Bunkový metabolizmus

• Produkty

Bunkový metabolizmus

Metabolizmus je súbor procesov biosyntézy a štiepenia komplexných organických látok v bunke a v tele.

Anabolizmus - plast metabolizmus, asimiláciu a biosyntéza organických látok (organické látky, sa syntetizujú - bielkoviny, tuky, sacharidy), energia vynaložená (strávený ATP), fotosyntéza, chemosynthesis, biosyntéza proteínov).

Katabolizmus - energetický metabolizmus, disimilácia, rozklad organických látok (organické látky sú rozdelené na CO2 a H2O, energia je uvoľňovaná a skladovaná vo forme ATP, bunkové dýchanie (energetický metabolizmus v bunke)).

Druhy výživy (metódy získavania energie ATP)

Autotrofy - schopné vytvárať organické látky z anorganických.

Tam phototrophs (využitie slnečnej energie pre biosyntézy, rastlín a siníc - siníc) a chemotrofie (využitie chemickej energie pre biosyntézu, sírnych baktérií, železa baktérií, dusík-upevnenie, nitrifikačnej baktérie, a vodík).

Heterotrofy - použite hotové organické látky.

saprotrophs tam (len organickú hmotu z mŕtvych tiel alebo odpadov zo živých organizmov, Saprotrofní baktérií, živočíchov (saprofágní) a húb) a parazitmi (žijú na úkor iného živého organizmu, živia sa jeho šťavy, tkanív alebo trávené potravy, mnohokrát bez zabíjania, a to buď trvale alebo dočasne používať hostiteľský organizmus ako biotop, baktérie, huby, rastliny, zvieratá a vírusy).

Kirilenko A. A. Biológia. Zjednotená štátna skúška. Sekcia "Molekulárna biológia". Teória, tréningové úlohy. 2017.

Metabolizmus (metabolizmus) - súbor chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v živom organizme pre jeho normálne fungovanie.

Metabolizmus pozostáva z rozpadu látok (energetický metabolizmus) a zhromažďovania látok (metabolizmus plastu).

Plastový metabolizmus (anabolizmus, asimilácia) je kombináciou syntetických reakcií, ktoré sa vyskytujú pri spotrebe energie ATP.

Výsledok: z živín, ktoré vstupujú do bunky, bielkovín, tukov, sacharidov, ktoré sa používajú na vytvorenie nových buniek, ich orgánov a medzibunkových látok, sú charakteristické pre telo.

Energetický metabolizmus (katabolizmus, disimilácia) - súbor rozpadových reakcií, ktoré sa zvyčajne vyskytujú pri uvoľňovaní energie vo forme tepla a vo forme ATP.

Výsledok: zložité látky sa rozkladajú na jednoduchšiu (diferenciáciu) alebo oxidáciu látky.

Metabolizmus je zameraný na zachovanie a sebaprodukciu biologických systémov.

Zahŕňa vstup látok do tela v procese výživy a dýchania, intracelulárny metabolizmus a uvoľňovanie konečných produktov metabolizmu.

Metabolizmus je neoddeliteľne spojený s transformáciou niektorých druhov energie do iných. Napríklad v procese fotosyntézy energie svetla je uložený ako energia v chemickej väzby zložitých organických molekúl, a v dýchacie procesu, ktorý sa uvoľní a spotrebovaná v syntéze nových molekúl, mechanické a osmotickej práca je rozptýlená vo forme tepla, atď

Enzýmy sú biologické katalyzátory s proteínovou povahou, ktoré kontrolujú chemické reakcie v živých organizmoch.

Enzýmy znižujú aktivačnú energiu chemických reakcií, výrazne urýchľujú ich výskyt alebo ich robia zásadne možnými.

Enzýmy môžu byť buď jednoduché, alebo komplexné proteíny, ktoré okrem proteínovej časti zahŕňajú nebielkovinový kofaktor alebo koenzým.

Enzýmy sa líšia od neproteínových katalyzátorov ich vysokou špecifickosťou pôsobenia: každý enzým katalyzuje špecifické transformácie konkrétneho typu substrátu.

Aktivita enzýmov v živých organizmoch je regulovaná viacerými mechanizmami:

- interakciou s regulačnými proteínmi, regulátormi s nízkou molekulovou hmotnosťou a iónmi

- zmenou reakčných podmienok, ako je pH oddelenia

Etapy energetického metabolizmu

1. Prípravné

Vykonáva sa pomocou enzýmov gastrointestinálneho traktu, lyzozómových enzýmov. Vypustená energia sa rozptýli ako teplo. Výsledok: štiepenie makromolekúl na monoméry: tuky na mastné kyseliny a glycerín, uhľohydráty na glukózu, proteíny na aminokyseliny, nukleové kyseliny na nukleotidy.

2. Anaeróbny (anoxický) stupeň alebo glykolýza (najčastejšie substrátom reakcie je glukóza)

Miesto kurzu: cytoplazma buniek.

Výsledok: štiepenie monomérov na medziprodukty. Glukóza stráca štyri atómy vodíka, to znamená oxiduje sa tvorbou dvoch molekúl kyseliny pyrohroznovej, dvoch molekúl ATP a dvoch molekúl obnovenej NADH + H +.

Pri nedostatku kyslíka sa vzniknutá kyselina pyrohroznová premení na kyselinu mliečnu.

3. Aeróbny (kyslíkový) stupeň alebo tkanivové (bunkové) dýchanie

Oxidácia medziproduktov do konečných produktov (CO2 a H2O) s uvoľnením veľkého množstva energie.

Krebsov cyklus: podstatou transformácií je postupná dekarboxylácia a dehydrogenácia kyseliny pyrohroznovej, počas ktorej sa vytvárajú ATP, NADH a FADH2. V následných reakciách NADH a FADH2 bohatý na energiu prenášajú svoje elektróny na reťazec prenosu elektrónov, ktorý je multienzýmovým komplexom vnútorného povrchu mitochondriálnych membrán. V dôsledku pohybu elektrónu pozdĺž nosného reťazca sa vytvára ATP. 2C3H6O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP - 6CO2 + 42H2O + 36ATF

Kyselina pyrohroznová (kyselina mliečna) reaguje s kyselinou oxaloctovou (oxaloacetát) za vzniku kyseliny citrónovej (citrátu), ktorá prechádza sériou po sebe idúcich reakcií a konvertuje sa na iné kyseliny. V dôsledku týchto transformácií vzniká kyselina oxalooctová (oxaloacetát), ktorá opäť reaguje s kyselinou pyrohroznovou. Voľný vodík sa kombinuje s NAD (nikotínamidadeníndinukleotid) za vzniku zlúčeniny NADH.

Zdroj: "Biológia v schémach, pojmoch, tabuľkách" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Zdroj: Biológia. 100 najdôležitejších tém V.Yu. Jameev 2016

Genetické informácie v bunke

Biosyntéza proteínov a nukleových kyselín

Genóm - súbor dedičného materiálu obsiahnutý v bunke tela.

Genetická (dedičná) informácia je zakódovaná ako sekvencia DNA nukleotidov a v niektorých vírusoch - RNA.

Eukaryotický genóm je lokalizovaný v jadre, mitochondriách av rastlinách aj v plastidách.

Mitochondria a plastidy sú relatívne autonómne, avšak časť mitochondriálnych a plastidových proteínov je kódovaná jadrovým genómom.

Gén je základnou jednotkou genetickej informácie. Gén je oblasť DNA, ktorá kóduje proteínovú sekvenciu (polypeptidy) alebo funkčnú RNA.

Vlastnosti genetického kódu

Genetický kód

1) triplet - každá aminokyselina zodpovedá trojitému nukleotidovému DNA (RNA) - kodónu; 2) jednoznačné - jeden triplet kóduje iba jednu aminokyselinu;

3) degenerovať - ​​niekoľko rôznych tripletov môže zakódovať jednu aminokyselinu;

4) univerzálny - jeden pre všetky organizmy, ktoré existujú na Zemi;

5) neprekrýva - kodóny sa čítajú za sebou, z jedného konkrétneho bodu v jednom smere (jeden nukleotid nemôže byť súčasťou dvoch susedných trojčiat súčasne);

6) medzi génmi sú "deliace znaky" - oblasti, ktoré nemajú genetickú informáciu, ale len oddeľujú niektoré gény od ostatných. Oni sa nazývajú spacery.

Stop kodóny UAAA, UAG, UGA označujú ukončenie syntézy jedného polypeptidového reťazca, triplet AUG určuje miesto začiatku syntézy ďalšieho.

Zdroje: Biológia 100 najdôležitejších tém V.Yu. Jameev 2016

"Biológia v schémach, pojmoch, tabuľkách" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Vizuálna referencia. Biology. 10-11 tried. Krasil'nikova

Čo je metabolizmus?

Nikdy nepomyslel na to, prečo niektorí ľudia jedia všetko (nezabúdajú na pečivo a pečivo), zatiaľ čo vyzerajú, že nie sú jedení niekoľko dní, zatiaľ čo iní, naopak, neustále počítajú kalórie, sedia na strave, sály a stále sa nedokážu vyrovnať s týmito mimoriadnymi librami. Takže čo je to tajomstvo? Ukazuje sa, že celá vec je o metabolizme!

Takže čo je metabolizmus? A prečo ľudia, ktorí majú vysokú metabolickú rýchlosť reakcií, nikdy netrpia obezitou alebo nadváhou? Pokiaľ ide o metabolizmus, je dôležité poznamenať, že ide o metabolizmus, ktorý sa vyskytuje v tele a všetky chemické zmeny, počnúc momentom, keď živiny vstupujú do tela, až kým sa neodstránia z tela do vonkajšieho prostredia. Metabolickým procesom sú všetky reakcie, ktoré prebiehajú v tele, vďaka čomu sú vytvorené štruktúrne prvky tkanív, buniek a všetky procesy, ktorými telo prijíma energiu potrebnú na normálnu údržbu.

Metabolizmus význam je skvelý v našich životoch, pretože sa vďaka všetkým týmto reakciami a chemickými zmenami v potravinách máme všetko, čo potrebujete: tuky, sacharidy, bielkoviny, vitamíny, minerály, aminokyseliny, cenné vlákniny, organické kyseliny a tak ďalej. d.

Metabolizmus sa podľa jeho vlastností môže rozdeliť na dve hlavné časti - anabolizmus a katabolizmus, tj procesy, ktoré prispievajú k tvorbe všetkých potrebných organických látok ak deštruktívnym procesom. To znamená, že anabolické procesy prispievajú k "transformácii" jednoduchých molekúl na zložitejšie. A všetky tieto procesy údajov súvisia s nákladmi na energiu. Katabolické procesy, naopak uvoľnením telo z konečných produktov rozkladu, ako je oxid uhličitý, močoviny, vody a amoniaku, čo vedie k uvoľneniu energie je možné zhruba povedať dochádza metabolizmus moču.

Čo je metabolizmus buniek?

Čo je metabolizmus buniek alebo metabolizmus živých buniek? Je dobre známe, že každá živá bunka v našom tele je dobre koordinovaný a organizovaný systém. Bunka obsahuje rôzne štruktúry, veľké makromolekuly, ktoré jej pomáhajú rozpadnúť v dôsledku hydrolýzy (to znamená rozdelenie bunky pod vplyvom vody) na najmenšie zložky.

Okrem toho bunky obsahujú veľké množstvo draslíka a pomerne malý sodík, napriek skutočnosti, že bunkové prostredie obsahuje veľa sodíka a draslík, naopak, je oveľa menej. Okrem toho je bunková membrána navrhnutá takým spôsobom, ktorý napomáha penetrácii sodíka aj draslíka. Bohužiaľ, rôzne štruktúry a enzýmy môžu zničiť túto efektívnu štruktúru.

A samotná bunka je ďaleko od pomeru draslíka a sodíka. Takáto "harmónia" sa dosiahne až po smrti človeka v procese smrteľnej autolýzy, t. J. Trávenie alebo rozklad organizmu pod vplyvom jeho vlastných enzýmov.

Čo je energia pre bunky?

Po prvé, energia buniek je jednoducho potrebná na podporu práce systému, ktorá je ďaleko od rovnováhy. Preto, aby bola bunka v stave, ktorý je normálny pre ňu, aj keď je ďaleko od rovnováhy, musí bezpochyby prijať potrebnú energiu. A toto pravidlo je nepostrádateľným predpokladom pre normálne bunkové fungovanie. Spolu s tým existuje aj ďalšia práca zameraná na interakciu s prostredím.

Napríklad, ak je k poklesu vo svalových bunkách alebo obličkové bunky, a dokonca začal tvoriť moč, alebo boli nervové impulzy v nervových bunkách, a bunky zodpovedné za gastrointestinálneho traktu, začala výber enzýmov tráviaceho, alebo spustenie sekréciu hormónov v bunkách endokrinné žľazy? Alebo napríklad sa začali žeravé bunky zapáliť a napríklad v bunkách rýb sa vyskytli výboje elektrickej energie? Na to všetko to nebolo, pre to a potrebujeme energiu.

Aké sú zdroje energie

V uvedených príkladoch vidíme. Že bunka využíva na svoju prácu energiu získanú vďaka štruktúre adenozín trifosfátu alebo (ATP). Vďaka nej je bunka nasýtená energiou, ktorej uvoľnenie môže prísť medzi fosfátové skupiny a slúži ďalšej práci. Ale zároveň s jednoduchým hydrolytickým lámaním fosfátových väzieb (ATP), výsledná energia nebude k dispozícii pre bunku, v tomto prípade sa energia premýva ako teplo.

Tento proces pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich fáz. V každom takomto štádiu je zahrnutý medziprodukt, ktorý je označený ako HF. V nasledujúcich rovniciach X a Y znamenajú dve úplne odlišné organické látky, písmeno F znamená fosfát a skratka ADP označuje adenosíndifosfát.

metabolizmus normalizácie - termín je teraz pevne zakotvený v našom živote, sa tiež stať indikátorom normálnou váhou, ako porušenie metabolických procesov v tele alebo metabolizmom, je často spájaný s priberanie na váhe, nadváhou, obezitou, alebo jeho zlyhanie. Identifikácia rýchlosti metabolických procesov v tele môže byť dôsledkom testu na základe výmeny.

Aká je hlavná výmena? Je to ukazovateľ intenzity produkcie energie tela. Tento test sa vykonáva ráno na prázdny žalúdok, počas pasivity, tj v pokoji. Kvalifikovaný technik meria (O2) príjem kyslíka, ako aj vylučovanie tela (CO2). Pri porovnávaní údajov zistite, koľko percent telo spaľuje prichádzajúce živiny.

Tiež aktivita metabolických procesov ovplyvňujú hormonálny systém, štítnej žľazy a endokrinné žľazy, takže lekári pri identifikácii liečbu chorôb spojených s metabolizmom, tiež sa snaží identifikovať a vziať do úvahy úroveň výkonu týchto hormónov v krvi a dostupnosť týchto systémov ochorení.

Hlavné metódy štúdia metabolických procesov

Štúdium metabolizmu jednej (akejkoľvek) živiny, všetky jej zmeny (vyskytujúce sa s ňou) sa pozorujú z jednej formy vstúpenej do tela do konečného stavu, v ktorom sa vylučuje z tela.

Metódy výskumu metabolizmu sú extrémne rozmanité. Okrem toho sa na tento účel používa celý rad biochemických metód. Jedným zo spôsobov štúdia metabolizmu je metóda používania zvierat alebo orgánov.

Testované zviera sa injektuje špeciálnou látkou a potom sa prostredníctvom moču a exkrementov zistia možné produkty zmien (metabolitov) látky. Najpresnejšie informácie možno získať skúmaním metabolických procesov konkrétneho orgánu, napríklad mozgu, pečene alebo srdca. Za týmto účelom sa táto látka injektuje do krvi, a potom jej metabolity pomáhajú identifikovať ju v krvi pochádzajúcej z tohto orgánu.

Tento postup je veľmi zložitý a plný rizík, pretože často pri takýchto výskumných metódach používajú tenkú metódu štiepania alebo robia úseky týchto orgánov. Takéto časti sa umiestňujú do špeciálnych inkubátorov, kde sa udržiavajú pri teplote (podobnej telesnej teplote) v špeciálnych rozpustných látkach s prídavkom látky, ktorej metabolizmus sa skúma.

S touto metódou výskumu bunky nie sú poškodené, pretože sekcie sú také tenké, že látka ľahko a voľne preniká do buniek a potom ich opúšťa. Stáva sa, že existujú ťažkosti spôsobené pomalým prechodom špeciálnej látky cez bunkové membrány.

V takomto prípade, aby sa membrány zničili, sú tkanivá zvyčajne rozdrvené, takže špeciálna látka inkubuje bunkovú buničinu. Takéto experimenty dokázali, že všetky živé bunky tela sú schopné oxidovať glukózu na oxid uhličitý a vodu a len bunky pečeňových tkanív môžu syntetizovať močovinu.

Použiť bunky?

Podľa ich štruktúry bunky predstavujú veľmi zložitý organizovaný systém. Je dobre známe, že bunka pozostáva z jadra, cytoplazmy a v okolitej cytoplazme sú malé telá nazývané organely. Sú rozdielne vo veľkosti a štruktúre.

Vďaka špeciálne postupy, môžu homogenizovať tkanivové bunky, a potom podrobené osobitnému oddelenia (diferenciálne centrifugáciou), čím sa získa prípravky, ktoré obsahujú iba jeden mitochondrie, sám mikrozómami, rovnako ako plazma alebo číra kvapalina. Tieto lieky sa inkubujú oddelene so zlúčeninou, ktorej metabolizmus je predmetom štúdie, aby sa presne určilo, ktoré konkrétne subcelulárne štruktúry sa podieľajú na postupných zmenách.

Vyskytli sa prípady, keď počiatočná reakcia začala v cytoplazme a jej produkt bol podrobený zmenám v mikrozómoch a potom sa pozorovali zmeny s inými reakciami s mitochondriami. Skúmaná látka inkubácia s tkanivovým homogenátom alebo živými bunkami najčastejšie neodhalí žiadne oddelené štádiá týkajúce sa metabolizmu. Nasledujúci jeden po druhom pokusoch, v ktorých sa jedna alebo iná subcelulárna štruktúra používa na inkubáciu, pomáha pochopiť celý reťazec týchto udalostí.

Ako používať rádioaktívne izotopy

Na štúdium týchto alebo iných metabolických procesov látky je potrebné:

• používať analytické metódy na určenie látky tejto látky a jej metabolitov;
• Je potrebné použiť také metódy, ktoré pomôžu rozlíšiť zavedenú látku od tej istej látky, ale už existujúcu v tomto prípravku.

Súlad s týmito požiadavkami bol hlavnou prekážkou pri štúdiu metabolických procesov v tele až dovtedy, kým nebol objavený rádioaktívny izotop, a 14C rádioaktívny sacharid. A po objavení sa 14C a nástrojov, ktoré umožňujú merať aj slabú rádioaktivitu, všetky vyššie uvedené problémy sa skončili. Potom sa prípad s meraním metabolických procesov dostal, ako sa hovorí, do kopca.

Teraz, keď sa do špeciálneho biologického prípravku (napríklad mitochondriálnych suspenzií) pridá značená 14C značená mastná kyselina, potom nie sú potrebné špeciálne analýzy na určenie produktov, ktoré ovplyvňujú jej transformáciu. A aby sa zistila rýchlosť použitia, bolo teraz možné jednoducho merať rádioaktivitu postupne získaných mitochondriálnych frakcií.

Táto technika pomáha nielen pochopiť, ako k normalizácii metabolizmu, ale tiež preto, že môže byť ľahko rozlíšiť molekuly podávané rádioaktívny mastná kyselina experimentálne už v mitochondriách molekúl mastných kyselín na začiatku experimentu.

Elektroforéza a. chromatografie

Aby sme pochopili, čo a ako normalizuje metabolizmus, to znamená, ako sa metabolizmus normalizuje, je tiež potrebné použiť také metódy, ktoré pomôžu oddeliť zmes, ktorá zahŕňa organické látky v malých množstvách. Jednou z najdôležitejších takýchto metód, ktorá je založená na fenoméne adsorpcie, sa považuje za metódu chromatografie. Vďaka tejto metóde dochádza k oddeleniu zmesi zložiek.

Ak k tomu dôjde, oddelenie zložiek zmesi, ktoré sa vykonáva buď adsorpciou na sorbente, alebo vďaka papieru. Pri separácii adsorpciou na sorbente, to znamená, keď začnú vyplňovať takéto špeciálne sklenené trubice (stĺpy), s postupnou a následnou elúciou, to znamená s následným vylúhovaním každej z dostupných zložiek.

Spôsob separácie elektroforézy priamo závisí od prítomnosti znakov, ako aj od počtu ionizovaných nábojov molekúl. Elektroforéza sa tiež uskutočňuje na akomkoľvek inaktívnom nosiči, ako je celulóza, kaučuk, škrob alebo nakoniec na papieri.

Jednou z najvyšších citlivých a účinných metód oddelenia zmesi je plynová chromatografia. Táto metóda separácie sa používa len vtedy, ak látky nevyhnutné na separáciu sú v plynnom stave alebo napríklad môžu kedykoľvek vstúpiť do tohto stavu.

Ako sa uvoľňuje enzýmy?

Ak chcete zistiť, ako uvoľňovanie enzýmov, je nutné si uvedomiť, že toto je posledné miesto v tejto sérii: zviera, potom telo, potom sa rezy, a potom, čo - frakcia bunkových organel a homogenát sa vzťahuje na enzýmy, ktoré katalyzujú určité chemické reakcie. Izolačné enzýmy v čistej forme sa stali dôležitým smerom v štúdiu metabolických procesov.

Kombinácia a kombinácia vyššie uvedených metód umožnila hlavné metabolické cesty vo väčšine organizmov, ktoré obývajú našu planétu vrátane ľudí. Tieto metódy navyše pomohli vytvoriť odpovede na otázku, ako postupujú metabolické procesy v tele a tiež pomohli objasniť konzistenciu hlavných etáp týchto metabolických ciest. Dnes je viac ako tisíc všetkých druhov biochemických reakcií, ktoré už boli študované, a tiež sa študovali enzýmy, ktoré sa podieľajú na týchto reakciách.

Keďže akýkoľvek prejav v bunkách života vyžaduje ATP, nie je prekvapujúce, že rýchlosť metabolických procesov tukových buniek je primárne zameraná na syntézu ATP. Na dosiahnutie tohto cieľa sa používajú rôzne sekvenčné reakcie. Takéto reakcie používajú najmä chemickú potenciálnu energiu, ktorá je obsiahnutá v molekulách tukov (lipidov) a sacharidov.

Metabolické procesy medzi sacharidmi a lipidmi

Takýto metabolický proces medzi sacharidmi a lipidmi, inak, sa nazýva syntéza ATP, anaeróbny (teda bez kyslíka) metabolizmus.

Hlavnou úlohou lipidov a sacharidov je to, že syntéza ATP poskytuje jednoduchšie zlúčeniny napriek skutočnosti, že rovnaké procesy sa uskutočnili v najprimitívnejších bunkách. Iba v atmosfére bez kyslíka je úplná oxidácia tukov a uhľohydrátov na oxid uhličitý nemožná.

Dokonca aj tieto primitívne bunky používali rovnaké procesy a mechanizmy, ktorými sa uskutočnila reštrukturalizácia štruktúry samotnej glukózovej molekuly, ktorá syntetizovala malé množstvá ATP. Inými slovami, takéto procesy v mikroorganizmoch sa nazývajú fermentácia. Dnes je obzvlášť dobre študovaná "fermentácia" glukózy na stav etylalkoholu a oxidu uhličitého v kvasinkách.

Dokončiť všetky tieto zmeny a vytvorili rad medziproduktov, bolo potrebné vykonať jedenásť po sebe idúcich reakcií, ktoré v konečnom dôsledku, v medziproduktoch reprezentované rada (fosfáty), to znamená estery kyseliny fosforečnej. Táto fosfátová skupina sa preniesla na adenozíndifosfát (ADP) a tiež s tvorbou ATP. Iba dve molekuly predstavovali čistý výťažok ATP (pre každú molekulu glukózy získanú v dôsledku procesu fermentácie). Podobné procesy sa pozorovali aj vo všetkých živých bunkách tela, pretože dodávali energiu potrebnú na normálne fungovanie. Takéto procesy sa často nazývajú anaeróbne bunkové dýchanie, aj keď to nie je úplne správne.

V obidvoch cicavcoch a ľuďoch sa tento proces nazýva glykolýza a jej konečným produktom je kyselina mliečna, nie CO2 (oxid uhličitý) a nie alkohol. S výnimkou posledných dvoch etáp sa celá sekvencia glykolýzových reakcií považuje za takmer identickú s procesom, ktorý prebieha v bunkách kvasiniek.

Aeróbny metabolizmus znamená používanie kyslíka

Samozrejme, s príchodom kyslíka v atmosfére, vďaka fotosyntéze rastlín vďaka Matke prírode vznikol mechanizmus umožňujúci úplnú oxidáciu glukózy na vodu a CO2. Taký aeróbny proces umožňoval čistý výťažok ATP (z tridsiatich osem molekúl, založených na každej molekule glukózy, iba oxidovaný).

Takýto spôsob používania kyslíka bunkami na objavenie zlúčenín s energiou je dnes známy ako aeróbne, bunkové dýchanie. Takéto dýchanie sa uskutočňuje cytoplazmatickými enzýmami (na rozdiel od anaeróbnych) a oxidačné procesy prebiehajú v mitochondriách.

Tu, kyselina pyrohroznová, ktorý je medziproduktom, po vytvorený v anaeróbnej fáze, po oxidovanej stave, vzhľadom k CO2 šiestich po sebe nasledujúcich reakcií, kde každá reakčná dvojica elektrónov sa prevádza do akceptorové celkom koenzým nikotínamidadeníndinukleotitu, skrátene (NAD). Táto sekvencia reakcií sa nazýva cyklus kyseliny trikarboxylovej, rovnako ako cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus, čo vedie k skutočnosti, že každá molekula glukózy tvorí dve molekuly kyseliny pyrohroznovej. Počas tejto reakcie sa z glukózovej molekuly oddelí dvanásť párov elektrónov na ďalšiu oxidáciu.

V priebehu energetického zdroja hovoriť. lipidy

Ukazuje sa, že mastné kyseliny môžu pôsobiť aj ako zdroj energie, rovnako ako sacharidy. oxidácie mastných kyselín je v dôsledku štiepenia sekvencie mastné kyseliny (alebo skôr jeho molekuly) Dva-uhlík fragmentu s príchodom acetylkoenzýmu A, (inými slovami, je acetyl-CoA) a simultánny prenos dvoch elektrónov pary pre prenos reťazca samotnej.

Takto získaný acetyl CoA je tá istá zložka cyklu kyseliny trikarboxylovej, ktorej ďalší osud nie je veľmi odlišný od acetyl CoA, ktorý sa dodáva prostredníctvom metabolizmu sacharidov. To znamená, že mechanizmy, ktoré syntetizujú ATP počas oxidácie glukózových metabolitov a mastných kyselín, sú takmer totožné.

V prípade, že energia, privádzaná do telesa sa získa v podstate na úkor iba jednej oxidácie mastných kyselín (napr., Pri pôstu, kedy také choroby ako diabetes diatéza, atď), a potom, v tomto prípade intenzita vzhľadu acetyl-CoA prekročí intenzita jeho oxidácie v cykle tricarboxylových kyselín. V tomto prípade začnú vzájomne reagovať molekuly acetyl CoA (ktoré sú nadbytočné). Týmto procesom sa objavia kyselina acetoctová a kyselina b-hydroxymaslová. Takáto akumulácia môže spôsobiť ketózu, je to jeden z typov acidózy, ktorý môže spôsobiť ťažký diabetes a dokonca aj smrť.

Prečo si rezervovať energiu?

Ak chceme nejako získať dodatočné zásoby energie, napríklad pre zvieratá, ktoré sa im nepravidelne a systematicky nedotýkajú, je jednoducho potrebné, aby sa nejako vyzdvihli potrebná energia. Takéto zásoby energie sa vyrábajú z potravinových rezerv, ktoré zahŕňajú všetky tie isté tuky a sacharidy.

Ukázalo sa to mastné kyseliny môžu prechádzať do rezervy vo forme neutrálnych tukov, ktoré sú obsiahnuté v tukovom tkanive aj v pečeni. Sacharid, pri vstupe vo veľkom počte v gastrointestinálnom trakte začne hydrolyzovať na glukózu a iné cukry, ktoré, akonáhle vstúpi pečeň syntetizujú glukózu. A tu sa obrovský polymér začne syntetizovať z glukózy kombináciou zvyškov glukózy a tiež rozdelením molekúl vody.

Niekedy je zvyškové množstvo glukózy v molekule glykogénu dosiahne 30000. A v prípade, že je potreba energie, potom sa opäť začne rozpadať glykogénu na glukózu v priebehu chemickej reakcie, konečný produkt je fosforečnan glukóza. Tento glukózový fosfát je na ceste procesu glykolýzy, ktorý je súčasťou cesty zodpovednej za oxidáciu glukózy. Glukózový fosfát môže tiež prechádzať hydrolýzou v samotnej pečeni a vzniknutá glukóza sa dodáva do buniek tela spolu s krvou.

Ako je syntéza uhľohydrátov v tukoch?

Máte radi potraviny s obsahom sacharidov? Ukazuje sa, že ak sa množstvo uhľohydrátov prijatých z potravy naraz prekročí prípustnou rýchlosťou, v tomto prípade sa uhľohydráty prevedú do "zásoby" vo forme glykogénu, to znamená, prebytok uhľohydrátov sa mení na tuk. Najskôr sa tvorí acetyl CoA z glukózy a potom sa začne syntetizovať v cytoplazme bunky pre mastné kyseliny s dlhým reťazcom.

Tento proces "transformácie" môže byť opísaný ako normálny oxidačný proces mastných buniek. Potom sa mastné kyseliny začnú ukladať vo forme triglyceridov, to znamená neutrálnych tukov, ktoré sú uložené (hlavne problémové oblasti) v rôznych častiach tela.

Ak telo naliehavo potrebuje energiu, neutrálne tuky podliehajú hydrolýze a mastné kyseliny začnú prúdiť do krvi. Tu sú nasýtené molekulami albumínu a globulínu, teda plazmatickými proteínmi, a potom sa začnú absorbovať aj iné, veľmi odlišné bunky. Zvieratá nemajú taký mechanizmus, ktorý by mohol vykonávať syntézu glukózy a mastných kyselín, ale rastliny ich majú.

Syntéza zlúčenín dusíka

U zvierat sa aminokyseliny používajú nielen ako biosyntéza proteínov, ale tiež ako východiskové látky pripravené na syntézu určitých zlúčenín obsahujúcich dusík. Aminokyselina, ako je tyrozín, sa stáva prekurzorom hormónov, ako je norepinefrín a adrenalín. A glycerín (najjednoduchšia aminokyselina) je odchádzajúcim materiálom pre biosyntézu purínov, ktoré sú súčasťou nukleovej kyseliny, rovnako ako porfyríny a cytochrómy.

Predchodcom pyrimidínov nukleových kyselín je kyselina asparágová a metionínová skupina sa začne prenášať počas syntézy kreatínu, sarkozínu a cholínu. Prekurzorom kyseliny nikotínovej je tryptofán a z valínu (ktorý sa tvorí v rastlinách) sa môže syntetizovať vitamín, ako je kyselina pantoténová. A to sú len niektoré príklady použitia syntézy zlúčenín dusíka.

Ako funguje metabolizmus lipidov

Normálne lipidy vstupujú do tela ako triglyceridy mastných kyselín. Akonáhle sa v čreve pod vplyvom enzýmov produkovaných pankreasom začne podliehať hydrolýze. Tu sa opäť syntetizujú ako neutrálne tuky, po ktorých sa buď dostanú do pečene alebo do krvi a môžu byť tiež uložené ako rezervy v tukovom tkanive.

Už sme povedali, že mastné kyseliny môžu byť znovu syntetizované z predtým objavených prekurzorov sacharidov. Treba tiež poznamenať, že napriek skutočnosti, že v živočíšnych bunkách je možné pozorovať simultánne zahrnutie jednej dvojitej väzby do molekúl mastných kyselín s dlhým reťazcom. Tieto bunky nemôžu obsahovať druhé a dokonca ani tretie duálne spojenie.

A keďže mastné kyseliny s tromi a dvoma dvojitými väzbami zohrávajú dôležitú úlohu v metabolických procesoch zvierat (vrátane ľudí), v podstate sú to dôležité živiny, ako by sa dalo povedať, vitamíny. Preto sú linolenicové (C18: 3) a linolové (C18: 2) tiež nazývané esenciálne mastné kyseliny. Bolo tiež zistené, že v bunkách v kyseline linolénovej môže byť tiež zahrnutá duálna štvrtá väzba. Vzhľadom na predĺženie uhlíkového reťazca sa môže objaviť ďalší dôležitý účastník metabolických reakcií kyseliny arachidónovej (C20: 4).

Počas syntézy lipidov sa môžu pozorovať zvyšky mastných kyselín, ktoré sú spojené s koenzýmom A. Vďaka syntéze sa tieto zvyšky prenesú do glycerolfosfátového esteru glycerolu a kyseliny fosforečnej. V dôsledku tejto reakcie vzniká zlúčenina kyseliny fosfatidovej, kde jedna zo svojich zlúčenín je glycerol esterifikovaný kyselinou fosforečnou a ďalšie dve sú mastné kyseliny.

Keď sa objavia neutrálne tuky, kyselina fosforečná sa odstráni hydrolýzou a na jej mieste bude mastná kyselina vyplývajúca z chemickej reakcie s acyl-CoA. Samotný koenzým A sa môže objaviť v dôsledku jedného z vitamínov kyseliny pantoténovej. Táto molekula obsahuje sulfhydrylovú skupinu, ktorá reaguje s kyselinami s príchodom tioesterov. Na druhej strane fosfolipidová kyselina fosfatidová reaguje s dusíkatými zásadami, ako je serín, cholín a etanolamín.

Takže všetky steroidy nájdené u cicavcov (s výnimkou vitamínu D) môžu byť nezávisle syntetizované samotným organizmom.

Ako sa objavuje metabolizmus proteínov?

Dokázalo sa, že proteíny prítomné vo všetkých živých bunkách pozostávajú z dvadsiatich druhov aminokyselín, ktoré sú spojené v rôznych sekvenciách. Tieto aminokyseliny sú syntetizované organizmami. Takáto syntéza zvyčajne vedie k vzniku a-keto kyselín. Konkrétne kyselina a-keto alebo kyselina a-ketoglutárová a podieľajú sa na syntéze dusíka.

Ľudské telo, ako telo mnohých zvierat, dokázalo zachovať schopnosť syntetizovať všetky dostupné aminokyseliny (s výnimkou niekoľkých esenciálnych aminokyselín), ktoré musia nevyhnutne pochádzať z potravy.

Ako syntéza proteínov

Tento proces zvyčajne pokračuje nasledovne. Každá aminokyselina v cytoplazme bunky reaguje s ATP a potom susedí s konečnou skupinou molekuly ribonukleovej kyseliny, ktorá je špecifická pre túto aminokyselinu. Potom je komplikovaná molekula spojená s ribozómom, ktorý je určený na pozícii rozšírenej molekuly ribonukleovej kyseliny, ktorá je pripojená k ribozómu.

Po zoradení všetkých komplexných molekúl dochádza k medzere medzi aminokyselinou a ribonukleovou kyselinou, začínajú syntetizovať susedné aminokyseliny a získava sa tak proteín. Normalizácia metabolizmu sa vyskytuje v dôsledku harmonickej syntézy metabolických procesov s proteínovými sacharidmi a mastnými látkami.

Takže aký je metabolizmus organickej hmoty?

Na lepšie pochopenie a pochopenie metabolických procesov, ako aj na obnovenie zdravia a zlepšenie metabolizmu, musíte dodržiavať nasledujúce odporúčania týkajúce sa normalizácie a obnovy metabolizmu.

• Je dôležité pochopiť, že metabolické procesy nie je možné zvrátiť. Rozklad látok nikdy neprebieha pozdĺž jednoduchej cesty cirkulácie syntetických reakcií. Iné enzýmy, rovnako ako niektoré medziprodukty, sa nevyhnutne podieľajú na tomto rozklade. Veľmi často procesy nasmerované v rôznych smeroch začínajú prúdiť v rôznych oddeleniach bunky. Napríklad mastné kyseliny môžu byť syntetizované v cytoplazme bunky, keď sú vystavené určitému súboru enzýmov, a oxidácia v mitochondriách môže nastať s úplne iným súborom.
• V živých bunkách tela sa pozoruje dostatok enzýmov, aby sa urýchlil proces metabolických reakcií, ale napriek tomu, že tieto metabolické procesy nie vždy prebiehajú rýchlo, tak naznačuje existenciu niektorých regulačných mechanizmov v našich bunkách, ktoré ovplyvňujú metabolické procesy. K dnešnému dňu už boli objavené niektoré typy takýchto mechanizmov.
• Jedným z faktorov ovplyvňujúcich zníženie rýchlosti metabolických procesov danej látky je príjem danej látky v samotnej bunke. Preto regulácia metabolických procesov môže byť zameraná na tento faktor. Napríklad, ak užívame inzulín, ktorého funkcia, ako vieme, je spojená s uľahčením penetrácie glukózy do všetkých buniek. Rýchlosť "transformácie" glukózy v tomto prípade bude závisieť od rýchlosti, s ktorou prišla. Ak vezmeme do úvahy vápnik a železo, keď vstupujú do krvi z čreva, potom rýchlosť metabolických reakcií v tomto prípade bude závisieť od mnohých vrátane regulačných procesov.
• Bohužiaľ, nie všetky látky sa môžu voľne pohybovať z jednej oddelenia buniek do druhej. Existuje tiež predpoklad, že intracelulárny prenos je neustále monitorovaný určitými steroidnými hormónmi.
• Vedci identifikovali dva typy servomechanizmov, ktoré sú v metabolických procesoch zodpovedné za negatívnu spätnú väzbu.
• Dokonca aj baktérie boli zaznamenané príklady preukazujúce prítomnosť akýchkoľvek sekvenčných reakcií. Napríklad biosyntéza jedného z enzýmov inhibuje aminokyseliny, ktoré sú potrebné na získanie tejto aminokyseliny.
• Pri štúdiách jednotlivých prípadov metabolických reakcií sa zistilo, že enzým, ktorého biosyntéza bola ovplyvnená, bola zodpovedná za hlavnú fázu metabolickej dráhy, ktorá viedla k syntéze aminokyselín.
• Je dôležité pochopiť, že malé množstvo stavebných blokov sa podieľa na metabolických a biosyntetických postupoch, z ktorých každý začne používať na syntézu mnohých zlúčenín. Takéto zlúčeniny zahŕňajú: acetyl koenzým A, glycín, glycerofosfát, karbamylfosfát a ďalšie. Z týchto malých zložiek sa vytvárajú komplexné a rozmanité zlúčeniny, ktoré sa môžu pozorovať v živých organizmoch.
• Veľmi zriedkavo sú jednoduché organické zlúčeniny priamo zapojené do metabolických procesov. Takéto zlúčeniny, aby ukázali svoju aktivitu, budú musieť spájať ľubovoľný počet zlúčenín, ktoré sa aktívne podieľajú na metabolických procesoch. Napríklad glukóza môže začať oxidačné procesy až po vystavení pôsobeniu éterifikácie kyseliny fosforečnej a pri ďalších následných zmenách musí byť esterifikovaná uridíndifosfátom.
• Ak uvažujeme o mastných kyselinách, nemôžu sa podieľať ani na metabolických zmenách, pokiaľ vytvárajú estery s koenzýmom A. V rovnakom čase sa akýkoľvek aktivátor stane príbuzným akémukoľvek nukleotidu, ktorý je súčasťou ribonukleovej kyseliny alebo je vytvorený z niečo vitamínu. Preto je jasné, prečo potrebujeme vitamíny len v malých množstvách. Konzumujú sa koenzýmami, pričom každá molekula koenzýmu sa používa niekoľkokrát po celý život, na rozdiel od živín, ktorých molekuly sa používajú raz (napríklad molekuly glukózy).

A posledné! Na záver tejto téme by som chcel povedať, že výraz "metabolizmus" sám znamená syntézu bielkovín, sacharidov a tukov v tele, ale teraz sa používa ako označenie niekoľkých tisíc enzýmových reakcií, ktoré môžu predstavovať obrovskú sieť prepojených metabolických ciest,

Bunkový metabolizmus. Energetický metabolizmus a fotosyntéza. Reakcie syntézy matrice.

Koncept metabolizmu

Metabolizmus je súhrn všetkých chemických reakcií vyskytujúcich sa v živom organizme. Hodnota metabolizmu spočíva v vytvorení potrebných látok pre telo a zásobovaní energiou.

Existujú dve zložky metabolizmu - katabolizmus a anabolizmus.

Komponenty metabolizmu

Procesy plastického a energetického metabolizmu sú neoddeliteľne spojené. Všetky syntetické (anabolické) procesy potrebujú energiu dodávanú počas disimilačných reakcií. Samotné štiepiace reakcie (katabolizmus) prebiehajú len za účasti enzýmov syntetizovaných v procese asimilácie.

Úloha FTF v metabolizme

Energetická energia uvoľnená pri rozklade organických látok nie je bunkou okamžite použitá, ale je uložená vo forme vysokoenergetických zlúčenín, zvyčajne vo forme adenozín trifosfátu (ATP). Vo svojej chemickej povahe sa ATP vzťahuje na mononukleotidy.

ATP (adenozín trifosfátová kyselina) je mononukleotid pozostávajúci z adenínu, ribózy a troch zvyškov kyseliny fosforečnej, ktoré sú navzájom spojené makroergickými väzbami.

V týchto spojeniach je uložená energia, ktorá sa uvoľní pri rozbití:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + Q₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + Q₂
AMF + H₂O → Adenín + Ribóza + H₃PO₄ + Q₃,
kde ATP je adenozín trifosfát; ADP - kyselina adenozíndifosforečná; AMP - kyselina adenozínmonofosforečná; Q₁ = Q₂ = 30,6 kJ; Q₃ = 13,8 kJ.
Množstvo ATP v bunke je obmedzené a doplnené procesom fosforylácie. Fosforyláciou je pridanie zvyšku kyseliny fosforečnej k ADP (ADP + F → ATP). Vyskytuje sa s rôznou intenzitou počas dýchania, fermentácie a fotosyntézy. ATP sa aktualizuje veľmi rýchlo (u ľudí je životnosť jedinej molekuly ATP kratšia ako 1 minúta).
Energia uložená v molekulách ATP sa telo používa pri anabolických reakciách (reakcie na biosyntézu). Molekula ATP je univerzálnym držiteľom a nositeľom energie pre všetky živé bytosti.

Energetická výmena

Energia potrebná pre život je väčšina organizmov získaná v dôsledku oxidácie organických látok, čo je dôsledkom katabolických reakcií. Najdôležitejšou zlúčeninou, ktorá pôsobí ako palivo, je glukóza.
Vo vzťahu k voľnému kyslíku sú organizmy rozdelené do troch skupín.

Klasifikácia organizmov vo vzťahu k voľnému kyslíku

V povinných aeróbnych a fakultatívnych anaeróboch v prítomnosti kyslíka katabolizmus prebieha v troch etapách: prípravné, bez kyslíka a kyslíka. V dôsledku toho dochádza k rozpadu organických látok na anorganické zlúčeniny. Pri povinných anaeróbnych a fakultatívnych anaeróboch s nedostatkom kyslíka prebieha katabolizmus v dvoch prvých fázach: prípravný a neobsahujúci kyslík. V dôsledku toho sa vytvárajú medziprodukty, stále bohaté na energiu.

Etapy katabolizmu

1. Prvý stupeň - prípravný - spočíva v enzymatickom štiepení komplexných organických zlúčenín do jednoduchších. Proteíny sú rozdelené na aminokyseliny, tuky na glycerol a mastné kyseliny, polysacharidy na monosacharidy, nukleové kyseliny na nukleotidy. V mnohobunkových organizmoch sa to vyskytuje v gastrointestinálnom trakte, v jednobunkových organizmoch - v lyzozómoch pod pôsobením hydrolytických enzýmov. Uvoľnená energia sa rozptýli vo forme tepla. Výsledné organické zlúčeniny sú buď ďalej oxidované alebo použité bunkou na syntetizáciu vlastných organických zlúčenín.
2. Druhý stupeň - neúplná oxidácia (bez kyslíka) - je ďalšie rozdelenie organických látok, sa uskutočňuje v cytoplazme bunky bez účasti kyslíka. Hlavným zdrojom energie v bunke je glukóza. Anoxická, neúplná oxidácia glukózy sa nazýva glykolýza. Výsledkom glykolýzy jednej molekuly glukózy sú dve molekuly kyseliny pyrohroznovej (PVC, pyruvát) CH.₃COCOOH, ATP a vodu, ako aj vodíkové atómy, ktoré sú viazané molekulou nosiča NAD + a uložené ako NADH.
Celkový vzorec glykolýzy je nasledovný:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Potom, za neprítomnosti kyslíka v životnom prostredí, produkty glykolýzy (PVK a NAD · H) sa buď spracujú na etylalkohol - alkoholová fermentácia (v kvasinkách a rastlinných bunkách s nedostatkom kyslíka)
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃DREAM
CH₃DREAM + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
buď v mliečnej fermentácii kyseliny mliečnej (v živočíšnych bunkách s nedostatkom kyslíka)
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
V prítomnosti kyslíka v životnom prostredí dochádza k ďalšiemu rozpadu produktov glykolýzy na konečné produkty.
3. Tretia etapa - úplná oxidácia (dýchanie) - je oxidácia PVC na oxid uhličitý a vodu, sa vykonáva v mitochondriách s povinnou účasťou kyslíka.
Skladá sa z troch etáp:
A) tvorba acetyl koenzýmu A;
B) oxidáciu acetyl koenzýmu A v Krebsovom cykle;
B) oxidačnú fosforyláciu v reťazci prenosu elektrónov.

A. V prvej fáze sa PVC prenáša z cytoplazmy na mitochondriu, kde interaguje s enzýmami matrice a tvorí 1) oxid uhličitý, ktorý sa odstráni z bunky; 2) atómy vodíka, ktoré sú prenášané nosičovými molekulami na vnútornú membránu mitochondrií; 3) acetyl koenzým A (acetyl CoA).
B. V druhom stupni sa acetyl koenzým A oxiduje v Krebsovom cykle. Krebsov cyklus (cyklus kyseliny trikarboxylovej, cyklus kyseliny citrónovej) je reťazec následných reakcií, v ktorých jedna molekula acetyl-CoA tvorí 1) dve molekuly oxidu uhličitého, 2) molekulu ATP a 3) štyri páry atómov vodíka prenesené do molekúl dopravcovia - NAD a FAD. V dôsledku glykolýzy a cyklu Krebs sa molekula glukózy rozdelí na CO₂, a energia uvoľnená počas tohto procesu je použitá na syntézu 4 ATP a akumuluje sa v 10 NAD · H a 4 FAD · H₂.
B. V tretej fáze sú atómy vodíka s NADH a FADH₂ oxidovaný molekulárnym kyslíkom O₂ s tvorbou vody. Jeden NAD · N je schopný vytvoriť 3 ATP a jeden FAD · H₂-2 ATP. Takto uvoľnená energia je uložená vo forme ďalších 34 ATP.
Tento proces prebieha nasledovne. Atómy vodíka sa koncentrujú okolo vonkajšej strany mitochondriálnej vnútornej membrány. Stratia elektróny, ktoré sa prenášajú pozdĺž reťazca molekúl nosiča (cytochrómy) transportného reťazca elektrónov (ETC) na vnútornú stranu vnútornej membrány, kde sa spájajú s molekulami kyslíka:
ach₂ + e - → o₂ -.
Výsledkom aktivity enzýmov reťazca prenosu elektrónov je vnútorná membrána mitochondrií negatívne nabitá zvnútra (kvôli₂ - ) a vonkajšie - pozitívne (vďaka H +), aby sa vytvoril potenciálny rozdiel medzi jeho povrchmi. Vo vnútornej membráne mitochondrií sú vložené molekuly enzýmu ATP syntetázy, ktoré majú iónový kanál. Keď potenciálny rozdiel v membráne dosiahne kritickú úroveň, pozitívne nabité H + častice s silou elektrického poľa prechádzajú kanálom ATPázy a raz na vnútornom povrchu membrány interagujú s kyslíkom za vzniku vody:
1 / 2O₂ - +2H + H₂O.
Energia vodíkových iónov H +, prepravovaných cez iónový kanál vnútornej membrány mitochondrií, sa používa na fosforyláciu ADP na ATP:
ADP + F → ATP.
Takáto tvorba ATP v mitochondriách za účasti kyslíka sa nazýva oxidačná fosforylácia.
Celková rovnica rozdelenia glukózy v procese bunkového dýchania:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Počas glykolýzy sa teda počas bunkovej dýchanie vytvárajú dve molekuly ATP, ďalších 36 molekúl ATP všeobecne s úplnou oxidáciou glukózy, 38 molekúl ATP.

Plastová výmena

Plastová výmena alebo asimilácia je súbor reakcií, ktoré poskytujú syntézu komplexných organických zlúčenín z jednoduchších (fotosyntéza, chemosyntéza, biosyntéza proteínov atď.).

Heterotrofné organizmy vytvárajú vlastné organické látky z organických zložiek potravy. Heterotrofická asimilácia v podstate klesá na molekulárnu prestavbu:
(bielkoviny, tuky, uhľohydráty) → jednoduché organické molekuly (aminokyseliny, mastné kyseliny, monosacharidy) → makromolekuly v tele (bielkoviny, tuky, sacharidy).
Autotrofné organizmy sú schopné úplne nezávisle syntetizovať organické látky z anorganických molekúl spotrebovaných z vonkajšieho prostredia. Pri procese foto- a chemosyntézy dochádza k tvorbe jednoduchých organických zlúčenín, z ktorých sú ďalej syntetizované makromolekuly:
anorganické látky (CO₂, H₂O) → jednoduché organické molekuly (aminokyseliny, mastné kyseliny, monosacharidy) → telesné makromolekuly (bielkoviny, tuky, sacharidy).

fotosyntéza

Fotosyntéza - syntéza organických zlúčenín z anorganických látok spôsobená energiou svetla. Celková rovnica fotosyntézy:

Fotosyntéza prebieha za účasti fotosyntetických pigmentov, ktoré majú jedinečnú vlastnosť premeniť energiu slnečného žiarenia na energiu chemickej väzby vo forme ATP. Fotosyntetické pigmenty sú bielkovinové látky. Najdôležitejším pigmentom je chlorofyl. V eukaryótoch sú fotosyntetické pigmenty vložené do vnútornej membrány plastidov, v prokaryotických bunkách - pri invázii cytoplazmatickej membrány.
Štruktúra chloroplastu je veľmi podobná štruktúre mitochondrií. Vnútorná membrána tylakoidu gran obsahuje fotosyntetické pigmenty, ako aj proteíny reťazca prenosu elektrónov a molekuly enzýmu ATP-syntetázy.
Proces fotosyntézy pozostáva z dvoch fáz: svetla a tmy.
1. Svetelná fáza fotosyntézy prebieha iba vo svetle v membráne tylakoidov grana.
To zahŕňa absorpciu chlorofylu z ľahkých kvantov, tvorbu molekuly ATP a fotolýzu vody.
Pod pôsobením kvantového svetla (hv) stráca chlorofyl elektróny a prechádza do excitovaného stavu:

Tieto elektróny sa prenášajú nosičmi na vonkajšiu stranu, t.j. povrch tylakoidnej membrány, ktorá smeruje k matrici, kde sa hromadí.
Súčasne dochádza k fotolýze vody vo vnútri tylakoidov, to jest jej rozklad pod pôsobením svetla:

Výsledné elektróny sa prenášajú nosičmi na molekuly chlorofylu a obnovia ich. Chlorofylové molekuly sa vrátia do stabilného stavu.
Protóny vodíka vytvorené počas fotolýzy vody sa hromadia vnútri tylakoidu, čím vzniká nádrž H +. Výsledkom je, že vnútorný povrch tylakoidovej membrány je nabitý pozitívne (na úkor H +) a vonkajší povrch je negatívny (na úkor e -). Pri akumulácii proti sebe nabitých častíc na oboch stranách membrány sa rozdiel potenciálov zvyšuje. Keď sa dosiahne potenciálny rozdiel, sily elektrického poľa začnú tlačiť protóny cez ATP syntetázový kanál. Energia uvoľnená počas tohto procesu sa používa na fosforyláciu ADP molekúl:
ADP + F → ATP.

Tvorba ATP počas fotosyntézy pôsobením svetelnej energie sa nazýva fotofosforylácia.
Vodíkové ióny, ktoré sa objavili na vonkajšom povrchu tylakoidovej membrány, sa tam stretávajú s elektrónmi a tvoria atómový vodík, ktorý sa viaže na molekulu nosiča vodíka NADP (nikotínamid adenín dinukleotid fosfát):
2H + + 4e + NADF + NADFN₂.
V priebehu svetlej fázy fotosyntézy sa teda vyskytujú tri procesy: tvorba kyslíka spôsobená rozkladom vody, syntéza ATP a tvorba vodíkových atómov vo forme NADPH₂. Kyslík difunduje do atmosféry a ATP a NADF · H₂ zúčastňovať sa na procesoch temnej fázy.
2. Tmavá fáza fotosyntézy prebieha v matrici chloroplastu tak vo svetle, ako aj v tme a je sériou následných transformácií CO₂, prichádza zo vzduchu, v cykle Calvina. Reagujú sa tmavá fáza vďaka energii ATP. V cykle Calvin CO₂ sa viaže na vodík z NADPH₂ s tvorbou glukózy.
V procese fotosyntézy sa okrem monosacharidov (glukózy atď.) Syntetizujú monoméry iných organických zlúčenín - aminokyseliny, glycerol a mastné kyseliny. Takže vďaka fotosyntéze rastliny zabezpečujú sami a všetok život na Zemi základné organické látky a kyslík.
Porovnávacie charakteristiky fotosyntézy a dýchania eukaryotov sú uvedené v tabuľke.