Metabolism (0)

3
BIOLOOGA

METABOLISM

Kõik saab alguse fotosünteesist!
Fotosüntees on üks looduse kõige imelisematest protsessidest. Tänu sellele on võimalik kõikidel elavatel organismidel eluks vajalikku energiat hankida.
Taimed toodavad orgaanilist ainet päikese valgusenergia abil.
See protsess on fotosüntees: Energia + 6CO2 + 6H2O → 6O2 + C6H12O6
C6H12O6 – glükoos – glükoosi molekulis salvestub valgusenergia. Taimes tekivad glükoosist ka teised keerukamad molekulid, nagu näiteks tärklis, tselluloos , valgud jt.
Tärklis – tärklise koostises on tuhandeid glükoosimolekule. Tärklis on polümeer. Kui me sööme tärklist, lagundab sooltoru selle glükoosiks ja glükoos läheb verre.
Valgusenergia abil süsihappegaasi ja vee molekulid ühinevad ning tekib orgaaniline molekul – glükoos. Glükoosi molekulis talletub päikese energia ning eraldub hapnik.
Lehtedes on kloroplastid , mille sees toimub fotosüntees. Kloroplastis on lamellid, membraanid . Klorofüll on aine tänu millele toimub fotosüntees, see on kloroplasti sees. Klorofüll ei kasuta rohelist värvi fotosünteesil, seega on rohelist värvi.
Fotosüntees jaotatakse kahte etappi : valgusstaadium ja pimedusstaadium .
Valgusstaadium
Pimedusstaadium
Algab siis kui valgus paistab taime peale, valgusenergia ergastab klorofülli molekuli. Elektronid väljuvad klorofüllist ja lõhuvad vee molekule. Tekivad O- ioonid , mis ühinevad molekuliks (O2) ja lendavad taimest välja, ning H-ioonid, mille seovad NADP molekulid – tekib NADPH2. NADP seob endaga ka elektrone. NADP transpordib elektrone, see tähendab, et tekib elektrienergia , mille arvelt tehakse ADP molekulidest ATP molekule.
Õhulõhede kaudu tuleb CO2. Kasutatakse ära NADP-ga seotud vesinikud. Paljude reaktsioonide tulemusena tekib glükoos – C6H12O6. Energia saadakse ATP molekulidest, mis tekkisid valgusstaadiumis. Ühe glükoosimolekuli sünteesiks on vaja 18 ATP molekuli.
Fotosünteesi tähtsus:

• Taimesse talletub päikeseenergia.
  
• Tekib orgaaniline molekul – glükoos.
  
• Fotosünteesi vaheproduktidest saab kõiki teisi orgaanilisi aineid.
  
• Kogu biosfäär elab fotosünteesis talletunud energia arvel (heterotroofid söövad).
  
• Eraldub hapnik, mida vajavad kõik organismid rakuhingamiseks.
  
• On tekkinud osoonikiht, mis kaitsed UV-kiirguse eest.
  
• Inimühiskonna progress põhineb sammuti orgaanilise aine põletamisel.
  

Autotroofid – organismid, kes kasutavad oma elutegevuseks valgusenergiat (fotosünteesijad) või readoksreaktsioonidel vabanevat keemilist energiat (kemosünteesijad, näiteks raua- ja väävli bakterid ) ehk autotroofid sünteesivad ise elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest.
Heterotoroofid – organismid, kes oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsioonil ehk orgaanilise aine lagundamisel (kõik loomad, kõik seened ja enamus bakteritest).
Assimilatsioon – kõik organismis toimuvad ainete lagundamis protsessid. Selle käigus saadakse sahariide, lipiide, valke, nukleiinhappeid jt. Selleks on vaja lähteaineid, ensüüme ja lisaenergiat. Näiteks fotosüntees, DNA süntees jt.
Dissimilatsioon – kõik organismis toimuvad lagundamisprotsessid . Toiduga saadavad või organismis sünteesitud orgaanilised ühendid lõhutakse ensüümide abil lihtsama ehitusega molekulideks. Vananeb energia mis salvestatakse makroergilistesse ühenditesse, näiteks ATP ning siis eraldub soojusena. Näiteks glükoosimolekuli lagundamisel vabaneb 38 ATP molekuli. (NB! Vaata Joonis 1.)
Makroergilised ühendid on energiarikkad lühendid, mille ühe keemilise sideme lõhkumisel vabaneb vähemalt 30 kJ/mol energiat.
ATP – universaalne energia ülekandja. Vajatakse lihasvalgu liigutamiseks, valkude sünteesiks, ainete transpordiks läbi membraani jne. ATP moodustub glükolüüsi, käärimise ja hingamise käigus.
Joonis 1.
Glükoos on peamine organismisisene energiaallikas. Enamasti talletatakse glükoosivarud organismis polüsahariididena, mis lagundatakse monomeerideks.
Glükoosi lagundamine on dissimilatsiooniprotsess, mis on universaalne – toimub ühtemoodi loomades, taimedes ja seentes.
Rakuhingamine jaotatakse kolme etappi:

Glükolüüs – toimub päristuumse raku tsütoplasmavõrgustikul. Glükoos lõhutakse, tekib kaks püroviinamarihappe molekuli ning neli vesiniku aatomit. Vesinukud jäävad alles. Eraldunud vesiniku-ioonid seostuvad NAD-molekulidega. Saadud energia abil tehakse 2 ATP’d.

Tsitraaditsükkel – toimub mitokondris. Püroviinamarihappe lõplik lagundamine. Toimub palju reaktsioone, mille käigus eralduvad järk-järgult CO2 molekulid ja H-ioonid, mis seotakse NAD- idega . Tekib 10NADH2. Seega ühe glükoosi molekuli kohta tekib kokku 12NADH2 molekuli, mis liiguvad hingamisahela reaktsioonidesse.

Hingamisahela reaktsioonid – toimuvad motokondri harjakeste membraanidel. Hingamisahela reaktsioonides vabanevad H-ioonid NAD H2 – molekulidest. Eraldunud vesinik reageerib molekulaarse hapnikuga ja moodustub H2O. Vabaneva energia arvel saab 12 NADH2 molekuli kohta sünteesida 36 ATP molekuli.
Rakuhingamine – kõik organismid saavad energiat väliskeskkonnast tulevast orgaanilisest ainest rakuhingamise teel.
Rakuhingamine: 6O2 + C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O + Energia
Kõiki orgaanilisi aineid saab kasutada energia saamiseks.
Glükolüüs
Aeroobne glükolüüs
Anaeroobne glükolüüs
Hapniku on piisavalt.
Anaeroobne glükolüüs ehk käärimine, hapnikku ei jätku piisavalt, moodustub etanool või piimhape . Bakterid ja seened saavad kääritamisega oma energia. Käärimisi on palju erinevaid.

Piimhappekäärimine – piimhappebakterite elutegevuse käigus, tekivad jogurtid, juustud, hapupiim , keefir, hapukapsad/kurgid jne.
Glükoos → 2 piimhappe (C3H6O3)
2ADP + 2P → 2ATP
Aga ka lihastes hapniku puudusel . Treenimata lihastes põhjustab valu, väsimust ja krampe. Hiljem piimhape kandub verega maksa ja lagundatakse seal. Piimhappebakterid tekitavad ka hambaauke.

Etanoolkäärimine – Glükolüüsi lagunemine pärmseente toimel. Eraldub süsihappegaas.
Glükoos → 2 etanool (C2H5OH) + CO2
2ADP + 2P → 2ATP
Ei vaja hapnikku. Pärmseen ei talu üle 14 kraadist kangust, sureb ise ära, sellepärast ei saagi kangemaid veine teha (va. piirituse baasil). Käärival veininõul peab olema kork peal et hapnik ligi ei pääseks, korgis peab olema voolik mis on külili kukkunud S-tähe kujuline ja mille keskel on vesi, et süsihappegaas saaks väljuda aga hapnik sisse ei tuleks.