Περιεχόμενο
- Κυτταρικός μεταβολισμός
- Τι είναι η διαδικασία μεταβολισμού κυττάρων;
- Ένζυμα: Τα βασικά
- Κυτταρική αναπνοή σε ευκαρυώτες
- Μεταβολισμός στα φυτά: Φωτοσύνθεση
- Μεταβολισμός σε προκαρυώτες
- Ζύμωση γαλακτικού οξέος
- Τι είναι ο μεταβολισμός των κυττάρων όπως σε διαφορετικούς τύπους προκαρυωτικών;
- Αναβολικά εναντίον καταβολικών
Τα κύτταρα απαιτούν ενέργεια για κίνηση, διαίρεση, πολλαπλασιασμό και άλλες διαδικασίες. Περνούν ένα μεγάλο μέρος της ζωής τους επικεντρωμένο στην απόκτηση και χρήση αυτής της ενέργειας μέσω του μεταβολισμού.
Τα προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα εξαρτώνται από διαφορετικές μεταβολικές οδούς για επιβίωση.
Κυτταρικός μεταβολισμός
Μεταβολισμός κυττάρων είναι η σειρά των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στους ζωντανούς οργανισμούς για τη διατήρηση αυτών των οργανισμών.
Στην κυτταρική βιολογία και τη μοριακή βιολογία, ο μεταβολισμός αναφέρεται στις βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν μέσα στους οργανισμούς για την παραγωγή ενέργειας. Η συνομιλητική ή διατροφική χρήση του μεταβολισμού αναφέρεται στο χημικές διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα σας καθώς μετατρέπετε τα τρόφιμα σε ενέργεια.
Αν και οι όροι έχουν ομοιότητες, υπάρχουν και διαφορές. Ο μεταβολισμός είναι σημαντικός για τα κύτταρα, επειδή οι διαδικασίες διατηρούν τους οργανισμούς ζωντανούς και τους επιτρέπουν να μεγαλώνουν, να αναπαράγονται ή να διαιρούνται.
Τι είναι η διαδικασία μεταβολισμού κυττάρων;
Υπάρχουν πράγματι πολλές διαδικασίες μεταβολισμού. Κυτταρική αναπνοή είναι ένας τύπος μεταβολικής οδού που διασπά τη γλυκόζη για να παρασκευάσει τριφωσφορική αδενοσίνη ή ΑΤΡ.
Τα κύρια βήματα της κυτταρικής αναπνοής στους ευκαρυώτες είναι:
Τα κύρια αντιδραστήρια είναι η γλυκόζη και το οξυγόνο, ενώ τα κύρια προϊόντα είναι το διοξείδιο του άνθρακα, το νερό και το ΑΤΡ. Η φωτοσύνθεση στα κύτταρα είναι ένας άλλος τύπος μεταβολικής οδού που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για να παράγουν ζάχαρη.
Τα φυτά, τα άλγη και τα κυανοβακτήρια χρησιμοποιούν φωτοσύνθεση. Τα κύρια βήματα είναι οι αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως και ο κύκλος Calvin ή οι αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως. Τα κύρια αντιδραστήρια είναι η φωτεινή ενέργεια, το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό, ενώ τα κύρια προϊόντα είναι η γλυκόζη και το οξυγόνο.
Ο μεταβολισμός στα προκαρυωτικά μπορεί να ποικίλει. Οι βασικοί τύποι μεταβολικών οδών περιλαμβάνουν ετερότροφη, αυτοτροφική, phototrophic και χημειοτρόφους αντιδράσεις. Ο τύπος του μεταβολισμού που έχει ένας προκαρυώτης μπορεί να επηρεάσει τη ζωή του και το πώς αλληλεπιδρά με το περιβάλλον.
Οι μεταβολικές τους οδοί παίζουν επίσης ρόλο στην οικολογία, την ανθρώπινη υγεία και τις ασθένειες. Για παράδειγμα, υπάρχουν προκαρυωτικά που δεν μπορούν να ανεχθούν οξυγόνο, όπως C. botulinum. Αυτά τα βακτήρια μπορούν να προκαλέσουν αλλαντίαση επειδή αναπτύσσονται καλά σε περιοχές χωρίς οξυγόνο.
Σχετικό άρθρο: 5 Πρόσφατες ανακαλύψεις που δείχνουν γιατί η έρευνα για τον καρκίνο είναι τόσο σημαντική
Ένζυμα: Τα βασικά
Τα ένζυμα είναι ουσίες που λειτουργούν ως καταλύτες να επιταχύνουν ή να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις. Οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς βασίζονται σε ένζυμα που λειτουργούν. Είναι σημαντικοί για τον κυτταρικό μεταβολισμό, διότι μπορούν να επηρεάσουν πολλές διαδικασίες και να βοηθήσουν στην εκκίνηση τους.
Η γλυκόζη και η φωτεινή ενέργεια είναι οι πιο συνηθισμένες πηγές καυσίμου για τον μεταβολισμό των κυττάρων. Ωστόσο, οι μεταβολικές οδοί δεν θα λειτουργούσαν χωρίς ένζυμα. Τα περισσότερα από τα ένζυμα στα κύτταρα είναι πρωτεΐνες και μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης για να αρχίσουν οι χημικές διεργασίες.
Δεδομένου ότι η πλειονότητα των αντιδράσεων σε ένα κύτταρο εμφανίζονται σε θερμοκρασία δωματίου, είναι πολύ αργά χωρίς ένζυμα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης στην κυτταρική αναπνοή, το ένζυμο πυροσταφυλικής κινάσης διαδραματίζει σημαντικό ρόλο βοηθώντας τη μεταφορά μιας ομάδας φωσφορικών αλάτων.
Κυτταρική αναπνοή σε ευκαρυώτες
Κυτταρική αναπνοή σε ευκαρυωτικά εμφανίζεται κυρίως στα μιτοχόνδρια. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα εξαρτώνται από την κυτταρική αναπνοή για να επιβιώσουν.
Στη διάρκεια γλυκόλυση, το κύτταρο διασπά τη γλυκόζη στο κυτταρόπλασμα με ή χωρίς οξυγόνο. Διαχωρίζει το μόριο σακχάρου του άνθρακα σε δύο, τρία άτομα άνθρακα πυροσταφυλικό. Επιπλέον, η γλυκόλυση καθιστά το ΑΤΡ και μετατρέπει το NAD + σε NADH. Στη διάρκεια πυροσταφυλικής οξείδωσης, τα πυροβατά εισέρχονται στο μιτοχονδριακό πλέγμα και γίνονται συνένζυμο Α ή ακετυλ CoA. Αυτό απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και κάνει περισσότερα NADH.
Κατά τη διάρκεια της κιτρικό οξύ ή κύκλο Krebs, το ακετυλ CoA συνδυάζεται με οξαλοξεικό να κάνω κιτρικό άλας. Στη συνέχεια, το κιτρικό άλας περνάει από αντιδράσεις για να δημιουργήσει διοξείδιο του άνθρακα και NADH. Ο κύκλος κάνει επίσης FADH2 και ATP.
Στη διάρκεια οξειδωτική φωσφορυλίωση, ο αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο. Τα NADH και FADH2 δίνουν ηλεκτρόνια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και γίνονται NAD + και FAD. Τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τα κάτω σε αυτήν την αλυσίδα και κάνουν το ATP. Αυτή η διαδικασία παράγει επίσης νερό. Η πλειοψηφία της παραγωγής ΑΤΡ κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής βρίσκεται σε αυτό το τελευταίο στάδιο.
Μεταβολισμός στα φυτά: Φωτοσύνθεση
Η φωτοσύνθεση συμβαίνει στα φυτικά κύτταρα, κάποια άλγη και ορισμένα βακτήρια που ονομάζονται κυανοβακτήρια. Αυτή η μεταβολική διαδικασία συμβαίνει σε χλωροπλάστες χάρη στην χλωροφύλλη και παράγει ζάχαρη μαζί με οξυγόνο. ο αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως, συν τον κύκλο Calvin ή αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως, είναι τα κύρια μέρη της φωτοσύνθεσης. Είναι σημαντικό για τη συνολική υγεία του πλανήτη επειδή τα ζωντανά πράγματα βασίζονται στις εγκαταστάσεις οξυγόνου.
Κατά τη διάρκεια της αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως στο θυλακοειδούς μεμβράνης του χλωροπλάστη, χλωροφύλλη οι χρωστικές απορροφούν την ελαφριά ενέργεια. Κάνουν ATP, NADPH και νερό. Κατά τη διάρκεια της Κύκλου Calvin ή αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως στο στρώμα, Η ΑΤΡ και η ΝΑϋΡΗ βοηθούν στην παρασκευή γλυκεραλδεϋδης-3-φωσφορικής ή G3P, η οποία τελικά καθίσταται γλυκόζη.
Όπως και η κυτταρική αναπνοή, εξαρτάται η φωτοσύνθεση οξειδοαναγωγής αντιδράσεις που αφορούν μεταφορά ηλεκτρονίων και αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι χλωροφύλλης και οι συνηθέστεροι τύποι είναι η χλωροφύλλη α, η χλωροφύλλη b και η χλωροφύλλη c. Τα περισσότερα φυτά έχουν χλωροφύλλη a, η οποία απορροφά τα μήκη κύματος του μπλε και του κόκκινου φωτός. Ορισμένα φυτά και πράσινα φύκια χρησιμοποιούν χλωροφύλλη b. Μπορείτε να βρείτε χλωροφύλλη c σε δινοφλαγγέλες.
Μεταβολισμός σε προκαρυώτες
Σε αντίθεση με τους ανθρώπους ή τα ζώα, οι προκαρυώτες ποικίλλουν ανάλογα με την ανάγκη τους για οξυγόνο. Μερικοί προκαρυώτες μπορούν να υπάρχουν χωρίς αυτό, ενώ άλλοι εξαρτώνται από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να έχουν αερόβια (που απαιτούν οξυγόνο) ή αναερόβιος (χωρίς να χρειάζεται οξυγόνο).
Επιπλέον, ορισμένοι προκαρυωτικοί μπορούν να αλλάξουν μεταξύ των δύο τύπων μεταβολισμού ανάλογα με τις περιστάσεις ή το περιβάλλον τους.
Τα προκαρυωτικά που εξαρτώνται από το οξυγόνο για το μεταβολισμό είναι υποχρεωτικά αερόμπες. Από την άλλη πλευρά, προκαρυωτικά που δεν μπορούν να υπάρχουν στο οξυγόνο και δεν το χρειάζονται είναι υποχρεώνουν τους αναερόβιους. Τα προκαρυωτικά που μπορούν να αλλάξουν μεταξύ του αερόβιου και του αναερόβιου μεταβολισμού ανάλογα με την παρουσία οξυγόνου είναι προαιρετικά αναερόβια.
Ζύμωση γαλακτικού οξέος
Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι ένας τύπος αναερόβιας αντίδρασης που παράγει ενέργεια για βακτήρια. Τα μυϊκά σας κύτταρα έχουν επίσης ζύμωση γαλακτικού οξέος. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα κύτταρα παράγουν ΑΤΡ χωρίς οξυγόνο μέσω γλυκόλυσης. Η διαδικασία μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό γαλακτικό οξύ και κάνει τα NAD + και ATP.
Υπάρχουν πολλές εφαρμογές στη βιομηχανία για αυτή τη διαδικασία, όπως γιαούρτι και παραγωγή αιθανόλης. Για παράδειγμα, τα βακτήρια Lactobacillus bulgaricus βοηθήσουν στην παραγωγή γιαουρτιού. Τα βακτήρια ζυμώνουν τη λακτόζη, το σάκχαρο στο γάλα, για να κάνουν γαλακτικό οξύ. Αυτό κάνει τον θρόμβο γάλακτος και το μετατρέπει σε γιαούρτι.
Τι είναι ο μεταβολισμός των κυττάρων όπως σε διαφορετικούς τύπους προκαρυωτικών;
Μπορείτε να ταξινομήσετε τα προκαρυωτικά σε διαφορετικές ομάδες με βάση το μεταβολισμό τους. Οι κύριοι τύποι είναι ετερότροφοι, αυτοτροφικοί, φωτοτροφικοί και χημειοτροφικοί. Ωστόσο, όλοι οι προκαρυώτες χρειάζονται ακόμα κάποιο είδος ενέργεια ή καύσιμο να ζεις.
Οι ετεροτροφικοί προκαρυώτες παίρνουν οργανικές ενώσεις από άλλους οργανισμούς για να λάβουν άνθρακα. Οι αυτοτροφικοί προκαρυώτες χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα ως πηγή άνθρακα. Πολλοί είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν τη φωτοσύνθεση για να το επιτύχουν. Οι φωτοτροφικοί προκαρυωτικοί παίρνουν την ενέργεια τους από το φως.
Οι χημειοτροφικοί προκαρυώτες παίρνουν την ενέργειά τους από χημικές ενώσεις που καταρρέουν.
Αναβολικά εναντίον καταβολικών
Μπορείτε να διαιρέσετε τα μεταβολικά μονοπάτια αναβολικά και καταβολικός κατηγορίες. Αναβολικά σημαίνει ότι απαιτούν ενέργεια και χρησιμοποιούν για να χτίσουν μεγάλα μόρια από μικρά. Ο καταβολικός σημαίνει ότι απελευθερώνουν ενέργεια και διασπούν μεγάλα μόρια για να κάνουν μικρότερα. Η φωτοσύνθεση είναι μια αναβολική διαδικασία, ενώ η κυτταρική αναπνοή είναι μια καταβολική διαδικασία.
Οι ευκαρυώτες και οι προκαρυώτες εξαρτώνται από τον κυτταρικό μεταβολισμό για να ζουν και να ευδοκιμούν. Αν και οι διαδικασίες τους είναι διαφορετικές, και οι δύο χρησιμοποιούν είτε δημιουργούν ενέργεια. Η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση είναι οι πιο κοινές οδοί που παρατηρούνται στα κύτταρα. Ωστόσο, ορισμένοι προκαρυωτικοί έχουν διαφορετικές μεταβολικές οδούς που είναι μοναδικές.
Σχετικό περιεχόμενο: