Aine ja energiavahetus Metabolism Organismides toimuvad snteesi ja

Aine- ja energiavahetus

Metabolism Organismides toimuvad sünteesi ja lagundamisprotsessid, mis tagavad aine- ja energiavahetuse ümbritseva kk-ga. Vastavalt energia saamise viisile jagatakse organismid autotroofideks ja heterotroofideks. Autotroofid sünteesivad ise elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest. Heterotroofid saavad oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsioonil.

Miksotroof Organismid, kes suudavad vastavalt keskkonnale oma ainevahetustüüpi muuta. roheline silmviburlane putuktoidulised taimed Huulheinad

Assimilatsioon Organismis toimuvad sünteesiprotsessid. Selle käigus saadakse: sahhariide, lipiide, valke, nukleiinhappeid jne. Vaja on lähteaineid, ensüüme, täiendavat energiat (makroergilised ühendid). Näiteks: fotosüntees, DNA süntees

Dissimilatsioon Organismis toimuvad lagundamisprotsessid. Toiduga saadavad või organismis sünteesitud orgaanilised ühendid lõhustatakse ensüümide abil lihtsama ehitusega molekulideks. Tavaliselt vabaneb energia, mis talletatakse makroergilistesse ühenditesse nt. ATP (40%) ning eraldub soojusena (60%). Näiteks: glükoosi lagundamisel vabaneb 38 ATP molekuli

Orgaaniliste ainete dissimilatsioon Organismi esmaseks ja kõige kiiremini kasutatavaks energiaallikaks on sahhariidid. 1 g sahhariidide oksüdatsioonil vabaneb 17, 6 k. J energiat Järgnevalt kasutab organism rasvu. 1 g lipiidide oksüdatsioonil vabaneb 38, 9 k. J energiat Viimasena valke, kuna valkudel on väga palju teisi tähtsaid ülesandeid organismis. 1 g valkude oksüdatsioonil vabaneb 17, 6 k. J energiat

ATP ehk adenosiintrifosfaat Universaalne keemilise energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb rakkude metabolismis. ATP molekuli ehitus: lämmastikalus adeniin 3 fosfaatrühma suhkur riboos

Teised makroergilised ühendid Erinevad lämmastikalused: GTP guanosiintrifosfaat (lämmastikalus guaniin) CTP tsütosiintrifosfaat (lämmastikalus tsütosiin) TTP tümidiintrifosfaat (lämmastikalus tümidiin) UTP uratsiiltrifosfaat (lämmastikalus uratsiil) Kasutatakse organismis DNA-, RNA- ja valgusünteesil.

Glükoosi lagundamine Glükoos on peamine organismisisene energiallikas. Enamasti talletatakse glükoosivarud organismis polüsahhariididena, mis lagundatakse monomeerideks. Tärklis (polüsahhariid) glükoos (monosahhariid) Glükoosi lagundamine on dissimilatsiooniprotsess, mis on universaalne (toimub ühtemoodi loomades ja taimedes). C 6 H 12 O 6 6 CO 2 + 6 H 2 O + energia 38 ADP + Pi 38 ATP

Glükoosi lagundamise etapid 1. Glükolüüs 2. toimub päristuumse raku tsütoplasmavõrgustikus. 3. 2. Tsitraaditsükkel 4. toimub mitokondri sisemuses. 5. 3. Hingamisahela reaktsioonid 6. toimuvad mitokondri harjakeste membraanidel.

Glükolüüs

Aeroobne glükolüüs Erinevate ensüümide toimel toimub 10 erinevat üksteisele järgnevat reaktsiooni, mille tulemusena tekib 2 püroviinamarihappe molekuli ning 4 vesiniku aatomit. Glükoos 2 püroviinamarihape (CH 3 COCOOH) + 4 H 2 ADP + Pi 2 ATP Eraldunud vesinikuaatomid seostuvad vesinikukandjaga NAD – mis võimaldab vesinikuaatomeid hiljem kasutada. 2 NAD + 4 H 2 NADH 2

Piimhappekäärimine Toimub lihaskoe rakkudes piimhappebakterite elutegevuse käigus. Vesinikku ei eraldu. Glükoos 2 piimhape (C 2 H 4 COOH) 2 ADP + Pi 2 ATP Treenimata lihastes põhjustab valu, väsimust ja krampe. Lihastes moodustunud piimhape kandub verega maksa ja lagundatakse seal püroviinamarihappeks, mis liigub edasi tsitraaditsüklisse. Lihaste töövõime taastub.

Etanoolkäärimine Suhkru lagundamine pärmseente toimel. Protsess kestab seni kuni jätkub glükoosi, või tekkiv etanool pärsib pärmiseente elutegevuse. Eraldub süsihappegaas. Glükoos 2 etanool (C 2 H 5 OH) + CO 2 2 ADP + Pi 2 ATP Kui õhuhapnikku juurdepääs ei ole takistatud, oksüdeerivad segusse sattunud äädikhappebakterid etanooli veiniäädikaks, mida on võimalik kasutada toidu valmistamisel.

Tsitraaditsükkel Püroviinamarihappe edasine lagundamine koosneb reaktsioonidest, mille käigus eralduvad järk-järgult CO 2 molekulid ja H aatomid.

Tsitraaditsükkel Eraldub 20 vesiniku aatomit, mis pärinevad vaheetapist, tsitraaditsüklist ja vee molekulidest; Vesiniku aatomid seotakse NAD poolt 10 NADH 2 molekuli (mis suunduvad hingamisahelasse); Jääkproduktina eraldub CO 2, mis mitokondritest välja (väljahingatav õhk). difundeerub

Glükolüüsil moodustus 2 NADH 2 molekuli; GLÜKOLÜÜS Tsitraaditsüklis 10 NADH 2 molekuli. Seega ühe glükoosi molekuli kohta tekib kokku 12 NADH 2 molekuli, mis liiguvad hingamisahela reaktsioonidesse. TSITRAADITSÜKKEL HINGAMISAHELA REAKTSIOONID

Hingamisahela reaktsioonides vabanevad NADH 2 molekulid H aatomitest. Moodustunud NAD on uuesti kasutatav 1. ja 2. etapis. Eraldunud vesinik seotakse hapnikuga ja moodustub H 2 O. Vabaneva energia arvel saab 12 NADH 2 molekuli kohta sünteesida 36 ATP molekuli. 12 NADH 2 + 6 O 2 12 NAD + 12 H 2 O 36 ADP + 36 Pi 36 ATP

C 6 H 12 O 6 6 CO 2 + 6 H 2 O 38 ADP + Pi 38 ATP Kokku võib aeroobsetes tingimustes ühe glükoosimolekuli lõplikul lagundamisel moodustuda 38 ATP molekuli. Glükolüüsil saadi 2 ATP molekuli Hingamisahela reaktsioonide tulemusel veel 36 ATP http: //www. teachersdomain. org/resources/tdc 02/sci/life/cell/mitochondria/index. html

NADH 2 GLÜKOLÜÜS Glükoos Pyr NADH 2 TSITRAADI TSÜKKEL CO 2 HINGAMISAHELA REAKTS.

FOTOSÜNTEES 6 CO 2 + 12 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2 Fotosünteesi kasutegur ja kiirus sõltuvad: valguse tugevusest süsihappegaasi konsentratsioonist õhus taimede varustatusest vee ja mineraalainetega taime füsioloogilisest seisundist temperatuurist lehe vanusest taimeliigist

Fotosüntees toimub nähtava valguse vahemikus 380 -750 nm Fotosünteesi protsess on maksimaalse efektiivsusega spektri punases või violetses osas. NÄHTAV VALGUS

Fotosünteesi valgusstaadium: Reaktsioonid kulgevad kloroplastide sisemembraanides ainult valgusenergia mõjul. Klorofülli molekulid moodustavad koos teiste pigmentide ja valkudega fotosüsteeme – valgusenergia muundumiseks vajalikke kogumikke. Fotosüsteem II pigmendid teostavad vee fotooksüdatsiooni (fotolüüsi) ja ATP sünteesi. 2 H 2 O 4 H+ + 4 e- + O 2 Eralduvad vesinikioonid ja elektronid. Eraldunud hapnik difundeerub läbi õhulõhede atmosfääri.

Fotosünteesi valgusstaadium: Fotosüsteem I pigmendid osalevad NADPH 2 moodustamisel. NADP + 2 e- + 2 H+ NADPH 2 Valgusstaadiumis on valgusenergia muundatud keemiliseks energiaks ja hapnik on vabanenud atmosfääri. Reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH 2 molekulid, mis on vajalikud fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonideks. Link: Fotosünteesi valgusstaadium

Fotosünteesi pimedusstaadium ehk Calvini tsükkel: Pimedusstaadiumi reaktsioonid toimuvad kloroplastide stroomas. Süsinikuallikaks on õhulõhede kaudu taime sisenenud CO 2. Vesinikuallikaks on NADPH 2. Energiaallikaks on vaja 18 ATP molekuli. 6 CO 2 + 12 NADPH 2 C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 12 NADP 18 ATP 18 ADP + 18 Pi

Fotosünteesi pimedusstaadium ehk Calvini tsükkel: NADP-d ja ADP-d kasutatakse uuesti valgusstaadiumi reaktsioonides. Glükoos väljub kloroplastidest või moodustab neis säilitustärklise. Glükoosist ja Calvini tsükli vaheühenditest saab alguse lipiidide ja aminohapete süntees.

H 2 O CO 2 valgusenergia ADP NADP Pimedusstaadium valgusstaadium ATP varuained NADPH 2 aminohapped lipiidid O 2 suhkrud

Fotosünteesi tähtsus: Anorgaanilistest ainetest esmase orgaanilise aine loomine; Glükoos on põhiline energiallikas enamikus organismides; Toiduahela esimeseks lüliks; Toiduks heterotroofidele; Hapnik osaleb hingamisel, osooni tekkel, põlemisel. Süsiniku- ja hapnikuringes tähtsal kohal; Fossiilsete kütuste teke (nafta, kivisüsi, maagaas);