Зміст
- Поживні речовини проти палива
- Прокаріотичні клітини проти Еукаріотичні клітини
- Що таке глюкоза?
- Що таке АТФ?
- Клітинна енергія Біологія
- Гліколіз
- Бродіння
- Цикл Кребса
- Електронна транспортна ланцюг
Ви, мабуть, ще з юних років зрозуміли, що їжа, яку ви їсте, повинна стати "чимось" набагато меншим, ніж їжа для того, що є "в" їжі, щоб мати можливість допомогти своєму організму. Як це відбувається, точніше, одна молекула типу вуглевод класифіковані як цукор є кінцевим джерелом палива в будь-якій метаболічній реакції, що відбувається в будь-якій клітині в будь-який час.
Ця молекула є глюкоза, шестивуглецева молекула у вигляді колючого кільця. У всі клітини він входить гліколіз, а в більш складних клітинах він також бере участь бродіння, фотосинтез і клітинне дихання в різній мірі у різних організмів.
Але інший спосіб відповісти на питання "Яка молекула використовується клітинами як джерелом енергії?" інтерпретує це як: "Яка молекула безпосередньо повноважує клітини володіти процесами? "
Поживні речовини проти палива
Ця "живильна" молекула, яка, як і глюкоза, є активною у всіх клітинах АТФ, або аденозинтрифосфат, нуклеотид часто називають "енергетичною валютою клітин". Яку молекулу ви повинні думати, тоді, коли ви запитуєте себе: "Яка молекула є паливом для всіх клітин?" Це глюкоза чи АТФ?
Відповідь на це питання схожа на розуміння різниці між словами "Люди отримують викопне паливо з землі" та "Люди отримують енергію викопного палива від вугільних установок". Обидва твердження вірні, але стосуються різних етапів ланцюга перетворення енергії метаболічних реакцій. У живих істотах, глюкоза - основна поживні речовини, але АТФ є основним пальне.
Прокаріотичні клітини проти Еукаріотичні клітини
Усі живі істоти належать до однієї з двох широких категорій: прокаріоти та еукаріоти. Прокаріоти - це одноклітинні організми таксономіки домени Бактерії та археї, тоді як еукаріоти потрапляють у область Еукаріота, до якої належать тварини, рослини, гриби та проти.
Прокаріоти невеликі і прості в порівнянні з еукаріоти; їх клітини відповідно менш складні. У більшості випадків клітина прокаріот - це те саме, що і прокаріотичний організм, а енергетичні потреби бактерій значно нижчі, ніж у будь-якої еукаріотичної клітини.
Прокаріотичні клітини мають однакові чотири компоненти, які є у всіх клітинах природного світу: ДНК, клітинна мембрана, цитоплазма і рибосоми. Цитоплазма містить всі ферменти, необхідні для гліколізу, але відсутність мітохондрій та хлоропластів означає, що гліколіз - це єдиний метаболічний шлях, доступний прокаріот.
Детальніше про схожість та відмінності між клітинами прокаріотів та еукаріотиків.
Що таке глюкоза?
Глюкоза - це шестивуглецевий цукор у формі кільця, представлений на схемах шестикутною формою. Його хімічна формула - С6Н12О6, даючи йому співвідношення C / H / O 1: 2: 1; це правда, чи всі біомолекули, віднесені до вуглеводів.
Глюкоза вважається а моносахарид, що означає, що його не можна зводити до різних, менших цукрів, розриваючи водневі зв’язки між різними компонентами. Фруктоза - ще один моносахарид; сахароза (столовий цукор), яка виробляється приєднанням глюкози та фруктози, вважається а дисахарид.
Глюкозу ще називають «цукром у крові», оскільки саме ця сполука, концентрацію якої вимірюють у крові, коли клініка чи лікарняна лабораторія визначає метаболічний статус пацієнтів. Його можна вливати безпосередньо в кров у внутрішньовенних розчинах, оскільки він не потребує руйнування перед надходженням в клітини організму.
Що таке АТФ?
АТФ - це нуклеотид, що означає, що він складається з однієї з п’яти різних азотистих основ, п'ятивуглецевого цукру під назвою рибоза та однієї-трьох фосфатних груп. Основами нуклеотидів можуть бути аденін (A), цитозин (C), гуанін (G), тимін (T) або урацил (U). Нуклеотиди - це будівельні блоки ДНК нуклеїнових кислот та РНК; A, C і G містяться в обох нуклеїнових кислотах, тоді як T знаходиться лише в ДНК, а U - лише в РНК.
"ТП" в АТФ, як ви бачили, означає "трифосфат" і вказує на те, що АТФ має максимальну кількість фосфатної групи, яку може мати нуклеотид - три. Більшість АТФ виробляється приєднанням фосфатної групи до АДФ, або аденозиндифосфату, процесу, відомого як фосфорилювання.
АТФ та його похідні мають широкий спектр застосування в біохімії та медицині, багато з яких знаходяться на дослідницькій стадії, коли 21 століття наближається до свого третього десятиліття.
Клітинна енергія Біологія
Вивільнення енергії з їжі передбачає розрив хімічних зв’язків в компонентах їжі та використання цієї енергії для синтезу молекул АТФ. Наприклад, вуглеводи - це все окислений врешті-решт до вуглекислого газу (СО)2) і вода (Н2О). Жири також окислюються, їх ланцюги жирних кислот дають молекули ацетату, які потім вводять аеробне дихання в еукаріотичні мітохондрії.
Продукти розпаду білків багаті азотом і використовуються для побудови інших білків та нуклеїнових кислот. Але деякі з 20 амінокислот, з яких будуються білки, можуть бути модифіковані і вступати в клітинний метаболізм на рівні клітинного дихання (наприклад, після гліколізу)
Гліколіз
Підсумок: Гліколіз безпосередньо виробляється 2 АТФ для кожної молекули глюкози; він постачає піруват та носії електронів для подальших метаболічних процесів.
Гліколіз - це серія з десяти реакцій, в якій молекула глюкози перетворюється на дві молекули тривуглецевої молекули піруват, отримуючи 2 АТФ по шляху. Він складається з ранньої "інвестиційної" фази, в якій 2 АТФ використовуються для приєднання фосфатних груп до молекули глюкози, що зміщується, і більш пізньої "зворотної" фази, в якій похідне глюкози, розділившись на пару проміжних сполук з трьома вуглецями , дає 2 АТФ на три вуглецеві сполуки і це 4 в цілому.
Це означає, що чистий ефект гліколізу полягає у виробництві 2 АТФ на молекулу глюкози, оскільки 2 АТФ споживаються у фазі інвестування, але загалом 4 АТФ виробляються у фазі окупності.
Детальніше про гліколіз.
Бродіння
Підсумок: Ферментація поповнює НАД+ для гліколізу; він не виробляє жодного ATP безпосередньо.
Коли недостатньо кисню для задоволення енергетичних потреб, як, наприклад, коли ви дуже важко бігаєте або посилено піднімаєте вагу, гліколіз може бути єдиним доступним метаболічним процесом. Тут виходить "опік молочної кислоти", про який ви, можливо, чули. Якщо піруват не може ввести аеробне дихання, як описано нижче, він перетворюється на лактат, який сам по собі не принесе багато користі, але гарантує, що гліколіз може продовжуватися, подаючи ключова проміжна молекула під назвою НАД+.
Цикл Кребса
Підсумок: Цикл Кребса виробляє 1 АТФ за оберт циклу (і, таким чином, 2 АТФ на глюкозу "вище за течією", оскільки 2 пірувату можуть складати 2 ацетил КоА).
За нормальних умов достатнього кисню майже весь піруват, що утворюється при гліколізі в еукаріотів, переходить з цитоплазми в органели ("маленькі органи"), відомі як мітохондрії, де перетворюється в двовуглецеву молекулу ацетильний кофермент А (ацетил КоА) шляхом відшарування та вивільнення СО2. Ця молекула поєднується з чотирьохвуглецевою молекулою, що називається оксалоацетатом, щоб створити цитрат, перший крок у тому, що також називається циклом TCA або циклом лимонної кислоти.
Це "колесо" реакцій зрештою скорочувало цитрат до оксалоацетату, і попутно утворюється один АТФ разом з чотирма так званими високоенергетичними носіями електронів (NADH та FADH2).
Електронна транспортна ланцюг
Підсумок: Транспортний ланцюг електронів дає близько 32 - 34 АТФ на одну молекулу глюкози "вище за течією", що робить її, безумовно, найбільшим фактором клітинної енергії у еукаріотів.
Носії електронів із циклу Кребса переміщуються зсередини мітохондрій до внутрішньої мембрани органел, яка має всілякі спеціалізовані ферменти, звані цитохромами, готовими до роботи. Коротше кажучи, коли електрони у вигляді атомів водню знімаються з їхніх носіїв, це приводить в дію фосфорилювання молекул АДФ у великій кількості АТФ.
Кисень повинен бути присутнім як кінцевий акцептор електронів у каскаді, що відбувається по всій мембрані, для цього ланцюга реакцій. Якщо це не так, процес клітинного дихання "резервується", і цикл Кребса також не може відбутися.