Wszystkie żywe organizmy składają się z komórek opróczwirusy Zapewniają wszystkie niezbędne procesy do życia rośliny lub zwierzęcia. Sama komórka może być odrębnym organizmem. I w jaki sposób tak złożona struktura może żyć bez energii? Oczywiście że nie. Jak więc następuje zaopatrzenie komórek w energię? Opiera się na procesach, które omówimy poniżej.
Niewiele komórek otrzymuje energię z zewnątrzwyprodukuj to sam. Komórki eukariotyczne mają swego rodzaju „stacje”. A źródłem energii w komórce są mitochondria - organoid, który je wytwarza. Zachodzi w nim proces oddychania komórkowego. Dzięki temu komórki są zasilane energią. Są one jednak obecne tylko u roślin, zwierząt i grzybów. W komórkach bakterii mitochondria są nieobecne. Dlatego dostarczają komórkom energię głównie w wyniku procesów fermentacji, a nie oddychania.
Jest to dwuczłonowy organoid, który pojawił się wkomórka eukariotyczna podczas ewolucji w wyniku absorpcji mniejszej komórki prokariotycznej. To może tłumaczyć fakt, że mitochondria zawierają własne DNA i RNA, a także rybosomy mitochondrialne, które wytwarzają białka niezbędne dla organoidów.
Wewnętrzna błona ma narośla zwane cristae lub grzbiety. Na cristae zachodzi proces oddychania komórkowego.
To, co znajduje się w dwóch membranach, nazywa się matrycą. Zawiera białka, enzymy niezbędne do przyspieszenia reakcji chemicznych, a także cząsteczki RNA, DNA i rybosomy.
Odbywa się to w trzech etapach. Przyjrzyjmy się każdemu z nich bardziej szczegółowo.
Na tym etapie złożone organicznezwiązki są podzielone na prostsze. Tak więc białka rozpadają się na aminokwasy, tłuszcze na kwasy karboksylowe i glicerol, kwasy nukleinowe na nukleotydy i węglowodany na glukozę.
Jest to faza beztlenowa.Polega ona na tym, że substancje uzyskane w pierwszym etapie są dalej dzielone. Głównymi źródłami energii wykorzystywanymi przez komórkę na tym etapie są cząsteczki glukozy. Każda z nich rozkłada się na dwie cząsteczki pirogronianu podczas glikolizy. Dzieje się tak podczas dziesięciu kolejnych reakcji chemicznych. Z powodu pierwszych pięciu glukoza jest fosforylowana, a następnie rozkładana na dwie fosfotriozy. W następnych pięciu reakcjach powstają dwie cząsteczki ATP (adenozyny kwas trifosforowy) i dwie cząsteczki PVA (kwas pirogronowy). Energia komórki jest przechowywana w postaci ATP.
Cały proces glikolizy można uprościć w następujący sposób:
2NAD + 2ADP + 2H3Ro4 + C.6N.12Och6 → 2H2O + 2 PONAD.N.2 + 2 ° C3N.4Och3 + 2ATF
Używając jednej cząsteczki glukozy,dwie cząsteczki ADP i dwie kwas fosforowy, komórka otrzymuje dwie cząsteczki ATP (energia) i dwie cząsteczki kwasu pirogronowego, które wykorzysta w następnym etapie.
Ten etap występuje tylko wtedy, gdy jest dostępny.tlen. Reakcje chemiczne tego etapu zachodzą w mitochondriach. Jest to dokładnie główna część oddychania komórkowego, podczas którego uwalniana jest jak najwięcej energii. Na tym etapie kwas pirogronowy, reagując z tlenem, rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla. Ponadto powstaje 36 cząsteczek ATP. Możemy zatem stwierdzić, że głównymi źródłami energii w komórce są glukoza i kwas pirogronowy.
Podsumowując wszystkie reakcje chemiczne i pomijając szczegóły, możemy wyrazić cały proces oddychania komórkowego za pomocą jednego uproszczonego równania:
6O2 + C.6N.12Och6 + 38ADP + 38H3Ro4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATF.
Tak więc podczas oddychania z jednej cząsteczkiglukoza, sześć cząsteczek tlenu, trzydzieści osiem cząsteczek ADP i ta sama ilość kwasu fosforowego, komórka otrzymuje 38 cząsteczek ATP, w postaci których magazynowana jest energia.
Komórka otrzymuje energię na całe życiez powodu oddychania - utlenianie glukozy, a następnie kwasu pirogronowego. Wszystkie te reakcje chemiczne nie mogłyby mieć miejsca bez enzymów - katalizatorów biologicznych. Spójrzmy na te, które znajdują się w mitochondriach - organoidach odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe. Wszystkie z nich nazywane są oksydoreduktazami, ponieważ są niezbędne, aby zapewnić wystąpienie reakcji redoks.
Wszystkie oksydoreduktazy można podzielić na dwie grupy:
Z kolei dehydrogenazy dzielą się natlenowe i beztlenowe. Te tlenowe zawierają koenzym ryboflawinę, którą organizm otrzymuje z witaminy B2. Dehydrogenazy tlenowe zawierają cząsteczki NAD i NADP jako koenzymy.
Oksydazy są bardziej zróżnicowane. Przede wszystkim dzielą się na dwie grupy:
Do tych pierwszych należą oksydazy polifenolowe, oksydaza askorbinianowa, drugie – katalaza, peroksydaza, cytochromy. Te z kolei dzielą się na cztery grupy:
Cytochromy a zawierają żelazo-formyloporfirynę, cytochromy b - protoporfirynę żelaza, c - podstawioną mezoporfirynę żelaza, d - dihydroporfirynę żelaza.
Chociaż większość komórek to otrzymujew wyniku oddychania komórkowego istnieją również bakterie beztlenowe, które do istnienia nie potrzebują tlenu. Wytwarzają niezbędną energię poprzez fermentację. Jest to proces, podczas którego za pomocą enzymów następuje rozkład węglowodanów bez udziału tlenu, w wyniku którego komórka otrzymuje energię. Istnieje kilka rodzajów fermentacji, w zależności od końcowego produktu reakcji chemicznych. Może to być kwas mlekowy, alkoholowy, masłowy, aceton-butan, kwas cytrynowy.
Rozważmy na przykład fermentację alkoholową. Można to wyrazić następującym równaniem:
Z6N.12Och6 → Z2N.5OH + 2CO2
Oznacza to, że bakteria dzieli jedną cząsteczkę glukozy na jedną cząsteczkę alkoholu etylowego i dwie cząsteczki tlenku węgla (IV).
