Hücre Enerjisinin Ana Kaynağı Nedir?

İçerik

• Besinler - Yakıtlar
• Prokaryotik Hücreler ve Ökaryotik Hücreler
• Glikoz Nedir?
• ATP Nedir?
• Hücre Enerjisi Biyolojisi
• Glikoliz
• fermantasyon
• Krebs döngüsü
• Elektron taşıma zinciri

Genç olduğunuzdan beri, muhtemelen yediğiniz yemeğin, vücudunuzdaki her ne için “içinde” olursa olsun, o gıdadan çok daha küçük bir şey haline gelmesi gerektiğini anlamışsındır. Olduğu gibi, daha spesifik olarak, bir tür tek bir molekül karbonhidrat olarak sınıflandırılmış şeker herhangi bir hücrede herhangi bir zamanda meydana gelen herhangi bir metabolik reaksiyondaki nihai yakıt kaynağıdır.

Bu molekül glikozdikenli bir halka şeklinde altı karbonlu bir molekül. Tüm hücrelerde, içine girer glikolizve daha karmaşık hücrelerde ayrıca fermantasyon, fotosentez ve hücresel solunum farklı organizmalarda değişen derecelerde.

Fakat “Hücreler hangi enerji kaynağı olarak kullanılıyor?” Sorusunu yanıtlamanın farklı bir yolu var mı? “Ne molekülü” olarak yorumluyor. direkt olarak hücrelerin kendi süreçlerini güçlendirir mi? "

Besinler - Yakıtlar

Tüm hücrelerde glukoz gibi aktif olan "güç veren" molekülün, ATPveya adenozin trifosfatgenellikle "hücrelerin enerji para birimi" olarak adlandırılan bir nükleotit. O zaman kendinize “Tüm hücrelerin yakıtı hangi moleküldür?” Diye sorduğunuzda hangi molekülü düşünmelisiniz? Glikoz mu yoksa ATP mi?

Bu soruyu cevaplamak, "İnsanlar yerden fosil yakıtlar alıyor" ile "İnsanlar kömürle çalışan tesislerden fosil yakıt enerjisi alıyorlar" arasındaki farkı anlamakla aynıdır. Her iki ifade de doğrudur, ancak metabolik reaksiyonların enerji dönüşüm zincirindeki farklı aşamaları ele almaktadır. Canlılarda glukoz esastır besin, ancak ATP temel yakıt.

Prokaryotik Hücreler ve Ökaryotik Hücreler

Tüm canlılar iki geniş kategoriden birine aittir: prokaryotlar ve ökaryotlar. Prokaryotlar taksonominin tek hücreli organizmalarıdır. etki Bakteriler ve Archaea, ökaryotların tümü, hayvanları, bitkileri, mantarları ve protistleri içeren Eukaryota alanına girer.

Prokaryotlar ökaryotlara göre küçük ve basittir; Hücreler buna uygun olarak daha az karmaşıktır. Çoğu durumda, prokaryotik bir hücre prokaryotik bir organizma ile aynı şeydir ve bir bakterinin enerji ihtiyacı herhangi bir ökaryotik hücreninkinden çok daha düşüktür.

Prokaryotik hücreler, doğal dünyadaki tüm hücrelerde bulunan dört bileşene sahiptir: DNA, bir hücre zarı, sitoplazma ve ribozomlar. Sitoplazmaları, glikoliz için gerekli tüm enzimleri içerir, ancak mitokondri ve kloroplastların yokluğu, glikolizin gerçekten prokaryotlar için mevcut olan tek metabolik yol olduğu anlamına gelir.

Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar hakkında daha fazla bilgi edinin.

Glikoz Nedir?

Glikoz, altıgen bir şekille diyagramlarla temsil edilen, halka şeklinde altı karbonlu bir şekerdir. Kimyasal formülü C₆'H₁₂Ö₆C / H / O oranı 1: 2: 1 vererek; bu, gerçekte veya karbonhidrat olarak sınıflandırılan tüm biyomoleküller için geçerlidir.

Glikoz bir olarak kabul edilir monosakkaritbu, farklı bileşenler arasında hidrojen bağları kırarak farklı, daha küçük şekerlere indirgenemeyeceği anlamına gelir. Fruktoz başka bir monosakarittir; glikoz ve fruktoz birleştirilerek yapılan sukroz (sofra şekeri), disakkarit.

Glikoz da "kan şekeri" olarak adlandırılır, çünkü bir klinik veya hastane laboratuarı bir hastanın metabolik durumunu belirlerken kanda konsantrasyonu ölçülen bu bileşiktir. İntravenöz solüsyonlarda doğrudan kan dolaşımına enjekte edilebilir, çünkü vücut hücrelerine girmeden önce herhangi bir bozulma gerektirmez.

ATP Nedir?

ATP bir nükleotityani, beş farklı azotlu bazdan biri, riboz adı verilen beş karbon şekeri ve bir ila üç fosfat grubundan ibaret olduğu anlamına gelir. Nükleotidlerdeki bazlar, adenin (A), sitozin (C), guanin (G), timin (T) veya urasil (U) olabilir. Nükleotitler, nükleik asitlerin DNA ve RNA'sının yapı taşlarıdır; A, C ve G her iki nükleik asitte bulunurken, T sadece RNA ve U'da RNA'da bulunur.

ATP'deki "TP", gördüğünüz gibi, "trifosfat" anlamına gelir ve ATP'nin, bir nükleotidin sahip olabileceği maksimum fosfat grubuna sahip olduğunu gösterir - üç. Çoğu ATP, bir fosfat grubunun ADP'ye bağlanması veya fosforilasyon olarak bilinen bir işlem olan adenozin difosfat ile yapılır.

ATP ve türevleri, 21. yüzyıl üçüncü yılına yaklaşırken, çoğu keşif aşamasında olan biyokimya ve tıp alanında geniş bir uygulama alanına sahiptir.

Hücre Enerjisi Biyolojisi

Gıdadan enerjinin serbest bırakılması, gıda bileşenlerinde kimyasal bağların kopmasını ve bu enerjinin ATP moleküllerinin sentezi için kullanılmasını içerir. Örneğin, karbonhidratların hepsi oksitlenmiş sonunda karbondioksite (CO)₂) ve su (H₂Ö). Aynı zamanda ökaryotik mitokondrilerde aerobik solunum yapan asetat molekülleri veren yağ asit zincirleriyle yağlar da oksitlenir.

Proteinlerin parçalanma ürünleri azot bakımından zengindir ve diğer proteinlerin ve nükleik asitlerin yapımında kullanılır. Ancak proteinlerin üretildiği 20 amino asidin bazıları değiştirilebilir ve hücresel solunum seviyesinde hücresel metabolizmaya girebilir (örneğin, glikolizden sonra)

Glikoliz

Özet: Glikoliz doğrudan üretir 2 ATP her glikoz molekülü için; Metabolik işlemler için piruvat ve elektron taşıyıcıları sağlar.

Glikoliz, bir glikoz molekülünün, üç karbonlu molekül piruvatının iki molekülüne dönüştürüldüğü, on boyunca 2 ATP veren bir dizi reaksiyondur. Fosfat gruplarını değişen glukoz molekülüne bağlamak için 2 ATP'nin kullanıldığı erken bir "yatırım" aşamasından ve daha sonra bir çift üç-karbonlu ara bileşiklere bölünmüş glikoz türevinin kullanıldığı "geri dönüş" aşamasından oluşur. üç karbonlu bileşik başına 2 ATP ve bu toplamı verir.

Bu, glikolizin net etkisinin glikoz molekülü başına 2 ATP üretmek olduğu anlamına gelir, çünkü yatırım aşamasında 2 ATP tüketilir, ancak geri ödeme aşamasında toplam 4 ATP yapılır.

Glikoliz hakkında daha fazla bilgi edinin.

fermantasyon

Özet: Fermantasyon NAD'yi doldurur⁺ glikoliz için; doğrudan ATP üretmez.

Enerji gereksinimlerini karşılamak için yeterli oksijen bulunmadığında, çok sıkı koşarken veya ağırlıkları çok fazla kaldırırken olduğu gibi, mevcut tek metabolik süreç glikoliz olabilir. Bu, duymuş olabileceğiniz "laktik asit yanığı" nın girdiği yerdir. Piruvat, aşağıda tarif edildiği gibi aerobik solunum içine giremiyorsa, laktata dönüştürülür; bu, kendisi çok iyi bir şey yapmaz ancak glikolizin, NAD denilen anahtar ara molekül⁺.

Krebs döngüsü

Özet: Krebs döngüsü üretir 1 ATP Döngünün dönüşü başına (ve dolayısıyla 2 piruvat 2 asetil CoA yapabilir çünkü bu nedenle "yukarı akış" başına glikoz başına 2 ATP).

Normal yeterli oksijen koşulları altında, ökaryotlarda glikolizde üretilen piruvatın neredeyse tamamı, sitoplazmadan, iki karbonlu moleküle dönüştürüldüğü mitokondri olarak bilinen organellere ("küçük organlar") taşınır. asetil koenzim A (asetil CoA) sıyrılarak CO'yi serbest bırakarak₂. Bu molekül, TCA döngüsü veya sitrik asit döngüsü olarak da adlandırılan ilk adım olan sitrat oluşturmak için oksaloasetat adı verilen dört karbonlu bir molekülle birleşir.

Bu reaksiyon "tekerleği" nihayetinde sitratı tekrar oksaloasetata indirgemiştir ve bu yol boyunca dört yüksek enerjili elektron taşıyıcı (NADH ve FADH) ile birlikte tek bir ATP üretilir.₂).

Elektron taşıma zinciri

Özet: Elektron taşıma zinciri yaklaşık olarak verir 32 - 34 ATP "yukarı akış" glikoz molekülü başına göre ökaryotlarda hücresel enerjiye en büyük katkı yapan üründür.

Krebs döngüsünden gelen elektron taşıyıcıları, çalışmaya hazır sitokrom denilen her türlü özel enzime sahip olan mitokondri içerisinden organellerin iç zarına doğru hareket eder. Kısacası, elektronlar, hidrojen atomları biçiminde, taşıyıcılarından çıkarıldıklarında, bu, ADP moleküllerinin büyük miktarda ATP'ye fosforilasyonuna güç verir.

Oksijen, bu reaksiyon zincirinin oluşması için zar boyunca meydana gelen kaskaddaki son elektron alıcısı olarak mevcut olmalıdır. Olmazsa, hücresel solunum süreci “yedeklenir” ve Krebs döngüsü de gerçekleşemez.