Co je buněčný metabolismus?
Metabolismus buněk je obecný pojem pokrývající všechny chemické reakce, které přeměňují energii nebo využívají energii uvnitř buňky. Buňky lidí a mnoho dalších buněčných organismů používají proces aerobního dýchání k přeměně jídla na energii. Rostliny a některé mikroorganismy provádějí proces fotosyntézy. Jiné organismy používají anaerobní dýchání nebo fermentaci, typy buněčného metabolismu, které nevyžadují kyslík.
Při metabolismu buněk se vyskytují dva typy chemických reakcí, katabolické reakce a anabolické reakce. Katabolické reakce produkují energii pro použití buňky, zatímco anabolické reakce vyžadují energii k vytvoření molekul, které jsou nezbytné pro další fungování buňky. Buňky ukládají energii ve formě adenosintrifosfátu (ATP), který je vytvářen katabolickými reakcemi a využíván anabolickými reakcemi.
Aerobní dýchání rozkládá organické zdroje uhlíku, jako jsou uhlohydráty, bílkoviny a tuky. Zaprvé, proces glykolýzy rozkládá molekulu glukózy - cukr se šesti atomy uhlíku - na dvě molekuly pyruvátu, dvě molekuly redukovaného nikotinamid adenin dinukleotidu (NADH) a dvě molekuly ATP. Krebův cyklus, nazývaný také cyklus kyseliny citronové (CAC) nebo cyklus trikarboxylové kyseliny (TCA), dále štěpí pyruvát vzniklý během glykolýzy na oxid uhličitý a vodu, čímž se vytvoří další dvě molekuly ATP. Mechanismus nazývaný elektronový transportní řetězec přenáší atomy vodíku z NADH na kyslík. Tento přenos uvolňuje energii, která se používá k vytvoření dalších 34 molekul ATP.
Glykolýza a Krebův cyklus probíhají stejným způsobem při anaerobním dýchání jako při aerobním dýchání. V elektronovém transportním řetězci se však jako přijímač elektronů místo kyslíku používají anorganické molekuly - molekuly, které neobsahují uhlík. Typ použité anorganické molekuly závisí na organismu. Například některé organismy používají sloučeniny obsahující síru a jiné používají sloučeniny obsahující dusík. Anaerobní dýchání produkuje celkem 36 molekul ATP, na rozdíl od 38 pro aerobní dýchání.
Fermentace je další formou anaerobního metabolismu, ale na rozdíl od anaerobního dýchání nezahrnuje řetězec transportu elektronů ani Krebův cyklus. Glykolýza rozkládá organické molekuly a vytváří energii. Protože glykolýza je jediná reakce, která probíhá při fermentaci, produkuje pouze dvě molekuly ATP na molekulu glukózy.
Rostliny a některé mikroorganismy, z nichž všechny jsou klasifikovány jako fotoautotrofy, získávají energii spíše z formy buněčného metabolismu zvaného fotosyntéza než z dýchání. Fotoautotrofy získávají energii ze světla a přeměňují ji na chemickou energii ve formě ATP. Buňky pak používají ATP k přeměně oxidu uhličitého na glukózu a další živiny, které organismus potřebuje.