Energija i metabolizam ćelije

• Energija u metaboličkim reakcijama uključuje usvajanje i oslobađanje ugljenika.
• Metabolizam predstavlja skup svih hemijskih reakcija koje se odvijaju u ćeliji.
• Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne može nastati niti nestati, već samo transformisati.
• Entalpija je ukupna količina energije sadržana u sistemu.
• Egzotermne reakcije oslobađaju energiju, primer je sagorevanje.
• Endotermne reakcije troše energiju, primer je fotosinteza.
• Prema drugom zakonu termodinamike, entropija sistema (njegova neuređenost) uvek raste.
• Egzergone reakcije oslobađaju energiju i kataboličke su prirode.
• Endergone reakcije zahtevaju unos energije i anaboličke su.

Izvori energije u ćeliji

• Redukcioni potencijal organskih jedinjenja (koenzimi NAD+, FAD).
• Elektrohemijski gradijent na membrani.
• Visokoenergetski fosforilisana jedinjenja (ATP).

Usvajanje ugljenika

• Autotrofi koriste CO2 kao izvor ugljenika.
• Heterotrofi koriste organske molekule, poput glukoze.

Ćelijsko disanje

• Ćelijsko disanje je proces oslobađanja energije razgradnjom organskih molekula.

Vrste disanja

• Aerobno disanje koristi O2 i kao krajnje produkte stvara CO2 i H2O.
• Anaerobno disanje se odvija bez O2, a krajnji produkti su mlečna kiselina ili etanol.
• Glikoliza se odvija u citoplazmi i ne zahteva prisustvo O2.
• Glukoza se transformiše u 2 piruvata + 2 ATP + 2 NADH.

Fermentacija

• Mlečno-kiselinska fermentacija (bakterije mlečne kiseline → mlečna kiselina).
• Alkoholna fermentacija (kvasci → etanol + CO2).
• Krebsov ciklus odvija se u mitohondrijama.
• Acetil-CoA + NAD+ + FAD → CO2 + ATP + NADH + FADH2.

Beta oksidacija masnih kiselina

• Masne kiseline se u mitohondrijama razlažu na acetil-CoA, koji ulazi u Krebsov ciklus.

Fotosinteza

• Fototrofija je proces u kojem organizmi koriste svetlost za sintezu hrane.
• Hloroplasti su organele u kojima se odvija fotosinteza.
• Fotosinteza se sastoji iz dve faze.

Faze fotosinteze

• Svetla faza (tilakoidne membrane hloroplasta): hlorofil apsorbuje svetlost i pokreće transport elektrona, voda se razlaže i nastaju O2, ATP i NADPH.
• Tamna faza (Kalvinov ciklus) se odvija u stromi hloroplasta: CO2 se ugrađuje u organske molekule uz korišćenje ATP i NADPH.
• Fotopigmenti uključuju hlorofil a (glavni pigment), kao i karotenoide i ksantofile (pomoćni pigmenti).
• Fotofosforilacija ciklična (samo PSI, stvara ATP).
• A-ciklična (PSI i PSII, stvara ATP i NADPH).

Katabolički i anabolički procesi

• Katabolizam je razgradnja molekula uz oslobađanje energije (primeri: glikoliza, beta oksidacija, ćelijsko disanje).
• Anabolizam je sinteza složenih molekula uz utrošak energije (primeri: fotosinteza, sinteza proteina, sinteza DNK).
• ATP (adenozin-trifosfat) je univerzalna energetska valuta ćelije.
• Fosforilacija označava dodavanje fosfatne grupe na molekul.

Vrste fosforilacije

• Supstratna (direktno u glikolizi).
• Oksidativna (u mitohondrijama).
• Fotofosforilacija (u fotosintezi).