Зміст
- Метаболізм фотосинтезу
- Реакція, що фіксує енергію
- Реакція закріплення вуглецю
- Клітинна респірація
- Глікольоз: порушення рівня глюкози
- Цикл Кребса
- Електронна транспортна система
Цикл фотосинтезу та клітинного дихання використовується для отримання корисної енергії для рослин та інших організмів. Ці процеси відбуваються на молекулярному рівні всередині клітин організмів. У цій шкалі молекули, що містять енергію, проходять через метаболічні процеси, які дають енергію, яку можна використати відразу. Одне таке джерело енергії виробляється при фотосинтезі; інший зберігається як акумулятор, як при клітинному диханні.
Метаболізм фотосинтезу
Рослини отримують енергію світла через невеликі пори на своїх листках, які називаються продихами, і перетворюють її в органели під назвою хлоропласти, розташовані в клітинах рослин на листках і зелених стеблах. Органели - це спеціалізовані частини клітини, які функціонують органоподібно. Енергія використовується в цьому процесі для перетворення вуглекислого газу та води у вуглеводи, такі як глюкоза та молекулярний кисень.
Фотосинтез - це метаболізм, що складається з двох частин. Дві частини біохімічного шляху фотосинтезу - це енергофіксуюча реакція та реакція фіксації вуглецю. Перший продукує молекули аденозинтрифосфату (АТФ) і нікотинамід-аденінудинуклеотидфосфат водню (НАДФН). Обидві молекули містять енергію і використовуються в реакції фіксації вуглецю для утворення глюкози.
Реакція, що фіксує енергію
В енергофіксуючій реакції фотосинтезу електрони проходять через коферменти та молекули, де вони вивільняють свою енергію. Більша частина електронів пропускається по ланцюгу, але частина цієї енергії використовується для переміщення протонів у вигляді водню через тилакоїдну мембрану всередині хлоропласта. Потім утримувана енергія використовується для синтезу АТФ і НАДФ.
Реакція закріплення вуглецю
Під час реакції фіксації вуглецю енергія в АТФ та НАДФН, що утворюється в енергофіксуючій реакції, використовується для перетворення вуглеводів у глюкозу та інші цукру та органічні речовини. Це відбувається за допомогою циклу Кальвіна, названого дослідником Мелвіном Кальвіном. У циклі використовується вуглекислий газ, придбаний з атмосфери. Водень з НАДФН, вуглець з вуглекислого газу та кисень з води поєднуються, утворюючи молекули глюкози, позначені як С6Н12О6.
Клітинна респірація
Організми використовують клітинне дихання для перетворення вуглеводів в енергію, і цей процес відбувається в цитоплазмі клітини. Енергія, що виділяється з вуглеводів, зберігається в молекулах АТФ. Ці молекули утворюються, використовуючи енергію, отриману з вуглеводів, для об'єднання молекул аденозиндифосфату (АДФ) та фосфатних іонів. Потім клітини використовують цю накопичену енергію для різних енергозалежних процесів.
Під час клітинного дихання також утворюються вода і вуглекислий газ. Процес, який дає ці три продукти, складається з чотирьох частин: глікольозу, циклу Кребса, електронно-транспортної системи та хіміосмозу.
Глікольоз: порушення рівня глюкози
Під час глікольозу глюкоза розпадається на дві молекули піровиноградної кислоти. Під час цього процесу утворюються дві молекули АТФ. Дві молекули нікотинамід-аденінунунуклеотиду (NADH), які будуть використовуватися в системі транспорту електронів, також отримують під час глікольозу.
Цикл Кребса
У циклі Кребса дві молекули піровиноградної кислоти, що утворюються під час глікольозу, використовуються для утворення НАДГ. Це відбувається при додаванні водню до НАД. Також протягом циклу Кребса утворюються дві молекули АТФ.
Атоми вуглецю, що виділяються в процесі, поєднуються з киснем, утворюючи вуглекислий газ. Після завершення циклу виділяється шість молекул вуглекислого газу. Ці шість молекул відповідають шести атомам вуглецю в глюкозі, які спочатку використовувались при глікольозі.
Електронна транспортна система
Цитохроми (клітинні пігменти) та коферменти в мітохондріях утворюють електронно-транспортну систему.
Електрони, взяті з НАД, транспортуються через ці носії та передають молекули. У певні моменти під час роботи системи протони у вигляді атомів водню з НАДГ транспортуються через мембрану і вивільняються у зовнішню область мітохондрій. Кисень - останній акцептор електронів у ланцюзі. Коли він отримує електрон, кисень зв’язується з виділеним воднем, утворюючи воду.