Hva er cellemetabolisme?

Cellemetabolisme er et generelt begrep som dekker alle de kjemiske reaksjonene som konverterer energi eller bruker energi inne i en celle. Cellene til mennesker og mange andre flercellede organismer bruker prosessen med aerob respirasjon for å konvertere mat til energi. Planter og noen mikroorganismer utfører prosessen med fotosyntese. Andre organismer bruker anaerob respirasjon eller gjæring, typer cellemetabolisme som ikke krever oksygen.

To typer kjemiske reaksjoner forekommer i cellemetabolismen, katabolske reaksjoner og anabole reaksjoner. Katabolske reaksjoner produserer energi for cellen å bruke, mens anabole reaksjoner krever energi for å lage molekyler som er nødvendige for at cellen skal fortsette å fungere. Celler lagrer energi i form av adenosintrifosfat (ATP), som er skapt av katabolske reaksjoner og brukt av anabole reaksjoner.

Aerob respirasjon bryter ned organiske kilder til karbon, som karbohydrater, proteiner og fett. For det første bryter glykolyseprosessen et molekyl med glukose - et sukker med seks karbonatomer - i to molekyler av pyruvat, to molekyler redusert nikotinamid-adenindinukleotid (NADH) og to molekyler av ATP. Krebs syklus, også kalt sitronsyresyklusen (CAC) eller trikarboksylsyresyklusen (TCA), bryter ytterligere ned pyruvat opprettet under glykolyse til karbondioksid og vann, og skaper ytterligere to molekyler av ATP i prosessen. En mekanisme som kalles en elektrontransportkjede overfører hydrogenatomer fra NADH til oksygen. Denne overføringen frigjør energi, som brukes til å lage 34 flere molekyler med ATP.

Glykolyse og krebs syklus foregår på samme måte i anaerob respirasjon som de gjør ved aerob respirasjon. I elektrontransportkjeden brukes imidlertid uorganiske molekyler - molekyler som ikke inneholder karbon - som elektronakseptor i stedet for oksygen. Hvilken type uorganisk molekyl som brukes avhenger av organismen. For eksempel bruker noen organismer svovelholdige forbindelser, og noen bruker nitrogenholdige forbindelser. Anaerob respirasjon produserer totalt 36 molekyler ATP, i motsetning til 38 for aerob respirasjon.

Fermentering er en annen form for anaerob metabolisme, men i motsetning til anaerob respirasjon, involverer den ikke en elektrontransportkjede eller Krebs syklus. Glykolyse bryter ned organiske molekyler for å skape energi. Siden glykolyse er den eneste reaksjonen som finner sted i gjæring, produserer den bare to molekyler ATP per molekyl glukose.

Planter og noen mikroorganismer, som alle klassifiseres som fotoautotrofer, henter sin energi fra en form for cellemetabolisme som kalles fotosyntese, snarere enn respirasjon. Photoautotrophs får energi fra lys og konverterer den til kjemisk energi i form av ATP. Cellene bruker deretter ATP for å konvertere karbondioksid til glukose og andre næringsstoffer som organismen trenger.