Живые организмы образуют энергетическую цепочку, в которой растения производят пищу, которую животные и другие организмы используют для получения энергии. Основной процесс производства пищи - это фотосинтез в растениях, и основным методом преобразования пищи в энергию является клеточное дыхание.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Молекула, передающая энергию, используется клетками: АТФ. В процессе клеточного дыхания молекула АДФ превращается в АТФ, в котором сохраняется энергия. Это происходит через трехэтапный процесс гликолиза, цикл лимонной кислоты и цепь переноса электронов. Клеточное дыхание расщепляет и окисляет глюкозу с образованием молекул АТФ.
Во время фотосинтеза растения улавливают световую энергию и используют ее для химических реакций в клетках растений. Световая энергия позволяет растениям объединять углерод из углекислого газа в воздухе с водородом и кислородом из воды для образования глюкоза.
В клеточное дыхание, организмы, такие как животные, едят пищу, содержащую глюкозу, и расщепляют глюкозу на энергию, углекислый газ и воду. Углекислый газ и вода выводятся из организма, а энергия сохраняется в молекуле, называемой
аденозинтрифосфат или АТФ. Молекула, передающая энергию, используемая клетками, - это АТФ, и она обеспечивает энергией все остальные действия клетки и организма.Виды клеток, которые используют глюкозу для получения энергии
Живые организмы бывают одноклеточными. прокариоты или же эукариоты, которые могут быть одноклеточными или многоклеточными. Основное различие между ними заключается в том, что прокариоты имеют простую клеточную структуру без ядра или клеточных органелл. У эукариот всегда есть ядро и более сложные клеточные процессы.
Одноклеточные организмы обоих типов могут использовать несколько методов для производства энергии, а многие также используют клеточное дыхание. Все продвинутые растения и животные являются эукариотами и почти исключительно используют клеточное дыхание. Растения используют фотосинтез, чтобы улавливать энергию солнца, но затем сохраняют большую часть этой энергии в виде глюкозы.
И растения, и животные используют глюкозу, полученную в результате фотосинтеза, в качестве Энергетический ресурс.
Клеточное дыхание позволяет организмам улавливать энергию глюкозы
Фотосинтез производит глюкозу, но глюкоза - это просто способ хранения химической энергии и не может использоваться клетками напрямую. Общий процесс фотосинтеза можно описать следующей формулой:
6CO2 + 12H2O + световая энергия → C6ЧАС12О6 + 6O2 + 6H2О
Растения используют фотосинтез для преобразования Световая энергия в химическую энергию, и они хранят химическую энергию в глюкозе. Второй процесс необходим для использования накопленной энергии.
Клеточное дыхание преобразует химическую энергию, хранящуюся в глюкозе, в химическую энергию, хранящуюся в молекуле АТФ. АТФ используется всеми клетками для обеспечения своего метаболизма и своей деятельности. Мышечные клетки относятся к типу клеток, которые используют глюкозу для получения энергии, но сначала преобразуют ее в АТФ.
Общая химическая реакция клеточного дыхания выглядит следующим образом:
C6ЧАС12О6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + молекулы АТФ
Клетки расщепляют глюкозу на углекислый газ и воду, производя энергию, которую они хранят в молекулах АТФ. Затем они используют энергию АТФ для таких действий, как сокращение мышц. Полный процесс клеточного дыхания три этапа.
Клеточное дыхание начинается с разделения глюкозы на две части
Глюкоза - это углевод с шестью атомами углерода. На первом этапе процесса клеточного дыхания, называемого гликолиз, клетка разбивает молекулы глюкозы на две молекулы пирувата или трехуглеродные молекулы. Для запуска процесса требуется энергия, поэтому используются две молекулы АТФ из резервов клетки.
В конце процесса, когда создаются две молекулы пирувата, энергия высвобождается и сохраняется в четырех молекулах АТФ. Гликолиз использует две молекулы АТФ и производит четыре на каждую обработанную молекулу глюкозы. Чистый выигрыш - две молекулы АТФ.
Какая из органелл клетки высвобождает энергию, запасенную в пище?
Гликолиз начинается в цитоплазме клетки, но процесс клеточного дыхания в основном происходит в митохондрии. Типы клеток, которые используют глюкозу для получения энергии, включают почти все клетки человеческого тела, за исключением высокоспециализированных клеток, таких как клетки крови.
Митохондрии представляют собой небольшие мембраносвязанные органеллы и являются клеточными фабриками, производящими АТФ. У них гладкая внешняя мембрана и сильно загнутый внутренняя мембрана где происходят реакции клеточного дыхания.
Сначала реакции происходят внутри митохондрий, создавая градиент энергии через внутреннюю мембрану. Последующие реакции с участием мембраны производят энергию, используемую для создания молекул АТФ.
Цикл лимонной кислоты производит ферменты для клеточного дыхания
Пируват, образующийся при гликолизе, не является конечным продуктом клеточного дыхания. На втором этапе две молекулы пирувата превращаются в другое промежуточное вещество, называемое ацетил-КоА. Ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты а атомы углерода исходной молекулы глюкозы полностью превращаются в CO2. В лимонная кислота root перерабатывается и связывается с новой молекулой ацетил-КоА, чтобы повторить процесс.
Окисление атомов углерода производит еще две молекулы АТФ и превращает ферменты НАД.+ и FAD в НАДН и FADH2. Преобразованные ферменты используются на третьей и последней стадии клеточного дыхания, где они действуют как доноры электронов для цепи переноса электронов.
Молекулы АТФ захватывают часть производимой энергии, но большая часть химической энергии остается в молекулах НАДН. Реакции цикла лимонной кислоты происходят внутри митохондрий.
Электронная транспортная цепочка захватывает большую часть энергии клеточного дыхания
В электронная транспортная цепь (ТАК ДАЛЕЕ) состоит из ряда соединений, расположенных на внутренней мембране митохондрий. Он использует электроны из НАДН и ФАДН.2 ферменты, вырабатываемые циклом лимонной кислоты, чтобы перекачивать протоны через мембрану.
В цепочке реакций высокоэнергетические электроны НАДН и ФАДН2 передаются по ряду соединений ETC, каждый шаг приводит к более низкому энергетическому состоянию электронов и прокачке протонов через мембрану.
В конце реакций ETC молекулы кислорода принимают электроны и образуют молекулы воды. Энергия электронов, исходящая от расщепления и окисления молекулы глюкозы, была преобразована в энергию градиент энергии протонов через внутреннюю мембрану митохондрий.
Поскольку существует дисбаланс протонов через внутреннюю мембрану, протоны испытывают силу, чтобы диффундировать обратно внутрь митохондрий. Фермент под названием АТФ-синтаза встроен в мембрану и создает отверстие, позволяющее протонам перемещаться обратно через мембрану.
Когда протоны проходят через отверстие АТФ-синтазы, фермент использует энергию протонов для создания молекул АТФ. Основная часть энергии клеточного дыхания улавливается на этом этапе и хранится в 32 молекулах АТФ.
Молекула АТФ хранит энергию клеточного дыхания в своих фосфатных связях
АТФ - это сложное органическое химическое соединение с адениновым основанием и тремя фосфатными группами. Энергия хранится в связях, удерживающих фосфатные группы. Когда клетке нужна энергия, она разрывает одну из связей фосфатных групп и использует химическую энергию для создания новых связей в других клеточных веществах. Молекула АТФ становится аденозиндифосфат или ADP.
При клеточном дыхании высвобождаемая энергия используется для добавления фосфатной группы к АДФ. Добавление фосфатной группы захватывает энергию гликолиза, цикла лимонной кислоты и большое количество энергии ETC. Образовавшиеся молекулы АТФ могут использоваться организмом для таких действий, как движение, поиск пищи и размножение.