Ahojte všetci! Tento článok som chcel venovať bunkovému jadru a DNA. Predtým sa však musíme dotknúť toho, ako bunka ukladá a využíva energiu (vďaka). Takmer všade sa dotkneme otázok súvisiacich s energetikou. Poďme sa na ne najskôr pozrieť.

Z čoho môžete získať energiu? Áno zo všetkého! Rastliny využívajú svetelnú energiu. Aj nejaké baktérie. To znamená, že organické látky sa syntetizujú z anorganických látok vďaka svetelnej energii. + Existujú chemotrofy. Syntetizujú organické látky z anorganických pomocou energie oxidácie amoniaku, sírovodíka a iných látok. A sme tu ty a ja. Sme heterotrofi. Kto sú oni? To sú tí, ktorí nevedia syntetizovať organické látky z anorganických. Teda chemosyntéza a fotosyntéza, to nie je pre nás. Berieme hotovú organickú hmotu (jeme ju). Rozložíme ho na kúsky a buď ho použijeme ako stavebný materiál, alebo zničíme na energiu.
Čo presne môžeme analyzovať pre energiu? Proteíny (najskôr ich analyzujú na aminokyseliny), tuky, sacharidy a etylalkohol (ale je to voliteľné). To znamená, že všetky tieto látky môžu byť použité ako zdroje energie. Ale na uloženie používame tukov a sacharidov. Milujem sacharidy! Glykogén je hlavným zásobným sacharidom v našom tele.

Skladá sa zo zvyškov glukózy. To znamená, že ide o dlhý, rozvetvený reťazec pozostávajúci z rovnakých článkov (glukóza). Ak potrebujeme energiu, odštiepime jeden kúsok z konca reťaze a jeho oxidáciou získame energiu. Tento spôsob získavania energie je charakteristický pre všetky bunky tela, no najmä v bunkách pečene a svalového tkaniva je veľa glykogénu.

Teraz sa bavme o tuku. Je uložený v špeciálnych bunkách spojivového tkaniva. Ich názov je adipocyty. V skutočnosti ide o bunky s obrovským úbytkom tuku vo vnútri.

V prípade potreby telo z týchto buniek vytiahne tuk, čiastočne ho rozloží a transportuje. V mieste dodania dochádza ku konečnému štiepeniu s uvoľnením a premenou energie.

Pomerne populárna otázka: "Prečo nemôže byť všetka energia uložená ako tuk alebo glykogén?"
Tieto zdroje energie majú rôzne účely. Z glykogénu sa dá energia získať pomerne rýchlo. Jeho štiepenie začína takmer okamžite po začatí svalovej práce a dosahuje vrchol o 1-2 minúty. Odbúravanie tukov prebieha o niekoľko rádov pomalšie. Totiž, ak spíte, alebo pomaly niekam idete, máte stálu spotrebu energie a tá sa dá zabezpečiť štiepením tukov. Ale akonáhle sa rozhodnete zrýchliť (servery spadli, bežali to vyzdvihnúť), budete musieť veľa energie a štiepením tukov to rýchlo nezískaš. Tu potrebujeme glykogén.

Je tu ešte jeden dôležitý rozdiel. Glykogén viaže veľa vody. Približne 3 g vody na 1 g glykogénu. To znamená, že na 1 kg glykogénu sú to už 3 kg vody. Nie optimálne... S tukom je to jednoduchšie. Molekuly lipidov (tuky=lipidy), v ktorých je uložená energia, nie sú nabité, na rozdiel od molekúl vody a glykogénu. Takéto molekuly sa nazývajú hydrofóbne (doslova strach z vody). Molekuly vody sú polarizované. Takto to vyzerá.

V podstate kladne nabité atómy vodíka interagujú so záporne nabitými atómami kyslíka. Ukazuje sa stabilný a energeticky priaznivý stav.
Teraz si predstavte molekuly lipidov. Nie sú nabité a nemôžu normálne interagovať s molekulami polarizovanej vody. Preto je zmes lipidov s vodou energeticky nevýhodná. Molekuly lipidov nie sú schopné adsorbovať vodu, ako to robí glykogén. „Zhlukujú sa“ do takzvaných lipidových kvapiek, ktoré sú obklopené membránou z fosfolipidov (jedna z ich strán je nabitá a smeruje zvonku k vode, druhá nie je nabitá a pozerá sa na lipidy kvapky). Výsledkom je stabilný systém, ktorý efektívne ukladá lipidy a nič viac.

Dobre, prišli sme na formy, v ktorých je energia uložená. Čo sa s ňou stane ďalej? Tu oddeľujeme molekulu glukózy od glykogénu. Premenil to na energiu. Čo to znamená?
Urobme malú odbočku.

Každú sekundu prebehne v bunke asi 1 000 000 000 reakcií. Počas reakcie sa jedna látka premieňa na inú. Čo sa potom stane s jeho vnútornou energiou? Môže sa znížiť, zvýšiť alebo zostať nezmenený. Ak sa zníži -> uvoľní sa energia. Ak sa zvýši -> treba brať energiu zvonku. Telo zvyčajne kombinuje takéto reakcie. To znamená, že energia uvoľnená v priebehu jednej reakcie sa použije na uskutočnenie druhej.

Takže v tele existujú špeciálne zlúčeniny, makroergy, ktoré sú schopné akumulovať a prenášať energiu počas reakcie. V ich zložení je jedna alebo niekoľko chemických väzieb, v ktorých sa táto energia hromadí. Teraz sa môžeme vrátiť ku glukóze. Energia uvoľnená pri jeho rozpade bude uložená vo väzbách týchto makroergov.

Vezmime si príklad.

Najbežnejším makroergom (energetickou menou) bunky je ATP (adenozíntrifosfát).

Vyzerá to takto.

Skladá sa z dusíkatej bázy adenínu (jeden zo 4 používaných na kódovanie informácie v DNA), ribózového cukru a troch zvyškov kyseliny fosforečnej (a teda adenozín TRIfosfátu). Energia je uložená vo väzbách medzi zvyškami kyseliny fosforečnej. Odstránením jedného zvyšku kyseliny fosforečnej vzniká ADP (adenozíndifosfát). ADP môže uvoľniť energiu odlomením ďalšieho zvyšku a premenou na AMP (adenozín MONOfosfát). Ale účinnosť odštiepeného druhého zvyšku je oveľa nižšia. Preto sa telo zvyčajne snaží získať ATP znova z ADP. Stáva sa to takto. Pri rozklade glukózy sa uvoľnená energia vynakladá na tvorbu väzby medzi dvoma zvyškami kyseliny fosforečnej a tvorbu ATP. Proces je viacstupňový a nateraz ho vynecháme.

Výsledný ATP je univerzálnym zdrojom energie. Používa sa vo všetkom od syntézy bielkovín (na spojenie aminokyselín je potrebná energia) až po svalovú prácu. Motorické proteíny, ktoré vykonávajú svalovú kontrakciu, využívajú energiu uloženú v ATP na zmenu svojej konformácie. Konformačná zmena je preorientovanie jednej časti veľkej molekuly vzhľadom na inú. Vyzerá to takto.

To znamená, že energia chemickej väzby sa premení na mechanickú energiu. Tu sú skutočné príklady proteínov, ktoré na svoju prácu využívajú ATP.

Zoznámte sa, že toto je myozín. motorický proteín. Vykonáva pohyb veľkých intracelulárnych útvarov a podieľa sa na svalovej kontrakcii. Upozorňujeme, že má dve "nohy". Pomocou energie uloženej v 1 molekule ATP vykoná jednu konformačnú zmenu, v skutočnosti jeden krok. Najnázornejší príklad premeny chemickej energie ATP na mechanickú energiu.

Druhým príkladom je Na/K čerpadlo. V prvej fáze viaže tri molekuly Na a jeden ATP. Pomocou energie ATP mení svoju konformáciu a vyhodí Na z bunky. Potom viaže dve molekuly draslíka a po návrate do pôvodnej konformácie prenáša draslík do bunky. Vec je mimoriadne dôležitá, umožňuje vám udržať hladinu intracelulárneho Na v norme.

Ale vážne teda:

Pauza. Prečo potrebujeme ATP? Prečo nemôžeme priamo využiť energiu uloženú v glukóze? Trite, ak oxidujete glukózu na CO2 naraz, okamžite sa uvoľní extrémne veľké množstvo energie. A väčšina z toho sa rozptýli ako teplo. Preto je reakcia rozdelená do etáp. Na každom sa uvoľní trochu energie, uloží sa a reakcia pokračuje, kým sa látka úplne nezoxiduje.

Zhrniem to. Energia sa ukladá v tukoch a sacharidoch. Zo sacharidov ho vytiahnete rýchlejšie, ale viac si ho uložíte do tukov. Na uskutočnenie reakcií bunka využíva vysokoenergetické zlúčeniny, v ktorých je uložená energia rozkladu tukov, sacharidov atď... ATP je hlavnou takouto zlúčeninou v bunke. V skutočnosti to vezmite a použite. Nie však jediný. Ale o tom neskôr.

P.S. Snažil som sa materiál čo najviac zjednodušiť, preto sa objavili nejaké nepresnosti. Žiadam horlivých biológov, aby mi odpustili.

Štítky: Pridajte štítky

Keď sa zoznámite so základnými dielami ľudstva, často si myslíte, že s rozvojom vedy existuje viac otázok ako odpovedí. V 80. a 90. rokoch 20. storočia molekulárna biológia a genetika rozšírili naše chápanie buniek a bunkových interakcií. Bola izolovaná celá trieda bunkových faktorov, ktoré regulujú medzibunkovú interakciu. Je to dôležité pre pochopenie fungovania mnohobunkového ľudského tela a najmä buniek imunitného systému. Ale každý rok biológovia objavujú viac a viac týchto medzibunkových faktorov a je čoraz ťažšie vytvoriť obraz celého organizmu. Existuje teda viac otázok ako odpovedí.

Nevyčerpateľnosť ľudského tela a obmedzené možnosti jeho štúdia vedú k záveru, že sú nevyhnutné okamžité a následné priority výskumu. Takouto prioritou je dnes energia buniek živého ľudského tela. Nedostatočné poznatky o výrobe energie a energetickej výmene buniek v organizme sa stávajú prekážkou pre seriózny vedecký výskum.

Bunka je základnou stavebnou jednotkou tela: všetky orgány a tkanivá sú tvorené bunkami. Je ťažké počítať s úspechom liekov alebo neliekových metód, ak sú vyvinuté bez dostatočných znalostí o bunkovej energii a medzibunkovej energetickej interakcii. Dá sa uviesť dosť príkladov, kde sú široko používané a odporúčané prostriedky zdraviu škodlivé.

V zdravotníctve dominuje vecný prístup. Látka je substancia. Logika liečenia je veľmi jednoduchá: poskytnúť telu potrebné látky (vodu, potravu, vitamíny, stopové prvky a v prípade potreby aj lieky) a odstrániť z tela produkty látkovej výmeny (exkrementy, prebytočné tuky, soli, toxíny atď.). .). Expanzia liekov naďalej triumfuje. Nové generácie ľudí v mnohých krajinách sa stávajú dobrovoľnými účastníkmi rozsiahleho experimentu. Farmaceutický priemysel žiada nových pacientov. Zdravých ľudí je však stále menej.

Tvorcu populárneho drogového sprievodcu sa raz opýtali, koľko drog musel osobne vyskúšať. Žiadna, znela odpoveď. Zdá sa, že tento inteligentný muž mal brilantné znalosti bunkovej biochémie a tieto znalosti dokázal dobre využiť v živote.

Predstavte si miniatúrnu časticu živej hmoty vo forme elipsoidu, disku, gule s priemerom približne 8-15 mikrónov (µm), ktorá je zároveň najkomplexnejším samoregulačným systémom. Bežná živá bunka sa nazýva diferencovaná, akoby sa zdôrazňovalo, že mnohé prvky, ktoré tvoria jej zloženie, sú navzájom jasne oddelené. Pojem "nediferencovaná bunka" spravidla patrí k modifikovanej, napríklad rakovinovej bunke. Diferencované bunky sa líšia nielen štruktúrou, vnútorným metabolizmom, ale aj špecializáciou, napríklad obličkové, pečeňové a srdcové bunky.

Vo všeobecnosti sa bunka skladá z troch zložiek: bunková membrána, cytoplazma, jadro. Zloženie bunkovej membrány spravidla zahŕňa troj-, štvorvrstvovú membránu a vonkajší obal. Dve vrstvy membrány sú zložené z lipidov (tukov), z ktorých prevažnú časť tvoria nenasýtené tuky - fosfolipidy. Bunková membrána má veľmi zložitú štruktúru a rôzne funkcie. Potenciálny rozdiel na oboch stranách membrány môže byť niekoľko stoviek milivoltov. Vonkajší povrch membrány obsahuje záporný elektrický náboj.

Typicky má bunka jedno jadro. Aj keď existujú bunky, ktoré majú dve alebo viac jadier. Funkciou jadra je uchovávať a prenášať dedičné informácie napríklad pri delení buniek, ako aj riadiť všetky fyziologické procesy v bunke. Jadro obsahuje molekuly DNA, ktoré nesú genetický kód bunky. Jadro je uzavreté v dvojvrstvovej membráne.

Cytoplazma tvorí väčšinu bunky a je to bunková tekutina s organelami a inklúziami, ktoré sa v nej nachádzajú. Organely sú trvalé zložky cytoplazmy, ktoré vykonávajú špecifické dôležité funkcie. Z nich nás najviac zaujímajú mitochondrie, ktoré sa niekedy nazývajú aj elektrárňami bunky. Každá mitochondria má dva membránové systémy: vonkajší a vnútorný. Vonkajšia membrána je hladká, lipidy a bielkoviny sú v nej zastúpené rovnomerne. Vnútorná membrána patrí k najzložitejším typom membránových systémov v ľudskom tele. Obsahuje veľa záhybov, nazývaných hrebenatky (cristae), vďaka ktorým sa povrch membrány výrazne zväčšuje. Táto membrána môže byť reprezentovaná ako súbor hubovitých výrastkov smerujúcich do vnútorného priestoru mitochondrií. Na jednu mitochondriu pripadá 10 až 4-10 až 5 takýchto výrastkov.

Okrem toho je vo vnútornej mitochondriálnej membráne o 50-60 enzýmov viac, celkový počet molekúl rôznych typov dosahuje 80. To všetko je potrebné pre chemickú oxidáciu a energetický metabolizmus. Medzi fyzikálnymi vlastnosťami tejto membrány je potrebné poznamenať vysoký elektrický odpor, ktorý je charakteristický pre takzvané konjugačné membrány, ktoré sú schopné akumulovať energiu ako dobrý kondenzátor. Potenciálny rozdiel na oboch stranách vnútornej mitochondriálnej membrány je asi 200-250 mV.

Možno si predstaviť, aká zložitá je bunka, ak napríklad pečeňová bunka hepatocytov obsahuje asi 2000 mitochondrií. Ale v bunke je mnoho ďalších organel, stovky enzýmov, hormónov a iných zložitých látok. Každá organela má svoj vlastný súbor látok, prebiehajú v nej určité fyzikálne, chemické a biochemické procesy. Látky v cytoplazmatickom priestore sú v rovnakom dynamickom stave, neustále sa vymieňajú s organelami a s vonkajším prostredím bunky cez jej membránu.

Ospravedlňujem sa Neodbornému čitateľovi za technické detaily, ale poznať tieto predstavy o bunke je užitočné pre každého človeka, ktorý chce byť zdravý. Musíme obdivovať tento zázrak prírody a zároveň brať do úvahy slabiny bunky, keď liečime. Všimol som si, keď obyčajný analgín viedol k edému tkaniva u mladého zdravého človeka. Je úžasné, ako bez rozmýšľania s akou ľahkosťou iní prehĺtajú tabletky!

Pochopenie zložitosti bunkového fungovania nebude úplné, ak nehovoríme o energii buniek. Energia v bunke sa vynakladá na vykonávanie rôznych prác: mechanické - pohyb tekutiny, pohyb organel; chemická - syntéza zložitých organických látok; elektrické - vytvorenie rozdielu elektrických potenciálov na plazmatických membránach; osmotický – transport látok do bunky a späť. Bez toho, aby sme si dali za úlohu vymenovať všetky procesy, obmedzíme sa na známe tvrdenie: bez dostatočného prísunu energie nie je možné dosiahnuť plné fungovanie bunky.

Odkiaľ bunka berie energiu, ktorú potrebuje? Podľa vedeckých teórií sa chemická energia živín (sacharidy, tuky, bielkoviny) premieňa na energiu makroergických (obsahujúcich veľa energie) väzieb adenozíntrifosfátu (ATP). Tieto procesy prebiehajú v mitochondriách buniek hlavne v cykle trikarboxylových kyselín (Krebsov cyklus) a počas oxidačnej fosforylácie. Energia uložená v ATP sa ľahko uvoľní, keď sa prerušia makroergické väzby, v dôsledku čoho je zabezpečená spotreba energie v tele.

Tieto predstavy však neumožňujú objektívne posúdiť kvantitatívne a kvalitatívne charakteristiky zásobovania energiou a výmeny energie v tkanivách, ako aj stavu bunkovej energie a medzibunkovej interakcie. Pozornosť by sa mala venovať najdôležitejšej otázke (G. N. Petrakovich), na ktorú nemôže odpovedať tradičná teória: v dôsledku akých faktorov sa uskutočňuje medzibunková interakcia? Koniec koncov, ATP sa tvorí a spotrebúva, pričom uvoľňuje energiu, vo vnútri mitochondrií.

Medzitým existuje dostatok dôvodov pochybovať o dobrom zásobovaní energiou orgánov, tkanív, buniek. Dokonca možno priamo konštatovať, že v tomto smere človek nie je príliš dokonalý. Svedčí o tom únava, ktorú mnohí zažívajú každý deň a ktorá začína človeka otravovať už od detstva.

Výpočty ukazujú, že ak by energia v ľudskom tele vznikla vďaka týmto procesom (Krebsov cyklus a oxidačná fosforylácia), tak pri nízkej záťaži by bol energetický deficit 30-50% a pri vysokej záťaži - viac ako 90 %. Potvrdzujú to štúdie amerických vedcov, ktorí dospeli k záveru, že mitochondrie nefungujú správne z hľadiska zásobovania človeka energiou.

Otázky o energii buniek a tkanív by zrejme ešte dlho zostali na okraji cesty, po ktorej sa pomaly uberá teoretická i praktická medicína, keby nenastali dve udalosti. Hovoríme o Novej hypotéze dýchania a objave endogénneho dýchania.

Pri chemických reakciách, keď sa vytvárajú väzby medzi jednoduchými molekulami, sa spotrebúva energia a pri rozbití sa energia uvoľňuje.

V procese fotosyntézy v zelených rastlinách sa energia slnečného žiarenia premieňa na energiu chemických väzieb, ktoré sa vyskytujú medzi molekulami oxidu uhličitého a vody. Vytvorí sa molekula glukózy: CO2 + H20 + Q (energia) \u003d C6H12O6.

Glukóza je hlavným zdrojom energie pre ľudí a väčšinu zvierat.

Proces asimilácie tejto energie sa nazýva „oxidačná fosforylácia“. Energia (Q) uvoľnená počas oxidácie sa okamžite použije na fosforyláciu kyseliny adenozíndifosforečnej (ADP):

ADP+P+Q (energia)=ATP

Ukazuje sa „univerzálna energetická mena“ bunkovej kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP). Môže sa použiť kedykoľvek na akúkoľvek prácu užitočnú pre telo alebo na zahriatie.

ATP®ADP+P+Q (energia)

Proces oxidácie glukózy prebieha v 2 etapách.

1. Anaeróbna (bezkyslíková) oxidácia alebo glykolýza prebieha na hladkom endoplazmatickom retikule bunky. V dôsledku toho sa glukóza roztrhne na 2 časti a uvoľnená energia je dostatočná na syntézu dvoch molekúl ATP.

2. Aeróbna (kyslíková) oxidácia. Dve časti glukózy (2 molekuly kyseliny pyrohroznovej) v prítomnosti kyslíka pokračujú v sérii oxidačných reakcií. Toto štádium prebieha na mitochondriách a vedie k ďalšiemu roztrhnutiu molekúl a uvoľneniu energie.

Výsledkom druhého stupňa oxidácie jednej molekuly glukózy je vznik 6 molekúl oxidu uhličitého, 6 molekúl vody a energie, ktorá stačí na syntézu 36 molekúl ATP.

Ako substráty pre oxidáciu v druhom stupni môžu byť použité nielen molekuly získané z glukózy, ale aj molekuly získané oxidáciou lipidov, proteínov, alkoholov a iných energeticky náročných zlúčenín.

Aktívna forma kyseliny octovej - A-CoA (acetylkoenzým A, resp. acetylkoenzým A) je medziproduktom oxidácie všetkých týchto látok (glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny a iné).

A-CoA je priesečníkom metabolizmu sacharidov, bielkovín a lipidov.

Pri nadbytku glukózy a iných substrátov prenášajúcich energiu ich telo začne ukladať. V tomto prípade sa glukóza oxiduje obvyklým spôsobom na kyselinu mliečnu a pyrohroznovú a potom na A-CoA. Ďalej sa A-CoA stáva základom pre syntézu mastných kyselín a molekúl tuku, ktoré sa ukladajú v podkožnom tukovom tkanive. Naopak, pri nedostatku glukózy sa syntetizuje z bielkovín a tukov prostredníctvom A-CoA (glukoneogenéza).

V prípade potreby je možné doplniť aj zásoby neesenciálnych aminokyselín pre stavbu niektorých bielkovín.

ATP je hlavným nosičom energie v bunke. Na realizáciu akýchkoľvek prejavov vitálnej aktivity buniek je potrebná energia. Autotrofné organizmy dostávajú počiatočnú energiu zo slnka počas fotosyntéznych reakcií, zatiaľ čo heterotrofné organizmy využívajú ako zdroj energie organické zlúčeniny z potravy. Energiu ukladajú bunky v chemických väzbách molekúl ATP ( adenosintrifosfátu), čo sú nukleotidy pozostávajúce z troch fosfátových skupín, cukrového zvyšku (ribózy) a zvyšku dusíkatej bázy (adenín).

Väzba medzi fosfátovými zvyškami sa nazýva makroergická, pretože keď sa rozbije, uvoľní sa veľké množstvo energie. Normálne bunka extrahuje energiu z ATP odstránením iba koncovej fosfátovej skupiny. V tomto prípade sa tvorí ADP (adenozíndifosfát), kyselina fosforečná a uvoľňuje sa 40 kJ/mol.

Molekuly ATP zohrávajú úlohu univerzálneho energetického vyjednávacieho čipu bunky. Sú dodávané na miesto energeticky náročného procesu, či už ide o enzymatickú syntézu organických zlúčenín, prácu molekulárnych motorických proteínov alebo membránových transportných proteínov atď. Reverzná syntéza molekúl ATP sa uskutočňuje pripojením fosfátovej skupiny na ADP s absorpciou energie. Ukladanie energie vo forme ATP bunkou sa uskutočňuje v priebehu reakcií energetického metabolizmu. Úzko súvisí s metabolizmom plastov, pri ktorom bunka produkuje organické zlúčeniny potrebné pre jej fungovanie.

Výmena látok a energie v bunke (metabolizmus).

Metabolizmus sa vzťahuje na súhrn všetkých reakcií metabolizmu plastov a energie, ktoré sú vzájomne prepojené. V bunkách neustále prebieha syntéza sacharidov, komplexných tukov a nukleových kyselín. Jedným z najdôležitejších procesov v metabolizme plastov je biosyntéza bielkovín. Syntéza zlúčenín v priebehu plastických výmenných reakcií je vždy energeticky náročná a prebieha s nevyhnutnou účasťou ATP.

Jedným zo zdrojov energie pre tvorbu ATP je enzymatický rozklad organických zlúčenín vstupujúcich do bunky (bielkoviny, tuky a sacharidy). Tento proces uvoľňuje energiu, ktorá je uložená v ATP. Štiepenie glukózy hrá zvláštnu úlohu v energetickom metabolizme bunky. Tento cukor sa syntetizuje v dôsledku fotosyntéznych reakcií a môže sa akumulovať v bunkách vo forme polysacharidov: škrobu a glykogénu. Podľa potreby sa polysacharidy rozkladajú a molekuly glukózy prechádzajú sériou postupných transformácií.

Prvá fáza, nazývaná glykolýza, prebieha v cytoplazme buniek a nevyžaduje kyslík. V dôsledku postupných reakcií zahŕňajúcich enzýmy sa glukóza rozkladá na dve molekuly kyselina pyrohroznová. V tomto prípade ide o dve molekuly ATP a energia uvoľnená pri štiepení chemických väzieb stačí na výrobu štyroch molekúl ATP. Výsledkom je, že energetický výťažok glykolýzy je malý a predstavuje dve molekuly ATP:

C6H1206 → 2C3H403 + 4H++ 2ATP

V anaeróbnych podmienkach (v neprítomnosti kyslíka) sú ďalšie transformácie spojené s rôznymi typmi fermentácia.

Každý vie mliečne kvasenie(kysnutie mlieka), ku ktorému dochádza v dôsledku činnosti húb a baktérií mliečneho kvasenia. Mechanizmom je podobná glykolýze, len konečným produktom je tu kyselina mliečna. Tento typ fermentácie prebieha v bunkách s nedostatkom kyslíka, napríklad v intenzívne pracujúcich svaloch. v blízkosti mliekarne alkoholové kvasenie. Jediný rozdiel je v tom, že produktmi alkoholového kvasenia sú etylalkohol a oxid uhličitý.

Ďalší stupeň, počas ktorého sa kyselina pyrohroznová oxiduje na oxid uhličitý a vodu, sa nazýva tzv bunkové dýchanie. Reakcie súvisiace s dýchaním prebiehajú v mitochondriách rastlinných a živočíšnych buniek a iba v prítomnosti kyslíka. Vo vnútornom prostredí mitochondrií prebieha množstvo chemických premien až po konečný produkt – oxid uhličitý. Zároveň v rôznych štádiách tohto procesu vznikajú medziprodukty rozkladu východiskovej látky s elimináciou atómov vodíka. Atómy vodíka sa zasa podieľajú na množstve ďalších chemických reakcií, ktorých výsledkom je uvoľňovanie energie a jej „zachovanie“ v chemických väzbách ATP a tvorba molekúl vody. Je zrejmé, že práve na viazanie odštiepených atómov vodíka je potrebný kyslík. Táto séria chemických transformácií je pomerne zložitá a prebieha za účasti vnútorných membrán mitochondrií, enzýmov a nosných proteínov.

Bunkové dýchanie má mimoriadne vysokú účinnosť. Dochádza k energetickej syntéze 30 molekúl ATP, ďalšie dve molekuly vznikajú pri glykolýze a šesť molekúl ATP vzniká ako výsledok premien produktov glykolýzy na mitochondriálnych membránach. Celkovo sa v dôsledku oxidácie jednej molekuly glukózy vytvorí 38 molekúl ATP:

C6H1206 + 602 → 6CO2 + 6H20 + 38ATP

Mitochondrie prechádzajú konečnými štádiami oxidácie nielen cukrov, ale aj iných organických zlúčenín – bielkovín a lipidov. Tieto látky bunky využívajú hlavne vtedy, keď sa končí prísun sacharidov. Najprv sa spotrebuje tuk, pri oxidácii ktorého sa uvoľní oveľa viac energie ako z rovnakého objemu sacharidov a bielkovín. Preto je tuk u zvierat hlavnou „strategickou rezervou“ energetických zdrojov. V rastlinách hrá škrob úlohu energetickej rezervy. Pri skladovaní zaberá podstatne viac miesta ako energeticky ekvivalentné množstvo tuku. Pre rastliny to nie je prekážkou, pretože sú nehybné a nenosia na sebe rezervy, ako zvieratá. Energiu zo sacharidov získate oveľa rýchlejšie ako z tukov. Bielkoviny plnia v organizme mnoho dôležitých funkcií, preto sa do energetického metabolizmu zapájajú až pri vyčerpaní zdrojov cukrov a tukov, napríklad pri dlhšom hladovaní.

Fotosyntéza. Fotosyntéza je proces, počas ktorého sa energia slnečného žiarenia premieňa na energiu chemických väzieb organických zlúčenín. V rastlinných bunkách prebiehajú procesy súvisiace s fotosyntézou v chloroplastoch. Vo vnútri tejto organely sa nachádzajú systémy membrán, v ktorých sú vložené pigmenty, ktoré zachytávajú žiarivú energiu slnka. Hlavným pigmentom fotosyntézy je chlorofyl, ktorý absorbuje najmä modré a fialové, ako aj červené lúče spektra. Zelené svetlo sa odráža, takže samotný chlorofyl a časti rastlín, ktoré ho obsahujú, sa javia ako zelené.

Rozlišujte chlorofyly a, b, c, d, ktorých vzorce majú menšie rozdiely. Hlavným je chlorofyl. a Bez nej je fotosyntéza nemožná. Zvyšné chlorofyly, nazývané pomocné, sú schopné zachytiť svetlo o trochu inej vlnovej dĺžke ako chlorofyl. a, ktorý pri fotosyntéze rozširuje absorpčné spektrum svetla. Rovnakú úlohu zohrávajú aj karotenoidy, ktoré vnímajú kvantá modrého a zeleného svetla. V rôznych skupinách rastlinných organizmov nie je distribúcia ďalších chlorofylov rovnaká, čo sa používa v taxonómii.

K samotnému zachytávaniu a premene energie žiarenia dochádza počas svetelná fáza. Pri absorpcii svetelných kvánt prechádza chlorofyl do excitovaného stavu a stáva sa donorom elektrónov. Jeho elektróny sa prenášajú z jedného proteínového komplexu do druhého pozdĺž elektrónového transportného reťazca. Proteíny tohto reťazca, podobne ako pigmenty, sú sústredené na vnútornej membráne chloroplastov. Keď elektrón prechádza cez nosný reťazec, stráca energiu, ktorá sa využíva na syntézu ATP.

Pôsobením slnečného žiarenia v chloroplastoch dochádza aj k štiepeniu molekúl vody – fotolýze, pričom vznikajú elektróny, ktoré kompenzujú ich stratu chlorofylom; ako vedľajší produkt, ktorý produkuje kyslík.

Funkčný význam svetelnej fázy teda spočíva v syntéze ATP a NADP·H premenou svetelnej energie na chemickú energiu.

Zo všetkých pigmentov, ktoré zachytávajú svetelné kvantá, len chlorofyl a schopné prenášať elektróny do transportného reťazca. Zvyšné pigmenty najskôr prenesú energiu elektrónov excitovaných svetlom na chlorofyl a a reťazec reakcií svetelnej fázy opísaný vyššie už od nej začína.

Na realizáciu tmavá fáza Fotosyntéza nevyžaduje svetlo. Podstatou procesov, ktoré tu prebiehajú, je, že molekuly získané v ľahkej fáze sa využívajú v sérii chemických reakcií, ktoré „fixujú“ CO 2 vo forme sacharidov. Všetky reakcie tmavej fázy prebiehajú vo vnútri chloroplastov a látky uvoľnené pri „fixácii“ oxidu uhličitého sa opäť využívajú pri reakciách svetlej fázy.

Celková rovnica fotosyntézy je:

6CO2 + 6H20 -→ C6H1206 + 602

Vzťah a jednota procesov výmeny plastov a energie. Procesy syntézy ATP prebiehajú v cytoplazme (glykolýza), v mitochondriách (bunkové dýchanie) a v chloroplastoch (fotosyntéza). Všetky reakcie prebiehajúce počas týchto procesov sú reakciami výmeny energie. Energia uložená vo forme ATP sa vynakladá v reakciách metabolizmu plastov na tvorbu bielkovín, tukov, sacharidov a nukleových kyselín potrebných pre život bunky. Všimnite si, že tmavá fáza fotosyntézy je reťaz reakcií plastovej výmeny a svetlá fáza je energia.