Τι είναι το μεταβολισμό των κυττάρων;

Ο μεταβολισμός των κυττάρων είναι ένας γενικός όρος που καλύπτει όλες τις χημικές αντιδράσεις που μετατρέπουν την ενέργεια ή χρησιμοποιούν ενέργεια μέσα σε ένα κύτταρο.Τα κύτταρα των ανθρώπων και πολλοί άλλοι πολυκυτταρικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν τη διαδικασία αερόβιας αναπνοής για να μετατρέψουν τα τρόφιμα σε ενέργεια.Τα φυτά και ορισμένοι μικροοργανισμοί εκτελούν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.Άλλοι οργανισμοί χρησιμοποιούν αναερόβια αναπνοή ή ζύμωση, τύπους μεταβολισμού κυττάρων που δεν απαιτούν οξυγόνο.Οι καταβολικές αντιδράσεις παράγουν ενέργεια για τη χρήση του κυττάρου, ενώ οι αναβολικές αντιδράσεις απαιτούν ενέργεια για τη δημιουργία μορίων που είναι απαραίτητα για να συνεχίσει η λειτουργία του κυττάρου.Τα κύτταρα αποθηκεύουν ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), η οποία δημιουργείται από καταβολικές αντιδράσεις και χρησιμοποιείται από αναβολικές αντιδράσεις.

Η αερόβια αναπνοή καταστρέφει τις οργανικές πηγές άνθρακα, όπως υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και λίπη.Πρώτον, η διαδικασία της γλυκόλυσης σπάει ένα μόριο γλυκόζης mdash.μια ζάχαρη με έξι άτομα άνθρακα mdash;σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, δύο μόρια μειωμένου δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμιδίου (NADH) και δύο μόρια ΑΤΡ.Ο κύκλος του KREB, που ονομάζεται επίσης κύκλος κιτρικού οξέος (CAC) ή ο κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA), διασπάται περαιτέρω το πυροσταφυλικό που δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό, δημιουργώντας δύο ακόμη μόρια της ΑΤΡ στη διαδικασία.Ένας μηχανισμός που ονομάζεται αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων μεταφέρει άτομα υδρογόνου από NADH σε οξυγόνο.Αυτή η μεταφορά απελευθερώνει ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για τη δημιουργία 34 επιπλέον μορίων του ΑΤΡ.

Η γλυκόλυση και ο κύκλος του KREB λαμβάνουν χώρα με τον ίδιο τρόπο στην αναερόβια αναπνοή όπως κάνουν στην αερόβια αναπνοή.Στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, ωστόσο, ανόργανα μόρια mdash.Μόρια που δεν περιέχουν άνθρακα mdash;χρησιμοποιούνται ως δέκτης ηλεκτρονίων στη θέση του οξυγόνου.Ο τύπος του ανόργανου μορίου που χρησιμοποιείται εξαρτάται από τον οργανισμό.Για παράδειγμα, ορισμένοι οργανισμοί χρησιμοποιούν ενώσεις που περιέχουν θείο και ορισμένοι χρησιμοποιούν ενώσεις που περιέχουν άζωτο.Η αναερόβια αναπνοή παράγει συνολικά 36 μόρια του ΑΤΡ, σε αντίθεση με 38 για αερόβια αναπνοή. Η ζύμωση είναι μια άλλη μορφή αναερόβιας μεταβολισμού, αλλά σε αντίθεση με την αναερόβια αναπνοή, δεν περιλαμβάνει μια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων ή τον κύκλο του KREB.Η γλυκόλυση διασπά τα οργανικά μόρια για τη δημιουργία ενέργειας.Δεδομένου ότι η γλυκόλυση είναι η μόνη αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε ζύμωση, παράγει μόνο δύο μόρια ΑΤΡ ανά μόριο γλυκόζης. Τα φυτά και ορισμένοι μικροοργανισμοί, οι οποίοι ταξινομούνται ως φωτοαυροτροφίες, κερδίζουν την ενέργεια τους από μια μορφή μεταβολισμού κυττάρων που ονομάζεται φωτοσύνθεση, αντί της αναπνοής.Τα φωτοατοτροφικά παίρνουν ενέργεια από το φως και μετατρέπουν την σε χημική ενέργεια με τη μορφή ATP.Τα κύτταρα στη συνέχεια χρησιμοποιούν το ΑΤΡ για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε γλυκόζη και άλλα θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται ο οργανισμός.