske forbindelser som de bryter ned.

Du kan dele metabolske veier i anabole og katabolisk kategorier. Anabole betyr at de trenger energi og bruker den til å bygge store molekyler fra små. Katabolisk betyr at de frigjør energi og bryter fra seg store molekyler for å lage mindre. Fotosyntese er en anabole prosess, mens cellulær respirasjon er en katabolisk prosess.

Eukaryoter og prokaryoter er avhengige av cellulær metabolisme for å leve og trives. Selv om prosessene deres er forskjellige, bruker de begge eller skaper energi. Cellulær respirasjon og fotosyntese er de vanligste banene man ser i celler. Noen prokaryoter har imidlertid forskjellige metabolske veier som er unike.

Relatert innhold:

• Aminosyrer
• Fettsyrer
• Genuttrykk
• Nukleinsyrer
• Stamceller