Клітинний метаболізм: визначення, процес та роль АТФ

Клітини потребують енергії для руху, ділення, множення та інших процесів. Вони проводять велику частину свого життя, зосереджені на отриманні та використанні цієї енергії за допомогою метаболізму.

Прокаріотичні та еукаріотичні клітини залежать від різних метаболічних шляхів, щоб вижити.

Метаболізм клітин це серія процесів, що відбуваються в живих організмах для підтримки цих організмів.

У клітинній біології та молекулярна біологія, метаболізм відноситься до біохімічних реакцій, які відбуваються всередині організмів для виробництва енергії. Розмовна або харчова метаболізм відноситься до хімічні процеси що трапляються у вашому тілі, коли ви перетворюєте їжу в енергію.

Хоча терміни мають подібність, існують і відмінності. Метаболізм важливий для клітин, оскільки процеси підтримують організми живими і дозволяють їм рости, розмножуватися або ділитися.

Насправді існує безліч процесів метаболізму. Клітинне дихання - це тип метаболічного шляху, який розщеплює глюкозу, виробляючи її аденозинтрифосфат, або ATP.

Основні етапи клітинного дихання в Росії еукаріоти є:

• Гліколіз
• Окислення пірувату
• Лимонна кислота або цикл Кребса
• Окисне фосфорилювання

Основними реагентами є глюкоза та кисень, тоді як основними продуктами є вуглекислий газ, вода та АТФ. Фотосинтез у клітинах - це ще один тип метаболічного шляху, який організми використовують для виробництва цукру.

Використання рослин, водоростей та ціанобактерій фотосинтез. Основними кроками є реакції, що залежать від світла, і цикл Кальвіна або реакції, що не залежать від світла. Основними реагентами є світлова енергія, вуглекислий газ та вода, тоді як основними продуктами є глюкоза та кисень.

Метаболізм в прокаріоти може змінюватися. До основних типів метаболічних шляхів належать гетеротрофні, автотрофні, фототрофний і хемотрофний реакції. Тип метаболізму, який має прокаріот, може впливати на те, де він живе і як він взаємодіє з навколишнім середовищем.

Їх метаболічні шляхи також відіграють певну роль в екології, здоров’ї людини та хворобах. Наприклад, є прокаріоти, які не можуть переносити кисень, такі як C. ботулінум. Ця бактерія може викликати ботулізм, оскільки вона добре росте в районах, де немає кисню.

Пов’язана стаття:5 нещодавніх проривів, які показують, чому дослідження раку так важливі

Ферменти є речовинами, які діють як каталізатори щоб прискорити або викликати хімічні реакції. Більшість біохімічних реакцій живих організмів покладаються на роботу ферментів. Вони важливі для клітинного метаболізму, оскільки можуть впливати на багато процесів і допомагати їх ініціювати.

Глюкоза та світлова енергія є найпоширенішими джерелами палива для метаболізму клітин. Однак метаболічні шляхи не працювали б без ферментів. Більшість ферментів у клітинах є білками і знижують енергію активації для початку хімічних процесів.

Оскільки більшість реакцій у клітині відбуваються при кімнатній температурі, вони занадто повільні без ферментів. Наприклад, під час гліколіз у клітинному диханні фермент піруваткіназа відіграє важливу роль, допомагаючи переносити фосфатну групу.

Клітинне дихання у еукаріотів зустрічається переважно в мітохондріях. Клітини еукаріотів, щоб вижити, залежать від клітинного дихання.

Протягом гліколіз, клітина розщеплює глюкозу в цитоплазмі з наявністю кисню або без нього. Він розбиває шестивуглецеву молекулу цукру на дві тривуглецеві молекули пірувату. Крім того, гліколіз утворює АТФ і перетворює NAD + у NADH. Протягом окислення пірувату, пірувати потрапляють в матрикс мітохондрій і стають кофермент А або ацетил КоА. Це виділяє вуглекислий газ і утворює більше NADH.

Під час лимонна кислота або Цикл Кребса, ацетил КоА поєднується з оксалоацетат зробити цитрат. Потім цитрат проходить реакції з утворенням вуглекислого газу та НАДН. Цикл також утворює FADH2 та ATP.

Протягом окисне фосфорилювання, електронно-транспортний ланцюг відіграє вирішальну роль. NADH і FADH2 віддають електрони в електронно-транспортний ланцюг і стають NAD + і FAD. Електрони рухаються по цьому ланцюгу і утворюють АТФ. Цей процес також виробляє воду. Більшість продукції АТФ під час клітинного дихання відбувається на цьому останньому етапі.

Фотосинтез відбувається в рослинних клітинах, деяких водоростях та деяких бактеріях, званих ціанобактеріями. Цей метаболічний процес відбувається в хлоропластах завдяки хлорофілу, і він виробляє цукор разом з киснем. світлозалежні реакції, плюс цикл Кальвіна або незалежні від світла реакції, є основними частинами фотосинтезу. Це важливо для загального здоров'я планети, оскільки живі істоти покладаються на кисень, який роблять рослини.

Під час світлозалежні реакції в тилакоїдна оболонка хлоропласту, хлорофіл пігменти поглинають світлову енергію. Вони виробляють АТФ, НАДФН та воду. Під час Цикл Кальвіна або світлонезалежні реакції в строма, АТФ і НАДФН допомагають виробляти гліцеральдегід-3-фосфат або G3P, який з часом стає глюкозою.

Як і клітинне дихання, фотосинтез залежить від окисно-відновний реакції, що включають перенесення електронів та електронно-транспортний ланцюг.

Є різні типи хлорофілу, а найпоширенішими типами є хлорофіл a, хлорофіл b і хлорофіл c. У більшості рослин є хлорофіл а, який поглинає довжину хвиль синього та червоного світла. Деякі рослини та зелені водорості використовують хлорофіл b. Ви можете знайти хлорофіл с у динофлагелатах.

На відміну від людей або тварин, прокаріоти мають різну потребу в кисні. Деякі прокаріоти можуть існувати і без нього, а інші залежать від цього. Це означає, що вони можуть мати аеробні (потребує кисню) або анаеробний (не потребує кисню) обмін речовин.

Крім того, деякі прокаріоти можуть переключатися між двома типами метаболізму залежно від їх обставин або середовища.

Прокаріоти, які залежать від кисню для метаболізму, є облігатні аероби. З іншого боку, прокаріоти, які не можуть існувати в кисні і не потребують його, є облігатні анаероби. Прокаріоти, які можуть переключатися між аеробним та анаеробним метаболізмом залежно від присутності кисню факультативні анаероби.

Молочнокисле бродіння це тип анаеробної реакції, яка виробляє енергію для бактерій. Ваші м’язові клітини також мають молочнокисле бродіння. Під час цього процесу клітини виробляють АТФ без кисню шляхом гліколізу. Процес перетворює піруват на молочна кислота і робить NAD + та ATP.

У промисловості існує багато застосувань для цього процесу, таких як виробництво йогурту та етанолу. Наприклад, бактерії Lactobacillus bulgaricus допомогти виробляти йогурт. Бактерії ферментують лактозу, цукор у молоці, виробляючи молочну кислоту. Це робить молочний згусток і перетворює його на йогурт.

Ви можете класифікувати прокаріоти на різні групи на основі їх метаболізму. Основні типи - гетеротрофні, автотрофні, фототрофні та хемотрофні. Однак всі прокаріоти все ще потребують певного типу енергії або палива жити.

Гетеротрофні прокаріоти отримують органічні сполуки з інших організмів для отримання вуглецю. Автотрофні прокаріоти використовують вуглекислий газ як джерело вуглецю. Багато хто може використовувати для цього фотосинтез. Фототрофні прокаріоти отримують свою енергію від світла.

Хемотрофні прокаріоти отримують свою енергію від хімічних сполук, які вони розщеплюють.

Ви можете розділити шляхи метаболізму на анаболічний і катаболічний категорії. Анаболічний означає, що їм потрібна енергія і вона використовує її для побудови великих молекул з малих. Катаболічний означає, що вони виділяють енергію і розщеплюють великі молекули, отримуючи менші. Фотосинтез - це анаболічний процес, тоді як клітинне дихання - це катаболічний процес.

Евкаріоти та прокаріоти залежать від клітинного метаболізму, щоб жити та процвітати. Хоча їх процеси різні, вони обидва використовують або створюють енергію. Клітинне дихання та фотосинтез - найпоширеніші шляхи, що спостерігаються в клітинах. Однак деякі прокаріоти мають різні метаболічні шляхи, які є унікальними.

Пов’язаний вміст:

• Амінокислоти
• Жирні кислоти
• Експресія гена
• Нуклеїнові кислоти
• Стовбурові клітини