Bioloogia – Aine- ja energiavahetus (6)

Ande Andekas-Lammutaja
Bioloogia – Aine- ja energiavahetus
Iga organism sünteesib talle omased orgaanilised ained ( valgud , sahhariidid, lipiidid , vitamiinid jt.) ise. Selleks kasutab ta lähteainena kas eelnevalt enda poolt sünteesitud molekule või hangib osa orgaanilisi aineid väliskeskkonnast. Vajalik energia saadakse väliskeskkonnast või toidus sisalduvate orgaaniliste ainete oksüdatsioonist. Vastavalt sellele jaotatakse organismid auto- (organismid, kes sünteesivad elutegevuseks orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest orgaanilistest ainetest (fotosüntees, kemosüntees; rohelised taimed, bakterid , protistid)) ja heterotroofideks (organismid, kes saavad oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsioonil; loomad, seened). Metabolismiks nimetatakse organismis aset leidvaid sünteesi- ja lagundamisprotsesse, mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga, jagatakse assimilatsiooniks (organismi kõik sünteesiprotsessid; saadakse sahhariide, lipiide , valke jt.; vajatakse energiat; fotosüntees, DNA-, RNA- ja valgu süntees) ja dissimilatsiooniks (organismi kõik lagundamisprotsessid ; toimuvad ensüümide abil; kaasneb energia vabanemine , mis talletatakse energiarikastesse e. makroergilistesse ühenditesse (ATP)). Energiat kasutatakse aine biosünteesireaktsioonides, transpordil ning liikumisel. Nälja korral lagundab organism oma sahhariidide varusid, seejärel algab lipiidide lagundamine ning alles viimasena lõhustatakse valke. Adenosiintrifosfaat (ATP) on universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. On ribonukleotiid , mis koosneb lämmastikalusest adeniin , riboosist ja kolmest fosfaatrühmast. Kui molekuli koostisesse kuulub kaks fosfaatrühma, siis nimetatakse ühendit adenosiindifosfaadiks (ADP). ATP molekuli tekkimisel salvestub sellesse ligikaudu 30 kJ energiat ühe molekuli kohta. Moodustub põhiliselt glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus. Valkude sünteesil vajatakse GTP energiat, RNA sünteesil ATP, GTP, CTP ja UTP energiat ning DNA kahekordistumisel ATP, GTP CTP ja TTP energiat. Glükoos on paljude teiste orgaaniliste ühendite sünteesi lähteaine. Paljudes organismides talletatakse glükoosivarud polüsahhariididena – tärklise või glükogeeni kujul. Taime- ja loomarakkudes kujuneb glükoosi lagundamine ühtemoodi, mistõttu seda dissimilatsiooniprotsessi võib pidada universaalseks. Ühe glükoosimolekuli täielikul lagundamisel on organism võimeline sünteesima kuni 38 ATP molekuli. Glükoosi lagundamise summaarne võrrand on C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O (38ADP + 38Pi → 38ATP). 60% vabanevast energiast hajub soojusena, organismi ülekuumenemist aitab vältida higistamine . Glükoosi lagundamine koosneb glükolüüsist (toimub päristuumsete rakkude tsütoplasmavõrgustikus. Aeroobsel glükolüüsil (küllaldase hapniku olemasolul ) saadakse kaks püroviinamarihappe molekuli ja eraldub neli vesiniku aatomit. Eraldub kaks ATP molekuli. Vesiniku aatomid seostuvad NADiga, mis võimaldab neid järgnevalt kasutada hingamisahela reaktsioonides. Anaeroobne glükolüüs ehk käärimine lõpeb piimhappe (lihaskoes või piimhappebakterite elutegevusel; ühest glükoosi molekulist saadakse kaks piimahappe molekuli. Eraldub 2 ATP molekuli) või etanooli (pärmseened, bakterid; moodustub kaks etanooli ja kaks ATP molekuli) moodustumisega), tsitraaditsüklist (Toimub mitokondri sisemuses. Enne tsitraaditsüklisse sisenemist eralduvad PVHst süsihappegaasi molekul ja kaks H aatomit. Koosneb ensüümide poolt katalüüsitavatest reaktsioonidest, mille käigus eralduvad järk-järgult CO2 molekulid ja H aatomid. H aatomid seotakse NADi poolt, kokku eraldub 20 H aatomit ja saadakse 10 NADH2 molekuli, mis suunduvad hingamisahelasse. Süsihappegaas eraldub hingamisega. Tsitraaditsüklis toimub ka lipiidide ja aminohapete lõplik lagundamine) ja hingamisahela reaktsioonidest (Toimuvad mitokondrite sisemembraanide harjakestes. NADH2 molekulid vabanevad H aatomitest. Eraldunud vesinik seotakse hapnikuga ja moodustub vesi, eraldub 36 ATP molekuli).