Zellen mit Energie versorgen Energiequellen

Die Zellen bestehen aus allen lebenden Organismen, außer Viren. Sie stellen alle notwendigen Prozesse für das Leben von Pflanzen oder Tieren zur Verfügung. Die Zelle selbst kann ein eigener Organismus sein. Und wie kann eine solche komplexe Struktur ohne Energie leben? Natürlich nicht. Also, wie können die Zellen Energie liefern? Es basiert auf Prozessen, die wir unten betrachten.

Zellen mit Energie versorgen: wie kommt es dazu?

Wenige Zellen empfangen Energie von außen, sie produzieren es selbst. Eukaryotische Zellen haben einzigartige "Stationen". Und die Quelle der Energie in der Zelle ist Mitochondrien, das Organoid, das es produziert. Es ist der Prozess der zellulären Atmung. Dadurch werden die Zellen mit Energie versorgt. Allerdings sind sie nur in Pflanzen, Tieren und Pilzen vorhanden. In Zellen von Bakterien sind Mitochondrien fehlen. Daher ist ihre Bereitstellung von Zellen mit Energie hauptsächlich auf die Prozesse der Fermentation und nicht auf die Atmung zurückzuführen.

Struktur der Mitochondrien

Es ist ein Zwei-Membran-Organoid, das in einer eukaryotischen Zelle während der Evolution als Ergebnis seiner Absorption einer kleineren prokaryotischen Zelle erschien. Dies kann die Tatsache erklären, dass Mitochondrien native DNA und RNA enthalten, sowie mitochondriale Ribosomen, die Proteine produzieren, die für Organoide notwendig sind.

Die innere Membran besitzt Auswüchse, die Cristae genannt werden, oder Grate. Der Prozess der zellulären Atmung tritt auf der Cristae.

Was in den beiden Membranen ist, heißt Matrix. Es enthält Proteine, Enzyme, die notwendig sind, um chemische Reaktionen zu beschleunigen, sowie Moleküle von RNA, DNA und Ribosomen.

Die Zellatmung ist die Lebensgrundlage

Es findet in drei Stufen statt. Schauen wir uns jeden von ihnen näher an.

Die erste Stufe ist die Vorbereitung

In dieser Phase werden komplexe organische Verbindungen in einfachere aufgeteilt. So zerfallen Proteine zu Aminosäuren, Fetten zu Carbonsäuren und Glycerin, Nukleinsäuren zu Nukleotiden und Kohlenhydraten zu Glukose.

Glykolyse

Das ist ein anoxisches Stadium. Es besteht darin, dass die in der ersten Stufe erhaltenen Stoffe weiter gespalten werden. Die Hauptquellen der Energie, die die Zelle in diesem Stadium verwendet, sind Glukosemoleküle. Jeder von ihnen in den Prozess der Glykolyse bricht auf zwei Moleküle von Pyruvat. Dies geschieht bei zehn aufeinanderfolgenden chemischen Reaktionen. Wegen der ersten fünf wird Glukose phosphoryliert und dann in zwei Phosphotriosen aufgeteilt. Die nächsten fünf Reaktionen bilden zwei Moleküle ATP (Adenosintriphosphat) und zwei Moleküle PVK (Brenztraubensäure). Die Energie der Zelle wird in Form von ATP gespeichert.

Der gesamte Prozess der Glykolyse kann wie folgt vereinfacht werden:

2NAD + 2 ADP + 2H ₃ PO ₄ + C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2H ₂ O + 2NAD ^. H ₂ + 2 C ₃ H ₄ O ₃ + 2ATP

So erhält die Zelle unter Verwendung eines Glukosemoleküls zwei Moleküle ADP und zwei Phosphorsäuren zwei Moleküle ATP (Energie) und zwei Moleküle Brenztraubensäure, die sie in der nächsten Stufe verwenden wird.

Die dritte Stufe ist Oxidation

Diese Stufe tritt nur in Gegenwart von Sauerstoff auf. Die chemischen Reaktionen dieser Stufe treten in den Mitochondrien auf. Dies ist der Hauptteil der zellulären Atmung, bei der die meisten Energie freigesetzt wird. In diesem Stadium trennt sich Brenztraubensäure, die mit Sauerstoff reagiert, in Wasser und Kohlendioxid. Zusätzlich werden 36 ATP-Moleküle gebildet. So können wir schließen, dass die Hauptquellen der Energie in der Zelle Glukose und Brenztraubensäure sind.

Zusammenfassend alle chemischen Reaktionen und weglassen die Details, kann man den ganzen Prozess der zellulären Atmung durch eine vereinfachte Gleichung ausdrücken:

6+ ₂ + С ₆ Н ₁₂ О ₆ + 38Afen + 38Н ₃ РО ₄ → 6СО ₂ + 6Н2О + 38АТФ.

So erhält die Zelle im Verlauf der Atmung aus einem einzigen Molekül Glukose, sechs Molekülen Sauerstoff, achtunddreißig Molekülen ADP und derselben Menge Phosphorsäure 38 ATP-Moleküle, in deren Form Energie gelagert wird.

Vielzahl von mitochondrialen Enzymen

Energie für die Lebenstätigkeit, die die Zelle durch Atmung erhält – Oxidation von Glukose und dann Brenztraubensäure. Alle diese chemischen Reaktionen konnten nicht ohne Enzyme – biologische Katalysatoren – passieren. Schauen wir uns die von denen an, die in den Mitochondrien sind – die Organoide, die für die Zellatmung verantwortlich sind. Sie sind alle genannt Oxidoreduktasen, weil sie benötigt werden, um den Fluss der Oxidations-Reduktion Reaktionen zu gewährleisten.

Alle Oxidoreduktasen lassen sich in zwei Gruppen unterteilen:

• Oxidase;
• Dehydrogenase;

Dehydrogenasen wiederum werden in aerobe und anaerobe eingeteilt. Aerobe enthalten in ihrer Zusammensetzung Coenzym Riboflavin, das der Körper von Vitamin B2 erhält. Die aeroben Dehydrogenasen enthalten NAD- und NADPH-Moleküle als Coenzyme.

Oxidasen sind vielfältiger. Zunächst werden sie in zwei Gruppen eingeteilt:

• Diejenigen, die Kupfer enthalten;
• Die, in denen es Eisen gibt.

Die erste schließt Polyphenoloxidase, Ascorbatoxidase, die zweite – Katalase, Peroxidase, Cytochrom ein. Die letzteren sind wiederum in vier Gruppen eingeteilt:

• Cytochrome a;
• Cytochrome b;
• Cytochrome c;
• Cytochrome d.

Cytochrome a enthalten Eisenformorphorphin, Cytochrome b – Eisen – Protoporphyrin, c – substituiertes Eisen – Mesoporphyrin, d – Eisen – Dihydroporphyrin.

Gibt es andere Möglichkeiten, Energie zu gewinnen?

Trotz der Tatsache, dass die meisten Zellen es als Ergebnis der zellulären Atmung erhalten, gibt es auch anaerobe Bakterien, für deren Existenz kein Sauerstoff benötigt wird. Sie produzieren die notwendige Energie durch Fermentation. Dies ist ein Prozess, bei dem Kohlenhydrate durch Enzyme ohne Beteiligung von Sauerstoff abgebaut werden, wodurch die Zelle Energie erhält. Es gibt mehrere Arten der Fermentation, abhängig vom Endprodukt der chemischen Reaktionen. Es kann Milchsäure, alkoholische, Buttersäure, Aceton-Butan, Zitronensäure sein.

Zum Beispiel betrachten Alkoholgärung. Es kann in dieser Gleichung ausgedrückt werden:

C ₆ H ₁₂ O ₆ → C ₂ H ₅ OH + ₂ CO ₂

Das heißt, ein Molekül Glukose, das Bakterium spaltet sich zu einem Molekül Ethylalkohol und zwei Molekülen Kohlenmonoxid (IV).