Zagotavljanje celic z energijo. Viri energije

Celice sestavljajo vsi živi organizmi, razen virusov. Zagotavljajo vse procese, potrebne za življenje rastlin ali živali. Celica je lahko ločen organizem. In kako lahko takšna zapletena struktura živi brez energije? Seveda ne. Torej, kako celice zagotavljajo energijo? Temelji na procesih, ki jih obravnavamo spodaj.

Zagotavljanje celic z energijo: kako se to zgodi?

Nekaj ​​celic prejema energijo od zunaj, jo proizvajajo same. Eukariotske celice imajo edinstvene "postaje". Vir energije v celici je mitohondrija, organoid, ki ga proizvaja. V njej je proces celično dihanje. Zaradi tega so celice opremljene z energijo. Vendar so prisotne le v rastlinah, živalih in glivah. V celicah bakterij mitohondrije niso prisotne. Zato je zagotavljanje celic z energijo predvsem posledica fermentacije, ne pa dihanja.

Struktura mitohondrije

To je dvo-membranski organoid, ki se je med evolucijo pojavil v evkariontski celici zaradi absorpcije s plitki prokariotska celica. To lahko razložimo z dejstvom, da mitohondrije vsebujejo nativne DNA in RNA ter mitohondrijske ribosome, ki proizvajajo beljakovine, potrebne za organoide.

Notranja membrana ima izrastke, ki se imenujejo cristae ali grebeni. Proces celičnega dihanja poteka na cristae.

Kaj je znotraj dveh membran, se imenuje matrika. Vsebuje beljakovine, encime, potrebne za pospešitev kemičnih reakcij, kot tudi molekule RNA, DNA in ribosomov.

Celično dihanje je osnova življenja

Poteka v treh fazah. Oglejmo si vsakega od njih podrobneje.

Prva faza je priprava

V tej fazi so kompleksne organske spojine razdeljene na preprostejše. Tako se proteini razgrajujejo na aminokisline, maščobe do karboksilnih kislin in glicerin, nukleinske kisline do nukleotidov in ogljikove hidrate do glukoze.

Glikoliza

To je anoksična faza. Sestoji iz dejstva, da so snovi, pridobljene v prvi fazi, še bolj ločene. Glavni viri energije, ki jih celica uporablja na tej stopnji, so molekule glukoze. Vsak izmed njih v procesu glikolize prelomi do dve molekuli piruvata. To se zgodi med desetimi zaporednimi kemičnimi reakcijami. Zaradi prvih pet je glukoza fosforilirana in nato razdeljena na dve fosforiji. V naslednjih petih reakcijah se oblikujejo dve molekuli ATP (adenozin trifosfat) in dve molekuli PVK (piruvična kislina). Energija celice je shranjena v obliki ATP.

Celoten postopek glikolize se lahko poenostavi, kot sledi:

2NAD + 2 ADP + 2H₃RO₄ + C₆H_{12. mesto}O podjetju₆→ 2H₂O + 2NAD^.H₂ +2C₃H₄O podjetju₃ + 2ATF

Tako je z eno molekulo glukoze, dve molekuli ADP in dva fosforno kislino, celica prejme dve molekuli ATP (energije) in dve molekuli piruvične kisline, ki se ga uporabi v naslednjem koraku.

Tretja stopnja je oksidacija

Ta stopnja se zgodi le v prisotnosti kisika. Kemijske reakcije te faze se pojavljajo v mitohondriji. To je glavni del celičnega dihanja, med katerim se sprošča večina energije. Na tej stopnji piruvična kislina, reagiranje s kisikom, se razcepi v vodo in ogljikov dioksid. Poleg tega se oblikujejo 36 ATP molekul. Tako lahko sklepamo, da so glavni viri energije v celici glukoza in piruvična kislina.

Če povzamemo vse kemične reakcije in izpustimo podrobnosti, lahko celoten proces celičnega dihanja izrazimo z eno poenostavljeno enačbo:

6O₂ + C₆H_{12. mesto}O podjetju₆ + 38ADP + 38H₃RO₄→ 6CO₂ + 6H20 + 38ATP.

Tako v času dihanja iz ene molekule glukoze, šest molekul kisika, trideset osmih molekul ADP in enake količine fosforne kisline, celica prejme 38 ATP molekul, v obliki katere se shrani energija.

Raznolikost mitohondrijskih encimov

Energija za življenje, ki jo celica prejme zaradi dihanja - oksidacija glukoze in nato piruvinske kisline. Vse te kemične reakcije niso mogle preiti brez encimov - bioloških katalizatorjev. Oglejmo si tiste, ki so v mitohondriji - organoidi, odgovorni za celično dihanje. Vsi se imenujejo oksidoreduktaze, ker so potrebni za zagotovitev pretoka reakcij oksidacije in redukcije.

Vse oksidoreduktaze lahko razdelimo v dve skupini:

• oksidaza;
• dehidrogenaza;

Dehidrogenaze se nato delijo na aerobne in anaerobne. Aerobne vsebujejo v svoji sestavi koencim riboflavin, ki ga telo prejme od vitamina B2. Aerobne dehidrogenaze vsebujejo molekule NAD in NADPH kot so-encimi.

Oksidaze so bolj raznolike. Najprej so razdeljeni v dve skupini:

• tiste, ki vsebujejo baker;
• tiste, v katerih je železo.

Prva vključujejo polifenol oksidazo, askorbat oksidazo, na drugo - katalazo, peroksidazo, citokrom. Slednje so nato razdeljene v štiri skupine:

• citokromi a;
• citokromi b;
• citokromi c;
• citokromi d.

Cytohromi vsebujejo železovformoporfirin, citohrome b-železov-protoporfirin, c-substituirani železov mesoporfirin, d-železov dihidroporfirin.

Ali obstajajo drugi načini pridobivanja energije?

Kljub dejstvu, da ga večina celic prejme kot posledica celičnega dihanja, obstajajo tudi anaerobne bakterije, katerih obstoj ni potreben. Proizvajajo potrebno energijo s fermentacijo. To je proces, v katerem se ogljikovi hidrati razgrajujejo z encimi brez sodelovanja kisika, zaradi česar celica prejme energijo. Obstaja več vrst fermentacije, odvisno od končnega produkta kemičnih reakcij. Lahko je mlečna kislina, alkoholna, maslena kislina, aceton-butan, citronska kislina.

Na primer, upoštevajte fermentacija alkohola. V tej enačbi se lahko izrazi:

C₆H_{12. mesto}O podjetju₆→ C₂H₅OH + 2CO₂

To je ena molekula glukoze, bakterija se razdeli na eno molekulo etilnega alkohola in dve molekuli ogljikovega monoksida (IV).