Métabolisme cellulaire

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Métabolisme cellulaire

Le métabolisme est un ensemble de processus de biosynthèse et de scission de substances organiques complexes dans la cellule et le corps.

Anabolisme - métabolisme plastique, assimilation, biosynthèse de substances organiques (synthèse de substances organiques - protéines, lipides, glucides), dépense d’énergie (consommation d’ATP), photosynthèse, chimiosynthèse, biosynthèse de protéines.

Catabolisme - métabolisme énergétique, dissimilation, décomposition de substances organiques (les substances organiques sont scindées en CO2 et H2O, de l'énergie libérée et stockée sous forme d'ATP, respiration cellulaire (métabolisme énergétique dans la cellule)).

Types de nutrition (méthodes d'obtention d'énergie de l'ATP)

Autotrophes - capables de créer des substances organiques à partir de substances inorganiques.

Il existe des phototrophes (utilisation de l'énergie solaire pour la biosynthèse, plantes et algues bleu-vert - cyanobactéries) et des chimiotropes (utilisation de l'énergie de liaisons chimiques pour la biosynthèse, bactéries soufrées, bactéries de fer, bactéries fixatrices d'azote, nitrifiantes et hydrogènes).

Hétérotrophes - utilisez des substances organiques prêtes à l'emploi.

Il y a des saprotrophes (utiliser des substances organiques de cadavres ou des déchets d'organismes vivants, des bactéries saprotrophes, des animaux (saprophagi) et des champignons) et des parasites (vivre aux dépens d'un autre organisme vivant, se nourrissant de ses jus, de ses tissus ou de ses aliments digérés, de manière répétée et sans mort, utiliser l'organisme hôte comme habitat (bactéries, champignons, plantes, animaux et virus).

Kirilenko A. A. Biologie. Examen d'État unifié. Section "Biologie Moléculaire". Théorie, tâches d'entraînement. 2017

Métabolisme (métabolisme) - ensemble de réactions chimiques se produisant dans un organisme vivant pour son fonctionnement normal.

Le métabolisme comprend la décomposition de substances (métabolisme énergétique) et l'assemblage de substances (métabolisme plastique).

Le métabolisme plastique (anabolisme, assimilation) est une combinaison de réactions de synthèse qui se produisent lors de la consommation d’énergie ATP.

Résultat: les nutriments qui entrent dans la cellule permettent aux protéines, aux lipides, aux glucides de créer de nouvelles cellules, à leurs organes et à la substance intercellulaire, caractéristiques du corps.

Métabolisme énergétique (catabolisme, dissimilation) - ensemble de réactions de désintégration se produisant généralement lors de la libération d'énergie sous forme de chaleur et sous forme d'ATP.

Résultat: les substances complexes se décomposent en simplification (différenciation) ou oxydation d'une substance.

Le métabolisme est destiné à la préservation et à la reproduction automatique des systèmes biologiques.

Cela inclut l'entrée de substances dans le corps lors du processus de nutrition et de respiration, du métabolisme intracellulaire et de la libération des produits finaux du métabolisme.

Le métabolisme est inextricablement lié à la transformation de certains types d'énergie en d'autres. Par exemple, dans le processus de photosynthèse, l’énergie lumineuse est stockée sous la forme de liaisons chimiques de molécules organiques complexes, et dans le processus de respiration, elle est libérée et utilisée pour la synthèse de nouvelles molécules, le travail mécanique et osmotique, dissipé sous la forme de chaleur, etc.

Les enzymes sont des catalyseurs biologiques à base de protéines qui contrôlent les réactions chimiques dans les organismes vivants.

Les enzymes réduisent l'énergie d'activation des réactions chimiques, en accélérant considérablement leur apparition ou les rendant fondamentalement possibles.

Les enzymes peuvent être des protéines simples ou complexes, qui, en plus de la partie protéique, incluent des protéines non protéiques - cofacteur ou coenzyme.

Les enzymes diffèrent des catalyseurs non protéiques par leur haute spécificité d'action: chaque enzyme catalyse des transformations spécifiques d'un type de substrat particulier.

L'activité des enzymes dans les organismes vivants est régulée par de multiples mécanismes:

- en interagissant avec les protéines de régulation, les régulateurs de bas poids moléculaire et les ions

- en modifiant les conditions de réaction, telles que le pH du compartiment

Etapes du métabolisme énergétique

1. préparatoire

Elle est réalisée par des enzymes du tractus gastro-intestinal, des enzymes lysosomiennes. L'énergie libérée est dissipée sous forme de chaleur. Résultat: scission de macromolécules en monomères: graisses en acides gras et en glycérine, glucides en glucose, protéines en acides aminés, acides nucléiques en nucléotides.

2. Stade anaérobie (anoxique) ou glycolyse (le substrat de la réaction est le plus souvent du glucose)

Lieu de cours: cytoplasme des cellules.

Le résultat: le clivage des monomères en produits intermédiaires. Le glucose perd quatre atomes d'hydrogène, c'est-à-dire qu'il s'oxyde, avec la formation de deux molécules d'acide pyruvique, de deux molécules d'ATP et de deux molécules de NADH + H + renouvelé.

En cas de manque d'oxygène, l'acide pyruvique formé est transformé en acide lactique.

3. Stade aérobie (oxygène) ou respiration tissulaire (cellulaire)

Oxydation de composés intermédiaires en produits finis (CO2 et H2O) avec libération d'une grande quantité d'énergie.

Cycle de Krebs: l’essence des transformations consiste en une décarboxylation et une déshydrogénation par étapes de l’acide pyruvique au cours desquelles se forment de l’ATP, du NADH et du FADH2. Dans les réactions suivantes, les NADH et FADH2, riches en énergie, transfèrent leurs électrons à la chaîne de transport d'électrons, qui est un complexe multienzyme de la surface interne des membranes mitochondriales. En raison du mouvement de l'électron le long de la chaîne porteuse, l'ATP se forme. 2С3 H6 O3 + 6O2 + 36F + 36 ADP → 6CO2 + 42H2 O + 36ATF

L'acide pyruvique (lactique) réagit avec l'acide oxaloacétique (oxaloacétate) pour former de l'acide citrique (citrate), qui subit une série de réactions consécutives et se transforme en d'autres acides. À la suite de ces transformations, il se forme de l’acide oxaloacétique (oxaloacétate) qui réagit à nouveau avec l’acide pyruvique. L’hydrogène libre se combine au NAD (nicotinamide adénine dinucléotide) pour former le composé NADH.

Source: "Biologie dans les schémas, les termes, les tableaux" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Source: Biologie: les 100 sujets les plus importants de V.Yu. Jameev 2016

Informations génétiques dans la cellule

Biosynthèse de protéines et d'acides nucléiques

Génome - ensemble de matériel héréditaire contenu dans la cellule du corps.

Les informations génétiques (héréditaires) sont codées sous forme d'une séquence de nucléotides d'ADN et, dans certains virus, de l'ARN.

Le génome eucaryote est localisé dans le noyau, les mitochondries et même chez les plantes dans les plastides.

Les mitochondries et les plastes sont relativement autonomes, cependant, une partie des protéines mitochondriales et des plastides sont codées par le génome nucléaire.

Un gène est une unité élémentaire d'information génétique. Un gène est une région d'ADN qui code une séquence protéique (polypeptides) ou un ARN fonctionnel.

Propriétés du code génétique

Code génétique

1) triplet - chaque acide aminé correspond à un codon ADN à trois nucléotides (ARN); 2) sans ambiguïté - un triplet code pour un seul acide aminé;

3) dégénéré - plusieurs triplets différents peuvent coder un acide aminé;

4) universel - un pour tous les organismes existant sur Terre;

5) ne se chevauchent pas - les codons sont lus les uns après les autres, d'un point spécifique dans une direction (un nucléotide ne peut pas faire partie de deux triplets adjacents en même temps);

6) entre les gènes, il y a des «signes de division» - des zones qui ne contiennent pas d'informations génétiques, mais ne séparent que certains gènes des autres. Ils s'appellent des entretoises.

Les codons d'arrêt de UAAA, UAG, UGA désignent la terminaison de la synthèse d'une chaîne polypeptidique, le triplet de AUG détermine le lieu du début de la synthèse de la suivante.

Sources: Biologie des 100 sujets les plus importants de V.Yu. Jameev 2016

"Biologie en schémas, termes, tableaux" M.V. Zheleznyak, G.N. Deripasco, Ed. "Phoenix"

Référence visuelle. Biologie 10-11 cours. Krasilnikova

Quel est le métabolisme?

Je n'ai jamais pensé à la raison pour laquelle certaines personnes mangent tout (sans oublier les petits pains et les pâtisseries), alors qu'elles ont l'air de ne pas avoir mangé depuis plusieurs jours, tandis que d'autres, au contraire, consomment en permanence des calories, s'assoient sur un régime, vont au fitness halls et ne peut toujours pas faire face à ces kilos en trop. Alors, quel est le secret? Il s'avère que tout cela concerne le métabolisme!

Alors, quel est le métabolisme? Et pourquoi les personnes qui ont un taux de réaction métabolique élevé ne souffrent-elles jamais d'obésité ou de surpoids? En parlant de métabolisme, il est important de noter ce qui suit: il s’agit d’un métabolisme se produisant dans le corps et de tous les changements chimiques, à partir du moment où les nutriments pénètrent dans le corps, jusqu’à ce qu’ils soient éliminés du corps dans l’environnement externe. Le processus métabolique correspond à toutes les réactions qui se produisent dans le corps, grâce auxquelles les éléments structurels des tissus, les cellules sont construits, ainsi que tous les processus par lesquels le corps reçoit l'énergie dont il a besoin pour un entretien normal.

Le métabolisme joue un rôle important dans nos vies, car grâce à toutes ces réactions et à ces modifications chimiques, nous obtenons tout ce dont nous avons besoin dans les produits alimentaires: lipides, glucides, protéines, ainsi que vitamines, minéraux, acides aminés, fibres saines, acides organiques, etc. d.

Selon ses propriétés, le métabolisme peut être divisé en deux parties principales - l’anabolisme et le catabolisme, c’est-à-dire les processus qui contribuent à la création de toutes les substances organiques nécessaires et aux processus de destruction. C'est-à-dire que les processus anaboliques contribuent à la "transformation" de molécules simples en molécules plus complexes. Et tous ces processus de données sont associés aux coûts énergétiques. Les processus cataboliques, en revanche, libèrent le corps des produits finaux de la décomposition, tels que le dioxyde de carbone, l'urée, l'eau et l'ammoniac, ce qui entraîne la libération d'énergie, c'est-à-dire que l'on peut dire grossièrement que le métabolisme de l'urine se produit.

Quel est le métabolisme cellulaire?

Qu'est-ce que le métabolisme cellulaire ou le métabolisme des cellules vivantes? Il est bien connu que chaque cellule vivante de notre corps est un système bien coordonné et organisé. La cellule contient diverses structures, de grosses macromolécules, qui l’aident à se désintégrer par hydrolyse (c’est-à-dire à séparer la cellule sous l’influence de l’eau) en composants plus petits.

En outre, les cellules contiennent une grande quantité de potassium et une bonne quantité de sodium, en dépit du fait que l'environnement cellulaire contient beaucoup de sodium et que le potassium, au contraire, est beaucoup moins. En outre, la membrane cellulaire est conçue de manière à favoriser la pénétration du sodium et du potassium. Malheureusement, diverses structures et enzymes peuvent détruire cette structure simplifiée.

Et la cellule elle-même est loin du rapport potassium / sodium. Une telle "harmonie" n'est atteinte qu'après la mort d'une personne en voie d'autolyse mortelle, c'est-à-dire la digestion ou la décomposition de l'organisme sous l'influence de ses propres enzymes.

Qu'est-ce que l'énergie pour les cellules?

Tout d’abord, l’énergie des cellules est simplement nécessaire pour soutenir le travail du système, qui est loin de l’équilibre. Par conséquent, pour qu’une cellule soit dans un état normal, même si elle est loin de l’équilibre, elle doit impérativement recevoir l’énergie nécessaire. Et cette règle est une condition indispensable au fonctionnement cellulaire normal. Parallèlement à cela, il existe également un autre travail visant à interagir avec l'environnement.

Par exemple, s'il y a réduction des cellules musculaires ou rénales et que même de l'urine commence à se former ou que des impulsions nerveuses apparaissent dans les cellules nerveuses et dans les cellules responsables du tractus gastro-intestinal, la sécrétion d'enzymes digestives a commencé ou la sécrétion d'hormones a commencé dans les cellules. glandes endocrines? Ou, par exemple, les cellules du ver luisant ont commencé à briller, et dans les cellules des poissons, par exemple, il y a eu des décharges d'électricité? Pour tout ce n'était pas, pour cela et besoin d'énergie.

Quelles sont les sources d'énergie

Dans les exemples ci-dessus, nous voyons. Que la cellule utilise pour son travail l'énergie obtenue en raison de la structure de l'adénosine triphosphate ou (ATP). Grâce à elle, la cellule est saturée d'énergie, dont la libération peut s'intercaler entre les groupes phosphates et servir de travail supplémentaire. Mais, dans le même temps, avec la simple rupture hydrolytique des liaisons phosphate (ATP), l’énergie résultante ne sera pas disponible pour la cellule. Dans ce cas, l’énergie sera gaspillée sous forme de chaleur.

Ce processus comprend deux étapes successives. Dans chacune de ces étapes, un produit intermédiaire est impliqué, appelé HF. Dans les équations suivantes, X et Y désignent deux substances organiques complètement différentes, la lettre F signifiant phosphate et l'abréviation ADP désignant l'adénosine diphosphate.

Normalisation du métabolisme - Ce terme est maintenant fermement établi dans notre vie. Il est en outre devenu un indicateur du poids normal, car les troubles du métabolisme dans l'organisme ou le métabolisme sont souvent associés à la prise de poids, à la surcharge pondérale, à l'obésité ou à son insuffisance. Identifier le taux de processus métaboliques dans le corps peut être dû au test sur la base de l'échange.

Quel est l'échange principal? C'est un indicateur de l'intensité de la production d'énergie par le corps. Ce test est effectué le matin à jeun, pendant la passivité, c'est-à-dire au repos. Un technicien qualifié mesure l'absorption d'oxygène (O2) et l'excrétion corporelle (CO2). En comparant les données, déterminez combien de pour cent du corps brûle les nutriments entrants.

En outre, le système hormonal, la thyroïde et les glandes endocrines influent sur l'activité des processus métaboliques. Par conséquent, lors de la détection du traitement de maladies métaboliques, les médecins tentent également d'identifier et de prendre en compte le niveau de travail de ces hormones dans le sang et les maladies disponibles de ces systèmes.

Les principales méthodes d'étude des processus métaboliques

En étudiant le métabolisme de l’un des nutriments, tous ses changements (observés avec lui) s’observent d’une forme entrée dans l’organisme à son état final, au cours duquel il est excrété de l’organisme.

Les méthodes de recherche métabolique sont aujourd'hui extrêmement diverses. De plus, plusieurs méthodes biochimiques sont utilisées à cette fin. Une méthode d'étude du métabolisme est la méthode d'utilisation d'animaux ou d'organes.

On injecte à l'animal testé une substance spéciale, puis, par son urine et ses excréments, les éventuels produits de changement (métabolites) de la substance sont détectés. Les informations les plus précises peuvent être collectées en examinant les processus métaboliques d'un organe particulier, par exemple le cerveau, le foie ou le cœur. Pour ce faire, cette substance est injectée dans le sang, après quoi les métabolites aident à l'identifier dans le sang provenant de cet organe.

Cette procédure est très complexe et comporte de nombreux risques, car souvent, avec de telles méthodes de recherche, elle utilise la méthode du pincement fin ou fabrique des sections de ces organes. Ces sections sont placées dans des incubateurs spéciaux, où elles sont maintenues à une température (similaire à la température corporelle) dans des substances solubles spéciales avec addition de la substance dont le métabolisme est étudié.

Avec cette méthode de recherche, les cellules ne sont pas endommagées du fait que les sections sont si minces que la substance pénètre facilement et librement dans les cellules puis les quitte. Il arrive qu’il y ait des difficultés causées par le passage lent d’une substance spéciale à travers les membranes cellulaires.

Dans ce cas, afin de détruire les membranes, les tissus sont généralement broyés, de sorte que la substance spéciale incube la pulpe cellulaire. De telles expériences ont prouvé que toutes les cellules vivantes du corps sont capables d’oxyder le glucose en dioxyde de carbone et en eau, et que seules les cellules du tissu hépatique peuvent synthétiser de l’urée.

Utiliser des cellules?!

Selon leur structure, les cellules représentent un système organisé très complexe. Il est bien connu qu'une cellule est constituée d'un noyau, un cytoplasme. Dans le cytoplasme environnant, il existe de petits corps appelés organites. Ils sont différents en taille et en texture.

Grâce à des techniques spéciales, il sera possible d'homogénéiser les tissus des cellules, puis de subir une séparation spéciale (centrifugation différentielle), obtenant ainsi des médicaments qui ne contiendront que des mitochondries, des microsomes, ainsi que du plasma ou du liquide clair. Ces médicaments sont incubés séparément avec le composé dont le métabolisme est à l’étude, afin de déterminer avec précision les structures subcellulaires particulières impliquées dans les modifications successives.

Il y a eu des cas où la réaction initiale a commencé dans le cytoplasme, et son produit a été soumis à des modifications des microsomes, et après cela, des modifications avec d'autres réactions avec les mitochondries ont été observées. L'incubation de la substance étudiée avec un homogénat tissulaire ou des cellules vivantes ne révèle le plus souvent aucune étape distincte liée au métabolisme. Les expériences suivantes, après l’autre, dans lesquelles l’une ou l’autre des structures subcellulaires est utilisée pour l’incubation aident à comprendre toute la chaîne de ces événements.

Comment utiliser les isotopes radioactifs

Pour étudier ceux-ci ou d'autres processus métaboliques d'une substance est nécessaire:

• utiliser des méthodes analytiques pour déterminer la substance de celui-ci et ses métabolites;
• Il est nécessaire d'utiliser de telles méthodes qui aideront à distinguer la substance introduite de la même substance, mais déjà présente dans cette préparation.

Le respect de ces exigences a été le principal obstacle lors de l’étude des processus métaboliques dans l’organisme, jusqu’à la découverte des isotopes radioactifs et du 14C, un glucide radioactif. Et après l’apparition du 14 ° C et des instruments permettant de mesurer la radioactivité, même faible, toutes les difficultés susmentionnées ont pris fin. Après cela, le cas de la mesure des processus métaboliques est allé, comme on dit, en haut de la colline.

Maintenant, lorsqu'un acide gras marqué au 14C est ajouté à une préparation biologique spéciale (par exemple, des suspensions mitochondriales), aucune analyse spéciale n'est ensuite nécessaire pour déterminer les produits qui affectent sa transformation. Et pour déterminer le taux d'utilisation, il est maintenant possible de mesurer simplement la radioactivité des fractions mitochondriales obtenues de manière séquentielle.

Cette technique permet non seulement de comprendre comment normaliser le métabolisme, mais également de distinguer expérimentalement les molécules d'acide gras radioactif introduites, des molécules d'acide gras déjà présentes dans la mitochondrie au tout début de l'expérience.

Électrophorèse et. chromatographie

Afin de comprendre quoi et comment normalise le métabolisme, c'est-à-dire comment le métabolisme est normalisé, il est également nécessaire d'utiliser de telles méthodes qui aideront à séparer le mélange, qui comprend des substances organiques en petites quantités. L'une des méthodes les plus importantes, basée sur le phénomène d'adsorption, est considérée comme la méthode de la chromatographie. Grâce à cette méthode, le mélange de composants est séparé.

Lorsque cela se produit, la séparation des composants du mélange s'effectue soit par adsorption sur le sorbant, soit grâce au papier. Lors de la séparation par adsorption sur le sorbant, c’est-à-dire quand ils commencent à remplir de tels tubes en verre spéciaux (colonnes), avec une élution progressive et ultérieure, c’est-à-dire avec la lixiviation ultérieure de chacun des composants disponibles.

La méthode de séparation de l'électrophorèse dépend directement de la présence de signes, ainsi que du nombre de charges ionisées des molécules. L'électrophorèse est également effectuée sur l'un des supports inactifs, tels que la cellulose, le caoutchouc, l'amidon ou, enfin, sur le papier.

Une des méthodes les plus sensibles et efficaces pour séparer un mélange est la chromatographie en phase gazeuse. Cette méthode de séparation n’est utilisée que si les substances nécessaires à la séparation sont à l’état gazeux ou, par exemple, peuvent à tout moment entrer dans cet état.

Comment se passe la libération des enzymes?

Pour savoir comment les enzymes sont libérées, il est nécessaire de comprendre qu'il s'agit du dernier endroit de cette série: un animal, puis un organe, puis une coupe de tissu, puis une fraction d'organelles cellulaires et un homogénat qui prend des enzymes catalysées par une certaine réaction chimique. L'isolation d'enzymes sous forme purifiée est devenue une direction importante dans l'étude des processus métaboliques.

La combinaison et la combinaison des méthodes ci-dessus ont permis aux principales voies métaboliques de la plupart des organismes vivant sur notre planète, y compris les humains. De plus, ces méthodes ont aidé à établir les réponses à la question de savoir comment les processus métaboliques dans le corps se déroulent et à clarifier la cohérence des principales étapes de ces voies métaboliques. Aujourd'hui, plus de mille types de réactions biochimiques ont déjà été étudiés et ont également étudié les enzymes impliquées dans ces réactions.

Étant donné que l’apparition de toute manifestation dans les cellules de la vie nécessite l’ATP, il n’est pas surprenant que le rythme des processus métaboliques des cellules adipeuses vise principalement à la synthèse de l’ATP. Pour y parvenir, la complexité varie en utilisant des réactions séquentielles. Ces réactions utilisent principalement l'énergie potentielle chimique, qui est contenue dans les molécules de graisses (lipides) et de glucides.

Processus métaboliques entre glucides et lipides

Un tel processus métabolique entre les glucides et les lipides, d’une manière différente, est appelé synthèse d’ATP, un métabolisme anaérobie (donc sans oxygène).

Le rôle principal des lipides et des glucides est que c’est la synthèse de l’ATP qui fournit des composés plus simples, bien que les mêmes processus se soient déroulés dans les cellules les plus primitives. L'oxydation complète des graisses et des glucides en dioxyde de carbone est devenue impossible dans une atmosphère dépourvue d'oxygène.

Même ces cellules primitives utilisaient les mêmes processus et mécanismes que ceux utilisés pour la restructuration de la structure de la molécule de glucose, qui synthétisait de petites quantités d'ATP. En d'autres termes, de tels processus dans les micro-organismes s'appellent la fermentation. Aujourd'hui, la "fermentation" du glucose à l'état d'alcool éthylique et de dioxyde de carbone dans la levure est particulièrement bien étudiée.

Afin de compléter toutes ces modifications et de former un certain nombre de produits intermédiaires, il était nécessaire de mener onze réactions consécutives, qui ont finalement été présentées au Parlement des produits intermédiaires (phosphates), à savoir les esters de l'acide phosphorique. Ce groupe de phosphate a été transféré à l'adénosine diphosphate (ADP) et également avec la formation d'ATP. Seules deux molécules constituaient le rendement net en ATP (pour chacune des molécules de glucose obtenues à la suite du processus de fermentation). Des processus similaires ont également été observés dans toutes les cellules vivantes du corps, puisqu'ils fournissaient l'énergie nécessaire au fonctionnement normal. Ces processus sont souvent appelés respiration cellulaire anaérobie, bien que cela ne soit pas tout à fait correct.

Chez les mammifères et les humains, ce processus s'appelle la glycolyse et son produit final est l'acide lactique et non le CO2 (dioxyde de carbone) et non l'alcool. À l'exception des deux derniers stades, la séquence complète des réactions de glycolyse est considérée comme presque identique au processus qui a lieu dans les cellules de levure.

Métabolisme aérobie, utilisation d'oxygène

De toute évidence, avec l'apparition de l'oxygène dans l'atmosphère, grâce à la photosynthèse des plantes, grâce à Dame Nature, un mécanisme est apparu qui a permis l'oxydation complète du glucose en eau et en CO2. Un tel procédé aérobie permettait d'obtenir un rendement pur en ATP (sur 38 molécules, sur la base de chaque molécule de glucose, uniquement oxydées).

Un tel procédé d'utilisation de l'oxygène par les cellules pour l'apparition de composés contenant de l'énergie est aujourd'hui connu sous le nom de respiration cellulaire aérobie. Cette respiration est effectuée par des enzymes cytoplasmiques (par opposition à anaérobie), et des processus oxydatifs ont lieu dans les mitochondries.

Ici, l'acide pyruvique, qui est un produit intermédiaire, après s'être formé dans la phase anaérobie, est oxydé à l'état de CO2 en raison de six réactions consécutives. Dans chaque réaction, une paire d'électrons est transférée à l'accepteur, le coenzyme commun nicotinamide adénine dinucléotide, abrégé en NAD. Cette séquence de réactions s'appelle le cycle de l'acide tricarboxylique, ainsi que le cycle de l'acide citrique ou le cycle de Krebs, ce qui conduit à ce que chaque molécule de glucose forme deux molécules d'acide pyruvique. Au cours de cette réaction, douze paires d'électrons s'écartent de la molécule de glucose pour son oxydation ultérieure.

Au cours de la source d'énergie, parlez. les lipides

Il se trouve que les acides gras peuvent également être une source d’énergie, tout comme les glucides. L'oxydation des acides gras est due à la séquence de clivage de l'acide gras (ou plutôt de sa molécule) du fragment à deux carbones avec l'apparition de l'acétyl coenzyme A (autrement acétyl-CoA) et au transfert simultané de deux paires d'électrons à la chaîne même de leur transfert.

Ainsi, l'acétyl-CoA obtenu est le même composant du cycle de l'acide tricarboxylique, dont le destin n'est pas très différent de celui de l'acétyl-CoA, qui est fourni par le métabolisme des glucides. Cela signifie que les mécanismes qui synthétisent l'ATP lors de l'oxydation des métabolites du glucose et des acides gras sont presque identiques.

Si l’énergie qui pénètre dans le corps est obtenue presque grâce à un seul processus d’oxydation des acides gras (par exemple, lors du jeûne, d’une maladie telle que la diathèse du sucre, etc.), dans ce cas, l’intensité de l’acétyl-CoA dépassera l'intensité de son oxydation dans le cycle des acides tricarboxyliques. Dans ce cas, les molécules d'acétyle CoA (qui sont redondantes) vont commencer à réagir les unes avec les autres. Au cours de ce processus, les acides acétoacétique et b-hydroxybutyrique vont apparaître. Une telle accumulation peut provoquer une cétose, c’est l’un des types d’acidose pouvant provoquer un diabète grave, voire la mort.

Pourquoi réserver de l'énergie?!

Afin d'acquérir en quelque sorte des réserves d'énergie supplémentaires, par exemple, pour les animaux qui ne se nourrissent pas de manière irrégulière et systématique, il est tout simplement nécessaire de s'approvisionner en énergie. Ces réserves d'énergie sont produites par les réserves alimentaires, qui incluent toutes les mêmes graisses et glucides.

Il s'avère les acides gras peuvent aller dans la réserve sous forme de graisses neutres, contenues à la fois dans le tissu adipeux et dans le foie. Et les glucides, lorsqu'ils sont ingérés en grande quantité dans le tractus gastro-intestinal, commencent à s'hydrolyser en glucose et en autres sucres, qui, une fois libérés dans le foie, sont synthétisés en glucose. Et là, le polymère géant commence à être synthétisé à partir du glucose en combinant des résidus de glucose et en scindant des molécules d'eau.

Parfois, la quantité résiduelle de glucose dans les molécules de glycogène atteint 30 000. Et s’il ya besoin d’énergie, le glycogène commence à se décomposer à nouveau en glucose lors d’une réaction chimique, le produit de cette dernière est le phosphate de glucose. Ce phosphate de glucose est sur le chemin du processus de glycolyse, qui fait partie du chemin responsable de l'oxydation du glucose. Le phosphate de glucose peut également subir une réaction d'hydrolyse dans le foie lui-même, et le glucose ainsi formé est délivré aux cellules du corps avec le sang.

Comment se passe la synthèse des glucides dans les lipides?

Aimez-vous les aliments glucidiques? Il s’avère que si la quantité de glucides reçue d’un aliment dépasse le taux autorisé, dans ce cas, les glucides sont transférés dans la «réserve» sous forme de glycogène, c’est-à-dire: l'excès de glucides est converti en graisse. Au début, l'acétyl-CoA est formé à partir de glucose, puis il commence à être synthétisé dans le cytoplasme de la cellule pour les acides gras à longue chaîne.

Ce processus de "transformation" peut être décrit comme un processus oxydant normal des cellules grasses. Après cela, les acides gras commencent à se déposer sous forme de triglycérides, c'est-à-dire de graisses neutres qui se déposent (principalement des zones à problèmes) dans différentes parties du corps.

Si le corps a un besoin urgent d'énergie, les lipides neutres sont hydrolysés et les acides gras commencent à affluer dans le sang. Ici, ils sont saturés de molécules d’albumine et de globuline, c’est-à-dire de protéines plasmatiques, puis commencent à être absorbés par d’autres cellules très différentes. Les animaux ne disposent pas d'un mécanisme capable d'effectuer la synthèse du glucose et des acides gras, mais les plantes en possèdent.

Synthèse de composés azotés

Chez les animaux, les acides aminés sont utilisés non seulement comme biosynthèse de protéines, mais aussi comme matériau de départ prêt à la synthèse de certains composés contenant de l'azote. Un acide aminé tel que la tyrosine devient le précurseur d'hormones telles que la noradrénaline et l'adrénaline. Et la glycérine (l'acide aminé le plus simple) est le matériel sortant pour la biosynthèse des purines, qui font partie de l'acide nucléique, ainsi que des porphyrines et des cytochromes.

Le précurseur des pyrimidines des acides nucléiques est l'acide aspartique et le groupe méthionine commence à se transmettre lors de la synthèse de la créatine, de la sarcosine et de la choline. Le précurseur de l'acide nicotinique est le tryptophane, et à partir de la valine (formée dans les plantes), une vitamine telle que l'acide pantothénique peut être synthétisée. Et ce ne sont là que quelques exemples d'utilisation de la synthèse de composés azotés.

Comment fonctionne le métabolisme des lipides

Normalement, les lipides pénètrent dans l'organisme sous forme de triglycérides d'acides gras. Une fois dans l'intestin sous l'influence d'enzymes produites par le pancréas, ils commencent à s'hydrolyser. Ici, ils sont à nouveau synthétisés en tant que graisses neutres, après quoi ils entrent dans le foie ou dans le sang, et peuvent également être déposés en tant que réserve dans le tissu adipeux.

Nous avons déjà dit que les acides gras peuvent également être synthétisés à partir de précurseurs de glucides précédemment apparus. Il convient également de noter que, malgré le fait que dans les cellules animales, l'inclusion simultanée d'une double liaison dans les molécules d'acide gras à longue chaîne peut être observée. Ces cellules ne peuvent pas inclure la deuxième et même la troisième connexion double.

Et puisque les acides gras à trois et deux liaisons doubles jouent un rôle important dans les processus métaboliques des animaux (y compris les humains), ils constituent par conséquent des éléments nutritifs importants, comme les vitamines. C'est pourquoi les acides linolénique (C18: 3) et linoléique (C18: 2) sont également appelés acides gras essentiels. Il a également été découvert que, dans les cellules de l'acide linolénique, la double quatrième liaison pouvait également être impliquée. En raison de l'allongement de la chaîne carbonée, un autre participant important aux réactions métaboliques de l'acide arachidonique (C20: 4) peut apparaître.

Au cours de la synthèse des lipides, des résidus d'acides gras associés au coenzyme A peuvent être observés. Grâce à la synthèse, ces résidus sont transférés à l'ester phosphate de glycérol de glycérol et d'acide phosphorique. À la suite de cette réaction, il se forme un composé d’acide phosphatidique dont l’un est composé de glycérol estérifié avec de l’acide phosphorique et les deux autres sont des acides gras.

Lorsque des matières grasses neutres apparaissent, l'acide phosphorique sera éliminé par hydrolyse et se substituera à l'acide gras résultant d'une réaction chimique avec l'acyl-CoA. La coenzyme A elle-même peut apparaître en raison de l’une des vitamines de l’acide pantothénique. Cette molécule contient un groupe sulfhydryle qui réagit aux acides avec l’avènement des thioesters. À son tour, l’acide phospholipidique phosphatidique réagit avec des bases azotées, telles que la sérine, la choline et l’éthanolamine.

Ainsi, tous les stéroïdes trouvés chez les mammifères (à l'exception de la vitamine D) peuvent être synthétisés indépendamment par l'organisme lui-même.

Comment se déroule le métabolisme des protéines?

Il est prouvé que les protéines présentes dans toutes les cellules vivantes sont constituées de vingt et un types d’acides aminés, connectés en différentes séquences. Ces acides aminés sont synthétisés par des organismes. Une telle synthèse conduit généralement à l’apparition d’acides α-cétoniques. A savoir, l'acide a-céto ou l'acide a-cétoglutarique et participent à la synthèse de l'azote.

Le corps humain, comme le corps de nombreux animaux, a réussi à conserver la capacité de synthétiser tous les acides aminés disponibles (à l'exception de quelques acides aminés essentiels), qui doivent nécessairement provenir de la nourriture.

Comment fonctionne la synthèse des protéines

Ce processus se déroule généralement comme suit. Chaque acide aminé présent dans le cytoplasme de la cellule réagit avec l'ATP puis se situe à proximité du groupe final de la molécule d'acide ribonucléique, qui est spécifique de cet acide aminé. Ensuite, la molécule compliquée est connectée au ribosome, qui est déterminée à la position d'une molécule d'acide ribonucléique plus étendue, qui est connectée au ribosome.

Après que toutes les molécules complexes se soient alignées, il y a un écart entre l'acide aminé et l'acide ribonucléique, les acides aminés voisins commencent à être synthétisés et ainsi la protéine est obtenue. La normalisation du métabolisme est due à la synthèse harmonieuse des processus métaboliques des protéines, des glucides et des graisses.

Alors, quel est le métabolisme de la matière organique?

Pour mieux comprendre et comprendre les processus métaboliques, ainsi que pour rétablir la santé et améliorer le métabolisme, vous devez suivre les recommandations suivantes en ce qui concerne la normalisation et la restauration du métabolisme.

• Il est important de comprendre que les processus métaboliques ne peuvent pas être inversés. La décomposition des substances ne suit jamais la simple voie de circulation des réactions de synthèse. D'autres enzymes, ainsi que certains produits intermédiaires, sont nécessairement impliqués dans cette dégradation. Très souvent, les processus dirigés dans différentes directions commencent à s’écouler dans différents compartiments de la cellule. Par exemple, les acides gras peuvent être synthétisés dans le cytoplasme d'une cellule lorsqu'ils sont exposés à un certain ensemble d'enzymes, et le processus d'oxydation dans les mitochondries peut se produire avec un ensemble complètement différent.
• Un nombre suffisant d'enzymes est observé dans les cellules vivantes du corps afin d'accélérer le processus de réactions métaboliques, mais malgré le fait que les processus métaboliques ne se déroulent pas toujours rapidement, cela indique donc l'existence de certains mécanismes de régulation dans nos cellules qui affectent les processus métaboliques. À ce jour, certains types de tels mécanismes ont déjà été découverts.
• L'un des facteurs qui influent sur la diminution du taux de processus métaboliques d'une substance donnée est l'absorption d'une substance donnée dans la cellule elle-même. Par conséquent, la régulation des processus métaboliques peut être dirigée vers ce facteur. Par exemple, si nous prenons de l'insuline, la fonction de celle-ci est, comme nous le savons, associée à la facilitation de la pénétration du glucose dans toutes les cellules. Le taux de "transformation" du glucose, dans ce cas, dépendra de la rapidité avec laquelle il est arrivé. Si nous considérons le calcium et le fer, lorsqu'ils entrent dans le sang de l'intestin, le taux de réactions métaboliques, dans ce cas, dépendra de nombreuses, y compris des processus de régulation.
• Malheureusement, toutes les substances ne peuvent pas circuler librement d'un compartiment à un autre. Il existe également une hypothèse selon laquelle le transfert intracellulaire est surveillé en permanence par certaines hormones stéroïdiennes.
• Les scientifiques ont identifié deux types de servomécanismes responsables des réactions négatives dans les processus métaboliques.
• Même les bactéries ont été notées comme exemples prouvant la présence de réactions séquentielles. Par exemple, la biosynthèse de l'une des enzymes inhibe les acides aminés, si nécessaires pour obtenir cet acide aminé.
• En étudiant des cas individuels de réactions métaboliques, il a été révélé que l’enzyme, dont la biosynthèse était affectée, était responsable du principal stade de la voie métabolique menant à la synthèse des acides aminés.
• Il est important de comprendre qu'un petit nombre de blocs de construction sont impliqués dans les processus métaboliques et biosynthétiques, dont chacun commence à être utilisé pour la synthèse de nombreux composés. Ces composés comprennent: l'acétyl coenzyme A, la glycine, le glycérophosphate, le phosphate de carbamyle et autres. À partir de ces petits composants, des composants complexes et divers pouvant être observés dans des organismes vivants sont construits.
• Très rarement, les composés organiques simples sont directement impliqués dans les processus métaboliques. Afin de montrer leur activité, ces composés devront rejoindre un nombre quelconque de composés activement impliqués dans les processus métaboliques. Par exemple, le glucose ne peut commencer les processus d'oxydation qu'après avoir été exposé à une éthérification de l'acide phosphorique. Pour les modifications ultérieures, il doit être estérifié avec de l'uridine diphosphate.
• Si nous considérons les acides gras, ils ne peuvent pas non plus participer aux modifications métaboliques tant qu'ils forment des esters avec la coenzyme A. Parallèlement, tout activateur devient apparenté à l'un des nucléotides faisant partie de l'acide ribonucléique ou formé à partir de celui-ci. quelque chose de la vitamine. Par conséquent, il devient clair pourquoi nous avons besoin de vitamines seulement en petites quantités. Ils sont consommés par des coenzymes, chaque molécule de coenzyme étant utilisée plusieurs fois au cours de sa vie, à la différence des nutriments dont les molécules sont utilisées une fois (par exemple, les molécules de glucose).

Et le dernier! En conclusion de ce sujet, je voudrais dire que le terme «métabolisme» désignait lui-même la synthèse de protéines, de glucides et de graisses dans le corps, mais il est maintenant utilisé comme désignation de plusieurs milliers de réactions enzymatiques pouvant représenter un vaste réseau de voies métaboliques interconnectées..

Métabolisme cellulaire. Métabolisme énergétique et photosynthèse. Réactions de synthèse matricielle.

Le concept de métabolisme

Le métabolisme est la totalité de toutes les réactions chimiques survenant dans un organisme vivant. La valeur du métabolisme consiste à créer les substances nécessaires à l'organisme et à lui fournir de l'énergie.

Le métabolisme comporte deux composants: le catabolisme et l'anabolisme.

Composants du métabolisme

Les processus du plastique et du métabolisme énergétique sont inextricablement liés. Tous les processus synthétiques (anabolisants) ont besoin de l'énergie fournie lors des réactions de dissimilation. Les réactions de clivage elles-mêmes (catabolisme) se déroulent uniquement avec la participation d'enzymes synthétisées dans le processus d'assimilation.

Le rôle de la FTF dans le métabolisme

L'énergie libérée lors de la décomposition de substances organiques n'est pas immédiatement utilisée par la cellule, mais est stockée sous forme de composés à haute énergie, généralement sous forme d'adénosine triphosphate (ATP). Par sa nature chimique, l'ATP désigne les mononucléotides.

L'ATP (adénosine triphosphate acide) est un mononucléotide composé d'adénine, de ribose et de trois résidus d'acide phosphorique liés entre eux par des liaisons macroergiques.

À ces égards, l’énergie stockée libérée lorsqu’elle se brise
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + Q₁
ADP + H₂O → AMP + H₃PO₄ + Q₂
AMF + H₂O → Adénine + Ribose + H₃PO₄ + Q₃,
où ATP est l'adénosine triphosphate; ADP - acide adénosine diphosphorique; AMP - acide adénosine monophosphorique; Q₁ = Q₂ = 30,6 kJ; Q₃ = 13,8 kJ.
Le stock d'ATP dans la cellule est limité et reconstitué en raison du processus de phosphorylation. La phosphorylation est l'addition d'un résidu d'acide phosphorique à l'ADP (ADP + F → ATP). Il se produit avec une intensité différente pendant la respiration, la fermentation et la photosynthèse. L'ATP est mis à jour extrêmement rapidement (chez l'homme, la durée de vie d'une molécule d'ATP est inférieure à 1 minute).
L'énergie stockée dans les molécules d'ATP est utilisée par l'organisme dans les réactions anaboliques (réactions de biosynthèse). La molécule d'ATP est le gardien universel et le vecteur d'énergie pour tous les êtres vivants.

Échange d'énergie

L'énergie nécessaire à la vie, la plupart des organismes sont obtenus à la suite de l'oxydation de substances organiques, c'est-à-dire à la suite de réactions cataboliques. Le plus important composé agissant comme carburant est le glucose.
En ce qui concerne l'oxygène libre, les organismes sont divisés en trois groupes.

Classification des organismes par rapport à l'oxygène libre

Dans les aérobies obligatoires et anaérobies facultatives en présence d'oxygène, le catabolisme se déroule en trois étapes: préparatoire, sans oxygène et en oxygène. En conséquence, les matières organiques se décomposent en composés inorganiques. Chez les anaérobies obligatoires et les anaérobies facultatifs en manque d'oxygène, le catabolisme se déroule en deux premières étapes: préparatoire et sans oxygène. Il en résulte la formation de composés organiques intermédiaires encore riches en énergie.

Les étapes du catabolisme

1. La première étape - préparatoire - consiste en le clivage enzymatique de composés organiques complexes en composés plus simples. Les protéines sont décomposées en acides aminés, les graisses en glycérol et en acides gras, les polysaccharides en monosaccharides, les acides nucléiques en nucléotides. Dans les organismes multicellulaires, cela se produit dans le tractus gastro-intestinal, dans les organismes unicellulaires - dans les lysosomes sous l'action d'enzymes hydrolytiques. L'énergie libérée est dissipée sous forme de chaleur. Les composés organiques résultants sont soit davantage oxydés, soit utilisés par la cellule pour synthétiser leurs propres composés organiques.
2. La deuxième étape - l'oxydation incomplète (sans oxygène) - est la division supplémentaire des substances organiques, est réalisée dans le cytoplasme de la cellule sans la participation de l'oxygène. Le glucose est la principale source d’énergie dans la cellule. L’oxydation anoxique et incomplète du glucose est appelée glycolyse. La glycolyse d'une molécule de glucose entraîne la formation de deux molécules d'acide pyruvique (PVC, pyruvate) CH.₃COCOOH, ATP et eau, ainsi que des atomes d'hydrogène, qui sont liés par la molécule porteuse NAD + et stockés sous la forme NAD · H.
La formule de glycolyse totale est la suivante:
C₆H₁₂O₆ + 2H₃PO₄ + 2ADF + 2 NAD + → 2C₃H₄O₃ + 2H₂O + 2ATP + 2NAD · H.
Ensuite, en l'absence d'oxygène dans l'environnement, les produits de la glycolyse (PVK et NADH) sont soit transformés en alcool éthylique - fermentation alcoolique (dans des cellules de levure et de plantes avec un manque d'oxygène).
CH₃COCOOH → CO₂ + CH₃RÊVE
CH₃RÊVE + 2NAD · N → C₂H₅HE + 2NAD +,
soit en acide lactique - fermentation lactique (dans des cellules animales manquant d'oxygène)
CH₃COCOOH + 2NAD · N → C₃H₆O₃ + 2nad +.
En présence d'oxygène dans l'environnement, les produits de glycolyse subissent une scission supplémentaire en produits finis.
3. La troisième étape - l'oxydation complète (respiration) - est l'oxydation du PVC en dioxyde de carbone et en eau, est réalisée dans les mitochondries avec la participation obligatoire d'oxygène.
Il se compose de trois étapes:
A) formation d'acétyl coenzyme A;
B) oxydation de l'acétyl-coenzyme A dans le cycle de Krebs;
B) phosphorylation oxydative dans la chaîne de transport d'électrons.

A. Au premier stade, le PVC est transféré du cytoplasme aux mitochondries, où il interagit avec les enzymes de la matrice et forme 1) du dioxyde de carbone, qui est éliminé de la cellule; 2) les atomes d'hydrogène, qui sont transportés par les molécules porteuses vers la membrane interne des mitochondries; 3) acétyl coenzyme A (acétyl CoA).
B. Dans la deuxième étape, l'acétyl coenzyme A est oxydée dans le cycle de Krebs. Le cycle de Krebs (cycle de l'acide tricarboxylique, cycle de l'acide citrique) est une chaîne de réactions consécutives dans lesquelles une molécule d'acétyl-CoA forme 1) deux molécules de dioxyde de carbone, 2) une molécule d'ATP et 3) quatre paires d'atomes d'hydrogène transférés à des molécules. transporteurs - NAD et FAD. Ainsi, à la suite de la glycolyse et du cycle de Krebs, la molécule de glucose se scinde en CO₂, et l'énergie libérée au cours de ce processus est utilisée pour la synthèse de 4 ATP et s'accumule dans 10 NAD · H et 4 FAD · H₂.
B. À la troisième étape, les atomes d’hydrogène avec NAD.H et FAD.H₂ oxydé par l'oxygène moléculaire O₂ avec la formation d'eau. Un NAD · N peut former 3 ATP et un FAD · H₂–2 ATP. Ainsi, l'énergie libérée dans ce cas est stockée sous forme d'un autre 34 ATP.
Ce processus se déroule comme suit. Les atomes d'hydrogène se concentrent à l'extérieur de la membrane interne de la mitochondrie. Ils perdent des électrons qui sont transférés le long de la chaîne de molécules porteuses (cytochromes) de la chaîne de transport d'électrons (ETC) vers la face interne de la membrane interne, où ils se combinent avec des molécules d'oxygène:
Oh₂ + e - → o₂ -.
En raison de l'activité des enzymes de la chaîne de transfert d'électrons, la membrane interne des mitochondries est chargée négativement de l'intérieur (en raison de₂ - ), et extérieurement - positivement (à cause de H +), de sorte qu’une différence de potentiel se crée entre ses surfaces. Dans la membrane interne des mitochondries se trouvent des molécules de l'enzyme ATP synthétase, possédant un canal ionique. Lorsque la différence de potentiel à travers la membrane atteint un niveau critique, des particules H + chargées positivement avec une force de champ électrique traversent le canal de l'ATPase et, une fois sur la surface interne de la membrane, interagissent avec l'oxygène pour former de l'eau:
1 / 2O₂ - +2H + → H₂O.
L'énergie des ions hydrogène H +, transportés à travers le canal ionique de la membrane interne des mitochondries, est utilisée pour la phosphorylation de l'ADP en ATP:
ADP + F → ATP.
Une telle formation d'ATP dans les mitochondries avec la participation d'oxygène est appelée phosphorylation oxydative.
L'équation de division du glucose total dans le processus de respiration cellulaire:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38H₃PO₄ + 38ADF → 6CO₂ + 44H₂O + 38ATP.
Ainsi, lors de la glycolyse, 2 molécules d'ATP sont formées, lors de la respiration cellulaire, de 36 autres molécules d'ATP, en général avec oxydation complète du glucose, de 38 molécules d'ATP.

Échange de plastique

L'échange plastique, ou assimilation, est un ensemble de réactions permettant la synthèse de composés organiques complexes à partir de composés plus simples (photosynthèse, chimiosynthèse, biosynthèse de protéines, etc.).

Les organismes hétérotrophes construisent leur propre matière organique à partir de composants alimentaires organiques. L’assimilation hétérotrophe se résume essentiellement à un réarrangement moléculaire:
matière organique alimentaire (protéines, lipides, glucides) → molécules organiques simples (acides aminés, acides gras, monosaccharides) → macromolécules corporelles (protéines, lipides, glucides).
Les organismes autotrophes sont capables de synthétiser de manière totalement indépendante la matière organique à partir de molécules inorganiques consommées par l'environnement externe. Dans le processus de photo- et de chimiosynthèse, il se produit la formation de composés organiques simples à partir desquels des macromolécules sont ensuite synthétisées:
substances inorganiques (CO₂, H₂O) → molécules organiques simples (acides aminés, acides gras, monosaccharides) → macromolécules corporelles (protéines, lipides, glucides).

La photosynthèse

La photosynthèse - la synthèse de composés organiques à partir de substances inorganiques en raison de l'énergie de la lumière. L'équation totale de la photosynthèse:

La photosynthèse se déroule avec la participation de pigments photosynthétiques, qui possèdent la propriété unique de convertir l'énergie de la lumière solaire en énergie d'une liaison chimique sous forme d'ATP. Les pigments photosynthétiques sont des substances protéiques. Le pigment le plus important est la chlorophylle. Chez les eucaryotes, les pigments photosynthétiques sont intégrés dans la membrane interne des plastides, dans les procaryotes - dans l'invagination de la membrane cytoplasmique.
La structure du chloroplaste est très similaire à la structure des mitochondries. La membrane interne du thylacoïde contient des pigments photosynthétiques, ainsi que des protéines de la chaîne de transfert d'électrons et des molécules d'enzyme ATP-synthétase.
Le processus de la photosynthèse comprend deux phases: la lumière et l'obscurité.
1. La phase légère de la photosynthèse ne se produit que dans la lumière de la membrane des thylakoïdes grana.
Cela inclut l'absorption de quanta de lumière par la chlorophylle, la formation d'une molécule d'ATP et la photolyse de l'eau.
Sous l'action d'un quantum de lumière (hv), la chlorophylle perd des électrons en passant à l'état excité:

Ces électrons sont transférés par des supports vers l'extérieur, c'est-à-dire la surface de la membrane thylacoïde qui fait face à la matrice, où elle s'accumule.
Dans le même temps, la photolyse de l’eau se produit à l’intérieur des thyloïdes, c’est-à-dire sa décomposition sous l’action de la lumière

Les électrons résultants sont transférés par les porteurs aux molécules de chlorophylle et les restaurent. Les molécules de chlorophylle retournent à un état stable.
Les protons d'hydrogène formés lors de la photolyse de l'eau s'accumulent à l'intérieur du thylacoïde, créant un réservoir de H +. En conséquence, la surface interne de la membrane thylacoïdienne est chargée positivement (par H +) et la surface externe est négative (par e -). Avec l'accumulation de particules de charge opposée des deux côtés de la membrane, la différence de potentiel augmente. Lorsque la différence de potentiel est atteinte, la force du champ électrique commence à pousser les protons à travers le canal de la synthétase ATP. L'énergie libérée au cours de ce processus est utilisée pour phosphoryler les molécules d'ADP:
ADP + F → ATP.

La formation d'ATP au cours de la photosynthèse sous l'action de l'énergie lumineuse est appelée photophosphorylation.
Les ions hydrogène, situés à la surface extérieure de la membrane thylacoïdienne, y rencontrent des électrons et forment un atome d'hydrogène qui se lie à la molécule de transporteur d'hydrogène NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate):
2H + + 4e - + NADF + → NADF · N₂.
Ainsi, au cours de la phase légère de la photosynthèse, trois processus se produisent: la formation d’oxygène due à la décomposition de l’eau, la synthèse d’ATP et la formation d’atomes d’hydrogène sous forme de NADPH.₂. L’oxygène diffuse dans l’atmosphère, l’ATP et le NADF · H₂ participer aux processus de la phase sombre.
2. La phase sombre de la photosynthèse se déroule dans la matrice de chloroplaste à la fois à la lumière et à l'obscurité et représente une série de transformations successives de CO₂, venant de l'air, dans le cycle de Calvin. Les réactions de la phase sombre dues à l'énergie de l'ATP sont réalisées. Dans le cycle de Calvin CO₂ se lie à l'hydrogène du NADPH₂ avec la formation de glucose.
Au cours du processus de photosynthèse, en plus des monosaccharides (glucose, etc.), des monomères d'autres composés organiques sont synthétisés - acides aminés, glycérol et acides gras. Ainsi, grâce à la photosynthèse, les plantes se fournissent, ainsi que toute la vie sur Terre, en substances organiques essentielles et en oxygène.
Les caractéristiques comparatives de la photosynthèse et de la respiration des eucaryotes sont présentées dans le tableau.