A sejt energiaköltségei
A sejt energiaköltségei
Egy növekvő bakteriális kultúrában az energiafogyasztás elsősorban a sejteket alkotó anyagok bioszintézisének folyamataihoz kapcsolódik. A bioszintetikus célok eléréséhez szükséges energia mennyisége nagymértékben függ a táptalaj összetételétől. Elméletileg kiszámítottuk, hogy ha egy baktérium tenyészetet ásványi sókkal és glükózt tartalmazó közegben növesztünk, mint egyetlen szénforrás, 1 mól ATP-t költünk 27 g sejtanyag szintézisére. Ha a CO2 az egyetlen szénforrás, ugyanannyi ATP felhasználásával csak 5 g sejtanyag szintézisét eredményezi.
Az E. coli esetében a bioszintetikus reakciók nagy része jelenleg ismert. Ez lehetővé tette számunkra, hogy meghatározzuk az alapvető celluláris makromolekulák előállításához alkalmazott ATP mennyiségét. Az egyedüli szénforrásként glükózzal kezelt tápközegben E. coli tenyészetében kb. 37 mmol ATP-t fogyasztanak el 1 g cellulóz szintéziséhez. Ezen mennyiség (kb. 20 mmol) több mint felét alkalmazzuk a fehérjemolekulák szintéziséhez vezető reakciókban.
Következő a energiaköltségek bioszintetikus folyamatok enzimatikus utakat RNS és DNS-szintézis (körülbelül 7 mM ATP), és a polimerizációs reakció a monoszacharidok (körülbelül 2 mM ATP).
Amellett, hogy az energia ára bioszintetikus folyamatok kapcsolódó növekedés, néhány sejt energia mindig fordított folyamatok, amelyek nem közvetlenül kapcsolódnak a növekedés. Ez utóbbiakat az élet támogatásának folyamataivá nevezték. Konkrét életfenntartó funkciói közé tartozik :. időpontja Sejtanyagok ozmotikus munka, amely fenntartása koncentrációgradienseket a sejt és a külső környezet, a sejtek mozgékonyságát, stb energiaköltségek végrehajtási ezeket a funkciókat úgy definiáljuk, mint az energia az élet fenntartásához.
Amikor a baktériumok a környezetet, amelyben van, bármilyen okból nincs növekedés, és ennek következtében nincs szükség az energia bioszintézise, akkor ebben az esetben ne hagyja abba bizonyos anyagcsere-folyamatokat. Egy példa a szélsőséges megnyilvánulásai nyugalmi bakteriális Belsőspórákat, metabolikus aktivitás, ami olyan szinten, amely nem mindig a regisztrált modern készülékek. Azonban ebben az esetben ez nem nulla.
Itt egy alapvetően fontos ponton kell megállni. Az élőlények többi állapota mindig dinamikus, ellentétben az élettelen rendszerek statikus állapotával. Ez azt jelenti, hogy pihenő organizmusokban a legtöbb molekula koncentrációját nem statikusan, hanem dinamikusan, azaz dinamikusan tartjuk fenn. a szerves vegyületek bomlási folyamata és az őket kompenzáló bioszintetikus folyamata folyamatos állapotban van.
A sejtes anyagok aktív megújulása az enzimfehérjék, az mRNS, a sejtfalak és membránok molekulája. A dinamikus állapot szinte minden metabolitra és sejtszerkezetre jellemző, a különbség csak a különböző sejtösszetevők megújulásának folyamataihoz viszonyítva figyelhető meg. Az egyetlen kivétel a DNS-molekula és néhány bakteriális fehérje. A DNS tekintetében nyilvánvaló, hogy a genetikai anyag dinamikus állapota növeli a hibák kockázatát, amikor frissíti, és az ahhoz kapcsolódó halálos következményekkel jár a szervezetre nézve.
Az aktív növekedés körülményei között a megújulási folyamatokban felhasznált energia csak kis része a sejt teljes energiaköltségének. Pihenéskor a sejt teljes energiakiadása jelentősen csökken, és ezzel szemben a sejtanyagok megújulásához felhasznált energia fajsúlya jelentősen megnő. A létfontosságú tevékenység fenntartásának energiájának jelentős részét az ozmotikus munka elvégzésére fordítják. Tehát az aktív szállítási folyamatokhoz az E. coli energiaköltsége körülbelül 5 mmól ATP.
Az energiát támogató élet nagymértékben függ a növekedési körülményektől. Tehát az Azotobacter vinelandii esetében. a nitrogénet alacsony (0,02 atm) és magas (0,2 atm) oldott oxigén mennyiségben rögzítik, 22 g / 220 mmol ATP / g / 1 biomassza, közvetlenül arányos az oldott O2 koncentrációjával. A sejt sok energiafelhasználást igényel, hogy megvédje a molekuláris nitrogén rögzítéséért felelős enzimrendszer gátlását. Az energiatakarékos élettartam általában az illékony folyamatokban felhasznált energia 10-20% -a. Azonban azokat a feltételeket írják le, amelyekben a baktériumok a létrehozott energia 90% -át fogyasztják a létfontosságú tevékenység fenntartásához.