Aine - ja energiavahetus (0)

Kust saavad organismid elutegevuseks vajaliku energia? Iga organism sünteesib talle ainuomased orgaanilised ained ise, milleks kasutab ta lähteainena kas eelnevalt enda poolt sünteesitud molekule või hangib osa orgaanilisi ühendeid väliskeskkonnast. Autotroofid- organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest, selleks kasutatakse kas valgusenergiat või redoksreaktsioonidel vabanvat keemilist energiat. Autotroofide põhiosa moodustavad rohelised taimed ja suhteliselt väike rühm kemosünteesijaid, mis on erinevat liiki bakterid , mis toodavad orgaanilist ainet anorgaanilistest ühenditest. Heterotroofid- suurem osa orgaamilistest ainetest, siia kuuluvad eluslooduse kõigi liikide esindajad, kes ei sünteesi ise foto- või kemosünteesil orgaanilist ainet e saavad oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oküdatsiooil. Nt inimene, vihmauss. Metabolism - organismides toimuvad sünteesi ja lagundamisprotsessid , mis tagavad aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga. Assimilatsioon- organismis toimuvad sünteesiprotsessid, mille käigus saadakse sahhariide , lipiide, valke ja nukleiinhappeid, organismi kõik sünteesiprotsessid moodustavad assimilatsiooni . Dissimilatsioon - organismis toimuvad lagundamisprotsessid, enamiku dis.p kaasneb energia vabanemine , see talletatakse energiarikastesse e makroergilistesse ühenditesse. Üheks peamiseks makroergiliseks ühendiks on ATP, mis on ühtlasi ka põhieesmärgiks. ATP e adenosiintrifosfaat , universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. ATP molekul on ribonukleotiid, mis koosneb lämmastikalusest adeniin , riboosist ja kolmest fosfaatrühmast, ATP moodustub glükoosi, käärumise ja hingamise käigus. ATP on vajalik selleks, et dissimilatsiooniprotsessides vabanevat energiat saaks hiljem ära kasutada, salvestatakse see enamasti ATP molekulidesse. ADP+P võrdub ATP + 30 Kj/mol energiat. Glükolüüs e glükoosi lagundamine, mis kulgeb nii taime kui ka looma rakkudes, mille põhieesmärk on ATP süntees. Algne reaktsioon toimub tsütoplasmavõrgustikus, protsessi tulemusena saadakse püroviinamarihappe molekuli (CH3COCOOH) 2 ADP+ AP (glükoos) muutub 2 ATP (2 püroviinamarihape+ 4H), mille lagundamine jätkub tsitraalitsüklis. 2NAD +4H on 2NADH2 NAD-vesinikukandja, mis võimaldab vesinikuaatomeid kasutada hingamisahelas. Glükoosi lagundamisel võime eistada kolme etappi : glükoosi, tsitraaditsüklit ja hingamisahela teaktsioone. Aeroobne glükolüüs(hapniku on piisavalt)- toimub erinevate ensüümide toimel 10 üksteisele järgnevat reaktsiooni. Anaeroobne glükolüüs e käärimine lõpeb kas piimhappe või etanooli moodustumisega, toimub hapniku pudumisel. Kuidas säilitavad organismid oma glükoosivarusid? Organismides talletatakse glükoosivarud polüsahhariididena- tärklise või glükogeeni kujul. FOTOSÜNTEES- taime rohelise osade rakkudes on rohelise värvusega aine- klorofüll, mis pakneb taimeraku kloroplastides. Klorofüll võimaldab valgus energiat kasutades sünteesida CO2-st ja veest orgaanisi ühendeid, nt glükoosi. 6CO2+12 H2O on C6H12O6 + 6H2O + 6O2 Fotosüntees sõltub: valguse tugevusest, süsihappegaasi konsentratsioonist õhus, taimede varustavusest vee ja mineraalainetega, taime füsioogilisest seisundist, temperatuurist, lehe vanusest , taimeliigist. Valgusstaadium - reaktsioonid kulgevad kloroplastide sisemembraanides ainult valgusenergia mõjul. Klorofüllide molekulid moodustavad koos teiste pigmentide fotosüsteeme. Fotosüsteem II pigmendid teostuvad vee fotooksüdatsiooni ja ATP sünteesil. 2H2O on 4H +4e +O2 Eralduvad vesinikioonid ja elektronid, eraldunud hapnik difundeerub läbi õhulõhede atmosfääri. Fotosüsteem I pigmendid osalevd NADPH2 moodustumisel. NADP + 2e +2H on NADPH2 Valgusstaadiumis on valgusenergia muundatud keemiliseks energiaks ja hapnik on vabanenud atmosfääri, reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid, mis on vajalikud fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonideks. Pimedusstaadium e Calvini tsükkel- pimedusstaadiumi reaktsioonid toimuvad kloroplastide stroomas , süsinikuallikaks on õhulõhede kaudu taime sisenenud CO2 ,, vesinukuallikaks on NADPH2 , energiaallikaks on vaja 18 ADP +18P , glükoos väljub kloroplastidest või moodustab neis säilitustärklise, glükoosist ja Calvini tsükli vaheühenditest saab alguse lipiidide ja aminohapete süntees. Fotosünteesi tähtsus- anorgaanilistes ainetest esmase orgaanilise aine loomine, glükoos on põhiline energiaallikas enamikus organismis, toiduahela esimeseks lüliks, toiduks heterotroofidele, hapnik osaleb hingamisel, osooni tekkel, põlemisel, süsiniku ja hapnikuringis tähtsal kohal, fossiilsete kütuste teke( nafta , kivisüsi, maagaas) Etanoolkäärimine- pärmseentes ja mõnedes bakterites hapniku puudumisel toimuv glükoosi lagundamine, mille üheks lõpp produktiks on etanool . Hingamisahel - mitokondri sisemembraanides harjakestes toimuv reaktsioonide jada, millega kaasneb ATP süntees. Protsessi käigus oküdeeritakse glükoosi lagundamisel eraldunud H aatomid H2O molekuliseks. Makroergiline ühend- madalmolekulaarne orgaaniline ühend, mis osaleb keemilise energia salvestaja ja ülekandjana biokeemilistes reaktsioonides. Nt ATP; GTP; NAD.