Осигуряване на клетките с енергия. Енергийни източници

Клетките се състоят от всички живи организми, с изключение на вирусите. Те осигуряват всички процеси, необходими за живота на растенията или животните. Самата клетка може да бъде отделен организъм. И как може такава сложна структура да живее без енергия? Разбира се, че не. Как клетките осигуряват енергия? Тя се основава на процеси, които смятаме по-долу.

Осигуряване на клетките с енергия: как се случва това?

Малко клетки получават енергия отвън, произвеждат ги сами. Еукариотни клетки имат уникални "станции". А източникът на енергия в клетката са митохондриите, органоидите, които ги произвеждат. В него има процес клетъчно дишане. Поради това клетките са снабдени с енергия. Те обаче се срещат само в растения, животни и гъби. В клетките на бактериите отсъстват митохондриите. Следователно, осигуряването на клетки с енергия се дължи главно на процесите на ферментация, а не на дишането.

Структура на митохондриите

Това е двумерен органоид, който се появява в еукариотната клетка по време на еволюцията в резултат на нейното усвояване от по-плиткото прокариотна клетка. Това може да се обясни с факта, че митохондриите съдържат нативна ДНК и РНК, както и митохондриални рибозоми, които произвеждат протеини, необходими за органоидите.

Вътрешната мембрана притежава израстъци, които се наричат ​​христа или хребети. Процесът на клетъчно дишане се извършва на кристалите.

Това, което е вътре в двете мембрани, се нарича матрица. Той съдържа протеини, ензими, необходими за ускоряване на химичните реакции, както и молекули на РНК, ДНК и рибозоми.

Клетъчното дишане е основата на живота

Той се провежда на три етапа. Нека да разгледаме всеки от тях по-подробно.

Първият етап е подготвителната

По време на този етап сложните органични съединения са разделени на по-прости. По този начин протеините се разграждат до аминокиселини, мазнини до карбоксилни киселини и глицерин, нуклеинови киселини до нуклеотиди и въглехидрати до глюкоза.

гликолиза

Това е аноксичен етап. Състои се от факта, че веществата, получени през първия етап, се разделят допълнително. Основните източници на енергия, които клетката използва на този етап, са молекулите на глюкозата. Всеки от тях в процеса на гликолизата разгражда до две молекули пируват. Това се случва по време на десет последователни химични реакции. Поради първите пет, глюкозата се фосфорилира и след това се разделя на две фосфориози. В следващите пет реакции се образуват две молекули АТР (аденозин трифосфат) и две молекули на PVK (пирогроздена киселина). Енергията на клетката се съхранява под формата на АТР.

Целият процес на гликолиза може да бъде опростен, както следва:

2NAD + 2 ADP + 2Н₃RO₄ + C₆Н₁₂ох₆→ 2H₂O + 2NAD^.Н₂ +2С₃Н₄ох₃ + 2ATF

По този начин, като се използва една молекула глюкоза, две молекули на ADP и две фосфорна киселина, клетката получава две молекули АТР (енергия) и две молекули на пирогроздена киселина, която ще се използва в следващия етап.

Третият етап е окислението

Този етап се случва само в присъствието на кислород. Химичните реакции на този етап се срещат в митохондриите. Това е основната част от клетъчното дишане, през което се отделя повечето енергия. На този етап пирогроздена киселина, реагира с кислород, разделя се на вода и въглероден диоксид. В допълнение, се формират 36 АТР молекули. Така че, можем да заключим, че основните източници на енергия в клетката са глюкозата и пирогрозната киселина.

Обобщавайки всички химични реакции и пропускайки детайлите, можем да изразим целия процес на клетъчно дишане с едно опростено уравнение:

6D₂ + C₆Н₁₂ох₆ + 38ADP + 38Н₃RO₄→ 6SO₂ + 6Н2О + 38АТР.

По този начин, по време на вдишване от една молекула глюкоза шест кислородни молекули тридесет осем молекули на ADP и същото количество клетъчна фосфорна киселина получава 38 ATP молекули, и където под формата на акумулирана енергия.

Разнообразие от митохондриални ензими

Енергия за жизнената активност, която клетката получава поради дишането - окисляване на глюкозата и след това пирувинова киселина. Всички тези химични реакции не могат да преминат без ензими - биологични катализатори. Нека да разгледаме онези от тях, които са в митохондриите - органоидите, отговорни за клетъчното дишане. Всички те се наричат ​​оксидоредуктази, тъй като те са необходими за осигуряване на потока от окислително-редукционни реакции.

Всички оксидоредуктази могат да бъдат разделени на две групи:

• оксидаза;
• дехидрогеназа;

Дехидрогеназите, от своя страна, са разделени на аеробни и анаеробни. Аеробни съдържат в състава си коензим рибофлавин, който тялото получава от витамин В2. Аеробните дехидрогенази съдържат NAD и NADPH молекули като коензими.

Оксидазите са по-разнообразни. На първо място, те са разделени на две групи:

• тези, които съдържат мед;
• тези, в които има желязо.

Първият включва полифенол оксидаза, аскорбатна оксидаза, втората каталаза, пероксидаза, цитохром. Последните, на свой ред, са разделени на четири групи:

• цитохроми а;
• цитохроми b;
• цитохроми с;
• цитохроми d.

Цитохроми и съдържат в своя състав zhelezoformilporfirin, цитохроми б - zhelezoprotoporfirin, в - заместен zhelezomezoporfirin, г - zhelezodigidroporfirin.

Има ли други начини за получаване на енергия?

Въпреки факта, че повечето клетки я получават в резултат на клетъчно дишане, съществуват и анаеробни бактерии, чието съществуване не е необходимо. Те произвеждат необходимата енергия чрез ферментация. Това е процес, при който въглехидратите се разграждат от ензимите без участието на кислород, в резултат на което клетката получава енергия. Има няколко вида ферментация, в зависимост от крайния продукт на химическите реакции. Той може да бъде млечна киселина, алкохолна, маслена киселина, ацетон-бутан, лимонена киселина.

Например, помислете алкохолна ферментация. Може да се изрази в това уравнение:

C₆Н₁₂ох₆→ C₂Н₅OH + 2CO₂

Това означава, че една молекула глюкоза, бактерията разделя до една молекула етилов алкохол и две молекули въглероден моноксид (IV).