Stanični metabolizam

• Proizvodi

Stanični metabolizam

Metabolizam je skup procesa biosinteze i cijepanja složenih organskih tvari u stanici i tijelu.

Anabolizam - plastični metabolizam, asimilacija, biosinteza organskih tvari (sintetiziraju se organske tvari - proteini, masti, ugljikohidrati), troši se energija (konzumira se ATP), fotosinteza, kemosinteza, biosinteza proteina.

Katabolizam - energetski metabolizam, disimilacija, razgradnja organskih tvari (organske tvari se dijele na CO2 i H2O, energija se oslobađa i pohranjuje u obliku ATP-a, stanično disanje (energetski metabolizam u stanici)).

Vrste prehrane (metode dobivanja energije ATP-a)

Autotrofi su sposobni stvarati organske tvari iz anorganskih tvari.

Postoje fototrofi (koriste solarnu energiju za biosintezu, biljke i plavo-zelene alge - cijanobakterije) i kemotrofe (koriste energiju kemijskih veza za biosintezu, sumporne bakterije, bakterije željeza, bakterije koje fiksiraju dušik, nitrifikaciju i vodik).

Heterotrofi - koristite gotove organske tvari.

Postoje saprotrofi (koriste organske tvari mrtvih tijela ili otpadne tvari živih organizama, saprotrofne bakterije, životinje (saprophagi) i gljive) i parazite (žive na štetu drugog živog organizma, hraneći se njegovim sokovima, tkivima ili probavljenom hranom, stalno i bez privremenog ubijanja, trajno ili privremeno) koristiti organizam domaćina kao stanište, bakterije, gljivice, biljke, životinje i viruse).

Kirilenko A. A. Biologija. Jedinstveni državni ispit. Odsjek "Molekularna biologija". Teorija, zadaci obuke. 2017.

Metabolizam (metabolizam) - skup kemijskih reakcija koje se javljaju u živom organizmu za njegovo normalno funkcioniranje.

Metabolizam se sastoji od razgradnje tvari (energetskog metabolizma) i sastavljanja tvari (plastični metabolizam).

Plastični metabolizam (anabolizam, asimilacija) je kombinacija reakcija sinteze koje se javljaju s potrošnjom ATP energije.

Rezultat: od hranjivih tvari koje ulaze u stanicu, proteini, masti, ugljikohidrati, koji se koriste za stvaranje novih stanica, njihovih organa i međustanične tvari, karakteristični su za tijelo.

Energetski metabolizam (katabolizam, disimilacija) - skup reakcija propadanja, obično se javlja s oslobađanjem energije u obliku topline iu obliku ATP-a.

Rezultat: složene tvari razgrađuju se na jednostavniju (diferencijaciju) ili oksidaciju tvari.

Metabolizam je usmjeren na očuvanje i samo-reprodukciju bioloških sustava.

To uključuje ulazak tvari u tijelo u procesu prehrane i disanja, unutarstaničnog metabolizma i oslobađanja krajnjih produkata metabolizma.

Metabolizam je neraskidivo povezan s transformacijom nekih vrsta energije u druge. Primjerice, u procesu fotosinteze, svjetlosna energija se pohranjuje u obliku kemijskih veza složenih organskih molekula, au procesu disanja oslobađa se i troši na sintezu novih molekula, mehaničkog i osmotskog rada, raspršenog u obliku topline itd.

Enzimi su biološki katalizatori prirode proteina koji kontroliraju kemijske reakcije u živim organizmima.

Enzimi smanjuju aktivacijsku energiju kemijskih reakcija, značajno ubrzavajući njihovu pojavu ili ih čineći u osnovi mogućim.

Enzimi mogu biti ili jednostavni ili složeni proteini, koji osim proteina uključuju i ne-proteinski kofaktor ili koenzim.

Enzimi se razlikuju od ne-proteinskih katalizatora svojom visokom specifičnošću djelovanja: svaki enzim katalizira specifične transformacije određene vrste supstrata.

Aktivnost enzima u živim organizmima regulirana je višestrukim mehanizmima:

- interakcijom s regulatornim proteinima, regulatorima niske molekularne mase i ionima

- promjenom reakcijskih uvjeta, kao što je pH u odjeljku

Faze energetskog metabolizma

1. Pripremni

Provodi se enzimima gastrointestinalnog trakta, enzimima lizosoma. Oslobođena energija se rasipa kao toplina. Rezultat: cijepanje makromolekula na monomere: masti na masne kiseline i glicerin, ugljikohidrati do glukoze, proteini na aminokiseline, nukleinske kiseline na nukleotide.

2. Anaerobna (anoksična) faza ili glikoliza (najčešće supstrat reakcije je glukoza)

Mjesto naravno: citoplazma stanica.

Rezultat: cijepanje monomera do međuproizvoda. Glukoza gubi četiri atoma vodika, tj. Oksidira, formirajući dvije molekule piruvične kiseline, dvije molekule ATP i dvije molekule obnovljene NADH + H +.

Uz nedostatak kisika, nastala piruvična kiselina pretvara se u mliječnu kiselinu.

3. Aerobni (kisik) stadij ili tkivo (stanično) disanje

Oksidacija intermedijernih spojeva u konačne proizvode (CO2 i H2O) uz oslobađanje velike količine energije.

Krebsov ciklus: suština transformacije sastoji se u postepenom dekarboksiliranju i dehidrogenaciji piruvične kiseline, tijekom kojih nastaju ATP, NADH i FADH2. U kasnijim reakcijama, NADH i FADH2 bogati energijom prenose svoje elektrone u prijenosni lanac elektrona, koji je multienzimski kompleks unutarnje površine mitohondrijskih membrana. Zbog kretanja elektrona duž lanca nosača nastaje ATP. 2S3 H6 O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP → 6CO2 + 42H2 O + 36ATF

Piruvična (mliječna) kiselina reagira s oksaloctenom kiselinom (oksaloacetatom) kako bi nastala limunska kiselina (citrat), koja se podvrgava nizu uzastopnih reakcija, pretvarajući se u druge kiseline. Kao rezultat ovih transformacija nastaje oksaloctena kiselina (oksaloacetat), koja ponovno reagira s piruvičnom kiselinom. Slobodni vodik se kombinira s NAD (nikotinamid adenin dinukleotid) da se dobije spoj NADH.

Izvor: "Biologija u shemama, pojmovima, tablicama" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. „Feniks”

Izvor: Biologija, 100 najvažnijih tema V.Yu. Jameev 2016

Genetske informacije u ćeliji

Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

Genom - skup nasljednog materijala koji se nalazi u ćeliji tijela.

Genetička (nasljedna) informacija kodirana je kao niz nukleotida DNA, au nekim virusima - RNA.

Eukariotski genom je lokaliziran u jezgri, mitohondriji i u biljkama čak iu plastidama.

Mitohondrije i plastidi su relativno autonomni, međutim, dio mitohondrijskih i plastidnih proteina kodiran je nuklearnim genomom.

Gen je elementarna jedinica genetske informacije. Gen je regija DNA koja kodira sekvencu proteina (polipeptida) ili funkcionalnu RNA.

Svojstva genetskog koda

Genetski kod

1) triplet - svaka aminokiselina odgovara trostrukom nukleotidnom DNA (RNA) - kodonu; 2) nedvosmisleno - jedan triplet kodira samo jednu aminokiselinu;

3) degeneracija - nekoliko različitih trojki može kodirati jednu aminokiselinu;

4) univerzalni - jedan za sve organizme koji postoje na Zemlji;

5) ne preklapa - kodoni se čitaju jedan za drugim, iz jedne specifične točke u jednom smjeru (jedan nukleotid ne može biti dio dvaju susjednih trojki u isto vrijeme);

6) između gena postoje “znakovi podjele” - područja koja ne nose genetske informacije, već samo razdvajaju neke gene od drugih. Zovu se razmaknici.

Stop-kodoni UAAA, UAG, UGA označavaju završetak sinteze jednog polipeptidnog lanca, a trojka AUG-a određuje mjesto početka sinteze sljedećeg.

Izvori: Biologija 100 najvažnijih tema V.Yu. Jameev 2016

"Biologija u shemama, pojmovima, tablicama" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. „Feniks”

Vizualna referenca. Biologija. 10-11 klasa. Krasil'nikova

Što je metabolizam?

Nikada nisam razmišljao o tome zašto neki ljudi jedu sve (ne zaboravljajući peciva i kolače), dok izgledaju kao da nisu jeli nekoliko dana, dok drugi, naprotiv, stalno broje kalorije, sjede na dijetama, idu na fitnes i dalje se ne mogu nositi s tim viškom kilograma. Što je onda tajna? Ispada da je cijela stvar o metabolizmu!

Dakle, što je metabolizam? I zašto ljudi koji imaju visoku stopu metabolizma nikada ne pate od pretilosti ili prekomjerne težine? Kada govorimo o metabolizmu, važno je napomenuti sljedeće: ovo je metabolizam koji se pojavljuje u tijelu i sve kemijske promjene, počevši od trenutka ulaska hranjivih tvari u tijelo, sve dok se ne uklone iz tijela u vanjsko okruženje. Metabolički proces su sve reakcije koje se odvijaju u tijelu, zahvaljujući kojima se grade strukturni elementi tkiva, stanice, kao i svi procesi kojima tijelo prima energiju koja joj je potrebna za normalno održavanje.

Metabolizam igra veliku ulogu u našim životima, jer zahvaljujući svim tim reakcijama i kemijskim promjenama dobivamo sve što nam treba od prehrambenih proizvoda: masti, ugljikohidrata, bjelančevina, kao i vitamina, minerala, aminokiselina, zdravih vlakana, organskih kiselina itd. d.

Metabolizam se prema svojim svojstvima može podijeliti na dva glavna dijela - anabolizam i katabolizam, odnosno procese koji doprinose stvaranju svih potrebnih organskih tvari i destruktivnim procesima. Naime, anabolički procesi doprinose "transformaciji" jednostavnih molekula u složenije. I svi ti procesi podataka povezani su s troškovima energije. Katabolički procesi, s druge strane, oslobađaju tijelo od krajnjih produkata raspadanja, kao što su ugljični dioksid, urea, voda i amonijak, što dovodi do oslobađanja energije, odnosno možemo grubo reći da dolazi do metabolizma urina.

Što je metabolizam stanica?

Što je stanični metabolizam ili metabolizam živih stanica? Poznato je da je svaka živa stanica u našem tijelu dobro koordiniran i organiziran sustav. Stanica sadrži različite strukture, velike makromolekule, koje mu pomažu da se razgrađuje zbog hidrolize (tj. Cijepanja stanice pod utjecajem vode) u najmanje komponente.

Osim toga, stanice sadrže veliku količinu kalija i dosta natrija, unatoč činjenici da stanična okolina sadrži mnogo natrija, a kalij, naprotiv, mnogo je manji. Osim toga, stanična membrana je dizajnirana na takav način da pomaže prodiranju i natrija i kalija. Nažalost, različite strukture i enzimi mogu uništiti ovu pojednostavljenu strukturu.

I sama stanica je daleko od omjera kalija i natrija. Takav "sklad" postiže se tek nakon smrti osobe u procesu autolize smrtnika, odnosno probave ili razgradnje organizma pod utjecajem vlastitih enzima.

Što je energija za stanice?

Prije svega, energija stanica jednostavno je potrebna kako bi se podržao rad sustava, koji je daleko od ravnoteže. Dakle, da bi stanica bila u stanju koje je normalno za njega, čak i ako je daleko od ravnoteže, mora bezuvjetno primiti energiju potrebnu za nju. I ovo pravilo je neophodan uvjet za normalno funkcioniranje stanica. Uz to, postoji još jedan rad usmjeren na interakciju s okolišem.

Na primjer, ako je došlo do smanjenja mišićnih stanica ili u stanicama bubrega, pa čak i urina počinje da se stvara, ili se živčani impulsi pojavljuju u živčanim stanicama, te u stanicama odgovornim za gastrointestinalni trakt, započelo je izlučivanje probavnih enzima ili je počela sekrecija hormona u stanicama endokrine žlijezde? Ili su, na primjer, stanice svjetlećih crva počele sjati, au stanicama ribe, primjerice, bilo je ispuštanja struje? Za sve to nije bilo, za to i potrebna energija.

Koji su izvori energije

U gornjim primjerima vidimo. Da stanica koristi za svoj rad energiju dobivenu zbog strukture adenozin trifosfata ili (ATP). Zahvaljujući njoj, stanica je zasićena energijom, čije oslobađanje može doći između fosfatnih skupina i služiti daljnjem radu. No, u isto vrijeme, jednostavnim hidrolitičkim razbijanjem fosfatnih veza (ATP), rezultirajuća energija neće postati dostupna ćeliji, u ovom slučaju energija će se izgubiti kao toplina.

Taj se proces sastoji od dvije uzastopne faze. U svakom takvom stupnju uključen je međuproizvod, koji je označen kao HF. U sljedećim jednadžbama X i Y označavaju dvije potpuno različite organske tvari, slovo F znači fosfat, a skraćenica ADP se odnosi na adenozin difosfat.

Normalizacija metabolizma - ovaj termin je sada čvrsto uspostavljen u našem životu, štoviše, postao je pokazatelj normalne težine, budući da su poremećaji metaboličkih procesa u tijelu ili metabolizmu često povezani s povećanjem tjelesne težine, prekomjernom težinom, pretilošću ili njegovom insuficijencijom. Identificirati stopu metaboličkih procesa u tijelu može biti zbog testa na temelju razmjene.

Što je glavna razmjena? To je pokazatelj intenziteta tjelesne proizvodnje energije. Ovaj se test provodi ujutro na prazan želudac, za vrijeme pasivnosti, odnosno u mirovanju. Kvalificirani tehničar mjeri (O2) unos kisika kao i izlučivanje tijela (CO2). Kada uspoređujete podatke, otkrijte koliko posto tijela sagorijeva dolazeće hranjive tvari.

Također, hormonalni sustav, štitnjače i žlijezde endokrinog sustava utječu na aktivnost metaboličkih procesa, stoga liječnici, pri otkrivanju liječenja metaboličkih bolesti, pokušavaju identificirati i uzeti u obzir razinu rada ovih hormona u krvi i dostupnih bolesti ovih sustava.

Glavne metode proučavanja metaboličkih procesa

Proučavajući metabolizam jednog (bilo kojeg) hranjivog sastojka, sve njegove promjene (koje se događaju s njim) promatraju se iz jednog oblika u tijelo u konačnom stanju, pri čemu se izlučuje iz tijela.

Metode istraživanja metabolizma danas su izuzetno raznolike. Osim toga, u tu svrhu koriste se brojne biokemijske metode. Jedan od načina proučavanja metabolizma je metoda korištenja životinja ili organa.

Životinja koja se testira ubrizgava se posebnom tvari, a zatim se kroz urin i izlučevine otkrivaju mogući produkti promjena (metabolita) tvari. Najtočnije informacije mogu se prikupiti ispitivanjem metaboličkih procesa određenog organa, na primjer, mozga, jetre ili srca. Da bi se to postiglo, ova se tvar ubrizgava u krv, nakon čega metaboliti pomažu u identifikaciji u krvi koja dolazi iz ovog organa.

Ovaj je postupak vrlo složen i pun rizika, jer često takvim istraživačkim metodama koriste tanku metodu štipanja ili prave dijelove tih organa. Takvi dijelovi se smještaju u posebne inkubatore, gdje se čuvaju na temperaturi (sličnoj tjelesnoj temperaturi) u posebnim topljivim tvarima uz dodatak tvari čiji se metabolizam proučava.

S ovom metodom istraživanja stanice nisu oštećene zbog činjenice da su sekcije toliko tanke da tvar lako i slobodno prodire u stanice, a zatim ih ostavlja. Događa se da postoje poteškoće uzrokovane sporim prolaskom posebne tvari kroz stanične membrane.

U tom slučaju, da bi se uništile membrane, tkiva se obično zgnječe, tako da posebna supstanca inkubira staničnu pulpu. Takvi eksperimenti pokazali su da sve žive stanice u tijelu mogu oksidirati glukozu do ugljičnog dioksida i vode, a samo stanice tkiva jetre mogu sintetizirati ureu.

Koristiti stanice?!

Prema njihovoj strukturi, stanice predstavljaju vrlo složen organizirani sustav. Poznato je da se stanica sastoji od jezgre, citoplazme, au okolnoj citoplazmi postoje mala tijela zvanih organele. Različite su veličine i teksture.

Zahvaljujući posebnim tehnikama, moguće je homogenizirati tkiva stanica, a zatim i podvrgnuti posebnoj separaciji (diferencijalno centrifugiranje), čime se dobivaju lijekovi koji će sadržavati samo mitohondrije, samo mikrosome, kao i plazmu ili bistru tekućinu. Ovi lijekovi se inkubiraju odvojeno sa spojem čiji je metabolizam proučavan, kako bi se točno utvrdilo koje su substanične strukture uključene u sukcesivne promjene.

Bilo je slučajeva kada je početna reakcija započela u citoplazmi, a njezin je proizvod bio podvrgnut promjenama u mikrosomima, a nakon toga su uočene promjene s drugim reakcijama s mitohondrijama. Istraživana inkubacija tvari s homogenatom tkiva ili živim stanicama najčešće ne otkriva nikakve odvojene faze vezane uz metabolizam. Sljedeći eksperimenti u kojima se jedna ili druga subcelularna struktura koristi za inkubaciju pomaže u razumijevanju cijelog lanca tih događaja.

Kako koristiti radioaktivne izotope

Za proučavanje tih ili drugih metaboličkih procesa tvari potrebno je:

• koristiti analitičke metode za određivanje tvari ovog i njegovih metabolita;
• Potrebno je koristiti takve metode koje će pomoći u razlikovanju uvedene tvari od iste tvari, ali već prisutne u ovom pripravku.

Usklađenost s tim zahtjevima bila je glavna prepreka tijekom proučavanja metaboličkih procesa u tijelu, sve do otkrića radioaktivnih izotopa, i 14C, radioaktivnog ugljikohidrata. I nakon pojave 14C i instrumenata koji omogućuju mjerenje čak i slabe radioaktivnosti, sve gore navedene poteškoće su završile. Nakon toga, slučaj s mjerenjem metaboličkih procesa otišao je, kako kažu, uzbrdo.

Sada, kada se posebnoj biološkoj pripremi doda obilježena 14C-obilježena masna kiselina (na primjer, mitohondrijske suspenzije), nakon toga nisu potrebne posebne analize za određivanje proizvoda koji utječu na njegovu transformaciju. A kako bi se utvrdila brzina upotrebe, postalo je moguće jednostavno izmjeriti radioaktivnost mitohondrijskih frakcija dobivenih sekvencijalno.

Ova tehnika pomaže ne samo razumjeti kako normalizirati metabolizam, nego i zahvaljujući tome može se lako razlikovati molekule uvedene radioaktivne masne kiseline eksperimentalno od molekula masnih kiselina koje su već prisutne u mitohondrijima na samom početku eksperimenta.

Elektroforeza i. kromatografija

Da bi se razumjelo što i kako normalizira metabolizam, odnosno kako se normalizira metabolizam, potrebno je koristiti i takve metode koje će pomoći u odvajanju smjese, koja uključuje organske tvari u malim količinama. Jedna od najvažnijih takvih metoda, koja se temelji na fenomenu adsorpcije, smatra se metodom kromatografije. Zahvaljujući ovoj metodi odvija se odvajanje smjese komponenti.

Kada se to dogodi, odvajanje komponenti smjese, koja se provodi bilo adsorpcijom na sorbensu, ili, zahvaljujući papiru. U odvajanju adsorpcijom na sorbensu, tj. Kada počinju puniti takve posebne staklene cijevi (stupce), postepenim i naknadnim eluiranjem, to jest, uz naknadno ispiranje svake od raspoloživih komponenti.

Metoda razdvajanja elektroforeze izravno ovisi o prisutnosti znakova, kao io broju ioniziranih naboja molekula. Elektroforeza se također izvodi na bilo kojem od neaktivnih nosača, kao što su celuloza, guma, škrob ili, na kraju, na papiru.

Jedna od najosjetljivijih i najdjelotvornijih metoda za odvajanje smjese je plinska kromatografija. Ova metoda odvajanja koristi se samo ako su tvari potrebne za odvajanje u plinovitom stanju ili, na primjer, u bilo kojem trenutku mogu ući u ovo stanje.

Kako se oslobađaju enzimi?

Kako bi saznali kako se enzimi oslobađaju, potrebno je shvatiti da je ovo posljednje mjesto u ovoj seriji: životinja, zatim organ, zatim odjeljak tkiva, a zatim dio staničnih organela i homogenat koji uzima enzime koji se kataliziraju određenom kemijskom reakcijom. Izoliranje enzima u pročišćenom obliku postalo je važan smjer u proučavanju metaboličkih procesa.

Kombiniranje i kombiniranje gore navedenih metoda omogućilo je glavne metaboličke putove u većini organizama koji naseljavaju naš planet, uključujući ljude. Osim toga, ove su metode pomogle u utvrđivanju odgovora na pitanje kako se odvijaju metabolički procesi u tijelu i također su pomogli razjasniti dosljednost glavnih stadija tih metaboličkih putova. Danas postoji više od tisuću svih biokemijskih reakcija koje su već proučavane, a također su proučavani enzimi koji su uključeni u ove reakcije.

Budući da pojava bilo kakve manifestacije u stanicama života zahtijeva ATP, nije iznenađujuće da je brzina metaboličkih procesa masnih stanica prvenstveno usmjerena na sintezu ATP-a. Da bi se to postiglo, različite kompleksnosti, koriste se sekvencijalne reakcije. Takve reakcije uglavnom koriste kemijsku potencijalnu energiju koja se nalazi u molekulama masti (lipida) i ugljikohidrata.

Metabolički procesi između ugljikohidrata i lipida

Takav metabolički proces između ugljikohidrata i lipida, na drugačiji način, naziva se ATP sinteza, anaerobni (dakle, bez kisika) metabolizam.

Glavna uloga lipida i ugljikohidrata je u tome što sinteza ATP-a daje jednostavniji spoj, unatoč činjenici da su se isti procesi odvijali u najprimitivnijim stanicama. Samo u atmosferi lišenoj kisika, potpuna oksidacija masti i ugljikohidrata u ugljični dioksid postala je nemoguća.

Čak su i te primitivne stanice koristile iste procese i mehanizme po kojima je došlo do restrukturiranja same strukture glukoze, koja je sintetizirala male količine ATP-a. Drugim riječima, takvi procesi u mikroorganizmima nazivaju se fermentacijom. Danas je posebno dobro proučena "fermentacija" glukoze u stanje etilnog alkohola i ugljičnog dioksida u kvascu.

Da bi se sve te promjene dovršile i formirale brojne intermedijarne proizvode, bilo je potrebno provesti jedanaest uzastopnih reakcija, koje su na kraju predstavljene u parlamentu međuproizvoda (fosfata), odnosno estera fosforne kiseline. Ova fosfatna skupina je prenesena u adenozin difosfat (ADP) i također s formiranjem ATP. Samo su dvije molekule činile neto prinos ATP (za svaku od molekula glukoze dobivene kao rezultat procesa fermentacije). Slični procesi zabilježeni su iu svim živim stanicama tijela, jer su opskrbljivali energijom potrebnom za normalno funkcioniranje. Takvi procesi se često nazivaju anaerobnim staničnim disanjem, iako to nije posve točno.

I kod sisavaca i kod ljudi taj se proces naziva glikoliza, a njegov konačni proizvod je mliječna kiselina, a ne CO2 (ugljični dioksid), a ne alkohol. Uz iznimku posljednje dvije faze, smatra se da je cijeli slijed reakcija glikolize gotovo identičan procesu koji se odvija u stanicama kvasca.

Aerobni metabolizam, znači korištenje kisika

Očito, s dolaskom kisika u atmosferu, zahvaljujući fotosintezi biljaka, zahvaljujući Majci Prirodi, pojavio se mehanizam koji je omogućio potpunu oksidaciju glukoze u vodu i CO2. Takav aerobni proces omogućio je čisti prinos ATP-a (od trideset osam molekula, baziranih na svakoj molekuli glukoze, samo oksidirane).

Takav proces korištenja kisika od strane stanica, za pojavu spojeva s energijom, danas je poznat kao aerobno, stanično disanje. Takvo disanje provodi se citoplazmatskim enzimima (za razliku od anaerobnih), a oksidativni procesi odvijaju se u mitohondrijima.

Ovdje se piruvična kiselina, koja je međuproizvod, nakon što je formirana u anaerobnoj fazi, oksidira do stanja CO2 zbog šest uzastopnih reakcija, gdje se u svakoj reakciji par njihovih elektrona prenosi na akceptor, uobičajeni koenzim nikotinamid adenin dinukleotid, skraćeno NAD. Ovaj slijed reakcija naziva se ciklus tricarboksilne kiseline, kao i ciklus limunske kiseline ili Krebsov ciklus, što dovodi do činjenice da svaka molekula glukoze formira dvije molekule piruvične kiseline. Tijekom ove reakcije, dvanaest parova elektrona odlazi iz molekule glukoze za daljnju oksidaciju.

Tijekom energetskog izvora govore. lipidi

Ispada da masne kiseline također mogu djelovati kao izvor energije, kao i ugljikohidrati. Do oksidacije masnih kiselina dolazi uslijed slijeda cijepanja iz masne kiseline (ili bolje rečeno njegove molekule) fragmenta s dva ugljika s pojavom acetil koenzima A (inače acetil-CoA) i prijenosa istodobno dva elektronska para u sam lanac njihova prijenosa.

Tako dobiveni acetil CoA je ista komponenta ciklusa trikarboksilne kiseline, čija se daljnja sudbina ne razlikuje mnogo od acetil CoA, koja se dobiva kroz metabolizam ugljikohidrata. To znači da su mehanizmi koji sintetiziraju ATP tijekom oksidacije i glukoznih metabolita i masnih kiselina gotovo identični.

Ako se energija koja ulazi u tijelo dobije gotovo uslijed samo jednog procesa oksidacije masnih kiselina (na primjer, tijekom gladovanja, bolesti kao što je šećerna dijateza, itd.), U ovom slučaju, intenzitet acetil-CoA će premašiti intenzitet njegove oksidacije u ciklusu trikarboksilnih kiselina. U tom slučaju, molekule acetil CoA (koje su redundantne) će početi reagirati jedna s drugom. Kroz ovaj proces pojavit će se acetoacetic i b-hydroxybutric acid. Takva akumulacija može uzrokovati ketozu, to je jedna od vrsta acidoze, koja može uzrokovati ozbiljan dijabetes, pa čak i smrt.

Zašto rezervirati energiju ?!

Da bi se, na primjer, dobile dodatne zalihe energije za životinje koje se neredovito i sustavno ne hrane njima, jednostavno je potrebno nekako zalihe potrebne energije. Takve rezerve energije proizvode rezerve hrane, koje uključuju sve iste masti i ugljikohidrate.

Ispada masne kiseline mogu otići u rezervu u obliku neutralnih masti, koje se nalaze i u masnom tkivu iu jetri. I ugljikohidrati, kada se progutaju u velikim količinama u gastrointestinalnom traktu, počinju se hidrolizirati u glukozu i druge šećere, koji se, kada se puste u jetru, sintetiziraju u glukozu. I upravo tamo, divovski polimer počinje se sintetizirati iz glukoze kombinirajući ostatke glukoze i također razdvajanjem molekula vode.

Ponekad ostatna količina glukoze u molekulama glikogena dosegne 30.000.Ako postoji potreba za energijom, tada se glikogen ponovno razgrađuje na glukozu tijekom kemijske reakcije, a posljednji je glukoza fosfat. Ovaj glukozni fosfat je na putu procesa glikolize, koja je dio puta odgovornog za oksidaciju glukoze. Glukoza fosfat također može biti podvrgnut reakciji hidrolize u samoj jetri, i tako nastala glukoza se isporučuje u stanice tijela zajedno s krvlju.

Kako je sinteza ugljikohidrata u lipidima?

Volite li ugljikohidrate? Ispada da ako količina ugljikohidrata dobivenih iz hrane u jednom trenutku prelazi dopuštenu stopu, u ovom slučaju ugljikohidrati se prenose u „stok“ u obliku glikogena, tj. višak ugljikohidrata hrana se pretvara u masti. Isprva, acetil CoA nastaje iz glukoze, a zatim se počinje sintetizirati u citoplazmi stanice za dugolančane masne kiseline.

Ovaj proces "transformacije" može se opisati kao normalan oksidacijski proces masnih stanica. Nakon toga se masne kiseline počinju taložiti u obliku triglicerida, odnosno neutralnih masti koje se talože (uglavnom problematična područja), u različitim dijelovima tijela.

Ako je tijelu hitno potrebna energija, tada se neutralne masti podvrgavaju hidrolizi, a masne kiseline počinju teći u krv. Ovdje su zasićeni albuminom i molekulama globulina, tj. Proteinima plazme, a zatim počinju apsorbirati druge, vrlo različite stanice. Životinje nemaju takav mehanizam koji može provesti sintezu glukoze i masnih kiselina, ali ih biljke imaju.

Sinteza dušikovih spojeva

U životinja, aminokiseline se koriste ne samo kao biosinteza proteina, već i kao početni materijal spreman za sintezu određenih spojeva koji sadrže dušik. Aminokiselina kao što je tirozin postaje prekursor hormona kao što je norepinefrin i adrenalin. A glicerin (najjednostavnija aminokiselina) je izlazni materijal za biosintezu purina, koji su dio nukleinske kiseline, kao i porfirini i citokromi.

Prekursor pirimidina nukleinskih kiselina je asparaginska kiselina, a metioninska skupina počinje se prenositi tijekom sinteze kreatina, sarkozina i kolina. Prekursor nikotinske kiseline je triptofan, a iz valina (koji se stvara u biljkama) može se sintetizirati vitamin kao što je pantotenska kiselina. A to su samo neki primjeri uporabe sinteze dušikovih spojeva.

Kako metabolizam lipida

Uobičajeno, lipidi ulaze u tijelo kao trigliceridi masnih kiselina. Jednom u crijevu pod utjecajem enzima koje proizvodi gušterača, počinju se podvrgnuti hidrolizi. Ovdje se ponovno sintetiziraju kao neutralne masti, nakon čega ili ulaze u jetru ili u krv, te se također mogu pohraniti kao rezerva u masnom tkivu.

Već smo rekli da se masne kiseline također mogu ponovno sintetizirati iz prethodno nastalih prekursora ugljikohidrata. Također treba napomenuti da, unatoč činjenici da se u životinjskim stanicama može istodobno uključiti jedna dvostruka veza u molekule masnih kiselina dugog lanca. Te stanice ne mogu uključivati ​​drugu, pa čak ni treću dvostruku vezu.

Budući da masne kiseline s tri i dvije dvostruke veze igraju važnu ulogu u metaboličkim procesima životinja (uključujući ljude), u biti su važne hranjive tvari, moglo bi se reći, vitamini. Zato se linolen (C18: 3) i linolna (C18: 2) nazivaju i esencijalnim masnim kiselinama. Također je pronađeno da u stanicama linolenske kiseline može biti uključena i dvostruka četvrta veza. Zbog produljenja lanca ugljika može se pojaviti još jedan važan sudionik u metaboličkim reakcijama arahidonske kiseline (C20: 4).

Tijekom sinteze lipida mogu se uočiti ostaci masnih kiselina, koji su povezani s koenzimom A. Zahvaljujući sintezi, ovi ostaci se prenose u glicerol fosfatni ester glicerola i fosforne kiseline. Kao rezultat ove reakcije, nastaje spoj fosfatidne kiseline, gdje je jedan od njegovih spojeva glicerol esterificiran s fosfornom kiselinom, a druga dva su masne kiseline.

Kada se pojave neutralne masti, fosforna kiselina će se ukloniti hidrolizom, a na njezino će mjesto doći masna kiselina koja je rezultat kemijske reakcije s acil-CoA. Sam koenzim A može se pojaviti zbog jednog od vitamina pantotenske kiseline. Ova molekula sadrži sulfhidrilnu skupinu koja reagira na kiseline s pojavom tioestera. S druge strane, fosfolipidna fosfatidna kiselina reagira s dušičnim bazama, kao što su serin, kolin i etanolamin.

Dakle, svi steroidi koji se nalaze u sisavcima (osim vitamina D) mogu se neovisno sintetizirati u samom organizmu.

Kako se odvija metabolizam proteina?

Dokazano je da se proteini prisutni u svim živim stanicama sastoje od dvadeset i jedne vrste aminokiselina koje su povezane u različitim sekvencama. Ove aminokiseline sintetiziraju organizmi. Takva sinteza obično dovodi do pojave α-keto kiselina. Naime, a-keto kiselina ili a-ketoglutarna kiselina i sudjeluju u sintezi dušika.

Ljudsko tijelo, poput tijela mnogih životinja, uspjelo je zadržati sposobnost sintetiziranja svih dostupnih aminokiselina (uz iznimku nekoliko esencijalnih aminokiselina), koje nužno moraju potjecati iz hrane.

Kako se sinteza proteina

Taj se postupak obično odvija na sljedeći način. Svaka aminokiselina u citoplazmi stanice reagira s ATP, a zatim se pridružuje konačnoj skupini molekula ribonukleinske kiseline, koja je specifična za ovu amino kiselinu. Zatim je komplicirana molekula povezana s ribosomom, koji se određuje na položaju izdužene molekule ribonukleinske kiseline, koja je povezana s ribosomom.

Nakon što se sve kompleksne molekule postroje, postoji razmak između aminokiseline i ribonukleinske kiseline, susedne aminokiseline počinju se sintetizirati i tako se dobiva protein. Normalizacija metabolizma javlja se zbog skladne sinteze metaboličko-proteinskih procesa.

Dakle, što je metabolizam organske tvari?

Da biste bolje razumjeli i razumjeli metaboličke procese, kao i obnovili zdravlje i poboljšali metabolizam, morate se pridržavati sljedećih preporuka koje se odnose na normalizaciju i obnovu metabolizma.

• Važno je razumjeti da se metabolički procesi ne mogu preokrenuti. Raspadanje tvari se ne nastavlja na jednostavan način cirkulacije reakcija sinteze. Drugi enzimi, kao i neki međuproizvodi, nužno su uključeni u ovaj raspad. Vrlo često procesi usmjereni u različitim smjerovima počinju teći u različitim odjeljcima ćelije. Na primjer, masne kiseline mogu se sintetizirati u citoplazmi stanice kada su izložene određenom skupu enzima, a proces oksidacije u mitohondrijima može se dogoditi s potpuno različitim skupom.
• U živim stanicama tijela opažen je dovoljan broj enzima kako bi se ubrzao proces metaboličkih reakcija, ali unatoč tomu, metabolički procesi se ne odvijaju uvijek brzo, pa ukazuje na postojanje nekih regulatornih mehanizama u našim stanicama koji utječu na metaboličke procese. Do danas su neki tipovi takvih mehanizama već otkriveni.
• Jedan od čimbenika koji utječu na smanjenje stope metaboličkih procesa određene tvari je unos određene tvari u samu stanicu. Stoga se regulacija metaboličkih procesa može usmjeriti na taj faktor. Na primjer, ako uzmemo inzulin, čija je funkcija, kao što znamo, povezana s olakšavanjem prodiranja glukoze u sve stanice. Brzina "transformacije" glukoze, u ovom slučaju, ovisit će o brzini kojom je stigla. Ako uzmemo u obzir kalcij i željezo, kada ulaze u krv iz crijeva, stopa metaboličkih reakcija ovisi o mnogim, uključujući regulatorne procese.
• Nažalost, sve se tvari ne mogu slobodno kretati iz jednog odjeljka u drugi. Postoji i pretpostavka da se unutarstanični prijenos stalno prati određenim steroidnim hormonima.
• Znanstvenici su identificirali dvije vrste servomehanizama koji su odgovorni u metaboličkim procesima za negativne povratne informacije.
• Čak su i bakterije zabilježene primjere koji dokazuju prisutnost bilo kakvih sekvencijskih reakcija. Na primjer, biosinteza jednog od enzima, inhibira aminokiseline, tako potrebne za dobivanje te aminokiseline.
• Proučavajući pojedinačne slučajeve metaboličkih reakcija, otkriveno je da je enzim, čija je biosinteza zahvaćena, odgovoran za glavni stadij metaboličkog puta koji je doveo do sinteze aminokiselina.
• Važno je razumjeti da je mali broj građevnih blokova uključen u procese metaboličkog i biosintetskog, od kojih svaki počinje koristiti za sintezu mnogih spojeva. Takvi spojevi uključuju: acetil koenzim A, glicin, glicerofosfat, karbamil fosfat i druge. Iz tih se malih komponenata stvaraju složeni i raznovrsni spojevi koji se mogu vidjeti u živim organizmima.
• Vrlo rijetko su jednostavni organski spojevi izravno uključeni u metaboličke procese. Takvi spojevi da bi pokazali svoju aktivnost morat će se pridružiti bilo kojem broju spojeva koji su aktivno uključeni u metaboličke procese. Na primjer, glukoza može započeti oksidacijske procese tek nakon što je izložena eterifikaciji fosforne kiseline, a za ostale naknadne promjene mora biti esterificirana s uridin difosfatom.
• Ako uzmemo u obzir masne kiseline, one također ne mogu sudjelovati u metaboličkim promjenama sve dok formiraju estere s koenzimom A. U isto vrijeme, bilo koji aktivator postaje povezan s bilo kojim od nukleotida koji su dio ribonukleinske kiseline ili su formirani iz nešto vitamina. Stoga postaje jasno zašto su nam vitamini potrebni samo u malim količinama. One se konzumiraju u koenzimima, pri čemu se svaka molekula koenzima koristi više puta tijekom svog života, za razliku od hranjivih tvari čije se molekule koriste jednom (na primjer, molekule glukoze).

I posljednje! Zaključujući ovu temu, htio bih reći da je sam pojam "metabolizam" značio sintezu proteina, ugljikohidrata i masti u tijelu, ali sada se koristi kao oznaka nekoliko tisuća enzimskih reakcija koje mogu predstavljati veliku mrežu međusobno povezanih metaboličkih putova.,

Stanični metabolizam. Energetski metabolizam i fotosinteza. Reakcije sinteze matrica.

Pojam metabolizma

Metabolizam je ukupnost svih kemijskih reakcija u živom organizmu. Vrijednost metabolizma sastoji se u stvaranju potrebnih tvari za tijelo i osiguravanju energije.

Postoje dvije komponente metabolizma - katabolizam i anabolizam.

Komponente metabolizma

Procesi plastičnog i energetskog metabolizma su neraskidivo povezani. Svi sintetski (anabolički) procesi zahtijevaju energiju isporučenu tijekom disimilacijskih reakcija. I same reakcije cijepanja (katabolizam) odvijaju se samo uz sudjelovanje enzima sintetiziranih u procesu asimilacije.

Uloga FTF-a u metabolizmu

Energija koja se oslobađa tijekom razgradnje organskih tvari ne koristi se odmah od strane stanice, već se pohranjuje u obliku visokoenergetskih spojeva, obično u obliku adenozin trifosfata (ATP). Po svojoj kemijskoj prirodi, ATP se odnosi na mononukleotide.

ATP (adenozin trifosfatna kiselina) je mononukleotid koji se sastoji od adenina, riboze i tri ostatka fosforne kiseline koji su međusobno povezani makroergijskim vezama.

U tim vezama, pohranjena energija koja se oslobađa kada se razbije:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + P₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + P₂
AMF + H₂O → Adenin + Riboza + H₃PO₄ + P₃,
gdje je ATP adenozin trifosfat; ADP - adenozin difosforna kiselina; AMP - adenozin monofosforna kiselina; P₁ = Q₂ = 30,6 kJ; P₃ = 13,8 kJ.
Zalihe ATP-a u stanici su ograničene i nadopunjene zbog procesa fosforilacije. Fosforilacija je dodavanje ostatka fosforne kiseline u ADP (ADP + F → ATP). Razlikuje se intenzitetom disanja, fermentacije i fotosinteze. ATP se vrlo brzo ažurira (kod ljudi je životni vijek jedne ATP molekule manja od 1 minute).
Energija pohranjena u molekulama ATP koristi tijelo u anaboličkim reakcijama (reakcije biosinteze). ATP molekula je univerzalni čuvar i nositelj energije za sva živa bića.

Razmjena energije

Energija potrebna za život, većina organizama se dobiva kao rezultat oksidacije organskih tvari, odnosno kao rezultat kataboličkih reakcija. Najvažniji spoj koji djeluje kao gorivo je glukoza.
U odnosu na slobodni kisik, organizmi su podijeljeni u tri skupine.

Klasifikacija organizama u odnosu na slobodni kisik

U obveznim aerobima i fakultativnim anaerobima u prisutnosti kisika katabolizam se odvija u tri faze: pripremni, bez kisika i kisik. Kao rezultat, organska tvar se raspada na anorganske spojeve. U obveznim anaerobima i fakultativnim anaerobima s nedostatkom kisika katabolizam se odvija u dvije prve faze: pripremni i bez kisika. Kao rezultat, formiraju se intermedijarni organski spojevi, koji su još uvijek bogati energijom.

Faze katabolizma

1. Prva faza - pripremna - sastoji se u enzimatskom cijepanju složenih organskih spojeva u jednostavnija. Proteini se razlažu na aminokiseline, masti na glicerol i masne kiseline, polisaharide na monosaharide, nukleinske kiseline na nukleotide. U višestaničnim organizmima to se događa u gastrointestinalnom traktu, u jednoćelijskim organizmima - u lizosomima pod djelovanjem hidrolitičkih enzima. Oslobođena energija se rasipa u obliku topline. Nastali organski spojevi se dalje oksidiraju ili koriste u stanicama za sintezu vlastitih organskih spojeva.
2. Druga faza - nepotpuna oksidacija (bez kisika) - daljnja je podjela organskih tvari, koja se provodi u citoplazmi stanice bez sudjelovanja kisika. Glavni izvor energije u stanici je glukoza. Otrovna, nepotpuna oksidacija glukoze naziva se glikoliza. Kao rezultat glikolize jedne molekule glukoze nastaju dvije molekule piruvične kiseline (PVC, piruvat) CH.₃COCOOH, ATP i voda, kao i vodikovi atomi, koji su vezani NAD + molekulom nosača i pohranjeni kao NAD · H.
Formula ukupne glikolize je kako slijedi:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + → 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Zatim, u odsutnosti kisika u okolišu, produkti glikolize (PVK i NAD · H) su ili prerađeni u etilni alkohol - alkoholno vrenje (u kvascu i biljnim stanicama s nedostatkom kisika)
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃DREAM
CH₃DREAM + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
ili u mliječnoj kiselini - mliječna fermentacija (u životinjskim stanicama s nedostatkom kisika)
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
U prisutnosti kisika u okolišu, produkti glikolize podliježu daljnjoj podjeli na konačne proizvode.
3. Treća faza - potpuna oksidacija (disanje) - je oksidacija PVC-a u ugljični dioksid i vodu, a provodi se u mitohondrijima uz obvezno sudjelovanje kisika.
Sastoji se od tri faze:
A) formiranje acetil koenzima A;
B) oksidacija acetil koenzima A u Krebsovom ciklusu;
B) oksidacijska fosforilacija u prijenosnom lancu elektrona.

A. U prvoj fazi, PVC se prenosi iz citoplazme u mitohondrije, gdje je u interakciji s enzimima matrice i formira 1) ugljikov dioksid, koji se uklanja iz stanice; 2) atomi vodika, koji se transportiraju molekulama nosača na unutarnju membranu mitohondrija; 3) acetil koenzim A (acetil CoA).
B. U drugom stupnju, acetil koenzim A oksidira se u Krebsovom ciklusu. Krebsov ciklus (ciklus tricarboksilne kiseline, ciklus limunske kiseline) je lanac uzastopnih reakcija u kojima jedna molekula acetil-CoA formira 1) dvije molekule ugljičnog dioksida, 2) molekulu ATP i 3) četiri para vodikovih atoma prenesenih u molekule prijevoznici - NAD i FAD. Dakle, kao rezultat glikolize i Krebsovog ciklusa, molekula glukoze se dijeli na CO₂, i energija oslobođena tijekom ovog procesa troši se na sintezu 4 ATP i akumulira se u 10 NAD · H i 4 FAD · H₂.
B. U trećoj fazi, atomi vodika s NAD · H i FAD · H₂ oksidira molekulskim kisikom O₂ s formiranjem vode. Jedan NAD · N može formirati 3 ATP i jedan FAD · H₂–2 ATP. Tako se oslobođena energija u ovom slučaju pohranjuje u obliku još jednog ATP-a.
Ovaj se postupak odvija na sljedeći način. Atomi vodika koncentriraju se oko vanjske strane unutarnje membrane mitohondrija. Oni gube elektrone koji se prenose duž lanca nosivih molekula (citokroma) prijenosnog lanca elektrona (ETC) na unutarnju stranu unutarnje membrane, gdje se kombiniraju s molekulama kisika:
oh₂ + e - → o₂ -.
Kao rezultat djelovanja enzima lanca prijenosa elektrona, unutarnja membrana mitohondrija je negativno nabijena iznutra (zbog₂ - ), a izvana - pozitivno (zbog H +), tako da se između njegovih površina stvara potencijalna razlika. U unutarnjoj membrani mitohondrija nalaze se ugrađene molekule enzima ATP sintetaze koje posjeduju ionski kanal. Kada razlika potencijala kroz membranu dostigne kritičnu razinu, pozitivno nabijene čestice H + s silom električnog polja guraju kanal ATPaze i, jednom na unutarnju površinu membrane, djeluju s kisikom i formiraju vodu:
1 / 2O₂ - +2H + → H₂O.
Energija vodikovih iona H +, transportiranih kroz ionski kanal unutarnje membrane mitohondrija, koristi se za fosforilaciju ADP u ATP:
ADP + F → ATP.
Takvo stvaranje ATP-a u mitohondrijima uz sudjelovanje kisika naziva se oksidacijska fosforilacija.
Jednadžba cijepanja glukoze u procesu staničnog disanja:
C₆H₁₂O₆ + 6o₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Dakle, tijekom glikolize, 2 ATP molekule se formiraju tijekom respiracije stanica, još 36 ATP molekula, općenito, uz punu oksidaciju glukoze, 38 ATP molekula.

Zamjena plastike

Plastična izmjena, ili asimilacija, skup je reakcija koje osiguravaju sintezu složenih organskih spojeva iz jednostavnijih (fotosinteza, kemosinteza, biosinteza proteina, itd.).

Heterotrofni organizmi grade organske tvari iz organskih sastojaka hrane. Heterotrofna asimilacija u biti se svodi na molekularnu reorganizaciju:
hrana organska tvar (bjelančevine, masti, ugljikohidrati) → jednostavne organske molekule (aminokiseline, masne kiseline, monosaharidi) → tjelesne makromolekule (proteini, masti, ugljikohidrati).
Autotrofni organizmi sposobni su potpuno samostalno sintetizirati organske tvari iz anorganskih molekula koje se konzumiraju iz vanjskog okruženja. U procesu foto- i kemosinteze dolazi do stvaranja jednostavnih organskih spojeva iz kojih se dalje sintetiziraju makromolekule:
anorganske tvari (CO₂, H₂O) → jednostavne organske molekule (aminokiseline, masne kiseline, monosaharidi) → tjelesne makromolekule (proteini, masti, ugljikohidrati).

fotosinteza

Fotosinteza - sinteza organskih spojeva iz anorganskih zbog energije svjetlosti. Ukupna jednadžba fotosinteze:

Fotosinteza se odvija uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata, koji imaju jedinstveno svojstvo pretvaranja energije sunčeve svjetlosti u energiju kemijske veze u obliku ATP-a. Fotosintetski pigmenti su proteinske tvari. Najvažniji pigment je klorofil. Kod eukariota, fotosintetski pigmenti su ugrađeni u unutarnju membranu plastida, u prokariote - u invaginaciju citoplazmatske membrane.
Struktura kloroplasta vrlo je slična strukturi mitohondrija. Unutarnja membrana thylakoid gran sadrži fotosintetske pigmente, kao i proteine ​​lanca prijenosa elektrona i molekule enzima ATP-sintetaze.
Proces fotosinteze sastoji se od dvije faze: svjetlo i tamno.
1. Svjetlosna faza fotosinteze odvija se samo u svjetlu u membrani tilakoida grane.
To uključuje apsorpciju klorofila kvanta svjetlosti, formiranje ATP molekule i fotolizu vode.
Pod djelovanjem kvanta svjetla (hv), klorofil gubi elektrone, prelazeći u pobuđeno stanje:

Ovi elektroni se prenose nosačima na vanjsku, tj. Na površinu tilakoidne membrane koja je okrenuta prema matrici, gdje se akumulira.
U isto vrijeme, unutar tilakoida se javlja fotoliza vode, odnosno njezina razgradnja pod djelovanjem svjetlosti:

Dobiveni elektroni se nosačima prenose u molekule klorofila i vraćaju ih. Molekule klorofila vraćaju se u stabilno stanje.
Protoni vodika koji nastaju tijekom fotolize vode nakupljaju se unutar tilakoida, stvarajući H + le ište. Kao rezultat toga, unutarnja površina tilakoidne membrane je pozitivno nabijena (s H +), a vanjska površina je negativna (e-). Uz akumulaciju suprotno nabijenih čestica na obje strane membrane, razlika potencijala se povećava. Kada se dostigne razlika potencijala, sila električnog polja počinje gurati protone kroz kanal ATP sintetaze. Energija oslobođena tijekom ovog procesa koristi se za fosforiliranje ADP molekula:
ADP + F → ATP.

Formiranje ATP-a tijekom fotosinteze pod djelovanjem svjetlosne energije naziva se fotofosforilacija.
Ioni vodika, koji su se pojavili na vanjskoj površini tilakoidne membrane, susreću se s elektronima i tvore atomski vodik, koji se veže za NADP molekulu nosača vodika (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat)
2H + + 4e - + NADF + → NADF · N₂.
Tako se tijekom svjetlosne faze fotosinteze javljaju tri procesa: stvaranje kisika uslijed razgradnje vode, sinteza ATP-a i stvaranje vodikovih atoma u obliku NADPH-a.₂. Kisik difundira u atmosferu, te ATP i NADF · H₂ sudjeluju u procesima tamne faze.
2. Tamna faza fotosinteze odvija se u matrici kloroplasta i na svjetlu iu mraku i predstavlja niz uzastopnih transformacija CO₂, iz zraka, u Calvinovom ciklusu. Provodi se reakcija tamne faze zbog energije ATP. U ciklusu Calvin CO₂ veže se za vodik iz NADPH₂ s formiranjem glukoze.
U procesu fotosinteze, osim monosaharida (glukoza, itd.), Sintetiziraju se monomeri drugih organskih spojeva - aminokiseline, glicerol i masne kiseline. Tako, zahvaljujući fotosintezi, biljke osiguravaju sebi i svom životu na Zemlji esencijalne organske tvari i kisik.
Usporedna svojstva fotosinteze i disanja eukariota prikazana su u tablici.