Cellmetabolism: Definition, process och rollen hos ATP

Celler kräver energi för rörelse, delning, multiplikation och andra processer. De spenderar en stor del av sin livstid på att få och använda denna energi genom ämnesomsättning.

Prokaryota och eukaryota celler beror på olika metaboliska vägar för att överleva.

Cellmetabolism är den serie processer som äger rum i levande organismer för att upprätthålla dessa organismer.

Inom cellbiologi och molekylärbiologimetabolism hänvisar till de biokemiska reaktioner som händer i organismer för att producera energi. Den allmänna eller näringsmässiga användningen av ämnesomsättningen avser kemiska processer som händer i din kropp när du omvandlar mat till energi.

Även om termerna har likheter finns det också skillnader. Metabolism är viktigt för celler eftersom processerna håller organismer vid liv och låter dem växa, reproducera eller dela sig.

Det finns faktiskt flera metabolismprocesser. Cellandningen är en typ av metabolisk väg som bryter ner glukos för att skapa adenosintrifosfateller ATP.

De viktigaste stegen för cellulär andning i eukaryoter är:

• Glykolys
• Pyruvatoxidation
• Citronsyra eller Krebs-cykel
• Oxidativ fosforylering

De viktigaste reaktanterna är glukos och syre, medan huvudprodukterna är koldioxid, vatten och ATP. Fotosyntes i celler är en annan typ av metabolisk väg som organismer använder för att göra socker.

Användning av växter, alger och cyanobakterier fotosyntes. De viktigaste stegen är de ljusberoende reaktionerna och Calvin-cykeln eller ljusoberoende reaktioner. De viktigaste reaktanterna är ljusenergi, koldioxid och vatten, medan huvudprodukterna är glukos och syre.

Metabolism i prokaryoter kan variera. De grundläggande typerna av metaboliska vägar innefattar heterotrofa, autotrofa, fototrofisk och kemotrofisk reaktioner. Den typ av ämnesomsättning som en prokaryot har kan påverka var den bor och hur den interagerar med miljön.

Deras metaboliska vägar spelar också en roll i ekologi, människors hälsa och sjukdomar. Till exempel finns det prokaryoter som inte tål syre, t.ex. C. botulinum. Denna bakterie kan orsaka botulism eftersom den växer bra i områden utan syre.

Relaterad artikel:5 senaste genombrott som visar varför cancerforskning är så viktigt

Enzymer är ämnen som fungerar som katalysatorer för att påskynda eller åstadkomma kemiska reaktioner. De flesta biokemiska reaktioner i levande organismer är beroende av att enzymer fungerar. De är viktiga för cellulär metabolism eftersom de kan påverka många processer och hjälpa till att initiera dem.

Glukos och ljusenergi är de vanligaste källorna till bränsle för cellmetabolism. Metaboliska vägar fungerar dock inte utan enzymer. De flesta enzymerna i celler är proteiner och sänker aktiveringsenergin för att kemiska processer ska börja.

Eftersom majoriteten av reaktionerna i en cell inträffar vid rumstemperatur är de för långsamma utan enzymer. Till exempel under glykolys i cellulär andning, enzymet pyruvatkinas spelar en viktig roll genom att hjälpa till att överföra en fosfatgrupp.

Cellandningen i eukaryoter förekommer främst i mitokondrier. Eukaryota celler är beroende av cellulär andning för att överleva.

Under glykolys, bryter cellen glukos i cytoplasman med eller utan syre närvarande. Den delar upp sockermolekylen med sex kol i två, tre-kol pyruvatmolekyler. Dessutom gör glykolys ATP och omvandlar NAD + till NADH. Under oxidation av pyruvat, kommer pyruvat in i mitokondriell matris och blir koenzym A eller acetyl CoA. Detta frigör koldioxid och gör mer NADH.

Under citronsyra eller Krebs cyklar, acetyl CoA kombinerar med oxaloacetat att göra citrat. Sedan går citrat igenom reaktioner för att framställa koldioxid och NADH. Cykeln gör också FADH2 och ATP.

Under oxidativ fosforylering, den elektron transport kedja spelar en avgörande roll. NADH och FADH2 ger elektroner till elektrontransportkedjan och blir NAD + och FAD. Elektronerna rör sig nerför denna kedja och gör ATP. Denna process producerar också vatten. Majoriteten av ATP-produktionen under cellandningen är i detta sista steg.

Fotosyntes sker i växtceller, vissa alger och vissa bakterier som kallas cyanobakterier. Denna metaboliska process sker i kloroplaster tack vare klorofyll, och det producerar socker tillsammans med syre. De ljusberoende reaktioner, plus Calvin-cykeln eller ljusoberoende reaktioner, är de viktigaste delarna av fotosyntesen. Det är viktigt för den allmänna hälsan på planeten eftersom levande saker är beroende av de syreplanter som gör.

Under ljusberoende reaktioner i tylakoidmembran av kloroplasten, klorofyll pigment absorberar ljusenergi. De gör ATP, NADPH och vatten. Under Calvin cykel eller ljusoberoende reaktioner i stroma, ATP och NADPH hjälper till att göra glyceraldehyd-3-fosfat, eller G3P, som så småningom blir glukos.

Liksom cellulär andning beror fotosyntes på redox reaktioner som involverar elektronöverföringar och elektrontransportkedjan.

Det finns olika typer av klorofylloch de vanligaste typerna är klorofyll a, klorofyll b och klorofyll c. De flesta växter har klorofyll a som absorberar våglängder för blått och rött ljus. Vissa växter och gröna alger använder klorofyll b. Du kan hitta klorofyll c i dinoflagellater.

Till skillnad från människor eller djur varierar prokaryoter i deras behov av syre. Vissa prokaryoter kan existera utan det, medan andra är beroende av det. Det betyder att de kan ha aerob (kräver syre) eller anaerob (kräver inte syre) ämnesomsättning.

Dessutom kan vissa prokaryoter växla mellan de två typerna av ämnesomsättning beroende på deras omständigheter eller miljö.

Prokaryoter som är beroende av syre för metabolism är obligatoriska aerober. Å andra sidan är prokaryoter som inte kan finnas i syre och inte behöver det obligatoriska anaerober. Prokaryoter som kan växla mellan aerob och anaerob metabolism beroende på närvaron av syre är fakultativa anaerober.

Mjölksyrajäsning är en typ av anaerob reaktion som producerar energi för bakterier. Dina muskelceller har också jäsning av mjölksyra. Under denna process gör cellerna ATP utan syre genom glykolys. Processen blir pyruvat till mjölksyra och gör NAD + och ATP.

Det finns många tillämpningar inom industrin för denna process, såsom produktion av yoghurt och etanol. Till exempel bakterierna Lactobacillus bulgaricus hjälp med att producera yoghurt. Bakterierna jäser laktos, sockret i mjölken, för att göra mjölksyra. Detta gör att mjölken koagulerar och förvandlar den till yoghurt.

Du kan kategorisera prokaryoter i olika grupper baserat på deras ämnesomsättning. Huvudtyperna är heterotrofa, autotrofa, fototrofa och kemotrofa. Men alla prokaryoter behöver fortfarande någon typ av energi eller bränsle att leva.

Heterotrofa prokaryoter får organiska föreningar från andra organismer för att erhålla kol. Autotrofa prokaryoter använder koldioxid som koldioxidkälla. Många kan använda fotosyntes för att åstadkomma detta. Fototrofa prokaryoter får sin energi från ljuset.

Kemotrofa prokaryoter hämtar sin energi från kemiska föreningar som de bryter ner.

Du kan dela upp metaboliska vägar i anabol och katabolisk kategorier. Anabola betyder att de behöver energi och använder den för att bygga stora molekyler från små. Katabolisk betyder att de släpper ut energi och bryter isär stora molekyler för att göra mindre. Fotosyntes är en anabol process, medan cellulär andning är en katabolisk process.

Eukaryoter och prokaryoter är beroende av cellulär metabolism för att leva och trivas. Även om deras processer är olika, använder de båda eller skapar energi. Cellulär andning och fotosyntes är de vanligaste vägarna som ses i celler. Vissa prokaryoter har dock olika metaboliska vägar som är unika.

Relaterat innehåll:

• Aminosyror
• Fettsyror
• Genexpression
• Nukleinsyror
• Stamceller