Furnizarea de celule cu energie. Surse de energie

Celulele constau din toate organismele vii, cu excepțiaviruși. 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?

Puține celule primesc energie din afară, elesă o producă singure. Celulele eucariote au "stații" unice. Și sursa de energie din celulă este mitocondria, organoidul care o produce. Este procesul de respirație 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 îneucariotei în procesul de evoluție ca urmare a absorbției ei de o celulă procariotică mai mică. 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. Conține proteine, enzime necesare pentru accelerarea reacțiilor chimice, precum și molecule de ARN, ADN și 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 această etapă, complex organiccompușii sunt împărțiți în altele 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. Următoarele cinci reacții formează două molecule de 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 moleculă de glucoză,două molecule de ADP și doi acizi fosforici, celula primește două molecule de ATP (energie) și două molecule de acid piruvic, pe care le va folosi în etapa următoare.

A treia etapă este oxidarea

Această etapă are loc numai dacă existăoxigen. 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 acest stadiu, acidul piruvic, care reacționează cu oxigenul, este împărțit 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 + 38 ADP + 38H₃RO₄ → 6SO₂ + 6H2O + 38ATP.

Astfel, în timpul respirației dintr-o singură moleculăglucoza, șase molecule de oxigen, treizeci și opt molecule de ADP și aceeași cantitate de acid fosforic, celula primește 38 de molecule ATP, sub forma căreia se stochează energie.

Varietate de enzime mitocondriale

Energia pentru viață este primită de către celulă pentrucontracția respiratorie - 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 înaerobic și anaerob. 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.

Printre acestea se numără polifenol oxidaza, ascorbat oxidaza, a doua - catalază, peroxidază, citocrom. 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 o primescca urmare a respirației celulare, există și bacterii anaerobe, pentru care nu este nevoie de oxigen. Ele produc energia necesară prin fermentare. Acesta este un proces în care carbohidrații sunt defalcați de enzime fără participarea oxigenului, ca urmare a faptului că celula primește 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

Adică, o moleculă de glucoză, bacteria se împarte până la o moleculă de alcool etilic și două molecule de monoxid de carbon (IV).