Visi gyvi organizmai yra sudaryti iš ląstelių, išskyrusvirusai. Jie suteikia visus procesus, reikalingus augalo ar gyvūno gyvenimui. Pati ląstelė gali būti atskiras organizmas. Ir kaip tokia sudėtinga struktūra gali gyventi be energijos? Žinoma, ne. Taigi, kaip vyksta ląstelių aprūpinimas energija? Tai pagrįsta procesais, kuriuos aptarsime toliau.
Nedaug ląstelių gauna energiją iš išorės, josgaminkite patys. Eukariotų ląstelės turi savotiškas „stotis“. O energijos šaltinis ląstelėje yra mitochondrijos - organoidas, kuris ją gamina. Jame vyksta ląstelių kvėpavimo procesas. Dėl jo ląstelės aprūpinamos energija. Tačiau jų yra tik augaluose, gyvūnuose ir grybuose. Bakterijų ląstelėse mitochondrijų nėra. Todėl jie teikia ląstelėms energiją daugiausia dėl fermentacijos procesų, o ne dėl kvėpavimo.
Tai yra dviejų narių organoidas, kuris pasirodėeukariotų ląstelė evoliucijos metu, kai absorbuojasi mažesnė prokariotinė ląstelė. Tai gali paaiškinti faktą, kad mitochondrijose yra savo DNR ir RNR, taip pat mitochondrijų ribosomos, gaminančios organoidams būtinus baltymus.
Vidinėje membranoje yra užuomazgų, vadinamų kristais, arba briaunomis. Ant raukšlės vyksta ląstelių kvėpavimo procesas.
Tai, kas yra dviejų membranų viduje, vadinama matrica. Jame yra baltymų, fermentų, reikalingų pagreitinti chemines reakcijas, taip pat RNR molekulių, DNR ir ribosomų.
Tai vyksta trimis etapais. Pažvelkime į kiekvieną iš jų išsamiau.
Šiame etape sudėtingas organinisjunginiai skirstomi į paprastesnius. Taigi baltymai suskaidomi iki aminorūgščių, riebalai - iki karboksirūgščių ir glicerolio, nukleorūgštys - iki nukleotidų, o angliavandeniai - iki gliukozės.
Tai fazė, kurioje nėra deguonies.Tai yra tai, kad pirmojo etapo metu gautos medžiagos yra padalijamos toliau. Pagrindiniai energijos šaltiniai, kuriuos ląstelė naudoja šiame etape, yra gliukozės molekulės. Glikolizės metu kiekvienas iš jų suskaidomas į dvi piruvato molekules. Tai įvyksta per dešimt iš eilės vykstančių cheminių reakcijų. Dėl pirmųjų penkių gliukozė fosforilinama, o po to skaidoma į dvi fosforozes. Per kitas penkias reakcijas susidaro dvi ATP (adenozino trifosforo rūgšties) molekulės ir dvi PVA (piruvato rūgšties) molekulės. Ląstelės energija kaupiama ATP pavidalu.
Visą glikolizės procesą galima supaprastinti taip:
2NAD + 2ADP + 2H3Ro4 + C6H12Apie6 → 2H2O + 2NAD.H2 + 2C3H4Apie3 + 2ATF
Taigi, naudojant vieną gliukozės molekulę,dvi ADP molekules ir dvi fosforo rūgštis, ląstelė gauna dvi ATP molekules (energiją) ir dvi piruvino rūgšties molekules, kurias panaudos kitame etape.
Šis etapas įvyksta tik tuo atveju, jei yradeguonies. Šio etapo cheminės reakcijos vyksta mitochondrijose. Tai yra pagrindinė korinio kvėpavimo dalis, kurios metu išsiskiria daugiausia energijos. Šiame etape piruvo rūgštis, reaguodama su deguonimi, suskaidoma į vandenį ir anglies dioksidą. Be to, susidaro 36 ATP molekulės. Taigi galime daryti išvadą, kad pagrindiniai ląstelės energijos šaltiniai yra gliukozė ir piruvo rūgštis.
Apibendrinant visas chemines reakcijas ir praleidus detales, galime išreikšti visą ląstelių kvėpavimo procesą viena supaprastinta lygtimi:
6O2 + C6H12Apie6 + 38ADF + 38N3Ro4 → 6SO2 + 6H2O + 38ATP.
Taigi, kvėpuojant iš vienos molekulėsgliukozę, šešias deguonies molekules, trisdešimt aštuonias ADP molekules ir tiek pat fosforo rūgšties, ląstelė gauna 38 ATP molekules, kurių pavidalu energija yra sukaupta.
Ląstelė gauna energiją gyvybinėms funkcijomskvėpavimo sąskaita - gliukozės oksidacija, o tada piruvino rūgštis. Visos šios cheminės reakcijos negalėjo vykti be fermentų - biologinių katalizatorių. Pažvelkime į tuos iš jų, kurie yra mitochondrijose - organeliuose, atsakinguose už ląstelių kvėpavimą. Visos jos vadinamos oksidoreduktazėmis, nes jos reikalingos redoksinių reakcijų atsiradimui užtikrinti.
Visas oksidoreduktazes galima suskirstyti į dvi grupes:
Savo ruožtu dehidrogenazės yra skirstomos įaerobinis ir anaerobinis. Aerobiniuose yra kofermento riboflavino, kurį organizmas gauna iš vitamino B2. Aerobinėse dehidrogenazėse kaip kofermentai yra NAD ir NADP molekulių.
Oksidazės yra įvairesnės. Visų pirma, jie yra suskirstyti į dvi grupes:
Pirmieji apima polifenolio oksidazes, askorbato oksidazę, antrieji - katalazę, peroksidazę ir citochromus. Savo ruožtu pastarieji yra suskirstyti į keturias grupes:
Citochromuose a yra geležies-formilporfirino, citochromuose b - geležies protoporfirino, c - pakeisto geležies mezoporfirino, d - geležies dihidroporfirino.
Nors dauguma ląstelių jį gaunadėl ląstelių kvėpavimo taip pat yra anaerobinių bakterijų, kurioms egzistuoti nereikia deguonies. Jie fermentacijos būdu sukuria reikiamą energiją. Tai yra procesas, kurio metu fermentų pagalba angliavandeniai yra skaidomi nedalyvaujant deguoniui, dėl ko ląstelė gauna energiją. Yra keletas fermentacijos rūšių, priklausomai nuo galutinio cheminių reakcijų produkto. Tai gali būti pieno rūgštis, alkoholinė, sviesto rūgštis, acetono-butano, citrinos rūgštis.
Pavyzdžiui, apsvarstykite alkoholio fermentaciją. Tai galima išreikšti šia lygtimi:
Su6H12Apie6 → Su2H5OH + 2CO2
Tai yra, bakterija padalija vieną gliukozės molekulę į vieną etilo alkoholio ir dvi anglies (IV) oksido molekules.
