Izmjena tvari i energije- stanični metabolizam

1. Izmjena tvari i energije- stanični metabolizam

2. Živa stanica sama izgrađuje svoje organske molekule i makromolekule, te održava vlastiti ustroj i djelovanje. • Za održanje reda i ustroja potreban je rad (rad je savladavanje sile na nekom putu), za rad je potrebna energija (energija je sposobnost obavljanja rada). • Postoje različite vrste energije, koje mogu prelaziti jedna u drugu: energija u hrani pohranjena je kao kemijska e.u kemijskim vezama u organskim molekulama- ona se pretvara u mehaničku.

3. Stanici i organizmu potrebni su tvar i energija: T i E ne možemo dobiti ni iz čega, ne možemo ih niti uništiti. Događa se samo pretvorba energije- iz jednog oblika u drugi. Dio E koji prelazi u toplinu ne može se više iskoristiti, dio koji se može koristiti naziva se slobodna ili korisna E. • U prirodi se spontano događaju oni procesi u kojima se smanjuje količina korisne (slobodne) energije: Složene strukture spontano se razgrađuju u jednostavne. • Red i usklađenost stanice i organizma mogući su samo dotokom energije iz okoliša, izvor energije na Zemlji koji omogućuje život je Sunce.

4. Sunce (odnosno nuklearne reakcije u njemu) je izvor topline i svjetlosti. Sunčeva svjetlost obasja list biljke • dio energije se izgubi kao toplina • dio reflektira ili prolazi kroz • a dio se apsorbira u kloroplastu i pretvara u kemijsku energiju u procesu fotosinteze. Životinja pojede biljku, i tada se u životinjskim stanicama oslobađa pohranjena kemijska energija iz biljke. Ona omogućuje obavljanje rada.

5. Oko 2% Sunčeve energije na Zemlji koristi se u fotosintetskim procesima. • Fotosinteza koja se zbiva u nekih prokariotskih organizama te u kloroplastima algi i zelenih biljaka je proces kojim živi sustav upija Sunčevu energiju i pretvara je u hranu za sav živi svijet na Zemlji. • Energija se pretvara u kemijsku energiju sadržanu u organskim molekulama, koje su hrana živim bićima. • Nakon smrti organizma, njegova energija se raspada i u obliku topline vraća u atmosferu.

6. Stanični metabolizam • Grč.metabole=promjena, izmjena • Stanični metabolizam= izmjena tvari i energije na staničnoj razini • To su sve kemijske reakcije koje se zbivaju u organizmu, tj.u stanici • Neke metaboličke reakcije događaju se spontano, ne treba im dotok E - kemijske reakcije u kojima se energija oslobađa - energetski povoljne, izvor su E za: • Reakcije koje trebaju energiju, ne događaju se bez dotoka E – energetski nepovoljne Oksidacija organskih molekula Sinteze

7. Energija iz jedne reakcije pokreće drugu reakciju preko prenositelja- ATP • Zaliha energije nalazi se u kemijskoj vezi fosfata s adenozinom (nukelotid adenin+ šećer riboza). Kad se u nekoj kemijskoj reakciji energija oslobodi, ADP pohranjuje tu energiju tako da se poveže s još jednim fosfatom (FOSFORILACIJA) pa prelazi u ATP • Tamo gdje je potrebna energija, ATP je predaje gubeći pri tome fosfatnu skupinu Prenositelj E u čitavu živu svijetu

8. Odakle energija • U stanici (u mitohondiju) se odvija niz kemijskih reakcija koje su izvor energije za život • Niz kemijskih reakcija u stanici, međusobno povezanih, pod kontrolom enzima, nazivaju se- metabolički put • Metabolički putovi u stanici u kojima se pohranjuje korisna energija u obliku organskih molekula i ATPa, dakle- izvor su energije, jesu: Fotosinteza Stanično disanje Vrenje

9. Fotosinteza • Proces kojim zelene biljke i alge proizvode organske molekule iz anorganskih • Energija – od Sunca • Odvija se u kloroplastima Pretvorba svjetlosne energije u kemijsku

10. Sunčeva energija + CO2 + H20 Ugljikohidrat + kisik • Kisik koji se oslobađa omogućuje (u atmosferi) oksidacijske reakcije razgradnje kojima se oslobađa energija pohranjena u hrani, a ona pokreće životne procese • Nastaje i ATP: svjetlosna energija potiče fosforilaciju (vezanje fosfata s ADP), on se kasnije utroši za sintezu šećera • Šećer pohranjuje toliko energije da se njegovom potpunom oksidacijom dobiva iz 1 molekule glukoze 38 molekula ATP-a

11. Glikoliza Prethodi staničnom disanju i vrenju Razgradnja glukoze u 2 molekule pirogrožđane kiseline, u citoplazmi Nastaje nešto malo ATP-a (2 molekule). Nakon toga- oksidacija pirogrožđane, u mitohondriju nastaje mnogo više energije Glikoliza je anaerobni proces, bez sudjelovanja kisika.

12. Vrenje ili fermentacija Anaerobni put dobivanja energije u nekih mikroorganizama, u citoplazmi Razgrađuje se šećer do organskih molekula, a ne do anorganskih- to je nepotpuna razgradnja, količina oslobođene energije je manja

13. Alkoholno vrenje- iz pirogrožđane kiseline nastaje alokohol etanol i CO2: Kvaščeve gljivice (iz kvasca) razgrađuju škrob iz brašna u glukozu, slijedi glikoliza i vrenje, CO2 diže tijesto, a alkohol koji isparuje daje okus kruhu Kvaščeve gljivice (u grožđu) u bačvama vrenjem dolaze do energije i grožđani šećer pretvara se u alkohol, sok se pretvara u vino • Mliječno vrenje- bakterije pretvaraju pirogrožđanu kiselinu u mliječnu kruh vino Kiselo mlijeko Alkohol, CO2, mliječna k.= Otpadni proizvodi staničnog metabolizma

14. Glikoliza i vrenje omogućuju stanici da dobije energiju (male količine) - i u uvjetima kada nema kisika!! • Tijekom glikolize nastanu 2 molekule ATP • Tijekom vrenja ne nastaje energija, već se obnavljaju molekule koje omogućuju glikolizu

15. Stanično disanje • Metabolički put tijekom kojeg glukoza oksidira i razlaže se do anorganskih spojeva CO2 i H2O, a pri tom se oslobađa energija • Fotosinteza i stanično disanje su obrnuti procesi: početni reaktanti u fotosintezi su proizvod staničnog disanja i obrnuto. • C6H1206 + O2 CO2 + H2O + ATP

16. Fotosinteza samo u biljnoj stanici • Stanično disanje odvija se u mitohondriju - i u biljnoj i u životinjskoj stanici Odvija se uz prisustvo kisika iz atmosfere, to je aeroban metabolički put • 1. stadij= ciklus limunske kiseline (Krebsov ciklus): nastavlja se razgradnja glukoze započeta glikolizom • 2. stadij=dišni lanac: elektroni se prenose s više na nižu energetsku razinu

17. Tijekom staničnog disanja pirogrožđana kiselina razgrađuje se do CO2 i H2O, pri čemu se oslobađa energija: 36 molekula ATP po molekuli glukoze