Блок 4: Клітинний метаболізм

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Метаболізм - це сукупність життєво підтримуючих хімічних перетворень всередині клітин живих організмів. Три основні цілі метаболізму - перетворення їжі/палива в енергію для запуску клітинних процесів, перетворення їжі/палива в будівельні блоки для білків, ліпідів, нуклеїнових кислот та деяких вуглеводів та усунення азотистих відходів. Ці реакції, що каталізуються ферментами, дозволяють організмам рости і розмножуватися, підтримувати свої структури та реагувати на навколишнє середовище.

4.1: Ферменти
Ферменти є каталізаторами. Більшість - це білки. (Було виявлено кілька ферментів рибонуклеопротеїну, і для деяких з них каталітична активність знаходиться в частині РНК, а не в білковій частині. Посилання на обговорення цих рибозимів). Ферменти тимчасово зв'язуються з одним або декількома реагентами - субстратом (ами) - реакції, яку вони каталізують. При цьому вони знижують необхідну кількість енергії активації і тим самим прискорюють реакцію.
4.2: СПС
АТФ (аденозинтрифосфат) - це нуклеотид, який виконує багато важливих ролей в клітині. Це основна енергетична валюта клітини, що забезпечує енергію для більшої частини енергоємної діяльності клітини. Це один з мономерів, що використовуються при синтезі РНК і, після перетворення в DeoxyATP (DatP), ДНК. Він регулює багато біохімічні шляхи.
4.3: NAD і NADP
Нікотинамід аденіндинуклеотид (NAD) та його відносний нікотинамід аденіндинуклеотидфосфат (NADP) є двома найважливішими коферментами в клітині. NAD бере участь у багатьох окислювально-відновних реакціях в клітині, в тому числі в гліколізі і більшості в циклі лимонної кислоти клітинного дихання. NADP є відновником, що виробляється світловими реакціями фотосинтезу і споживається в циклі фотосинтезу Кальвіна і використовується в багатьох інших анаболічних реакціях.
4.4: Гліколіз
Гліколіз є анаеробним катаболізмом глюкози і зустрічається практично у всіх клітині. У еукаріотів він зустрічається в цитозолі, де перетворює молекулу глюкози в 2 молекули піровиноградної кислоти.
4.5: Клітинне дихання
Клітинне дихання - це процес окислення молекул їжі, таких як глюкоза, до вуглекислого газу і води.
4.6: АТФ-синтаза
АТФ-синтаза - це величезний молекулярний комплекс (> 500 000 дальтонів), вбудований у внутрішню мембрану мітохондрій. Його функція полягає в перетворенні енергії протонів (H +), що рухаються вниз по їх градієнту концентрації, в синтез АТФ. Від 3 до 4 протонів, що рухаються через цю машину, достатньо для перетворення молекули АДФ і Pi (неорганічного фосфату) в молекулу АТФ. Один комплекс АТФ-синтази може генерувати >100 молекул АТФ кожну секунду.
4.7: Фотосинтез - шлях фіксації вуглецю
Фотосинтез - це синтез органічних молекул за допомогою енергії світла.
4.8: Фотосинтез - роль світла
4.9: Фотосинтез - Відкриття секретів
У цій главі розповідається про різних вчених та їх шлях до відкриття фотосинтезу.
4.10: Хіміосмос
Кілька видів доказів підтверджують хеміосмотичну теорію синтезу АТФ в хлоропластах. Коли ізольовані хлоропласти висвітлюються, середовище, в якому вони підвішені, стає лужним - як ми б прогнозували, якщо протони видалялися з середовища і закачувалися в тилакоїди (де вони знижують рН приблизно до 4,0 або близько того). Внутрішню частину тилакоїдів можна навмисно зробити кислотою (низький рН) шляхом суспензії ізольованих хлоропластів у кислому середовищі (рН 4,0) протягом певного періоду часу.
4.11: Метаболізм
Все живе повинно мати безперервний запас енергії і матерії. Перетворення цієї енергії і речовини всередині організму називається метаболізмом.
4.12: Посередницький метаболізм
Безпосереднім джерелом енергії для більшості клітин є глюкоза. Але глюкоза - не єдине паливо, від якого залежать клітини. Інші вуглеводи, жири та білки можуть бути в певних клітині або в певний час використовуватися як джерело АТФ. Складність механізму, за допомогою якого клітини використовують глюкозу, може змусити вас гаряче сподіватися, що подібно побудована система не потрібна для кожного виду палива. І дійсно це не так.
4.13: G Білки
Білки G так називаються тому, що пов'язують гуанінові нуклеотиди ВВП і ГТП. Вони являють собою гетеротримери (тобто виготовлені з трьох різних субодиниць), пов'язані з внутрішньою поверхнею плазматичної мембрани і трансмембранними рецепторами гормонів тощо Вони називаються G білково-зв'язаними рецепторами (GPCR).
4.14: Вторинні месенджери
Другі месенджери - це молекули, які передають сигнали, отримані на рецепторах на поверхні клітин - наприклад, надходження білкових гормонів, факторів росту тощо - до молекул цілі в цитозолі та/або ядрі. Але крім своєї роботи в якості релейних молекул, другі месенджери служать для значного посилення сили сигналу. Зв'язування ліганду з одним рецептором на поверхні клітини може призвести до масових змін біохімічної активності всередині клітини.
4.15: Біолюмінесценція
Біолюмінесценція - це здатність живих істот випромінювати світло. Він зустрічається у багатьох морських тварин, як безхребетних (наприклад, деякі кнідарії, ракоподібні, кальмари), так і у хребетних (деякі риби); деякі наземні тварини (наприклад, світлячки, деякі багатоніжки); і деякі гриби та бактерії.