Како ћелије хватају енергију ослобађањем ћелијског дисања?

Садржај

• ТЛ; ДР (Предуго; нисам прочитао)
• Врсте ћелија које користе глукозу за енергију
• Ћелијска респирација омогућава организму да хвата енергију глукозе
• Ћелијска респирација започиње разбијањем глукозе у два дела
• Које ћелије органганела ослобађа енергију похрањену у храни?
• Циклус лимунске киселине производи ензиме за станично дисање
• Транспортни ланац електрона узима већину енергије из ћелијског дисања
• АТП молекул чува ћелијску енергију дисања у својим фосфатним везама

Живи организми формирају енергетски ланац у којем биљке производе храну коју животиње и други организми користе за енергију. Главни процес који производи храну је фотосинтеза у биљкама и главна метода претварања хране у енергију је ћелијско дисање.

ТЛ; ДР (Предуго; нисам прочитао)

Молекул за пренос енергије који ћелије користе је АТП. Процес ћелијског дисања претвара молекул АДП у АТП, где се енергија складишти. То се дешава процесом гликолизе у три фазе, циклусом лимунске киселине и ланцем за транспорт електрона. Ћелијско дисање дели и оксидира глукозу да формира АТП молекуле.

Током фотосинтезе биљке хватају светлосну енергију и користе је за покретање хемијских реакција у биљним ћелијама. Светлосна енергија омогућава биљкама да комбинују угљен из угљен диоксида у ваздуху са водоником и кисеоник из воде да би се формирали глукоза.

У ћелијском дисању организми попут животиња једу храну која садржи глукозу и разграђују глукозу у енергију, угљен диоксид и воду. Угљендиоксид и вода се избацују из организма, а енергија се складишти у молекули која се назива аденозин трифосфат или АТП. Молекул који преноси енергију које користе ћелије је АТП и он пружа енергију за све остале активности ћелија и организма.

Врсте ћелија које користе глукозу за енергију

Живи организми су или једноћелијски прокариоти или еукариоти, који могу бити једноцелични или вишећелијски. Главна разлика између ова два је у томе што прокариоти имају једноставну ћелијску структуру без нуклеуса или ћелијских органела. Еукариоти увек имају језгро и сложеније ћелијске процесе.

Једноцелични организми обе врсте могу користити неколико метода за производњу енергије, а многи такође користе ћелијско дисање. Напредне биљке и животиње су сви еукариоти и готово искључиво користе ћелијско дисање. Биљке користе фотосинтезу за хватање енергије из сунца, али потом складиште већину те енергије у облику глукозе.

И биљке и животиње користе глукозу добијену фотосинтезом као ан извор енергије.

Ћелијска респирација омогућава организму да хвата енергију глукозе

Фотосинтеза ствара глукозу, али глукоза је само начин складиштења хемијске енергије и не могу је ћелије директно користити. Целокупни процес фотосинтезе може се сумирати у следећој формули:

6ЦО₂ + 12Х₂О + светлосна енергија → Ц₆Х₁₂О₆ + 6О₂ + 6Х₂О

Биљке користе фотосинтезу за претварање светлосна енергија у хемијску енергију и они складиште хемијску енергију у глукози. Потребан је други поступак да би се искористила складиштена енергија.

Ћелијско дисање претвара хемијску енергију похрањену у глукози у хемијску енергију похрањену у АТП молекули. АТП користе све ћелије за напајање метаболизма и њихових активности. Мишићне ћелије су међу врстама ћелија које користе глукозу за енергију, али је прво претварају у АТП.

Укупна хемијска реакција на ћелијско дисање је следећа:

Ц₆Х₁₂О₆ + 6О₂ → 6ЦО₂ + 6Х₂О + АТП молекуле

Ћелије разграђују глукозу у угљендиоксид и воду, стварајући енергију коју складиште у АТП молекулама. Затим користе АТП енергију за активности попут уговарања мишића. Комплетан ћелијски процес дисања има три фазе.

Ћелијска респирација започиње разбијањем глукозе у два дела

Глукоза је угљени хидрат са шест атома угљеника. Током прве фазе процеса ћелијског дисања тзв гликолиза, ћелија разбија молекуле глукозе у два молекула пирувата, или молекуле три угљеника. Да би се започео процес потребно је енергије па се користе два АТП молекула из ћелијских резерви.

На крају процеса, када се створе два молекула пирувата, енергија се ослобађа и складишти у четири АТП молекуле. Гликолиза користи два АТП молекула и ствара четири за сваки обрађени молекул глукозе. Нето добитак су два АТП молекула.

Које ћелије органганела ослобађа енергију похрањену у храни?

Гликолиза започиње у ћелијској цитоплазми, али процес ћелијског дисања углавном се одвија у митохондрије. Врсте ћелија које користе глукозу за енергију укључују готово сваку ћелију у људском телу са изузетком високо специјализованих ћелија, попут крвних ћелија.

Митохондрије су мале органеле везане за мембрану и представљају ћелијске фабрике које производе АТП. Имају глатку спољну мембрану и високо савијену унутрашња мембрана где се одвијају реакције ћелијског дисања.

Прво се реакције одвијају у митохондријима да би се створио градијент енергије кроз унутрашњу мембрану. Накнадне реакције које укључују мембрану производе енергију која се користи за стварање молекула АТП-а.

Циклус лимунске киселине производи ензиме за станично дисање

Пируват произведен гликолизом није коначни производ ћелијског дисања. Друга фаза прерађује два молекула пирувата у другу интермедијарну супстанцу која се зове ацетил ЦоА. Ацетил ЦоА улази у циклус лимунске киселине и атоми угљеника из оригиналног молекула глукозе се потпуно претварају у ЦО₂. Корен лимунске киселине се рециклира и повезује се са новим молекулом ацетил ЦоА како би се поновио поступак.

Оксидацијом атома угљеника стварају се још два АТП молекула и претварају ензими НАД⁺ и ФАД до НАДХ и ФАДХ₂. Претворени ензими користе се у трећем и последњем стадијуму ћелијског дисања, где делују као даваоци електрона за транспортни ланац електрона.

АТП молекули хватају део произведене енергије, али највећи део хемијске енергије остаје у молекулама НАДХ. Реакције циклуса лимунске киселине одвијају се унутар митохондрија.

Транспортни ланац електрона узима већину енергије из ћелијског дисања

Тхе ланац транспорта електрона (ЕТЦ) састоји се од низа једињења која се налазе на унутрашњој мембрани митохондрија. Користи електроне из НАДХ и ФАДХ₂ ензими произведени циклусом лимунске киселине за пумпање протона кроз мембрану.

У ланцу реакција, високоенергетски електрони из НАДХ и ФАДХ₂ се преносе низом ЕТЦ једињења са сваким кораком који доводи до ниже енергије електрона и протони се пумпају преко мембране.

На крају реакција ЕТЦ, молекули кисеоника прихватају електроне и формирају молекуле воде. Енергија електрона која првобитно долази од распада и оксидације молекула глукозе претворена је у а протонски енергетски градијент преко унутрашње мембране митохондрија.

Пошто је унутрашња мембрана неравнотежа протона, протони доживљавају силу да дифундира назад у унутрашњост митохондрија. Ензим зван АТП синтаза уграђен је у мембрану и ствара отвор, омогућавајући протонима да се крећу назад преко мембране.

Када протони прођу кроз отвор АТП синтазе, ензим користи енергију из протона за стварање АТП молекула. Највећи део енергије ћелијског дисања се заробљава у овој фази и складишти се у 32 АТП молекуле.

АТП молекул чува ћелијску енергију дисања у својим фосфатним везама

АТП је сложена органска хемикалија са аденинском базом и три фосфатне групе. Енергија се складишти у везама које држе фосфатне групе. Када ћелији треба енергија, она прекида једну од веза фосфатних група и хемијску енергију користи за стварање нових веза у другим ћелијским супстанцама. АТП молекул постаје аденозин-дифосфат или АДП.

Код ћелијског дисања, ослобођена енергија користи се за додавање фосфатне групе у АДП. Додавање фосфатне групе привлачи енергију из гликолизе, циклуса лимунске киселине и велику количину енергије из ЕТЦ. Настале АТП молекуле организам може да користи за активности као што су кретање, тражење хране и репродукција.