Ћелијски метаболизам: дефиниција, процес и улога АТП

Ћелијама је потребна енергија за кретање, дељење, множење и друге процесе. Велики део свог живота проводе усредсређени на добијање и коришћење ове енергије путем метаболизма.

Прокариотске и еукариотске ћелије зависе од различитих метаболичких путева да би преживели.

Метаболизам ћелија је низ процеса који се одвијају у живим организмима ради одржавања тих организама.

У ћелијској биологији и молекуларна биологија, метаболизам се односи на биохемијске реакције које се дешавају у организмима да би произвеле енергију. Разговорна или нутритивна употреба метаболизма односи се на хемијски процеси који се дешавају у вашем телу док храну претварате у енергију.

Иако изрази имају сличности, постоје и разлике. Метаболизам је важан за ћелије, јер процеси одржавају организме у животу и омогућавају им да расту, размножавају се или деле.

Заправо постоји више процеса метаболизма. Ћелијско дисање је врста метаболичког пута који разграђује глукозу да би се створио аденозин трифосфат, или АТП.

Главни кораци ћелијског дисања у еукариоти су:

• Гликолиза
• Оксидација пирувата
• Лимунска киселина или Кребсов циклус
• Оксидативне фосфорилације

Главни реактанти су глукоза и кисеоник, док су главни производи угљен-диоксид, вода и АТП. Фотосинтеза у ћелијама је друга врста метаболичког пута који организми користе за стварање шећера.

Употреба биљака, алги и цијанобактерија фотосинтеза. Главни кораци су реакције зависне од светлости и Цалвинов циклус или реакције независне од светлости. Главни реактанти су светлосна енергија, угљен-диоксид и вода, док су главни производи глукоза и кисеоник.

Метаболизам у прокариоти може варирати. Основни типови метаболичких путева укључују хетеротрофне, аутотрофне, фототрофни и хемотрофни реакције. Тип метаболизма који има прокариот може утицати на то где живи и како комуницира са околином.

Њихови метаболички путеви такође играју улогу у екологији, здрављу људи и болестима. На пример, постоје прокариоти који не подносе кисеоник, као нпр Ц. ботулинум. Ова бактерија може изазвати ботулизам јер добро успева у подручјима без кисеоника.

Повезани чланак:5 недавних открића која показују зашто је истраживање рака толико важно

Ензими су супстанце које делују као катализатори да би се убрзале или изазвале хемијске реакције. Већина биохемијских реакција у живим организмима ослања се на ензиме. Они су важни за ћелијски метаболизам, јер могу утицати на многе процесе и помоћи им у покретању.

Глукоза и светлост су најчешћи извори горива за метаболизам ћелија. Међутим, метаболички путеви не би функционисали без ензима. Већина ензима у ћелијама су протеини и смањују енергију активације да би започели хемијски процеси.

Будући да се већина реакција у ћелији одвија на собној температури, оне су преспоре без ензима. На пример, током гликолиза у ћелијском дисању, ензим пируват киназа игра важну улогу помажући у преношењу фосфатне групе.

Ћелијско дисање код еукариота се јавља првенствено у митохондријима. Еукариотске ћелије зависе од ћелијског дисања да би преживеле.

У току гликолиза, ћелија разграђује глукозу у цитоплазми са или без присуства кисеоника. Молекул шећера са шест угљеника дели на два молекула пирувата са три угљеника. Поред тога, гликолиза ствара АТП и претвара НАД + у НАДХ. У току оксидација пирувата, пирувати улазе у матрицу митохондрија и постају коензим А. или ацетил ЦоА. Ово ослобађа угљен-диоксид и ствара више НАДХ.

Током лимунска киселина или Кребсов циклус, ацетил ЦоА се комбинује са оксалоацетат направити цитрат. Затим, цитрат пролази кроз реакције да би створио угљен-диоксид и НАДХ. Циклус такође ствара ФАДХ2 и АТП.

У току оксидативне фосфорилације, ланац за транспорт електрона игра пресудну улогу. НАДХ и ФАДХ2 дају електроне ланцу транспорта електрона и постају НАД + и ФАД. Електрони се померају низ овај ланац и праве АТП. Овим поступком се добија и вода. Већина производње АТП током ћелијског дисања је у овом последњем кораку.

Фотосинтеза се дешава у биљним ћелијама, неким алгама и одређеним бактеријама званим цијанобактерије. Овај метаболички процес се јавља у хлоропластима захваљујући хлорофилу, а он производи шећер заједно са кисеоником. Тхе реакције зависне од светлости, плус Цалвинов циклус или реакције независне од светлости, главни су делови фотосинтезе. Важно је за целокупно здравље планете јер се жива бића ослањају на кисеоник.

Током реакције зависне од светлости у тилакоидна мембрана хлоропласта, хлорофил пигменти упијају светлосну енергију. Они праве АТП, НАДПХ и воду. Током Цалвинов циклус или реакције независне од светлости у строма, АТП и НАДПХ помажу у стварању глицералдехид-3-фосфата или Г3П, који на крају постаје глукоза.

Као и ћелијско дисање, фотосинтеза зависи од тога редокс реакције које укључују преносе електроне и ланац преноса електрона.

Постоје различити врсте хлорофила, а најчешћи типови су хлорофил а, хлорофил б и хлорофил ц. Већина биљака има хлорофил а, који апсорбује таласне дужине плаве и црвене светлости. Неке биљке и зелене алге користе хлорофил б. Хлорофил ц можете пронаћи у динофлагелатима.

За разлику од људи или животиња, прокариоти варирају у потреби за кисеоником. Неки прокариоти могу постојати и без њега, док други зависе од тога. То значи да могу имати аеробни (којима је потребан кисеоник) или анаеробни (који не захтева кисеоник) метаболизам.

Поред тога, неки прокариоти могу да се пребацују између две врсте метаболизма, у зависности од околности или окружења.

Прокариоти који за метаболизам зависе од кисеоника су обавезни аероби. С друге стране, прокариоти који не могу постојати у кисеонику и нису му потребни обвезни анаероби. Прокариоти који могу да прелазе између аеробног и анаеробног метаболизма у зависности од присуства кисеоника су факултативни анаероби.

Ферментација млечне киселине је врста анаеробне реакције која производи енергију за бактерије. Ваше мишићне ћелије такође имају млечно-киселинску ферментацију. Током овог процеса, ћелије гликолизом стварају АТП без икаквог кисеоника. Процес претвара пируват у млечна киселина и прави НАД + и АТП.

У индустрији постоји много примена за овај поступак, попут производње јогурта и етанола. На пример, бактерије Лацтобациллус булгарицус помоћи у производњи јогурта. Бактерије ферментишу лактозу, шећер у млеку, стварајући млечну киселину. Ово ствара млечни угрушак и претвара га у јогурт.

Прокариоте можете сврстати у различите групе на основу њиховог метаболизма. Главни типови су хетеротрофни, аутотрофни, фототрофни и хемотрофни. Међутим, свим прокарионима је и даље потребна нека врста енергије или горива живети.

Хетеротрофни прокариоти добијају органска једињења из других организама да би добили угљеник. Аутотрофни прокариоти користе угљен-диоксид као извор угљеника. Многи су у стању да користе фотосинтезу да би то постигли. Фототрофни прокариоти енергију добијају од светлости.

Хемотрофни прокариоти добијају енергију из хемијских једињења која разграђују.

Можете поделити метаболичке путеве на анаболички и катаболички категорије. Анаболички значи да им је потребна енергија и да је користе за изградњу великих молекула од малих. Катаболички значи да ослобађају енергију и растављају велике молекуле да би направили мање. Фотосинтеза је анаболички процес, док је ћелијско дисање катаболички процес.

Еукариоти и прокариоти зависе од ћелијског метаболизма да би живели и напредовали. Иако су њихови процеси различити, обојица или користе или стварају енергију. Ћелијско дисање и фотосинтеза су најчешћи путеви који се виде у ћелијама. Међутим, неки прокариоти имају различите метаболичке путеве који су јединствени.

Сличан садржај:

• Амино киселине
• Масне киселине
• Експресија гена
• Нуклеинске киселине
• Матичне ћелије