Садржај
- Метаболизам фотосинтезе
- Реакција за фиксирање енергије
- Реакција фиксирања угљеником
- Ћелијско дисање
- Гликолоза: разбијање глукозе
- Кребсов циклус
- Електронски транспортни систем
Циклус фотосинтезе и ћелијског дисања користи се за производњу употребљиве енергије за биљке и друге организме. Ови процеси се одвијају на молекуларном нивоу унутар ћелија организама. На овој скали, молекули који садрже енергију су стављени кроз метаболичке процесе који дају енергију која се може одмах искористити. Један такав извор енергије производи се у фотосинтези; други се чува попут батерије као у ћелијском дисању.
Метаболизам фотосинтезе
Биљке примају светлосну енергију кроз мале поре на својим листовима зване стомати и претварају је у органеле зване хлоропласти, смештене у биљним ћелијама у лишћу и зеленим стабљикама. Органеле су специјализовани делови ћелије који функционишу на органски начин. Енергија се користи у овом процесу за претварање угљен-диоксида и воде у угљене хидрате попут глукозе и молекуларног кисеоника.
Фотосинтеза је метаболички процес у два дела. Два дела биохемијског пута фотосинтезе су реакција фиксирања енергије и реакција фиксирања угљеника. Први производи молекуле аденозин трифосфата (АТП) и никотинамид аденин динуклејаотид фосфат водоника (НАДПХ). Оба молекула садрже енергију и користе се у реакцији фиксирања угљеника за стварање глукозе.
Реакција за фиксирање енергије
У реакцији фотосинтезе која фиксира енергију, електрони се пролазе кроз коензиме и молекуле где ослобађају своју енергију. Већина електрона пролази дуж ланца, али део ове енергије користи се за померање протона у облику водоника преко тилакоидне мембране унутар хлоропласта. Задржана енергија се затим користи за синтезу АТП-а и НАДПХ.
Реакција фиксирања угљеником
Током реакције фиксирања угљеника, енергија у АТП и НАДПХ која настаје реакцијом фиксирања енергије користи се за претварање угљених хидрата у глукозу и друге шећере и органске супстанце. То се догађа кроз циклус Цалвин, назван по истраживачу Мелвину Цалвину. У циклусу се користи угљен диоксид који се добија из атмосфере. Водоник из НАДПХ, угљеник из угљен-диоксида и кисеоник из воде комбинују се да би се формирали молекули глукозе означени са Ц6Х12О6.
Ћелијско дисање
Организми користе ћелијско дисање да би претворили угљене хидрате у енергију, а тај процес се одвија у цитоплазми ћелије. Енергија ослобођена од угљених хидрата чува се у молекулама АТП-а. Ови молекули се формирају коришћењем енергије добијене из угљених хидрата за комбиновање молекула аденозин дифосфата (АДП) и фосфатних јона. Затим ћелије користе ту складиштену енергију за разне процесе који зависе од енергије.
Такође током ћелијског дисања настају вода и угљен диоксид. Процес који даје ова три производа састоји се од четири дела: гликолоза, Кребсов циклус, систем преноса електрона и хемиозмоза.
Гликолоза: разбијање глукозе
Током гликолозе, глукоза се разграђује на два молекула пируичне киселине. Током овог процеса настају два АТП молекула. Два молекула никотинамид аденин динуклеотида (НАДХ) која ће се користити у систему преноса електрона такође су добијена током гликолозе.
Кребсов циклус
У Кребсовом циклусу, две молекуле пируичне киселине произведене током гликолозе користе се за формирање НАДХ. То се дешава када се водоник дода у НАД. Такође током Кребсовог циклуса настају две АТП молекуле.
Атоми угљеника који се ослобађају у процесу се комбинују са кисеоником и формирају угљен диоксид. Када се циклус заврши, ослобађа се шест молекула угљен-диоксида. Ових шест молекула одговара шест атома угљеника у глукози који су у почетку коришћени у гликолози.
Електронски транспортни систем
Цитохроми (ћелијски пигменти) и коенцими у митохондријама формирају систем преноса електрона.
Електрони преузети из НАД-а се превозе кроз ове носаче и преносе молекуле. У одређеним тачкама током система, протони у облику атома водоника из НАДХ се транспортују кроз мембрану и пуштају у спољашње подручје митохондрија. Кисеоник је последњи акцептор електрона у ланцу. Када прими електрон, кисеоник се веже са ослобођеним водоником да би формирао воду.