Sisu
- Fotosünteesi metabolism
- Energiakinnitusreaktsioon
- Süsiniku fikseerimise reaktsioon
- Rakuhingamine
- Glükoloos: glükoosi lagundamine
- Krebsi tsükkel
- Elektronide transpordisüsteem
Taimede ja muude organismide jaoks kasutatava energia saamiseks kasutatakse fotosünteesi ja rakulist hingamistsüklit. Need protsessid toimuvad molekulaarsel tasandil organismide rakkudes. Sellel skaalal viiakse energiat sisaldavad molekulid läbi metaboolsete protsesside kaudu, mis annavad energiat, mida saab kohe kasutada. Üks selline energiaallikas toodetakse fotosünteesis; teist hoitakse aku kujul nagu rakuhingamist.
Fotosünteesi metabolism
Taimed saavad valgusenergiat lehtedel olevate väikeste pooride kaudu, mida nimetatakse stomataks, ja muundavad selle organellides, mida nimetatakse kloroplastideks, mis asuvad taimede rakkudes lehtedes ja rohelistes vartes. Organellid on raku spetsiaalsed osad, mis toimivad elundite moodi. Selles protsessis kasutatakse energiat süsihappegaasi ja vee muundamiseks süsivesikuteks nagu glükoos ja molekulaarne hapnik.
Fotosüntees on kaheosaline metaboolne protsess. Fotosünteesi biokeemilise raja kaks osa on energiat fikseeriv reaktsioon ja süsinikku fikseeriv reaktsioon. Esimene neist toodab adenosiintrifosfaadi (ATP) ja nikotiinamiidadeniini dinukleotiidfosfaatvesiniku (NADPH) molekule. Mõlemad molekulid sisaldavad energiat ja neid kasutatakse süsiniku fikseerimise reaktsioonis glükoosi moodustamiseks.
Energiakinnitusreaktsioon
Fotosünteesi energiakinnitusreaktsioonis juhitakse elektronid läbi koensüümide ja molekulide, kus nad vabastavad oma energia. Enamik elektrone juhitakse mööda ahelat, kuid osa sellest energiast kasutatakse vesiniku kujul olevate prootonite viimiseks kloroplasti sees olevasse tülakoidmembraani. Seejärel kasutatakse kinnipeetud energiat ATP ja NADPH sünteesimiseks.
Süsiniku fikseerimise reaktsioon
Süsiniku fikseerimise reaktsiooni käigus kasutatakse energiat fikseerivas reaktsioonis toodetud ATP ja NADPH süsivesikute muundamiseks glükoosiks ning muudeks suhkruteks ja orgaanilisteks aineteks. See toimub Calvini tsükli kaudu, mis sai nime teadlasele Melvin Calvinile. Tsüklis kasutatakse atmosfäärist omandatud süsinikdioksiidi. Vesinik NADPH-st, süsinik süsinikdioksiidist ja hapnik veest ühendavad, moodustades glükoosimolekulid tähistatud C6H12O6.
Rakuhingamine
Organismid kasutavad süsivesikute energiaks muundamiseks rakulist hingamist ja see protsess toimub raku tsütoplasmas. Süsivesikutest vabanev energia salvestub ATP molekulidesse. Need molekulid moodustatakse süsivesikutest saadud energia abil adenosiindifosfaadi (ADP) molekulide ja fosfaatioonide ühendamiseks. Seejärel kasutavad rakud seda salvestatud energiat mitmesuguste energiasõltuvate protsesside jaoks.
Rakkude hingamise käigus toodetakse ka vett ja süsinikdioksiidi. Protsess, mis annab need kolm produkti, koosneb neljast osast: glükoloos, Krebsi tsükkel, elektronide transpordisüsteem ja kemioosmoos.
Glükoloos: glükoosi lagundamine
Glükoloosi ajal laguneb glükoos kaheks püruviinhappe molekuliks. Selle protsessi käigus toodetakse kaks ATP molekuli. Glükoloosi ajal saadakse ka kaks nikotiinamiidadeniindinukleotiidi (NADH) molekuli, mida kasutatakse elektronide transpordisüsteemis.
Krebsi tsükkel
Krebsi tsüklis kasutatakse NADH moodustamiseks kahte glükoosi ajal toodetud püruvichappe molekuli. See juhtub siis, kui NAD-le lisatakse vesinikku. Krebsi tsükli jooksul toodetakse ka kahte ATP molekuli.
Protsessis eralduvad süsinikuaatomid ühinevad hapnikuga, moodustades süsihappegaasi. Kui tsükkel on lõppenud, eraldub kuus süsinikdioksiidi molekuli. Need kuus molekuli vastavad kuuele glükoosi süsinikuaatomile, mida algselt kasutati glükoloosi korral.
Elektronide transpordisüsteem
Tsütokroomid (rakupigmendid) ja koensüümid mitokondrites moodustavad elektronide transpordisüsteemi.
NAD-st võetud elektronid transporditakse läbi nende kandja- ja ülekandemolekulide. Süsteemi teatud punktides transporditakse NADH-st vesinikuaatomite kujul olevad prootonid üle membraani ja vabastatakse mitokondrite välispiirkonda. Hapnik on ahela viimane elektronide aktseptor. Elektroni saamisel seob hapnik vabanenud vesinikuga vett.