Πώς τα κύτταρα κάνουν και χρησιμοποιούν ενέργεια;

Τα κύτταρα δημιουργούν και χρησιμοποιούν ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή . Αυτή η διαδικασία είναι ουσιαστικά μια σειρά χημικών αντιδράσεων που διασπούν τη γλυκόζη (ζάχαρη) παρουσία οξυγόνου για την απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη).

Εδώ είναι μια απλοποιημένη κατανομή:

1. Γλυκόλυση:

- Η γλυκόζη χωρίζεται σε πυροσταφυλικό στο κυτταρόπλασμα.

- Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ (2 μόρια) και NADH (φορέας ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας).

2. Κύκλος Krebs (κύκλος κιτρικού οξέος):

- Το πυροσταφυλικό εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και μετατρέπεται σε ακετυλο-ΟοΑ.

- Η ακετυλο-ΟοΑ εισέρχεται στον κύκλο Krebs, παράγοντας περισσότερα ΑΤΡ, NADH και FADH2 (άλλος φορέας ηλεκτρονίων).

3. Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων:

- Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας από NADH και FADH2 περνούν κατά μήκος μιας αλυσίδας μορίων στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.

- Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται για την αντλία πρωτονίων σε όλη τη μεμβράνη, δημιουργώντας μια κλίση συγκέντρωσης.

- Τα πρωτόνια ρέουν πίσω από τη μεμβράνη μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ, δημιουργώντας μια μεγάλη ποσότητα ΑΤΡ (περίπου 32 μόρια).

Χρήση ενέργειας:

Η ενέργεια που αποθηκεύεται στο ATP χρησιμοποιείται για διάφορες κυτταρικές διεργασίες, όπως:

- Σύάση μυών: Το ATP παρέχει την ενέργεια για τις μυϊκές ίνες να μειωθούν και να συμβάλουν.

- Ενεργή μεταφορά: Οι αντλίες ATP που μετακινούν μόρια σε κυτταρικές μεμβράνες έναντι των κλίσεων συγκέντρωσης τους.

- Σύνθεση πρωτεΐνης: Το ATP απαιτείται για το σχηματισμό πεπτιδικών δεσμών κατά τη διάρκεια της παραγωγής πρωτεϊνών.

- Τμήμα κυττάρων: Το ATP είναι απαραίτητο για την αντιγραφή του DNA και άλλες διεργασίες που εμπλέκονται στην κυτταρική διαίρεση.

- Μεταγωγή σήματος: Το ATP χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση των ενζύμων και άλλων σηματοδοτικών μορίων.

Εκτός από την κυτταρική αναπνοή, τα κύτταρα μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν άλλες μεθόδους για τη δημιουργία ενέργειας:

- φωτοσύνθεση: Τα φυτά και μερικά βακτήρια χρησιμοποιούν το φως του ήλιου για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε γλυκόζη, αποθηκεύοντας ενέργεια στη διαδικασία.

- Ζύμωση: Μερικοί οργανισμοί μπορούν να παράγουν ΑΤΡ χωρίς οξυγόνο χρησιμοποιώντας ζύμωση, η οποία παράγει γαλακτικό οξύ ή αιθανόλη ως υποπροϊόντα.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα κάνουν και χρησιμοποιούν την ενέργεια είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση πολλών βιολογικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού, της ανάπτυξης και της ανάπτυξης.