Metabolizm komórkowy: definicja, proces i rola ATP

Komórki potrzebują energii do ruchu, podziału, namnażania i innych procesów. Spędzają dużą część swojego życia skupieni na pozyskiwaniu i wykorzystywaniu tej energii poprzez metabolizm.

Komórki prokariotyczne i eukariotyczne zależą od różnych szlaków metabolicznych, aby przetrwać.

Metabolizm komórkowy to seria procesów zachodzących w żywych organizmach w celu podtrzymania tych organizmów.

W biologii komórki i Biologia molekularna, metabolizm odnosi się do reakcji biochemicznych, które zachodzą w organizmach w celu wytworzenia energii. Potoczne lub żywieniowe wykorzystanie metabolizmu odnosi się do: procesy chemiczne co dzieje się w twoim ciele, gdy przekształcasz jedzenie w energię.

Chociaż terminy mają podobieństwa, istnieją również różnice. Metabolizm jest ważny dla komórek, ponieważ procesy utrzymują organizmy przy życiu i pozwalają im rosnąć, rozmnażać się lub dzielić.

W rzeczywistości istnieje wiele procesów metabolicznych. Oddychania komórkowego

Główne etapy oddychania komórkowego w eukarionty są:

• Glikoliza
• Utlenianie pirogronianu
• Kwas cytrynowy lub cykl Krebsa
• Fosforylacja oksydacyjna

Głównymi reagentami są glukoza i tlen, natomiast głównymi produktami są dwutlenek węgla, woda i ATP. Fotosynteza w komórkach to kolejny rodzaj szlaku metabolicznego, który organizmy wykorzystują do produkcji cukru.

Wykorzystanie roślin, alg i sinic fotosynteza. Głównymi etapami są reakcje zależne od światła oraz cykl Calvina lub reakcje niezależne od światła. Głównymi reagentami są energia świetlna, dwutlenek węgla i woda, natomiast głównymi produktami są glukoza i tlen.

Metabolizm w prokariota może się różnić. Podstawowe typy szlaków metabolicznych to heterotroficzne, autotroficzne, fototroficzny i chemotroficzny reakcje. Rodzaj metabolizmu prokariota może wpływać na to, gdzie żyje i jak wchodzi w interakcję ze środowiskiem.

Ich szlaki metaboliczne odgrywają również rolę w ekologii, zdrowiu człowieka i chorobach. Na przykład istnieją prokariota, które nie tolerują tlenu, takie jak DO. botulinum. Bakterie te mogą powodować zatrucie jadem kiełbasianym, ponieważ dobrze rosną w obszarach pozbawionych tlenu.

Powiązany artykuł:5 ostatnich przełomów, które pokazują, dlaczego badania nad rakiem są tak ważne

Enzymy są substancjami, które działają jak katalizatory w celu przyspieszenia lub wywołania reakcji chemicznych. Większość reakcji biochemicznych w żywych organizmach opiera się na działaniu enzymów. Są ważne dla metabolizmu komórkowego, ponieważ mogą wpływać na wiele procesów i pomagać w ich inicjowaniu.

Glukoza i energia świetlna to najczęstsze źródła paliwa dla metabolizmu komórkowego. Jednak szlaki metaboliczne nie działałyby bez enzymów. Większość enzymów w komórkach to białka i obniżają energię aktywacji do rozpoczęcia procesów chemicznych.

Ponieważ większość reakcji w komórce zachodzi w temperaturze pokojowej, są one zbyt wolne bez enzymów. Na przykład podczas glikoliza w oddychaniu komórkowym enzym kinaza pirogronianowa odgrywa ważną rolę, pomagając w przenoszeniu grupy fosforanowej.

Oddychania komórkowego u eukariontów występuje głównie w mitochondriach. Przetrwanie komórek eukariotycznych zależy od oddychania komórkowego.

W trakcie glikoliza, komórka rozkłada glukozę w cytoplazmie z obecnością tlenu lub bez. Dzieli sześciowęglową cząsteczkę cukru na dwie trójwęglowe cząsteczki pirogronianu. Ponadto glikoliza wytwarza ATP i przekształca NAD+ w NADH. W trakcie utlenianie pirogronianu, pirogroniany dostają się do macierzy mitochondrialnej i stają się koenzym A lub acetylo-CoA. To uwalnia dwutlenek węgla i wytwarza więcej NADH.

Podczas kwas cytrynowy lub cykl Krebsa, acetylo-CoA łączy się z szczawiooctan robić cytrynian. Następnie cytrynian przechodzi reakcje, aby wytworzyć dwutlenek węgla i NADH. Cykl wytwarza również FADH2 i ATP.

W trakcie fosforylacja oksydacyjna, łańcuch transportu elektronów odgrywa kluczową rolę. NADH i FADH2 przekazują elektrony do łańcucha transportu elektronów i stają się NAD+ i FAD. Elektrony przesuwają się w dół tego łańcucha i wytwarzają ATP. W procesie tym wytwarzana jest również woda. Większość produkcji ATP podczas oddychania komórkowego odbywa się na tym ostatnim etapie.

Fotosynteza zachodzi w komórkach roślinnych, niektórych algach i niektórych bakteriach zwanych sinicami. Ten proces metaboliczny zachodzi w chloroplastach dzięki chlorofilowi ​​i wraz z tlenem wytwarza cukier. reakcje zależne od światła, plus cykl Calvina lub reakcje niezależne od światła, są głównymi elementami fotosyntezy. Jest to ważne dla ogólnego stanu zdrowia planety, ponieważ żywe organizmy są zależne od tlenu wytwarzanego przez rośliny.

Podczas reakcje zależne od światła w błona tylakoidowa chloroplastu, chlorofil pigmenty pochłaniają energię świetlną. Produkują ATP, NADPH i wodę. Podczas Cykl Calvina lub reakcje niezależne od światła w stroma, ATP i NADPH pomagają w wytwarzaniu gliceraldehydo-3-fosforanu lub G3P, który ostatecznie staje się glukozą.

Podobnie jak oddychanie komórkowe, fotosynteza zależy od redoks reakcje, które obejmują transfery elektronów i łańcuch transportu elektronów.

Są różne rodzaje chlorofilu, a najczęstszymi typami są chlorofil a, chlorofil b i chlorofil c. Większość roślin posiada chlorofil a, który pochłania fale światła niebieskiego i czerwonego. Niektóre rośliny i zielone glony używają chlorofilu b. Chlorofil c można znaleźć w bruzdnicach.

W przeciwieństwie do ludzi i zwierząt prokariota różnią się pod względem zapotrzebowania na tlen. Niektóre prokarionty mogą istnieć bez niego, podczas gdy inne są od niego zależne. Oznacza to, że mogą mieć aerobik (wymaga tlenu) lub beztlenowy (nie wymagający tlenu) metabolizm.

Ponadto niektóre prokariota mogą przełączać się między dwoma rodzajami metabolizmu w zależności od warunków lub środowiska.

Prokarionty, których metabolizm zależy od tlenu, to obowiązkowe aeroby. Z drugiej strony prokariota, które nie mogą istnieć w tlenie i go nie potrzebują beztlenowe beztlenowce,. Prokariota, które mogą przełączać się między metabolizmem tlenowym i beztlenowym w zależności od obecności tlenu, są fakultatywne beztlenowce.

Fermentacja kwasu mlekowego to rodzaj reakcji beztlenowej, która wytwarza energię dla bakterii. Twoje komórki mięśniowe również mają fermentację kwasu mlekowego. Podczas tego procesu komórki wytwarzają ATP bez tlenu poprzez glikolizę. Proces zamienia pirogronian w kwas mlekowy i tworzy NAD+ i ATP.

W przemyśle istnieje wiele zastosowań tego procesu, takich jak produkcja jogurtów i etanolu. Na przykład bakterie Lactobacillus bulgaricus pomóc w produkcji jogurtu. Bakterie fermentują laktozę, cukier w mleku, aby wytworzyć kwas mlekowy. To powoduje krzepnięcie mleka i zamienia je w jogurt.

Możesz podzielić prokariota na różne grupy na podstawie ich metabolizmu. Główne typy to heterotroficzne, autotroficzne, fototroficzne i chemotroficzne. Jednak wszystkie prokariota nadal potrzebują pewnego rodzaju energia czy paliwo żyć.

Heterotroficzne prokariota pozyskują związki organiczne z innych organizmów w celu uzyskania węgla. Autotroficzne prokariota wykorzystują dwutlenek węgla jako źródło węgla. Wielu jest w stanie wykorzystać do tego fotosyntezę. Fototroficzne prokariota czerpią energię ze światła.

Prokariota chemotroficzne czerpią energię ze związków chemicznych, które rozkładają.

Możesz podzielić szlaki metaboliczne na anaboliczny i kataboliczny kategorie. Anaboliczny oznacza, że ​​potrzebują energii i wykorzystują ją do budowy dużych cząsteczek z małych. Kataboliczny oznacza, że ​​uwalniają energię i rozbijają duże cząsteczki na mniejsze. Fotosynteza jest procesem anabolicznym, podczas gdy oddychanie komórkowe jest procesem katabolicznym.

Eukarionty i prokarionty zależą od metabolizmu komórkowego, aby żyć i rozwijać się. Chociaż ich procesy są różne, zarówno wykorzystują, jak i wytwarzają energię. Oddychanie komórkowe i fotosynteza to najczęstsze szlaki obserwowane w komórkach. Jednak niektóre prokariota mają różne szlaki metaboliczne, które są unikalne.

Powiązana zawartość:

• Aminokwasy
• Kwasy tłuszczowe
• Ekspresja genu
• Kwasy nukleinowe
• Komórki macierzyste