Tartalom
- Tápanyagok és üzemanyagok
- Prokarióta sejtek vs. eukarióta sejtek
- Mi a glükóz?
- Mi az ATP?
- Sejtenergia-biológia
- glikolízis
- Erjesztés
- Krebs ciklus
- Elektronszállító lánc
Valószínűleg már fiatalok óta megértetted, hogy az ételtnek valamivel sokkal kisebbnek kell lennie, mint az étel, bármi is van benne, hogy segítse a testét. Mint ez történik, pontosabban egyfajta egyetlen molekula szénhidrát osztályozva a cukor a tüzelőanyag végső forrása bármely anyagcsere-reakcióban, amely bármilyen cellában bármikor megtörténhet.
Az a molekula szőlőcukor, hat szén molekula tüskés gyűrű formájában. Minden cellában belép glikolízis, és bonyolultabb sejtekben szintén részt vesz erjedés, fotoszintézis és sejtlégzés különböző mértékben különböző szervezetekben.
De a kérdés megválaszolásának más módja: "Melyik molekulát használják a sejtek energiaforrásként?" a következőképpen értelmezi: "Milyen molekula közvetlenül hajtja végre a sejtek saját folyamatait? "
Tápanyagok és üzemanyagok
Az a "tápláló" molekula, amely hasonlóan a glükózhoz az összes sejtben aktív ATPvagy adenozin-trifoszfát, egy nukleotid, amelyet gyakran "a sejtek energia pénznemének" hívnak. Melyik molekulára gondolsz akkor, amikor azt kérdezed magadtól: "Milyen molekula az üzemanyag minden sejt számára?" Glükóz vagy ATP?
A kérdés megválaszolása hasonló ahhoz, hogy megértsük a különbséget az állítások között: "Az emberek fosszilis tüzelőanyagokat kapnak a földről" és "Az emberek fosszilis tüzelőanyagokat kapnak szénüzemű növényekből". Mindkét állítás igaz, de a metabolikus reakciók energiakonverziós láncának különböző szakaszaira vonatkozik. Az élő dolgokban, a glükóz az alapvető fontosságú tápláló, de az ATP az alapvető üzemanyag.
Prokarióta sejtek vs. eukarióta sejtek
Az összes élőlény a két széles kategóriába tartozik: prokarióták és eukarióták. A prokarióták a taxonómia egysejtű szervezetei domainek Baktériumok és Archaea, míg az eukarióták mind az Eukaryota tartományba tartoznak, amely állatokat, növényeket, gombákat és protistákat foglal magában.
A prokarióták aprók és egyszerűek az eukariótákhoz képest; sejtjeik ennek megfelelően kevésbé bonyolultak. A legtöbb esetben a prokarióta sejt ugyanaz, mint a prokarióta szervezet, és a baktériumok energiaigénye jóval alacsonyabb, mint bármely eukarióta sejtnél.
A prokarióta sejtek ugyanazt a négy komponenst tartalmazzák, amelyek a természetes világ minden sejtjében megtalálhatók: DNS, sejtmembrán, citoplazma és riboszómák. Citoplazmájuk tartalmazza a glikolízishez szükséges összes enzimet, de a mitokondriumok és kloroplasztok hiánya azt jelenti, hogy a glikolízis valójában az egyetlen metabolikus út a prokarióták számára.
További információ a prokarióta és az eukarióta sejtek hasonlóságairól és különbségeiről.
Mi a glükóz?
A glükóz egy gyűrű alakjában lévő hat széncukor, amelyet az ábrák hatszögletű alakban ábrázolnak. Kémiai képlete C6H12O6, amelynek C / H / O aránya 1: 2: 1; valójában ez igaz, vagy az összes szénhidrátokba besorolt biomolekulára.
A glükóz a monoszacharid, ami azt jelenti, hogy nem redukálható különböző, kisebb cukrokká, ha a hidrogénkötéseket megbontják a különféle komponensek között. A fruktóz egy másik monoszacharid; szacharóz (asztali cukor), amelyet glükóz és fruktóz összekapcsolásával állítanak elő, a diszacharid.
A glükózt "vércukorszintnek" is hívják, mert éppen ez a vegyület mérik a vérkoncentrációt, amikor egy klinika vagy kórházi laboratórium határozza meg a beteg anyagcseréjét. Intravénás oldatokban közvetlenül beadható a véráramba, mivel a testsejtekbe történő belépés előtt nincs szükség lebontásra.
Mi az ATP?
Az ATP egy nukleotid, ami azt jelenti, hogy öt különféle nitrogénbázisból, egy öt széntartalmú cukorból, úgynevezett ribózból és egy-három foszfátcsoportból áll. A nukleotidok bázisai lehetnek adenin (A), citozin (C), guanin (G), timin (T) vagy uracil (U). A nukleotidok a nukleinsavak DNS és RNS építőkövei; Az A, C és G mindkét nukleinsavban megtalálhatók, míg T csak a DNS-ben és az U csak az RNS-ben található.
Ahogyan látta, az ATP-ben a "TP" a "trifoszfát" -ot jelenti, és azt jelzi, hogy az ATP-ban a nukleotidok maximális száma három foszfátcsoportot tartalmazhat - három. A legtöbb ATP-t egy foszfátcsoportnak az ADP-hez vagy az adenozin-difoszfáttal történő hozzákapcsolásával állítják elő, ezt a folyamatot foszforilációnak nevezik.
Az ATP és származékai széles körben alkalmazhatók a biokémiában és az orvostudományban, amelyek közül sok a felfedező szakaszban van, amikor a 21. század közeledik harmadik évtizedéhez.
Sejtenergia-biológia
Az energia felszabadítása az élelemből következik, hogy az élelmiszer-összetevők kémiai kötései megszakadnak, és ezt az energiát az ATP-molekulák szintéziséhez felhasználják. Például mind a szénhidrátok oxidált végül széndioxiddá (CO2) és víz (H2O). A zsírok szintén oxidálódnak, és zsírsavláncaikból acetátmolekulákat kapnak, amelyek aerob légzésbe lépnek eukarióta mitokondriumokban.
A fehérjék bomlástermékei gazdag nitrogénben és felhasználhatók más fehérjék és nukleinsavak építéséhez. De a 20 aminosav közül, amelyekből a fehérjék épülnek, módosíthatók és beléphetnek a sejtek anyagcseréjébe a sejtek légzésének szintjén (például glikolízis után)
glikolízis
Összefoglaló: A glikolízis közvetlenül termel 2 ATP minden glükózmolekulára; szállítja piruvátot és elektronhordozókat a további anyagcseréhez.
A glikolízis tíz reakciósorozat, amelyben egy glükózmolekulát a háromszén-molekula piruvát két molekulává alakítanak, és így 2 ATP-t kapnak az út mentén. Ez egy korai "beruházási" fázisból áll, amelyben 2 ATP-t használnak a foszfátcsoportok hozzákapcsolásához az eltolódó glükózmolekulához, és egy későbbi "visszatérési" fázist, amelyben a glükózszármazékot háromszén-köztes vegyületekre osztották fel , 2 ATP-t eredményez háromszén vegyületre számítva, és ez összességében 4.
Ez azt jelenti, hogy a glikolízis nettó hatása 2 ATP előállítása glükózmolekulánként, mivel 2 ATP-t fogyasztanak a beruházási szakaszban, de összesen 4 ATP-t állítanak elő a kifizetési szakaszban.
További információ a glikolízisről.
Erjesztés
Összefoglaló: Az erjedés a NAD-ot pótolja+ glikolízishez; közvetlenül nem termel ATP-t.
Ha elegendő mennyiségű oxigén van az energiaigény kielégítéséhez, például ha nagyon keményen fut vagy súlyosan emeli a súlyt, akkor a glikolízis lehet az egyetlen elérhető anyagcsere-folyamat. Itt jön be a "tejsavégés", amiről esetleg hallottál. Ha a piruvát nem tud belépni az alábbiak szerint leírt aerob légzésbe, akkor ez laktáttá alakul, amely önmagában nem sok jó, de biztosítja, hogy a glikolízis folytatódjon azáltal, hogy egy kulcsfontosságú közbenső molekula, NAD+.
Krebs ciklus
Összefoglaló: A Krebs-ciklus termel 1 ATP a ciklus fordulóján (és így 2 ATP glükózonként "felfelé", mivel 2 piruvát 2 acetil-CoA-t képezhet).
Normál körülmények között, megfelelő oxigén mellett, az eukariótákban a glikolízis során keletkezett piruvát szinte az összes citoplazmából a mitokondriumoknak nevezett organellákba ("kis szervek") mozog, ahol a két szén molekulavá alakul át. acetil-koenzim A (acetil-CoA) lebontásával és a CO felszabadításával2. Ez a molekula egy négyszénű oxaloacetát úgynevezett molekulával ötvözi a citrátot, amely a TCA ciklusnak vagy a citromsav ciklusnak az első lépése.
Ez a reakciókerék végül redukálta a citrátot oxaloacetáttá, és az út során egyetlen ATP keletkezik négy úgynevezett nagy energiájú elektronhordozóval (NADH és FADH)2).
Elektronszállító lánc
Összefoglaló: Az elektron transzport lánc körülbelül 32–34 ATP per "upstream" glükózmolekulánként, így messze a legnagyobb mértékben hozzájárul az eukarióták celluláris energiájához.
A Krebs-ciklus elektronhordozói a mitokondriumok belsejéből az organellák belső membránjáig mozognak, ahol mindenféle speciális enzim található, amelyek citokrómok, amelyek készen állnak a működésre. Röviden: ha az elektronokat hidrogénatomok formájában eltávolítják hordozóikról, ez az ADP-molekulák foszforilációját képezi az ATP nagy részévé.
Az oxigénnek a végső elektronakceptornak kell lennie a kaszkádban, amely a membránon át megy végbe a reakció ezen láncának bekövetkezésekor. Ha nem, a sejtek légzésének folyamata "ment", és a Krebsz-ciklus sem fordulhat elő.