Furnizarea de celule cu energie. Surse de energie

Celulele sunt compuse din toate organismele vii, cu excepția virușilor. Acestea asigură toate procesele necesare pentru viața plantelor sau a animalelor. Celula în sine poate fi un organism separat. Și cum poate o astfel de structură complexă să trăiască fără energie? Bineînțeles că nu. Deci, cum furnizează celulele energia? Se bazează pe procesele pe care le considerăm mai jos.

Furnizarea energiei celulelor: cum se întâmplă?

Câteva celule primesc energie din afară, o produc singure. Celulele eucariote au "stații" unice. Și sursa de energie din celulă este mitocondria, organoidul care o produce. În ea există un proces respirația celulară. Datorită acestui fapt, celulele sunt dotate cu energie. Totuși, ele sunt prezente numai în plante, animale și ciuperci. În celulele bacteriilor, mitocondriile sunt absente. Prin urmare, furnizarea de celule cu energie se datorează în principal proceselor de fermentație, mai degrabă decât de respirație.

Structura mitocondriilor

Acesta este un organoid cu două membrane care a apărut în celula eucariotă în timpul evoluției ca rezultat al absorbției sale de către suprafața mai mică celula procariotică. Acest lucru ar putea explica faptul că, în mitocondrie prezenta propriul ADN si ARN precum ribozomii mitocondriali care produc proteinele organite dorite.

Membrana interioară posedă creșteri, numite cristae sau crestături. Procesul de respirație celulară are loc pe cristae.

Ceea ce este în interiorul celor două membrane se numește matricea. Aranjat proteine, enzime necesare pentru a accelera reactii chimice, precum și molecule de ARN, ADN si ribozomi.

Respirația celulară este baza vieții

Are loc în trei etape. Să ne uităm la fiecare dintre ele în detaliu.

Prima etapă este pregătitoare

În timpul acestei etape, compuși organici complecși sunt descompuse în mai simple. Deci, proteinele se descompun la aminoacizi, grăsimi - la acizii carboxilici și glicerol, acizi nucleici - în nucleotide și carbohidrați - la glucoza.

glicoliză

Aceasta este o etapă anoxică. Aceasta constă în faptul că substanțele obținute în prima etapă sunt împărțite în continuare. Principalele surse de energie pe care celulele le utilizează în această etapă sunt moleculele de glucoză. Fiecare dintre ele în procesul de glicoliză rupe până la două molecule de piruvat. Acest lucru are loc în timpul a zece reacții chimice consecutive. Din cauza primelor cinci, glucoza este fosforilată și apoi împărțită în două fosfototriaze. În următoarele cinci reacții, se formează două molecule ATP (adenozin trifosfat) și două molecule de PVK (acid piruvic). Energia celulei este stocată sub formă de ATP.

Întregul proces de glicoliză poate fi simplificat după cum urmează:

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

Astfel, folosind o molecula de glucoza, două molecule de ADP și acid fosforic doi, celula primește două molecule de ATP (energie) și două molecule de acid piruvic, care se va utiliza în etapa următoare.

A treia etapă este oxidarea

Această etapă are loc numai în prezența oxigenului. Reacțiile chimice din această etapă apar în mitocondrii. Aceasta este partea principală a respirației celulare, în timpul căreia se eliberează cea mai mare parte a energiei. În această etapă acid piruvic, reacționând cu oxigenul, se împarte în apă și dioxid de carbon. În plus, se formează 36 de molecule ATP. Deci, putem concluziona că principalele surse de energie din celulă sunt glucoza și acidul piruvic.

Rezumând toate reacțiile chimice și omiterea detaliilor, putem exprima întregul proces de respirație celulară printr-o singură ecuație simplificată:

6D₂ + C₆H₁₂oh₆ + 38ADP + 38H₃RO₄→ 6SO₂ + 6H2O + 38ATP.

Astfel, în timpul respirației din molecula sase molecule de oxigen una de glucoza treizeci și opt de molecule de ADP și aceeași cantitate de celule de acid fosforic primeste 38 molecule de ATP, și în care în formă de energie stocată.

Varietate de enzime mitocondriale

Energie pentru activitatea de viață primită de celulă din cauza respirației - oxidarea glucozei și apoi a acidului piruvic. Toate aceste reacții chimice nu au putut trece fără enzime - catalizatori biologici. Să ne uităm la cei care sunt în mitocondrii - organoizii responsabili de respirația celulară. Toate acestea se numesc oxidoreductaze, deoarece sunt necesare pentru a asigura fluxul de reacții de reducere a oxidării.

Toate oxidoreductazele pot fi împărțite în două grupe:

• oxidazei;
• dehidrogenază;

Dehidrogenazele, la rândul lor, sunt împărțite în aerobi și anaerobi. Aerobic conțin în compoziția lor coenzima riboflavina, pe care organismul o primește din vitamina B2. Dehidrogenazele aerobe conțin molecule NAD și NADPH ca coenzime.

Oxidazele sunt mai diverse. În primul rând, ele sunt împărțite în două grupe:

• cele care conțin cupru;
• cele în care există fier.

Primele includ polifenol, ascorbat, la al doilea - catalază, peroxidază, citocromilor. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt împărțite în patru grupe:

• citocromii a;
• citocromii b;
• citocromii c;
• citocromii d.

Citocromilor și conțin în zhelezoformilporfirin lor compoziție, citocromii b - zhelezoprotoporfirin, c - substituit zhelezomezoporfirin, d - zhelezodigidroporfirin.

Există și alte modalități de a obține energie?

În ciuda faptului că majoritatea celulelor îl primesc ca urmare a respirației celulare, există, de asemenea, bacterii anaerobe pentru a exista, care nu au nevoie de oxigen. Ele produc energia necesară prin fermentare. Acesta este un proces în care carbohidrații sunt descompuse de enzimele fără participarea oxigenului, prin care o celulă și obține energie. Există mai multe tipuri de fermentare, în funcție de produsul final al reacțiilor chimice. Acesta poate fi acid lactic, alcoolic, acid butiric, acetonă-butan, acid citric.

De exemplu, ia în considerare fermentarea alcoolului. Acesta poate fi exprimat în această ecuație:

C₆H₁₂oh₆→ C₂H₅OH + 2CO₂

Asta este, o molecula de glucoza rupe bacterie la o moleculă de etanol și două molecule de (IV) cu monoxid de carbon.