7: Клітинне дихання
- Page ID
- 1674
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Як і генеруюча рослина, рослини та тварини також повинні приймати енергію з навколишнього середовища і перетворювати її у форму, яку можуть використовувати їх клітини. Енергія надходить в організм організму в одній формі і перетворюється в іншу форму, яка може живити життєві функції організму. У процесі фотосинтезу рослини та інші виробники фотосинтезу беруть енергію у вигляді світла (сонячної енергії) і перетворюють її в хімічну енергію, глюкозу, яка зберігає цю енергію в своїх хімічних зв'язках. Потім низка метаболічних шляхів, які спільно називаються клітинним диханням, витягує енергію з зв'язків у глюкозі і перетворює її у форму, яку можуть використовувати всі живі істоти - як виробники, такі як рослини, так і споживачі, такі як тварини.
- 7.0: Прелюдія до клітинного дихання
- Енергія надходить в організм організму в одній формі і перетворюється в іншу форму, яка може живити життєві функції організму. Серія метаболічних шляхів, які спільно називаються клітинним диханням, витягує енергію з зв'язків у глюкозі і перетворює її у форму, яку можуть використовувати всі живі істоти - як виробники, такі як рослини, так і споживачі, такі як тварини.
- 7.1: Енергія в живих системах
- Виробництво енергії всередині клітини включає багато скоординованих хімічних шляхів. Більшість цих шляхів є комбінаціями реакцій окислення та відновлення. Окислення і відновлення відбуваються в тандемі. Реакція окислення знімає електрон з атома в з'єднанні, і додавання цього електрона до іншої сполуки є реакцією відновлення. Оскільки окислення та відновлення зазвичай відбуваються разом, ці пари реакцій називаються реакціями відновлення окислення або окислювально-відновними реакціями.
- 7.2: Гліколіз
- Гліколіз - це перший крок у розщепленні глюкози для вилучення енергії для клітинного метаболізму. Майже всі живі організми здійснюють гліколіз як частину свого метаболізму. Процес не використовує кисень і тому є анаеробним. Гліколіз протікає в цитоплазмі як прокаріотичних, так і еукаріотичних клітин.
- 7.3: Окислення пірувату та цикл лимонної кислоти
- При наявності кисню аеробне дихання буде йти вперед. У клітинах-еукаріотів молекули пірувату, що утворюються в кінці гліколізу, транспортуються в мітохондрії, які є ділянками клітинного дихання. Там піруват буде перетворений в ацетильну групу, яка буде підхоплена і активована сполукою-носієм під назвою коензим А (КоА). Отримане з'єднання називається ацетил КоА. КоА виготовляється з вітаміну В5, пантотенової кислоти.
- 7.4: Окислювальне фосфорилювання
- Ви щойно прочитали про два шляхи катаболізму глюкози - гліколіз та цикл лимонної кислоти - які генерують АТФ. Більшість АТФ, що утворюється під час аеробного катаболізму глюкози, однак, не генерується безпосередньо з цих шляхів. Швидше, він походить від процесу, який починається з переміщення електронів через серію транспортерів електронів, які зазнають окислювально-відновних реакцій. Це призводить до того, що іони водню накопичуються в матричному просторі.
- 7.5: Метаболізм без кисню
- При аеробному диханні кінцевим акцептором електронів є молекула кисню, O2. Якщо відбувається аеробне дихання, то АТФ буде вироблятися з використанням енергії високоенергетичних електронів, що переносяться NADH або FADH2 в ланцюг транспорту електронів. Якщо аеробне дихання не відбувається, NADH повинен бути повторно окислений до NAD + для повторного використання в якості електронного носія для продовження гліколітичного шляху.
- 7.6: З'єднання вуглеводних, білкових та ліпідних метаболічних шляхів
- Усі катаболічні шляхи вуглеводів, білків та ліпідів врешті-решт з'єднуються з гліколізом та шляхами циклу лимонної кислоти. Метаболічні шляхи слід розглядати як пористі, тобто речовини надходять з інших шляхів, а проміжні продукти йдуть для інших шляхів. Ці шляхи не є замкнутими системами. Багато субстратів, проміжних продуктів та продуктів у певному шляху є реагентами в інших шляхах.
- 7.7: Регуляція клітинного дихання
- Клітинне дихання необхідно регулювати, щоб забезпечити збалансовану кількість енергії у вигляді АТФ. Клітина також повинна генерувати ряд проміжних сполук, які використовуються в анаболізмі і катаболізмі макромолекул. Без контролю метаболічні реакції швидко зайшли б на місце, оскільки реакції вперед і назад досягли стану рівноваги. Ресурси будуть використані неналежним чином.
Мініатюра: Узагальнена структура прокаріотичної клітини. (CC BY 4.0; OpenStax).