Vsebina
- Metabolizem fotosinteze
- Reakcija energijske pritrditve
- Reakcija fiksiranja ogljika
- Celično dihanje
- Glikoloza: rušenje glukoze
- Krebsov cikel
- Elektronski transportni sistem
Cikel fotosinteze in celičnega dihanja se uporablja za proizvodnjo uporabne energije za rastline in druge organizme. Ti procesi se odvijajo na molekularni ravni v celicah organizmov. V tej lestvici se molekule, ki vsebujejo energijo, dajejo skozi presnovne procese, ki dajejo energijo, ki jo je mogoče uporabiti takoj. Eden takšnih virov energije nastaja pri fotosintezi; drugi je shranjen kot baterija kot pri celičnem dihanju.
Metabolizem fotosinteze
Rastline prejemajo svetlobo skozi majhne pore na svojih listih, imenovane stomati, in jih pretvorijo v organele, imenovane kloroplasti, ki se nahajajo v rastlinskih celicah v listih in zelenih steblih. Organele so specializirani deli celice, ki delujejo na organski način. V tem procesu se energija porabi za pretvorbo ogljikovega dioksida in vode v ogljikove hidrate, kot sta glukoza in molekularni kisik.
Fotosinteza je dvodelni presnovni proces. Dva dela biokemične poti fotosinteze sta reakcija pritrditve energije in reakcija fiksiranja ogljika. Prva proizvaja molekule adenozin trifosfata (ATP) in nikotinamid adenin dinuklejaotid fosfat vodik (NADPH). Obe molekuli vsebujeta energijo in se uporabljata v reakciji fiksiranja ogljika, da tvorita glukozo.
Reakcija energijske pritrditve
V reakciji fotosinteze, ki fiksira energijo, se elektroni prenašajo skozi koencime in molekule, kjer sproščajo svojo energijo. Večina elektronov poteka po verigi, nekaj te energije pa se uporablja za premikanje protonov v obliki vodika čez tilakoidno membrano znotraj kloroplasta. Pridržana energija se nato uporabi za sintezo ATP in NADPH.
Reakcija fiksiranja ogljika
Med reakcijo fiksiranja ogljika se energija v ATP in NADPH, ki nastaneta v reakciji pritrditve energije, porabi za pretvorbo ogljikovih hidratov v glukozo in druge sladkorje in organske snovi. To se dogaja skozi cikel Calvin, imenovan po raziskovalcu Melvinu Calvinu. V ciklu se uporablja ogljikov dioksid, pridobljen iz atmosfere. Vodik iz NADPH, ogljik iz ogljikovega dioksida in kisik iz vode se združita, da tvorita molekule glukoze, označene kot C6H12O6.
Celično dihanje
Organizmi uporabljajo celično dihanje za pretvorbo ogljikovih hidratov v energijo in ta proces se odvija v citoplazmi celice. Energija, ki se sprošča iz ogljikovih hidratov, se shrani v molekulah ATP. Te molekule nastanejo z uporabo energije, pridobljene iz ogljikovih hidratov, za kombinacijo molekul adenozin-difosfata (ADP) in fosfatnih ionov. Celice nato to shranjeno energijo porabijo za različne energetsko odvisne procese.
Med celičnim dihanjem se proizvajata tudi voda in ogljikov dioksid. Postopek, ki daje te tri izdelke, je sestavljen iz štirih delov: glikoloza, Krebsov cikel, sistem prenosa elektronov in hemiozmoza.
Glikoloza: rušenje glukoze
Med glikolozo se glukoza razgradi na dve molekuli piruvične kisline. Med tem postopkom se proizvajata dve molekuli ATP. Med glikolozo se dobita tudi dve molekuli nikotinamid adenin dinukleotida (NADH), ki se bosta uporabljali v sistemu za prenos elektronov.
Krebsov cikel
V Krebsovem ciklu se za tvorbo NADH uporabljajo dve molekuli pirovične kisline, ki nastaneta med glikolozo. Do tega pride, ko se vodiku doda NAD. Med Krebsovim ciklom se proizvajata tudi dve molekuli ATP.
Ogljikovi atomi, sproščeni v postopku, se združujejo s kisikom in tvorijo ogljikov dioksid. Ko je cikel končan, se sprosti šest molekul ogljikovega dioksida. Teh šest molekul ustreza šestim atomom ogljika v glukozi, ki so jih sprva uporabljali pri glikolozi.
Elektronski transportni sistem
Citohromi (celični pigmenti) in koencimi v mitohondrijih tvorijo sistem prenosa elektronov.
Elektroni, odvzeti iz NAD, se prevažajo skozi te nosilce in prenašajo molekule. V določenih točkah med sistemom se protoni v obliki vodikovih atomov iz NADH prevažajo čez membrano in sproščajo v zunanje območje mitohondrijev. Kisik je zadnji sprejemnik elektronov v verigi. Ko prejme elektron, se kisik veže s sproščenim vodikom, da tvori vodo.