Metabolisme sel

• Produk

Metabolisme sel

Metabolisme adalah satu set proses biosintesis dan pemisahan bahan organik kompleks dalam sel dan badan.

Anabolisme - metabolisme plastik, asimilasi, biosintesis bahan organik (bahan organik disintesis - protein, lemak, karbohidrat), tenaga dibelanjakan (ATP dimakan), fotosintesis, chemosynthesis, biosintesis protein.

Katabolisme - metabolisme tenaga, dissimilation, penguraian bahan organik (bahan organik berpecah kepada CO2 dan H2O, tenaga dilepaskan dan disimpan dalam bentuk ATP, pernafasan sel (metabolisme tenaga dalam sel).

Jenis pemakanan (kaedah mendapatkan tenaga ATP)

Autotrophs - mampu mencipta bahan organik daripada bukan organik.

Terdapat fototrof (menggunakan tenaga solar untuk biosintesis, tumbuh-tumbuhan dan alga biru-hijau - cyanobacteria) dan chemotrophs (menggunakan tenaga ikatan kimia untuk biosintesis, bakteria sulfur, bakteria besi, pembetungan nitrogen, nitrifying dan bakteria hidrogen).

Heterotrophs - menggunakan bahan organik siap pakai.

Terdapat saprotroph (menggunakan bahan organik mayat atau produk sisa organisma hidup, bakteria saprotrophic, haiwan (saprophagi) dan kulat) dan parasit (hidup dengan mengorbankan satu lagi organisma hidup, makan jus, tisu atau makanan yang dicerna, berulang kali tanpa membunuh, secara kekal atau sementara menggunakan organisma tuan rumah sebagai habitat, bakteria, kulat, tumbuh-tumbuhan, haiwan dan virus).

Kirilenko A. A. Biologi. Peperiksaan Negeri Bersepadu. Bahagian "Biologi Molekul". Teori, tugas latihan. 2017

Metabolisme (metabolisme) - satu set tindak balas kimia yang berlaku dalam organisma hidup untuk fungsi normalnya.

Metabolisme terdiri daripada pecahan bahan (metabolisme tenaga) dan pemasangan bahan (metabolisme plastik).

Metabolisme plastik (anabolisme, asimilasi) adalah gabungan reaksi sintesis yang berlaku dengan penggunaan tenaga ATP.

Hasilnya: dari nutrien yang memasuki sel, protein, lemak, karbohidrat, yang digunakan untuk mencipta sel-sel baru, organ mereka, dan bahan antara sel yang merupakan ciri tubuh.

Metabolisme tenaga (katabolisme, dissimilation) - satu set tindak balas peluruhan, biasanya berlaku dengan pembebasan tenaga dalam bentuk haba dan dalam bentuk ATP.

Keputusan: bahan-bahan kompleks terurai menjadi mudah (pembezaan) atau pengoksidaan bahan.

Metabolisme ditujukan untuk pemeliharaan dan penghasilan semula sistem biologi.

Ia termasuk kemasukan bahan ke dalam tubuh dalam proses pemakanan dan pernafasan, metabolisme intraselular dan pembebasan produk akhir metabolisme.

Metabolisme berkait rapat dengan transformasi beberapa jenis tenaga kepada orang lain. Sebagai contoh, dalam proses fotosintesis, tenaga cahaya disimpan dalam bentuk ikatan kimia molekul organik kompleks, dan dalam proses pernafasan, ia dibebaskan dan dibelanjakan untuk sintesis molekul baru, kerja mekanikal dan osmosis, hilang dalam bentuk panas, dan sebagainya.

Enzim adalah pemangkin biologi sifat protein yang mengawal tindak balas kimia dalam organisma hidup.

Enzim mengurangkan tenaga pengaktifan tindak balas kimia, dengan ketara mempercepatkan kejadian mereka atau membuatnya secara asasnya mungkin.

Enzim boleh menjadi sama ada protein mudah atau kompleks, yang, sebagai tambahan kepada bahagian protein, termasuk bukan protein - kofaktor, atau koenzim.

Enzim berbeza daripada pemangkin bukan protein dengan spesifik tindakannya yang tinggi: setiap enzim memangkinkan transformasi spesifik bagi jenis substrat tertentu.

Aktiviti enzim dalam organisma hidup dikawal oleh pelbagai mekanisme:

- dengan berinteraksi dengan protein peraturan, pengatur dan molekul berat molekul yang rendah

- dengan mengubah keadaan reaksi, seperti pH petak

Tahap metabolisme tenaga

1. Persediaan

Ia dijalankan oleh enzim saluran gastrointestinal, enzim lisosom. Tenaga yang dilepaskan itu hilang sebagai panas. Keputusan: pemisahan makromolekul kepada monomer: lemak kepada asid lemak dan gliserin, karbohidrat kepada glukosa, protein kepada asid amino, asid nukleik kepada nukleotida.

2. Tahap anaerobik (anoksik), atau glikolisis (selalunya substrat reaksi adalah glukosa)

Tempat kursus: sitoplasma sel.

Hasilnya: pembelahan monomer kepada produk perantaraan. Glukosa kehilangan empat atom hidrogen, iaitu, teroksidasi, dengan pembentukan dua molekul asid piruvat, dua molekul ATP dan dua molekul NADH + H + yang diperbaharui.

Dengan kekurangan oksigen, asid piruvat yang terbentuk diubah menjadi asid laktik.

3. Tahap aerobik (oksigen), atau tisu (selular)

Pengoksidaan sebatian pertengahan untuk produk akhir (CO2 dan H2O) dengan pengeluaran sejumlah besar tenaga.

Siklus Krebs: intipati transformasi terdiri daripada decarboxylation stepwise dan dehidrogenasi asid piruvat, di mana ATP, NADH dan FADH2 terbentuk. Dalam tindak balas seterusnya, NADH dan FADH2 yang kaya tenaga memindahkan elektron mereka ke rantai pengangkutan elektron, yang merupakan kompleks multienzim permukaan dalaman membran mitokondria. Oleh kerana pergerakan elektron di sepanjang rangkaian pembawa, ATP dibentuk. 2С3 H6 O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP → 6CO2 + 42H2 O + 36ATF

Asid pyruvic (laktik) bertindak balas dengan asid oksaloasetat (oxaloacetate) untuk membentuk asid sitrik (sitrat), yang menjalani satu siri tindak balas berturut-turut, yang ditukar kepada asid lain. Hasil daripada transformasi ini, asid oksaloasetik (oxaloacetate) terbentuk, yang sekali lagi bertindak balas dengan asid piruvat. Hidrogen bebas menggabungkan dengan NAD (nikotinamide adenine dinucleotide) untuk membentuk sebatian NADH.

Sumber: "Biologi dalam skim, istilah, jadual" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Sumber: Biologi. 100 topik V.Yu. Jameev 2016

Maklumat genetik dalam sel

Biosintesis protein dan asid nukleik

Genome - satu set bahan keturunan yang terkandung dalam sel badan.

Maklumat genetik (keturunan) dikodkan sebagai urutan DNA nucleotides, dan dalam sesetengah virus - RNA.

Genom eukariotik dilokalisasikan di dalam nukleus, mitokondria, dan di dalam tumbuhan walaupun di plastids.

Mitokondria dan plastid adalah agak autonomi, namun sebahagian daripada protein mitokondria dan plastid disandi oleh genom nuklear.

Gen adalah satuan asas maklumat genetik. Gen adalah rantau DNA yang menyusun urutan protein (polipeptida) atau RNA berfungsi.

Sifat kod genetik

Kod genetik

1) triplet - setiap asid amino sepadan dengan DNA nukleotida tiga (RNA) - kodon; 2) tidak jelas - satu triplet mengkodekan hanya satu asid amino;

3) merosot - beberapa kembar yang berbeza boleh menyandarkan satu asid amino;

4) sejagat - satu untuk semua organisma yang wujud di Bumi;

5) tidak bertindih - kodon dibaca satu demi satu, dari satu titik tertentu dalam satu arah (satu nukleotida tidak boleh menjadi sebahagian daripada dua kembar tiga bersebelahan pada masa yang sama);

6) antara gen ada "tanda membahagi" - kawasan yang tidak membawa maklumat genetik, tetapi hanya memisahkan beberapa gen dari orang lain. Mereka dipanggil spacer.

Kodon berhenti UAAA, UAG, UGA menandakan penamatan sintesis satu rantai polipeptida, triplet AUG menentukan tempat permulaan sintesis seterusnya.

Sumber: Biologi daripada 100 topik yang paling penting iaitu V.Yu. Jameev 2016

"Biologi dalam skim, istilah, jadual" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Rujukan visual. Biologi 10-11 kelas. Krasilnikova

Apakah metabolisme?

Tidak pernah berfikir tentang mengapa sesetengah orang makan segala-galanya (tidak melupakan roti dan pastri), sementara mereka kelihatan seperti mereka tidak makan selama beberapa hari, sementara yang lain, sebaliknya, sentiasa mengira kalori, duduk di atas makanan, pergi ke kecergasan dewan dan masih tidak dapat menampung pound tambahan itu. Jadi apa rahsia itu? Ternyata keseluruhannya adalah mengenai metabolisme!

Jadi apa metabolisme? Dan mengapa orang yang mempunyai kadar tindak balas metabolik tinggi, tidak pernah mengalami obesiti atau berat badan berlebihan? Bercakap mengenai metabolisme, penting untuk diperhatikan sebagai berikut: ini adalah metabolisme yang terjadi dalam tubuh dan semua perubahan kimia, mulai dari saat nutrien memasuki tubuh, sampai mereka dikeluarkan dari tubuh ke dalam lingkungan luaran. Proses metabolik adalah semua tindak balas yang berlaku di dalam tubuh, berkat unsur-unsur struktur tisu, sel-sel dibina, serta semua proses yang mana tubuh menerima tenaga yang diperlukan untuk penyelenggaraan biasa.

Metabolisme memainkan peranan yang besar dalam kehidupan kita, kerana, terima kasih kepada semua tindak balas dan perubahan kimia ini, kita mendapat semua yang kita perlukan dari produk makanan: lemak, karbohidrat, protein, serta vitamin, mineral, asid amino, serat yang sihat, asid organik, dan sebagainya. d.

Mengikut sifatnya, metabolisme boleh dibahagikan kepada dua bahagian utama - anabolisme dan katabolisme, iaitu proses yang menyumbang kepada penciptaan semua zat organik yang diperlukan dan untuk proses yang merosakkan. Iaitu, proses anabolik menyumbang kepada "transformasi" molekul mudah menjadi lebih kompleks. Dan semua proses data ini dikaitkan dengan kos tenaga. Proses katabolik, sebaliknya, membebaskan badan dari produk penghuraian akhir, seperti karbon dioksida, urea, air dan amonia, yang menyebabkan melepaskan tenaga, iaitu, kita boleh mengatakan secara kasar bahawa metabolisme air kencing terjadi.

Apakah metabolisme sel?

Apakah metabolisme selular atau metabolisme sel hidup? Adalah diketahui bahawa setiap sel hidup dalam tubuh kita adalah sistem yang teratur dan teratur. Sel mengandungi pelbagai struktur, makromolekul besar, yang membantu ia hancur kerana hidrolisis (iaitu, membelah sel di bawah pengaruh air) ke dalam komponen terkecil.

Di samping itu, sel-sel mengandungi sejumlah besar kalium dan agak sedikit natrium, walaupun pada hakikatnya persekitaran sel mengandungi banyak natrium, dan kalium, sebaliknya, lebih kurang. Selain itu, membran sel direka sedemikian rupa sehingga membantu penembusan kedua-dua natrium dan kalium. Malangnya, pelbagai struktur dan enzim boleh memusnahkan struktur yang diselaraskan ini.

Dan sel itu sendiri jauh dari nisbah kalium dan natrium. "Harmoni" sedemikian dicapai hanya selepas kematian seseorang dalam proses autolysis fana, iaitu pencernaan atau penguraian organisma di bawah pengaruh enzimnya sendiri.

Apakah tenaga untuk sel?

Pertama sekali, tenaga sel diperlukan hanya untuk menyokong kerja sistem, yang jauh dari keseimbangan. Oleh itu, agar sel berada dalam keadaan yang normal, walaupun ia jauh dari keseimbangan, ia mesti, tanpa gagal, menerima tenaga yang diperlukan untuk itu. Dan peraturan ini adalah syarat yang tidak boleh diketepikan untuk fungsi sel normal. Seiring dengan ini, terdapat juga kerja lain yang bertujuan untuk berinteraksi dengan alam sekitar.

Sebagai contoh, jika terdapat pengurangan sel-sel otot, atau sel-sel buah pinggang, dan walaupun air kencing mula terbentuk, atau impuls saraf muncul dalam sel-sel saraf, dan sel-sel yang bertanggungjawab ke saluran gastrousus, rembesan enzim pencernaan telah bermula, atau rembesan hormon telah bermula di dalam sel kelenjar endokrin? Atau, sebagai contoh, sel-sel glowworm mula bersinar, dan di sel-sel ikan, contohnya, terdapat pembuangan elektrik? Kepada semua ini tidak, untuk ini dan memerlukan tenaga.

Apakah sumber tenaga

Dalam contoh di atas, kita lihat. Bahawa sel menggunakan untuk kerja-kerja tenaga yang diperolehi akibat struktur adenosine triphosphate atau (ATP). Terima kasih kepadanya, sel itu tepu dengan tenaga, pelepasan yang boleh datang di antara kumpulan fosfat dan berfungsi lagi. Tetapi, pada masa yang sama, dengan pemecahan ikatan fosfat mudah hidrolik (ATP), tenaga yang dihasilkan tidak akan tersedia untuk sel, dalam kes ini, tenaga akan terbuang sebagai haba.

Proses ini terdiri daripada dua peringkat berturut-turut. Di setiap peringkat sedemikian, produk perantaraan terlibat, yang ditetapkan HF. Dalam persamaan berikut, X dan Y menunjuk dua bahan organik yang berbeza, huruf F bermaksud fosfat, dan singkatan ADP merujuk kepada adenosin difosfat.

Normalisasi metabolisme - istilah ini kini ditubuhkan dengan kukuh dalam kehidupan kita, dan ia juga menjadi penunjuk berat badan yang normal, kerana gangguan proses metabolik dalam tubuh atau metabolisme sering dikaitkan dengan kenaikan berat badan, berat badan berlebihan, obesiti atau kekurangannya. Kenal pasti kadar proses metabolik dalam badan boleh disebabkan oleh ujian berdasarkan pertukaran.

Apakah pertukaran utama? Ini adalah penunjuk keamatan tenaga pengeluaran badan. Ujian ini dijalankan pada waktu pagi pada perut kosong, semasa pasif, iaitu, berehat. Kaedah juruteknik berkelayakan (O2) yang dikehendaki dan pengekstrakan oleh badan (CO2). Apabila membandingkan data, ketahui berapa peratus badan membakar nutrien yang masuk.

Juga, sistem hormon, kelenjar tiroid dan endokrin mempengaruhi aktiviti proses metabolik; oleh itu, apabila mengesan rawatan penyakit metabolik, doktor juga cuba mengenal pasti dan mengambil kira tahap kerja hormon-hormon ini dalam darah dan penyakit-penyakit yang terdapat pada sistem-sistem ini.

Kaedah utama untuk mengkaji proses metabolik

Mengkaji metabolisme satu (mana-mana) nutrien, semua perubahan (yang berlaku dengannya) diperhatikan dari satu bentuk memasuki badan ke keadaan akhir, di mana ia dikeluarkan dari tubuh.

Kaedah penyelidikan metabolik hari ini sangat pelbagai. Di samping itu, untuk tujuan ini, beberapa kaedah biokimia digunakan. Satu kaedah untuk mengkaji metabolisme adalah kaedah menggunakan haiwan atau organ.

Haiwan di bawah ujian disuntik dengan bahan khas, dan kemudian, melalui air kencing dan kotoran, kemungkinan produk perubahan (metabolit) bahan dikesan. Maklumat yang paling tepat dapat dikumpulkan dengan mengkaji proses metabolik organ tertentu, misalnya, otak, hati atau jantung. Untuk melakukan ini, bahan ini disuntik ke dalam darah, selepas itu, metabolit membantu untuk mengenalinya dalam darah yang berasal dari organ ini.

Prosedur ini sangat kompleks dan penuh dengan risiko, kerana sering dengan kaedah penyelidikan sedemikian mereka menggunakan kaedah pinch nipis atau membuat bahagian organ-organ ini. Bahagian tersebut diletakkan di dalam inkubator khas, di mana ia disimpan pada suhu (sama dengan suhu badan) dalam bahan larut khas dengan penambahan bahan yang metabolismenya sedang dikaji.

Dengan kaedah penyelidikan ini, sel-sel tidak rosak, kerana bahagian-bahagiannya sangat tipis sehingga bahan itu mudah dan bebas menembus sel-sel dan kemudian meninggalkannya. Ia berlaku bahawa terdapat kesulitan yang disebabkan oleh laluan perlahan bahan khas melalui membran sel.

Dalam kes ini, untuk memusnahkan membran, tisu biasanya dihancurkan, supaya bahan khas meringkaskan pulpa sel. Eksperimen sedemikian membuktikan bahawa semua sel hidup badan dapat mengoksidasi glukosa untuk karbon dioksida dan air, dan hanya sel tisu hati dapat mensintesis urea.

Gunakan sel ?!

Mengikut struktur mereka, sel-sel mewakili sistem teratur yang sangat kompleks. Adalah diketahui bahawa sel terdiri daripada nukleus, sitoplasma, dan di sitoplasma di sekeliling terdapat mayat kecil yang dipanggil organel. Mereka berbeza dengan saiz dan tekstur.

Terima kasih kepada teknik-teknik khas, ia boleh menjadi homogenisasi tisu-tisu sel, dan kemudian menjalani pemisahan khas (centrifugation berbeza), dengan itu mendapatkan ubat-ubatan yang akan mengandungi hanya mitokondria, hanya mikrosom, serta plasma atau cecair yang jelas. Ubat-ubatan ini diinkub secara berasingan dengan sebatian yang metabolismenya sedang dipelajari, untuk menentukan sama ada struktur subselular tertentu terlibat dalam perubahan berturut-turut.

Terdapat kes apabila tindak balas awal bermula di sitoplasma, dan produknya mengalami perubahan dalam mikrosom, dan selepas itu, perubahan dengan reaksi lain dengan mitokondria diperhatikan. Bahan inkubasi yang dikaji dengan homogenat tisu atau sel hidup paling kerap tidak mendedahkan sebarang tahapan berasingan yang berkaitan dengan metabolisme. Berikut adalah satu eksperimen lain di mana satu atau lain struktur sub-selular digunakan untuk inkubasi membantu memahami keseluruhan rantaian peristiwa ini.

Bagaimana menggunakan isotop radioaktif

Untuk mengkaji ini atau proses metabolik lain bahan diperlukan:

• menggunakan kaedah analisis untuk menentukan bahan ini dan metabolitnya;
• Ia perlu menggunakan kaedah sedemikian yang akan membantu membezakan bahan yang diperkenalkan dari bahan yang sama, tetapi sudah ada dalam penyediaan ini.

Pematuhan terhadap keperluan ini adalah penghalang utama semasa kajian proses metabolik dalam badan, sehingga masa sehingga isotop radioaktif ditemui, dan 14C, karbohidrat radioaktif. Dan selepas kemunculan 14C dan instrumen yang membolehkan mengukur radioaktiviti yang lemah, semua masalah di atas berakhir. Selepas itu, kes dengan pengukuran proses metabolik pergi, seperti yang mereka katakan, naik bukit.

Sekarang, apabila asid lemak bertabel 14C dilabelkan kepada penyediaan biologi khas (contohnya, penggantungan mitokondria), maka selepas ini, tiada analisis khusus diperlukan untuk menentukan produk yang mempengaruhi transformasinya. Dan untuk mengetahui kadar penggunaan, kini telah menjadi mungkin untuk hanya mengukur radioaktiviti pecahan mitokondria diperoleh secara berurutan.

Teknik ini membantu bukan sahaja untuk memahami cara menormalkan metabolisme, tetapi juga kerana ia dapat dengan mudah membezakan molekul-molekul asid lemak radioaktif yang diperkenalkan dari molekul-molekul asid lemak yang terdapat di mitokondria pada permulaan eksperimen.

Elektroforesis dan. kromatografi

Untuk memahami apa dan cara menormalkan metabolisme, iaitu bagaimana metabolisme dinormalisasi, juga perlu menggunakan kaedah sedemikian yang akan membantu memisahkan campuran, termasuk bahan organik dalam kuantiti yang kecil. Salah satu kaedah yang paling penting, yang berdasarkan fenomena penjerapan, dianggap kaedah kromatografi. Terima kasih kepada kaedah ini pemisahan campuran komponen berlaku.

Apabila ini berlaku, pemisahan komponen campuran, yang dilakukan sama ada oleh penjerapan pada sorben, atau, terima kasih kepada kertas. Dalam pemisahan oleh penjerapan pada sorben, iaitu, apabila mereka mula mengisi tiub kaca (tiang) khas itu, dengan elusi secara beransur-ansur dan kemudiannya, dengan pelupusan berikutnya bagi setiap komponen yang ada.

Kaedah pemisahan elektroforesis secara langsung bergantung kepada kehadiran tanda-tanda, serta bilangan caj terionisasi molekul. Elektroforesis juga dilakukan pada mana-mana pembawa yang tidak aktif, seperti selulosa, getah, kanji atau, akhirnya, di atas kertas.

Salah satu kaedah yang paling sensitif dan berkesan untuk memisahkan campuran adalah kromatografi gas. Kaedah pemisahan ini hanya digunakan jika bahan-bahan yang diperlukan untuk pemisahan berada dalam keadaan gas atau, misalnya, pada bila-bila masa boleh memasukkan keadaan ini.

Bagaimanakah pembebasan enzim?

Untuk mengetahui bagaimana enzim dibebaskan, adalah perlu untuk memahami bahawa ini adalah tempat terakhir dalam siri ini: haiwan, kemudian organ, kemudian bahagian tisu, dan kemudian sebahagian kecil daripada organel selular dan homogenat yang mengambil enzim yang dipangkin oleh reaksi kimia tertentu. Mengasingkan enzim dalam bentuk yang disucikan telah menjadi satu arah penting dalam kajian proses metabolik.

Menggabungkan dan menggabungkan kaedah di atas membenarkan laluan metabolik utama di kebanyakan organisma yang mendiami planet kita, termasuk manusia. Di samping itu, kaedah ini membantu untuk menubuh jawapan kepada persoalan bagaimana proses metabolik dalam badan berjalan dan juga membantu menjelaskan konsistensi peringkat utama laluan metabolik ini. Hari ini, terdapat lebih daripada seribu semua jenis reaksi biokimia yang telah dikaji, dan juga mengkaji enzim yang terlibat dalam reaksi-reaksi ini.

Oleh kerana penampilan apa-apa manifestasi dalam sel hidup memerlukan ATP, tidaklah mengejutkan bahawa kadar proses metabolik sel lemak terutamanya bertujuan untuk mensintesis ATP. Untuk mencapai hal ini, bervariasi dalam kerumitan, reaksi berurutan digunakan. Reaksi tersebut terutamanya menggunakan tenaga berpotensi kimia, yang terkandung dalam molekul lemak (lipid) dan karbohidrat.

Proses metabolik antara karbohidrat dan lipid

Proses metabolik seperti ini antara karbohidrat dan lipid, dalam cara yang berbeza, dipanggil sintesis ATP, metabolisme anaerobik (dengan itu, tanpa oksigen).

Peranan utama lipid dan karbohidrat adalah bahawa ia adalah sintesis ATP yang menyediakan sebatian mudah, walaupun pada hakikatnya proses yang sama berlaku di sel-sel yang paling primitif. Hanya dalam suasana tanpa oksigen, pengoksidaan lengkap lemak dan karbohidrat kepada karbon dioksida menjadi mustahil.

Malah, sel-sel primitif ini menggunakan proses dan mekanisme yang sama di mana penyusunan semula struktur molekul glukosa itu sendiri, yang mensintesis ATP sejumlah kecil, berlaku. Dengan kata lain, proses seperti dalam mikroorganisma dipanggil penapaian. Hari ini, "penapaian" glukosa kepada keadaan etil alkohol dan karbon dioksida dalam yis dikaji dengan baik.

Untuk menyelesaikan semua perubahan ini dan membentuk beberapa produk perantaraan, perlu dilakukan sebelas tindak balas berturut-turut, yang, pada akhirnya, dibentangkan di Parlimen produk perantaraan (fosfat), iaitu estrogen asid fosforik. Kumpulan fosfat ini dipindahkan ke adenosin difosfat (ADP) dan juga dengan pembentukan ATP. Hanya dua molekul yang membentuk hasil bersih ATP (untuk setiap molekul glukosa diperoleh hasil daripada proses penapaian). Proses yang sama juga diperhatikan dalam semua sel hidup badan, kerana mereka membekalkan tenaga yang diperlukan untuk berfungsi normal. Proses sedemikian sering dipanggil respirasi sel anaerobik, walaupun ini tidak sepenuhnya betul.

Dalam kedua-dua mamalia dan manusia, proses ini dipanggil glikolisis, dan produk akhirnya adalah asid laktik, bukan CO2 (karbon dioksida) dan bukan alkohol. Dengan pengecualian dua peringkat terakhir, keseluruhan tindak balas tindak balas glikolisis dianggap hampir sama dengan proses yang berlaku dalam sel yis.

Metabolisme aerobik, bermakna menggunakan oksigen

Jelasnya, dengan adanya oksigen di atmosfer, terima kasih kepada fotosintesis tumbuhan, terima kasih kepada Mother Nature, mekanisme muncul yang membenarkan pengoksidaan lengkap glukosa ke air dan CO2. Proses aerobik seperti itu membolehkan hasil tulen ATP (daripada tiga puluh lapan molekul, berdasarkan setiap molekul glukosa, hanya teroksidasi).

Proses seperti penggunaan oksigen oleh sel-sel, untuk penampilan sebatian dengan tenaga, kini dikenal sebagai aerobik, pernafasan selular. Pernafasan seperti ini dijalankan oleh enzim sitoplasma (bertentangan dengan anaerob), dan proses oksidatif berlaku di mitokondria.

Di sini, asid piruvat, yang merupakan produk perantaraan, selepas dibentuk dalam fasa anaerobik, teroksidasi kepada keadaan CO2 akibat enam reaksi berturut-turut, di mana setiap reaksi sepasang elektron mereka dipindahkan ke penerima, koenzyme nikotinamide adenine dinucleotide, disingkat NAD. Urutan tindak balas ini dipanggil kitaran asid tricarboxylic, serta kitaran asid sitrik atau kitaran Krebs, yang membawa kepada fakta bahawa setiap molekul glukosa membentuk dua molekul asid piruvat. Semasa tindak balas ini, dua belas pasang elektron berlepas dari molekul glukosa untuk pengoksidaan selanjutnya.

Dalam perjalanan sumber tenaga bercakap. lipid

Ternyata asid lemak juga boleh bertindak sebagai sumber tenaga, serta karbohidrat. Pengoksidaan asid lemak berlaku kerana urutan belahan dari asid lemak (atau sebaliknya molekulnya) daripada serpihan dua-karbon dengan penampilan acetyl coenzyme A, (sebaliknya, asetil-CoA) dan pemindahan dua pasangan elektron serentak ke rantaian pemindahan mereka.

Oleh itu, COA asetil yang diperoleh adalah komponen yang sama kitaran asid trikarboksilat, yang nasibnya tidak jauh berbeza daripada asetil CoA, yang dibekalkan melalui metabolisme karbohidrat. Ini bermakna bahawa mekanisme yang mensintesis ATP semasa pengoksidaan kedua-dua metabolit glukosa dan asid lemak hampir sama.

Sekiranya tenaga yang memasuki badan diperolehi hampir hanya disebabkan oleh satu proses pengoksidaan asid lemak (contohnya, semasa berpuasa, dengan penyakit seperti diatesis gula, dan sebagainya), maka dalam kes ini, intensiti asetil-CoA akan melebihi keamatan pengoksidaan dalam kitaran asid trikarboksilat. Dalam kes ini, molekul CoA asetil (yang berlebihan) akan mula bertindak balas antara satu sama lain. Melalui proses ini, asid acetoacetik dan b-hydroxybutyric akan muncul. Pengumpulan sedemikian boleh menyebabkan ketosis, ia adalah salah satu jenis asidosis, yang boleh menyebabkan kencing manis yang teruk dan juga kematian.

Kenapa tenaga rizab ?!

Untuk entah bagaimana memperoleh rizab tenaga tambahan, sebagai contoh, untuk haiwan yang tidak teratur dan tidak secara sistematik memakannya, ia semestinya perlu untuk menyimpan tenaga yang diperlukan. Rizab tenaga sedemikian dihasilkan oleh rizab makanan, yang merangkumi semua lemak dan karbohidrat yang sama.

Ternyata asid lemak boleh pergi ke rizab dalam bentuk lemak neutral, yang terkandung dalam kedua-dua tisu adipose dan di hati. Dan karbohidrat, apabila ditelan dalam jumlah besar dalam saluran gastrousus, mula menghidrolisis glukosa dan gula lain, yang, apabila dilepaskan ke hati, disintesis menjadi glukosa. Dan di sana, polimer gergasi mula disintesis daripada glukosa dengan menggabungkan residu glukosa dan juga dengan membelah molekul air.

Kadang-kadang jumlah sisa glukosa dalam molekul glikogen mencapai 30,000 Dan jika terdapat keperluan untuk tenaga, maka glikogen mula mengurai lagi ke glukosa semasa tindak balas kimia, produk yang terakhir adalah glukosa fosfat. Fosfat glukosa ini adalah di jalan proses glikolisis, yang merupakan sebahagian daripada jalan yang bertanggungjawab untuk pengoksidaan glukosa. Fosfat glukosa juga boleh menjalani reaksi hidrolisis di hati itu sendiri, dan glukosa yang terbentuk dengan cara ini dihantar ke sel-sel badan bersama-sama dengan darah.

Bagaimanakah sintesis karbohidrat dalam lipid?

Adakah anda suka makanan karbohidrat? Ternyata jika jumlah karbohidrat yang diterima dari makanan pada satu masa melebihi kadar yang dibenarkan, dalam hal ini, karbohidrat dipindahkan ke "stok" dalam bentuk glikogen, iaitu, Makanan karbohidrat yang berlebihan diubah menjadi lemak. Pada mulanya, asetil CoA terbentuk daripada glukosa, dan kemudian ia mula disintesis dalam sitoplasma sel untuk asid lemak rantai panjang.

Proses "transformasi" ini boleh digambarkan sebagai proses oksidatif biasa sel-sel lemak. Selepas itu, asid lemak mula didepositkan dalam bentuk trigliserida, iaitu, lemak neutral yang disimpan (terutamanya masalah masalah), di bahagian-bahagian tubuh yang berlainan.

Sekiranya tubuh memerlukan tenaga segera, maka lemak neutral menjalani hidrolisis, dan asid lemak mula mengalir ke dalam darah. Di sini mereka tepu dengan molekul albumin dan globulin, iaitu protein plasma, dan kemudian mula diserap oleh sel-sel lain yang sangat berbeza. Haiwan tidak mempunyai mekanisme seperti yang boleh menjalankan sintesis glukosa dan asid lemak, tetapi tumbuhan mempunyai mereka.

Sintesis sebatian nitrogen

Pada haiwan, asid amino digunakan bukan sahaja sebagai biosintesis protein, tetapi juga sebagai bahan permulaan yang siap untuk sintesis sebatian nitrogen tertentu. Asid amino seperti tirosin menjadi prekursor hormon seperti norepinefrin dan adrenalin. Dan gliserin (asid amino paling mudah) adalah bahan keluar untuk biosintesis purin, yang merupakan sebahagian daripada asid nukleik, serta porphyrin dan cytochromes.

Pendahulunya pyrimidines asid nukleik adalah asid aspartik, dan kumpulan metionin mula dihantar semasa sintesis creatine, sarkas dan choline. Prekursor asid nikotinik adalah tryptophan, dan dari valine (yang terbentuk dalam tumbuhan) vitamin seperti asid pantothenic dapat disintesis. Dan ini adalah beberapa contoh penggunaan sintesis sebatian nitrogen.

Bagaimana metabolisme lipid

Biasanya, lipid memasuki badan sebagai trigliserida asid lemak. Sekali dalam usus di bawah pengaruh enzim yang dihasilkan oleh pankreas, mereka mula menjalani hidrolisis. Di sini mereka disintesis semula sebagai lemak neutral, selepas itu mereka masuk ke dalam hati atau ke dalam darah, dan juga boleh didepositkan sebagai simpanan dalam tisu adiposa.

Kami telah mengatakan bahawa asid lemak juga boleh disintesis semula dari sebelumnya prekursor karbohidrat. Perlu juga diperhatikan bahawa, walaupun pada sel haiwan, kemasukan serentak satu ikatan berganda dalam molekul asid lemak rantaian panjang dapat diperhatikan. Sel-sel ini tidak boleh menyertakan sambungan kedua dan juga sambungan dwi ketiga.

Dan kerana asid lemak dengan tiga dan dua ikatan ganda memainkan peranan penting dalam proses metabolik haiwan (termasuk manusia), pada asasnya mereka adalah nutrien penting, seseorang mungkin mengatakan, vitamin. Itulah sebabnya mengapa linolenik (C18: 3) dan linoleik (C18: 2) juga dipanggil asid lemak penting. Ia juga mendapati bahawa dalam sel-sel dalam asid linolenik ikatan dwi keempat mungkin juga terlibat. Disebabkan peningkatan rantai karbon, satu lagi peserta penting dalam reaksi metabolik asid arakidonik (C20: 4) mungkin muncul.

Semasa sintesis lipid, sisa-sisa asid lemak boleh diperhatikan, yang dikaitkan dengan koenzim A. Terima kasih kepada sintesis, sisa-sisa ini dipindahkan ke ester gliserol fosfat gliserol dan asid fosforik. Hasil daripada tindak balas ini, sebatian asid fosfatidik terbentuk, di mana salah satu sebatiannya adalah gliserol yang diesterifikasi dengan asid fosfat, dan yang lain dua adalah asid lemak.

Apabila lemak neutral muncul, asid fosforik akan dikeluarkan oleh hidrolisis, dan di tempatnya akan menjadi asid lemak yang dihasilkan daripada tindak balas kimia dengan acyl-CoA. Coenzyme A sendiri mungkin muncul kerana salah satu daripada vitamin asid pantotenik. Molekul ini mengandungi kumpulan sulfhydryl yang bertindak balas terhadap asid dengan kemunculan thioesters. Sebaliknya, asid fosfatidat fosfatidat bertindak balas terhadap asas nitrogen, seperti serine, choline dan ethanolamine.

Oleh itu, semua steroid yang terdapat dalam mamalia (kecuali vitamin D) boleh disintesa secara bebas oleh organisma itu sendiri.

Bagaimana metabolisme protein berlaku?

Dibuktikan bahawa protein yang terdapat dalam semua sel hidup terdiri daripada dua puluh satu jenis asid amino, yang disambungkan dalam urutan yang berlainan. Asid amino ini disintesis oleh organisma. Sintesis semacam itu biasanya membawa kepada penampilan asid α-keto. Iaitu, asid a-keto atau asid a-ketoglutarik dan mengambil bahagian dalam sintesis nitrogen.

Tubuh manusia, seperti badan banyak haiwan, telah berjaya mengekalkan keupayaan untuk mensintesis semua asid amino yang ada (kecuali beberapa asid amino penting), yang semestinya berasal dari makanan.

Bagaimana sintesis protein

Proses ini biasanya berlaku seperti berikut. Setiap asid amino dalam sitoplasma sel bertindak balas dengan ATP dan kemudian menyusul kumpulan akhir molekul asid ribonucleik, yang khusus untuk asid amino ini. Kemudian molekul rumit disambungkan ke ribosom, yang ditentukan pada kedudukan molekul asid ribonucleik yang lebih panjang, yang disambungkan ke ribosom.

Setelah semua molekul yang rumit bersatu, terdapat jurang antara asid amino dan asid ribonukleik, asid amino jiran mula disintesis dan protein diperolehi. Normalisasi metabolisme berlaku kerana sintesis harmonis proses metabolik protein-karbohidrat-lemak.

Jadi apa metabolisme bahan organik?

Untuk lebih memahami dan memahami proses metabolik, serta memulihkan kesihatan dan meningkatkan metabolisme, anda mesti mematuhi cadangan-cadangan berikut mengenai normalisasi dan pemulihan metabolisme.

• Adalah penting untuk memahami bahawa proses metabolik tidak boleh dibalikkan. Penguraian bahan-bahan tidak pernah berlaku di sepanjang jalan mudah peredaran reaksi mensintesis. Enzim-enzim lain, serta beberapa produk perantaraan, mesti terlibat dalam pereputan ini. Selalunya, proses yang diarahkan dalam arah yang berbeza mula mengalir dalam petak sel yang berlainan. Sebagai contoh, asid lemak boleh disintesis dalam sitoplasma sel apabila terdedah kepada satu set enzim tertentu, dan proses pengoksidaan dalam mitokondria boleh berlaku dengan set yang sama sekali berbeza.
• Sejumlah enzim yang mencukupi diperhatikan dalam sel-sel hidup badan untuk mempercepat proses tindak balas metabolik, tetapi walaupun proses metabolik ini tidak selalu berjalan dengan cepat, oleh itu, ia menunjukkan kewujudan beberapa mekanisme pengawalseliaan dalam sel-sel kita yang mempengaruhi proses metabolik. Setakat ini, beberapa jenis mekanisme sedemikian telah ditemui.
• Salah satu faktor yang mempengaruhi pengurangan kadar proses metabolik bahan tertentu ialah pengambilan bahan tertentu dalam sel itu sendiri. Oleh itu, peraturan proses metabolik dapat diarahkan kepada faktor ini. Sebagai contoh, jika kita mengambil insulin, fungsi yang, seperti yang kita tahu, dikaitkan dengan fasilitasi penembusan glukosa ke dalam semua sel. Kadar "transformasi" glukosa, dalam kes ini, akan bergantung kepada kelajuan yang mana ia tiba. Jika kita menganggap kalsium dan zat besi, apabila mereka memasuki darah dari usus, maka kadar reaksi metabolik, dalam hal ini, akan bergantung kepada banyak, termasuk proses pengawalseliaan.
• Malangnya, tidak semua bahan boleh bergerak bebas dari satu petak sel ke yang lain. Terdapat juga anggapan bahawa pemindahan intraselular sentiasa dipantau oleh hormon steroid tertentu.
• Para saintis telah mengenal pasti dua jenis servomechanism yang bertanggungjawab dalam proses metabolik untuk maklum balas negatif.
• Malah bakteria telah menyatakan contoh-contoh membuktikan kehadiran sebarang reaksi berurutan. Sebagai contoh, biosintesis salah satu daripada enzim, menghalang asid amino, jadi perlu mendapatkan asid amino ini.
• Meneliti kes-kes individu tindak balas metabolik, dinyatakan bahawa enzim, yang biosintesisnya terjejas, bertanggungjawab untuk peringkat utama laluan metabolik yang membawa kepada sintesis asid amino.
• Adalah penting untuk memahami bahawa sebilangan kecil blok bangunan terlibat dalam proses metabolik dan biosintetik, yang masing-masing mula digunakan untuk sintesis banyak sebatian. Sebatian seperti: acetyl coenzyme A, glisin, glycerophosphate, carbamyl fosfat, dan lain-lain. Daripada komponen-komponen kecil ini dibina maka sebatian kompleks dan pelbagai yang dapat dilihat dalam organisma hidup.
• Sangat jarang adalah sebatian organik mudah yang terlibat secara langsung dalam proses metabolik. Sebatian sedemikian untuk menunjukkan aktiviti mereka perlu menyertai sebilangan sebatian yang terlibat secara aktif dalam proses metabolik. Sebagai contoh, glukosa boleh memulakan proses oksidatif hanya selepas ia terdedah kepada etherifikasi asid fosforik, dan untuk perubahan seterusnya, ia mesti diesterifikasi dengan uridine diphosphate.
• Jika kita menganggap asid lemak, mereka juga tidak boleh mengambil bahagian dalam perubahan metabolik selagi mereka membentuk ester dengan coenzyme A. Pada masa yang sama, mana-mana penggerak menjadi berkaitan dengan mana-mana nukleotida yang merupakan sebahagian daripada asid ribonukleik atau dibentuk dari sesuatu vitamin. Oleh itu, menjadi jelas mengapa kita memerlukan vitamin hanya dalam kuantiti yang kecil. Mereka dikonsumsi oleh koenzim, dengan setiap molekul koenzim digunakan beberapa kali sepanjang hayatnya, tidak seperti nutrien yang molekulnya digunakan sekali (contohnya, molekul glukosa).

Dan yang terakhir! Menyimpulkan topik ini, saya ingin mengatakan bahawa istilah "metabolisme" sendiri digunakan untuk bermaksud sintesis protein, karbohidrat dan lemak dalam tubuh, tetapi kini digunakan sebagai penunjukan beberapa ribu reaksi enzimatik yang boleh mewakili rangkaian besar jalur metabolik yang saling berkaitan.

Metabolisme sel. Metabolisme tenaga dan fotosintesis. Reaksi sintesis matriks.

Konsep metabolisme

Metabolisme adalah kesemua tindak balas kimia yang berlaku dalam organisma hidup. Nilai metabolisme terdiri daripada mencipta bahan-bahan yang diperlukan untuk badan dan memberikannya dengan tenaga.

Terdapat dua komponen metabolisme - katabolisme dan anabolisme.

Komponen metabolisme

Proses metabolisme plastik dan tenaga adalah berkait rapat. Semua proses sintetik (anabolik) memerlukan tenaga yang dibekalkan semasa reaksi dissimilation. Reaksi belahan diri (katabolisme) hanya dilakukan dengan penyertaan enzim yang disintesis dalam proses asimilasi.

Peranan FTF dalam metabolisme

Tenaga yang dikeluarkan semasa penguraian bahan organik tidak segera digunakan oleh sel, tetapi disimpan dalam bentuk sebatian tenaga tinggi, biasanya dalam bentuk adenosine triphosphate (ATP). Dengan sifat kimianya, ATP merujuk kepada mononukleotid.

ATP (adenosine triphosphate acid) adalah mononukleotida yang terdiri daripada adenine, ribose, dan tiga residu asid fosforik yang dihubungkan bersama oleh ikatan makroergik.

Dalam sambungan ini, tenaga tersimpan yang dibebaskan ketika mereka pecah:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + Q₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + Q₂
AMF + H₂O → Adenine + Ribose + H₃PO₄ + Q₃,
di mana ATP adalah adenosina trifosfat; ADP - asid diphosphoric adenosin; AMP - asid monophosphorik adenosin; Q₁ = Q₂ = 30.6 kJ; Q₃ = 13.8 kJ.
Stok ATP dalam sel adalah terhad dan diisi semula kerana proses fosforilasi. Fosforilasi ialah penambahan residu asid fosforik kepada ADP (ADP + F → ATP). Ia berlaku dengan intensiti yang berlainan semasa pernafasan, penapaian dan fotosintesis. ATP dikemas kini dengan sangat pesat (pada manusia, jangka hayat molekul ATP tunggal kurang dari 1 minit).
Tenaga yang disimpan dalam molekul ATP digunakan oleh badan dalam tindak balas anabolik (tindak balas biosintesis). Molekul ATP adalah penjaga universal dan pembawa tenaga untuk semua makhluk hidup.

Pertukaran tenaga

Tenaga yang diperlukan untuk kehidupan, kebanyakan organisma diperolehi akibat pengoksidaan bahan organik, iaitu akibat tindak balas katabolik. Komponen yang paling penting bertindak sebagai bahan bakar adalah glukosa.
Berhubungan dengan oksigen bebas, organisma dibahagikan kepada tiga kumpulan.

Klasifikasi organisma berhubung dengan oksigen bebas

Dalam kewujudan aerobes dan anaerobes fakulti dalam kehadiran oksigen, katabolisme meneruskan dalam tiga peringkat: persediaan, bebas oksigen, dan oksigen. Akibatnya, bahan organik merosakkan sebatian organik. Dalam kewujudan anaerobes dan anaerobes fakulti dengan kekurangan oksigen, katabolisme meneruskan dalam dua peringkat pertama: persediaan dan bebas oksigen. Hasilnya, sebatian organik perantaraan, yang masih kaya dengan tenaga, terbentuk.

Tahap katabolisme

1. Tahap pertama - persediaan - terdiri dalam belahan enzimatik dari kompleks organik yang rumit menjadi yang lebih mudah. Protein dipecahkan kepada asid amino, lemak kepada gliserol dan asid lemak, polisakarida kepada monosakarida, asid nukleik kepada nukleotida. Dalam organisma multiselular, ini berlaku di saluran gastrointestinal, dalam organisma uniselular - di lisosom di bawah tindakan enzim hidrolisis. Tenaga yang dilepaskan akan hilang dalam bentuk haba. Sebatian organik yang terhasil sama ada dioksidakan atau digunakan oleh sel untuk mensintesis sebatian organik mereka sendiri.
2. Tahap kedua - pengoksidaan yang tidak lengkap (bebas oksigen) - adalah pemisahan bahan organik yang lebih lanjut, dijalankan di sitoplasma sel tanpa penyertaan oksigen. Sumber utama tenaga dalam sel adalah glukosa. Pengoksidaan glukosa yang tidak lengkap, dikenali sebagai glikolisis. Hasil daripada glikolisis satu molekul glukosa, dua molekul asid piruvat (PVC, pyruvate) CH dibentuk.₃COCOOH, ATP dan air, serta atom hidrogen, yang terikat oleh molekul carrier NAD + dan disimpan sebagai NAD · H.
Rumus glikolisis total adalah seperti berikut:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + → 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Kemudian, jika tiada oksigen di alam sekitar, produk glikolisis (PVK dan NAD · H) sama ada diproses menjadi etil alkohol - penapaian alkohol (dalam ragi dan sel tumbuhan dengan kekurangan oksigen)
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃DREAM
CH₃DREAM + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
sama ada dalam asid laktik - penapaian laktik (dalam sel haiwan dengan kekurangan oksigen)
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
Dengan kehadiran oksigen dalam alam sekitar, produk glikolisis mengalami perpecahan lagi kepada produk akhir.
3. Tahap ketiga - pengoksidaan lengkap (pernafasan) - adalah pengoksidaan PVC kepada karbon dioksida dan air, dijalankan di mitokondria dengan penyertaan mandatori oksigen.
Ia terdiri daripada tiga peringkat:
A) pembentukan acetyl coenzyme A;
B) pengoksidaan acetyl coenzyme A dalam kitaran Krebs;
B) fosforilasi oksidatif dalam rantai pengangkutan elektron.

A. Pada peringkat pertama, PVC dipindahkan dari sitoplasma ke mitokondria, di mana ia berinteraksi dengan enzim matriks dan bentuk 1) karbon dioksida, yang dikeluarkan dari sel; 2) atom hidrogen, yang diangkut oleh molekul pembawa ke membran dalaman mitokondria; 3) Coezyme asetil A (asetil CoA).
B. Pada peringkat kedua, asetil aseten A teroksidakan dalam kitaran Krebs. Kitaran Krebs (kitaran asid tricarboxylic, kitaran asid sitrik) adalah rantai tindak balas berturut-turut di mana satu molekul asetil-CoA membentuk 1) dua molekul karbon dioksida, 2) molekul ATP, dan 3) empat pasang atom hidrogen yang dipindahkan ke pembawa - NAD dan FAD. Oleh itu, sebagai hasil daripada glikolisis dan kitaran Krebs, molekul glukosa berpecah kepada CO₂, dan tenaga yang dikeluarkan semasa proses ini dibelanjakan untuk sintesis 4 ATP dan terkumpul dalam 10 NAD · H dan 4 FAD · H₂.
B. Pada peringkat ketiga, atom hidrogen dengan NAD · H dan FAD · H₂ dioksidakan oleh oksigen molekul O₂ dengan pembentukan air. Satu NAD · N dapat membentuk 3 ATP, dan satu FAD · H₂-2 ATP. Oleh itu, tenaga yang dikeluarkan dalam kes ini disimpan dalam bentuk ATP 34 yang lain.
Proses ini diteruskan seperti berikut. Atom hidrogen berkonsentrasi di sekitar bahagian luar membran dalaman mitokondria. Mereka kehilangan elektron yang dipindahkan di sepanjang rangkaian molekul pembawa (cytochromes) dari rantai pengangkutan elektron (ETC) ke bahagian dalam membran dalaman, di mana mereka bergabung dengan molekul oksigen:
Oh₂ + e - → o₂ -.
Sebagai hasil daripada aktiviti enzim rantaian pemindahan elektron, membran dalaman mitokondria secara negatif dikenakan dari dalam (kerana₂ - ), dan di luar - secara positif (disebabkan oleh H +), supaya perbezaan potensi dicipta di antara permukaannya. Dalam membran dalaman mitokondria adalah molekul tertanam enzim ATP synthetase, yang mempunyai saluran ion. Apabila perbezaan potensi merentasi membran mencapai tahap yang kritikal, partikel H + positif yang dikenakan dengan kuasa medan elektrik menolak melalui saluran ATPase dan, sekali pada permukaan dalaman membran, berinteraksi dengan oksigen untuk membentuk air:
1 / 2O₂ - +2H + → H₂O.
Tenaga ion hidrogen H +, yang diangkut melalui saluran ion membran dalaman mitokondria, digunakan untuk fosforilasi ADP kepada ATP:
ADP + F → ATP.
Pembentukan ATP dalam mitokondria dengan penyertaan oksigen dipanggil fosforilasi oksidatif.
Persamaan keseluruhan pembahagian glukosa dalam proses pernafasan sel:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Oleh itu, semasa glikolisis, 2 molekul ATP dibentuk, semasa pernafasan sel, 36 molekul ATP, secara amnya, dengan pengoksidaan penuh glukosa, 38 molekul ATP.

Pertukaran plastik

Pertukaran plastik, atau asimilasi, adalah satu set reaksi yang memberikan sintesis senyawa organik kompleks dari yang lebih sederhana (fotosintesis, chemosynthesis, biosintesis protein, dan lain-lain).

Organisme heterotrofik membina bahan organik mereka sendiri dari komponen makanan organik. Asimilasi heterotropik pada dasarnya beralih ke penyusunan semula molekul:
bahan organik (protein, lemak, karbohidrat) → molekul organik mudah (asid amino, asid lemak, monosakarida) → badan makromolekul (protein, lemak, karbohidrat).
Organisme autotrophik mampu menyatukan sepenuhnya bahan organik daripada molekul anorganik yang diambil dari persekitaran luaran. Dalam proses foto-dan chemosynthesis, pembentukan sebatian organik mudah berlaku, dari mana makromolekul akan disintesis:
bahan bukan organik (CO₂, H₂O) → molekul organik mudah (asid amino, asid lemak, monosakarida) → makromolekul tubuh (protein, lemak, karbohidrat).

Fotosintesis

Fotosintesis - sintesis sebatian organik dari bukan organik kerana tenaga cahaya. Jumlah persamaan fotosintesis:

Fotosintesis meneruskan dengan penyertaan pigmen fotosintetik, yang mempunyai sifat unik untuk menukarkan tenaga cahaya matahari ke dalam tenaga ikatan kimia dalam bentuk ATP. Pigmen fotosintetik adalah bahan protein. Pigmen yang paling penting adalah klorofil. Dalam eukariota, pigmen fotosintetik tertanam dalam membran dalaman plastids, dalam prokariot - dalam pencerobohan membran sitoplasma.
Struktur kloroplas sangat mirip dengan struktur mitokondria. Membran dalaman thylakoid gran mengandungi pigmen fotosintetik, serta protein rantai pemindahan elektron dan molekul enzim ATP-sintetase.
Proses fotosintesis terdiri daripada dua fasa: cahaya dan gelap.
1. Fasa fotosintesis cahaya hanya berlaku dalam cahaya dalam membran thylakoids grana.
Ini termasuk penyerapan klorofil kuanta cahaya, pembentukan molekul ATP, dan fotolisis air.
Di bawah tindakan kuantum cahaya (hv), klorofil kehilangan elektron, melewati keadaan teruja:

Elektron ini dipindahkan oleh pembawa ke luar, iaitu, permukaan membran thylakoid yang menghadap matriks, di mana ia terkumpul.
Pada masa yang sama, fotolisis air berlaku di dalam thylakoids, iaitu, penguraiannya di bawah tindakan cahaya:

Elektron yang terhasil dipindahkan oleh pembawa ke molekul klorofil dan memulihkannya. Molekul klorofil kembali ke keadaan stabil.
Proton hidrogen terbentuk semasa fotolisis air terkumpul di dalam thylakoid, mewujudkan takungan H +. Akibatnya, permukaan dalaman membran thylakoid dicas positif (oleh H +), dan permukaan luar adalah negatif (oleh e -). Dengan pengumpulan zarah bermuatan bertentangan di kedua-dua belah membran, perbezaan potensi meningkat. Apabila perbezaan potensi dicapai, kuasa medan elektrik mula mendorong proton melalui saluran sintetik ATP. Tenaga yang dikeluarkan semasa proses ini digunakan untuk memfilterkan molekul ADP:
ADP + F → ATP.

Pembentukan ATP semasa fotosintesis di bawah tindakan tenaga cahaya dipanggil photophosphorylation.
Ion hidrogen, setelah muncul di permukaan luar membran thylakoid, bertemu dengan elektron dan membentuk hidrogen atom, yang mengikat molekul pembawa hidrogen NADP (nicotinamide adenine dinucleotide fosfat):
2H + + 4e - + NADF + → NADF · N₂.
Oleh itu, semasa fasa cahaya fotosintesis, tiga proses berlaku: pembentukan oksigen akibat penguraian air, sintesis ATP dan pembentukan atom hidrogen dalam bentuk NADPH₂. Oksigen meresap ke atmosfera, dan ATP dan NADF · H₂ mengambil bahagian dalam proses fasa gelap.
2. Fasa gelap fotosintesis berlaku dalam matriks kloroplast dalam cahaya dan gelap dan mewakili satu siri transformasi CO yang berturut-turut₂, datang dari udara, dalam kitaran Calvin. Reaksi fasa gelap disebabkan oleh tenaga ATP dijalankan. Dalam kitaran CO Calvin₂ mengikat hidrogen dari NADPH₂ dengan pembentukan glukosa.
Dalam proses fotosintesis, sebagai tambahan kepada monosakarida (glukosa, dsb.), Monomer sebatian organik yang lain disintesis - asid amino, gliserol dan asid lemak. Oleh itu, terima kasih kepada fotosintesis, tumbuhan menyediakan diri dan semua kehidupan di Bumi dengan bahan organik dan oksigen yang penting.
Ciri-ciri perbandingan fotosintesis dan respirasi eukariota ditunjukkan dalam jadual.