Metabolismen
Metabolism innebär många små reaktionssteg hopkopplade till reaktionsserier i jämvikt. Den kontrolleras av hormoner och enzymer. Den kan äga rum i aerob miljö (med syre) eller i anaerob miljö (utan syre). Växter bygger själva upp sin energi (autotrofa) genom fotosyntesen, vilken sker i kloroplasterna. Djuren är heterotrofa. Djur konsumerar kolhydrater, fetter, proteiner som sedan bryts ned av enzymer till monosackarider, fettsyror och aminosyror. Dessa ämnen oxideras sedan, såsom glukos till koldioxid, vatten och energi. Vid katabola processerna i cellen brukar tre steg beskrivas. Steg 1 kallas glykolysen, Steg 2 kallas citronsyracykeln och Steg 3 kallas andningskedjan.
Några ordförklaringar :
Metabolismen = Cellens ämnesomsättning
Anabolism = Uppbyggnad
Katabolism = Nedbrytning
Respiration = Cellandning = C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O
Fosforylering = En fosfatgrupp flyttas till ett ämne och ger det nya egenskaper
ATP = Adenosintrifosfat. Består av kvävebas och ribos och 3 fosfatgrupper.
Glykolysen
Glykolysen sker i cellernas cytoplasma och innebär att en glukosmolekyl bryts ner till 2 molekyler pyrodruvsyra och att kemisk energi frigörs i form av ATP och NADH. I de övriga stegen av processen krävs det tillgång av syre.
Vid otillräcklig syretillförsel kan metabolism ändå ske under viss tid. Pyruvat kan då omvandlas till mjölksyra, t.ex. i muskler. När sedan syrekoncentrationen ökar omvandlas mjölksyra tillbaka till pyruvat. Jäsning av glukos till etanol är också en anaerob process. Den innebär att jästenzymer oxiderar glukos till pyruvat och sedan sker oxidation till koldioxid och reduktion till etanol.
Citronsyracykeln
Glykolysen kopplas ihop med följande steg, citronsyracykeln genom att det viktiga ämnet acetyl-koenzym A bildas. Detta sker på så sätt att 4-kolskroppen pyruvats acetylgrupp, CH3-CO- kopplas ihop med coenzym A. Detta förlopp visas på nedanstående figur.
Citronsyracykeln sker i mitokondriens matrix och är en cyklisk process som innebär fullständig oxidation av pyruvat till koldioxid, nedbrytning av fettsyror och aminosyror. Dess reaktionssteg katalyseras av enzymer inuti de cellstrukturer som kallas mitokondrier. Nedbrytningskedjan löper i cirkel och sker genom förbränning med syre (oxidation). Förloppet startar med ättiksyra (ell. dess salt, acetat) som är kopplad till koenzym A (acetyl-CoA). Denna acetylgrupp förenas sedan med 4-kols-karboxylsyra (oxalättiksyra) och 6-kols-karboxylsyra (dvs. citronsyra) bildas. Två koldioxid-molekyler spjälkas av i cykeln och det bildas också två s.k. väte-bärare, NADH och FADH2. Dessa används sedan i steg 3, andningskedjan. Figur över citronsyracykeln finns nedan.
Andningskedjan
NADH och FADH2 ingår i den s.k. andningskedjan (elektrontransportkedjan), vars huvuduppgift är att frigöra energi. Slutprodukterna blir koldioxid och vatten. I andningskedjan oxideras NADH och FADH2 genom medverkan av vissa proteiner och enzymer, så att energi frigörs. Den kan utnyttjas för värmeproduktion men binds framför allt i form av ATP (adenosintrifosfat), den molekyl som organismen behöver för de flesta energikrävande processer. ATP bildas av ADP (adenosindifosfat) och fosfat. Andningskedjan sker i mitokondriens inre mem-bran. Denna process ger mest energi, ca 90% i metabolismen. Den innebär ett avgivande av elek-troner (oxidation) och ATP byggs upp (oxidativ fosforylering). Vid elektrontransport uppkommer differens i H+ koncentrationen över inre membranet, vilket medför att energi frigörs i form av ATP. Figur över andningskedjans reaktioner finns också nedan.
Figur över Glykolysen och Citronsyracykeln
Figur över andningskedjan
Källor : Internet och Kemiböcker
