Sejtanyagcsere

• Termékek

Sejtanyagcsere

A metabolizmus a bioszintézis és a komplex szerves anyagok szétválasztása a sejtben és a testben.

Anabolizmus - műanyag anyagcsere, asszimiláció, szerves anyagok bioszintézise (szerves anyagok szintetizálódnak - fehérjék, zsírok, szénhidrátok), energiafelhasználás (ATP fogyasztás), fotoszintézis, kemoszintézis, fehérje bioszintézis.

Katabolizmus - energia-anyagcsere, disszimiláció, szerves anyagok bomlása (szerves anyagok CO2-re és H2O-ra oszlanak, az energiát felszabadítják és tárolják ATP, celluláris légzés (energiacsere a sejtben)).

A táplálkozás típusai (az ATP energiájának megszerzésének módszerei)

Autotrófok - szervetlen anyagok szerves anyagainak létrehozására.

A fototrófok (napenergiát használnak bioszintézishez, növények és kék-zöld algák - cianobaktériumok) és kemotrofok (a kémiai kötések energiája a bioszintézishez, kénbaktériumokhoz, vasbaktériumokhoz, nitrogénmegkötő, nitrifikáló és hidrogénbaktériumokhoz).

Heterotrófok - kész szerves anyagokat használnak.

Vannak szaprotrófok (az élőlények vagy az élő szervezetek hulladéktermékeinek szerves anyagai, szaprotróf baktériumok, állatok (saprophagi) és gombák) és paraziták (élnek egy másik élő szervezet rovására, táplálkoznak a gyümölcslevek, szövetek vagy emésztett élelmiszerek, ismétlődően leölés nélkül, állandóan vagy ideiglenesen) használja a gazdaszervezetet élőhelyként, baktériumok, gombák, növények, állatok és vírusok).

Kirilenko A. A. Biológia. Egységes állami vizsga. "Molekuláris biológia" szakasz. Elmélet, képzési feladatok. 2017.

Anyagcsere (anyagcsere) - olyan kémiai reakciók halmaza, amelyek az élő szervezetben a normális működéshez fordulnak elő.

Az anyagcserét az anyagok lebontása (energia anyagcsere) és az anyagok összegyűjtése jelenti (műanyag anyagcsere).

A műanyag anyagcsere (anabolizmus, asszimiláció) az ATP-energia fogyasztásával járó szintézis reakciók kombinációja.

Eredmény: a sejtbe belépő tápanyagokból az új sejtek létrehozásához használt fehérjék, zsírok, szénhidrátok, szerveik és az intercelluláris anyag a testre jellemző.

Energia-anyagcsere (katabolizmus, disszimiláció) - a bomlási reakciók halmaza, amely általában hő formájában és az ATP formájában keletkező energia felszabadulásával történik.

Eredmény: az összetett anyagok az anyag egyszerűbbé (differenciálódóvá) vagy oxidációjá bomlanak.

Az anyagcsere célja a biológiai rendszerek megőrzése és önszaporodása.

Magában foglalja az anyagok bejutását a szervezetbe a táplálkozás és a légzés folyamatában, az intracelluláris anyagcserét és az anyagcsere végtermékeinek felszabadulását.

Az anyagcsere elválaszthatatlanul kapcsolódik bizonyos energiafajták átalakulásához. Például a fotoszintézis folyamatában a fényenergiát összetett szerves molekulák kémiai kötéseinek formájában tároljuk, és a légzés folyamatában új molekulák, mechanikai és ozmotikus munkák szintézisére, hőre stb.

Az enzimek olyan fehérjeszintű biológiai katalizátorok, amelyek az élő szervezetekben a kémiai reakciókat szabályozzák.

Az enzimek csökkentik a kémiai reakciók aktiválási energiáját, jelentősen felgyorsítják azok előfordulását, vagy alapvetően lehetségesvé teszik őket.

Az enzimek lehetnek egyszerű vagy komplex fehérjék, amelyek a fehérje részen kívül nem fehérje-kofaktorot vagy koenzimet is tartalmaznak.

Az enzimek különböznek a nem-fehérje katalizátoroktól a hatás nagy specificitásától: minden enzim egy bizonyos típusú szubsztrát specifikus transzformációját katalizálja.

Az enzimek aktivitását élő szervezetekben több mechanizmus szabályozza:

- a szabályozó fehérjékkel, az alacsony molekulatömegű szabályozókkal és ionokkal való kölcsönhatás révén

- a reakciókörülmények megváltoztatásával, például a rekesz pH-jával

Az energia-anyagcsere szakaszai

1. Előkészítő

Ezt a gasztrointesztinális traktus enzimjei, a lizoszóma enzimek végzik. A felszabaduló energiát hő formájában disszipáljuk. Eredmény: a makromolekulák monomerekre hasítása: zsírsavak zsírsavakhoz és glicerinhez, szénhidrátok glükózhoz, fehérjék aminosavakhoz, nukleinsavak nukleotidokhoz.

2. Anaerob (anoxikus) fázis vagy glikolízis (leggyakrabban a reakció szubsztrátja glükóz)

Természetesen: a sejtek citoplazma.

Az eredmény: a monomerek közbenső termékekre történő hasítása. A glükóz elveszít négy hidrogénatomot, azaz oxidálódik, két piruvinsav molekula képződésével, két ATP molekulával és két megújult NADH + H + molekulával.

Az oxigénhiány miatt a képződött piruvinsav tejsavvá alakul.

3. Aerob (oxigén) fázis vagy szöveti (sejtes) légzés

Közbenső vegyületek oxidálása végtermékekké (CO2 és H2O) nagy mennyiségű energiával.

Krebs-ciklus: a transzformációk lényege a piruvinsav fokozatos dekarboxilezése és dehidrogénezése, amelynek során ATP, NADH és FADH2 képződnek. Az ezt követő reakciókban az energiagazdag NADH és az FADH2 elektronjait az elektronátviteli láncba továbbítja, amely a mitokondriális membránok belső felületének többenzim komplexe. A hordozó lánc mentén az elektron mozgása miatt az ATP képződik. 2С3H6O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP → 6CO2 + 42H2O + 36ATF

A piruváli (tejsav) sav az oxaloecetsavval (oxaloacetát) reagálva citromsavat (citrátot) képez, amely egy sor egymást követő reakción megy át, melyet más savakká alakítanak át. Ezeknek az átalakulásoknak az eredményeként oxaloecetsavat (oxaloacetátot) képeznek, amely ismét reagál piruvánsavval. A szabad hidrogén NAD-val (nikotinamid-adenin-dinukleotid) egyesíti az NADH vegyületet.

Forrás: "Biológia a rendszerekben, kifejezések, táblázatok" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Forrás: Biológia, V.Yu 100 legfontosabb témája. Jameev 2016

Genetikai információk a cellában

A fehérje és a nukleinsavak bioszintézise

Genom - egy sor örökletes anyag, amely a test sejtében található.

A genetikai (örökletes) információ DNS-nukleotidok és néhány vírus - RNS - szekvenciája.

Az eukarióta genom a magban, a mitokondriumokban és a növényekben is plasztidokban található.

A mitokondriumok és a plasztidok viszonylag autonómak, azonban a mitokondriális és a plasztid fehérjék egy részét a nukleáris genom kódolja.

A gén a genetikai információ elemi egysége. A gén olyan DNS-régió, amely fehérje szekvenciát (polipeptideket) vagy funkcionális RNS-t kódol.

A genetikai kód tulajdonságai

Genetikai kód

1) triplett - minden aminosav megfelel egy tripla nukleotid DNS (RNS) - kodonnak; 2) egyértelmű - egy triplet csak egy aminosavat kódol;

3) degenerált - több különböző triplet kódolhat egy aminosavat;

4) univerzális - az egyik a Földön létező összes szervezet számára;

5) nem fedi át egymást - a kodonokat egymás után olvassák, egy adott pontból egy irányba (egy nukleotid nem lehet két szomszédos triplett egyidejű része);

6) a gének között „elválasztó jelek” vannak - olyan területek, amelyek nem rendelkeznek genetikai információval, de csak néhány gént különítenek el másoktól. Ezeket távtartóknak nevezik.

Az UAAA, UAG, UGA stop kodonjai egy polipeptidlánc szintézisének végét jelzik, az AUG triplettje meghatározza a következő szintézis kezdetének helyét.

Források: V.Yu 100 legfontosabb témájának biológiája. Jameev 2016

"Biológia a rendszerekben, kifejezések, táblázatok" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Vizuális referencia. Biológia. 10-11 osztály. Krasil'nikova

Mi az anyagcsere?

Soha nem gondoltam arra, hogy miért eszik néhány ember mindent (nem felejtve el a zsemlét és a süteményeket), miközben úgy néz ki, mintha több napig nem evett, míg mások ellenkezőleg, folyamatosan számolnak kalóriát, ülnek az étrenden, a fitneszben csarnokok és még mindig nem tudnak megbirkózni azokkal az extra fontokkal. Tehát mi a titok? Kiderül, hogy az egész az anyagcseréről szól!

Tehát mi az anyagcsere? Miért nem szenvednek el az elhízás vagy a túlsúlyos emberek, akiknek magas a metabolikus sebessége? Az anyagcseréről beszélve fontos megjegyezni a következőket: ez a szervezetben előforduló anyagcsere, és minden kémiai változás, a tápanyagok testbe való belépésének pillanatától kezdve mindaddig, amíg eltávolítják a testből a külső környezetbe. Az anyagcsere-folyamat minden olyan reakció, amely a szervezetben történik, köszönhetően a szövetek szerkezeti elemeinek, a sejtek építésének, valamint minden olyan folyamatnak, amellyel a szervezet megkapja a normál karbantartáshoz szükséges energiát.

Az anyagcsere jelentős szerepet játszik életünkben, mert mindezen reakcióknak és kémiai változásoknak köszönhetően mindent meg kell kapnunk élelmiszeripari termékekből: zsírok, szénhidrátok, fehérjék, valamint vitaminok, ásványi anyagok, aminosavak, egészséges rostok, szerves savak stb. d.

Tulajdonságai szerint az anyagcsere két fő részre osztható: anabolizmus és katabolizmus, azaz olyan folyamatok, amelyek hozzájárulnak a szükséges szerves anyagok létrehozásához és a romboló folyamatokhoz. Ez azt jelenti, hogy az anabolikus folyamatok hozzájárulnak az egyszerű molekulák komplexebb átalakításához. Mindezek az adatfolyamatok az energiaköltségekhez kapcsolódnak. A katabolikus folyamatok viszont felszabadítják a testet a bomlástermékekből, mint például a szén-dioxid, a karbamid, a víz és az ammónia, ami az energiából való felszabaduláshoz vezet, vagyis nagyjából azt mondhatjuk, hogy a vizelet anyagcsere történik.

Mi az a sejtanyagcsere?

Mi az a celluláris metabolizmus vagy az élő sejt-anyagcsere? Jól ismert, hogy testünk minden élő sejtje jól koordinált és szervezett rendszer. A cella különböző szerkezeteket, nagy makromolekulákat tartalmaz, amelyek segítenek abban, hogy a hidrolízis (azaz a sejt víz alatti szétválasztása) következtében szétesjenek a legkisebb komponensekbe.

Ezenkívül a sejtek nagy mennyiségű káliumot és egy kicsit nátriumot tartalmaznak, annak ellenére, hogy a sejtkörnyezet sok nátriumot tartalmaz, a kálium pedig sokkal kevesebb. Ezenkívül a sejtmembrán úgy van kialakítva, hogy elősegítse mind a nátrium, mind a kálium behatolását. Sajnos a különböző struktúrák és enzimek elpusztíthatják ezt az egyszerűsített szerkezetet.

És maga a sejt messze van a kálium és a nátrium arányától. Az ilyen "harmónia" csak az ember halála után érhető el a halandó autolízis folyamatában, azaz a szervezet emésztése vagy bomlása saját enzimjei hatására.

Mi az a sejtek energiája?

Először is, a sejtek energiája egyszerűen szükséges ahhoz, hogy támogassuk a rendszer munkáját, amely messze van az egyensúlytól. Ezért annak érdekében, hogy egy sejt normális állapotban legyen, még akkor is, ha messze van az egyensúlytól, meg kell, hogy tévesen megkapja az ehhez szükséges energiát. És ez a szabály elengedhetetlen feltétele a normális celluláris működésnek. Ezzel párhuzamosan van egy másik munka is, amelynek célja a környezettel való kapcsolat.

Például, ha csökken az izomsejtek, vagy a vesesejtek, és még a vizelet is kialakul, vagy idegsejtek jelennek meg az idegsejtekben, és a gyomor-bél traktusért felelős sejtekben, megkezdődött az emésztési enzimek szekréciója, vagy a sejtek hormonkiválasztása megkezdődött endokrin mirigyek? Vagy, például, a ragyogóréteg-sejtek elkezdtek ragyogni, és a halak sejtjeiben például villanyáramlás történt? Mindezek miatt erre nem volt szükség, és energiára van szükség.

Mik az energiaforrások

A fenti példákban látjuk. Hogy a sejt a munkájához használja az adenozin-trifoszfát vagy (ATP) szerkezetéből származó energiát. Hála neki, a sejt energiával telített, amelynek felszabadulása a foszfátcsoportok között jöhet létre és további munkát végezhet. Ugyanakkor ugyanakkor a foszfátkötések egyszerű hidrolízisével (ATP) az így keletkező energia nem lesz elérhető a cella számára, ebben az esetben az energiát hőt veszik el.

Ez a folyamat két egymást követő szakaszból áll. Minden ilyen szakaszban egy közbenső termék van jelen, amelyet HF-nek jelölünk. A következő egyenletekben X és Y két teljesen különböző szerves anyagot jelöl, az F betű foszfát, és az ADP rövidítés az adenozin-difoszfátra vonatkozik.

Az anyagcsere normalizálása - ez a kifejezés már életünkben szilárdan megalapozott, ráadásul a normális súly mutatója, mivel a testben vagy az anyagcserében az anyagcsere-folyamatok rendellenességei gyakran súlygyarapodáshoz, túlsúlyhoz, elhízáshoz vagy elégtelenséghez kapcsolódnak. Az anyagcsere-folyamatok mértékének azonosítása a szervezetben a csere alapján végzett vizsgálatnak köszönhető.

Mi a főcsere? Ez a test energiatermelésének intenzitását jelzi. Ezt a tesztet reggel, üres gyomorban, passzivitás alatt, azaz nyugalomban végezzük. Minősített technikus mér egy oxigénfelvételt, valamint a test (CO2) kiválasztását. Az adatok összehasonlításakor megtudja, hány százalékot éget be a szervezet a bejövő tápanyagok.

Emellett a hormonrendszer, a pajzsmirigy és az endokrin mirigy is befolyásolja az anyagcsere-folyamatok aktivitását, ezért az anyagcsere-betegségek kezelésének felderítése során az orvosok is megpróbálják azonosítani és figyelembe venni a vérben jelenlévő hormonok munkáját és a rendelkezésre álló betegségeket.

A metabolikus folyamatok tanulmányozásának fő módszerei

Az egyik (bármely) tápanyag anyagcseréjét vizsgálva minden változását (ami vele együtt fordul elő) egyetlen formában megfigyeljük a szervezetbe a végső állapotba, ahol a szervezetből kiválasztódik.

Az anyagcsere-kutatás módszerei ma rendkívül változatosak. Ezenkívül számos biokémiai eljárást alkalmaznak. Az anyagcsere tanulmányozásának egyik módja az állatok vagy szervek alkalmazásának módja.

A vizsgált állatot speciális anyaggal injektáljuk, majd a vizelettel és ürülékkel az anyag változásainak (metabolitjai) lehetséges termékeit észleljük. A legpontosabb információt egy adott szerv, például az agy, a máj vagy a szív anyagcsere-folyamatainak vizsgálatával lehet összegyűjteni. Ehhez ezt az anyagot a vérbe injektáljuk, majd a metabolitok segítenek azonosítani azt az e szervből származó vérben.

Ez az eljárás nagyon bonyolult és kockázatos, mivel gyakran ilyen kutatási módszerekkel használják a vékony csipet módszert, vagy ezeknek a szerveknek a részeit alkotják. Ezeket a szakaszokat speciális inkubátorokba helyezik, ahol olyan speciális hőmérsékleten (hasonlóan a testhőmérséklethez) tartják őket, ahol az anyagcserét vizsgálják.

Ezzel a kutatási módszerrel a sejtek nem sérülnek meg, mivel a szakaszok olyan vékonyak, hogy az anyag könnyen és szabadon behatol a sejtekbe, majd elhagyja őket. Előfordul, hogy nehézségeket okoz a speciális anyag sejtmembránokon keresztüli lassú áthaladása.

Ebben az esetben a membránok megsemmisítése érdekében a szöveteket általában zúzzák, így a speciális anyag inkubálja a sejtpépet. Az ilyen kísérletek igazolták, hogy a szervezet minden élő sejtje képes oxidálni a glükózt szén-dioxiddá és vízvé, és csak a májszövetsejtek képesek a karbamid szintetizálására.

Használjon cellákat?!

Szerkezetük szerint a sejtek nagyon összetett szervezett rendszert jelentenek. Jól ismert, hogy egy sejt egy magból, egy citoplazmából és a környező citoplazmából áll, a kis testek, az organellák. Különböző méretűek és textúra.

A speciális technikáknak köszönhetően a sejtek szövetei homogenizálhatók, majd speciális elválasztást (differenciál centrifugálást) végeznek, így olyan gyógyszereket kapnak, amelyek csak mitokondriákat, csak mikroszómákat, valamint plazmát vagy tiszta folyadékot tartalmaznak. Ezeket a gyógyszereket külön-külön inkubáljuk az anyagcseréjével vizsgált vegyülettel annak érdekében, hogy pontosan meghatározzuk, mely konkrét szubcelluláris struktúrák részt vesznek egymást követő változásokban.

Voltak olyan esetek, amikor a kezdeti reakció a citoplazmában kezdődött, és termékét a mikroszómákban megváltoztatták, majd ezt követően a mitokondriumok más reakcióival történt változások figyelhetők meg. A vizsgált anyag szöveti homogenizátummal vagy élő sejtekkel történő inkubálása leggyakrabban nem tárja fel az anyagcserével kapcsolatos különálló lépéseket. A következő egy másik kísérlet után, amelyben az inkubálás során egy vagy másik szubcelluláris szerkezetet használnak, segít megérteni ezeknek az eseményeknek az egész láncát.

Hogyan kell használni a radioaktív izotópokat?

Ezen anyagok vagy más anyagcsere-folyamatok tanulmányozásához szükséges:

• analitikai módszereket használnak ennek és metabolitjainak anyagának meghatározására;
• Olyan módszereket kell alkalmazni, amelyek segítenek megkülönböztetni a bevitt anyagot ugyanazon anyagtól, de már jelen vannak a készítményben.

Ezeknek a követelményeknek való megfelelés volt a fő akadálya a szervezetben az anyagcsere folyamatok tanulmányozásában, addig, amíg a radioaktív izotópokat nem fedezték fel, és 14C radioaktív szénhidrátot. A 14C megjelenése és a még gyenge radioaktivitást mérő műszerek megjelenése után az összes fenti nehézség megszűnt. Ezután az anyagcserefolyamatok mérésével kapcsolatos eset, ahogy mondják, a dombon ment.

Most, amikor egy speciális biológiai készítményhez (például mitokondriális szuszpenziókhoz) egy megjelölt 14C-vel jelölt zsírsavat adunk, akkor ezután nem szükséges külön elemzések elvégzése a termék átalakulását befolyásoló termékek meghatározásához. És annak érdekében, hogy kitaláljuk a felhasználási sebességet, most már lehetővé vált a többszörösen kapott mitokondriális frakciók radioaktivitásának mérése.

Ez a technika nemcsak az anyagcsere normalizálásának megértését szolgálja, hanem ennek köszönhetően a kísérleti kísérletben a bevitt radioaktív zsírsav molekuláit könnyen megkülönböztethetjük a kísérlet kezdetén már a mitokondriumokban már jelen lévő zsírsav-molekuláktól.

Elektroforézis és. kromatográfia

Annak érdekében, hogy megértsük, mi és hogyan normalizálja az anyagcserét, vagyis hogyan metabolizálódik az normalizálódás, olyan módszereket kell használni, amelyek segítik a keverék elválasztását, amely kis mennyiségben tartalmaz szerves anyagokat. Az egyik legfontosabb ilyen módszer, amely az adszorpció jelenségén alapul, a kromatográfiás módszer. Ennek a módszernek köszönhetően a komponensek keveréke elkülönül.

Ha ez megtörténik, a keverék összetevőinek szétválasztása, amelyet a szorbensre történő adszorpcióval, vagy a papírnak köszönhetően végeznek. A szorbensen történő adszorpcióval történő elválasztásban, azaz amikor ilyen speciális üvegcsöveket (oszlopokat) töltenek, fokozatos és későbbi elúcióval, azaz az egyes rendelkezésre álló komponensek későbbi kioldódásával.

Az elektroforézis elválasztásának módja közvetlenül függ a jelek jelenlététől, valamint a molekulák ionizált töltéseinek számától. Az elektroforézist bármelyik inaktív hordozón, például cellulózon, gumiban, keményítőben vagy végül papíron végezzük.

A keverék elválasztásának egyik legérzékenyebb és leghatékonyabb módja a gázkromatográfia. Ezt az elválasztási módszert csak akkor alkalmazzuk, ha az elválasztáshoz szükséges anyagok gázállapotban vannak, vagy például bármikor beléphetnek az állapotba.

Hogyan történik az enzimek kibocsátása?

Ahhoz, hogy megtudjuk, hogyan szabadulnak fel az enzimek, meg kell értenünk, hogy ez az utolsó hely ebben a sorozatban: egy állat, majd egy szerv, majd egy szövetszakasz, majd egy töredék celluláris organellák és egy olyan homogenizátum, amely egy bizonyos kémiai reakció által katalizált enzimeket vesz fel. Az enzimek tisztított formában való izolálása fontos irányt jelent az anyagcsere-folyamatok tanulmányozásában.

A fenti módszerek kombinálása és kombinálása lehetővé tette a bolygónkon élő legtöbb szervezet, köztük az embereket, fő metabolikus útját. Ezen túlmenően ezek a módszerek segítettek abban, hogy válaszokat adjunk arra a kérdésre, hogy a szervezet anyagcsere-folyamatai hogyan folytatódnak, és segítettek tisztázni ezen metabolikus útvonalak főbb szakaszainak következetességét. Ma már több mint ezer olyan biokémiai reakció létezik, amelyeket már tanulmányoztak, és tanulmányozták az ezekben a reakciókban részt vevő enzimeket is.

Mivel az életsejtek bármely megnyilvánulásának megjelenése ATP-t igényel, nem meglepő, hogy a zsírsejtek metabolikus folyamatainak aránya elsősorban az ATP szintetizálására irányul. Ennek eléréséhez komplexitástól függően szekvenciális reakciókat alkalmazunk. Az ilyen reakciók elsősorban kémiai potenciál energiát használnak, amely a zsírok (lipidek) és szénhidrátok molekuláiban található.

A szénhidrátok és a lipidek közötti metabolikus folyamatok

Az ilyen metabolikus folyamatot a szénhidrátok és a lipidek között más módon, ATP-szintézisnek, anaerob (tehát oxigén nélkül) metabolizmusnak nevezik.

A lipidek és a szénhidrátok fő szerepe az, hogy az ATP szintézise egyszerűbb vegyületeket biztosít, annak ellenére, hogy ugyanazok a folyamatok a primitív sejtekben zajlottak. A zsírok és a szénhidrátok teljes oxidációja szén-dioxiddá csak oxigénmentes környezetben lehetetlenné vált.

Még ezek a primitív sejtek ugyanazt a folyamatot és mechanizmust használták, amellyel a glükóz molekula szerkezetének szerkezetátalakítása, amely kis mennyiségű ATP-t szintetizált, megtörtént. Más szóval, az ilyen folyamatokat mikroorganizmusokban fermentációnak nevezzük. Különösen jól tanulmányozták a glükóz "erjedését" az éterben és a szén-dioxidban az élesztőben.

Mindezen változások teljesítése és számos köztes termék létrehozása érdekében tizenegy egymást követő reakciót kellett elvégezni, amelyek végül a parlamentben közbenső termékek (foszfátok), azaz a foszforsav-észterek bemutatására kerültek bemutatásra. Ezt a foszfátcsoportot adenozin-difoszfáttal (ADP) és az ATP képződésével továbbítottuk. Csak két molekula képezte az ATP nettó hozamát (a fermentációs folyamat eredményeként kapott minden glükózmolekula esetében). Hasonló folyamatokat figyeltek meg a test minden élő sejtében, mivel a normális működéshez szükséges energiát szolgáltatták. Az ilyen folyamatokat gyakran anaerob sejt-légzésnek nevezik, bár ez nem teljesen helyes.

Mind az emlősökben, mind az emberekben ezt a folyamatot glikolízisnek nevezik, és végterméke a tejsav, nem a CO2 (szén-dioxid), és nem az alkohol. Az utolsó két szakasz kivételével a glikolízis-reakciók teljes szekvenciáját szinte azonosnak tekintjük az élesztősejtekben zajló eljárással.

Az aerob anyagcsere az oxigén használatát jelenti

Nyilvánvaló, hogy az atmoszférában az oxigén megjelenésével, a növények fotoszintézisének köszönhetően, az Anyatermészetnek köszönhetően létrejött egy olyan mechanizmus, amely lehetővé tette a glükóz teljes vízbe és CO2-ként történő oxidációját. Egy ilyen aerob eljárás lehetővé tette az ATP tiszta hozamát (a harminc nyolc molekulából, minden glükózmolekula alapján, csak oxidált).

A sejtek által az oxigén használatának ilyen folyamata, a vegyületek energiával való megjelenésére, ma aerob, sejtes légzésként ismert. Az ilyen légzést citoplazmatikus enzimek végzik (az anaerobokkal szemben), és a mitokondriumokban oxidatív folyamatok zajlanak.

Itt a piruvinsav, amely közbenső termék, az anaerob fázisban képződött, hat egymást követő reakció következtében oxidálódik a szén-dioxid állapotává, ahol az egyes reakciók során elektronjuk egy párát átvisszük az akceptorra, azaz a NAD-ként rövidített nikotinamid-adenin-dinukleotidra. Ezt a reakciósorozatot trikarbonsav-ciklusnak, valamint a citromsav-ciklusnak vagy a Krebs-ciklusnak nevezzük, ami azt a tényt eredményezi, hogy minden glükózmolekula két piruvinsav-molekulát képez. A reakció során tizenkét pár elektron eltér a glükózmolekulától a további oxidációhoz.

Az energiaforrás során beszéljünk. lipidek

Kiderül, hogy a zsírsavak energiaforrásként, valamint szénhidrátként is működhetnek. A zsírsavak oxidálódása a két szénatomból származó fragmens zsírsavból (vagy inkább annak molekulájából) történő hasítás szekvenciája, az acetil-koenzim A megjelenésével (egyébként acetil-CoA) és egyidejűleg két elektronpár átvitele az átvitelük láncába.

Így a kapott acetil-CoA ugyanaz a komponens a trikarbonsav-ciklusban, amelynek további sorsát nem nagyon különbözteti az acetil-CoA-tól, amelyet szénhidrát-anyagcsere útján biztosítunk. Ez azt jelenti, hogy az ATP-t szintetizáló mechanizmusok mind a glükóz metabolitok, mind a zsírsavak oxidációja során szinte azonosak.

Ha a testbe belépő energia szinte csak egy zsírsav-oxidációs folyamatnak köszönhető (pl. Éhgyomorra, cukor-diathesis, stb.), Akkor ebben az esetben az acetil-CoA intenzitása meghaladja a az oxidáció intenzitása a trikarbonsavak ciklusában. Ebben az esetben az acetil-CoA-molekulák (amelyek redundánsok) reagálnak egymással. Ezzel az eljárással acetoecetsav és b-hidroxi-vajsavak jelennek meg. Az ilyen felhalmozódás ketózist okozhat, ez az egyik a acidózis típusa, amely súlyos cukorbetegséget és akár halált is okozhat.

Miért tartalék energiát?!

Annak érdekében, hogy valamilyen módon további energiakészleteket szerezzenek, például az állatok számára, amelyek szabálytalanul és nem szisztematikusan táplálják őket, egyszerűen szükséges, hogy a szükséges energiát valamilyen módon felhalmozzák. Az ilyen tartalékokat élelmiszer-tartalékok állítják elő, amelyek magukban foglalják az összes azonos zsírt és szénhidrátot.

Kiderült a zsírsavak semleges zsírok formájában kerülhetnek a tartalékba, amelyek mind a zsírszövetben, mind a májban vannak. A szénhidrátok pedig nagy mennyiségben a gyomor-bél traktusban lenyelve glükózzá és más cukrokká hidrolizálódnak, amelyek a májba jutáskor glükóz szintetizálódnak. És ott, az óriás polimer glükózból szintetizálódik a glükózmaradványok kombinálásával és a vízmolekulák szétválasztásával.

Néha a glükózmolekulákban a glükóz maradék mennyisége elérte a 30.000-et, és ha szükség van energiára, akkor a glikogén ismét kémiai reakció során bomlik a glükózra, az utóbbi termék glükóz-foszfát. Ez a glükózfoszfát a glikolízis folyamatának útján van, amely a glükóz oxidációjáért felelős út része. A glükóz-foszfát hidrolízis reakciót is végezhet magában a májban, és az így képződött glükóz a vér sejtjeivel együtt a test sejtjeibe kerül.

Hogyan történik a szénhidrátok szintézise a lipidekben?

Tetszik a szénhidrát élelmiszerek? Kiderül, hogy ha az ételből egyszerre kapott szénhidrátok mennyisége meghaladja a megengedett mértéket, ebben az esetben a szénhidrátokat glikogén formájában átviszi a „készletbe”. a túlzott szénhidrát élelmiszer zsírsá alakul. Először az acetil-CoA-t glükózból állítják elő, majd a sejtek citoplazmájában szintetizálódik a hosszú láncú zsírsavakhoz.

Ez a "transzformációs" folyamat a zsírsejtek normális oxidatív folyamataként írható le. Ezután a zsírsavak trigliceridek, azaz semleges zsírok formájában kerülnek elhelyezésre (elsősorban problémás területek) a test különböző részein.

Ha a testnek energiára van szüksége, akkor a semleges zsírok hidrolízissé válnak, és a zsírsavak elkezdenek áramlani a vérbe. Itt telítettek albumin és globulin molekulákkal, vagyis a plazmafehérjékkel, majd más, nagyon különböző sejtek elnyelik. Az állatoknak nincs olyan mechanizmusuk, amely képes elvégezni a glükóz és zsírsavak szintézisét, de a növények rendelkeznek.

A nitrogénvegyületek szintézise

Állatokban az aminosavakat nemcsak fehérje bioszintézisként használják, hanem kiindulási anyagként, amely bizonyos nitrogéntartalmú vegyületek szintézisére kész. Egy olyan aminosav, mint a tirozin, a hormonok, mint a norepinefrin és az adrenalin prekurzora lesz. A glicerin (a legegyszerűbb aminosav) a purinok bioszintézisének kimenő anyaga, amelyek a nukleinsav részét képezik, valamint a porfirinek és citokrómok.

A nukleinsavak pirimidinek prekurzora az aszparaginsav, és a metionin-csoport a kreatin, szarkozin és kolin szintézise során kezdődik. A nikotinsav prekurzora a triptofán, és a valinból (amely növényekben képződik) szintetizálható olyan vitamin, mint a pantoténsav. És ezek csak néhány példa a nitrogénvegyületek szintézisének használatára.

Hogyan viselkedik a lipid anyagcsere

Általában a lipidek zsírsav-trigliceridekként lépnek be a szervezetbe. A bélben a hasnyálmirigy által termelt enzimek hatása alatt hidrolízist kezdnek. Itt ismét semleges zsírokként szintetizálódnak, majd a májba vagy a vérbe kerülnek, és a zsírszövetben tartalékként is elhelyezhetők.

Már említettük, hogy a zsírsavak újra előállíthatók a korábban megjelenő szénhidrát prekurzorokból. Azt is meg kell jegyezni, hogy annak ellenére, hogy állati sejtekben egy kettős kötés egyidejű felvétele a hosszú láncú zsírsav-molekulákban megfigyelhető. Ezek a sejtek nem tartalmazhatják a második és még a harmadik kettős kapcsolatot is.

És mivel a három és két kettős kötéssel rendelkező zsírsavak fontos szerepet játszanak az állatok (köztük az emberek) anyagcsere-folyamataiban, lényegében fontos tápanyagok, például vitaminok. Ezért nevezik a linolén (C18: 3) és a linolikus (C18: 2) esszenciális zsírsavakat is. Azt is megállapítottuk, hogy a linolénsav sejtjeiben a kettős negyedik kötés is részt vehet. A szénlánc hosszabbodása miatt az arachidonsav (C20: 4) anyagcsere-reakcióinak másik fontos résztvevője jelenhet meg.

A lipidszintézis során megfigyelhetőek a zsírsavak maradékai, amelyek az A. koenzimhez kapcsolódnak. A szintézisnek köszönhetően ezek a maradékok glicerin és foszforsav glicerin-foszfát-észterébe kerülnek. A reakció eredményeképpen foszfatidsav vegyület képződik, ahol egyik vegyülete foszforsavval észterezett glicerin, a másik kettő pedig zsírsavak.

Ha semleges zsírok jelennek meg, a foszforsavat hidrolízissel eltávolítjuk, és helyette zsírsav keletkezik, amely az acil-CoA-val való kémiai reakcióból származik. Az A-koenzim önmagában is megjelenhet a pantoténsav-vitaminok egyike miatt. Ez a molekula tartalmaz egy szulfhidrilcsoportot, amely a tioészterek megjelenésével reagál a savakra. A foszfolipid foszfatidsav viszont nitrogén bázisokra, például szerinre, kolinra és etanol-aminra reagál.

Így az emlősökben található összes szteroid (a D-vitamin kivételével) a szervezet által önállóan szintetizálható.

Hogyan történik a fehérje anyagcsere?

Bebizonyosodott, hogy az összes élő sejtben jelen lévő fehérjék huszonegy típusú aminosavból állnak, amelyek különböző szekvenciákban kapcsolódnak. Ezeket az aminosavakat organizmusok szintetizálják. Az ilyen szintézis általában a-keto-savak megjelenéséhez vezet. Nevezetesen, a-keto-sav vagy a-ketoglutársav, és részt vesz a nitrogén szintézisében.

Az emberi test, mint sok állat teste, sikerült megőrizni az összes rendelkezésre álló aminosavat (néhány esszenciális aminosav kivételével) szintetizálni, ami szükségszerűen az élelmiszerből származik.

Hogyan fejti ki a fehérjeszintézist

Ez a folyamat általában az alábbiak szerint megy végbe. A sejt citoplazmájában lévő minden aminosav reagál az ATP-vel, majd csatlakozik a ribonukleinsavmolekula végső csoportjához, amely specifikus erre az aminosavra. Ezután a bonyolult molekula kapcsolódik a riboszómához, amelyet a hosszabb ribonukleinsavmolekula helyén határozunk meg, amely a riboszómához kapcsolódik.

Miután a komplex molekulák sorba álltak, az aminosav és a ribonukleinsav közötti rés van, a szomszédos aminosavak szintetizálódnak, és így a fehérjét kapjuk. A metabolizmus normalizálódása a fehérje-szénhidrát-zsír anyagcsere folyamatok harmonikus szintézisének köszönhető.

Tehát mi a szerves anyag metabolizmusa?

Az anyagcsere-folyamatok jobb megértése és megértése, valamint az egészség helyreállítása és az anyagcsere javítása érdekében az anyagcsere normalizálására és helyreállítására vonatkozó alábbi ajánlásokat kell betartani.

• Fontos megérteni, hogy az anyagcsere-folyamatokat nem lehet megfordítani. Az anyagok bomlása soha nem megy végbe a szintetizáló reakciók egyszerű keringési útján. Más enzimek, valamint néhány köztes termék szükségszerűen részt vesz ebben a bomlásban. Nagyon gyakran a különböző irányokba irányított folyamatok elkezdenek áramlani a cellának különböző részeiben. Például zsírsavak szintetizálhatók egy sejt citoplazmájában, ha egy bizonyos enzimkészletnek vannak kitéve, és a mitokondriumokban az oxidációs folyamat teljesen eltérő halmazzal fordulhat elő.
• Megfelelő számú enzimet figyeltek meg a test élő sejtjeiben, hogy felgyorsítsák az anyagcsere-reakciókat, de ennek ellenére az anyagcsere-folyamatok nem mindig gyorsan haladnak, így ez azt jelzi, hogy bizonyos szabályozó mechanizmusok léteznek sejtjeinkben, amelyek befolyásolják az anyagcsere folyamatokat. A mai napig ilyen típusú mechanizmusokat már felfedeztek.
• Az egyik anyag metabolikus folyamatának csökkenését befolyásoló tényezők egyike az adott anyagnak a sejtben való bevitele. Ezért az anyagcsere-folyamatok szabályozása erre a tényezőre irányítható. Például, ha inzulint szedünk, amelynek funkciója, amint tudjuk, a glükóz valamennyi sejtbe való behatolásának elősegítésével jár. A glükóz "átalakulásának" sebessége ebben az esetben attól függ, hogy milyen sebességgel érkezik meg. Ha figyelembe vesszük a kalciumot és a vasat, amikor belépnek a vérből a bélből, akkor az anyagcsere-reakció mértéke ebben az esetben soktól, beleértve a szabályozási folyamatokat is, függ.
• Sajnos nem minden anyag szabadon mozoghat egyik cellatérről a másikra. Feltételezhető továbbá, hogy bizonyos szteroid hormonok folyamatosan figyelik az intracelluláris transzfert.
• A tudósok kétféle szervomechanizmust azonosítottak, amelyek felelősek a negatív visszacsatolás metabolikus folyamataiért.
• Még a baktériumokat is megfigyeltük, amelyek bizonyítják a szekvenciális reakciók jelenlétét. Például az egyik enzim bioszintézise gátolja az aminosavakat, így szükséges az aminosav előállításához.
• Az anyagcsere-reakciók egyedi eseteit vizsgálva kiderült, hogy az enzim, amelynek bioszintézise volt érintett, az aminosavak szintéziséhez vezető anyagcsere-útvonal fő szakaszáért felelős.
• Fontos megérteni, hogy az építőelemek kis száma részt vesz az anyagcsere- és bioszintetikus folyamatokban, amelyek mindegyike számos vegyület szintéziséhez használatos. Ilyen vegyületek például az acetil-koenzim A, a glicin, a glicerofoszfát, a karbamil-foszfát és mások. Ezekből a kis komponensekből összetett és változatos vegyületek alakulnak ki, amelyek élő szervezetekben megfigyelhetők.
• Nagyon ritkán az egyszerű anyagcsere folyamatokban közvetlenül részt vevő egyszerű szerves vegyületek. Az ilyen vegyületeknek aktivitásuk bemutatásához bármilyen számú vegyülethez kell kapcsolódniuk, amelyek aktívan részt vesznek az anyagcsere folyamatokban. Például a glükóz csak akkor kezdhet oxidatív folyamatokat, ha foszforsav-éterezésnek van kitéve, és más későbbi változások esetén uridin-difoszfáttal észterezzük.
• Ha figyelembe vesszük a zsírsavakat, akkor azok nem vehetnek részt az anyagcsere-változásokban, amíg az A-koenzim-észtereket képezik. Ugyanakkor bármely aktivátor a ribonukleinsav részét képező nukleotidok bármelyikéhez kapcsolódik, vagy ezekből származik. valami vitamin. Ezért nyilvánvalóvá válik, hogy miért van szükségünk vitaminokra csak kis mennyiségben. A koenzimeket fogyasztják, az egyes koenzimmolekulák egész életében többször használatosak, ellentétben a tápanyagokkal, amelyek molekuláit egyszer használják (például glükózmolekulák).

És az utolsó! E témakör végén azt szeretném mondani, hogy maga az „anyagcsere” kifejezés a fehérjék, a szénhidrátok és a zsírok szintézisét jelentette a szervezetben, de most már több ezer enzimatikus reakció megjelölésére használják, amelyek hatalmas hálózatot alkothatnak egymáshoz.

Sejtanyagcsere. Energia metabolizmus és fotoszintézis. Mátrixszintézis reakciók.

Az anyagcsere fogalma

A metabolizmus az élő szervezetben előforduló összes kémiai reakció összessége. Az anyagcsere értéke az, hogy a testhez szükséges anyagokat hozza létre és energiával látja el.

Az anyagcsere két összetevője van: a katabolizmus és az anabolizmus.

Az anyagcsere összetevői

A műanyag és az energia anyagcsere folyamatai elválaszthatatlanul kapcsolódnak egymáshoz. Minden szintetikus (anabolikus) folyamatnak szüksége van a diszimilációs reakciók során biztosított energiára. Maguk a hasítási reakciók (katabolizmus) csak az asszimilációs folyamatban szintetizált enzimek részvételével járnak.

Az FTF szerepe az anyagcserében

A szerves anyagok bomlása során felszabaduló energiát a sejt nem használja azonnal, hanem nagy energiájú vegyületek formájában tárolják, általában adenozin-trifoszfát (ATP) formájában. Kémiai jellege szerint az ATP mononukleotidokra utal.

Az ATP (adenozin-trifoszfát-sav) egy mononukleotid, amely adeninből, ribózból és három foszforsav-maradékból áll, amelyeket makro-génkötések kötnek össze.

Ezekben a kapcsolatokban tárolt energiát szabadít fel, amikor szünetel:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + Q₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + Q₂
AMF + H₂O → Adenin + Ribóz + H₃PO₄ + Q₃,
ahol ATP adenozin-trifoszfát; ADP - adenozin-difoszforsav; AMP - adenozin-monofoszforsav; Q₁ = Q₂ = 30,6 kJ; Q₃ = 13,8 kJ.
A sejtben az ATP állománya a foszforiláció folyamata miatt korlátozott és feltöltődik. A foszforiláció egy foszforsav maradék hozzáadása az ADP-hez (ADP + F → ATP). A légzés, erjedés és fotoszintézis során különböző intenzitású. Az ATP-t rendkívül gyorsan frissítik (emberben az egyetlen ATP-molekula élettartama kevesebb, mint 1 perc).
Az ATP molekulákban tárolt energiát a szervezet anabolikus reakciókban (bioszintézis reakciók) használja. Az ATP molekula az összes élő lény energiája univerzális hordozója és hordozója.

Energiacsere

Az élethez szükséges energiát, a legtöbb szervezetet a szerves anyagok oxidációjának eredményeként, azaz a katabolikus reakciók eredményeként kapják meg. Az üzemanyagként legjelentősebb vegyület a glükóz.
A szabad oxigénnel kapcsolatban a szervezetek három csoportra oszlanak.

A szervezetek szabad osztályozása a szabad oxigénhez képest

A kötelező aerobok és a fakultatív anaerobok oxigén jelenlétében a katabolizmus három szakaszban folytatódik: előkészítő, oxigénmentes és oxigén. Ennek eredményeként a szerves anyag szervetlen vegyületekre bomlik. Az oxigénhiányos anaerobok és a fakultatív anaerobok esetében a katabolizmus két első lépésben történik: előkészítő és oxigénmentes. Ennek eredményeképpen közepes szerves energiájú vegyületek képződnek.

A katabolizmus szakaszai

1. Az első szakasz - előkészítő - összetett szerves vegyületek enzimatikus hasítását egyszerűbbé teszi. A fehérjék aminosavakká, glicerin zsírokká és zsírsavakká, poliszacharidokká monoszacharidokká, nukleinsavak nukleotidokká bonthatók. A többsejtű szervezetekben ez a gyomor-bél traktusban, egysejtű szervezetekben - lizoszómákban - hidrolitikus enzimek hatására történik. A felszabaduló energiát hő formájában disszipáljuk. A kapott szerves vegyületeket további oxidálják vagy a sejtek használják saját szerves vegyületek előállítására.
2. A második szakasz - a hiányos oxidáció (oxigénmentes) - a szerves anyagok további szétválasztása, a sejt citoplazmájában, oxigén részvétel nélkül történik. A sejt fő energiaforrása a glükóz. A glükóz anoxikus, nem teljes oxidációját glikolízisnek nevezik. Egy glükóz molekula glikolízise eredményeként két piruvinsav (PVC, piruvát) CH molekulát képez.₃COCOOH, ATP és víz, valamint hidrogénatomok, amelyeket a NAD + molekula hordoz, és NAD · H.-ként tárolunk.
A teljes glikolízis képlet a következő:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + → 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Ezután oxigén hiányában a glikolízis termékei (PVK és NAD · H) vagy etil-alkohol - alkoholos fermentációval (élesztőben és növényi sejtekben oxigénhiányos) kerülnek feldolgozásra.
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃DREAM
CH₃DREAM + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
vagy tejsav - tejsavas erjesztés (állati sejtekben oxigénhiányos)
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
Az oxigén jelenlétében a környezetben a glikolízis termékei további hasadást érnek el a végtermékekkel.
3. A harmadik szakasz - a teljes oxidáció (légzés) - a PVC szén-dioxid és víz oxidációja, a mitokondriumokban oxigén kötelező részvételével történik.
Három szakaszból áll:
A) acetil-koenzim A képződése;
B) az acetil koenzim A oxidációja Krebs-ciklusban;
B) oxidatív foszforiláció az elektronátviteli láncban.

A. Az első szakaszban a PVC a citoplazmából a mitokondriumokba kerül, ahol kölcsönhatásba lép a mátrix enzimjeivel és 1) széndioxidot képez, amelyet a sejtből eltávolítanak; 2) hidrogénatomok, amelyeket hordozó molekulák szállítanak a mitokondriumok belső membránjára; 3) acetil-koenzim A (acetil-CoA).
B. A második lépésben az A-acetil-koenzim a Krebs-ciklusban oxidálódik. A Krebs-ciklus (trikarbonsav-ciklus, citromsav-ciklus) egy egymást követő reakciólánc, amelyben az egyik acetil-CoA-molekula 1) két szén-dioxid-molekulát, 2) egy ATP-molekulát, és 3) négy pár hidrogénatomot, amelyek molekulákba kerülnek át hordozók - NAD és FAD. Így a glikolízis és a Krebs-ciklus eredményeként a glükózmolekula CO-ra bomlik₂, és a folyamat során felszabaduló energiát 4 ATP szintézisére fordítjuk, és 10 NAD · H és 4 FAD · H értékben halmozódik fel.₂.
B. A harmadik szakaszban a hidrogénatomok NAD · H és FAD · H₂ molekuláris oxigénnel oxidálva₂ a víz képződésével. Egy NAD · N képes 3 ATP-t és egy FAD · H-t képezni₂–2 ATP. Így az ebben az esetben felszabaduló energia további 34 ATP formában tárolódik.
Ez a folyamat az alábbiak szerint megy végbe. A hidrogénatomok a mitokondriális belső membrán külső oldalára koncentrálódnak. Elvesznek az elektronszállító lánc hordozómolekuláinak (citokrómainak) láncán áthaladó elektronokat a belső membrán belső oldalára, ahol oxigén molekulákkal kombinálódnak:
Oh₂ + e - → o₂ -.
Az elektronátviteli lánc enzimjeinek aktivitása következtében a mitokondriumok belső membránja negatívan töltődik a belsejéből₂ - ) és kívülről - pozitívan (H + miatt), így a felületek között potenciális különbség jön létre. A mitokondriumok belső membránjában az ATP szintetáz enzim beágyazott molekulái vannak, amelyek ioncsatornával rendelkeznek. Amikor a membránon belüli potenciális különbség eléri a kritikus szintet, a pozitív töltésű H + részecskék elektromos erőkifejtéssel áthaladnak az ATPáz csatornán, és egyszer a membrán belső felületén kölcsönhatásba lépnek az oxigénnel a víz képződéséhez:
1 / 2O₂ - +2H + → H₂O.
A mitokondriumok belső membránjának ioncsatornáján keresztül szállított H + hidrogénionok energiáját az ADP ATP-hez történő foszforilálására használják:
ADP + F → ATP.
Az ATP ilyen képződését a mitokondriumokban oxigén részvételével oxidatív foszforilációnak nevezzük.
A teljes glükózelosztási egyenlet a celluláris légzés folyamatában:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Így a glikolízis során 2 ATP molekulát képeznek a sejt-légzés során, további 36 ATP molekulát, általában a glükóz teljes oxidációjával, 38 ATP molekulával.

Műanyag csere

A műanyagcsere vagy az asszimiláció olyan reakciósorozatok, amelyek komplex szerves vegyületek szintézisét biztosítják egyszerűbbekből (fotoszintézis, kemoszintézis, fehérje bioszintézis stb.).

A heterotróf organizmusok saját szerves anyagot építenek az organikus élelmiszer-összetevőkből. A heterotróf asszimiláció lényegében a molekuláris átrendeződésre hajlamos:
élelmiszer-szerves anyag (fehérjék, zsírok, szénhidrátok) → egyszerű szerves molekulák (aminosavak, zsírsavak, monoszacharidok) → test makromolekulák (fehérjék, zsírok, szénhidrátok).
Az autotróf organizmusok képesek teljesen önállóan szintetizálni szerves anyagokat a külső környezetből fogyasztott szervetlen molekulákból. A fotó- és kemoszintézis folyamatában egyszerű szerves vegyületek képződnek, amelyekből a makromolekulákat tovább szintetizáljuk:
szervetlen anyagok (CO₂, H₂O) → egyszerű szerves molekulák (aminosavak, zsírsavak, monoszacharidok) → test makromolekulák (fehérjék, zsírok, szénhidrátok).

fotoszintézis

Fotoszintézis - szerves vegyületek szintetizálása szervetlen anyagból a fény energiája miatt. A fotoszintézis teljes egyenlete:

A fotoszintézis fotoszintetikus pigmentek részvételével folytatódik, amelyek egyedülálló tulajdonsága, hogy a napfény energiáját kémiai kötés energiává alakítja át ATP formájában. A fotoszintetikus pigmentek fehérjék. A legfontosabb pigment a klorofill. Az eukariótákban a fotoszintetikus pigmentek beágyazódnak a plasztidok belső membránjába, a prokariótákba, a citoplazmás membrán invaginációjában.
A kloroplaszt szerkezete nagyon hasonlít a mitokondriumok szerkezetéhez. A thylakoid gran belső membránja fotoszintetikus pigmenteket, valamint az elektronátviteli lánc és az ATP-szintetáz enzim molekulákat tartalmaz.
A fotoszintézis folyamata két fázisból áll: világos és sötét.
1. A fotoszintézis fényfázisa csak a thylakoids grana membránjának fényében folytatódik.
Ez magában foglalja a fény kvantum klorofill felszívódását, az ATP molekula képződését és a víz fotolízisét.
A kvantum fény (hv) hatására a klorofill elveszíti az elektronokat, és a gerjesztett állapotba kerül:

Ezeket az elektronokat a hordozók átadják a külsőnek, azaz a tylakoid membránnak a mátrix felé néző felületére, ahol felhalmozódik.
Ugyanakkor a thylakoidok belsejében a víz fotolízise következik be, azaz a fény hatására bomlik:

A kapott elektronokat a hordozók klorofillmolekulákba szállítják és visszaállítják. A klorofillmolekulák stabil állapotba térnek vissza.
A víz fotolízise során keletkező hidrogén protonjai felhalmozódnak a tylakoid belsejében, H + tározót hozva létre. Ennek eredményeként a tylakoid membrán belső felülete pozitív töltésű (H +), és a külső felület negatív (e -). Az ellentétesen feltöltött részecskék felhalmozódása a membrán mindkét oldalán megnő a potenciális különbség. A potenciálkülönbség elérésekor az elektromos térerő az ATP szintetázcsatornán keresztül elkezdi nyomni a protonokat. Az eljárás során felszabaduló energiát az ADP molekulák foszforilálására használják:
ADP + F → ATP.

Az ATP képződését a fotoszintézis folyamatában fényenergia hatására fotofoszforilációnak nevezik.
A thylakoid membrán külső felületén lévő hidrogénionok elektronokkal találkoznak és atomi hidrogént képeznek, amely kötődik a NADP hidrogén hordozó molekulához (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát):
2H + + 4e - + NADF + → NADF · N₂.
Így a fotoszintézis fényfázisában három folyamat folyik: az oxigén képződése a víz bomlása, az ATP szintézise és a hidrogénatomok NADPH formában történő kialakulása miatt.₂. Az oxigén diffundál a légkörbe, és ATP és NADF · H₂ részt vesznek a sötét fázis folyamataiban.
2. A fotoszintézis sötét fázisa a kloroplasztikus mátrixban folytatódik mind a fényben, mind a sötétben, és a CO egymás utáni átalakulását mutatja.₂, a levegőből, Calvin ciklusában. A sötét fázis ATP energiájából eredő reakciókat hajtjuk végre. A Calvin CO ciklusában₂ a NADPH-ból hidrogénhez kötődik₂ glükóz képződésével.
A fotoszintézis folyamatában a monoszacharidok (glükóz stb.) Mellett más szerves vegyületek monomerjei is szintetizálódnak - aminosavak, glicerin és zsírsavak. Így a fotoszintézisnek köszönhetően a növények elengedhetetlen szerves anyagokkal és oxigénnel biztosítják magukat és életüket a Földön.
Az eukarióták fotoszintézisének és légzésének összehasonlító jellemzőit a táblázat tartalmazza.