Sisältö
- Fotosynteesin aineenvaihdunta
- Energiaa kiinnittävä reaktio
- Hiilen kiinnitysreaktio
- Soluhengitys
- Glykoosi: glukoosin hajottaminen
- Krebs-sykli
- Elektronien kuljetusjärjestelmä
Fotosynteesin ja solujen hengitysjakson avulla tuotetaan käyttökelpoista energiaa kasveille ja muille organismeille. Nämä prosessit tapahtuvat molekyylitasolla organismien solujen sisällä. Tässä mittakaavassa energiaa sisältävät molekyylit käyvät läpi aineenvaihduntaprosessit, jotka tuottavat energiaa, jota voidaan käyttää heti. Yksi tällainen energialähde tuotetaan fotosynteesissä; toinen varastoidaan kuten akku kuten soluhengityksessä.
Fotosynteesin aineenvaihdunta
Kasvit saavat valon energiaa lehtiensä pienien huokosten kautta, nimeltään stomata, ja muuttavat sen orgaanisissa ns. Kloroplasteina, jotka sijaitsevat lehtiä ja vihreitä varren kasvisoluissa. Orgaanit ovat solun erikoistuneita osia, jotka toimivat elinmaisesti. Energiaa käytetään tässä prosessissa hiilidioksidin ja veden muuntamiseksi hiilihydraateiksi, kuten glukoosiksi ja molekyylin happeksi.
Fotosynteesi on kaksiosainen metabolinen prosessi. Fosynteesin biokemiallisen reitin kaksi osaa ovat energian kiinnitysreaktio ja hiilen kiinnitysreaktio. Ensimmäinen tuottaa adenosiinitrifosfaattia (ATP) ja nikotiiniamidi-adeniinidinukleototidifosfaattivety (NADPH) -molekyylejä. Molemmat molekyylit sisältävät energiaa ja niitä käytetään hiilen kiinnitysreaktiossa muodostamaan glukoosia.
Energiaa kiinnittävä reaktio
Fotosynteesin energia-kiinnitysreaktiossa elektronit kulkevat koentsyymien ja molekyylien läpi, missä ne vapauttavat energiansa. Suurin osa elektronista kulkee ketjua pitkin, mutta osaa tästä energiasta käytetään siirtämään vedyn muodossa olevia protoneja tylakoidikalvon läpi kloroplastin sisällä. Pysyvää energiaa käytetään sitten ATP: n ja NADPH: n syntetisointiin.
Hiilen kiinnitysreaktio
Hiilen kiinnitysreaktion aikana energiaa kiinnittävässä reaktiossa tuotetussa ATP: n ja NADPH: n energiaa käytetään hiilihydraattien muuttamiseen glukoosiksi ja muiksi sokereiksi ja orgaanisiksi aineiksi. Tämä tapahtuu tutkijan Melvin Calvinille nimetyn Calvin-syklin kautta. Jakso käyttää ilmakehästä saatua hiilidioksidia. NADPH: n vety, hiili hiilidioksidista ja veden happi yhdistyvät muodostaen C-merkittyjen glukoosimolekyylien6H12O6.
Soluhengitys
Organismit käyttävät soluhengitystä hiilihydraattien muuntamiseksi energiaksi, ja tämä prosessi tapahtuu solun sytoplasmassa. Hiilihydraateista vapautuva energia varastoituu ATP-molekyyleihin. Nämä molekyylit muodostetaan käyttämällä hiilihydraateista saatua energiaa adenosiinidifosfaatti (ADP) -molekyylien ja fosfaatti-ionien yhdistämiseksi. Sitten solut käyttävät tätä varastoitunutta energiaa erilaisiin energiariippuviin prosesseihin.
Solun hengityksen aikana tuotetaan myös vettä ja hiilidioksidia. Prosessi, joka tuottaa nämä kolme tuotetta, koostuu neljästä osasta: glykoosi, Krebs-sykli, elektronien kuljetusjärjestelmä ja kemiokosmoosi.
Glykoosi: glukoosin hajottaminen
Glykoosin aikana glukoosi hajoaa kahdeksi pyruvichappomolekyyliksi. Tämän prosessin aikana tuotetaan kaksi ATP-molekyyliä. Kaksi nikotiiniamidi-adeniinidinukleotidimolekyyliä (NADH), joita käytetään elektroninsiirtojärjestelmässä, saadaan myös glykoosin aikana.
Krebs-sykli
Krebs-syklissä kahta glykoosin aikana muodostunutta pyruvichappomolekyyliä käytetään NADH: n muodostamiseen. Tämä tapahtuu, kun vetyä lisätään NAD: iin. Krebs-syklin aikana tuotetaan myös kaksi ATP-molekyyliä.
Prosessissa vapautuneet hiiliatomit yhdistyvät hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia. Kuusi hiilidioksidimolekyyliä vapautuu, kun sykli on valmis. Nämä kuusi molekyyliä vastaavat glukoosin kuutta hiiliatomia, joita alun perin käytettiin glykoosissa.
Elektronien kuljetusjärjestelmä
Sytokromit (solupigmentit) ja koentsyymit mitokondrioissa muodostavat elektronin kuljetusjärjestelmän.
NAD: stä otetut elektronit kuljetetaan näiden kantaja- ja siirtomolekyylien läpi. Tietyissä pisteissä järjestelmän aikana NADH: n vetyatomien muodossa olevat protonit kuljetetaan kalvon läpi ja vapautetaan mitokondrioiden ulkoalueelle. Happi on ketjun viimeinen elektroni-vastaanottaja. Kun se vastaanottaa elektronin, happi sitoutuu vapautuneen vedyn kanssa veden muodostamiseksi.