Energiomsetning i celler

Kompetansemål for kapittelet

• Gjøre rede for energiomsetning i celler, herunder fotosyntese og celleånding, og forklare sammenhenger mellom prosessene.
• Utforske og forklare prinsippene bak ATP-syntese via oksidativ fosforylering og fotofosforylering.
• Gjøre rede for anaerob respirasjon og kjemosyntese og vurdere deres biologiske og økologiske betydning.
• Planlegge og gjennomføre undersøkelser knyttet til energiomsetning, og tolke og presentere resultatene.

Alle levende organismer trenger energi for å vokse, bevege seg, reprodusere og opprettholde indre orden. Denne energien hentes fra kjemiske bindinger i organiske molekyler og overføres til cellens universelle energibærer: adenosintrifosfat (ATP). Prosessene som omdanner energi fra en form til en annen, kalles samlet for energiomsetning. I dette kapittelet utforsker vi hvordan celler fanger sollys (fotosyntese), bryter ned næringsstoffer (celleånding) og nyttiggjør seg av uorganiske forbindelser (kjemosyntese).

1.1 Energi og ATP

Celler lagrer og overfører kjemisk energi via ATP. Molekylet består av adenin, ribose og tre fosfatgrupper bundet i rekke. Den ytterste fosfat-fosfat-bindingen er energirik og brytes lett ved hydrolyse:

ATP + H₂O → ADP + Pᵢ + ~30,5 kJ/mol

Energien frigjøres og brukes til mekanisk arbeid, biosyntese, ionetransport og andre cellulære prosesser. ADP og Pᵢ regenereres tilbake til ATP ved hjelp av energi fra fotosyntese eller celleånding. En typisk menneskecelle resirkulerer sitt eget vekt i ATP hvert eneste døgn.

ATP-syklusen: ADP + Pᵢ + energi → ATP (energiladning). ATP → ADP + Pᵢ + energi (energiavgivelse). Syklusen er kontinuerlig og kopler katabolske (nedbrytende) og anabolske (oppbyggende) reaksjoner.

1.2 Fotosyntese – lysreaksjoner

Fotosyntesen foregår i kloroplastene og er delt i to faser. Lysreaksjonene skjer i thylakoidmembranen – de stabelformede indre membranene. Her absorberes lysenergi og konverteres til ATP og NADPH gjennom to fotosystemer: …