Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Sellaiset solut, jotka käyttävät glukoosia energiaan
- Soluhengitys antaa organismien sieppata glukoosienergian
- Soluhengitys alkaa murtamalla glukoosi kahteen osaan
- Mikä soluista organelles vapauttaa elintarvikkeisiin varastoitunutta energiaa?
- Sitruunahapposykli tuottaa entsyymejä solujen hengitykseen
- Elektronikuljetusketju vangitsee suurimman osan soluhengityksen energiasta
- ATP-molekyyli varastoi solun hengitysenergian fosfaattisidoksissaan
Elävät organismit muodostavat energiaketjun, jossa kasvit tuottavat ruokaa, jota eläimet ja muut organismit käyttävät energiaan. Tärkein prosessi, joka tuottaa ruokaa, on fotosynteesi kasveissa ja päämenetelmä ruuan muuntamiseksi energiaksi on solujen hengitys.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Solujen käyttämä energiaa siirtävä molekyyli on ATP. Soluhengitysprosessi muuntaa ADP-molekyylin ATP: ksi, missä energia varastoituu. Tämä tapahtuu glykolyysin kolmivaiheisen prosessin, sitruunahapposyklin ja elektronin kuljetusketjun kautta. Soluhengitys jakaa ja hapettaa glukoosia muodostaen ATP-molekyylejä.
Fotosynteesin aikana kasvit vangitsevat valoenergiaa ja käyttävät sitä kasvien solujen kemiallisten reaktioiden käynnistämiseen. Valoenergian ansiosta kasvit voivat yhdistää ilmassa olevan hiilidioksidin hiiltä vedyn ja veden hapen kanssa glukoosi.
Soluhengityksessä organismit, kuten eläimet, syövät glukoosia sisältävää ruokaa ja hajottavat glukoosin energiaksi, hiilidioksidiksi ja vedeksi. Hiilidioksidi ja vesi karkotetaan organismista ja energia varastoidaan molekyyliin, jota kutsutaan adenosiinitrifosfaatiksi tai ATP. Solujen käyttämä energiaa siirtävä molekyyli on ATP, ja se tarjoaa energian kaikille muille solujen ja organismien toiminnalle.
Sellaiset solut, jotka käyttävät glukoosia energiaan
Elävät organismit ovat joko yksisoluisia prokaryooteissa tai eukaryootit, joka voi olla yksisoluinen tai monisoluinen. Tärkein ero näiden kahden välillä on se, että prokaryooteilla on yksinkertainen solurakenne, jossa ei ole ydintä tai soluorganelleja. Eukaryooteilla on aina ydin ja monimutkaisemmat soluprosessit.
Kummankin tyyppiset yksisoluiset organismit voivat käyttää useita menetelmiä energian tuottamiseksi ja monet käyttävät myös soluhengitystä. Edistyneet kasvit ja eläimet ovat kaikki eukaryootteja ja he käyttävät soluhengitystä melkein yksinomaan. Kasvit käyttävät fotosynteesiä energian sieppaamiseksi auringosta, mutta varastoivat sitten suurimman osan energiasta glukoosin muodossa.
Sekä kasvit että eläimet käyttävät fotosynteesistä tuotettua glukoosia energian lähde.
Soluhengitys antaa organismien sieppata glukoosienergian
Fotosynteesi tuottaa glukoosia, mutta glukoosi on vain tapa varastoida kemiallista energiaa, ja solut eivät voi käyttää sitä suoraan. Koko fotosynteesiprosessi voidaan tiivistää seuraavaan kaavaan:
6CO2 + 12H2O + kevyt energia → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Kasvit käyttävät fotosynteesiä muuntamiseen valoenergia kemialliseen energiaan ja ne varastoivat kemiallisen energian glukoosina. Tallennetun energian hyödyntämiseksi tarvitaan toinen prosessi.
Soluhengitys muuntaa glukoosiin varastoituneen kemiallisen energian kemialliseksi energiaksi, joka varastoidaan ATP-molekyyliin. Kaikki solut käyttävät ATP: tä aineenvaihdunnan ja toiminnan tehostamiseen. Lihassolut kuuluvat sellaisiin soluihin, jotka käyttävät glukoosia energiaksi, mutta muuntavat sen ensin ATP: ksi.
Solujen hengityksen yleinen kemiallinen reaktio on seuraava:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP-molekyylit
Solut hajottavat glukoosin hiilidioksidiksi ja vedeksi tuottaen samalla energiaa, jonka ne varastoivat ATP-molekyyleihin. Sitten he käyttävät ATP-energiaa muun muassa lihaksen supistumiseen. Täydellisessä soluhengitysprosessissa on kolme vaihetta.
Soluhengitys alkaa murtamalla glukoosi kahteen osaan
Glukoosi on hiilihydraatti, jossa on kuusi hiiliatomia. Ensimmäisessä vaiheessa soluhengitysprosessia kutsutaan Glykolyysivaiheen, solu hajottaa glukoosimolekyylit kahdeksi pyruvaatti- tai kolmen hiilen molekyyliksi. Prosessin aloittaminen vie energiaa, joten kahta soluvarastoista peräisin olevaa ATP-molekyyliä käytetään.
Prosessin lopussa, kun kaksi pyruvaattimolekyyliä luodaan, energia vapautuu ja varastoidaan neljään ATP-molekyyliin. Glykolyysi käyttää kahta ATP-molekyyliä ja tuottaa neljä kutakin käsiteltyä glukoosimolekyyliä varten. Nettovoitto on kaksi ATP-molekyyliä.
Mikä soluista organelles vapauttaa elintarvikkeisiin varastoitunutta energiaa?
Glykolyysi alkaa solusytoplasmassa, mutta solujen hengitysprosessi tapahtuu pääasiassa mitokondriot. Sellaisiin soluihin, jotka käyttävät glukoosia energiaan, sisältyy melkein kaikki ihmiskehon solut lukuun ottamatta erittäin erikoistuneita soluja, kuten verisoluja.
Mitokondrit ovat pieniä membraaniin sitoutuneita organelleja ja ovat solutehtaita, jotka tuottavat ATP: tä. Niillä on sileä ulkomembraani ja erittäin taitettu sisäkalvo missä solun hengitysreaktiot tapahtuvat.
Reaktiot tapahtuvat ensin mitokondrioiden sisällä energiagradientin tuottamiseksi sisäkalvon läpi. Myöhemmät reaktiot, joissa membraani ovat mukana, tuottavat energiaa, jota käytetään ATP-molekyylien luomiseen.
Sitruunahapposykli tuottaa entsyymejä solujen hengitykseen
Glykolyysillä tuotettu pyruvaatti ei ole solujen hengityksen lopputuote. Toinen vaihe prosessoi kaksi pyruvaattimolekyyliä toiseksi väliaineeksi nimeltään asetyyli-CoA. Asetyyli-CoA siirtyy sitruunahapposykliin ja alkuperäisen glukoosimolekyylin hiiliatomit muuttuvat täysin CO: ksi.2. Sitruunahappojuuri kierrätetään ja linkittää uuteen asetyyli-CoA-molekyyliin prosessin toistamiseksi.
Hiiliatomien hapetus tuottaa vielä kaksi ATP-molekyyliä ja muuntaa NAD-entsyymit+ ja FAD to NADH ja FADH2. Muunnettuja entsyymejä käytetään solujen hengityksen kolmannessa ja viimeisessä vaiheessa, jossa ne toimivat elektronien luovuttajina elektronin kuljetusketjussa.
ATP-molekyylit vangitsevat osan tuotetusta energiasta, mutta suurin osa kemiallisesta energiasta jää NADH-molekyyleihin. Sitruunahapposyklireaktiot tapahtuvat mitokondrioiden sisällä.
Elektronikuljetusketju vangitsee suurimman osan soluhengityksen energiasta
elektronin kuljetusketju (JNE) koostuu sarjasta yhdisteitä, jotka sijaitsevat mitokondrioiden sisäkalvolla. Se käyttää elektronit NADH: sta ja FADH: sta2 sitruunahapposyklin tuottamat entsyymit protonien pumppaamiseksi kalvon läpi.
Reaktioketjussa NADH: n ja FADH: n korkean energian elektronit2 Siirretään ETC-yhdisteiden sarjassa jokaisella vaiheella, joka johtaa alempaan elektronien energiatilaan ja protoneja pumpataan kalvon läpi.
ETC-reaktioiden lopussa happimolekyylit hyväksyvät elektroneja ja muodostavat vesimolekyylejä. Alun perin glukoosimolekyylin pilkkomisesta ja hapettumisesta tuleva elektronienergia on muutettu a: ksi protonienergiagradientti mitokondrioiden sisäkalvon läpi.
Koska protonit ovat sisämembraanin välillä epätasapainossa, protonit kokevat voiman diffundoitumaan takaisin mitokondrioiden sisätilaan. Entsyymi nimeltään ATP-syntaasi on upotettu kalvoon ja luo aukon, jonka avulla protonit voivat liikkua takaisin kalvon poikki.
Kun protonit kulkevat ATP-syntaasin aukon läpi, entsyymi käyttää protonien energiaa ATP-molekyylien luomiseen. Suurin osa solujen hengityksen energiasta vangitaan tässä vaiheessa ja varastoidaan 32 ATP-molekyyliin.
ATP-molekyyli varastoi solun hengitysenergian fosfaattisidoksissaan
ATP on monimutkainen orgaaninen kemikaali, jossa on adeniiniemäs ja kolme fosfaattiryhmää. Energiaa varastoidaan sidoksissa, jotka pitävät fosfaattiryhmiä. Kun solu tarvitsee energiaa, se katkaisee yhden fosfaattiryhmien sidoksista ja käyttää kemiallista energiaa luodakseen uusia sidoksia muihin soluaineisiin. ATP-molekyylistä tulee adenosiinidifosfaattia tai ADP.
Soluhengityksessä vapautunutta energiaa käytetään lisäämään fosfaattiryhmää ADP: hen. Fosfaattiryhmän lisääminen vangitsee glykolyysi-, sitruunahapposyklin ja ETC: n suuren määrän energiaa. Tuloksena olevia ATP-molekyylejä voi organismi käyttää muun muassa liikkumiseen, ruoan etsimiseen ja lisääntymiseen.