Περιεχόμενο
- Μεταβολισμός της φωτοσύνθεσης
- Αντίδραση σταθεροποίησης ενέργειας
- Αντίδραση στερεώσεως άνθρακα
- Κυτταρική αναπνοή
- Γλυκόζη: Σπάσιμο της γλυκόζης
- Ο κύκλος του Krebs
- Ηλεκτρονικό Σύστημα Μεταφοράς
Ο κύκλος φωτοσύνθεσης και κυτταρικής αναπνοής χρησιμοποιείται για την παραγωγή χρησιμοποιήσιμης ενέργειας για φυτά και άλλους οργανισμούς. Αυτές οι διαδικασίες εμφανίζονται σε μοριακό επίπεδο μέσα στα κύτταρα των οργανισμών. Σε αυτή την κλίμακα, τα μόρια που περιέχουν ενέργεια τοποθετούνται μέσω μεταβολικών διεργασιών που παράγουν ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως. Μία τέτοια πηγή ενέργειας παράγεται στη φωτοσύνθεση. άλλος αποθηκεύεται σαν μπαταρία όπως στην κυτταρική αναπνοή.
Μεταβολισμός της φωτοσύνθεσης
Τα φυτά δέχονται φωτεινή ενέργεια μέσα από μικρούς πόρους πάνω στα φύλλα τους που ονομάζονται stomata και την μετατρέπουν σε οργανίδια που ονομάζονται chloroplasts, που βρίσκονται στα φυτικά κύτταρα στα φύλλα και τους πράσινους μίσχους. Τα Organelles είναι εξειδικευμένα μέρη ενός κυττάρου που λειτουργούν με όργανο. Η ενέργεια χρησιμοποιείται σε αυτή τη διαδικασία για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε υδατάνθρακες όπως γλυκόζη και μοριακό οξυγόνο.
Η φωτοσύνθεση είναι μια μεταβολική διαδικασία δύο μερών. Τα δύο μέρη της βιοχημικής οδού της φωτοσύνθεσης είναι η αντίδραση στερέωσης ενέργειας και η αντίδραση στερέωσης άνθρακα. Ο πρώτος παράγει μόρια υδρογόνου (NADPH) τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) και νικοτιναμιδίου αδενίνης δινουκλεοτιδίου φωσφορικού άλατος. Και τα δύο μόρια περιέχουν ενέργεια και χρησιμοποιούνται στην αντίδραση στερέωσης άνθρακα για να σχηματίσουν γλυκόζη.
Αντίδραση σταθεροποίησης ενέργειας
Στην ενέργεια της φωτοσύνθεσης, τα ηλεκτρόνια περνούν μέσω συνενζύμων και μορίων όπου απελευθερώνουν την ενέργεια τους. Τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια περνούν κατά μήκος της αλυσίδας, αλλά μέρος αυτής της ενέργειας χρησιμοποιείται για την κίνηση πρωτονίων με τη μορφή υδρογόνου διαμέσου της θυλακοειδούς μεμβράνης εντός του χλωροπλάστη. Η ενέργεια που συγκρατείται στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση ATP και NADPH.
Αντίδραση στερεώσεως άνθρακα
Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης στερέωσης άνθρακα, η ενέργεια στην ATP και NADPH που παράγονται στην αντίδραση στερέωσης ενέργειας χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των υδατανθράκων σε γλυκόζη και άλλα σάκχαρα και οργανικές ουσίες. Αυτό συμβαίνει μέσω του κύκλου Calvin, που ονομάζεται για τον ερευνητή Melvin Calvin. Ο κύκλος χρησιμοποιεί διοξείδιο του άνθρακα που αποκτάται από την ατμόσφαιρα. Το υδρογόνο από το NADPH, ο άνθρακας από διοξείδιο του άνθρακα και το οξυγόνο από το νερό συνδυάζονται για να σχηματίσουν τα μόρια γλυκόζης που χαρακτηρίζονται ως C6H12Ο6.
Κυτταρική αναπνοή
Οι οργανισμοί χρησιμοποιούν κυτταρική αναπνοή για να μετατρέψουν τους υδατάνθρακες σε ενέργεια, και αυτή η διαδικασία εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τους υδατάνθρακες αποθηκεύεται σε μόρια ΑΤΡ. Αυτά τα μόρια σχηματίζονται χρησιμοποιώντας την ενέργεια που λαμβάνεται από υδατάνθρακες για να συνδυάσουν μόρια διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) και φωσφορικά ιόντα. Τα κύτταρα στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια για διάφορες ενεργειακά εξαρτώμενες διαδικασίες.
Παράγονται επίσης κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Η διαδικασία που παράγει αυτά τα τρία προϊόντα αποτελείται από τέσσερα μέρη: τη γλυκόλυση, τον κύκλο του Krebs, το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων και τη χημιοσμόζη.
Γλυκόζη: Σπάσιμο της γλυκόζης
Κατά τη διάρκεια της γλυκόζης, η γλυκόζη κατανέμεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος. Δύο μόρια ΑΤΡ παράγονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Δύο μόρια δινουκλεοτιδίου νικοτιναμιδικής αδενίνης (NADH) που θα χρησιμοποιηθούν στο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων παράγονται επίσης κατά τη διάρκεια της γλυκόζης.
Ο κύκλος του Krebs
Στον κύκλο Krebs, δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος που παράγονται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν NADH. Αυτό συμβαίνει όταν προστίθεται υδρογόνο στο NAD. Παράγονται επίσης κατά τον κύκλο Krebs δύο μόρια ΑΤΡ.
Τα άτομα άνθρακα που απελευθερώνονται στη διαδικασία συνδυάζονται με οξυγόνο για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα. Έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνονται όταν ολοκληρωθεί ο κύκλος. Αυτά τα έξι μόρια αντιστοιχούν στα έξι άτομα άνθρακα στη γλυκόζη που χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στη γλυκόλυση.
Ηλεκτρονικό Σύστημα Μεταφοράς
Τα κυτοχρώματα (κυτταρικά χρωστικά) και τα συνένζυμα στα μιτοχόνδρια αποτελούν το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Τα ηλεκτρόνια που λαμβάνονται από το NAD μεταφέρονται μέσω αυτών των μορίων μεταφοράς και μεταφοράς. Σε ορισμένα σημεία κατά τη διάρκεια του συστήματος, πρωτόνια με τη μορφή ατόμων υδρογόνου από NADH μεταφέρονται μέσω μιας μεμβράνης και απελευθερώνονται στην εξωτερική περιοχή των μιτοχονδρίων. Το οξυγόνο είναι ο τελευταίος δέκτης ηλεκτρονίων στην αλυσίδα. Όταν λαμβάνει ένα ηλεκτρόνιο, το οξυγόνο δεσμεύεται με το απελευθερωμένο υδρογόνο για να σχηματίσει νερό.