Celični metabolizem

• Izdelki

Celični metabolizem

Presnova je niz procesov biosinteze in delitve kompleksnih organskih snovi v celici in telesu.

Anabolizem - presnova plastike, asimilacija, biosinteza organskih snovi (sintetizirajo se organske snovi - beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati), poraba energije (poraba ATP), fotosinteza, kemosinteza, biosinteza beljakovin.

Katabolizem - energetski metabolizem, disimilacija, razgradnja organskih snovi (organske snovi se delijo na CO2 in H2O, energija se sprosti in shrani v obliki ATP, celično dihanje (energetski metabolizem v celici)).

Vrste prehrane (metode pridobivanja energije ATP)

Avtotrofi - sposobni ustvarjati organske snovi iz anorganskih snovi.

Obstajajo fototrofi (uporabljajo sončno energijo za biosintezo, rastline in modro-zelene alge - cianobakterije) in kemotrofe (uporabite energijo kemičnih vezi za biosintezo, žveplove bakterije, železne bakterije, dušikove bakterije, dušikove in vodikove bakterije).

Heterotrofi - uporabite že pripravljene organske snovi.

Obstajajo saprotrofi (uporabljajo organske snovi trupel ali odpadkov živih organizmov, saprotrofnih bakterij, živali (saprophagi) in glivic) in paraziti (živijo na račun drugega živih organizmov, hranijo se s sokovi, tkivom ali prebavljeno hrano, večkrat brez ubijanja, trajno ali začasno) uporabljajo gostiteljski organizem kot habitat, bakterije, glive, rastline, živali in viruse).

Kirilenko A. A. Biologija. Enotni državni izpit. Oddelek "Molekularna biologija". Teorija, naloge usposabljanja. 2017

Presnova (presnova) - niz kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v živem organizmu za njegovo normalno delovanje.

Presnova je sestavljena iz razgradnje snovi (energetski metabolizem) in sestave snovi (presnova plastike).

Presnova plastike (anabolizem, asimilacija) je kombinacija reakcij sinteze, ki se pojavijo pri porabi energije ATP.

Rezultat: iz hranil, ki vstopajo v celico, so beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati, ki se uporabljajo za ustvarjanje novih celic, njihovih organov in medcelične snovi, značilni za telo.

Energetski metabolizem (katabolizem, disimilacija) - niz reakcij razpadanja, ki se ponavadi pojavljajo pri sproščanju energije v obliki toplote in v obliki ATP.

Rezultat: kompleksne snovi se razgradijo v preprostejše (diferenciacijo) ali oksidacijo snovi.

Presnova je namenjena ohranjanju in samo-razmnoževanju bioloških sistemov.

Vključuje vnos snovi v telo v procesu prehrane in dihanja, znotrajcelične presnove in sproščanje končnih produktov presnove.

Presnova je neločljivo povezana s preoblikovanjem nekaterih vrst energije v druge. Na primer, v procesu fotosinteze se svetlobna energija shrani v obliki kemijskih vezi kompleksnih organskih molekul, v procesu dihanja pa se sprosti in porabi za sintezo novih molekul, mehansko in osmotsko delo, ki se razpršuje v obliki toplote itd.

Encimi so biološki katalizatorji beljakovinske narave, ki nadzorujejo kemijske reakcije v živih organizmih.

Encimi zmanjšujejo aktivacijsko energijo kemičnih reakcij, kar bistveno pospešuje njihov nastanek ali pa jih v osnovi omogoča.

Encimi so lahko bodisi preprosti bodisi kompleksni proteini, ki poleg proteinskega dela vključujejo tudi ne-beljakovinski kofaktor ali koencim.

Encimi se razlikujejo od ne-proteinskih katalizatorjev z visoko specifičnostjo delovanja: vsak encim katalizira specifične transformacije določene vrste substrata.

Aktivnost encimov v živih organizmih ureja več mehanizmov:

- z interakcijo z regulatornimi proteini, regulatorji z nizko molekulsko maso in ioni

- s spremembo reakcijskih pogojev, kot je pH predela

Stopnje energetske presnove

1. Pripravljalno

Izvaja se iz encimov prebavil, encimov lizosomov. Sproščena energija se odvaja kot toplota. Rezultat: cepitev makromolekul na monomere: maščobe na maščobne kisline in glicerin, ogljikovi hidrati na glukozo, proteini na aminokisline, nukleinske kisline na nukleotide.

2. Anaerobna (anoksična) faza ali glikoliza (najpogosteje substrat reakcije je glukoza)

Kraj seveda: citoplazma celic.

Rezultat: cepitev monomerov do vmesnih proizvodov. Glukoza izgubi štiri vodikove atome, to je oksidira z nastankom dveh molekul piruvične kisline, dveh molekul ATP in dveh molekul obnovljene NADH + H +.

Pri pomanjkanju kisika nastajajoča piruvična kislina se pretvori v mlečno kislino.

3. Aerobna (kisikova) stopnja ali tkivo (celično) dihanje

Oksidacija vmesnih spojin v končne produkte (CO2 in H2O) s sproščanjem velike količine energije.

Krebsov cikel: bistvo transformacij je postopna dekarboksilacija in dehidrogenacija piruvične kisline, v kateri nastajajo ATP, NADH in FADH2. V poznejših reakcijah energijsko bogat NADH in FADH2 prenašata svoje elektrone v verigo prenosa elektronov, ki je multienzimski kompleks notranje površine mitohondrijskih membran. Zaradi gibanja elektrona vzdolž nosilne verige se tvori ATP. 2С3 H6 O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP → 6CO2 + 42H2 O + 36ATF

Piruvična (mlečna) kislina reagira z oksaloocetno kislino (oksaloacetat), da nastane citronska kislina (citrat), ki je podvržena vrsti zaporednih reakcij, ki se pretvorijo v druge kisline. Zaradi teh transformacij nastane oksaloocetna kislina (oksaloacetat), ki ponovno reagira s piruvično kislino. Prosti vodik se združi z NAD (nikotinamid adenin dinukleotid), da se tvori spojina NADH.

Vir: "Biologija v shemah, pojmih, tabelah" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Vir: Biologija, 100 najpomembnejših tem V.Yu. Jameev 2016

Genetske informacije v celici

Biosinteza beljakovin in nukleinskih kislin

Genome - niz dednih snovi, ki jih vsebuje celica telesa.

Genetske (dedne) informacije so kodirane kot zaporedje DNA nukleotidov, pri nekaterih virusih pa RNA.

Eukariotski genom je lokaliziran v jedru, mitohondrijih in rastlinah tudi v plastidih.

Mitohondrije in plastide so relativno avtonomne, vendar pa del mitohondrijskih in plastidnih proteinov kodira jedrski genom.

Gen je osnovna enota genetske informacije. Gen je regija DNA, ki kodira proteinsko sekvenco (polipeptide) ali funkcionalno RNA.

Lastnosti genetske kode

Genetska koda

1) triplet - vsaka aminokislina ustreza trojnemu nukleotidnemu DNA (RNA) - kodonu; 2) nedvoumno - en triplet kodira samo eno aminokislino;

3) degenerirano - več različnih trojčkov lahko kodira eno aminokislino;

4) univerzalno - eno za vse organizme, ki obstajajo na Zemlji;

5) ne prekriva - kodoni se berejo ena za drugo, iz ene specifične točke v eno smer (en nukleotid ne more biti del dveh sosednjih tripletov hkrati);

6) med genoma obstajajo »razdelilni znaki« - področja, ki ne nosijo genetskih informacij, ampak ločujejo samo nekatere gene od drugih. Imenujejo se distančniki.

Stop kodoni UAAA, UAG, UGA označujejo zaključek sinteze ene polipeptidne verige, trojček AUG pa določa kraj nastopa sinteze naslednjega.

Viri: Biologija 100 najpomembnejših tem V.Yu. Jameev 2016

"Biologija v shemah, pojmih, tabelah" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Vizualna referenca. Biologija 10-11 razredov. Krasilnikova

Kaj je presnova?

Nikoli nisem razmišljal o tem, zakaj nekateri ljudje jedo vse (ne pozabimo na pecivo in pecivo), medtem ko izgledajo, kot da niso jedli več dni, medtem ko drugi, nasprotno, nenehno štejejo kalorije, sedijo na dietah, gredo na fitnes dvorane in še vedno ne morejo obvladati teh dodatnih kilogramov. Torej, kaj je skrivnost? Izkazalo se je, da gre za presnovo!

Torej, kaj je metabolizem? In zakaj ljudje, ki imajo visoko stopnjo presnove, nikoli ne trpijo zaradi debelosti ali prekomerne telesne teže? Ko govorimo o metabolizmu, je pomembno upoštevati naslednje: to je presnova v telesu in vse kemijske spremembe, od trenutka, ko hranila vstopijo v telo, dokler se ne odstranijo iz telesa v zunanje okolje. Presnovni proces so vse reakcije, ki se odvijajo v telesu, zaradi česar se gradijo strukturni elementi tkiv, celice in vsi procesi, s katerimi telo prejme energijo, ki jo potrebuje za normalno vzdrževanje.

Presnova igra pomembno vlogo v našem življenju, saj zaradi vseh teh reakcij in kemičnih sprememb dobimo vse, kar potrebujemo iz živilskih proizvodov: maščob, ogljikovih hidratov, beljakovin, vitaminov, mineralov, aminokislin, zdravih vlaken, organskih kislin itd. d.

Presnovo lahko glede na svoje lastnosti razdelimo na dva glavna dela - anabolizem in katabolizem, to je procese, ki prispevajo k ustvarjanju vseh potrebnih organskih snovi in ​​destruktivnim procesom. To pomeni, da anabolični procesi prispevajo k "preoblikovanju" preprostih molekul v bolj kompleksne. Vsi ti podatki so povezani s stroški energije. Po drugi strani katabolni procesi sproščajo telo iz končnih produktov razkroja, kot so ogljikov dioksid, sečnina, voda in amonijak, kar vodi do sproščanja energije, kar pomeni, da lahko grobo rečemo, da pride do presnove urina.

Kaj je celični metabolizem?

Kaj je celični metabolizem ali presnova živih celic? Znano je, da je vsaka živa celica v našem telesu dobro usklajen in organiziran sistem. Celica vsebuje različne strukture, velike makromolekule, ki mu pomagajo, da se razgradi zaradi hidrolize (tj. Cepljenja celice pod vplivom vode) v najmanjše sestavine.

Poleg tega celice vsebujejo veliko količino kalija in kar nekaj natrija, kljub temu, da celično okolje vsebuje veliko natrija, in kalij, nasprotno, je veliko manj. Poleg tega je celična membrana zasnovana tako, da pomaga pri prodiranju tako natrija kot kalija. Na žalost lahko različne strukture in encimi uničijo to racionalizirano strukturo.

In sama celica je daleč od razmerja med kalijem in natrijem. Takšna "harmonija" je dosežena šele po smrti osebe v procesu avtolize, to je prebave ali razgradnje organizma pod vplivom lastnih encimov.

Kaj je energija za celice?

Najprej, energija celic je preprosto potrebna za podporo delu sistema, ki je daleč od ravnovesja. Zato, da bi celica bila v stanju, ki je za to normalno, tudi če je daleč od ravnovesja, mora brez izjeme prejeti potrebno energijo. To pravilo je nepogrešljiv pogoj za normalno delovanje celic. Ob tem je še eno delo, namenjeno interakciji z okoljem.

Na primer, če se zmanjšajo mišične celice ali v celicah ledvic in se celo začne tvoriti urin, ali se živčni impulzi pojavijo v živčnih celicah in v celicah, ki so odgovorne za prebavni trakt, se začne izločanje prebavnih encimov ali se v celicah začne izločanje hormonov. endokrine žleze? Ali so na primer celice svetleče žarke začele sijati, v ribjih celicah, na primer, je bilo izpustov električne energije? Za vse to ni bilo, za to in potrebujejo energijo.

Kateri so viri energije

V zgornjih primerih vidimo. Da celica za svoje delo uporablja energijo, pridobljeno zaradi strukture adenozin trifosfata ali (ATP). Zaradi nje je celica nasičena z energijo, katere sproščanje lahko pride med skupinami fosfatov in služi nadaljnjemu delu. Hkrati pa s preprostim hidrolitičnim lomljenjem fosfatnih vezi (ATP) nastala energija celici ne bo na voljo, v tem primeru se bo energija izgubila kot toplota.

Ta proces je sestavljen iz dveh zaporednih faz. V vsaki takšni fazi je vključen vmesni proizvod, ki je označen s HF. V naslednjih enačbah X in Y označujeta dve popolnoma različni organski snovi, črka F pomeni fosfat, kratica ADP pa adenozin difosfat.

Normalizacija presnove - ta izraz je zdaj trdno uveljavljen v našem življenju, poleg tega pa je postal kazalnik normalne teže, saj so motnje presnovnih procesov v telesu ali presnove pogosto povezane s povečanjem telesne mase, prekomerno telesno težo, debelostjo ali njeno pomanjkljivostjo. Ugotovite, stopnja presnovnih procesov v telesu je lahko posledica test na podlagi izmenjave.

Kaj je glavna izmenjava? To je pokazatelj intenzivnosti proizvodnje energije v telesu. Ta test se izvaja zjutraj na prazen želodec, med pasivnostjo, to je v mirovanju. Kvalificirani tehnik meri (O2) absorpcijo kisika in izločanje s strani telesa (CO2). Ko primerjate podatke, ugotovite, koliko odstotkov telo zažge vhodne hranilne snovi.

Tudi hormonski sistem, ščitnice in žleze z notranjim izločanjem vplivajo na delovanje presnovnih procesov, zato zdravniki pri odkrivanju zdravljenja presnovnih bolezni poskušajo ugotoviti in upoštevati raven dela teh hormonov v krvi in ​​razpoložljivih bolezni teh sistemov.

Glavne metode preučevanja presnovnih procesov

Proučevanje metabolizma ene (katerekoli) hranilne snovi, vse njene spremembe (ki se pojavljajo z njo) se opazujejo iz ene oblike, vnesene v telo v končno stanje, v katerem se izloči iz telesa.

Metode raziskav presnove so danes zelo raznolike. Poleg tega se v ta namen uporabljajo številne biokemijske metode. Ena od metod preučevanja metabolizma je metoda uporabe živali ali organov.

Žival, ki se preskuša, se injicira s posebno snovjo, nato pa skozi urin in iztrebke odkrijejo možne produkte sprememb (metabolitov) snovi. Najbolj natančne informacije je mogoče zbrati s preučevanjem presnovnih procesov določenega organa, npr. Možganov, jeter ali srca. V ta namen se ta snov vbrizga v kri, nato pa jo presnavniki pomagajo identificirati v krvi, ki prihaja iz tega organa.

Ta postopek je zelo zapleten in obremenjen s tveganjem, saj pogosto s takimi raziskovalnimi metodami uporabijo metodo tankega ščipanja ali naredijo dele teh organov. Taki deli se namestijo v posebne inkubatorje, kjer se hranijo pri temperaturi (podobni telesni temperaturi) v posebnih topnih snoveh z dodatkom snovi, katere presnovo se preučuje.

S to metodo raziskovanja celice niso poškodovane, ker so odseki tako tanki, da snov enostavno in prosto prodre v celice in jih potem zapusti. Zgodi se, da obstajajo težave zaradi počasnega prehoda posebne snovi skozi celične membrane.

V tem primeru, da bi uničili membrane, so tkiva običajno zdrobljena, tako da posebna snov inkubira celično pulpo. Takšni poskusi so pokazali, da so vse žive celice v telesu sposobne oksidirati glukozo do ogljikovega dioksida in vode, pri čemer lahko samo celice jeter tvorijo sečnino.

Uporabi celice?

Po svoji strukturi celice predstavljajo zelo zapleten organiziran sistem. Znano je, da celico sestavljajo jedro, citoplazma, v okoliški citoplazmi pa so majhna telesa, imenovana organele. Razlikujejo se po velikosti in teksturi.

Zahvaljujoč posebnim tehnikam bo možno tkiva celic homogenizirati in nato opraviti posebno ločevanje (diferencialno centrifugiranje) in tako pridobiti zdravila, ki bodo vsebovala samo mitohondrije, samo mikrosome, pa tudi plazmo ali čisto tekočino. Ta zdravila se ločeno inkubirajo s spojino, katere presnova je predmet študije, da bi točno določili, katere posebne celične strukture so vključene v zaporedne spremembe.

Bilo je primerov, ko se je začetna reakcija začela v citoplazmi, njen izdelek pa je bil izpostavljen spremembam v mikrosomih, po tem pa so opazili spremembe z drugimi reakcijami z mitohondriji. Preučevana inkubacija snovi s tkivnim homogenatom ali živimi celicami najpogosteje ne razkriva nobenih ločenih stopenj, povezanih s presnovo. Naslednji poskusi, v katerih se za inkubacijo uporablja ena ali druga subcelična struktura, pomaga razumeti celotno verigo teh dogodkov.

Kako uporabljati radioaktivne izotope

Za preučevanje teh ali drugih presnovnih procesov snovi je potrebno:

• uporabiti analitične metode za določitev snovi in ​​njenih metabolitov;
• Treba je uporabiti takšne metode, ki bodo pomagale razlikovati vneseno snov od iste snovi, ki pa je že prisotna v tem pripravku.

Skladnost s temi zahtevami je bila glavna ovira pri preučevanju presnovnih procesov v telesu, do takrat, ko so odkrili radioaktivne izotope in 14C, radioaktivni ogljikovodik. Po pojavu 14C in instrumentih, ki omogočajo merjenje celo šibke radioaktivnosti, so se vse zgoraj omenjene težave končale. Po tem, primer z merjenjem presnovnih procesov šel, kot pravijo, do hriba.

Zdaj, ko se posebni biološki pripravek doda označena 14C-označena maščobna kislina (na primer, mitohondrijske suspenzije), potem po tem niso potrebne posebne analize za določanje produktov, ki vplivajo na njegovo transformacijo. Da bi ugotovili hitrost uporabe, je zdaj mogoče preprosto izmeriti radioaktivnost mitohondrijskih frakcij, ki smo jih dobili zaporedno.

Ta tehnika pomaga ne samo razumeti, kako normalizirati presnovo, temveč tudi zaradi tega lahko zlahka ločimo molekule uvedene radioaktivne maščobne kisline eksperimentalno od molekul maščobnih kislin, ki so že prisotne v mitohondrijih na samem začetku poskusa.

Elektroforeza in. kromatografijo

Da bi razumeli, kaj in kako normalizira metabolizem, to je, kako se metabolizem normalizira, je treba uporabiti tudi takšne metode, ki bodo pomagale ločiti mešanico, ki vključuje majhne količine organskih snovi. Ena najpomembnejših takih metod, ki temelji na pojavu adsorpcije, je metoda kromatografije. Zahvaljujoč tej metodi poteka ločevanje mešanice komponent.

Ko se to zgodi, ločevanje sestavin mešanice, ki se izvede bodisi z adsorpcijo na sorbentu, bodisi zaradi papirja. Pri ločevanju z adsorpcijo na sorbentu, to je, ko začnejo polniti takšne posebne steklene cevi (stolpce), s postopnim in naknadnim eluiranjem, to je s kasnejšim izpiranjem vsake od razpoložljivih komponent.

Metoda ločevanja elektroforeze je neposredno odvisna od prisotnosti znakov, kakor tudi od števila ioniziranih nabojev molekul. Elektroforezo izvedemo tudi na kateremkoli od neaktivnih nosilcev, kot so celuloza, kavčuk, škrob ali končno na papirju.

Ena od najbolj občutljivih in učinkovitih metod za ločevanje zmesi je plinska kromatografija. Ta metoda ločevanja se uporablja samo, če so snovi, potrebne za ločevanje, v plinastem stanju ali, na primer, v vsakem trenutku lahko vstopijo v to stanje.

Kako se sproščajo encimi?

Da bi ugotovili, kako se encimi sproščajo, je treba razumeti, da je to zadnje mesto v tej seriji: žival, potem organ, nato del tkiva, nato pa del celičnih organelov in homogenat, ki jemlje encime, ki jih katalizira določena kemijska reakcija. Izolacija encimov v prečiščeni obliki je postala pomembna smer pri preučevanju presnovnih procesov.

Združevanje in kombiniranje zgoraj navedenih metod je omogočilo glavne presnovne poti v večini organizmov, ki živijo na našem planetu, vključno z ljudmi. Poleg tega so te metode pomagale pri določanju odgovorov na vprašanje, kako potekajo presnovni procesi v telesu in pomagali razjasniti skladnost glavnih faz teh presnovnih poti. Danes je bilo preučenih več kot tisoč različnih biokemičnih reakcij, prav tako pa so preučevali tudi encime, ki so vključeni v te reakcije.

Ker videz kakršne koli manifestacije v celicah življenja zahteva ATP, ni presenetljivo, da je hitrost presnovnih procesov maščobnih celic primarno namenjena sintezi ATP. Da bi to dosegli z različno kompleksnostjo, se uporabljajo sekvenčne reakcije. Takšne reakcije večinoma uporabljajo kemično potencialno energijo, ki jo vsebujejo molekule maščob (lipidov) in ogljikovi hidrati.

Presnovni procesi med ogljikovimi hidrati in lipidi

Takšen presnovni proces med ogljikovimi hidrati in lipidi se na drugačen način imenuje ATP sinteza, anaerobna (torej brez kisika) presnova.

Glavna vloga lipidov in ogljikovih hidratov je v tem, da je sinteza ATP tista, ki omogoča enostavnejše spojine, kljub temu, da so se isti procesi odvijali v najbolj primitivnih celicah. Le v ozračju brez kisika je popolna oksidacija maščob in ogljikovih hidratov v ogljikov dioksid postala nemogoča.

Tudi te primitivne celice so uporabljale iste procese in mehanizme, s katerimi je potekalo prestrukturiranje strukture same molekule glukoze, ki je sintetizirala majhne količine ATP. Z drugimi besedami, taki procesi v mikroorganizmih se imenujejo fermentacija. Danes je "fermentacija" glukoze v stanje etilnega alkohola in ogljikovega dioksida v kvasu še posebej dobro raziskana.

Za dokončanje vseh teh sprememb in oblikovanje večih vmesnih proizvodov je bilo potrebno izvesti enajst zaporednih reakcij, ki so bile na koncu predstavljene v parlamentu vmesnih proizvodov (fosfatov), ​​tj. Estrov fosforne kisline. Ta fosfatna skupina je bila prenesena v adenozin difosfat (ADP) in tudi z tvorbo ATP. Samo dve molekuli tvorita neto donos ATP (za vsako od molekul glukoze, pridobljene kot rezultat fermentacijskega procesa). Podobni procesi so bili opaženi tudi v vseh živih celicah telesa, saj so dobavljali energijo, potrebno za normalno delovanje. Takšne procese pogosto imenujemo dihanje anaerobnih celic, čeprav to ni povsem pravilno.

Pri sesalcih in ljudeh se ta proces imenuje glikoliza, njegov končni izdelek pa je mlečna kislina, ne CO2 (ogljikov dioksid) in ne alkohol. Z izjemo zadnjih dveh stopenj velja, da je celotno zaporedje reakcij glikolize skoraj enako procesu, ki poteka v celicah kvasovk.

Aerobna presnova, pomeni uporabo kisika

Očitno je, s prihodom kisika v ozračje, zahvaljujoč fotosintezi rastlin, zahvaljujoč matere narave, pojavil mehanizem, ki omogoča popolno oksidacijo glukoze v vodo in CO2. Tak aerobni proces je omogočil čisti pridelek ATP (od trideset osem molekul, ki temeljijo na vsaki molekuli glukoze, le oksidirane).

Takšen postopek uporabe kisika s celicami, za nastanek spojin z energijo, je danes znan kot aerobna, celična respiracija. Takšno dihanje izvajajo citoplazmatski encimi (v nasprotju z anaerobnimi) in oksidativni procesi potekajo v mitohondrijih.

Tukaj se piruvična kislina, ki je vmesni produkt, potem, ko je nastala v anaerobni fazi, oksidira v stanje CO2 zaradi šestih zaporednih reakcij, kjer se v vsaki reakciji par njihovih elektronov prenese na akceptor, skupni koencim nikotinamid adenin dinukleotid, skrajšano NAD. To zaporedje reakcij imenujemo cikel trikarboksilne kisline, kot tudi cikel citronske kisline ali Krebsov cikel, kar vodi do dejstva, da vsaka molekula glukoze tvori dve molekuli piruvične kisline. Med to reakcijo dvanajst parov elektronov odstopi od molekule glukoze za njeno nadaljnjo oksidacijo.

V toku energetskega vira govorimo. lipidov

Izkazalo se je, da lahko maščobne kisline delujejo tudi kot vir energije, pa tudi kot ogljikovi hidrati. Do oksidacije maščobnih kislin pride zaradi zaporedja cepitve iz maščobne kisline (oziroma njene molekule) dvo-ogljikovega fragmenta z videzom acetil koencima A (drugače acetil-CoA) in prenosa hkratnih dveh elektronskih parov v verigo njihovega prenosa.

Tako dobljeni acetil CoA je ista komponenta cikla trikarboksilne kisline, katere nadaljnja usoda se ne razlikuje veliko od acetil CoA, ki se dobavlja skozi presnovo ogljikovih hidratov. To pomeni, da so mehanizmi, ki sintetizirajo ATP med oksidacijo glukoznih metabolitov in maščobnih kislin, skoraj identični.

Če je energija, ki vstopa v telo, pridobljena skoraj zaradi samo enega procesa oksidacije maščobnih kislin (npr. Med postom, z boleznijo, kot je diateza sladkorja itd.), Bo v tem primeru intenzivnost acetil-CoA presegla. intenzivnost njegove oksidacije v ciklu trikarboksilnih kislin. V tem primeru bodo molekule acetil CoA (ki so odvečne) začele reagirati med seboj. S tem postopkom se pojavijo acetoacetična in b-hidroksibutirna kislina. Takšno kopičenje lahko povzroči ketozo, je ena izmed vrst acidoze, ki lahko povzroči hudo sladkorno bolezen in celo smrt.

Zakaj rezervirati energijo ?!

Da bi na primer pridobili dodatne energetske rezerve, na primer za živali, ki jih neredno in sistematično ne hranijo, je preprosto potrebno nekako založiti potrebno energijo. Takšne rezerve energije proizvajajo hranilne rezerve, ki vključujejo vse enake maščobe in ogljikove hidrate.

Izkazalo se je maščobne kisline lahko pridejo v rezervo v obliki nevtralnih maščob, ki jih vsebuje tako maščobno tkivo kot jetra. Ko se v prebavilih zaužijejo velike količine ogljikovih hidratov, se začnejo hidrolizirati v glukozo in druge sladkorje, ki se, ko se sproščajo v jetra, sintetizirajo v glukozo. In ravno tam, velikanski polimer se začne sintetizirati iz glukoze z združevanjem glukoznih ostankov in tudi z ločevanjem molekul vode.

Včasih preostala količina glukoze v molekulah glikogena doseže 30.000, in če obstaja potreba po energiji, se glikogen ponovno začne razgraditi na glukozo med kemično reakcijo, produkt slednjega pa je glukoza fosfat. Ta glukoza fosfat je na poti procesa glikolize, ki je del poti, odgovorne za oksidacijo glukoze. Glukoza fosfat se lahko podvrže tudi reakciji hidrolize v jetrih in tako nastali glukozi se skupaj s krvjo prenaša v celice telesa.

Kako poteka sinteza ogljikovih hidratov v lipidih?

Ali vam je všeč ogljikovih hidratov? Izkazalo se je, da če količina ogljikovih hidratov, prejetih iz hrane naenkrat, preseže dovoljeno stopnjo, se v tem primeru ogljikovi hidrati prenesejo v „stalež“ v obliki glikogena, to je presežek ogljikovih hidratov se pretvori v maščobo. Najprej nastane acetil CoA iz glukoze, nato pa se začne sintetizirati v citoplazmi celice za dolgotrajne maščobne kisline.

Ta proces "transformacije" lahko opišemo kot normalen oksidacijski proces maščobnih celic. Po tem se maščobne kisline začnejo odlagati v obliki trigliceridov, to je nevtralnih maščob, ki se odlagajo (predvsem problematična področja), v različne dele telesa.

Če telo nujno potrebuje energijo, potem se nevtralne maščobe podvržejo hidrolizi in maščobne kisline začnejo priteči v kri. Tu so nasičeni z albumini in globulinskimi molekulami, to je plazemskimi beljakovinami, nato pa se začnejo absorbirati v druge, zelo različne celice. Živali nimajo takšnega mehanizma, ki bi lahko izvajal sintezo glukoze in maščobnih kislin, vendar jih imajo rastline.

Sinteza dušikovih spojin

Pri živalih se aminokisline uporabljajo ne samo kot biosinteza beljakovin, ampak tudi kot izhodni material, pripravljen za sintezo določenih spojin, ki vsebujejo dušik. Aminokisline, kot je tirozin, postanejo predhodnik hormonov, kot so noradrenalin in adrenalin. Glicerin (najpreprostejša aminokislina) je izhodni material za biosintezo purinov, ki so del nukleinske kisline, pa tudi porfirinov in citokromov.

Predhodnik pirimidinov nukleinskih kislin je asparaginska kislina, metioninska skupina pa se začne prenašati med sintezo kreatina, sarkozina in holina. Prekursor nikotinske kisline je triptofan, iz valina (ki se tvori v rastlinah) pa lahko sintetiziramo vitamin, kot je pantotenska kislina. In to so le nekateri primeri uporabe sinteze dušikovih spojin.

Kako poteka presnova lipidov

Običajno v telesu vstopajo lipidi kot trigliceridi maščobnih kislin. Ko so v črevesju pod vplivom encimov, ki jih proizvajajo trebušna slinavka, se začnejo hidrolizirati. Tu se ponovno sintetizirajo kot nevtralne maščobe, potem pa bodisi vstopijo v jetra ali v kri in se lahko shranijo tudi kot rezervo v maščobnem tkivu.

Rekli smo že, da se lahko tudi maščobne kisline ponovno sintetizirajo iz predhodno nastalih predhodnikov ogljikovih hidratov. Prav tako je treba opozoriti, da je kljub dejstvu, da je v živalskih celicah mogoče opaziti sočasno vključitev ene dvojne vezi v molekule dolgotrajnih maščobnih kislin. Te celice ne morejo vključevati druge in celo tretje dvojne povezave.

In ker imajo maščobne kisline s tremi in dvema dvojnima vezema pomembno vlogo v presnovnih procesih živali (vključno z ljudmi), so v bistvu pomembna hranila, lahko rečemo, vitamini. Zato se linolenska (C18: 3) in linolna (C18: 2) imenujejo tudi esencialne maščobne kisline. Ugotovljeno je bilo tudi, da je v celicah linolenske kisline lahko vključena tudi dvojna četrta vez. Zaradi podaljšanja ogljikove verige se lahko pojavi še en pomemben udeleženec v presnovnih reakcijah arahidonske kisline (C20: 4).

Med sintezo lipidov lahko opazimo ostanke maščobnih kislin, ki so povezani s koencimom A. Zaradi sinteze se ti ostanki prenesejo v glicerol fosfatni ester glicerola in fosforne kisline. Kot rezultat te reakcije nastane spojina fosfatidne kisline, kjer je ena od njenih spojin glicerol esterificiran s fosforno kislino, drugi dve pa sta maščobni kislini.

Ko se pojavijo nevtralne maščobe, se bo fosforna kislina odstranila s hidrolizo in na njenem mestu bodo maščobne kisline, ki so posledica kemične reakcije z acil-CoA. Sam koencim A se lahko pojavi zaradi enega od vitaminov pantotenske kisline. Ta molekula vsebuje sulfhidrilno skupino, ki reagira na kisline s prihodom tioestrov. Po drugi strani pa fosfolipidna fosfatidna kislina reagira na dušikove baze, kot so serin, holin in etanolamin.

Tako lahko vsi steroidi, ki jih najdemo pri sesalcih (razen vitamina D), neodvisno sintetizira organizem.

Kako poteka presnova beljakovin?

Dokazano je, da so beljakovine, ki so prisotne v vseh živih celicah, sestavljene iz enaindvajsetih vrst aminokislin, ki so povezane v različnih zaporedjih. Te aminokisline sintetizirajo organizmi. Takšna sinteza običajno vodi v pojav α-keto kislin. Namreč, a-keto kislina ali a-ketoglutarska kislina in sodelujeta pri sintezi dušika.

Človeško telo, tako kot telo mnogih živali, je uspelo ohraniti sposobnost sintetiziranja vseh razpoložljivih aminokislin (razen nekaj esencialnih aminokislin), ki morajo nujno izhajati iz hrane.

Kako poteka sinteza beljakovin

Ta postopek običajno poteka na naslednji način. Vsaka aminokislina v citoplazmi celice reagira z ATP in se nato pridruži zadnji skupini molekul ribonukleinske kisline, ki je specifična za to aminokislino. Potem je zapletena molekula povezana z ribosomom, ki je določen na položaju bolj razširjene molekule ribonukleinske kisline, ki je povezana z ribosomom.

Ko se vse kompleksne molekule razporedijo, obstaja razkorak med aminokislino in ribonukleinsko kislino, sosednje aminokisline se začnejo sintetizirati in tako dobimo beljakovine. Normalizacija metabolizma se pojavi zaradi skladne sinteze presnovnih procesov beljakovinsko-ogljikovih hidratov in maščob.

Kakšen je torej metabolizem organske snovi?

Za boljše razumevanje in razumevanje presnovnih procesov, kot tudi za obnovitev zdravja in izboljšanje presnove, morate upoštevati naslednja priporočila glede normalizacije in obnove metabolizma.

• Pomembno je razumeti, da presnovnih procesov ni mogoče obrniti. Razgradnja snovi nikoli ne poteka po enostavni poti kroženja sintetizacijskih reakcij. Drugi encimi, kot tudi nekateri vmesni proizvodi, so nujno vključeni v ta razpad. Zelo pogosto se procesi, usmerjeni v različne smeri, začnejo pretakati v različnih predelih celice. Na primer, maščobne kisline se lahko sintetizirajo v citoplazmi celice, kadar so izpostavljene določenemu nizu encimov, in proces oksidacije v mitohondrijih se lahko pojavi s popolnoma drugačnim nizom.
• Zadostno število encimov je opaziti v živih celicah telesa, da bi pospešili proces presnovnih reakcij, vendar kljub temu presnovni procesi ne potekajo vedno hitro, zato kaže na obstoj nekaterih regulativnih mehanizmov v naših celicah, ki vplivajo na presnovne procese. Do danes so bile odkrite nekatere vrste takih mehanizmov.
• Eden od dejavnikov, ki vplivajo na zmanjšanje hitrosti presnovnih procesov določene snovi, je vnos določene snovi v samo celico. Zato lahko regulacijo presnovnih procesov usmerimo na ta dejavnik. Na primer, če vzamemo insulin, katerega funkcija je, kot vemo, povezana s pospeševanjem prodiranja glukoze v vse celice. Stopnja "transformacije" glukoze bo v tem primeru odvisna od hitrosti, s katero je prišla. Če upoštevamo kalcij in železo, ko vstopita v kri iz črevesja, bo hitrost presnovnih reakcij v tem primeru odvisna od mnogih, vključno z regulativnimi postopki.
• Na žalost se vse snovi ne morejo prosto gibati iz enega oddelka celic v drugega. Obstaja tudi predpostavka, da se znotrajcelični prenos stalno spremlja z določenimi steroidnimi hormoni.
• Znanstveniki so identificirali dve vrsti servomehanizmov, ki so odgovorni za metabolične procese za negativne povratne informacije.
• Tudi bakterije so opazile primere, ki dokazujejo prisotnost vseh sekvenčnih reakcij. Na primer, biosinteza enega od encimov zavira aminokisline, ki so potrebne za pridobitev te aminokisline.
• Pri proučevanju posameznih primerov presnovnih reakcij je bilo ugotovljeno, da je encim, katerega biosinteza je bila prizadeta, odgovoren za glavno fazo presnovne poti, ki je privedla do sinteze aminokislin.
• Pomembno je razumeti, da je v procesih presnove in biosinteze vključeno majhno število gradnikov, od katerih se vsak začne uporabljati za sintezo mnogih spojin. Take spojine vključujejo: acetil koencim A, glicin, glicerofosfat, karbamil fosfat in druge. Iz teh majhnih sestavin nastanejo kompleksne in raznolike spojine, ki jih lahko opazimo v živih organizmih.
• Zelo redko so enostavne organske spojine, ki neposredno sodelujejo v presnovnih procesih. Takšne spojine, da bi pokazale svojo aktivnost, bodo morale združiti poljubno število spojin, ki so aktivno vključene v presnovne procese. Na primer, glukoza lahko začne oksidacijske procese šele, ko je izpostavljena eterifikaciji fosforne kisline, za druge naknadne spremembe pa mora biti esterificirana z uridin difosfatom.
• Če upoštevamo maščobne kisline, tudi ne morejo sodelovati v presnovnih spremembah, dokler tvorijo estre s koencimom A. Istočasno postane katerikoli aktivator povezan s katerim koli od nukleotidov, ki so del ribonukleinske kisline, ali so nastali iz nekaj vitamina. Zato postaja jasno, zakaj potrebujemo vitamine samo v majhnih količinah. Zaužijejo jih koencimi, pri čemer se vsaka molekula koencima v svojem življenju uporablja večkrat, za razliko od hranil, katerih molekule se uporabljajo enkrat (npr. Molekule glukoze).

In zadnje! V zaključku te teme bi rad povedal, da je sam izraz »metabolizem« včasih pomenil sintezo beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob v telesu, zdaj pa se uporablja kot oznaka za več tisoč encimskih reakcij, ki lahko predstavljajo veliko mrežo med seboj povezanih presnovnih poti..

Celični metabolizem. Energetski metabolizem in fotosinteza. Reakcije sinteze matrik.

Koncept metabolizma

Presnova je celota vseh kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v živem organizmu. Vrednost metabolizma je ustvarjanje potrebnih snovi za telo in zagotavljanje energije.

Obstajata dve komponenti presnove - katabolizem in anabolizem.

Sestavine presnove

Procesi plastike in energetske presnove so neločljivo povezani. Vsi sintetični (anabolični) procesi potrebujejo energijo, ki jo dobimo med disimilacijskimi reakcijami. Reakcije cepitve same (katabolizem) potekajo samo s sodelovanjem encimov, sintetiziranih v procesu asimilacije.

Vloga FTF v presnovi

Energija, ki se sprosti med razgradnjo organskih snovi, celica ne uporablja takoj, temveč se shrani v obliki visokoenergijskih spojin, običajno v obliki adenozin trifosfata (ATP). ATP se po svoji kemijski naravi nanaša na mononukleotide.

ATP (adenozin trifosfatna kislina) je mononukleotid, ki sestoji iz adenina, riboze in treh ostankov fosforne kisline, ki so povezani z makroergičnimi vezmi.

V teh povezavah je shranjena energija, ki se sprosti ob prekinitvi:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + Q₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + Q₂
AMF + H₂O → Adenin + Riboza + H₃PO₄ + Q₃,
kjer je ATP adenozin trifosfat; ADP - adenozin-difosforjeva kislina; AMP - adenozin monofosforna kislina; Q₁ = Q₂ = 30,6 kJ; Q₃ = 13,8 kJ.
Zaloga ATP v celici je omejena in dopolnjena zaradi fosforilacije. Fosforilacija je dodajanje ostanka fosforne kisline ADP (ADP + F → ATP). Pojavlja se z različno intenzivnostjo med dihanjem, fermentacijo in fotosintezo. ATP se zelo hitro posodablja (pri ljudeh je življenjska doba ene molekule ATP manjša od 1 minute).
Energija, shranjena v molekulah ATP, telo uporablja v anaboličnih reakcijah (reakcije biosinteze). Molekula ATP je univerzalni nosilec in nosilec energije za vsa živa bitja.

Izmenjava energije

Energija, ki je potrebna za življenje, je večina organizmov pridobljena kot posledica oksidacije organskih snovi, kar je posledica katabolnih reakcij. Najpomembnejša spojina, ki deluje kot gorivo, je glukoza.
V zvezi s prostim kisikom so organizmi razdeljeni v tri skupine.

Razvrstitev organizmov glede na prosti kisik

Pri obveznih aerobnih in fakultativnih anaerobih v prisotnosti kisika katabolizem poteka v treh stopnjah: pripravljalni, brez kisika in kisik. Posledično organska snov razpade na anorganske spojine. Pri obveznih anaerobih in fakultativnih anaerobih s pomanjkanjem kisika katabolizem poteka v dveh prvih fazah: pripravljalni in brez kisika. Posledično se tvorijo vmesne organske spojine, ki so še vedno bogate z energijo.

Stopnje katabolizma

1. Prva faza - pripravljalna - je sestavljena iz encimskega cepitve kompleksnih organskih spojin v enostavnejše. Beljakovine se razgradijo na aminokisline, maščobe na glicerol in maščobne kisline, polisaharide na monosaharide, nukleinske kisline na nukleotide. Pri večceličnih organizmih se to zgodi v prebavnem traktu, pri enoceličnih organizmih - v lizosomih pod vplivom hidrolitičnih encimov. Sproščena energija se razprši v obliki toplote. Nastale organske spojine se nadalje oksidirajo ali pa jih celica uporablja za sintezo lastnih organskih spojin.
2. Druga faza - nepopolna oksidacija (brez kisika) - je nadaljnja delitev organskih snovi, ki se izvaja v citoplazmi celice brez udeležbe s kisikom. Glavni vir energije v celici je glukoza. Anoksična, nepopolna oksidacija glukoze se imenuje glikoliza. Zaradi glikolize ene molekule glukoze nastanejo dve molekuli piruvične kisline (PVC, piruvat) CH.₃COCOOH, ATP in voda, kot tudi atomi vodika, ki jih veže NAD + molekula nosilca in so shranjeni kot NAD · H.
Skupna formula glikolize je naslednja:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + → 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Potem, v odsotnosti kisika v okolju, se proizvodi glikolize (PVK in NAD · H) bodisi predelajo v etilni alkohol - alkoholno vrenje (v kvasovkah in rastlinskih celicah s pomanjkanjem kisika)
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃DREAM
CH₃DREAM + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
bodisi v mlečni kislini - mlečni fermentaciji (v živalskih celicah s pomanjkanjem kisika) t
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
V prisotnosti kisika v okolju se izdelki glikolize še naprej delijo na končne izdelke.
3. Tretja faza - popolna oksidacija (dihanje) - je oksidacija PVC do ogljikovega dioksida in vode, ki se izvaja v mitohondrijih z obvezno udeležbo s kisikom.
Sestavljen je iz treh faz:
A) tvorba acetil koencima A;
B) oksidacija acetil koencima A v Krebsovem ciklu;
B) oksidativno fosforilacijo v transportni verigi elektronov.

A. V prvi fazi se PVC prenese iz citoplazme v mitohondrije, kjer sodeluje z encimi matrice in tvori 1) ogljikov dioksid, ki se odstrani iz celice; 2) vodikovi atomi, ki jih transportne molekule prenašajo v notranjo membrano mitohondrijev; 3) acetil koencim A (acetil CoA).
B. V drugi fazi se acetil koencim A oksidira v Krebsovem ciklu. Krebsov cikel (cikel trikarboksilne kisline, cikel citronske kisline) je veriga zaporednih reakcij, v katerih ena molekula acetil-CoA tvori 1) dve molekuli ogljikovega dioksida, 2) molekulu ATP in 3) štiri pare vodikovih atomov, ki se prenašajo v molekule. prevozniki - NAD in FAD. Tako se kot posledica glikolize in Krebsovega cikla molekula glukoze razcepi na CO₂, in energija, sproščena med tem postopkom, se porabi za sintezo 4 ATP in se kopiči v 10 NAD · H in 4 FAD · H₂.
B. V tretji fazi vodikov atom z NAD · H in FAD · H₂ oksidira z molekulskim kisikom O₂ z oblikovanjem vode. Ena NAD · N lahko tvori 3 ATP in eno FAD · H₂–2 ATP. Tako se sproščena energija v tem primeru shrani v obliki še enega ATP-ja.
Ta postopek poteka na naslednji način. Atomi vodika se koncentrirajo na zunanji strani notranje mitohondrijske membrane. Izgubljajo elektrone, ki se prenašajo vzdolž verige nosilnih molekul (citokromov) transportne verige elektronov (ETC) na notranjo stran notranje membrane, kjer se združujejo z molekulami kisika:
Oh₂ + e - → o₂ -.
Kot posledica delovanja encimov verige prenosa elektronov je notranja membrana mitohondrije negativno nabita od znotraj (zaradi:₂ - ), in zunaj - pozitivno (zaradi H +), tako da se med njegovimi površinami ustvari razlika v potencialu. V notranji membrani mitohondrije so vgrajene molekule encima ATP sintetaze, ki imajo ionski kanal. Ko razlika v potencialu skozi membrano doseže kritično raven, pozitivno nabite delce H + z električnim poljem potiskajo skozi kanal ATPase in enkrat na notranji površini membrane vplivajo na kisik in tako tvorijo vodo:
1 / 2O₂ - +2H + → H₂O.
Energija vodikovih ionov H +, ki se prenašajo skozi ionski kanal notranje membrane mitohondrijev, se uporablja za fosforilacijo ADP v ATP:
ADP + F → ATP.
Takšna tvorba ATP v mitohondrijih s sodelovanjem kisika se imenuje oksidativna fosforilacija.
Celotna enačba za delitev glukoze v procesu celičnega dihanja:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Tako se med glikolizo med tvorbo celic tvorijo 2 molekuli ATP, še 36 molekul ATP na splošno s polno oksidacijo glukoze, 38 molekul ATP.

Izmenjava plastike

Plastična izmenjava ali asimilacija je niz reakcij, ki zagotavljajo sintezo kompleksnih organskih spojin iz enostavnejših (fotosinteza, kemosinteza, biosinteza proteinov itd.).

Heterotrofni organizmi gradijo svoje organske snovi iz sestavin ekološke hrane. Heterotrofna asimilacija v bistvu izvira iz molekularne reorganizacije:
živilska organska snov (beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati) → preproste organske molekule (aminokisline, maščobne kisline, monosaharidi) → telesne makromolekule (beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati).
Avtotrofni organizmi so sposobni popolnoma samostojno sintetizirati organske snovi iz anorganskih molekul, porabljenih iz zunanjega okolja. V procesu fotosinteze in kemosinteze pride do nastajanja enostavnih organskih spojin, iz katerih se nadalje sintetizirajo makromolekule:
anorganske snovi (CO₂, H₂O) → preproste organske molekule (aminokisline, maščobne kisline, monosaharidi) → telesne makromolekule (beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati).

Fotosinteza

Fotosinteza - sinteza organskih spojin iz anorganskih zaradi energije svetlobe. Celotna enačba fotosinteze:

Fotosinteza poteka s sodelovanjem fotosintetičnih pigmentov, ki imajo edinstveno lastnost pretvoriti energijo sončne svetlobe v energijo kemične vezi v obliki ATP. Fotosintetični pigmenti so beljakovinske snovi. Najpomembnejši pigment je klorofil. Pri evkariontih so fotosintetični pigmenti vgrajeni v notranjo membrano plastidov, v prokariotih - pri invaginaciji citoplazmatske membrane.
Struktura kloroplasta je zelo podobna strukturi mitohondrijev. Notranja membrana thylakoid gran vsebuje fotosintetične pigmente, pa tudi beljakovine verige za prenos elektrona in molekule encimov ATP-sintetaze.
Proces fotosinteze je sestavljen iz dveh faz: svetle in temne.
1. Svetlobna faza fotosinteze poteka le v svetlobi v membrani tilakoidne grane.
To vključuje absorpcijo klorofila kvantov svetlobe, tvorbo molekule ATP in fotolizo vode.
Pod delovanjem kvanta svetlobe (hv) klorofil izgubi elektrone, ki preidejo v vzbujeno stanje:

Ti elektroni se s pomočjo nosilcev prenesejo na zunanjo, to je površino tilakoidne membrane, ki se sooča z matriko, kjer se nabira.
Hkrati se v tilakoidih pojavi fotoliza vode, to je njena razgradnja pod vplivom svetlobe:

Dobljeni elektroni se s pomočjo nosilcev prenesejo v molekule klorofila in jih obnovijo. Molekule klorofila se vrnejo v stabilno stanje.
Protoni vodika, ki nastanejo med fotolizo vode, se kopičijo v tilakoidu, kar ustvarja H + rezervoar. Posledica tega je, da je notranja površina tilakoidne membrane pozitivno nabita (s H +), zunanja površina pa je negativna (z e-). Z nabiranjem nasprotno nabitih delcev na obeh straneh membrane se poveča potencialna razlika. Ko je razlika potenciala dosežena, začne sila električnega polja potiskati protone skozi kanal sintetaze ATP. Energija, ki se sprosti med tem postopkom, se uporablja za fosforiliranje molekul ADP:
ADP + F → ATP.

Nastajanje ATP med fotosintezo pod delovanjem svetlobne energije se imenuje fotofosforilacija.
Vodikovi ioni, ki so se pojavili na zunanji površini tilakoidne membrane, se srečujejo z elektroni in tvorijo atomski vodik, ki se veže na NADP vodikovo nosilno molekulo (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat):
2H + + 4e - + NADF + → NADF · N₂.
Tako se med svetlobno fazo fotosinteze pojavijo trije procesi: tvorba kisika zaradi razkroja vode, sinteza ATP in nastajanje vodikovih atomov v obliki NADPH.₂. Kisik difundira v ozračje ter ATP in NADF · H₂ sodelujejo v procesih temne faze.
2. Temna faza fotosinteze poteka v matrici kloroplasta tako v svetlobi kot v temi in predstavlja serijo zaporednih transformacij CO t₂, iz zraka, v ciklu Calvina. Izvajajo se reakcije temne faze zaradi energije ATP. V ciklu Calvin CO₂ veže na vodik iz NADPH₂ s tvorbo glukoze.
V procesu fotosinteze se poleg monosaharidov (glukoze itd.) Sintetizirajo tudi monomeri drugih organskih spojin - aminokisline, glicerol in maščobne kisline. Tako rastline, zahvaljujoč fotosintezi, zagotavljajo sebi in vsem življenju na Zemlji bistvene organske snovi in ​​kisik.
Primerjalne značilnosti fotosinteze in dihanja evkariontov so predstavljene v tabeli.