Metabolismul celular: definiție, proces și rolul ATP

Celulele necesită energie pentru mișcare, divizare, multiplicare și alte procese. Ei își petrec o mare parte a vieții concentrându-se pe obținerea și utilizarea acestei energii prin metabolism.

Celulele procariote și eucariote depind de diferite căi metabolice pentru a supraviețui.

Metabolismul celular este seria proceselor care au loc în organismele vii pentru a susține aceste organisme.

În biologia celulară și biologie moleculara, metabolismul se referă la reacțiile biochimice care se produc în interiorul organismelor pentru a produce energie. Utilizarea colocvială sau nutrițională a metabolismului se referă la procese chimice care se întâmplă în corpul tău pe măsură ce transformi mâncarea în energie.

Deși termenii au similitudini, există și diferențe. Metabolismul este important pentru celule, deoarece procesele mențin organismele în viață și le permit să crească, să se reproducă sau să se împartă.

De fapt, există multiple procese de metabolism.

Pașii principali ai respirației celulare în eucariote sunteți:

• Glicoliza
• Oxidarea piruvatului
• Ciclul acidului citric sau Krebs
• Fosforilarea oxidativă

Principalii reactanți sunt glucoza și oxigenul, în timp ce principalele produse sunt dioxidul de carbon, apa și ATP. Fotosinteza în celule este un alt tip de cale metabolică pe care organismele o folosesc pentru a produce zahăr.

Utilizarea plantelor, algelor și cianobacteriilor fotosinteză. Pașii principali sunt reacțiile dependente de lumină și ciclul Calvin sau reacțiile independente de lumină. Principalii reactanți sunt energia luminii, dioxidul de carbon și apa, în timp ce principalele produse sunt glucoza și oxigenul.

Metabolism în procariote poate varia. Tipurile de bază ale căilor metabolice includ heterotrofe, autotrofe, fototrofă și chemotrofic reacții. Tipul de metabolism pe care îl are un procariot poate influența locul în care trăiește și modul în care interacționează cu mediul.

Căile lor metabolice joacă, de asemenea, un rol în ecologie, sănătatea umană și boli. De exemplu, există procariote care nu pot tolera oxigenul, cum ar fi C. botulinic. Această bacterie poate provoca botulism, deoarece crește bine în zone fără oxigen.

Articol asociat:5 descoperiri recente care arată de ce cercetarea cancerului este atât de importantă

Enzime sunt substanțe care acționează ca catalizatori pentru a accelera sau a provoca reacții chimice. Majoritatea reacțiilor biochimice din organismele vii se bazează pe enzime pentru a funcționa. Acestea sunt importante pentru metabolismul celular, deoarece pot afecta multe procese și pot ajuta la inițierea lor.

Glucoza și energia luminii sunt cele mai comune surse de combustibil pentru metabolismul celular. Cu toate acestea, căile metabolice nu ar funcționa fără enzime. Majoritatea enzimelor din celule sunt proteine ​​și scad energia de activare pentru a începe procesele chimice.

Deoarece majoritatea reacțiilor dintr-o celulă apar la temperatura camerei, acestea sunt prea lente fără enzime. De exemplu, în timpul glicoliză în respirația celulară, enzima piruvat kinaza joacă un rol important ajutând la transferul unui grup fosfat.

Respirație celulară în eucariote apare în primul rând în mitocondrii. Celulele eucariote depind de respirația celulară pentru a supraviețui.

Pe parcursul glicoliză, celula descompune glucoza din citoplasmă cu sau fără oxigen. Împarte molecula de zahăr cu șase atomi de carbon în două molecule de piruvat cu trei atomi de carbon. În plus, glicoliza produce ATP și transformă NAD + în NADH. Pe parcursul oxidarea piruvatului, piruvatii intra in matricea mitocondriala si devin coenzima A sau acetil CoA. Acest lucru eliberează dioxid de carbon și face mai mult NADH.

In timpul acid citric sau Ciclul Krebs, acetil CoA se combină cu oxaloacetat a face citrat. Apoi, citratul trece prin reacții pentru a produce dioxid de carbon și NADH. Ciclul produce și FADH2 și ATP.

Pe parcursul fosforilarea oxidativă, lanțul de transport al electronilor joacă un rol crucial. NADH și FADH2 dau electroni lanțului de transport al electronilor și devin NAD + și FAD. Electronii se deplasează în jos pe acest lanț și produc ATP. Acest proces produce și apă. Majoritatea producției de ATP în timpul respirației celulare se află în acest ultim pas.

Fotosinteza se întâmplă în celulele vegetale, unele alge și anumite bacterii numite cianobacterii. Acest proces metabolic are loc în cloroplaste datorită clorofilei și produce zahăr împreună cu oxigenul. reacții dependente de lumină, plus ciclul Calvin sau reacțiile independente de lumină, sunt principalele părți ale fotosintezei. Este important pentru sănătatea generală a planetei, deoarece ființele vii se bazează pe oxigenul fabricat de plante.

In timpul reacții dependente de lumină în membrana tilacoidă a cloroplastului, clorofilă pigmenții absorb energia luminii. Produc ATP, NADPH și apă. In timpul Ciclul Calvin sau reacții independente de lumină în stroma, ATP și NADPH ajută la producerea gliceraldehidei-3-fosfatului sau G3P, care în cele din urmă devine glucoză.

La fel ca respirația celulară, fotosinteza depinde de redox reacții care implică transferuri de electroni și lanțul de transport al electronilor.

Sunt diferite tipuri de clorofilă, iar cele mai frecvente tipuri sunt clorofila a, clorofila b și clorofila c. Majoritatea plantelor au clorofila a, care absoarbe lungimile de undă ale luminii albastre și roșii. Unele plante și alge verzi folosesc clorofila b. Puteți găsi clorofila c în dinoflagelați.

Spre deosebire de oameni sau animale, procariotele variază în ceea ce privește nevoia lor de oxigen. Unele procariote pot exista fără ea, în timp ce altele depind de ea. Aceasta înseamnă că ar putea avea aerob (necesită oxigen) sau anaerob (care nu necesită oxigen) metabolism.

În plus, unele procariote pot comuta între cele două tipuri de metabolism în funcție de circumstanțe sau mediu.

Procariotele care depind de oxigen pentru metabolism sunt obligați aerobii. Pe de altă parte, procariotele care nu pot exista în oxigen și nu au nevoie de el sunt anaerobi obligatori. Procariotele care pot comuta între metabolismul aerob și anaerob în funcție de prezența oxigenului sunt anaerobe facultative.

Fermentarea acidului lactic este un tip de reacție anaerobă care produce energie pentru bacterii. Celulele musculare au, de asemenea, fermentație cu acid lactic. În timpul acestui proces, celulele produc ATP fără oxigen prin glicoliză. Procesul transformă piruvatul în acid lactic și face NAD + și ATP.

Există multe aplicații în industrie pentru acest proces, cum ar fi producția de iaurt și etanol. De exemplu, bacteriile Lactobacillus bulgaricus ajuta la producerea iaurtului. Bacteriile fermentează lactoza, zahărul din lapte, pentru a produce acid lactic. Acest lucru face ca cheagul de lapte să-l transforme în iaurt.

Puteți clasifica procariotele în diferite grupuri pe baza metabolismului lor. Principalele tipuri sunt heterotrofe, autotrofe, fototrofe și chemotrofe. Cu toate acestea, toți procariotele au încă nevoie de un anumit tip de energie sau combustibil a trai.

Procariotele heterotrofe obțin compuși organici de la alte organisme pentru a obține carbon. Procariotele autotrofe folosesc dioxidul de carbon ca sursă de carbon. Mulți sunt capabili să folosească fotosinteza pentru a realiza acest lucru. Procariotii fototrofi își obțin energia din lumină.

Procariotii chimiotrofici își obțin energia din compuși chimici pe care îi descompun.

Puteți împărți căile metabolice în anabolice și catabolice categorii. Anabolic înseamnă că au nevoie de energie și o folosesc pentru a construi molecule mari din cele mici. Catabolica înseamnă că eliberează energie și separă molecule mari pentru a le face mai mici. Fotosinteza este un proces anabolic, în timp ce respirația celulară este un proces catabolic.

Eucariotele și procariotele depind de metabolismul celular pentru a trăi și a prospera. Deși procesele lor sunt diferite, ambii folosesc sau creează energie. Respirația celulară și fotosinteza sunt cele mai frecvente căi observate în celule. Cu toate acestea, unele procariote au căi metabolice diferite, care sunt unice.

Continut Asemanator:

• Aminoacizi
• Acizi grași
• Expresia genelor
• Acizi nucleici
• Celule stem