Cellen voorzien van energie. Energiebronnen

Cellen bestaan ​​uit alle levende organismen, behalvevirussen. Ze bieden alle processen die nodig zijn voor het leven van planten of dieren. De cel zelf kan een afzonderlijk organisme zijn. En hoe kan zo'n complexe structuur leven zonder energie? Natuurlijk niet. Dus hoe zorgen de cellen voor energie? Het is gebaseerd op processen die we hieronder beschouwen.

Cellen van energie voorzien: hoe gebeurt het?

Weinig cellen ontvangen energie van buitenaf, zijproduceer het zelf. Eukaryotische cellen hebben unieke "stations". En de bron van energie in de cel is mitochondria, de organoïde die het produceert. Het is het proces van cellulaire ademhaling. Hierdoor worden de cellen voorzien van energie. Ze zijn echter alleen aanwezig in planten, dieren en schimmels. In cellen van bacteriën zijn mitochondria afwezig. Daarom is het voorzien van cellen met energie voornamelijk te wijten aan fermentatieprocessen in plaats van aan ademhaling.

Structuur van mitochondria

Dit is een tweemembraan organoïde die verscheeneukaryotische cel in het proces van evolutie als gevolg van de absorptie van een kleinere prokaryote cel. Dit kan worden verklaard door het feit dat mitochondriën natuurlijk DNA en RNA bevatten, evenals mitochondriale ribosomen, die eiwitten produceren die nodig zijn voor organoïden.

Het binnenmembraan bezit uitwassen, die cristae of richels worden genoemd. Het proces van cellulaire ademhaling vindt plaats op de cristae.

Wat zich in de twee membranen bevindt, wordt de matrix genoemd. Het bevat eiwitten, enzymen die nodig zijn om chemische reacties te versnellen, evenals moleculen van RNA, DNA en ribosomen.

Cellulaire ademhaling is de basis van het leven

Het vindt plaats in drie fasen. Laten we ze allemaal in meer detail bekijken.

De eerste fase is de voorbereidende fase

Tijdens deze fase, complexe organischeverbindingen worden opgesplitst in eenvoudigere. Aldus worden eiwitten afgebroken tot aminozuren, vetten tot carbonzuren en glycerol, nucleïnezuren tot nucleotiden en koolhydraten tot glucose.

glycolyse

Dit is een anoxische fase. Het bestaat uit het feit dat de stoffen die tijdens de eerste fase zijn verkregen, verder worden gesplitst. De belangrijkste energiebronnen die de cel in dit stadium gebruikt, zijn glucosemoleculen. Elk van hen in het proces van glycolyse breekt tot twee moleculen van pyruvaat. Dit gebeurt tijdens tien opeenvolgende chemische reacties. Vanwege de eerste vijf wordt glucose gefosforyleerd en vervolgens in twee fosfotriosen gesplitst. De volgende vijf reacties vormen twee moleculen van ATP (adenosinetrifosfaat) en twee moleculen PVK (pyrodruivenzuur). De energie van de cel wordt opgeslagen in de vorm van ATP.

Het hele proces van glycolyse kan als volgt worden vereenvoudigd:

2NAD + 2 ADP + 2H₃RO₄ + C₆H₁₂oh₆ → 2H₂O + 2NAD^.H₂ + 2C₃H₄oh₃ + 2ATF

Dus, met behulp van een glucosemolecule,twee moleculen ADP en twee fosforzuren, de cel ontvangt twee moleculen ATP (energie) en twee moleculen pyrodruivenzuur, die het in de volgende fase zal gebruiken.

De derde fase is oxidatie

Deze fase vindt alleen plaats als die er iszuurstof. De chemische reacties van deze fase komen voor in de mitochondriën. Dit is het belangrijkste onderdeel van cellulaire ademhaling, waarbij de meeste energie wordt vrijgegeven. In dit stadium wordt pyrodruivenzuur, reagerend met zuurstof, gesplitst in water en koolstofdioxide. Daarnaast worden 36 ATP-moleculen gevormd. We kunnen dus concluderen dat de belangrijkste energiebronnen in de cel glucose en pyrodruivenzuur zijn.

Als we alle chemische reacties samenvatten en de details weglaten, kunnen we het hele proces van cellulaire ademhaling uitdrukken met één vereenvoudigde vergelijking:

6D₂ + C₆H₁₂oh₆ + 38 ADP + 38H₃RO₄ → 6SO₂ + 6H2O + 38ATP.

Dus, in de loop van de ademhaling van een enkele moleculeglucose, zes moleculen zuurstof, achtendertig moleculen ADP en dezelfde hoeveelheid fosforzuur ontvangt de cel 38 ATP-moleculen, in de vorm waarvan energie wordt opgeslagen.

Verscheidenheid van mitochondriale enzymen

De energie voor het leven wordt door de cel ontvangenrekening ademhaling - oxidatie van glucose, en vervolgens pyrodruivenzuur. Al deze chemische reacties konden niet worden uitgevoerd zonder enzymen - biologische katalysatoren. Laten we eens kijken naar degenen onder hen die zich in de mitochondriën bevinden - de organoïden die verantwoordelijk zijn voor cellulaire ademhaling. Ze worden allemaal oxidoreductasen genoemd, omdat ze nodig zijn om de stroom oxidatiereductiereacties te garanderen.

Alle oxidoreductasen kunnen in twee groepen worden verdeeld:

• oxidase;
• dehydrogenase;

Dehydrogenasen zijn op hun beurt verdeeld inaëroob en anaeroob. Aerobe bevatten in hun samenstelling co-enzym riboflavine, dat het lichaam van vitamine B2 krijgt. De aërobe dehydrogenasen bevatten NAD- en NADPH-moleculen als co-enzymen.

Oxidasen zijn meer divers. Allereerst zijn ze verdeeld in twee groepen:

• die welke koper bevatten;
• die waarin er ijzer is.

De eerste omvatten polyfenoloxidase, ascorbaatoxidase, tot de tweede - catalase, peroxidase, cytochroom. Deze laatste zijn op hun beurt verdeeld in vier groepen:

• cytochromen a;
• cytochromen b;
• cytochromen c;
• cytochromen d.

Cytochromen bevatten ijzerformoporfyrine, cytochromen b-ijzer-protoporfyrine, c-gesubstitueerd ijzermesoporfyrine, d-ijzer dihydroporfyrine.

Zijn er andere manieren om energie te krijgen?

Ondanks het feit dat de meeste cellen het ontvangenals gevolg van cellulaire ademhaling zijn er ook anaërobe bacteriën, voor het bestaan ​​waarvan zuurstof niet nodig is. Ze produceren de benodigde energie door gisting. Dit is een proces waarbij koolhydraten worden afgebroken door enzymen zonder de deelname van zuurstof, waardoor de cel energie ontvangt. Er zijn verschillende soorten gisting, afhankelijk van het eindproduct van chemische reacties. Het kan melkzuur, alcoholisch, boterzuur, aceton-butaan, citroenzuur zijn.

Bekijk bijvoorbeeld alcoholfermentatie. Het kan in deze vergelijking worden uitgedrukt:

C₆H₁₂oh₆ → C₂H₅OH + 2CO₂

Dat wil zeggen, één molecuul glucose, de bacterie splitst zich op tot één molecuul ethylalcohol en twee moleculen koolmonoxide (IV).