В живите организми метаболизмът непрекъснато се осъществява, т.е. метаболизъм . Няколко хиляди химични реакции протичат едновременно в клетката. Метаболитният процес може да бъде катаболен или анаболен .

анаболизъм

Анаболен процес е синтетичен процес - т.е. той синтезира нови органични вещества или образува нови структури. В такъв процес енергията, получена от фотосинтеза, хемосинтеза или от катаболен процеси. Така напр. протеини, фосфолипиди (компоненти на клетъчната мембрана) или ДНК.

Катаболен процес е процес на разлагане - това е фазата на метаболизма, когато сложни молекули - напр. протеините се разграждат на по-прости, по-малки молекули (в случай на протеини на аминокиселини). В този случай енергията се освобождава под формата на АТФ ( аденозин трифосфат ), който се използва в гореспоменатите анаболни процеси. Ако продуктът от катаболния процес е вреден или безполезен за организма, той се елиминира от организма (напр. От дихателната или храносмилателната система.

Както в катаболните, така и в анаболните процеси химичните промени са свързани с енергийни промени, затова говорим за енергиен метаболизъм . За да осигури жизненоважни функции, клетката се нуждае от енергия - докато тя може да използва само енергия, която е свързана в химическите връзки на органичните молекули. Разграничаваме как клетките осигуряват своя енергиен източник автотрофни клетки и хетеротрофни .

Хетеротрофни клетки са клетки, които използват енергията, свързана в енергийните вещества, които са получили от околната среда, т.е. за "производството" на техните органични вещества, които са им необходими за тяхното развитие и растеж, те използват въглерода, получен от разлагането на полученото органично вещества. Хетеротрофните клетки включват повечето бактерии, всички гъби, протозои и клетки на многоклетъчни животни (включително хора). Специален случай на хетеротрофия е паразитизъм (т.е. връзка, при която един организъм взема хранителни вещества от друг или живее в друг, отслабвайки го), и сапрофитизъм (т.е. хранене от мъртви организми или органични остатъци, които сапрофитът се разлага и минерализира в прости неорганични вещества).

Автотрофни клетки клетките са в състояние да използват форми на енергия, различни от химическа енергия, в допълнение към усвояването. Най-често използват лъчиста (светлинна) енергия. Те не използват директно тази енергия, а първо я трансформират в химическа енергия - тоест синтезират органични вещества. Ще споменем формите на автотрофия фотоавтотрофия (фотосинтеза) а хемоавтотрофия .

Фотосинтеза ние разбираме процеса на създаване органична материя, в който въглеродният диоксид се фиксира с помощта на слънчева енергия. Фотосинтезата се осъществява в някои бактерии, цианобактерии, еукариотни водорасли и клетки на зелени части на многоклетъчни растения.

Под термина хемотрофия разбираме събитие, при което се получава окисляване неорганични субстратът придобива химическа енергия.

Пренос на енергия в клетката

Енергията, създадена по време на катаболния процес, се съхранява и след това се предава по време на анаболния процес. Преносът на енергия се осъществява чрез т.нар. "Макроергични съединения" - т.е. съединения, които имат много енергия, складирана в техните макроергични връзки. Най-важният енергиен носител в клетката е аденозин трифосфат - ATP . Молекулата АТФ се състои от азотна основа - аденин , захар - рибоза и три остатъка фосфорна киселина .

ATP постоянно се образува в митохондриите при необходимост. Разцепването преобразува ATP в аденозин дифосфат - ADP , по този начин консумацията на енергия се реализира на различни места в клетката. По време на това преобразуване (ATP в ADP) се освобождава безплатна енергия - които след това могат да се използват за движение, поддържане на температурата, възпроизвеждане и т.н., и топлина - т.е. енергия, излъчваща към околността.

Специфични макроергичен връзката в молекулата на АТФ се намира между фосфатни остатъци .

Фиг. 1: АТФ молекула (зелено - 3 фосфатни остатъка; червено - рибоза; синьо - аденин

Повторете:

1. Каква е разликата между анаболизма и катаболизма?
2. Какво е хемотрофия?
3. Дайте пример за клетки, в които протича фотосинтезата.
4. Където в молекулата на АТФ има "скрита" енергия?