Sisältö
- Ravinteet vs. polttoaineet
- Prokaryoottiset solut vs. eukaryoottiset solut
- Mikä on glukoosi?
- Mikä on ATP?
- Soluenergian biologia
- Glykolyysivaiheen
- Käyminen
- Krebs-sykli
- Elektroni kuljetusketju
Olet todennäköisesti ymmärtänyt jo nuoruudestasi lähtien, että syömästäsi ruuasta on tultava "jotain" paljon pienempää kuin se ruoka mitä tahansa "ruoassa", jotta pystyt auttamaan kehoasi. Kuten tapahtuu, tarkemmin sanottuna yhden tyyppinen molekyyli hiilihydraatti luokiteltu sokeri on lopullinen polttoaineen lähde missä tahansa solussa milloin tahansa tapahtuvassa metabolisessa reaktiossa.
Tuo molekyyli on glukoosi, kuuden hiilen molekyyli piikikäs renkaan muodossa. Kaikissa soluissa se tulee sisään Glykolyysivaiheen, ja monimutkaisemmissa soluissa se myös osallistuu käyminen, fotosynteesi ja soluhengitys vaihtelevassa määrin eri organismeissa.
Mutta erilainen tapa vastata kysymykseen "mitä molekyyliä solut käyttävät energialähteenä?" tulkitsee sen seuraavasti: "Mikä molekyyli suoraan valvoa solujen omat prosessit? "
Ravinteet vs. polttoaineet
Se "tehostava" molekyyli, joka kuten glukoosi on aktiivinen kaikissa soluissa, on ATPtai adenosiinitrifosfaatti, nukleotidi, jota usein kutsutaan "solujen energiavaluuttana". Minkä molekyylin pitäisi sitten ajatella, kun kysyt itseltäsi: "Mikä molekyyli on polttoaine kaikille soluille?" Onko se glukoosia vai ATP: tä?
Tähän kysymykseen vastaaminen muistuttaa eroa sanomien "Ihmiset saavat fossiilisia polttoaineita maasta" ja "Ihmiset saavat fossiilisten polttoaineiden energiaa kivihiilivoimaloiden" välillä. Molemmat lausunnot ovat totta, mutta ne koskevat metaboolisten reaktioiden energianmuutosketjun eri vaiheita. Elävissä asioissa, glukoosi on perustavanlaatuista ravintoaine, mutta ATP on perus polttoaine.
Prokaryoottiset solut vs. eukaryoottiset solut
Kaikki elävät esineet kuuluvat kahteen laajaan luokkaan: prokaryootit ja eukaryootit. Prokaryootit ovat taksonomisten yksisoluisia organismeja verkkotunnukset Bakteerit ja Archaea, kun taas eukaryootit kuuluvat kaikki Eukaryota-alueeseen, joka sisältää eläimiä, kasveja, sieniä ja protisteja.
Prokaryootit ovat pieniä ja yksinkertaisia verrattuna eukaryooteihin; heidän solut ovat vastaavasti vähemmän monimutkaisia. Useimmissa tapauksissa prokaryoottinen solu on sama asia kuin prokaryoottinen organismi, ja bakteerien energiantarve on paljon pienempi kuin minkä tahansa eukaryoottisen solun.
Prokaryoottisoluilla on samat neljä komponenttia, joita löytyy kaikista luonnon soluista: DNA, solumembraani, sytoplasma ja ribosomit. Heidän sytoplasma sisältää kaikki glykolyysiin tarvittavat entsyymit, mutta mitokondrioiden ja kloroplastien puuttuminen tarkoittaa, että glykolyysi on todella ainoa metabolinen reitti, joka on käytettävissä prokaryooteille.
Lue lisää prokaryoottisten ja eukaryoottisten solujen yhtäläisyyksistä ja eroista.
Mikä on glukoosi?
Glukoosi on renkaan muodossa oleva kuuden hiilen sokeri, jota kaavioissa edustaa kuusikulmainen muoto. Sen kemiallinen kaava on C6H12O6, jolloin se C / H / O-suhde oli 1: 2: 1; tämä on totta, tai kaikki hiilihydraateiksi luokitellut biomolekyylit.
Glukoosia pidetään a monosakkaridi, mikä tarkoittaa, että sitä ei voida pelkistää erilaisiksi, pienemmiksi sokereiksi hajottamalla vedyn sidokset eri komponenttien välillä. Fruktoosi on toinen monosakkaridi; sakkaroosia (pöytäsokeria), joka on valmistettu yhdistämällä glukoosi ja fruktoosi, pidetään a disakkaridi.
Glukoosia kutsutaan myös "verensokeriksi", koska juuri tämän yhdisteen pitoisuus mitataan veressä, kun klinikka tai sairaalan laboratorio määrittelee potilaan metabolisen tilan. Se voidaan infusoida suoraan verenkiertoon laskimonsisäisissä liuoksissa, koska se ei vaadi hajoamista ennen ruumiin soluihin pääsyä.
Mikä on ATP?
ATP on nukleotidin, mikä tarkoittaa, että se koostuu yhdestä viidestä eri typpipitoisesta emäksestä, viiden hiilen sokerista, jota kutsutaan riboosiksi ja yhdestä kolmeen fosfaattiryhmästä. Nukleotidien emäkset voivat olla joko adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G), tymiini (T) tai urasiili (U). Nukleotidit ovat nukleiinihappojen DNA: n ja RNA: n rakennuspalikoita; A, C ja G löytyvät molemmista nukleiinihapoista, kun taas T löytyy vain DNA: sta ja U vain RNA: sta.
Kuten huomasit, ATP: n "TP" tarkoittaa "trifosfaattia" ja osoittaa, että ATP: llä on enimmäismäärä fosfaattiryhmiä, joita nukleotidilla voi olla - kolme. Suurin osa ATP: stä tehdään kiinnittämällä fosfaattiryhmä ADP: hen tai adenosiinidifosfaattiin, prosessille, joka tunnetaan fosforylaationa.
ATP: llä ja sen johdannaisilla on laaja käyttöalue biokemiassa ja lääketieteessä, joista monet ovat tutkimusvaiheessa 2000-luvun lähestyessä sen kolmannen vuosikymmenen alkua.
Soluenergian biologia
Ruoasta vapautuvaan energiaan sisältyy kemiallisten sidosten katkeaminen ruokakomponenteissa ja tämän energian valjastaminen ATP-molekyylien synteesiä varten. Esimerkiksi hiilihydraatit ovat kaikki hapetettu lopulta hiilidioksidiksi (CO2) ja vettä (H2O). Rasvat hapettuvat myös, niiden rasvahappoketjuillaan saadaan asetaattimolekyylejä, jotka sitten siirtyvät aerobiseen hengitykseen eukaryoottisissa mitokondrioissa.
Proteiinien hajoamistuotteet sisältävät runsaasti typpeä ja niitä käytetään muiden proteiinien ja nukleiinihappojen rakentamiseen. Mutta jotkut 20 aminohaposta, joista proteiinit ovat rakennettu, voidaan modifioida ja siirtyä solujen aineenvaihduntaan solujen hengityksen tasolla (esim. Glykolysin jälkeen)
Glykolyysivaiheen
Yhteenveto: Glykolyysi tuottaa suoraan 2 ATP jokaiselle glukoosimolekyylille; se toimittaa pyruvaatti- ja elektroni-kantoaineita edelleen aineenvaihduntaprosesseihin.
Glykolyysi on kymmenen reaktion sarja, jossa glukoosimolekyyli muuttuu kolmen hiilen molekyylin pyruvaatin kahdeksi molekyyliksi, jolloin saadaan 2 ATP matkan varrella. Se koostuu varhaisesta "sijoitusvaiheesta", jossa 2 ATP: tä käytetään fosfaattiryhmien kiinnittämiseen siirtävään glukoosimolekyyliin, ja myöhemmästä "paluu" vaiheesta, jossa glukoosijohdannainen, joka on jaettu kolmeen hiilivälituoteyhdisteeseen, , tuottaa 2 ATP / 3-hiiliyhdisteitä ja tämä 4 kokonaisuutena.
Tämä tarkoittaa, että glykolyysin nettovaikutus on tuottaa 2 ATP: tä glukoosimolekyyliä kohti, koska 2 ATP: tä kulutetaan investointivaiheessa, mutta yhteensä 4 ATP: tä tehdään voitto-vaiheessa.
Lue lisää glykolyysistä.
Käyminen
Yhteenveto: Käyminen täydentää NAD: ta+ glykolyysiä varten; se ei tuota suoraan ATP: tä.
Kun happea ei ole riittävästi energiantarpeiden tyydyttämiseksi, kuten kun juoksut erittäin kovaa tai nostat painoa raskaasti, glykolyysi voi olla ainoa käytettävissä oleva metabolinen prosessi. Tässä kohtaa tulee "maitohappopoltto", josta olet ehkä kuullut. Jos pyruvaatti ei pääse aerobiseen hengitykseen alla kuvatulla tavalla, se muuttuu laktaatiksi, joka itsessään ei tee paljon hyvää, mutta varmistaa, että glykolyysi voi jatkua toimittamalla keskeinen välimolekyyli nimeltään NAD+.
Krebs-sykli
Yhteenveto: Krebs-sykli tuottaa 1 ATP syklin kierrosta kohti (ja siten 2 ATP: tä glukoosia kohti "ylävirtaan", koska 2 pyruvaattia voi tehdä 2 asetyyli-CoA: ta).
Riittävän hapen normaaleissa olosuhteissa melkein kaikki eukaryoottien glykolyysiin muodostuva pyruvaatti siirtyy sytoplasmasta mitokondrioiksi kutsuttuihin organelleihin ("pieniin elimiin"), joissa se muuttuu kaksihiiliseksi molekyyliksi. asetyylikoentsyymi A (asetyyli-CoA) poistamalla ja vapauttamalla CO2. Tämä molekyyli yhdistyy neljän hiilen molekyylin kanssa, nimeltään oksaloasetaatti, sitraatin luomiseksi, mikä on ensimmäinen vaihe siinä, jota kutsutaan myös TCA-sykliksi tai sitruunahapposykliksi.
Tämä reaktioiden "pyörä" pelkisti sitraatin takaisin oksaloasetaatiksi ja matkan varrella muodostuu yksi ATP yhdessä neljän ns. Korkean energian elektronikantoaallon (NADH ja FADH kanssa).2).
Elektroni kuljetusketju
Yhteenveto: Elektronien kuljetusketju tuottaa noin 32 - 34 ATP "kohti ylävirtaan" olevaa glukoosimolekyyliä, jolloin se on ylivoimaisesti suurin eukaryootien soluenergian ostaja.
Krebs-syklin elektronikantoaallot siirtyvät mitokondrioiden sisäpuolelta organelleiden sisäkalvoon, jossa on kaikenlaisia erikoistuneita entsyymejä, nimeltään sytokromeja, jotka ovat valmiita toimimaan. Lyhyesti sanottuna, kun elektronit, vetyatomien muodossa, otetaan pois kantajiltaan, tämä pakottaa ADP-molekyylien fosforyloitumisen suureksi osaksi ATP: tä.
Hapen on oltava läsnä lopullisena elektroniakseptorina kaskadissa, joka tapahtuu kalvon läpi tämän reaktioketjun tapahtumiseksi. Jos ei, soluhengitysprosessi "varmuuskopioi", eikä Krebs-sykli voi tapahtua.