Anyagcsere folyamatok a sejtben
A fotoszintetizáló élőlények egy redukciós ciklus enzimreakciói során végzik a légköri CO2 megkötését és beépítését. A körfolyamat első szubsztrátja egy pentózdifoszfát, ez veszi fel közvetlenül a CO2-t. Átmeneti hat szénatomos molekula, rövid időn belül két glicerinsav-foszfát, ekkor kapcsolódnak be a NADPH-molekulák és ATP felhasználásával glicerinaldehid-foszfáttá redukálják. Innen két út lehetséges. Az egyik során pentóz-foszfáttá, majd pentózdifoszfáttá alakul a glicerinaldehid-foszfát-molekula és kezdődhet a folyamat előlről. A másik lehetőség az, hogy hat szénatomos glükóz-foszfát keletkezik, amely a glükóz, keményítő, cellulóz kiindulási anyaga. Ehhez szükséges energiát az ATP- és NADPH-molekulák szolgáltatják. Az első szakasszal szemben ezek a reakciók sötétben is lejátszódnak.
A szénhidrátok lebontása energiatermelő folyamat
A sejtek lebontó folyamataiban felszabaduló energia jó része ATP-szintézisre fordítódik. A legfontosabb a szénhidrátok lebontása, mely a sejtekben a biológiai oxidáció folyamatában történik. Sok enzim vesz részt a folyamatban, aminek során a poliszacharidok először glükóz-foszfát építőegységekre bontódnak le. A biológiai oxidáció első szakaszában a glikolízisben a glükóz-foszfát glicerinaldehid-foszfáttá alakul. A következő lépésekben három szénatomos piroszőlősavvá alakul, miközben a foszfát-csoportok leszakadása ATP keletkezését eredményezi. A glikolízis végén a piroszőlősav CO2 leadása közben két szénatomos acetilcsoporttá alakul, melyet a koenzim-A szállít el a citromsavciklus (biol. ox. 2. lépése) színhelyére. Itt a leváló acetilcsoportot felveszi a négy szénatomos oxálecetsav és hat szénatomos citromsavvá alakul. Ez több lépésben két CO2 leadása és nyolc NADH létrehozása során visszaalakul oxálecetsavvá. A biológiai oxidáció befejező szakasza a terminális oxidáció. Ide szállítódik az előző két szakaszban leadott hidrogén. A rendszer első tagja a NADH-ról átvett elektronnal redukálódik. majd a sorban következő elektronfelvevő tagnak átadva azt oxidálódik. Ez mindaddig folytatódik, míg az elektron a végső elektronfelvevő molekulára nem ér. Ebben a rendszerben szállított elektronok lépésenként alacsonyabb energiaszintre kerülnek – ATP szintetizálódik. A végső elektronfelvevő a légzésből származó oxigén, amely a hidorgénionokkal (NADH-ból) vízzé alakul. Míg a glikolízis során csak 2 mól ATP keletkezik, addig a terminális oxidáció során 36 mól egyetlen mól glükóz oxidációjából. Ez oxigéndús, aerob körülmények között játszódik így le. Ha a környezet nem tartalmaz elég oxigént, akkor anaerob körülmények között zajlik le az anyagcsere-folyamat, ekkor erjedésről beszélünk. Az erjedés első lépései megegyeznek a glikolízis folyamatával a piroszőlősav-szubsztrátig. Innentől több út lehetséges. Az egyikben CO2 lép ki, a végtermék etanol, a másik során tejsav keletkezik. Mivel mindkét termék további oxidálással energiát tudna termelni, az erjedés energetikai szempontból nem gazdaságos: 1 mól glükóz erjedése során 2 mól ATP keletkezik.
A fehérjeszintézis
A nukleinsavak információt hordozó és információt átadó képessége a sejtek fehérjeszintézisében nyilvánul meg. Az információ a fehérjék felépítésére vonatkozik. A fehérjék aminosavsorrendjét végső soron a DNS határozza meg. Az információ átírása során a DNS bizonyos szakaszairól mRNS-molekulák képződnek (DNS széttekerése, egyik lemásolása – aktív) – lánc alakul ki, ez a teljes mRNS-molekula felépüléséig tart. Így az mRNS a fehérjeszintézis helyére tudja vinni a DNS-ről átírt információt. A fehérjeszintézishez szükséges aminosavak (aktivált állapotban) felvételét és szállítását a tRNS-molekulák végzik. Az aminosavak összekapcsolása polipeptidlánccá a riboszómákon (fehérje+rRNS) történik. A lánckezdést mindig a metionin indítja. Hozzá kapcsolódnak az aminosavak, mindaddig, míg kialakul a teljes fehérjére jellemző aminosav-sorrend, a STOP kód. A folyamat befejező lépése a kezdő metionin lehasítása a polipeptidlánc elejéről. A DNS bázissorendje és a fehérjék aminosav-sorrendje között szoros, de nem közvetlen kapcsolat van. A DNS-ben az információ kód formájában található – ennek a kódnak a jelei a bázishármasok, amelyek egy-egy aminosavat fejeznek ki. 64-féle bázishármas jöhet létre (20 aminosavra) – egy aminosavat több bázishármas is kódolhat. Egy indító és három láncvégződést záró bázishármas is van közöttük. Az aminosav-kódszótár univerzális az élővilágban, leolvasása 5′-3′ irányba történik, átfedés-, kihagyásmentes.
Lapozz a további részletekért
