Садржај
- Хранљиви састојци и горива
- Прокариотске ћелије против еукариотске ћелије
- Шта је глукоза?
- Шта је АТП?
- Ћелија Биологија енергије
- Гликолиза
- Ферментација
- Кребсов циклус
- Електронски транспортни ланац
Вероватно сте разумели још од малих ногу да храна коју једете мора постати "нешто" далеко мање од оне хране за шта год је "ин" храна да бисте могли да помогнете свом телу. Као што се догађа, тачније, један молекул типа угљени хидрати класификовано као шећер је крајњи извор горива у било којој метаболичкој реакцији која се догоди у било којој ћелији у било ком тренутку.
Тај молекул је глукоза, молекул са шест угљеника у облику шиљастог прстена. У све ћелије улази гликолиза, а у сложенијим ћелијама такође учествује ферментација, фотосинтеза и ћелијско дисање у различитом степену код различитих организама.
Али другачији начин одговора на питање "Који молекул ћелије користе као извор енергије?" то тумачи као: "Који молекул директно овлашћује ћелије да поседују процесе? "
Хранљиви састојци и горива
Тај "напајајући" молекул који је попут глукозе активан у свим ћелијама АТП, или аденозин трифосфат, нуклеотид који се често назива "енергетском валутом ћелија." На који молекул би требало да размишљате, када се запитате: "Који молекул је гориво за све ћелије?" Да ли је то глукоза или АТП?
Одговор на ово питање сличан је разумевању разлике између речи „људи добијају фосилна горива из земље“ и „људи добијају енергију фосилних горива из постројења са погоном на угаљ“. Обје изјаве су истините, али се односе на различите фазе у ланцу претворбе енергије метаболичких реакција. У живим бићима, глукоза је основна хранљивих састојака, али АТП је основни гориво.
Прокариотске ћелије против еукариотске ћелије
Сва жива бића припадају једној од две широке категорије: прокариоти и еукариоти. Прокариоти су једноцелични организми таксономских облика домени Бактерије и археје, док еукариоти спадају у домен Еукариота, који укључује животиње, биљке, гљивице и протисте.
Прокариоти су малени и једноставни у поређењу с еукариотима; њихове ћелије су одговарајуће мање сложене. У већини случајева прокариотска ћелија је иста ствар као и прокариотски организам, а енергетске потребе бактерија су далеко мање од потреба било које еукариотске ћелије.
Прокариотске ћелије имају исте четири компоненте које се налазе у свим ћелијама у природном свету: ДНК, ћелијска мембрана, цитоплазма и рибосоми. Њихова цитоплазма садржи све ензиме потребне за гликолизу, али одсуство митохондрија и хлоропласта значи да је гликолиза заиста једини метаболички пут који је доступан прокариотима.
Прочитајте више о сличностима и разликама између прокариотских и еукариотских ћелија.
Шта је глукоза?
Глукоза је шесто-угљени шећер у облику прстена, приказаног дијаграмима шестерокутним обликом. Његова хемијска формула је Ц6Х12О6, дајући му однос Ц / Х / О од 1: 2: 1; ово је тачно или све биомолекуле класификоване као угљени хидрати.
Глукоза се сматра а моносахарид, што значи да се он не може редуцирати у различите, мање шећере разбијањем водикових веза између различитих компоненти. Фруктоза је још један моносахарид; сахароза (столни шећер), која се добија спајањем глукозе и фруктозе, сматра се а дисахарид.
Глукоза се још назива и "шећер у крви", јер је ово једињење чија се концентрација мери у крви када клиничка или болничка лабораторија одређује метаболички статус пацијената. Може се унијети директно у крвоток у интравенским растворима, јер не захтијева распад прије уласка у тјелесне ћелије.
Шта је АТП?
АТП је нуклеотид, што значи да се састоји од једне од пет различитих азотних база, шећера са угљеником који се зове рибоза и једне до три фосфатне групе. Базе у нуклеотидима могу бити аденин (А), цитозин (Ц), гванин (Г), тимин (Т) или урацил (У). Нуклеотиди су градивни блокови ДНК нуклеинских киселина и РНК; А, Ц и Г се налазе у обе нуклеинске киселине, док се Т налази само у ДНК, а У само у РНА.
"ТП" у АТП-у, као што сте видели, означава "трифосфат" и указује да АТП има максималан број фосфатних група које нуклеотид може да има - три. Већина АТП-а се производи везањем фосфатне групе на АДП, или аденозин-дифосфат, процес познат као фосфорилација.
АТП и његови деривати имају широк спектар примене у биохемији и медицини, од којих су многе у истраживачкој фази док се 21. век ближи својој трећој деценији.
Ћелија Биологија енергије
Ослобађање енергије из хране укључује прекидање хемијских веза у компонентама хране и искориштавање те енергије за синтезу молекула АТП. На пример, сви су угљени хидрати оксидира на крају до угљен-диоксида (ЦО2) и воде (Х2О). Масти се такође оксидују, при чему њихови ланци масних киселина дају молекуле ацетата, који затим улазе у аеробно дисање у еукариотским митохондријама.
Продукти распадања протеина богати су азотом и користе се за изградњу других протеина и нуклеинских киселина. Али неке од 20 аминокиселина од којих су изграђени протеини могу се модификовати и ући у ћелијски метаболизам на нивоу ћелијског дисања (нпр., После гликолизе)
Гликолиза
Резиме: Гликолиза директно настаје 2 АТП за сваки молекул глукозе; опскрбљује пируват и носаче електрона за даљње метаболичке процесе.
Гликолиза је серија од десет реакција у којима се молекул глукозе трансформише у два молекула три-угљеничног молекула пирувата, стварајући 2 АТП током пута. Састоји се од ране „инвестиционе“ фазе у којој се 2 АТП користе за везање фосфатних група на покретни молекул глукозе и касније „повратне“ фазе у којој је дериват глукозе подељен у пар интермедијарних једињења од три угљеника , даје 2 АТП по једињењима са три угљеника и укупно 4 ова једињења.
То значи да је нето ефекат гликолизе стварање 2 АТП по молекули глукозе, јер се 2 АТП троше у фази улагања, али укупно 4 АТП се раде у фази исплате.
Прочитајте више о гликолизи.
Ферментација
Резиме: Ферментација надокнађује НАД+ за гликолизу; не производи АТП директно.
Када нема довољно кисеоника да удовољите енергетским потребама, као што је то када трчите јако или тешко дижете тегове, гликолиза може бити једини метаболички процес који је доступан. Овде долази "сагоревање млечне киселине" за које сте можда чули. Ако пируват не може да уђе у аеробно дисање као што је описано у даљем тексту, претвара се у лактат, који сам по себи не доноси много добра, али обезбеђује да се гликолиза може наставити снабдевањем кључни посредни молекул назван НАД+.
Кребсов циклус
Резиме: Кребсов циклус производи 1 АТП по обртају циклуса (и тиме 2 АТП по глукози „узводно“, јер 2 пирувата могу створити 2 ацетил ЦоА).
У нормалним условима адекватног кисеоника, готово цео пируват настао гликолизом у еукариотама прелази из цитоплазме у органеле ("мале органе") познате као митохондрије, где се претвара у молекулу са две угљеника ацетил коенцим А (ацетил ЦоА) уклањањем ЦО и отпуштањем ЦО2. Овај молекул се комбинује са молекулом са четири угљеника који се назива оксалоацетат и ствара цитрат, први корак у ономе што се такође назива ТЦА циклус или циклус лимунске киселине.
Овај „точак“ реакција на крају је смањио цитрат назад у оксалоацетат, а на путу се ствара и један АТП заједно са четири такозвана високоенергетска електронска носача (НАДХ и ФАДХ2).
Електронски транспортни ланац
Резиме: Ланац транспорта електрона даје око 32 до 34 АТП по „узводном“ молекулу глукозе, чинећи га далеко највећим доприносом ћелијске енергије у еукариотама.
Носачи електрона из Кребсова циклуса прелазе из унутрашњости митохондрија у унутрашњу мембрану органела, која има све врсте специјализованих ензима који се називају цитохроми. Укратко, када се електрони у облику атома водоника скину са својих носача, то покреће фосфорилацију АДП молекула у великом делу АТП-а.
Кисик мора бити присутан као крајњи акцептор електрона у каскади која се догађа преко мембране да би се догодио овај ланац реакција. Ако није, ни процес ћелијског дисања се „враћа назад“ и Кребсов циклус се такође не може догодити.