Aine- ja energiavahetus (1)

ORGANISMID → AUTOTROOFID → HETEROTROOFID
Autotroofid – põhiosa moodustavad rohelised taimed. Esmase orgaanilise aine saavad fotosünteesiprotsessis. Fotosünteesi tulemusena moodustub glükoos. Jääkprodukt (02) eraldub atmosfääri.
Autotroofid on organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest.
Glükoos on paljude ühendite sünteesi lähteaine.
Heterotroofid – suurem osa organismidest on heterotroofid (ka inimene on heterotroof). Siia kuuluvad eluslooduse kõig riikide esindajad, kes ei sünteesi ise foto- või kemosünteesil orgaanilist ainet. Heterotroofide energiaallikateks on orgaanilised ained.
TOIDUGA SAADAVA ENERGIA LAGUNDAMINE → ELUTEGEVUSEKS VAJAMINEVA ENERGIA SAAMISEKS → SÜNTEESIPROTSESSIDE LÄHTEAINETE SAAMISEKS
Heterotroofid on organismid, kes saavad oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsioonil.
Metabolism – organismis asetleidvad sünteesi- ja lagundamisprotsessid, mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga.
METABOLISM → ASSIMILATSIOON → DISSIMILATSIOON
Dissimilatsioon – selle moodustavad organismi kõik lagundamisprotsessid. Protsessis võib eristada biopolümeeride hüdrolüüsi ja sellele järgnevat monomeeride oksüdatsiooni. Dissimilatsiooniprotsessidega kaasneb energia vabanemine .
Energarikkad ehk makroergilised ühendid (üks peamine makroergiline ühend on ATP).
Assimilatsioon – selle moodustavad organismi kõik sünteesiprotsessid. Selle käigus saadakse sahhariide , nukleiinhappeid, lipiide , valke jne. Fotosünteesiks kasutatakse organismivlist päikeseenergiat, kuid enamikuks sünteesireaktsioonideks vajatakse organismisiseseid keemilise energia varusid (saadakse ATP molekulidest).
Nälja korral kasutav organism esmalt oma sahhariidide varusid, seejärel algab lipiidide lagundamine ning alles viimasena lõhustatakse organismi valke → sahhariidid on organismis esmaseks ja kõige kiiremini kasutatavaks energiaallikaks.
ATP molekulidesse salvestatakse dissimilatsiooniprotsessides vabanevat energiat, et seda hiljem ära kasutada.
ATP – adenosiintrifosfaat on universaalne energia talletaja/ülekandja, mis osaleb rakkude metabolismis. ATP molekul on ribonukleotiid.
Organismides talletatakse glükoosivarud tärklise (taimedes) või glükogeeni ( loomorganismides ) kujul.
GLÜKOOSI LAGUNDAMINE → GLÜKOLÜÜS → TSITRAADITSÜKKEL → HINGAMISAHELA REAKTSIOONID
Glükoosi lagundamine on universaalne protsess, sest see toimub enamikus taime- ja loomarakkudes ühte moodi. Tsitraadireaktsioonides toimub ka lipiidide ja aminohapete lõplik lagundamine.
Aeroobne glükolüüs – toimub päristuumsete rakkude tsütoplasmavõrgustikus. Tulemusena saadakse ühest kuuesüsinikulisest molekulist kaks kolmesüsinikulist püroviinamrihappe molekuli, eraldub ka neli vesiniku aatomit. Püroviinamarihappe edasine lagundamine toimub mitokondri sisemuses.
Anaeroobne glükolüüs – ehk käärimine. Lõpeb kas piimhappe või etanooli moodustumisega. Toimub lihaskoe rakkudes (hapniku puudusel) aga ka piimhappe elutegevuse käigus. Saadakse ühest glükoosi molekulist kaks piimhappe molekuli, vesiniku aatomeid ei eraldu. Protsess piirdub kahe ATP molekuli sünteesiga.
Tsitraaditsükkel – protsess mitokondri sisemuses, mille käigus viiakse lõpule glükoosi lagundamine. Eralduvad CO2 molekulid ja H aatomid .
Hingamisahela reaktsioonid – toimuvad mitokondrite sisemembraanide harjakestes, kus glükolüüsil ja NADH2 energia arvel saab sünteesida ATP molekule.
FOTOSÜNTEES → VALGUSSTAADIUM → PIMEDUSSTAADIUM
Kõik fotosünteesi reaktsioonid toimuvad klorofülli ergastunud elektronide arvel.
VALGUSSTAADIUM → FOTOSÜSTEEM I → FOTOSÜSTEEM II
Valgusstaadium – fotosünteesi esimene etapp, mille käigus toimub ATP süntees, NADPH2 moodustumine ja eraldub O2. Protsess vajab toimumiseks valguse olemasolu. Valgusstaadiumi protsess toimub kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides.
Fotosüsteem I ei osale vee fotooksüdatsioonis (vee molekulide lagundaminde), selle põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine.
Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat fotooksüdatsiooniks ja ATP sünteesiks.
Pimedusstaadium – fotosünteesi teine etapp, mille tulemusena moodustub glükoos. Protsessi käigus seotakse CO2 ning kasutatakse esimeses etapis kasutatud NADPH2 ja ATP molekule. Pimedusstaadiumi reaktsioonid moodustavad Calvini tsükli.
Calvini tsükkel – tsükliline reaktsioonide jada (pimedusstaadiumis), mille käigus seotakse CO2 ja kasutatakse valgusstaadiumi reaktsioonides moodustunud molekule. Calvini tsükli reaktsioonide vaheühenditest saab taimerakkudes alguse mitmete lipiidide ja aminohapete süntees. Nime sai Melvin Calvini järgi.
Fotosüntees on ainuke looduses toimuv protsess, mille käigus muundatakse valgusenergia keemiliste sidemete energiaks.
Valdav enamik autotroofsetest (organism, kes sünteesib elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ühenditest) organismidest on rohelised taimed, kelle kloroplastides toimub valgusenergia arvel fotosüntees.
Heterotroofsed (organism, kes saab elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsoonil) organismid ei saa elada taimede poolt esmaselt moodustatud orgaanilise aineta.