Sel Energi dan sel Fungsi
Sel mengelola berbagai fungsi dalam paket kecil mereka - tumbuh, bergerak, saling berinteraksi dan sebagainya.
Sebagian besar fungsi-fungsinya membutuhkan energi. Tapi bagaimana sel mendapatkan energi ini? Dan bagaimana mereka menggunakannya dengan cara yang paling efisien?
Darimana Sel Mendapatkan Energi?
Ilustrasi menunjukkan tanaman berbunga dengan matahari yang menyinarinya. Sebuah kotak inset di pojok kiri bawah menunjukkan bahwa cahaya matahari merupakan sumber energi utama untuk membantu tumbuhan dalam fotosintesis.
Sel pada manusia, tidak dapat menghasilkan energi tanpa mencari sumber di lingkungan mereka. Namun, manusia mencari zat seperti bahan bakar fosil untuk listrik rumah dan bisnis mereka, sel mencari energi mereka dalam bentuk molekul makanan atau sinar matahari. Bahkan, Matahari adalah sumber utama energi bagi hampir semua sel, karena prokariota fotosintesis, ganggang, dan sel-sel tanaman memanfaatkan energi surya dan menggunakannya untuk membuat molekul makanan organik kompleks yang sel-sel lain bergantung pada energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan pertumbuhan , metabolisme, dan reproduksi (Gambar 1).
nutrisi seluler datang dalam berbagai bentuk, termasuk gula dan lemak. Dalam rangka memberikan sel dengan energi, molekul-molekul ini harus melewati melintasi membran sel, yang berfungsi sebagai penghalang - tapi tidak satu dilewati. Seperti dinding eksterior rumah, membran plasma adalah semi-permeabel. Dalam banyak cara yang sama bahwa pintu dan jendela memungkinkan kebutuhan untuk memasuki rumah, berbagai protein yang menjangkau molekul tertentu izin membran sel ke dalam sel, meskipun mereka mungkin memerlukan beberapa masukan energi untuk menyelesaikan tugas ini (Gambar 2).
Serangkaian empat photomicrographs menunjukkan amuba melanda sel ragi.
Gambar 2: Sel dapat menggabungkan nutrisi oleh fagositosis.
amuba ini, organisme bersel tunggal, memperoleh energi dengan menelan nutrisi dalam bentuk sel ragi (merah). Melalui proses yang disebut fagositosis, amuba membungkus sel ragi dengan membran dan menarik di dalam. protein membran plasma khusus di amuba (hijau) yang terlibat dalam aksi ini fagositosis, dan mereka kemudian didaur ulang kembali ke amuba setelah nutrisi yang ditelan.
© 2006 Perusahaan dari biologi All rights reserved. Lihat Ketentuan Penggunaan
Gambar Detil
Bagaimana Sel Hidupkan Nutrisi ke Usable Energi?
Kompleks molekul makanan organik seperti gula, lemak, dan protein merupakan sumber yang kaya energi untuk sel-sel karena banyak energi yang digunakan untuk membentuk molekul-molekul ini secara harfiah disimpan dalam ikatan kimia yang menahan mereka bersama-sama. Para ilmuwan dapat mengukur jumlah energi yang tersimpan dalam makanan menggunakan alat yang disebut kalorimeter bom. Dengan teknik ini, makanan ditempatkan di dalam kalorimeter dan dipanaskan sampai membakar. Kelebihan panas yang dilepaskan oleh reaksi berbanding lurus dengan jumlah energi yang terkandung dalam makanan.
Sebuah grafik dua bagian membandingkan efisiensi energi dari reaksi oksidasi ketika terjadi dalam beberapa langkah berurutan dibandingkan satu langkah.
Gambar 3: Pelepasan energi dari gula
Bandingkan oksidasi bertahap (kiri) dengan pembakaran langsung gula (kanan). Melalui serangkaian jika langkah-langkah kecil, energi bebas dilepaskan dari gula dan disimpan dalam molekul pembawa dalam sel (ATP dan NADH, tidak ditampilkan). Di sebelah kanan, pembakaran langsung gula membutuhkan energi aktivasi yang lebih besar. Dalam reaksi ini, total energi bebas yang sama dilepaskan sebagai oksidasi bertahap, tetapi tidak disimpan dalam molekul pembawa, sehingga sebagian besar akan hilang sebagai panas (energi bebas). Oleh karena itu pembakaran langsung ini sangat tidak efisien, karena tidak memanfaatkan energi untuk digunakan nanti.
© 2010 Sifat Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan Penggunaan
Gambar Detil
Pada kenyataannya, tentu saja, sel-sel tidak bekerja calorimeters cukup seperti. Daripada membakar semua energi mereka dalam satu reaksi besar, sel-sel melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul-molekul makanan mereka melalui serangkaian reaksi oksidasi. Oksidasi menjelaskan jenis reaksi kimia di mana elektron ditransfer dari satu molekul ke yang lain, mengubah komposisi dan kandungan energi dari kedua donor dan molekul akseptor. molekul makanan bertindak sebagai donor elektron. Selama setiap reaksi oksidasi yang terlibat dalam pemecahan makanan, produk dari reaksi memiliki kandungan energi yang lebih rendah daripada molekul donor yang mendahuluinya di jalur tersebut. Pada saat yang sama, molekul akseptor elektron menangkap beberapa energi yang hilang dari molekul makanan selama setiap reaksi oksidasi dan menyimpannya untuk digunakan nanti. Akhirnya, ketika atom karbon dari molekul makanan organik kompleks sepenuhnya teroksidasi pada akhir rantai reaksi, mereka dilepaskan sepertite dalam bentuk karbon dioksida (Gambar 3) .Cells tidak menggunakan energi dari reaksi oksidasi secepat itu dilepaskan. Sebaliknya, mereka mengubahnya menjadi molekul kecil, yang kaya energi seperti ATP dan nikotinamida adenin dinukleotida (NADH), yang dapat digunakan di seluruh sel untuk metabolisme daya dan membangun komponen seluler baru. Selain itu, protein pekerja keras yang disebut enzim menggunakan energi kimia ini untuk mengkatalisasi, atau mempercepat, reaksi kimia dalam sel yang lain akan melanjutkan sangat lambat. Enzim tidak memaksa reaksi untuk melanjutkan jika tidak akan melakukannya tanpa katalis; bukan, mereka hanya menurunkan hambatan energi yang dibutuhkan untuk reaksi untuk memulai (Gambar 4) .Dua skema plot diperlihatkan berdampingan, membandingkan jumlah energi aktivasi yang diperlukan untuk mendukung reaksi un-katalis (kiri) versus enzim-katalis reaksi (kanan). Total energi adalah label pada y-axis.Figure 4: Enzim memungkinkan energi aktivasi menjadi lowered.Enzymes menurunkan energi aktivasi yang diperlukan untuk mengubah reaktan menjadi produk. Di sebelah kiri adalah reaksi yang tidak dikatalisis oleh enzim (merah), dan di sebelah kanan adalah salah satu yang (hijau). Dalam reaksi enzim-katalis, enzim akan mengikat reaktan dan memfasilitasi transformasi menjadi produk. Akibatnya, jalur reaksi enzim-dikatalisasi memiliki hambatan energi yang lebih kecil (energi aktivasi) untuk mengatasi sebelum reaksi dapat melanjutkan. © 2010 Alam Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailWhat Persiapan Spesifik Apakah Sel Gunakan Diagram menunjukkan struktur dasar molekul energi adenosine tri-fosfat (ATP) .Figure 5: Sebuah ATP moleculeATP terdiri dari basis adenosin (biru), gula ribosa (pink) dan rantai fosfat. Energi tinggi ikatan fosfat dalam rantai fosfat ini adalah kunci untuk potensi penyimpanan energi ATP. © 2010 Pendidikan Nature All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailThe jalur energi tertentu yang sel mempekerjakan tergantung sebagian besar pada apakah sel itu adalah eukariota atau prokariota a. sel eukariotik menggunakan tiga proses utama untuk mengubah energi diadakan di ikatan kimia dari molekul makanan menjadi lebih mudah digunakan bentuk - sering-energi yang kaya molekul pembawa. Adenosine 5'-trifosfat, atau ATP, adalah yang paling banyak pembawa energi molekul dalam sel. molekul ini terbuat dari basa nitrogen (adenin), gula ribosa, dan tiga gugus fosfat. Kata adenosin mengacu pada adenin ditambah gula ribosa. Ikatan antara fosfat kedua dan ketiga adalah ikatan berenergi tinggi (Gambar 5) .Proses pertama di jalur energi eukariotik adalah glikolisis, yang secara harfiah berarti "membelah gula." Selama glikolisis, molekul tunggal glukosa terpecah dan akhirnya diubah menjadi dua molekul dari zat yang disebut piruvat; karena setiap glukosa mengandung enam atom karbon, masing-masing piruvat dihasilkan hanya berisi tiga karbon. Glikolisis sebenarnya serangkaian sepuluh reaksi kimia yang memerlukan masukan dari dua molekul ATP. Masukan ini digunakan untuk menghasilkan empat molekul ATP baru, yang berarti bahwa hasil glikolisis dalam keuntungan bersih dua ATP. Dua molekul NADH juga diproduksi; molekul-molekul ini berfungsi sebagai pembawa elektron untuk reaksi biokimia lain dalam cell.Glycolysis adalah kuno, besar jalur ATP-memproduksi yang terjadi di hampir semua sel, eukariota dan prokariota sama. Proses ini, yang juga dikenal sebagai fermentasi, terjadi dalam sitoplasma dan tidak memerlukan oksigen. Namun, nasib piruvat yang dihasilkan selama glikolisis tergantung pada apakah oksigen hadir. Dengan tidak adanya oksigen, piruvat yang tidak dapat sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida, sehingga berbagai produk antara hasil. Misalnya, ketika tingkat oksigen yang rendah, sel otot rangka mengandalkan glikolisis untuk memenuhi kebutuhan energi intens mereka. ketergantungan pada hasil glikolisis dalam penumpukan perantara yang dikenal sebagai asam laktat, yang dapat menyebabkan otot-otot seseorang untuk merasa seolah-olah mereka adalah "terbakar." Demikian pula, ragi, yang merupakan eukariota bersel tunggal, menghasilkan alkohol (bukan karbon dioksida) kontras settings.In kekurangan oksigen, ketika oksigen tersedia, pyruvates dihasilkan oleh glikolisis menjadi masukan untuk bagian berikutnya dari energi eukariotik jalan. Selama tahap ini, setiap molekul piruvat dalam sitoplasma memasuki mitokondria, di mana ia diubah menjadi asetil CoA, pembawa energi dua-karbon, dan karbon ketiga menggabungkan dengan oksigen dan dilepaskan sebagai karbon dioksida. Pada saat yang sama, pembawa NADH juga dihasilkan. Asetil CoA kemudian memasuki jalur yang disebut siklus asam sitrat, yang merupakan proses energi utama kedua digunakan oleh sel. Siklus delapan langkah asam sitrat menghasilkan tiga molekul NADH lebih dan dua molekul pembawa lainnya: FADH2 dan GTP (Gambar 6, tengah) .suatu reaksi kimia selama tiga proses metabolisme yang menghasilkan energi digambar di atas gambar aschematized dari mitchondrion, menunjukkan lokasi aksi untuk setiap process.Figure biokimia 6: Metabolism dalam sel eukariotik: Glikolisis, siklus asam sitrat, dan oksidatif phosphorylationGlycolysis berlangsung di sitoplasma. Dalam mitokondria, siklus asam sitrat terjadi di matriks mitokondria, dan metabolisme oksidatif terjadi pada membran mitokondria internal yang dilipat (krista). © 2010 Sifat Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailThe proses utama ketiga dalam jalur energi eukariotik melibatkan rantai transpor elektron, dikatalisasi oleh beberapa kompleks protein yang terletak di membran dalam mitochondrional. Proses ini, disebut fosforilasi oksidatif, transfer elektron dari NADH dan FADH2 melalui kompleks protein membran, dan akhirnya oksigen, di mana mereka bergabung untuk membentuk air. Seperti elektron melalui kompleks protein dalam rantai, gradien ion hidrogen, atau proton, bentuk melintasi membran mitokondria. Sel memanfaatkan energi dari gradien proton ini untuk membuat tiga molekul ATP tambahan untuk setiap elektron yang bergerak sepanjang rantai. Secara keseluruhan, kombinasi dari siklus asam sitrat dan hasil fosforilasi oksidatif lebih banyak energi daripada fermentasi - 15 kali lebih banyak energi per molekul glukosa! Bersama-sama, proses-proses yang terjadi di dalam mitochondion, siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif, yang disebut sebagai respirasi, istilah yang digunakan untuk proses yang beberapa penyerapan oksigen dan produksi karbondioksida (Gambar 6) .suatu elektron transportasi rantai dalam membran mitokondria adalah bukan satu-satunya yang menghasilkan energi dalam sel-sel hidup. Dalam tanaman dan sel fotosintesis lainnya, kloroplas juga memiliki sebuah elektron transportasi rantai yang panen energi surya. Meskipun mereka tidak mengandung mithcondria atau chloroplatss, prokariota memiliki jenis lain dari rantai transpor elektron-menghasilkan energi di dalam membran plasma mereka yang juga menghasilkan energy.How Do Sel Perlu Energi di Reserve? Ketika energi berlimpah, sel eukariotik membuat lebih besar, energi molekul yang kaya untuk menyimpan kelebihan energi mereka. gula yang dihasilkan dan lemak - dengan kata lain, polisakarida dan lipid - kemudian diadakan di waduk dalam sel, beberapa di antaranya cukup besar untuk terlihat di sel micrographs.Animal elektron juga dapat mensintesis polimer bercabang glukosa yang dikenal sebagai glikogen, yang pada gilirannya agregat menjadi partikel yang diamati melalui mikroskop elektron. Sebuah sel dapat dengan cepat memobilisasi partikel-partikel ini setiap kali membutuhkan energi yang cepat. Atlet yang "carbo-load" dengan makan pasta malam sebelum kompetisi mencoba untuk meningkatkan cadangan glikogen mereka. Dalam keadaan normal, meskipun, manusia menyimpan cukup glikogen untuk memberikan hari senilai energi. sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen melainkan membuat polimer glukosa yang berbeda dikenal sebagai pati, yang mereka simpan di samping granules.In, baik sel-sel tumbuhan dan hewan menyimpan energi dengan shunting glukosa ke jalur sintesis lemak. Satu gram lemak mengandung hampir enam kali energi dalam jumlah yang sama dari glikogen, tetapi energi dari lemak kurang tersedia dari itu dari glikogen. Namun, masing-masing mekanisme penyimpanan penting karena sel membutuhkan keduanya cepat dan energi jangka panjang depot. Lemak disimpan dalam tetesan dalam sitoplasma; sel adiposa khusus untuk jenis penyimpanan karena mengandung tetesan lemak yang luar biasa besar. Manusia umumnya menyimpan cukup lemak untuk memasok sel mereka dengan layak beberapa minggu energi (Gambar 7) panel .Three dari mikrograf elektron (A, B, dan C) menunjukkan molekul penyimpanan yang berbeda dalam tiga jenis sel: glikogen dalam sel hewan, pati dalam sel tumbuhan, dan lipid dalam organisme bersel tunggal, amoeba.Figure 7: Contoh penyimpanan energi dalam cells.A) dalam penampang ini dari sel ginjal tikus, sitoplasma diisi dengan butiran glikogen, yang ditampilkan di sini berlabel dengan pewarna hitam, dan menyebar ke seluruh sel (G), yang mengelilingi inti (N). B) Dalam penampang dari sel tumbuhan, granula pati (st) yang hadir di dalam kloroplas, dekat membran tilakoid (pola bergaris). C) Dalam amuba ini, organisme bersel tunggal, ada baik kompartemen penyimpanan pati (S), penyimpanan lipid (L) dalam sel, dekat inti (N). Skala bar di B dan C = 1µm.Creative Commons B) © 2011 PLoS. Qian H. et al. (2011) doi: 10.1371 / journal.pone.0019451. C) © 2011 PLoS. Letcher P. M. et al. (2013) doi: 10.1371 / journal.pone.0056232. A) Bamri-Ezzine, S. et al. (2003) doi: 10,1097 / 01.LAB.0000078687.21634.69. Semua reserved.ConclusionCells hak membutuhkan energi untuk menyelesaikan tugas-tugas kehidupan. Dimulai dengan sumber energi yang diperoleh dari lingkungan mereka dalam bentuk sinar matahari dan molekul makanan organik, sel-sel eukariotik membuat molekul kaya energi seperti ATP dan NADH melalui jalur energi termasuk fotosintesis, glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif. Apa saja kelebihan energi yang kemudian disimpan dalam molekul yang lebih besar, yang kaya energi seperti polisakarida (pati dan glikogen) dan halaman lipids.eBooksThis muncul di eBookE berikut
Sel mengelola berbagai fungsi dalam paket kecil mereka - tumbuh, bergerak, saling berinteraksi dan sebagainya.
Sebagian besar fungsi-fungsinya membutuhkan energi. Tapi bagaimana sel mendapatkan energi ini? Dan bagaimana mereka menggunakannya dengan cara yang paling efisien?
Darimana Sel Mendapatkan Energi?
Ilustrasi menunjukkan tanaman berbunga dengan matahari yang menyinarinya. Sebuah kotak inset di pojok kiri bawah menunjukkan bahwa cahaya matahari merupakan sumber energi utama untuk membantu tumbuhan dalam fotosintesis.
Sel pada manusia, tidak dapat menghasilkan energi tanpa mencari sumber di lingkungan mereka. Namun, manusia mencari zat seperti bahan bakar fosil untuk listrik rumah dan bisnis mereka, sel mencari energi mereka dalam bentuk molekul makanan atau sinar matahari. Bahkan, Matahari adalah sumber utama energi bagi hampir semua sel, karena prokariota fotosintesis, ganggang, dan sel-sel tanaman memanfaatkan energi surya dan menggunakannya untuk membuat molekul makanan organik kompleks yang sel-sel lain bergantung pada energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan pertumbuhan , metabolisme, dan reproduksi (Gambar 1).
nutrisi seluler datang dalam berbagai bentuk, termasuk gula dan lemak. Dalam rangka memberikan sel dengan energi, molekul-molekul ini harus melewati melintasi membran sel, yang berfungsi sebagai penghalang - tapi tidak satu dilewati. Seperti dinding eksterior rumah, membran plasma adalah semi-permeabel. Dalam banyak cara yang sama bahwa pintu dan jendela memungkinkan kebutuhan untuk memasuki rumah, berbagai protein yang menjangkau molekul tertentu izin membran sel ke dalam sel, meskipun mereka mungkin memerlukan beberapa masukan energi untuk menyelesaikan tugas ini (Gambar 2).
Serangkaian empat photomicrographs menunjukkan amuba melanda sel ragi.
Gambar 2: Sel dapat menggabungkan nutrisi oleh fagositosis.
amuba ini, organisme bersel tunggal, memperoleh energi dengan menelan nutrisi dalam bentuk sel ragi (merah). Melalui proses yang disebut fagositosis, amuba membungkus sel ragi dengan membran dan menarik di dalam. protein membran plasma khusus di amuba (hijau) yang terlibat dalam aksi ini fagositosis, dan mereka kemudian didaur ulang kembali ke amuba setelah nutrisi yang ditelan.
© 2006 Perusahaan dari biologi All rights reserved. Lihat Ketentuan Penggunaan
Gambar Detil
Bagaimana Sel Hidupkan Nutrisi ke Usable Energi?
Kompleks molekul makanan organik seperti gula, lemak, dan protein merupakan sumber yang kaya energi untuk sel-sel karena banyak energi yang digunakan untuk membentuk molekul-molekul ini secara harfiah disimpan dalam ikatan kimia yang menahan mereka bersama-sama. Para ilmuwan dapat mengukur jumlah energi yang tersimpan dalam makanan menggunakan alat yang disebut kalorimeter bom. Dengan teknik ini, makanan ditempatkan di dalam kalorimeter dan dipanaskan sampai membakar. Kelebihan panas yang dilepaskan oleh reaksi berbanding lurus dengan jumlah energi yang terkandung dalam makanan.
Sebuah grafik dua bagian membandingkan efisiensi energi dari reaksi oksidasi ketika terjadi dalam beberapa langkah berurutan dibandingkan satu langkah.
Gambar 3: Pelepasan energi dari gula
Bandingkan oksidasi bertahap (kiri) dengan pembakaran langsung gula (kanan). Melalui serangkaian jika langkah-langkah kecil, energi bebas dilepaskan dari gula dan disimpan dalam molekul pembawa dalam sel (ATP dan NADH, tidak ditampilkan). Di sebelah kanan, pembakaran langsung gula membutuhkan energi aktivasi yang lebih besar. Dalam reaksi ini, total energi bebas yang sama dilepaskan sebagai oksidasi bertahap, tetapi tidak disimpan dalam molekul pembawa, sehingga sebagian besar akan hilang sebagai panas (energi bebas). Oleh karena itu pembakaran langsung ini sangat tidak efisien, karena tidak memanfaatkan energi untuk digunakan nanti.
© 2010 Sifat Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan Penggunaan
Gambar Detil
Pada kenyataannya, tentu saja, sel-sel tidak bekerja calorimeters cukup seperti. Daripada membakar semua energi mereka dalam satu reaksi besar, sel-sel melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul-molekul makanan mereka melalui serangkaian reaksi oksidasi. Oksidasi menjelaskan jenis reaksi kimia di mana elektron ditransfer dari satu molekul ke yang lain, mengubah komposisi dan kandungan energi dari kedua donor dan molekul akseptor. molekul makanan bertindak sebagai donor elektron. Selama setiap reaksi oksidasi yang terlibat dalam pemecahan makanan, produk dari reaksi memiliki kandungan energi yang lebih rendah daripada molekul donor yang mendahuluinya di jalur tersebut. Pada saat yang sama, molekul akseptor elektron menangkap beberapa energi yang hilang dari molekul makanan selama setiap reaksi oksidasi dan menyimpannya untuk digunakan nanti. Akhirnya, ketika atom karbon dari molekul makanan organik kompleks sepenuhnya teroksidasi pada akhir rantai reaksi, mereka dilepaskan sepertite dalam bentuk karbon dioksida (Gambar 3) .Cells tidak menggunakan energi dari reaksi oksidasi secepat itu dilepaskan. Sebaliknya, mereka mengubahnya menjadi molekul kecil, yang kaya energi seperti ATP dan nikotinamida adenin dinukleotida (NADH), yang dapat digunakan di seluruh sel untuk metabolisme daya dan membangun komponen seluler baru. Selain itu, protein pekerja keras yang disebut enzim menggunakan energi kimia ini untuk mengkatalisasi, atau mempercepat, reaksi kimia dalam sel yang lain akan melanjutkan sangat lambat. Enzim tidak memaksa reaksi untuk melanjutkan jika tidak akan melakukannya tanpa katalis; bukan, mereka hanya menurunkan hambatan energi yang dibutuhkan untuk reaksi untuk memulai (Gambar 4) .Dua skema plot diperlihatkan berdampingan, membandingkan jumlah energi aktivasi yang diperlukan untuk mendukung reaksi un-katalis (kiri) versus enzim-katalis reaksi (kanan). Total energi adalah label pada y-axis.Figure 4: Enzim memungkinkan energi aktivasi menjadi lowered.Enzymes menurunkan energi aktivasi yang diperlukan untuk mengubah reaktan menjadi produk. Di sebelah kiri adalah reaksi yang tidak dikatalisis oleh enzim (merah), dan di sebelah kanan adalah salah satu yang (hijau). Dalam reaksi enzim-katalis, enzim akan mengikat reaktan dan memfasilitasi transformasi menjadi produk. Akibatnya, jalur reaksi enzim-dikatalisasi memiliki hambatan energi yang lebih kecil (energi aktivasi) untuk mengatasi sebelum reaksi dapat melanjutkan. © 2010 Alam Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailWhat Persiapan Spesifik Apakah Sel Gunakan Diagram menunjukkan struktur dasar molekul energi adenosine tri-fosfat (ATP) .Figure 5: Sebuah ATP moleculeATP terdiri dari basis adenosin (biru), gula ribosa (pink) dan rantai fosfat. Energi tinggi ikatan fosfat dalam rantai fosfat ini adalah kunci untuk potensi penyimpanan energi ATP. © 2010 Pendidikan Nature All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailThe jalur energi tertentu yang sel mempekerjakan tergantung sebagian besar pada apakah sel itu adalah eukariota atau prokariota a. sel eukariotik menggunakan tiga proses utama untuk mengubah energi diadakan di ikatan kimia dari molekul makanan menjadi lebih mudah digunakan bentuk - sering-energi yang kaya molekul pembawa. Adenosine 5'-trifosfat, atau ATP, adalah yang paling banyak pembawa energi molekul dalam sel. molekul ini terbuat dari basa nitrogen (adenin), gula ribosa, dan tiga gugus fosfat. Kata adenosin mengacu pada adenin ditambah gula ribosa. Ikatan antara fosfat kedua dan ketiga adalah ikatan berenergi tinggi (Gambar 5) .Proses pertama di jalur energi eukariotik adalah glikolisis, yang secara harfiah berarti "membelah gula." Selama glikolisis, molekul tunggal glukosa terpecah dan akhirnya diubah menjadi dua molekul dari zat yang disebut piruvat; karena setiap glukosa mengandung enam atom karbon, masing-masing piruvat dihasilkan hanya berisi tiga karbon. Glikolisis sebenarnya serangkaian sepuluh reaksi kimia yang memerlukan masukan dari dua molekul ATP. Masukan ini digunakan untuk menghasilkan empat molekul ATP baru, yang berarti bahwa hasil glikolisis dalam keuntungan bersih dua ATP. Dua molekul NADH juga diproduksi; molekul-molekul ini berfungsi sebagai pembawa elektron untuk reaksi biokimia lain dalam cell.Glycolysis adalah kuno, besar jalur ATP-memproduksi yang terjadi di hampir semua sel, eukariota dan prokariota sama. Proses ini, yang juga dikenal sebagai fermentasi, terjadi dalam sitoplasma dan tidak memerlukan oksigen. Namun, nasib piruvat yang dihasilkan selama glikolisis tergantung pada apakah oksigen hadir. Dengan tidak adanya oksigen, piruvat yang tidak dapat sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida, sehingga berbagai produk antara hasil. Misalnya, ketika tingkat oksigen yang rendah, sel otot rangka mengandalkan glikolisis untuk memenuhi kebutuhan energi intens mereka. ketergantungan pada hasil glikolisis dalam penumpukan perantara yang dikenal sebagai asam laktat, yang dapat menyebabkan otot-otot seseorang untuk merasa seolah-olah mereka adalah "terbakar." Demikian pula, ragi, yang merupakan eukariota bersel tunggal, menghasilkan alkohol (bukan karbon dioksida) kontras settings.In kekurangan oksigen, ketika oksigen tersedia, pyruvates dihasilkan oleh glikolisis menjadi masukan untuk bagian berikutnya dari energi eukariotik jalan. Selama tahap ini, setiap molekul piruvat dalam sitoplasma memasuki mitokondria, di mana ia diubah menjadi asetil CoA, pembawa energi dua-karbon, dan karbon ketiga menggabungkan dengan oksigen dan dilepaskan sebagai karbon dioksida. Pada saat yang sama, pembawa NADH juga dihasilkan. Asetil CoA kemudian memasuki jalur yang disebut siklus asam sitrat, yang merupakan proses energi utama kedua digunakan oleh sel. Siklus delapan langkah asam sitrat menghasilkan tiga molekul NADH lebih dan dua molekul pembawa lainnya: FADH2 dan GTP (Gambar 6, tengah) .suatu reaksi kimia selama tiga proses metabolisme yang menghasilkan energi digambar di atas gambar aschematized dari mitchondrion, menunjukkan lokasi aksi untuk setiap process.Figure biokimia 6: Metabolism dalam sel eukariotik: Glikolisis, siklus asam sitrat, dan oksidatif phosphorylationGlycolysis berlangsung di sitoplasma. Dalam mitokondria, siklus asam sitrat terjadi di matriks mitokondria, dan metabolisme oksidatif terjadi pada membran mitokondria internal yang dilipat (krista). © 2010 Sifat Pendidikan All rights reserved. Lihat Ketentuan UseFigure DetailThe proses utama ketiga dalam jalur energi eukariotik melibatkan rantai transpor elektron, dikatalisasi oleh beberapa kompleks protein yang terletak di membran dalam mitochondrional. Proses ini, disebut fosforilasi oksidatif, transfer elektron dari NADH dan FADH2 melalui kompleks protein membran, dan akhirnya oksigen, di mana mereka bergabung untuk membentuk air. Seperti elektron melalui kompleks protein dalam rantai, gradien ion hidrogen, atau proton, bentuk melintasi membran mitokondria. Sel memanfaatkan energi dari gradien proton ini untuk membuat tiga molekul ATP tambahan untuk setiap elektron yang bergerak sepanjang rantai. Secara keseluruhan, kombinasi dari siklus asam sitrat dan hasil fosforilasi oksidatif lebih banyak energi daripada fermentasi - 15 kali lebih banyak energi per molekul glukosa! Bersama-sama, proses-proses yang terjadi di dalam mitochondion, siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif, yang disebut sebagai respirasi, istilah yang digunakan untuk proses yang beberapa penyerapan oksigen dan produksi karbondioksida (Gambar 6) .suatu elektron transportasi rantai dalam membran mitokondria adalah bukan satu-satunya yang menghasilkan energi dalam sel-sel hidup. Dalam tanaman dan sel fotosintesis lainnya, kloroplas juga memiliki sebuah elektron transportasi rantai yang panen energi surya. Meskipun mereka tidak mengandung mithcondria atau chloroplatss, prokariota memiliki jenis lain dari rantai transpor elektron-menghasilkan energi di dalam membran plasma mereka yang juga menghasilkan energy.How Do Sel Perlu Energi di Reserve? Ketika energi berlimpah, sel eukariotik membuat lebih besar, energi molekul yang kaya untuk menyimpan kelebihan energi mereka. gula yang dihasilkan dan lemak - dengan kata lain, polisakarida dan lipid - kemudian diadakan di waduk dalam sel, beberapa di antaranya cukup besar untuk terlihat di sel micrographs.Animal elektron juga dapat mensintesis polimer bercabang glukosa yang dikenal sebagai glikogen, yang pada gilirannya agregat menjadi partikel yang diamati melalui mikroskop elektron. Sebuah sel dapat dengan cepat memobilisasi partikel-partikel ini setiap kali membutuhkan energi yang cepat. Atlet yang "carbo-load" dengan makan pasta malam sebelum kompetisi mencoba untuk meningkatkan cadangan glikogen mereka. Dalam keadaan normal, meskipun, manusia menyimpan cukup glikogen untuk memberikan hari senilai energi. sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen melainkan membuat polimer glukosa yang berbeda dikenal sebagai pati, yang mereka simpan di samping granules.In, baik sel-sel tumbuhan dan hewan menyimpan energi dengan shunting glukosa ke jalur sintesis lemak. Satu gram lemak mengandung hampir enam kali energi dalam jumlah yang sama dari glikogen, tetapi energi dari lemak kurang tersedia dari itu dari glikogen. Namun, masing-masing mekanisme penyimpanan penting karena sel membutuhkan keduanya cepat dan energi jangka panjang depot. Lemak disimpan dalam tetesan dalam sitoplasma; sel adiposa khusus untuk jenis penyimpanan karena mengandung tetesan lemak yang luar biasa besar. Manusia umumnya menyimpan cukup lemak untuk memasok sel mereka dengan layak beberapa minggu energi (Gambar 7) panel .Three dari mikrograf elektron (A, B, dan C) menunjukkan molekul penyimpanan yang berbeda dalam tiga jenis sel: glikogen dalam sel hewan, pati dalam sel tumbuhan, dan lipid dalam organisme bersel tunggal, amoeba.Figure 7: Contoh penyimpanan energi dalam cells.A) dalam penampang ini dari sel ginjal tikus, sitoplasma diisi dengan butiran glikogen, yang ditampilkan di sini berlabel dengan pewarna hitam, dan menyebar ke seluruh sel (G), yang mengelilingi inti (N). B) Dalam penampang dari sel tumbuhan, granula pati (st) yang hadir di dalam kloroplas, dekat membran tilakoid (pola bergaris). C) Dalam amuba ini, organisme bersel tunggal, ada baik kompartemen penyimpanan pati (S), penyimpanan lipid (L) dalam sel, dekat inti (N). Skala bar di B dan C = 1µm.Creative Commons B) © 2011 PLoS. Qian H. et al. (2011) doi: 10.1371 / journal.pone.0019451. C) © 2011 PLoS. Letcher P. M. et al. (2013) doi: 10.1371 / journal.pone.0056232. A) Bamri-Ezzine, S. et al. (2003) doi: 10,1097 / 01.LAB.0000078687.21634.69. Semua reserved.ConclusionCells hak membutuhkan energi untuk menyelesaikan tugas-tugas kehidupan. Dimulai dengan sumber energi yang diperoleh dari lingkungan mereka dalam bentuk sinar matahari dan molekul makanan organik, sel-sel eukariotik membuat molekul kaya energi seperti ATP dan NADH melalui jalur energi termasuk fotosintesis, glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif. Apa saja kelebihan energi yang kemudian disimpan dalam molekul yang lebih besar, yang kaya energi seperti polisakarida (pati dan glikogen) dan halaman lipids.eBooksThis muncul di eBookE berikut
