Pružanje stanica s energijom. Izvori energije

Stanice se sastoje od svih živih organizama, osim virusa. Oni pružaju sve procese potrebne za život biljaka ili životinja. Sam stanica može biti zaseban organizam. I kako takva složena struktura može živjeti bez energije? Naravno da ne. Pa kako stanice daju energiju? Temelji se na procesima koje smatramo dolje.

Pružanje energije energijom: kako se to događa?

Nekoliko stanica prima energiju izvana, proizvode ih sami. Eukariotske stanice imaju jedinstvene "postaje". A izvor energije u stanici je mitohondrija, organoid koji ga proizvodi. U njemu postoji proces stanično disanje. Zbog toga stanice imaju energiju. Međutim, oni su prisutni samo u biljkama, životinjama i gljivicama. U stanicama bakterija mitohondrije su odsutne. Stoga, osiguravanje stanica s energijom prvenstveno je rezultat procesa fermentacije, a ne disanja.

Struktura mitohondrija

To je dvomotorni organoid koji se pojavio u eukariotskoj ćeliji tijekom evolucije kao rezultat njezine apsorpcije plićim prokariotske stanice. To može objasniti činjenicu da je u mitohondrijima predstaviti svoju DNK i RNK, kao i mitohondrijske ribosoma koji proizvode željene bjelančevine i organele.

Unutarnja membrana posjeduje izrasline, koje se nazivaju cristae ili grebeni. Postupak staničnog disanja odvija se na cristai.

Ono što se nalazi unutar dvije membrane naziva se matricom. Sadrži proteine, enzime potrebne za ubrzavanje kemijskih reakcija, kao i molekule RNA, DNA i ribosomi.

Stanično disanje je temelj života

Odvija se u tri faze. Pogledajmo svaki od njih detaljnije.

Prva faza je pripremna

Tijekom ove faze kompleksni organski spojevi podijeljeni su na jednostavnije. Na taj način, proteini raspadaju na amino kiseline, masti - do karboksilnih kiselina i glicerola, nukleinske kiseline - nukleotida i ugljikohidrata - na glukozu.

glikoliza

Ovo je anoksična pozornica. Sastoji se od činjenice da se tvari dobivene tijekom prve faze dijele dalje. Glavni izvori energije koje stanica koristi u ovoj fazi su molekule glukoze. Svaki od njih u procesu glikolize razgrađuje do dvije molekule piruvata. To se događa tijekom deset uzastopnih kemijskih reakcija. Zbog prvih pet, glukoza se fosforilizira, a potom se podijeli u dvije fosforioze. U sljedećih pet reakcija formiraju se dvije molekule ATP (adenozin trifosfat) i dvije molekule PVK (piruvinske kiseline). Energija ćelije pohranjena je u obliku ATP.

Cijeli proces glikolize može biti pojednostavljen kako slijedi:

2NAD + 2 ADP + 2H₃RO₄ + C₆H₁₂oh₆→ 2H₂O + 2NAD^.H₂ +2C₃H₄oh₃ + 2ATF

Stoga, upotrebom jedne molekule glukoze, dvije molekule ADP i dvije fosforne kiseline, stanica prima dvije molekule ATP (energije) i dvije molekule piruvinske kiseline, koje će koristiti u sljedećoj fazi.

Treća faza je oksidacija

Ova faza događa se samo u prisutnosti kisika. Kemijske reakcije ove faze pojavljuju se u mitohondrijima. Ovo je glavni dio staničnog disanja, tijekom kojeg se većina energije oslobađa. U ovoj fazi piruvinska kiselina, reagira s kisikom, dijeli u vodu i ugljični dioksid. Nadalje, nastaju 36 ATP molekula. Dakle, možemo zaključiti da su glavni izvori energije u stanici glukoza i piruvatna kiselina.

Sažimajući sve kemijske reakcije i izostavljanjem detalja možemo izraziti cijeli proces staničnog disanja pomoću jedne pojednostavljene jednadžbe:

6D₂ + C₆H₁₂oh₆ + 38ADP + 38H₃RO₄→ 6SO₂ + 6H20 + 38ATP.

Tako, tijekom disanja od molekula šest molekula kisika jedan glukoze trideset osam molekula ADP i istu količinu stanice fosforne kiseline dobiva 38 ATP molekule, i pri čemu u obliku pohranjene energije.

Raznolikost mitohondrijskih enzima

Energija za životnu aktivnost koju stanica prima zbog disanja - oksidacije glukoze, a zatim piruvinske kiseline. Sve ove kemijske reakcije nisu mogle proći bez enzima - biološki katalizatori. Pogledajmo one od onih koji su u mitohondrijima - organoidi odgovorni za stanično disanje. Svi se oni nazivaju oksidoreduktaze, jer su potrebni kako bi se osiguralo protok reakcija smanjenja oksidacije.

Sve oksidoreduktaze mogu se podijeliti u dvije skupine:

• oksidaza;
• dehidrogenaze;

Dehidrogenaze, pak, podijeljene su na aerobne i anaerobne. Aerobni sadrže u svom sastavu koenzim riboflavin, kojeg tijelo prima od vitamina B2. Aerobne dehidrogenaze sadrže NAD i NADPH molekule kao koenzim.

Oksidaze su raznovrsnije. Prije svega, podijeljeni su u dvije skupine:

• one koje sadrže bakar;
• one u kojima je željezo.

Prva uključuje polifenol oksidaza, askorbat oksidaza, drugu katalazu, peroksidazu, citokrom. Potonji su zauzvrat podijeljeni u četiri skupine:

• citokromi a;
• citokromi b;
• citokromi c;
• citokroma d.

Citokroma koji sadrže u svom sastavu, zhelezoformilporfirin citokroma b - zhelezoprotoporfirin, c - supstituiranog zhelezomezoporfirin, d - zhelezodigidroporfirin.

Postoje li drugi načini dobivanja energije?

Unatoč činjenici da većina stanica dobiva kao rezultat staničnog disanja, tu su i anaerobne bakterije, za postojanje koje kisik nije potreban. Oni proizvode potrebnu energiju fermentacijom. Ovo je proces u kojem ugljikohidrati razgrađuju enzimi bez sudjelovanja kisika, zbog čega stanica prima energiju. Postoji nekoliko vrsta fermentacije, ovisno o konačnom proizvodu kemijskih reakcija. Može biti mliječna kiselina, alkoholna, maslačna kiselina, aceton-butan, limunska kiselina.

Na primjer, razmislite alkoholna fermentacija. Može se izraziti u ovoj jednadžbi:

C₆H₁₂oh₆→ C₂H₅OH + 2CO₂

To jest, jedna molekula glukoze, bakterija se dijeli do jedne molekule etilnog alkohola i dvije molekule ugljikovog monoksida (IV).