Википедија

Biohemija

Biohemija ili biološka hemija je hemija života, most između biologije i hemije, koja proučava način na koji kompleksne hemijske reakcije stvaraju život.[1] Biohemija je hibridni deo hemije koji proučava hemijske procese u živim organizmima.[2] Kako svi oblici života imaju zajedničko poreklo, oni imaju i slične biohemije, kao što su genetički kod i stereohemija mnogih biomolekula. Kontrolom protoka informacija putem biohemijske signalizacije i protoka hemijske energije putem metabolizma, biohemijski procesi omogućavaju postojanje kompleksnosti života. Tokom zadnjih decenija dvadesetog veka, biohemija je postala u toj meri uspešna u objašnjavanju procesa živih bića da u današnje vreme skoro sve oblasti nauke o životu od botanike do medicine do genetike učestvuju u biohemijskim istraživanjima.[3] Današnji glavni fokus čiste biohemije je na razumevanju načina na koji biološki molekuli proizvode procese koji se odvijaju u živim ćelijama,[4] što je blisko povezano sa izučavanjem i razumevanjem tkiva, organa, i celih organizama[5] — drugim rečima, celokupne biologije.

Biohemija je blisko srodna sa molekularnom biologijom,[6] izučavanjem molekularnih mehanizama kojima genetička informacija kodirana[7][8] u DNK dovodi do procesa života.[9][10] U zavisnosti od definicije termina, molekularna biologija se može smatrati granom biohemije, ili biohemija oruđem kojim se istražuje i studira molekularna biologija.

Biohemija se bavi strukturama, funkcijama i interakcijama ćelijskih komponenti, kao što su proteini, ugljeni hidrati, lipidi, nukleinske kiseline i ostali biomolekuli, koji proizvode ćelijsku strukturu i izvode mnogobrojne funkcije vezane za život.[11] Iako postoji ogroman broj različitih biomolekula, oni se često sastoje od istih jedinica koje se ponavljaju, monomera koji se ponavljaju u različitim sekvencama. Hemija ćelija isto tako zavisi od reakcija malih molekula i jona. Oni mogu da budu neorganski, na primer voda i joni metala, ili organski, kao što su aminokiseline, koje se koriste za sintezu proteina.[12] Biohemijske studije prevashodno izučavaju malu grupu elemenata: ugljenik, vodonik, azot, kiseonik, fosfor, i sumpor; koji se često nazivaju CHNOPS. Niz drugih elemenata učestvuje u biohemijskim procesima, ali u znatno nižim koncentracijama. Mehanizmi pomoću kojih ćelije dobijaju energiju iz svog okruženja putem hemijskih reakcija se zovu metabolizam. Biohemija metabolizma ćelije i biohemija endokrinog sistema su dva domena koja su intenzivno studirana.

Druge oblasti obuhvaćene pojmom biohemije su genetički kod (DNK, RNK), sinteza proteina, transport kroz ćelijsku membranu i transdukcija signala. Rezultati biohemijskih istraživanja nalaze primenu u medicini, ishrani, i poljoprivredi. U medicini, biohemičari istražuju uzroke i lekove bolesti.[13] U polju ishrane, se izučava način održavanja zdravlja i efekti nutricione deficijencije.[14] U poljoprivredi predmet istraživanja su zemljište i đubriva, i radi se na poboljšanju kultivacije useva, njihovog skladištenja i kontrole štetočina.

Razvoj biohemije uredi

 
Gerti Kori i Karl Kori su zajedno nagrađeni Nobelovom nagradom 1947. godine za njihovo otkriće Korijevog ciklusa
 
Fridrih Veler

U početku se verovalo da na žive materije zakoni nauke deluju drugačije od neživih materija. Verovalo se da samo živa bića mogu da proizvedu molekule života (od prethodno postojećih živih molekula). Međutim Fridrih Veler je 1828. objavio stručni rad koji je za temu imao sintezu uree, pritom dokazavši da organska jedinjenja mogu biti stvorena veštačkim putem. Sinteza uree, odnosno karbamida iz amonijum-cijanida bila je prva laboratorijska sinteza nekog organskog jedinjenja.

U svojoj najširoj definiciji, biohemija se može smatrati studijom komponenti i kompozicije živih organizama i načina na koji one formiraju interakcije stvarajući život. Može se smatrati da istorija biohemije započinje sa antičkom Grčkom.[15] Međutim, biohemija kao specifična naučna disciplina ima svoj početak tokom 19. veka, ili malo ranije, u zavisnosti od toga na kojem aspektu biohemije je fokus. Neki izvori zauzimaju stanovište da početak biohemije korespondira sa otkrićem prvog enzima, diastaze (koji se danas naziva amilazom), 1833. od strane Anselma Pajena,[16] dok drugi smatraju Buhnerovu prvu demonstraciju kompleksnog biohemijskog procesa alkoholne fermentacije u bešćelijskim ekstraktima 1897. godine rođenjem biohemije.[17][18] Isto tako se može smatrati početkom biohemije objavljivanje uticajnog rada Justusa fon Libiga, Životinjska hemija, ili, organska hemija u njenoj primeni na fiziologiju i patologiju 1842. godine, u kome je predstavio hemijsku teoriju metabolizma,[15] ili čak ranije studije iz 18. veka o fermentaciji i respiraciji Antoana Lavoazjea.[19][20] Mnogi drugi pioniri polja koji su pomogli da se otkriju slojevi kompleksnosti biohemije su bili proklamisani osnivačima moderne biohemije, na primer Emil Fišer zbog njegovog rada na hemiji proteina,[21] i F. Gouland Hopkins zbog rada na enzimima i dinamičkoj prirodi biohemije.[22]

Sam termin „biohemija“ je izveden iz kombinacije reči biologija i hemija. Godine 1877, Feliks Hope-Sejler je koristio ovaj termin (biochemie u Nemačkom) kao sinonim za fiziološku hemiju u predgovoru prvog izdanja Zeitschrift für Physiologische Chemie (časopisa za fiziološku hemiju), gde se on zalagao za uspostavljanje institucija posvećenih tom polju istraživanja.[23][24] Nemački hemičar Karl Nojberg se međutim često navodi u literaturi kao osoba koja je skovala reč biohemija 1903. godine,[25][26][27] dok neki izvori navode Franca Hofmajstera kao tvorca reči.[28]

 
Animacija strukture jednog dela DNK (1D65​)[29]

Nekad je preovladavalo mišljenje da život i njegovi materijali imaju neka esencijalna svojstva ili supstance (što je često nazivano „vitalnim principom”) koja su različita od onih koje su prisutne u neživoj materiji, i postojalo je verovanje da samo živi organizmi mogu proizvesti molekule života.[30] Godine 1828, Fridrih Veler je objavio članak o sintezi ureje, čime je dokazao da organska jedinjenja mogu da budu kreirana veštačkim putem.[31] Od tada je biohemija naveliko napredovala, naročito tokom sredine 20. veka, sa otkrićem i razvojem metoda kao što su hromatografija, rendgenska difrakcija, nuklearna magnetna rezonancija (NMR), radioizotopsko obeležavanje, elektronska mikroskopija i simulacije molekularne dinamike. Zahvaljujući ovim metodima naučnici su otkrili i detaljno analizirali mnoge molekule kao i aktivnosti u samim ćelijama na molekularnom nivou, kao što su putevi metabolizma u ćelijama, tj. glikoliza i Krebsov ciklus (ciklus limunske kiseline).

Još jedan značajni istorijski događaj u biohemiji je otkriće gena i njihove uloge u transferu informacija u ćeliji. Taj deo biohemije se obično naziva molekularnom biologijom.[32] Tokom 1950-ih, Džejms D. Votson, Fransis Krik, Rosalind Franklin, i Moris Vilkins su rešili DNK strukturu i objasnili njenu relaciju sa genetičkim transferom informacija.[33] Godine 1958, Džordž Bidl i Edvard Tejtum su nagrađeni Nobelovom nagradom za rad na gljivama kojim su pokazali da jedan gen proizvodi jedan enzim.[34] Godine 1988, Kolin Pičfork je bio prva osoba koja je osuđena za ubistvo na bazi DNK dokaza, čemu je sledio znatan razvoj forenzike.[35] U bližoj prošlosti su Endru Fajer i Krejg Melo nagrađeni Nobelovom nagradom 2006 za otkriće uloge RNK interferencije (RNKi), u onemogućavanju ekspresije gena.[36]

Hemijski elementi života uredi

 
Glavni elementi od kojih je sačinjeno ljudsko telo su prikazani od najzastupljenijeg (po masi) do najmanje zastupljenog.
Glavni članci: Kompozicija ljudskog tela i Dijetetski mineral

Oko 20-30 elemenata od 92 elementa koji se javljaju u prirodi su esencijalni za razne vrste biološkog života. Većina retkih elemenata na Zemlji nisu neophodni za život (izuzeci su selen i jod). Isto tako nekoliko rasprostranjenih elemenata (aluminijum i titanijum) se ne koriste. Većina organizama ima istovetne potrebe za elementima. Postoje izvesne razlike između biljaka i životinja. Na primer, okeanske alge koriste brom, dok ne postoje indikacije da je taj element neophodan kopnenim biljkama i životinjama. Svim životinjama je neophodan natrijum, što nije slučaj s biljkama. Biljkama je neophodan bor i silicijum, dok oni nisu neophodni životinjama (ili su potrebni u ultra-malim količinama).

Jedinstvena svojstva ugljenika uredi

Samo šest relativno malih elemenata: ugljenik, vodonik, azot, kiseonik, kalcijum, i fosfor sačinjava skoro 99% mase živih ćelija, uključujući one u ljudskom telu. Osim tih šest glavnih elemenata koji sačinjavaju većinu ljudskog tela, ljudima su neophodne male količine 18 drugih elemenata.[37] Šest glavnih elemenata lako formiraju kovalentne veze. Oni sačinjavaju 92% suve težine živih bića (skoro svi organizmi su ~70% voda). Ostatak se sastoji od elemenata koji su uglavnom prisutni kao joni i koji se najvećim delom javljaju samo u tragovima (oni obično vrše svoje funkcije na aktivnim mestima enzima[38][39]). Međutim, treba imati u vidu da nema poznatih bioloških zahteva za većinom od 92 prirodna elemenata. Gledano s druge strane, sa izuzetkom kiseonika i kalcijuma, biološki najzastupljeniji elementi su samo manje zastupljeni sastojci Zemljine kore (čije najizobilnije komponente su O 47%; Si 28%; Al 7,9%; Fe 4,5%; i Ca 3,5%).

Dominacija ugljenika u živoj materiji je bez sumnje rezultat njegove ogromne hemijske svestranosti u poređenju sa svim ostalim elementima. Ugljenik ima jedinstvenu sposobnost da formira praktično beskonačan broj jedinjenja, kao rezultat njegove sposobnosti da uspostavi čak četiri vrlo stabilne kovalentne veze (uključujući jednostruku, dvostruku i trostruku vezu) u kombinaciji sa njegovom sposobnošću da formira kovalentno povezane lance neograničene dužine. Prema tome, od skoro 40 miliona hemijskih jedinjenja koja su trenutno poznata, ~90% su organske supstance (materije koje sadrže ugljenik). Inspekcijom ostalih elemenata periodnog sistema se može utvrditi zašto oni ne poseduju ovu kombinaciju svojstava.

Samo pet elemenata, B, C, N, Si, i P, ima sposobnost formiranja tri ili više veza, i da stoga formiraju lance kovalentno povezanih atoma koji isto tako mogu da imaju bočne lance. Drugi elementi su metali, koji imaju tendenciju formiranja jona, pre nego kovalentnih veza; plemeniti gasovi, koji su esencijalno hemijski inertni; ili atomi kao što su H ili O koji mogu da naprave jednu ili dve kovalentne veze. Međutim, mada B, N, Si, i P mogu da imaju bar tri kovalentne veze, oni su iz razloga koji su obrazloženi ispod, nepodobni kao baza kompleksne hemije.

Bor ima manji broj valentnih elektrona (3) nego valentnih orbitala (4), te je elektronski deficitaran.[40] To u znatnoj meri ograničava broj tipova i stabilnost jedinjenja koja B može da formira. Azot ima suprotni problem; on ima 5 valentnih elektrona, što ga čini elektronski bogatim. Odbijanja između usamljenih parova elektrona na kovalentno vezanim atomima azota u znatnoj meri redukuju energiju veza (171 kJ mol−1 vs 348 kJ mol−1 za jednostruku vezu) u odnosu na obično stabilnu trostruku vezu N2 molekula (946 kJ mol−1). Čak i kratki lanci kovalentno vezanih N atoma su stoga podložni dekompoziciji, obično burnoj, uz formiranje N2.

 
Hemijska struktura silicijum polidimetilsiloksana (PDMS).

Silicijum i ugljenik su u istoj periodi periodnog sistema, i stoga se može očekivati da imaju slične hemijske osobine. Veliki prečnik atoma silicijuma, međutim, sprečava dva Si atoma da pristupe jedan drugom dovoljno blizu da bi se ostvarilo značajno preklapanje orbitala. Posledica toga su slabe jednostruke veze (177 kJ mol−1), a korespondirajuće višestruke veze su retko stabilne. Za razliku od toga Si-O veze su veoma stabilne (369 kJ mol−1), i lanci naizmeničnih Si i O atoma su esencijalno inertni (silikatni minerali,[41] čiji okviri se sastoje od takvih veza, formiraju Zemljinu koru). Pisci naučne fantastike su spekulisali da silikoni, koji su uljasta ili gumasta organosilicijumska jedinjenja sa dugim osnovama od povezanih monomera, na primer, metil silikoni, mogu da formiraju hemijsku osnovu vanzemaljskih životnih oblika. Međutim inertnost njihovih veze čini to malo verovatnim. Fosfor, koji je ispod N u periodnom sistemu, formira još manje stabilne lance kovalentno vezanih atoma.

Prethodno rečeno ne podrazumeva da su sve heteronuklearne veze nestabilne. Naprotiv, proteini, ugljeni hidrati i nukleinske kiseline imaju takve veze. Heteronuklearne veze su doduše često manje stabilne i one su obično mesta hemijskog razlaganja pri degradaciji makromolekula, i obratno one su veze koje se formiraju kada se monomerne jedinice povezuju da bi se formirali makromolekuli. Jedan od izuzetaka su proteini, koji sadrže izuzetno stabilne peptidne veze.[42]

Hemijska evolucija uredi

Prinos od iskrenja mešavine CH4, NH3, H2O, i H2.[43]
Jedinjenje Prinos (%)
Glicin 2,1
Glikolna kiselina 1,9
Sarkozin 0,25
Alanin 1,7
Mlečna kiselina 1,6
N-Metilalanin 0,07
α-Amino-n-butirna kiselina 0,34
α-Aminoizobutirna kiselina 0,007
α-Hidroksibutirna kiselina 0,34
β-Alanin 0,76
Sukcinska kiselina 0,27
Asparaginska kiselina 0,024
Glutaminska kiselina 0,051
Iminodisirćetna kiselina 0,37
Iminosirćetnopropionska kiselina 0,13
Mravlja kiselina 4,0
Sirćetna kiselina 0,51
Propionska kiselina 0,66
Urea 0,034
N-Metilurea 0,051

Smatra se da je Sunčev sistem formiran gravitaciono indukovanim kolapsom velikog međuzvezdanog oblaka prašine i gasa. Najveći deo ovog oblaka, koji je uglavnom bio sastavljen od vodonika i helijuma, kondenzovan je čime je stvoreno Sunce. Rastuća temperatura i pritisak u centru protosunca na kraju su započeli samoodrživu termonuklearnu reakciju koja je od tada služila kao izvor energije Sunca. Planete, koje su nastale iz manjih agregata prašine, nisu bile dovoljno masivne da podrže takav proces. U stvari, manje planete, uključujući Zemlju, sastoje se uglavnom od težih elemenata, jer su njihove mase premale da bi se gravitaciono zadržali H2 i He.

Primordijalna Zemljina atmosfera je bila veoma različita od današnje. Ona nije mogla da sadrži znatne količine O2, koji je visoko reaktivna supstanca. Umesto toga, osim H2O, N2, i CO2 koji su i sada prisutni, atmosfera je verovatno sadržala manje količine CO, CH4, NH3, SO2, kao i H2. Ovi molekuli su spektroskopski detektovani u međuzvezdanom prostoru. Hemijska svojstva takve mešavine gasa čine je redukujućom atmosferom, što je kontrastu sa sadašnjom atmosferom Zemlje, koja je oksidujuća atmosfera.

Opisni video Miler-Jurijevog eksperimenta[44][45][46]

Tokom 1920-ih, Aleksandar Oparin[47][48] i Dž. B. S. Holdejn[49][50] su nezavisno predložili da su ultraljubičasta (UV) radijacija sa Sunca (koju u današnje vreme u velikoj meri apsorbuje ozonski sloj (O3) u višim delovima atmosfere) ili električno ispražnjavanje munja izazvali reakcije molekula primordijalne redukcione atmosfere, i da su pri tom formirana jednostavna organska jedinjenja kao što su aminokiseline, baze nukleinskih kiselina i šećeri. Da je ovaj proces moguć su prvi eksperimentalno demonstrirali Stenli Miler i Harold Juri 1953,[43] koji su simulirali učinke oluja sa munjama u primordijalnoj atmosferi putem izlaganja refluksne mešavine H2O, CH4, NH3, i H2 električnim pražnjenjima tokom jedne nedelje. (Mada postoje indikacije da primordijalna atmosfera Zemlje nije imala visoko redukujuću kompoziciju poput one koju su Miler i Juri pretpostavili, moguće je da su postojale lokalizovane redukcione sredine tog tipa, naročito u blizini vulkanskih ispusta.) Rezultirajući rastvor je sadržao znatne količine u vodi rastvornih organskih jedinjenja, najzastupljenija od kojih su data u tabeli, zajedno sa znatnom količinom nerastvornog katrana (polimerizovanog materijala).[51][52][53] Nekoliko rastvornih jedinjenja su aminokiselinske komponente proteina, a mnoga druga isto tako imaju biohemijski značaj. Slični eksperimenti u kojima su reakcioni uslovi, kompozicija gasne smeše, i/ili izvor energije varirani doveli su do sinteze mnoštva drugih aminokiselina. Ovo, zajedno sa zapažanjem da ugljenični meteoriti sadrže mnoge od tih istih aminokiseline, snažno sugerišu da su ove supstance bile prisutne u značajnim količinama na primordijalnoj Zemlji. Moguće je da su velike količine organskih molekula isporučene primordijalnoj Zemlji putem meteorita i prašine koji su je veoma teško bombardovali.

Baze nukleinskih kiselina isto tako mogu da budu sintetisane pod pretpostavljenim prebiotskim uslovima. Posebno adenin koji se formira kondenzacijom HCN, izobilnog sastojka prebiotičke atmosfere, u reakciji koju katalizuje NH3. Treba imati u vidu da je hemijska formula adenina (HCN)5. Druge baze su isto tako bile sintetisane u sličnim reakcijama uz učešće HCN i H2O. Šećeri su bili sintetisani polimerizacijom formaldehida (CH2O) u reakcijama katalizovanim divaltentnim katjonima, aluminijum oksidom, ili glinama. Verovatno nije slučajno da su ova jedinjenja osnovne komponente bioloških molekula. Ona su očigledno bila najčešće organske supstance u prebiotskom dobu.

Prethodno opisane prebiotske reakcije verovatno su se odvijale tokom stotina miliona godina. Na kraju, procenjuje se da su okeani su stekli organski sadržaj sličan veoma razblaženoj bujonskoj supi. Moguće je da su postojala brojna mesta, kao što su plimski bazeni i plitka jezera, gde je prebiotička supa postala mnogo koncentrovanija. U takvim okruženjima njeni sastavni organski molekuli mogli su da se kondenzuju i da formiraju, na primer, polipeptide i polinukleotide (nukleinske kiseline). Moguće je da su ove reakcije bile katalizovane adsorpcijom reaktanata na minerale kao što su gline. Međutim, ako bi se život formirao, stope sinteze ovih složenih polimera bi morale biti veće od njihovih stopa hidrolize. Prema tome, „jezero” u kojem je život nastao možda je bilo hladno, a ne toplo, čak i ispod 0 °C (morska voda se čvrsto zamrzava tek ispod -21 °C), pošto su reakcije hidrolize u velikoj meri usporene na tako niskim temperaturama.

Život uredi

Lako se može utvrditi da li je nešto živo ili ne. Živa bića dele mnoga zajednička svojstva, kao što je sposobnost izdvajanja energije iz hranljivih materija radi obavljanja različitih funkcija, sposobnost da se aktivno odazovu na promene u njihovom okruženju i sposobnost rasta, diferenciranja i, verovatno ono što ponajviše karakteriše život - sposobnost da se reprodukuju. Naravno, dati organizam ne mora uvek da ima sve ove osobine. Na primer, mule su očito žive, ali se retko reprodukuju. Nasuprot tome, nežive materije mogu da ispoljavaju neka svojstva života. Na primer, kristali mogu da se uvećavaju kada se potope u superzasićeni rastvor kristalnog materijala. Stoga je život, kao i mnogi drugi kompleksni fenomeni, možda nemoguće precizno definisati. Norman Horovic je predložio korisni set kriterijuma živih sistema:[54][55] Život poseduje svojstva replikacije, katalize i mutabilnosti. Biohemija je istraživanje života na molekularnom nivou. Značaj takvih studija značajno se povećava ako su povezane sa biologijom odgovarajućih organizama ili čak sa zajednicama takvih organizama.

Prokariote uredi

 
Šema građe prokariotske ćelije

Dugo vremena je poznato da se život zasniva na morfološkim jedinicama poznatim kao ćelije. Formulacija ovog koncepta obično se pripisuje članku Matijasa Šlajdena i Teodora Švana iz 1838. godine,[56][57] dok se njegovo poreklo može se pratiti do opažanjima koje su učinili rani mikroskopisti iz XVII veka kao što je Robert Huk.[58] Postoje dve glavne klasifikacije ćelija: eukariote (grčki: eu - dobar ili istinski, i karyon - jezgro), koji imaju membranom zatvoreno jezgro u kome je inkapsulirana njihova DNK (dezoksiribonukleinska kiselina); i prokariote (grčki: pro, pre), kojima nedostaje ova organela. Prokariote, koje obuhvataju različite vrste bakterija, imaju relativno jednostavne strukture i uvek su jednoćelijske (iako mogu da formiraju filamente ili kolonije nezavisnih ćelija). Procenjuje se da predstavljaju oko polovine Zemljine biomase. Eukariote, koje mogu biti višećelijske, kao i jednoćelijske, znatno su složenije od prokariota. Virusi, koji su daleko jednostavniji od ćelija, ne klasifikuju se kao živa stvorenja,[59][60] jer im nedostaje metabolički aparat da se reprodukuju izvan njihovih ćelija domaćina. Oni su u suštini veliki molekuli.

Forma i funkcija

Prokariote su najbrojniji i najzastupljeniji organizmi na Zemlji. To je zato što ih njihovi raznovrsni i često visoko prilagodljivi metabolizmi čine visoko prilagodljivim enormnom varijetetu staništa. Osim naseljavanja umerenog i aerobnog okruženja, određene vrste bakterija mogu da uspevaju ili čak da zahtevaju uslove koji su neprijateljski prema eukariotama, kao što su neuobičajena hemijska okruženja, visoke temperature (do 130 °C) i nedostatak kiseonika. Štaviše, velika reproduktivna brzina prokariota (optimalno 20 min. po ćelijskoj deobi za mnoge vrste) dozvoljava im da iskoriste podesne uslove, a obratno, sposobnost mnogih bakterija da formiraju otporne spore omogućava im da prežive nepovoljne uslove.

Anatomija prokariota
 
Poprečni presek tečnog lipidnog dvosloja formiranog od fosfatidilholina.

Prokariote, koje je prvi uočio izumitelj mikroskopa Antoni van Levenhuk 1683. godine,[61][62] su uglavnom u opsegu veličina od 1 do 10 μm. One imaju tri osnovna oblika: sferični (cocci),[63][64] i heliksno zavijeni (spirilla),[65][66][67] mada sve imaju isti opšti dizajn. One su obavijene, kao i sve ćelije, sa ~70 Å debelom ćelijskom membranom (plazmenom membranom), koja se sastoji od lipidnog dvosloja[68] u kome su smešteni proteini[69] pomoću kojih se kontroliše prolaz molekula u i iz ćelije, i katalizuje mnoštvo različitih reakcija. Ćelije većine prokariotskih vrsta su okružene i krutim, 30 do 250 Å debelim, polisaharidnim ćelijskim zidom koji uglavnom funkcioniše kao ćelijska zaštita od mehaničkih povreda i onemogućava pucanje ćelija u medijima koji su osmotski razblaženiji od ćelijskog sadržaja. Neke bakterije se dodatno oblažu sa želatinoznom polisaharidnom kapsulom koja ih štiti od odbrambenih mehanizama viših organizama. Mada prokariotama nedostaju membranske unutarćelijske organele koje su karakteristične za eukariote, njihova ćelijska membrana može da bude isavijana sa unutrašnje strane, čime se formiraju višeslojne strukture poznate kao mezozomi.[70][71][72] Smatra se da mezozomi služe kao mesta replikacije DNK i drugih specijalizovanih enzimskih reakcija.[70][73]

Prokariotska citoplazma (ćelijski sadržaj) nije homogen rastvor. Njihov jedan hromozom (DNK molekul, čijih nekoliko kopija mogu da budu prisutne u brzo rastućim ćelijama) je kondenzovan i formira telo poznato kao nukleoid.[74] Citoplazma isto tako sadrži brojne kopije RNK molekula (ribonukleinske kiseline), razne rastvorljive enzime (proteine koji katalizuju specifične reakcije), i više hiljada čestica sa 250 Å prečnikom koje su poznate kao ribozomi. Oni su mesta na kojima dolazi do sinteze proteina.

Mnoge bakterijske ćelije imaju jedan ili više dodataka u obliku biča poznatih kao flagele, koje se koriste za kretanje.[75][76][77] Pojedine bakterije isto tako imaju filamentne projekcije zvane pili, neki tipovi kojih funkcionišu kao kanali kroz koje se razmenjuje DNK tokom seksualne konjugacije (procesa u kome se DNK prenosi iz jedne ćelije u drugu; prokariote se obično reprodukuju putem binarne fisije) ili kao pomoć pri vezivanju bakterija za ćelije organizma domaćina. Bakterija Ešerihija koli[78][79] (skraćeno E. coli koja je dobila ime po svom otkrivaču, Teodoru Ešerihu[80]) najbolje je biološki okarakterisan organizam, što je ishod intenzivnih biohemijskih i genetičkih studija tokom zadnjih 70 godina. Ćelije ovog normalnog stanovnika creva viših sisara su tipično 2 μm dugački štapići koji su prečnika 1 μm i imaju težinu od ~2 × 1012 g. Njena DNK, koja ima molekulsku masu od 2,5 × 109 daltona (D), kodira ~4300 proteina (od koji je samo ~60 do 70% bilo identifikovano), mada je tipično samo ~2600 različitih proteina prisutno u ćeliji u bilo kom trenutku. Sve zajedno E. coli sadrži 3 do 6 hiljada različitih tipova molekula, uključujući proteine, nukleinske kiseline, polisaharide, lipide i razne male molekule i jone.

Molekularna kompozicija E. coli
Komponenta Težinski
procenti
H2O 70
Proteini 15
DNK 1
RNK 6
Polisaharidi i prekurzori 3
Lipidi i prekurzori 2
Drugi mali molekuli 1
Neorganski joni 1
Prokariotski metabolički izvori energije

Nutricioni zahtevi prokariota su enormno raznovrsni. Autotrofi (grčki: autos, sam + trophikos, hraniti) mogu da sintetišu sve svoje ćelijske konstituente iz jednostavnih molekula kao što su H2O, CO2, NH3, i H2S.[81] Da bi to činili kao i da bi izvršavali druge funkcije potreban im je izvor energije. Hemolitotrofi (Greek: lithos, stone) dobijaju svoju energiju putem oksidacije organskih jedinjenja kao što su NH3, H2S, i čak Fe2+:

2 NH3 + 4 O2 → 2 HNO3 + 2 H2O
H2S + 2 O2 → H2SO4
4 FeCO3 + O2 + 6 H2O → 4 Fe(OH)3 + 4 CO2

Studije su ukazale na postojanje ekstenzivnih mada ekstremno sporo-rastućih kolonija hemolitotrofa koji žive i do 5 km ispod površine i čija agregatna biomasa je uporedive veličine sa organizmima koji obitavaju na površini.[82]

Fotoautotrofi su autotrofi koji dobijaju energiju putem fotosinteze, procesa u kome svetlosna energija napaja transfer elektrona sa neorganskih donora na CO2 čime se formiraju ugljeni hidrati [(CH2O)n]. U najrasprostranjenijem obliku fotosinteze, donor elektrona u reakcionoj sekvenci koju pokreće svetlo je H2O.

n CO2 + n H2O → CH2On + n O2

Ovaj proces sprovode cijanobakterije (npr., zeleni muljni organizmi koji žive na zidovima akvarijuma; cijanobakterije koje su ranije bile poznate kao modrozelene bakterije), kao i biljke.[83] Smatra se da je putem ove forme fotosinteze generisan O2 u Zemljinoj atmosferi. Neke vrste cijanobakterija imaju sposobnost konvertovanja N2 iz atmosfere u organska jedinjenja azota. Ova sposobnost fiksacije azota[84] omogućava im da zadovolje najosnovnije nutricione zahteve svih organizama: Sa izuzetkom njihove potrebe za malim količinama mineralnih materijala, ovi organizmi doslovno mogu da žive od sunčeve svetlosti i vazduha.

U primitivnijoj formi fotosinteze, supstance kao što su H2, H2S,[85] tiosulfat, ili organska jedinjenja su donori elektrona u reakcijama koje pokreće svetlost, kao što je

n CO2 + 2n H2S → CH2On + n H2O + 2n S

Purpurne i zelene fotosintetičke bakterije koje koriste ove procese naseljavaju beskiseonične habitate poput plitkih muljnih jezera u kojima se H2S generiše iz truleće organske materije.

Heterotrofi (grčki: hetero, drugačije) dobijaju energiju putem oksidacije organskih jedinjenja i stoga su ultimatno zavisni od autotrofa kao izvora tih supstanci. Obligatorni aerobi (u koje se ubrajaju životinje) moraju da koriste O2,[86] dok anaerobi koriste oksidujuće agense kao što su sulfati (sulfatno redukujuće bakterije[87][88]) ili nitrati (denitrifikujuće bakterije[89][90]). Mnogi organizmi mogu da parcijalno metabolišu razna organska jedinjenja putem intramolekularnih oksidaciono-redukcionih procesa poznatih kao fermentacija. Fakultativni anaerobi kao što je E. coli mogu da rastu bilo u prisustvu ili odsustvu O2.[79][91] Obligatni anaerobi, za razliku od toga, bivaju otrovani prisustvom O2.[86][92] Smatra se da njihovi metabolizmi nalikuju na metabolizme najranijih životnih formi (koje su se pojavile pre više od 3,8 milijardi godina kad u Zemljinoj atmosferi nije bilo O2. U svakom slučaju, postoji relativno mali broj organskih jedinjenja koja ne mogu da budu metabolizovana putem nekog prokariotskog organizma.

Eukariote uredi

 
Struktura tipične životinjske ćelije

Eukariotske ćelije su generalno 10 do 100 μm u prečniku i tako imaju hiljadu do milion puta veću zapreminu od tipične prokariote. Međutim najznačajnija razlika koja najbolje karakteriše eukariotske ćelije nije njihova veličina, već izobilje organela uokvirenih membranama, svaki tip kojih ima specijalizovane funkcije. Zapravo, eukariotska struktura i funkcije su složeniji od prokariotskih na svim nivoima organizacije, od molekularnog nivoa naviše. Eukarioti i prokarioti su se razvili sledeći fundamentalno različite evolucione strategije.

Prokariote su iskoristile prednosti jednostavnosti i minijaturizacije.[93][94][95] Njihova brza stopa rasta dozvoljava im da zauzimaju ekološke niše[96] u kojima može doći do drastičnih fluktuacija raspoloživih hranljivih materija.[97][98] Nasuprot tome, složenost eukariota, koja ih čini većim i sporijim u pogledu rasta od prokariota, pruža im konkurentnu prednost u stabilnim okruženjima sa ograničenim resursima. Stoga je pogrešno razmatrati prokariote kao evolutivno primitivne u odnosu na eukariote. Oba tipa organizama su dobro prilagođena njihovim životnim stilovima.

Najstariji poznati mikrofosili eukariota potiču od pre ~1,4 milijardi godina, nekih 2,4 milijardi godina nakon pojave života. Ova opservacija podržava klasičnu ideju da su eukariote potekle od visoko razvijenih prokariota, verovatno mikoplazme. Međutim, razlike između eukariota i modernih prokariota su tako duboke da je ova hipoteza malo verovatna. Moguće je da su rane eukariotske ćelije, koje su prema Vezeovim dokazima evoluirale iz primordijalne životne forme, bile relativno neuspešne i stoga retke.[99][100][101] Tek nakon što su razvile neke od kompleksnih organela, eukariotske ćelije su postale zastupljene u dovoljnoj meri za stvaranje značajnih fosilnih ostataka.

Ćelijska arhitektura
 
Unos materijala u jedro putem endocitoze.

Eukariotske ćelije, poput prokariota, obavijene su ćelijskom membranom. Velika veličina eukariotskih ćelija dovodi do toga da su njihovi odnosi između površine i zapremine znatno manji od onih kod prokariota (površina objekta se povećava kao kvadrat njenog radijusa, dok zapremina to čini kao kub). Ovo geometrijsko ograničenje, zajedno sa činjenicom da su mnogi esencijalni enzimi vezani za membranu, delimično racionalizuju velike količine intracelularnih membrana kod eukariota (ćelijska membrana obično čini <10% membranskog sadržaja eukariotske ćelije). Pošto sva materija koja ulazi ili napušta ćeliju mora na neki način da prođe kroz njenu ćelijsku membranu, veličina površine mnogih eukariotskih ćelija je povećana brojnim projekcijama i/ili invaginacijama. Štaviše, delovi ćelijske membrane često dosežu do unutrašnjosti, u procesu poznatom kao endocitoza,[102][103] Stoga, eukariotske ćelije mogu da „progutaju” i digestiraju čestice hrane kao što su bakterije, dok su prokariote ograničene na apsorpciju pojedinačnih molekula hranljivih materija. Suprotno od endocitoze, proces koji se naziva egzocitoza, čest je eukariotski sekretorni mehanizam.[104]

Jedro
 
Elektronska mikrografija ćelijskog jedra na kojoj je prikazan tamno obojeni nukleolus

Jedro, najupadljivija organela eukariotske ćelije, je spremište njenih genetskih informacija. Ove informacije su kodirane u baznim sekvencama molekula DNK koji formiraju diskretan broj hromozoma, karakterističan za svaku vrstu. Hromozomi se sastoje od hromatina, kompleksa DNA i proteina.[105][106] Količina genetičkih informacija koje prenose eukarioti je ogromna; na primer, ljudska ćelija ima preko 700 puta više DNK od E. coli [u smislu računarske memorije, genom (genetski sadržaj) u svakoj ljudskoj ćeliji sadrži oko 800 megabajta informacija]. Unutar jedra se genetička informacija kodirana u DNK molekulima transkribuje u RNK molekule, koji se nakon ekstenzivne obrade transportuju u citoplazmu (kod eukariota, sadržaj ćelije bez jedra), gde oni učestvuju u ribozomskoj sintezi proteina. Omotač jedra se sastoji od dvostruke membrane koja je perforirana brojnim porama širine ~90 Å, koje regulišu protok proteina i RNK između jezgra i citoplazme.

Jedro većine eukariotskih ćelija se sastoji od bar jednog tela koje biva tamno obojeno, poznatog kao nukleolus, koje je mesto ribozomskog sklopa.[107] Ono sadrži hromozomske segmente sa višestrukim kopijama gena koji specificiraju ribozomnu RNK. Ti geni se transkribuju u nukleolusu, i rezultirajuća RNK se kombinuje sa ribozomalnim proteinima koji su uneti sa mesta gde su sintetisani u citosolu.[108] Rezultirajući nepotpuno formirani ribozomi se zatim vraćaju u citosol, gde se dovršava njihovo formiranje. Sinteza proteina se skoro isključivo odvija u citosolu.

Endoplazmatični retikulum i Golđijev aparat modifikuju membranske i sekretorne proteine
 
Endoplazmatični retikulum

Najopsežnija membranska konstrukcija u ćeliji, koju je otkrio Kit Porter 1945. godine,[109][110] formira lavirintsku tvorevinu koja se naziva endoplazmatični retikulum. Veliki deo ove organele, koji se naziva hrapavim endoplazmatičnim retikulumom, sadrži znatan broj ribozoma koji posreduju sintezu membranskih i sekretornih proteina.[111][112][113] Glatki endoplazmatični retikulum, koji ne sadrži ribozome, je lokacija lipidne sinteze.[114][115] Mnogi produkti koji su sintetisani u endoplazmatičnom retikulumu zatim bivaju transportovani u Golđijev aparat[116] (nazvan po Kamilu Golđiju,[117][118] koji ga je prvi opisao 1898. godine[119][120]), stog ravnih membranskih vreća u kojima se ovi proizvodi dalje obrađuju.

Mitohondrija kao mesto oksidativnog metabolizma
 
Mitohondrija

Mitohondrije (grčki: mitos, konac + chondros, granula) su lokacije ćelijskog disanja (aerobnog metabolizma) kod skoro svih eukariota.[121] Ove citoplazmične organele, koje su dovoljno velike da su ih otkrili citolozi devetnaestog veka, variraju u pogledu veličine i oblika, ali su uglavnom elipsoidne sa dimenzijama od oko 1,0 × 2,0 μm, poput bakterija. Eukariotske ćelije tipično sadrže oko 2000 mitohondrija, koje zauzimaju oko jedne petine njihove totalne zapremine.[122]

Mitohondrija, kao što je prvobitno pokazano elektronsko mikroskopskim izučavanjima Đeorga Palada[123] i Fritjofa Sjostranda,[124][125] ima dve membrane:[126] glatku spoljašnju membranu i veoma naboranu unutrašnju membranu čije se invagnacije nazivaju kristama[127][128] (latinski: crests). Mitohondrija sadrži dva pregratka, prostor unutrašnje membrane i prostor unutrašnjeg matriksa. Enzimi koji katalizuju reakcije disanja su komponente bilo želatinoznog matriksa ili unutrašnje mitohondrijske membrane. Ovi enzimi sprežu oksidaciju nutrijenata kojom se oslobađa energija sa sintezom adenozin trifosfata (ATP) pri čemu se konzumira energija. Adenozin trifosfat, nakon prenosa do ostatka ćelije, koristi se za napajanje raznih procesa u kojima se konzumira energija.[129]

Mitohondrije nalikuju na bakterije, i to ne samo u pogledu veličine. Njihov matrični prostor sadrži za mitohondrije specifične DNK, RNK i ribozome koji učestvuju u sintezi nekoliko mitohondrijskih komponenti. Štaviše, one se reprodukuju putem binarne fisije, i respiratorni procesi koje one posreduju u znatnoj meri podsećaju na one koje se odvijaju u modernim aerobnim bakterijama. Ova zapažanja su dovela do široko prihvaćene hipoteze koju je zagovarala Lin Margulis[130][131] da su mitohondrije evoluirale iz prvobitno samostalnih gram negativnih aerobnih bakterija, koje su formirale simbiotički odnos sa primordijalnim anaerobnim eukariotama. Hranljive materije koje eukariote prilažu za bakterijsku konzumaciju se smatra da su višestruko nadoknađene visoko efikasnim oksidativnim metabolizmom koji bakterije pružaju eukariotama. Ova hipoteza je podržana zapažanjem da amoeba Pelomyxa palustris, jedna od malobrojnih eukariota bez mitohondrija, živi u permanentnom simbiotičkom odnosu slične prirode sa aerobnim bakterijama.

Lizozomi i peroksizomi su kontejneri degradativnih enzima
 
Lizozomsko varenje materijala.[132]

Lizozome je otkrio Kristijan de Div 1949. godine.[133][134] Ove organele su ograničene jednostrukom membranom. Lizozomi mogu da budu varijabilne veličine i da imaju različite morfologije, mada su njihovi prečnici uglavnom u opsegu 0,1 do 0,8 μm. Lizozomi, su esencijalno membranske „vreće” koje sadrže mnoštvo različitih hidrolitičkih enzima, i stoga oni učestvuju u varenju materijala koji su uneti putem endocitoze i u recikliranju ćelijskih komponenti.[135][136] Citološka istraživanja su otkrila da se lizozomi formiraju putem pupljenja iz Golđijevog aparata.

Peroksizomi (takođe poznati kao mikrotela) organele su okružene membranom, sa tipično 0,5 μm u prečniku, koje sadrže oksidativne enzime.[137][138] One su dobile ime po peroksizomalnim reakcijama kojima se generiše vodonik peroksid (H2O2), reaktivna supstanca koja se bilo koristi u enzimatskoj oksidaciji drugih supstanci ili se degradira putem reakcije disproporcionacije posredovane enzimom katalaza:[139][140]

2 H2O2 → 2 H2O + O2

Smatra se da peroksizomi funkcionišu tako što štite senzitivne ćelijske komponente od oksidativnih napada H2O2. Pojedine biljke sadrže specijalizovani tip peroksizoma, glioksizom,[141] koji je tako nazvan jer je mesto na kome se odvijaju serije reakcija koje se kolektivno nazivaju glioksilatni ciklus.[142]

Citoskeleton
 
Citoskelet eukariotske ćelije: aktinski filamenti (crveno), mikrotubule (zeleno) i jedra (plavo).[143]

Citosol je daleko od homogenog rastvora. To je visoko organizovani gel koji može značajno da varira po svom sastavu u raznim delovima ćelije. Veliki deo njegove unutrašnje varijabilnosti proizilazi iz dejstva citoskeleta, opsežnih mreža filamenta koje daju ćeliji njen oblik i sposobnost kretanja, i koje su odgovorne za raspored i unutrašnje kretanje njenih organela.[144][145]

Najupadljivije citoskeletne komponente su mikrotubule, cevi sa prečnikom od ~250 Å koje se sastoje od proteina tubulina.[146][147] Oni čine potporni okvir koji navodi kretanja organela unutar ćelije. Na primer, mitotsko vreteno je skup mikrotubula i pridruženih proteina koji učestvuju u razdvajanju replikovanih hromozoma tokom deljenja ćelija. Mikrotubule su isto tako glavni sastojci cilija, dodataka nalik na dlake koje mnoge ćelije imaju, koji se pokreću poput bičeva čime se pomera okolna tečnost ili se kreću pojedinačne ćelije kroz rastvor. Veoma duge cilije, kao što su spermni repovi, koji se nazivaju flagelama (prokariotske flagele, koje se sastoje od proteina flagelina,[148][149] sasvim su različite i nepovezane sa onima kod eukariota).

 
Aktinski filamenti.

Mikrofilamenti su vlakna prečnika od ~90 Å koja se sastoje od proteina aktina.[150][151] Mikrofilamenti, kao i mikrotubule, imaju funkciju mehaničkog podržavanja. Osim toga, putem njihove interakcije sa proteinom miozinom, mikrofilamenti formiraju kontraktilne konstrukcije koje su odgovorne za mnoge forme intracelularnog kretanja, kao što je citoplazmični protok i formiranje ćelijskih ispupčenja ili invaginacija. Aktin i miozin su glavne proteinske komponente mišića.

Treća glavna komponenta citoskeleta su intermedijerni filamenti.[152][153][154] Oni su proteinska vlakna prečnika od 100 do 150 Å. Njihova visoka zastupljenost u delovima ćelija koji su podložni mehaničkom stresu ukazuje na to da imaju noseću funkciju. Na primer, koža kod viših životinja sadrži opsežnu mrežu prelaznih filamenata izrađenih od proteina keratin, koji je u najvećoj meri odgovoran za žilavost ove zaštitne spoljašnje pokrivke. Za razliku od mikrotubula i mikrofilamenata, proteini koji formiraju prelazne filamente značajno se razlikuju po veličini i sastavu, kako među različitim tipovima ćelija unutar datog organizma, tako i među odgovarajućim tipovima ćelija u različitim organizmima.

Kruti ćelijski zidovi biljnih ćelija
 
Shema biljne ćelije, ćelijski zid - obojen zelenom bojom

Biljne ćelije sadrže sve prethodno opisane organele. One isto tako imaju nekoliko dodatnih svojstava, od kojih je najočigledniji kruti ćelijski zid koji leži izvan ćelijske membrane. Ćelijski zidovi, čija je glavna komponenta vlaknasta polisaharidna celuloza, pružaju strukturnu jačinu biljkama.

Vakuola je prostor zatvoren membranom koji je ispunjen fluidom. Iako se i u životinjskim ćelijama javljaju vakuole, one su najistaknutije u biljnim ćelijama, gde one tipično zauzimaju 90% zapremine zrele ćelije. Vakuole funkcionišu kao skladišta za hranu, otpatke i specijalizirane materijale kao što su pigmenti. Relativno visoka koncentracija rastvora unutar vakuola uzrokuje da one osmotski preuzimaju vodu, čime se podiže njihov unutrašnji pritisak. Ovaj efekat, u kombinaciji sa otpornošću ćelijskih zidova na pucanje, u velikoj meri je odgovoran za krutost bezdrvnih biljaka.

Hloroplasti
 
Hloroplasti biljne ćelije ispunjeni hlorofilom
 
Postoji nekoliko vrsta hlorofila, svi od kojih sadrže hlorinski magnezijumski ligand.[155][156]

Jedna od definitivnih karakteristika biljaka je njihova sposobnost da vrše fotosintezu. Mesto odvijanja fotosinteze su organele poznate kao hloroplasti, koji iako su generalno nekoliko puta veći od mitohondrija, podsećaju na njih u smislu da oba opa tipa organela imaju unutrašnju i spoljašnju membranu. Štaviše, unutrašnji membranski prostor hloroplasta, stroma,[157] sličan je mitohondrijalnoj matrici jer sadrži mnoštvo rastvornih enzima.

Međutim, unutrašnja hloroplastna membrana nije naborana u kriste. Umesto toga stroma obuhvata treći membranski sistem koji formira međusobno povezane svežnjeve vrećica u obliku diskova koji se nazivaju tilakoidi,[158][159] koje sadrže fotosintetički pigment hlorofil.[160][161] Tilakoidi koriste hlorofilom zarobljenu svetlosnu energiju za generisanje ATP molekula, koji se zatim koriste u stromi za pogon biosintetskih reakcija kojima se formiraju ugljeni hidrati i drugi proizvodi.[162][163]

Hloroplasti, poput mitohondrija, sadrže njihove sopstvene DNK, RNK i ribozome, i oni se reprodukuju fisijom. Smatra se da su hloroplasti, slično mitohondrijama, evoluirali iz drevnih cijanobakterija koje su poprimile simbiotički vid kohabitacije u nefotosintetičkim eukariotskim precima. Zapravo, nekoliko današnjih nefotosintetskih eukariota ima upravo takav simbiotski odnos sa autentičnim cijanobakterijama. Zbog toga većina današnjih eukariota predstavlja genetske „mešance” u smislu da oni istovremeno imaju jedrene, mitohondrijske i, u slučaju biljaka, hloroplastne linije nasleđivanja.

Biomolekuli uredi

Četiri glavne klase molekula u biohemiji (koje se često nazivaju biomolekulima) su ugljeni hidrati, lipidi, proteini, i nukleinske kiseline.[164] Mnogi biološki molekuli su polimeri: u toj terminologiji, monomeri su relativno mali mikromolekuli koji se povezuju i time se kreiraju veliki makromolekuli poznati kao polimeri. Kad se monomeri povezuju pri sintezi biološkog polimera, oni podležu procesu dehidracione sinteze. Različiti makromolekuli mogu da formiraju veće komplekse, koji su često potrebni za biološku aktivnost.

Ugljeni hidrati uredi

Glavni članci: Ugljeni hidrat, Monosaharid, Disaharid i Polisaharid
Ugljeni hidrati
 
Glukoza, monosaharid
 
Molekul saharoze (glukoza + fruktoza), disaharid
 
Amiloza, polisaharid koji se sastoji od nekoliko hiljada glukoznih jedinica

Funkcije ugljenih hidrata su skladište energije i struktura. Šećeri su ugljeni hidrati, međutim postoje i ugljeni hidrati koji nisu šećeri. Na Zemlji ugljeni hidrati su najrasprostranjeniji biomolekuli. Najjednostavniji ugljeni hidrat je monosaharid, koji se između ostalog sastoji od ugljenika, vodonika, i kiseonika, u odnosu 1:2:1 sa generalnom formulom CnH2nO gde je n najmanje 3. Glukoza, jedan od najbitnijih ugljenih hidrata, je primer monosaharida, kao i fruktoza, šećer koji daje voću sladak ukus.[165][a]

Monosaharid može da pređe iz aciklične forme otvorenog lanca u cikličnu formu, putem reakcije nukleofilne adicije između karbonilne grupe i jedne od hidroksilnih grupa istog molekula. Reakcija formira prsten od atoma ugljenika koji je zatvoren kiseoničnim mostom. Rezultirajući molekul sadrži hemiacetalnu ili hemiketalnu grupu, u zavisnosti od toga da li je linearna forma bila aldoza ili ketoza. Ovo je povratna reakcija, te postoji ravnoteža između ciklične i otvorene forme molekula.[166]

 
Konverzija između furanozne, aciklične, i piranozne forme D-glukoze.

U cikličnim formama, prsten obično ima 5 ili 6 atoma. Te forme se nazivaju furanozama i piranozama, respektivno — po analogiji sa furanom i piranom, najjednostavnijim jedinjenjima sa istim ugljenično-kiseoničnim prstenom (mada njima nedostaju dvostruke veze koje su prisutne u ta dva molekula). Na primer, aldoheksozna glukoza može da formira hemiacetalnu vezu između hidroksila na ugljeniku 1 i kiseonika na ugljeniku 4, čime nastaje molekul sa petočlanim prstenom, koji se naziva glukofuranoza. Ista reakcija može da se odvije između ugljenika 1 i 5 čime se formira molekul sa šestočlanim prstenom, koji se naziva glukopiranoza. Ciklične forme sa sedmočlanim prstenom (poput oksepana), se retko sreću, a nazivaju se heptozama.

Dva monosaharida mogu biti spojena pomoću dehidracije, reakcije u kojoj se na svaka dva spojena monosaharida dobija jedan molekul vode. U toj reakciji sa jednog monosaharida se odvaja jedan atom vodonika, a sa drugog monosaharida se odvaja hidroksilna grupa (-ОН) i takva dva monosaharida se spoje, dok se njihovim spajanjem dobija jedan molekul vode H—OH tj. H2O. Novonastali molekul od dva monosaharida se sada naziva disaharid. Obrnuti proces, stvaranje dva monosaharida od jednog disaharida se naziva hidroliza, kada molekul vode napada vezu između dva spojena šećera. Najpoznatiji disaharid je saharoza, obični šećer, koji se u naučnom kontekstu zove kuhinjski šećer kako bi se razlikovao od ostalih šećera. Saharoza se sastoji od molekula glukoze i molekula fruktoze. Još jedan važan disaharid je laktoza, koji se sastoji od spojenih molekula glukoze i galaktoze. Većina ljudi vremenom smanjuje proizvodnju enzima laktaze koji pomoću reakcije hidrolize razdvaja laktozu u monosaharide, glukozu i galaktozu. Rezultat smanjivanja zastupljenosti laktaze u organizmu je nastanak laktozne netolerancije, odnosno kod osoba izvesnih starosnih grupa koje imaju smanjene koncentracije laktaze konzumacija mleka i mlečnih proizvoda postaje problematična.

 
Reakcija hidrolize

Kada se nekoliko, npr. 3 do 6 monosaharida spoji, taj lanac molekula se zove oligosaharid (oligo znači više). Ovi molekuli se često koriste u telu kao markeri i signalna jedinjenja, a imaju i niz drugih uloga.

Duži monosaharidni lanci se nazivaju polisaharidima. Oni se mogu javiti u vidu jednog dugog linearnog lanca, ili u obliku razgranatog sistema. Dva najzastupljenija polisaharida su celuloza i glikogen, oba se sastoje od ponavljajućih monomera glukoze. Biljke stvaraju celulozu koja je važna strukturna komponenta ćelijskog zida. Ljudska bića ne mogu da proizvede celulozu, i isto tako ne mogu da je svaruju. Glikogen je ugljeni hidrat koji ljudi i životinje koriste kao skladište energije.

Glukoza je važan izvor energije u većini oblika života. Veliki broj kataboličkih procesa (videti katabolizam) je moguć zahvaljujući glukozi. Glukoza se upotrebljava u jednom veoma važnom procesu - glikolizi, u kojem je cilj da se od jednog molekula glukoze dobiju dva molekula piruvata, pri čemu se formiraju dva molekula ATP-a, ćelijske energetske valute, zajedno sa dva redukovana ekvivalenta u vidu NAD-a koji se pretvara u NADH. Ovaj proces ne zahteva kiseonik. Ako kiseonik nije dostupan NADH se prevodi u prvobitan oblik, NAD; konvertovanjem pirivata u laktat (kod čoveka na primer) ili u etanol (kod gljiva).

U aerobnim ćelijama sa dovoljno kiseonika, kao što su mnoge ljudske ćelije, piruvat podleže metabolizmu pri čemu se nepovratno transformiše u acetil-KoA, uz otpuštanje jednog atoma ugljenika u vidu nusprodukata, ugljen-dioksida. Pritom se stvara jedan molekul ATP-a i redukuje jedan NAD molekul (NAD u NADH). Dva molekula acetil-KoA (nastala iz jednog molekula glukoze) se zatim uključuju u Krebsov ciklus, pritom stvarajući još dva molekula ATP, 6 molekula NADH i dva molekula FADH2. Ukupan broj molekula ATP-a koji se dobija ovim putem je 32. Iz ovaga se jasno vidi da kompletna oksidacija glukoze pruža organizmu znatnu količinu energije, i čega sledi da se kompleksan život na Zemlji pojavio tek onda kad je atmosfera u sebi imala velike količine kiseonika.

Kod kičmenjaka tokom kontraktovanja mišića, na primer pri trčanju, dizanju tegova, brzom hodanju, organizam ne dobija dovoljno kiseonika kako bi održao nivo energije kojim bi se omogućile te radnje. Kada dođe to toga, ćelije se prebacuju sa aerobnog metabolizma (kad je kiseonik dostupan) na anaerobni metabolizam (kad kiseonik nije dostupan) i pretvaraju glukozu u laktat (mlečnu kiselinu). Jetra može da regeneriše glukozu, procesom glukoneogeneze.

Lipidi uredi

Glavni članci: Lipid, Glicerol i Masna kiselina
 
Struktura nekoliko široko zastupljenih lipida. Na vrhu su holesterol i oleinska kiselina.[167] Struktura u sredini je triglicerid koji se sastoji od oleoilnog, stearoilnog, i palmitoilnog lanca vezanog za glicerolnu osnovu. Na dnu je fosfolipid, fosfatidilholin.[168]

Lipidi sačinjavaju raznovrsnu grupu molekula i u izvesnoj meri se taj termin odnosi na sva jedinjenja biološkog porekla koja su relativno nerastvorna u vodi ili nepolarna, uključujući voskove, masne kiseline, iz masnih kiselina izvedene fosfolipide, sfingolipide, glikolipide, i terpenoide (npr, retinoide i steroide). Neki lipidi su linearni alifatični molekuli, dok drugi imaju strukture prstena. Deo lipida su aromatična jedinjenja, dok preostali nisu. Neki su fleksibilni, dok su drugi kruti.[169]

Lipidi se obično sastoje od jednog molekula glicerola i kombinacije drugih molekula. U trigliceridima, koji su najzastupljenija grupa lipida, prisutan je jedan molekul glicerola i tri masne kiseline. Masne kiseline se smatraju monomerom u ovom slučaju, i mogu da budu zasićene (bez dvostrukih veza u ugljovodoničnom lancu) ili nezasićeni (s jednom ili više dvostrukih veza na ugljovodoničnom lancu).[168]

Većina lipida ima delom polarni karakter mada su uglavnom nepolarni. Generalno, najveći deo njihove strukture je nepolaran ili hidrofoban, i stoga oni izbegavaju interakcije sa polarnim rastvaračima poput vode. Drugi deo njihove strukture je polaran ili hidrofilan i ima jaku tendenciju asociranja sa polarnim rastvaračima poput vode. Prisustvo polarnog i nepolarnog segmenta daje lipidima amfifilni karakter. U slučaju holesterola, jedina polarna grupa je -OH (hidroksil ili alkohol), dok su kod fosfolipida, polarne grupe znatno veće i polarnije, kao što je opisano ispod.[170]

Lipidi su integralni deo ljudske ishrane. Većina ulja i mlečnih proizvoda koje se koriste za kuvanje i jelo, poput maslaca, sira, topljenog masla itd., se sastoji od masti. Biljna ulja su bogata raznim polinezasićenim masnim kiselinama (PUFA). Hrana koja sadrži lipide podleže varenju u telu i biva razložena u masne kiseline i glicerol, koji su finalni produkti degradacije masti i lipida. Lipidi, a posebno fosfolipidi, se isto tako koriste u raznim farmaceutskim proizvodima, bilo kao pomoćna sredstva za poboljšanje rastvaranja (npr., u parenteralnim infuzijama) ili kao noseće komponente lekova (npr., u lipozomima ili transferzomima).

Proteini uredi

Glavni članci: Protein i Aminokiselina
 
Opšta sturktura α-aminokiseline, sa amino grupom levo i karbonilom grupom desno.

Proteini su veoma veliki molekuli – makro-biopolimeri – napravljeni od monomera zvanih aminokiseline. Aminokiselina se sastoji od atoma ugljenika za koji je vezana jedna amino grupa, —NH2, jedna karboksilna grupa, —COOH (mada one postoje kao —NH3+ i —COO− pod fiziološkim uslovima), jednog atoma vodonika, i jednog bočnog lanca, koji se obično obeležava sa „—R”. Bočni lanac „R” je različit za svaku aminokiselinu. Postoji dvadeset proteinogenih (standardnih) aminokiselina. „R”-grupe čine svaku aminokiselinu osobenom, i svojstva bočnog lanca imaju veliki uticaj na sveukupnu trodimenzionalnu konformaciju proteina. Neke aminokiseline imaju funkcije kao samostalni molekuli ili u modifikovanim formama; na primer, glutamat deluje kao važan neurotransmiter. Aminokiseline se mogu spojiti putem peptidnih veza.[171][172] U toj dehidratacionoj sintezi, molekul vode se uklanja i peptidna veza povezuje azot jedne aminokiseline sa ugljenikom karboksilne grupe druge aminokiseline. Rezultirajući molekul se naziva dipeptidom. Kratki lanci aminokiselina (obično sa manje od trideset aminokiselinskih ostataka) se nazivaju peptidima ili polipeptidima. Duži lanci se nazivaju proteinima. Na primer, važan protein krvnog seruma je albumin, koji se sastoji od 585 aminokiselinskih ostataka.[173][174]

 
Generičke aminokiseline (1) u neutralnoj formi, (2) kako one postoje u fiziološkom rastvoru, i (3) spojene zajedno u dipeptidu.
 
Šematski prikaz strukture hemoglobina.[175][176][177] Crvene i plave trake predstavljaju priten globin; zelene strukture su hem grupe.[178]

Proteini mogu da imaju strukturne i/ili funkcionalne uloge. Na primer, kretanja proteina aktina i miozina su ultimatno odgovorna za kontrakcije skeletalnih mišića. Jedno svojstvo koje mnogi proteini imaju je njihovo specifično vezivanje za izvesne klase molekula—oni mogu da budu ekstremno selektivni u pogledu toga za šta se vezuju. Antitela su jedan primer proteina koji se vezuje za jedan specifičan tip molekula. Antitela se sastoje od teških i lakih lanaca. Dva teška lanca mogu da budu povezana sa dva laka lanca putem disulfidnih veza između njihovih aminokiselina. Antitela ostvaruju specifičnost putem varijacija baziranih na razlika u N-terminalnim domenima.[179][180]

Zapravo, imunosorbentni test povezan sa enzimom (ELISA),[181][182] koji koristi antitela, je jedan od najsenzitivnijih testova koje moderna medicina koristi za detektovanje raznih biomolekula. Verovatno najvažniji proteini, međutim, su enzimi. Virtualno sve reakcije u živim ćelijama zahtevaju posredovanje enzima radi snižavanja energije aktivacije reakcije. Ti molekuli prepoznaju specifične molekule reaktanata koji se nazivaju supstratima; oni zatim katalizuju reakciju između njih. Putem snižavanja energije aktivacije,[183] enzim može da ubrza stopu odvijanja reakcije i za 1011 ili više puta; reakcije kojima bi trebalo preko 3.000 godina da se spontano okončaju mogu da se odviju za sekundu u prisustvu enzima.[184][185] Sam enzim se pri tome ne ugrađuje u reakcione produkte, već je ostaje slobodan da katalizuje istu reakciju sa novim setom supstrata. Koristeći razne modifikatore, aktivnost enzima može da bude regulisana, čime se omogućava kontrola biohemijskih procesa u ćeliji kao celini.[186][187]

Struktura proteina tradicionalno se opisuje u vidu hijerarhije sa četiri nivoa. Primarna struktura proteina se sastoji od linearne sekvence aminokiselina;[188][189][190] na primer, „alanin-glicin-triptofan-serin-glutamat-asparagin-glicerin-lizin-…”. Sekundarna struktura proteina se odnosi na lokalnu morfologiju (morfologija je proučavanje strukture).[191][192][193] Pojedine kombinacije aminokiselina imaju tendenciju da poprimaju oblik zavojnice, koja se naziva α-heliks ili da se grupišu u ravni koje se nazivaju β-ravnima; primeri α-heliksa se mogu videti u gornjem šematskom prikazu hemoglogina. Tercijarna struktura proteina se odnosi na celokupni trodimenzionalni oblik proteina.[194][195][196] Taj oblik je prevashodno određen sekvencom aminokiselina. Zapravo, promena pojedinačne aminokiseline može da promeni celokupnu strukturu. Alfa lanac hemoglobina sadrži 146 aminokiselinskih ostataka; zamenom glutamatnog ostatka u poziciji 6 sa valinskim ostatkom menja se ponašanje hemoglobina u toj meri da to dovodi do srpaste anemije. Konačno, kvaternarna struktura proteina se odnosi na strukturu proteina sa višestrukim peptidnim podjedinicama, kao što je hemoglobin sa svoje četiri podjedinice.[197][198] Nemaju svi proteini više od jedne podjedinice.[199]


 
Primer proteinskih struktura iz Proteinske banke podataka[200][201]
 
Članovi proteinske familije predstavljeni strukturama izomeraznih[202][203] domena

Proteini koji se unose kao hrana obično prvo bivaju razloženi do pojedinačnih aminokiselina i dipeptida u tankom crevu, i zatim apsorbovani. Oni mogu da budu ponovo sastavljeni čime se formiraju novi proteini. Intermedijerni proizvodi glikolize, ciklusa limunske kiseline, i puta pentoznog fosfata mogu da budu korišteni za formiranje svih dvadeset aminokiselina, i većina bakterija i biljki poseduje sve neophodne enzime za sintezu svih proteinogenih aminokiselina. Ljudi i drugi sisari, međutim, mogu da sintetišu samo oko polovine njih. Oni ne mogu da sintetišu izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, i valin. To su esencijalne aminokiseline, jer je esencijalno da se unesu putem ishrane.[204][205] Sisari poseduju enzime za sintezu alanina, asparagina, aspartata, cisteina, glutamata, glutamina, glicina, prolina, serina, i tirozina, koje su stoga neesencijalne aminokiseline. Oni doduše mogu da sintetišu arginin i histidin, ali ne mogu da proizvedu dovoljne količine da se zadovolje potrebe mladih i rastućih životinja, tako da se one često isto tako smatraju esencijalnim aminokiselinama.

Ako se amino grupa ukloni sa aminokiseline, ona ostavlja za sobom ugljenični skeleton takozvane α-ketokiseline. Enzimi koji se nazivaju transaminaze mogu da sa lakoćom prenesu amino grupu sa jedne aminokiseline (pretvarajući je u α-ketokiselinu) na drugu α-ketokiselinu (praveći od nje aminokiselinu).[206][207][208] Ovo je važna sposobnost pri biosintezi aminokiselina, jer se u mnogim sintetičkim putevima, intermedijeri iz drugih biohemijskih puteva konvertuju do α-kiselinskog skeletona, putem transaminacije.[209] Aminokiseline se zatim mogu povezati čime se formira protein.[210]

Sličan proces se koristi za razlaganje proteina. Oni se prvo hidrolizuju u njegove sastavne aminokiseline. Slobodni amonijak (NH3), koji postoji kao amonijum jon (NH4+) u krvi, je toksičan za životne forme. Podesan metod za njegovo izlučivanje stoga mora da postoji. Različite taktike su razvijene u procesu evolucije u različitim životinjama, u zavisnosti od potreba životinje. Jednoćelijski organizmi jednostavno ispuštaju amonijak u okruženje. Slično tome, košljoribe mogu da ispuste amonijak u vodu, gde brzo biva razblažen. Sisari generalno pretvaraju amonijak u ureju, putem ciklusa ureje.[211]

Da bi se utvrdilo da li su dva proteina povezana, ili drugim rečima da bi se odlučilo da li su homologni ili ne, naučnici koriste metode poređenja sekvenci. Metode kao što su poravnavanje sekvenci[212][213] i strukturno poravnavanje[214][215] su moćna oružja koja pomažu naučnicima da identifkuju homologe među srodnim molekulima.[216] Relevantnost nalaženja homologa među proteinima ide izvan opsega formiranja evolucionih paterna proteinskih familija. Putem određivanja u kojoj meri su dve proteinske sekvence slične,[217] stiče se znanje o njihovoj potencijalnoj strukturi i u izvesnoj meri o njihovoj funkciji.

Nukleinske kiseline uredi

Glavni članci: Nukleinska kiselina, DNK, RNK i Nukleotidi
 
Struktura dezoksiribonukleinske kiseline (DNK). Slika prikazuje povezivanje monomera.[218][219]

Nukleinske kiseline, koje se tako nazivaju zbog njihove prevalencije u ćelijskom jedru (nukleusu), su generičko ime za familiju biopolimera. One su kompleksni, biohemijski makromolekuli velike molekulske težine koji imaju sposobnost prenosa genetičkih informacija u svim živim ćelijama i virusima.[3] Njihovi monomeri se nazivaju nukleotidima, i svaki se sastoji od tri komponente: azotne heterociklične baze (bilo purina ili pirimidina), pentoznog šećera,[220] i fosfatne grupe.[221]

 
Strukturni elementi zajedničkih sastojaka nukleinske kiseline. One sadrže bar jednu fosfatnu grupu, i stoga se ova jedinjenja nazivaju nukleozidnim monofosfatima, nukleozidnim difosfatima i nukleozidnim trifosfatima od kojih su svi nukleotidi (oni nisu jednostavno nukleozidi kojima nedostaje fosfat).

Najzastupljenije nukleinske kiseline su dezoksiribonukleinske kiseline (DNK) i ribonukleinske kiseline (RNK).[222] Fosfatna grupa i šećer svakog nukleotida se međusobno vezuju i formiraju osnovu nukleinske kiseline, dok se informacije skladište u vidu sekvenci azotnih baza. Daleko najviše korištene azotne baze su adenin, citozin, guanin, timin, i uracil. Azotne baze jednog nukleinsko kiselinskog lanca formiraju vodonične veze sa azotnim bazama komplementarnog lanca (poput rajsferšlusa). Adenin se vezuje sa timinom i uracilom, timin samo sa adeninom, a citozin i guanin se međusobno vezuju. U pogledu zastupljenosti: adenin, citozin i guanin se javljaju u DNK i RNK, dok se timin javlja samo u DNK, a uracil samo u RNK.

Osim što su genetički materijal ćelije, nukleinske kiseline često igraju ulogu sekundarnog glasnika,[223][224] i formiraju osnovu molekula adenoozin trifosfata (ATP),[225][226] molekula koji je primarni nosicac energije u svim živim organizmima.[227]

Metabolizam uredi

Živi organizmi nisu u ravnoteži. Naprotiv, oni zahtevaju kontinuirani priliv slobodne energije za održavanje reda u okruženju nastrojenom maksimiziranju nereda. Metabolizam je kompleksan proces putem koja živi sistemi stiču i koriste slobodnu energiju koja im je neophodna za obavljanje njihovih različitih funkcija. Oni to rade sprezanjem eksergonskih reakcija oksidacije hranjivih materija sa endergonskim procesima koji su potrebni za održavanje stanja života, kao što je izvođenje mehaničkog rada, aktivni transport molekula nasuprot koncentracijskog gradijenta i biosinteza kompleksnih molekula.

Fototrofi (biljke i pojedine bakterije; stiču slobodnu energiju od Sunca putem fotosinteze, procesa u kome svetlosna energija napaja endergonsku reakciju CO2 i H2O čime se formiraju ugljeni hidrati i O2. Hemotrofi dobijaju svoju slobodnu energiju putem oksidacije organskih jedinjenja (ugljenih hidrata, lipida, proteina) preuzetih od drugih organizama, koji su ultimatni fototrofi. Ova slobodna energija se najčešće spreže sa endergonim reakcijama putem posredničke sinteze visoko energetskih fosfatnih jedinjenja kao što je adenozin trifosfat. Osim što bivaju u potpunosti oksidovani, nutrijenti se razlažu u seriji metaboličkih reakcija do zajedničkih intermedijera koji se koriste kao prekurzori u sintezi drugih bioloških molekula.

Izuzetna osobina živih sistema je da, uprkos složenosti njihovih unutrašnjih procesa, oni održavaju stabilno stanje.[228][229] To se uverljivo dokazuje na primer zapažanjem da u vremenskom periodu od 40 godina normalna odrasla osoba konzumira doslovno tone hranjivih materija i preko 20.000 litara vode, ali da to čini bez značajne promene težine. Ovo stabilno stanje se održava putem sofisticiranog seta metaboličkih regulatornih sistema.[230][231]

Metabolički putevi uredi

Metabolički putevi su serija konsekutivnih enzimskih reakcija kojima se formiraju specifični proizvodi. Njihovi reaktanti, intermedijeri i produkti se nazivaju metabolitima. Organizam koristi mnoštvo metabolita, i stoga ima znatan broj metaboličkih puteva.[232] Metabolička mapa tipične ćelije sadrži mnoštvo međusobno povezanih puteva.[233][234][235] Svaka reakcija na mapi je katalizovana specifičnim enzimom. Sadašnja enzimska klasifikacija sadrži više od pet hiljada tipova enzima.[236][237] Na prvi pogled ova mreža reakcija izgleda veoma kompleksno, međutim stavljanjem fokusa na glavne oblasti, kao što su putevi glukozne oksidacije, kompleksni sistem se može lakše razumeti.[238]

 
Pregled katabolizma. Kompleksni metaboliti kao što su ugljeni hidrati, proteini i lipidi se degradiraju prvo do njihovih monomernih jedinica, prevashodno glukoze, aminokiselina, masnih kiselina i glicerola, i zatim do zajedničkog intermedijera, acetil-koenzima A. Acetil grupa se zatim oksiduje do CO2 putem ciklusa limunske kiseline uz uporednu redukciju NAD+ i FAD. Njihova kasnija reoksidacija pomoću O2 preko lanca transporta elektrona i oksidativne fosforilacije rezultira u stvaranju H2O i ATP.

Reakcioni putevi koji sačinjavaju metabolizam obično su dele u dve kategorije:

  • Katabolizam, ili degradacija, pri čemu se nutrijenti i ćelijski konstituenti razlažu uz oslobađanje energije da bi se iskoristili njihovi sastojci i/ili generisala slobodna energija.[239]
  • Anabolizam, ili biosinteza, pri čemu se biomolekuli sintetišu iz jednostavnijih komponenti.[240] Slobodna energija oslobođena kataboličkim procesima se konzervira putem sinteze ATP iz ADP i fosfata, ili putem redukcije koenzima NADP+ do NADPH. ATP i NADPH su glavni izvori slobodne energije za anaboličke puteve.[241]

Upadljiva karakteristika degradativnog metabolizma jeste pretvaranje velikog broja različitih supstanci (ugljenih hidrata, lipida i proteina) u zajedničke intermedijere. Ovi međuproizvodi se dalje metabolišu u centralnom oksidativnom putu koji se završava u nekoliko krajnjih proizvoda. Hranljive materije se prvo razlažu do njihovih monomernih jedinica, i zatim do zajedničkog intermedijera, acetil-koenzima A. Biosinteza se odvija u suprotnom smeru. Relativno mali broj metabolita, uglavnom piruvati, acetil-KoA, i intermedijeri ciklusa limunske kiseline, služe kao početni materijali za mnoštvo različitih biosintetičkih proizvoda.

Pet glavnih karakteristika metaboličkih puteva proističu iz njihove funkcije generisanja produkata za potrebe ćelije:

  • Metabolički putevi su ireverzibilni. Visoko egzotermne reakcije (koje imaju velike negativne promene slobodne energije) su ireverzibilne. One drugim rečima teku do završetka. Ako je takva reakcija prvi korak višestepenog puta, ona određuje smer puta, i čini celokupan put nepovratnim.
  • Katabolički i anabolički putevi se razlikuju. Ako su dva metabolita metabolički razmenljiva, putanja od prvog do drugog mora se razlikovati od putanje od drugog do prvog. To je zato što ako se metabolit 1 pretvara u metabolit 2 eksergonskim procesom, konverzija metabolita 2 u metabolit 1 zahteva da se obezbedi slobodna energija kako bi se omogućilo odvijanje endergonskog procesa. Iz tog razloga se dve putanje moraju razlikovati u bar jednoj od njihovih reakcija. Postojanje nezavisnih puteva interkonverzije predstavlja važnu osobinu metaboličkih puteva, jer omogućava nezavisnu kontrolu oba procesa. Ako je metabolit 2 neophodan za ćeliju, neophodno je da se isključi putanja koja vodi od metabolita 2 do metabolita 1, i aktivira putanja suprotnog smera. Takva nezavisna kontrola bi bila nemoguća bez različitih putanja.
  • Svaki metabolički put ima prvi usmeravajući korak. Iako su metabolički putevi nepovratni, većina njihovih komponentnih reakcija funkcioniše blizu ravnotežnih uslova. Međutim, na početku svakog puta postoji ireverzibilna (eksergonska) reakcija koja „usmerava” intermedijere koji su njeni produkti da nastave sekvencu hemijskih promena sledeći datu putanju.[242]
  • Svi metabolički putevi su regulisani. Metabolički putevi su regulisani zakonima potražnje i ponude.[243] Da bi se vršila kontrola fluksa metabolita duž metaboličkog puta, neophodno je da se reguliše njihov metabolički korak kojim se ograničava sveukupna brzina. Prvi usmeravajući korak, koji je ireverzibilan, odvija se previše sporo da bi se omogućilo njegovim supstratima i produktima da se uravnoteže (ako bi reakcije bile u ravnoteži, one ne bi mogle da budu nepovratne). Većina drugih reakcija putanje funkcioniše u blizini ravnoteže, i stoga je usmeravajući korak onaj koji ograničava brzinu. Većina metaboličkih puteva je kontrolisana regulacijom enzima koji katalizuje prvi usmeravajući korak ili korake. To je efikasan način vršenja kontrole, jer se time sprečava bespotrebna sinteza metabolita u daljim delovima putanje, ako oni nisu neophodni.
Metaboličke funkcije eukariotskih organela
Organela Funkcija
Mitohondrija Ciklus limunske kiseline, elektronski transport i oksidativna fosforilacija, oksidacija masnih kiselina, razlaganje aminokiselina
Citosol Glikoliza, put pentoza fosfata, sinteza masnih kiselina, mnoge reakcije glukoneogeneza
Lizozomi Enzimatsko varenje ćelijskih komponenti i unetih materija
Jedro Replikacija i transkripcija DNK, posttranskirpcione modifikacije RNK
Golđijev aparat Posttranslaciona modifikacija membranskih i sekretornih proteina; formiranje ćelijske membrane i sekretornih vezikula
Granularni endoplazmatični retikulum Sinteza membranskih i sekretornih proteina
Glatki endoplazmatični retikulum Biosinteza lipida i steroida
Peroksizomi (glioksizomi kod biljaka) Oksidativne reakcije posredovane aminokiselinskim oksidazama i katalazama; reakcije glioksilatnog ciklusa u biljkama
  • Metabolički putevi u eukariotskim ćelijama se odvijaju na specifičnim ćelijskim lokacijama. Kompartmentalizacija eukariotske ćelije omogućava da se različiti metabolički putevi odvijaju na različitim lokacijama, kao što je navedeno u tabeli. Na primer, ATP se prevashodno generiše u mitohondrijama, dok se uglavnom koristi u citoplazmi. Sinteza metabolita u specifičnim membranski ograničenim potćelijskim kompartmanima čini njihov transport između kompartmana vitalnom komponentom eukariotskog metabolizma. Usled nepolarne prirode bioloških membrana one su u velikoj meri nepropusne za većinu jonskih i polarnih supstanci, tako da te materije mogu da prolaze kroz membrane jedino uz pomoć specifičnih proteina. Biološke membrane su selektivno permeabilne za metabolite usled prisustva specifičnih transportnih proteina u membranama. Takvi proteini su neophodni za posredovanje svog transmembranskog kretanja jona, kao što su Na+, K+, Ca2+, i Cl-, kao i metabolita kao što su piruvat, aminokiseline, šećeri i nukleotidi, pa čak i vode (uprkos njene relativno visoke permeabilnosti u dvosloju). Transportni proteini su isto tako odgovorni za sve biološke elektrohemijske fenomene, kao što je na primer neurotransmisija. Sinteza i upotreba acetil-KoA su isto tako kompartmentalizovani. Ovaj metabolički intermedijer se koristi u citosolnoj sintezi masnih kiselina, ali se sintetiše u mitohondrijama. U višećelijskim organizmima, kompartmentalizacija se javlja i na višim nivoima tkiva i organa. Sisarska jetra, na primer, u velikoj meri je odgovorna za sintezu glukoze iz prekurzora koji nisu ugljeno hidratne prirode (glukoneogeneza),[244] kako bi se održao relativno konstantan nivo glukoze u cirkulaciji,[245] dok je masno tkivo specijalizovano za skladištenje i mobilizaciju triacilglicerola.[246]

Ugljeni hidrati kao izvori energije uredi

Glavni članak: Metabolizam ugljenih hidrata

Glukoza je izvor energije mnogih životnih formi. Na primer, polisaharidi se razlažu u njihove monomere (glikogenska fosforilaza[247][248][249] uklanja glukozni ostatak sa glikogena). Disaharidi kao što su laktoza ili saharoza se razlažu u njihova dva sastavna monosaharida.

Anaerobna glikoliza uredi

 
Metabolički put glikolizne konverzije glukoze u piruvat putem serije intermedijernih metabolita. Svaka hemijska modifikacija (crvena kutija) se izvodi posredstvom različitog enzima. Koraci 1 i 3 konzumiraju ATP (plavo), a koraci 7 i 10 proizvode ATP (žuto). Pošto se koraci 6-10 javljaju dva puta po molekulu glukoze, to dovodi do neto produkcije ATP.

Glukoza se uglavnom metabolizuje putem veoma važnog metaboličkog puta sa deset koraka koji se naziva glikoliza,[250][251] neto rezultat čega je razlaganje jednog molekula glukoze u dva molekula piruvata. Ovim se isto tako proizvode neto dva molekula ATP, energetske valute ćelije, zajedno sa dva redukujuća ekvivalenta konvertovanja NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid: oksidovanog oblika) u NADH (nikotinamid adenin dinukleotid: redukovanog oblika). Ovaj proces ne zahteva učešće kiseonika; ako kiseonik nije dostupan (ili ako ćelija ne može da koristi kiseonik), NAD se obnavlja konvertovanjem puruvata do laktata (mlečne kiseline) (npr., kod ljudi) ili do etanola i ugljen-dioksida (npr., kod kvasca). Drugi monosaharidi kao što su galaktoza i fruktoza se mogu konvertovati u intermedijere glikolitičkog puta.[252]

Aerobna glikoliza uredi

U aerobnim ćelijama sa dovoljnim pristupom kiseoniku, kao što je slučaj sa većinom ljudskih ćelija, piruvat se dalje metabolizuje. On se ireverzibilno konvertuje u acetil-KoA, pri čemu se odvaja jedan atom ugljenika kao otpadni proizvod ugljen-dioksid, čime se generiše još jedan redukujući ekvivalent NADH. Dva molekula acetil-KoA (iz jednog molekula glukoze) zatim ulaze u ciklus limunske kiseline,[253][254][255][256] proizvodeći još dva molekula ATP, šest NADH molekula i dva redukovana ubihinona (putem FADH2 kao kofaktora vezanog za enzim), i dolazi do otpuštanja preostalog atoma ugljenika u vidu ugljen-dioksida. Formirane NADH i hinolne molekule zatim preuzimaju enzimski kompleksi respiratornog lanca, lanca transporta elektrona[257][258] koji prenose elektrone ultimatno do kiseonika i konzerviraju oslobođenu energiju u vidu protonskog gradijenta kroz membranu (unutrašnje mitohondrijske membrane kod eukariota). Na taj način kiseonik se redukuje do vode, a originalni akceptor elektrona NAD+ i hinon se regenerišu. Iz tog razloga ljudi, kao i niz drugih organizama, udišu kiseonik i izdišu ugljen-dioksid. Energija oslobođena prenosom elektrona iz visoko energetskih stanja u NADH i hinolu je konzervirana prvo kao protonski gradijent, a zatim se konvertuje do ATP pomoću ATP sintaze.[259][260][261] Ovim se generiše dodatnih 28 molekula ATP (24 iz 8 NADH + 4 iz 2 hinola), tako da se ukupno dobija 32 molekula ATP po degradiranom molekulu glukoze (računajući dva iz glikolize i dva iz citratnog ciklusa).[262] Jasno je da korišćenje kiseonika za kompletnu oksidaciju glukoze pruža organizmu daleko više energije neko bilo koje sredstvo koje je nezavisno od kiseonika. To se smatra razlogom iz koga su se kompleksne životne forme pojavile tek nakon što je Zemljina atmosfera akumulirala velike količine kiseonika.

Glukoneogeneza uredi

Glavni članak: Glukoneogeneza

Kod kičmenjaka, energično kontrahujući skeletalni mišići (tokom dizanja tegova, ili sprintovanja, na primer) ne dobijaju dovoljno kiseonika da zadovolje potražnju za energijom, i stoga oni prelaze na anaerobni metabolizam, pri čemu konvertuju glukozu u laktat.[263][264] Jetra regeneriše glukozu, koristeći proces koji se naziva glukoneogeneza.[265][266][267] Ovaj proces ne stoji u potpunoj suprotnosti sa glikolizom, i njime se zapravo troši tri puta veća količina energije nego što se dobija glikolizom (šest molekula ATP se koristi, u poređenju sa dva koja se dobijaju glikolizom). Analogno gornjim reakcijama, proizvedena glukoza može zatim da podlegne glikolizi u tkivima kojima je neophodna energija, da bude uskladištena u vidu glikogena (ili skroba u biljkama), ili može da bude konvertovana u druge monosaharide ili ugrađena u di- ili oligosaharide. Kombinovani putevi glikolize tokom fizičke aktivnosti, prenos laktata putem krvotoka do jetre, naknadna glikoneogeneza i otpuštanje glukoze u krvotok se nazivaju Korijev ciklus.[268][269]

Odnos sa drugim biološkim naukama „molekulske skale” uredi

 
Šematski odnos između biohemije, genetike, i molekularne biologije.

Biohemijski istraživači koriste specifične tehnike koje su ustaljene u polju biohemije, mada u sve većoj meri dolazi do njihovog kombinovanja sa tehnikama i idejama koje su razvijene u poljima genetike, molekularne biologije i biofizike. Nikada nije postojalo oštro razgraničenje između tih disciplina u pogledu sadržaja i tehnika. U današnje vreme, termini molekularna biologija i biohemija skoro da su uzajamno sinonimni. Sledeća slika je šematski prikaz koji prikazuje jedno moguće gledište odnosa između polja:

  • Biohemija je studija hemijskih supstanci i vitalnih procesa koji se odvijaju u živim organizmima. Biohemičari stavljaju primarni fokus na ulozi, funkciji i strukturi biomolekula. Izučavanje hemije u osnovi bioloških procesa i sinteza biološki aktivnih molekula su primeri biohemijskih aktivnosti.
  • Genetika je studija uticaja genetičkih razlika na organizme. Ove razlike se često mogu uočiti putem odsustva normalne komponente (npr, jednog gena), u studijama „mutanata” – organizama sa promenjenim genom što dovodi do toga da se organizam razlikuje u odnosu na takozvani „divlji tip” ili normalni fenotip. Genetičke interakcije (epistaze) često mogu da otežaju jednostavna tumačenja takvih „nokaut” studija (uklanjanja ili dodavanja gena).
  • Molekularna biologija je studija molekularne osnove procesa replikacije, transkripcije i translacije genetičkog materijala. Centralna dogma molekularne biologije prema kojoj se genetičkim materijal transkribuje u RNK i zatim translira u protein, uprkos toga što je prekomerno pojednostavljen prikaz molekularne biologije, još uvek pruža dobru početnu tačku za razumevanje polja. Ovo gledište, međutim, podleže revizijama u svetlu otkrića novih uloga uloga RNK.[270]
  • Hemijska biologija nastoji da razvije nove alate na bazi malih molekula koji omogućavaju minimalne perturbacije bioloških sistema uz pružanje detaljnih informacija o njihovoj funkciji. Osim toga, hemijska biologija primenjuje biološke sisteme da kreira veštačke hibride između biomolekula i sintetičkih konstrukcija (na primer pražnjenje virusnih kapsida kojim se može isporučiti genska terapija ili molekul leka).[271]

Napomene uredi

a. ^ Fruktoza nije jedini šećer prisutan u voću. Glukoza i saharoza su isto tako prisutne u varirajućim količinama u raznom voću, i u nemim slučajevima količinski nadmašuju prisutnu fruktozu. Na primer, 32% jestive porcije porcije datule je glukoza, u poređenju sa 23,70% fruktoze i 8,20% saharoze. Breskve sadrže više saharoze (6,66%) nego fruktoze (0,93%) ili glukoze (1,47%).[272]

Vidi još uredi

Reference uredi

  1. ^ „Biochemistry”. acs.org. 
  2. ^ Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert; Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert. Biochemistry (5th izd.). W H Freeman. ISBN 978-0-7167-3051-4. chapter 1
  3. ^ a b Voet & Voet 2005, str. 3 harvnb greška: više ciljeva (2×): CITEREFVoetVoet2005 (help)
  4. ^ Karp 2009, str. 2
  5. ^ Miller & Spoolman 2012, str. 62
  6. ^ Astbury, W.T. (1961). „Molecular Biology or Ultrastructural Biology?” (PDF). Nature (na jeziku: engleski). 190 (4781): 1124. PMID 13684868. doi:10.1038/1901124a0. Pristupljeno 4. 8. 2008. 
  7. ^ Shu, Jian-Jun (2017). „A new integrated symmetrical table for genetic codes”. BioSystems. 151: 21—26. PMID 27887904. arXiv:1703.03787  . doi:10.1016/j.biosystems.2016.11.004. 
  8. ^ Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (januar 2009). „Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon”. Science. 323 (5911): 259—61. PMC 3088105  . PMID 19131629. doi:10.1126/science.1164748. 
  9. ^ Astbury 1961, str. 1124 harvnb greška: više ciljeva (2×): CITEREFAstbury1961 (help)
  10. ^ Lodish et al. 2000.
  11. ^ Solomon, Berg & Martin 2007, str. 45
  12. ^ Peet 2012, Chapter 14.
  13. ^ Finkel, Cubeddu & Clark 2009, str. 1–4.
  14. ^ UNICEF 2010, str. 61, 75
  15. ^ a b Helvoort 2000, str. 81
  16. ^ Hunter 2000, str. 75.
  17. ^ Hamblin 2005, str. 26.
  18. ^ Hunter 2000, str. 96–98.
  19. ^ Clarence 1980, str. 1–2. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFClarence1980 (help)
  20. ^ Holmes 1987, str. xv
  21. ^ Feldman 2001, str. 206.
  22. ^ Rayner-Canham & Rayner-Canham 2005, str. 136.
  23. ^ Ziesak & Cram 1999, str. 169.
  24. ^ Kleinkauf 1988, str. 116.
  25. ^ Ben-Menahem (2009). pp. 2982.
  26. ^ Amsler 1986, str. 55.
  27. ^ Horton 2013, str. 36.
  28. ^ Kleinkauf, Döhren & Lothar 1988, str. 43.
  29. ^ Edwards 1992, str. 1161–1173.
  30. ^ Fiske 1890, str. 491–420.
  31. ^ Kauffman & Chooljian 2001, str. 121–133
  32. ^ Tropp 2012, str. 22.
  33. ^ Tropp 2012, str. 19–20.
  34. ^ Krebs 2012, str. 32
  35. ^ Butler 2009, str. 5
  36. ^ Chandan 2007, str. 193–194
  37. ^ Nielsen 1999, str. 283-303.
  38. ^ Bugg 2004, str. 19.
  39. ^ Shanmugam 2009, str. 48
  40. ^ H. C. Longuet-Higgins (1957). „The structures of electron-deficient molecules”. Quarterly Reviews, Chemical Society. 11 (2): 121—133. doi:10.1039/QR9571100121. 
  41. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  42. ^ Muller, P (1. 1. 1994). „Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994)”. Pure and Applied Chemistry. 66 (5): 1077—1184. ISSN 1365-3075. doi:10.1351/pac199466051077. 
  43. ^ a b Miller, S.J. and Orgel, L.E., The Origins of Life on Earth, p. 85, Prentice-Hall (1974)
  44. ^ Hill HG, Nuth JA (2003). „The catalytic potential of cosmic dust: implications for prebiotic chemistry in the solar nebula and other protoplanetary systems”. Astrobiology. 3 (2): 291—304. PMID 14577878. doi:10.1089/153110703769016389. 
  45. ^ Balm, S. P.; Hare J.P.; Kroto, HW (1991). „The analysis of comet mass spectrometric data”. Space Science Reviews. 56: 185—9. Bibcode:1991SSRv...56..185B. doi:10.1007/BF00178408. 
  46. ^ Bada, Jeffrey L. (2000). „Stanley Miller's 70th Birthday” (PDF). Origins of Life and Evolution of the Biosphere. Netherlands: Kluwer Academic Publishers. 30: 107—12. doi:10.1023/A:1006746205180. Arhivirano iz originala (PDF) 27. 2. 2009. g. Pristupljeno 21. 6. 2011. 
  47. ^ Britannica Encyclopedia - Aleksandr Oparin
  48. ^ Oparin 1967, str. 199–234.
  49. ^ Pirie, N. W. (1966). „John Burdon Sanderson Haldane. 1892–1964”. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 12: 218—249. doi:10.1098/rsbm.1966.0010. 
  50. ^ Yount 2003, str. 113–115.
  51. ^ Miller, Stanley L. (1953). „Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions” (PDF). Science. 117 (3046): 528. PMID 13056598. doi:10.1126/science.117.3046.528. 
  52. ^ Miller, Stanley L.; Urey, Harold C. (1959). „Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth”. Science. 130 (3370): 245. PMID 13668555. doi:10.1126/science.130.3370.245. 
  53. ^ Lazcano, A.; Bada, J. L. (2004). „The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry”. Origins of Life and Evolution of Biospheres. 33 (3): 235—242. PMID 14515862. doi:10.1023/A:1024807125069. 
  54. ^ Horowitz, N. H. (1945). „On the Evolution of Biochemical Syntheses”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 31 (6): 153—157. Bibcode:1945PNAS...31..153H. PMC 1078786  . PMID 16578152. doi:10.1073/pnas.31.6.153. 
  55. ^ Horowitz, Norman Harold (1986). To utopia and back: the search for life in the solar system. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-1766-9. 
  56. ^ https://archive.org/details/b30379805/page/n3.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć) (1838)
  57. ^ Creekmore, Trisha. „The Science Channel :: 100 Greatest Discoveries: Biology”. Discovery Communications. Arhivirano iz originala 24. 10. 2006. g. Pristupljeno 17. 10. 2006. 
  58. ^ Masters 2008.
  59. ^ Here a virus, there a virus, everywhere the same virus?. Trends in Microbiology. 2005;13(6):278–84. doi:10.1016/j.tim.2005.04.003.
  60. ^ Viral metagenomics. Nature Reviews Microbiology. 2005;3(6):504–10. doi:10.1038/nrmicro1163.
  61. ^ Chung & Liu 2017
  62. ^ „Life at the Edge of Sight — Scott Chimileski, Roberto Kolter | Harvard University Press”. www.hup.harvard.edu (na jeziku: engleski). Pristupljeno 26. 1. 2018. 
  63. ^ Pommerville 2013
  64. ^ Sayers; et al. „Bacilli”. National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database. Pristupljeno 20. 7. 2018. 
  65. ^ Garrity, George M.; Brenner, Don J.; Krieg, Noel R.; Staley, James T. (eds.) . Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Volume Two: The Proteobacteria, Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria. . New York, New York: Springer. 2005. str. 354—361. ISBN 978-0-387-24145-6.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
  66. ^ Spirillum na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
  67. ^ Jean, Euzeby. „Spirillum”. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. Pristupljeno 5. 11. 2014. 
  68. ^ Andersen, Olaf S.; Koeppe, II, Roger E. (jun 2007). „Bilayer Thickness and Membrane Protein Function: An Energetic Perspective”. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 36 (1): 107—130. PMID 17263662. doi:10.1146/annurev.biophys.36.040306.132643. Arhivirano iz originala 09. 08. 2019. g. Pristupljeno 12. 12. 2014. 
  69. ^ Divecha, Nullin; Irvine, Robin F (27. 1. 1995). „Phospholipid signaling” (PDF, 0.04 MB). Cell. 80 (2): 269—278. PMID 7834746. S2CID 14120598. doi:10.1016/0092-8674(95)90409-3. 
  70. ^ a b Robertson, J. D. (1959). „The ultra structure of cell membranes and their derivatives, Biochem”. Soc. Syrup: 3. 
  71. ^ Suganuma, A. (1966). „Studies on the fine structure of Staphylococcus aureus”. J Electron Microsc (Tokyo). 15 (4): 257—61. PMID 5984369. 
  72. ^ Pontefract RD, Bergeron G, Thatcher FS (1969). „Mesosomes in Escherichia coli”. J. Bacteriol. 97 (1): 367—75. PMC 249612  . PMID 4884819. doi:10.1002/path.1710970223. 
  73. ^ Nanninga, N. (1971). „The mesosome of Bacillus subtilis as affected by chemical and physical fixation”. J. Cell Biol. 48 (1): 219—24. PMC 2108225  . PMID 4993484. doi:10.1083/jcb.48.1.219. 
  74. ^ Thanbichler M, Wang S, Shapiro L (2005). „The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure”. J Cell Biochem. 96 (3): 506—21. PMID 15988757. S2CID 25355087. doi:10.1002/jcb.20519. 
  75. ^ Wang Q, Suzuki A, Mariconda S, Porwollik S, Harshey RM (jun 2005). „Sensing wetness: a new role for the bacterial flagellum”. The EMBO Journal. 24 (11): 2034—42. PMC 1142604  . PMID 15889148. doi:10.1038/sj.emboj.7600668. 
  76. ^ Bardy SL, Ng SY, Jarrell KF (februar 2003). „Prokaryotic motility structures”. Microbiology. 149 (Pt 2): 295—304. PMID 12624192. doi:10.1099/mic.0.25948-0. 
  77. ^ Silflow CD, Lefebvre PA (decembar 2001). „Assembly and motility of eukaryotic cilia and flagella. Lessons from Chlamydomonas reinhardtii”. Plant Physiology. 127 (4): 1500—7. PMC 1540183  . PMID 11743094. doi:10.1104/pp.010807. 
  78. ^ Tenaillon O, Skurnik D, Picard B, Denamur E (mart 2010). „The population genetics of commensal Escherichia coli”. Nature Reviews. Microbiology. 8 (3): 207—17. PMID 20157339. S2CID 5490303. doi:10.1038/nrmicro2298. 
  79. ^ a b Singleton 1999
  80. ^ Castellani A, Chalmers AJ (1919). Manual of Tropical Medicine (3rd izd.). New York: Williams Wood and Co. 
  81. ^ Schurr, Sam H. (19. 1. 2011). Energy, economic growth, and the environment. New York. ISBN 9781617260209. OCLC 868970980. 
  82. ^ Voet & Voet 2011, str. 5
  83. ^ Smith 2007.
  84. ^ Postgate 1998
  85. ^ Chi Chung, Ribbe & Yilin 2014, str. 147–174
  86. ^ a b Prescott, Harley & Klein, str. 130–131
  87. ^ Muyzer et al. 2004
  88. ^ Schulze, Ernst-Detlef; Mooney, Harold A. (1993). Biodiversity and ecosystem function. Springer-Verlag. str. 88—90. ISBN 9783540581031. 
  89. ^ Zumft, W. G. (1997). Cell biology and molecular basis of denitrification. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 61(4), 533–616
  90. ^ Ji, Bin; Yang, Kai; Zhu, Lei; Jiang, Yu; Wang, Hongyu; Zhou, Jun; Zhang, Huining (avgust 2015). „Aerobic denitrification: A review of important advances of the last 30 years”. Biotechnology and Bioprocess Engineering (na jeziku: engleski). 20 (4): 643—651. ISSN 1226-8372. S2CID 85744076. doi:10.1007/s12257-015-0009-0. 
  91. ^ Ryan, KJ; Ray, CG, ur. (2004). Sherris Medical Microbiology (4th izd.). McGraw Hill. str. 261–271, 273–296. ISBN 978-0-8385-8529-0. 
  92. ^ Brooks et al. 2007
  93. ^ Brown JR (februar 2003). „Ancient horizontal gene transfer”. Nature Reviews. Genetics. 4 (2): 121—32. PMID 12560809. doi:10.1038/nrg1000. 
  94. ^ Forterre P, Philippe H (oktobar 1999). „Where is the root of the universal tree of life?”. BioEssays. 21 (10): 871—9. PMID 10497338. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(199910)21:10<871::AID-BIES10>3.0.CO;2-Q. 
  95. ^ Poole A, Jeffares D, Penny D (oktobar 1999). „Early evolution: prokaryotes, the new kids on the block”. BioEssays. 21 (10): 880—9. PMID 10497339. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(199910)21:10<880::AID-BIES11>3.0.CO;2-P. 
  96. ^ „Niche”. Merriam-Webster Dictionary. Merriam-Webster. Pristupljeno 30. 10. 2014. 
  97. ^ Pocheville 2015, str. 547–586
  98. ^ Schoener, Thomas W (2009). „§I.1 Ecological niche”. Ur.: Levin, Simon A.; Carpenter, Stephen R.; H. Charles J. Godfray; Kinzig, Ann P.; Loreau, Michel; Losos, Jonathan B.; Walker, Brian; Wilcove, David S. The Princeton Guide to Ecology. Princeton University Press. ISBN 9781400833023. 
  99. ^ Woese, Carl R.; Kandler, O; Wheelis, M (1990). „Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya” (PDF). Proc Natl Acad Sci USA. 87 (12): 4576—9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. PMC 54159  . PMID 2112744. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. Arhivirano iz originala (PDF) 07. 11. 2017. g. Pristupljeno 22. 11. 2018. 
  100. ^ Woese, C.R.; Magrum, L.J.; Fox, G.E. (1978). „Archaebacteria”. J Mol Evol. 11 (3): 245—51. Bibcode:1978JMolE..11..245W. PMID 691075. doi:10.1007/BF01734485. 
  101. ^ Woese, C. R.; Fox, G. E. (1. 11. 1977). „Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 74 (11): 5088—5090. Bibcode:1977PNAS...74.5088W. ISSN 0027-8424. PMC 432104  . PMID 270744. doi:10.1073/pnas.74.11.5088. 
  102. ^ Marsh 2001
  103. ^ Irajizad, E.; Agrawal, A. (2017). „Clathrin polymerization exhibits high mechano-geometric sensitivity”. Soft matter. 13: 1455—1462. PMC 5452080  . PMID 28124714. doi:10.1039/C6SM02623K. 
  104. ^ Boron, WF & Boulpaep, EL (2012), Medical Physiology. A Cellular and Molecular Approach, 2, Philadelphia: Elsevier [mrtva veza]
  105. ^ Monday, Tanmoy (jul 2010). „Characterization of the RNA content of chromatin”. Genome Res. 20 (7): 899—907. PMC 2892091  . PMID 20404130. doi:10.1101/gr.103473.109. 
  106. ^ Dame, R. T. (maj 2005). „The role of nucleoid-associated proteins in the organization and compaction of bacterial chromatin”. Molecular Microbiology. 56 (4): 858—870. PMID 15853876. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04598.x. 
  107. ^ Hernandez-Verdun, Daniele (2006). „Nucleolus: from structure to dynamics”. Histochem. Cell. Biol. 125 (1–2): 127—137. PMID 16328431. doi:10.1007/s00418-005-0046-4. 
  108. ^ Lamond, Angus I.; Sleeman, Judith E. (oktobar 2003). „Nuclear substructure and dynamics”. Current Biology. 13 (21): R825—828. PMID 14588256. doi:10.1016/j.cub.2003.10.012. 
  109. ^ Porter KR, Claude A, Fullam EF (1945). „A Study of Tissue Culture Cells by Electron Microscopy”. J Exp Med. 81 (3): 233—246. PMC 2135493  . PMID 19871454. doi:10.1084/jem.81.3.233. 
  110. ^ Cooper 2000
  111. ^ Shibata Y, Voeltz GK, Rapoport TA (avgust 2006). „Rough sheets and smooth tubules”. Cell. 126 (3): 435—9. PMID 16901774. doi:10.1016/j.cell.2006.07.019. 
  112. ^ Terasaki M, Shemesh T, Kasthuri N, Klemm RW, Schalek R, Hayworth KJ, Hand AR, Yankova M, Huber G, Lichtman JW, Rapoport TA, Kozlov MM (jul 2013). „Stacked endoplasmic reticulum sheets are connected by helicoidal membrane motifs”. Cell. 154 (2): 285—96. PMC 3767119  . PMID 23870120. doi:10.1016/j.cell.2013.06.031. 
  113. ^ Guven J, Huber G, Valencia DM (oktobar 2014). „Terasaki spiral ramps in the rough endoplasmic reticulum”. Physical Review Letters. 113 (18): 188101. PMID 25396396. doi:10.1103/PhysRevLett.113.188101. 
  114. ^ „Functions of Smooth ER”. University of Minnesota Duluth. 
  115. ^ Maxfield FR, Wüstner D (oktobar 2002). „Intracellular cholesterol transport”. The Journal of Clinical Investigation. 110 (7): 891—8. PMC 151159  . PMID 12370264. doi:10.1172/JCI16500. 
  116. ^ Davidson, MW (13. 12. 2004). „The Golgi Apparatus”. Molecular Expressions. Florida State University. Arhivirano iz originala 7. 11. 2006. g. Pristupljeno 20. 9. 2010. 
  117. ^ Mazzarello, Paolo (1999). „Camillo Golgi's Scientific Biography”. Journal of the History of the Neurosciences. 8 (2): 121—131. PMID 11624293. doi:10.1076/jhin.8.2.121.1836. 
  118. ^ „The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1906”. www.nobelprize.org. Pristupljeno 22. 12. 2017. 
  119. ^ Pavelk M, Mironov AA (2008). The Golgi Apparatus: State of the art 110 years after Camillo Golgi's discovery. Berlin: Springer. str. 580. ISBN 978-3-211-76310-0. 
  120. ^ Fabene PF, Bentivoglio M (1998). „1898–1998: Camillo Golgi and "the Golgi": one hundred years of terminological clones”. Brain Res. Bull. 47 (3): 195—8. PMID 9865849. doi:10.1016/S0361-9230(98)00079-3. 
  121. ^ Henze K, Martin W (novembar 2003). „Evolutionary biology: essence of mitochondria”. Nature. 426 (6963): 127—128. Bibcode:2003Natur.426..127H. PMID 14614484. doi:10.1038/426127a. 
  122. ^ Wiemerslage L, Lee D (mart 2016). „Quantification of mitochondrial morphology in neurites of dopaminergic neurons using multiple parameters”. Journal of Neuroscience Methods. 262: 56—65. PMC 4775301  . PMID 26777473. doi:10.1016/j.jneumeth.2016.01.008. 
  123. ^ „Prof. George Palade: Nobel prize-winner whose work laid the foundations for modern molecular cell biology”. The Independent. 22. 10. 2008. Arhivirano iz originala 19. 10. 2010. g. Pristupljeno 9. 2. 2011.  Archived. (Internet Archive copy)
  124. ^ „Leaders in American science”. 1963. 
  125. ^ Fritiof S. Sjöstrand - Biografi Arhivirano 2011-07-18 na sajtu Wayback Machine, Karolinska Institutet 200 years
  126. ^ Hur anatomiska institutionen blev internationellt centrum för elektronmikroskopi
  127. ^ Griparic, L; van der Bliek, AM (avgust 2003). „The many shapes of mitochondrial membranes.”. Traffic (Copenhagen, Denmark). 2 (4): 235—44. PMID 11285133. doi:10.1034/j.1600-0854.2001.1r008.x. 
  128. ^ Sjostrand, F (3. 1. 1953). „Systems of double membranes in the cytoplasm of certain tissue cells” (PDF). Nature. 171: 31—32. doi:10.1038/171031a0. Pristupljeno 11. 1. 2015. 
  129. ^ Campbell, Williamson & Heyden 2006. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFCampbellWilliamsonHeyden2006 (help)
  130. ^ Schaechter, M (2012). „Lynn Margulis (1938–2011)”. Science. 335 (6066): 302. Bibcode:2012Sci...335..302S. PMID 22267805. doi:10.1126/science.1218027. 
  131. ^ Sagan, Dorion, ur. (2012). Lynn Margulis: The Life and Legacy of a Scientific Rebel. White River Junction: Chelsea Green. ISBN 978-1603584470. 
  132. ^ Holtzclaw, Fred W., et al. AP Biology: to Accompany Biology, Campbell, Reece, 8e AP Edition. Pearson Benjamin Cummings, 2008.
  133. ^ „The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1974”. Nobelprize.org. Nobel Media AB. Pristupljeno 31. 12. 2014. 
  134. ^ Blobel, Günter (2013). „Christian de Duve (1917–2013) Biologist who won a Nobel prize for insights into cell structure”. Nature. 498 (7454): 300. PMID 23783621. doi:10.1038/498300a. 
  135. ^ Mindell JA (2012). „Lysosomal Acidification Mechanisms”. Annual Review of Physiology. 74 (1): 69—86. PMID 22335796. doi:10.1146/annurev-physiol-012110-142317. 
  136. ^ Settembre C, Fraldi A, Medina DL, Ballabio A (maj 2013). „Signals from the lysosome: a control centre for cellular clearance and energy metabolism”. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 14 (5): 283—96. PMC 4387238  . PMID 23609508. doi:10.1038/nrm3565. 
  137. ^ „Peroxisome”. Online DIctionary. Merriam-Webster. Pristupljeno 19. 6. 2013. 
  138. ^ Gabaldón T (mart 2010). „Peroxisome diversity and evolution”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 365 (1541): 765—73. PMC 2817229  . PMID 20124343. doi:10.1098/rstb.2009.0240. 
  139. ^ Chelikani P, Fita I, Loewen PC (januar 2004). „Diversity of structures and properties among catalases”. Cellular and Molecular Life Sciences. 61 (2): 192—208. PMID 14745498. doi:10.1007/s00018-003-3206-5. 
  140. ^ Goodsell, D. S. (1. 9. 2004). „Catalase”. Molecule of the Month. RCSB Protein Data Bank. Pristupljeno 23. 8. 2016. 
  141. ^ Evert RF, Eichhorn SE (2006). Esau's Plant Anatomy: Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: Their Structure, Function, and Development. John Wiley & Sons. ISBN 9780471738435. 
  142. ^ Bednarek P, Pislewska-Bednarek M, Svatos A, Schneider B, Doubsky J, Mansurova M, Humphry M, Consonni C, Panstruga R, Sanchez-Vallet A, Molina A, Schulze-Lefert P (januar 2009). „A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broad-spectrum antifungal defense”. Science. 323 (5910): 101—6. PMID 19095900. doi:10.1126/science.1163732. 
  143. ^ Gunning PW, Ghoshdastider U, Whitaker S, Popp D, Robinson RC (jun 2015). „The evolution of compositionally and functionally distinct actin filaments”. Journal of Cell Science. 128 (11): 2009—19. PMID 25788699. doi:10.1242/jcs.165563. 
  144. ^ Hardin, Jeff; Bertoni, Gregory; Kleinsmith, Lewis J. (2015). Becker's World of the Cell (8th izd.). New York: Pearson. str. 422–446. ISBN 978013399939-6. 
  145. ^ McKinley 2015.
  146. ^ Findeisen P, Mühlhausen S, Dempewolf S, Hertzog J, Zietlow A, Carlomagno T, Kollmar M . PMID 25169981.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć) Genome Biol Evol (2014) 6:2274-2288.
  147. ^ Turk E, Wills AA, Kwon T, Sedzinski J, Wallingford JB, Stearns T . PMID 26234217.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć) Current Biology (2015) 25:2177-2183.
  148. ^ Steiner, Theodore S. (21. 11. 2006). „How Flagellin and Toll-Like Receptor 5 Contribute to Enteric Infection”. Infection and Immunity. American Society for Microbiology. 75 (2): 545—552. PMC 1828527  . doi:10.1128/IAI.01506-06. Arhivirano iz originala (PDF) 22. 04. 2020. g. Pristupljeno 27. 11. 2018. 
  149. ^ Vonderviszt, Ferenc; Namba, Keiichi. „Structure, Function and Assembly of Flagellar Axial Proteins”. Austin, TX: Madame Curie Bioscience Database. 
  150. ^ Gunning, P. W.; Ghoshdastider, U; Whitaker, S; Popp, D; Robinson, R. C. (2015). „The evolution of compositionally and functionally distinct actin filaments”. Journal of Cell Science. 128 (11): 2009—19. PMID 25788699. doi:10.1242/jcs.165563. 
  151. ^ Fuchs E, Cleveland DW (januar 1998). „A structural scaffolding of intermediate filaments in health and disease”. Science. 279 (5350): 514—9. PMID 9438837. doi:10.1126/science.279.5350.514. 
  152. ^ Herrmann H, Bär H, Kreplak L, Strelkov SV, Aebi U (jul 2007). „Intermediate filaments: from cell architecture to nanomechanics”. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 8 (7): 562—73. PMID 17551517. doi:10.1038/nrm2197. 
  153. ^ Karabinos, Anton, Dieter Riemer, Andreas Erber, and Klaus Weber. "Homologues of Vertebrate Type I, II and III Intermediate Filament (IF) Proteins in an Invertebrate: The IF Multigene Family of the Cephalochordate Branchiostoma." FEBS Letters 437.1-2 (1998): 15-18. Web.
  154. ^ Traub, P. (2012), Intermediate Filaments: A Review, Springer Berlin Heidelberg, str. 33, ISBN 9783642702303 
  155. ^ Woodward, R. B.; Ayer, W. A.; Beaton, J. M.; Bickelhaupt, F.; Bonnett, R.; Buchschacher, P.; Closs, G. L.; Dutler, H.; Hannah, J.; et al. (jul 1960). „The total synthesis of chlorophyll” (PDF). Journal of the American Chemical Society. 82 (14): 3800—3802. doi:10.1021/ja01499a093. 
  156. ^ Fleming, Ian (14. 10. 1967). „Absolute Configuration and the Structure of Chlorophyll”. Nature. 216 (5111): 151—152. Bibcode:1967Natur.216..151F. doi:10.1038/216151a0. 
  157. ^ Campbell, Williamson & Heyden 2006 harvnb greška: više ciljeva (2×): CITEREFCampbellWilliamsonHeyden2006 (help)
  158. ^ "Photosynthesis" McGraw Hill Encyclopedia of Science and Technology, 10th ed. 2007. Vol. 13 p. 469
  159. ^ Spraque, S. G. (1987). „Structural and functional organization of galactolipids on thylakoid membrane organization”. J Bioenerg Biomembr. 19 (6): 691—703. PMID 3320041. doi:10.1007/BF00762303. 
  160. ^ Speer, Brian R. (1997). „Photosynthetic Pigments”. UCMP Glossary (online). University of California Museum of Paleontology. Pristupljeno 17. 7. 2010. 
  161. ^ Muneer, Sowbiya; Kim, Eun Jeong; Park, Jeong Suk; Lee, Jeong Hyun (17. 3. 2014). „Influence of Green, Red and Blue Light Emitting Diodes on Multiprotein Complex Proteins and Photosynthetic Activity under Different Light Intensities in Lettuce Leaves (Lactuca sativa L.)”. International Journal of Molecular Sciences. 15 (3): 4657—4670. ISSN 1422-0067. PMC 3975419  . PMID 24642884. doi:10.3390/ijms15034657. 
  162. ^ Mustárdy, L.; Buttle, K.; Steinbach, G.; Garab, G. (2008). „The Three-Dimensional Network of the Thylakoid Membranes in Plants: Quasihelical Model of the Granum-Stroma Assembly”. Plant Cell. 20 (10): 2552—2557. PMC 2590735  . PMID 18952780. doi:10.1105/tpc.108.059147. 
  163. ^ Aseeva, Elena; Ossenbühl, Friederich; Sippel, Claudia; Cho, Won K.; Stein, Bernhard; Eichacker, Lutz A.; Meurer, Jörg; Wanner, Gerhard; Westhoff, Peter; Jürgen Soll; Ute C. Vothknecht (2007). „Vipp1 is required for basic thylakoid membrane formation but not for the assembly of thylakoid protein complexes”. Plant Physiol Biochem. 45 (2): 119—28. PMID 17346982. doi:10.1016/j.plaphy.2007.01.005. 
  164. ^ Slabaugh 2007, str. 3–6
  165. ^ Whiting 1970, str. 1–31
  166. ^ Voet & Voet 2005, str. 358–359. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFVoetVoet2005 (help)
  167. ^ Stryer 2007, str. 328.
  168. ^ a b Voet & Voet 2005. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFVoetVoet2005 (help)
  169. ^ Fromm & Hargrove 2012, str. 22–27.
  170. ^ Voet & Voet 2005, str. 385–389. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFVoetVoet2005 (help)
  171. ^ „Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides. Recommendations 1983”. European Journal of Biochemistry. 138 (1): 9—37. 1984. ISSN 0014-2956. doi:10.1111/j.1432-1033.1984.tb07877.x. Arhivirano iz originala 17. 04. 2020. g. Pristupljeno 19. 11. 2018. 
  172. ^ Muller, P (1. 1. 1994). „Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994)”. Pure and Applied Chemistry. 66 (5): 1077—1184. ISSN 1365-3075. doi:10.1351/pac199466051077. 
  173. ^ Metzler 2001, str. 58
  174. ^ Universal protein resource accession number P02768 for "Serum albumin" at UniProt.
  175. ^ Steinberg 2001, str. 95
  176. ^ Hardison, RC (1996). „A brief history of hemoglobins: plant, animal, protist, and bacteria”. Proc Natl Acad Sci USA. 93 (12): 5675—79. Bibcode:1996PNAS...93.5675H. PMC 39118  . PMID 8650150. doi:10.1073/pnas.93.12.5675. 
  177. ^ Maton et al. 1993
  178. ^ Weed, Robert I.; Reed, Claude F.; Berg, George (1963). „Is hemoglobin an essential structural component of human erythrocyte membranes?”. J Clin Invest. 42 (4): 581—88. PMC 289318  . PMID 13999462. doi:10.1172/JCI104747. 
  179. ^ Costanzo 2007
  180. ^ Feige, Matthias J.; Hendershot, Linda M.; Buchner, Johannes (2010). „How antibodies fold”. Trends in Biochemical Sciences. 35 (4): 189—198. PMC 4716677  . PMID 20022755. doi:10.1016/j.tibs.2009.11.005. 
  181. ^ Weiland, G. (3. 11. 1978). „[The enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)--a new serodiagnostic method for the detection of parasitic infections (author's transl)]”. MMW, Munchener Medizinische Wochenschrift. 120 (44): 1457—1460. ISSN 0341-3098. PMID 100702. 
  182. ^ Lequin, R. M. (2005). „Enzyme Immunoassay (EIA)/Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)”. Clinical Chemistry. 51 (12): 2415—8. PMID 16179424. doi:10.1373/clinchem.2005.051532. 
  183. ^ Fersht 1985, str. 50–2
  184. ^ Radzicka A, Wolfenden R (januar 1995). „A proficient enzyme”. Science. 267 (5194): 90—931. Bibcode:1995Sci...267...90R. PMID 7809611. doi:10.1126/science.7809611. 
  185. ^ Callahan BP, Miller BG (decembar 2007). „OMP decarboxylase—An enigma persists”. Bioorganic Chemistry. 35 (6): 465—9. PMID 17889251. doi:10.1016/j.bioorg.2007.07.004. 
  186. ^ Krauss 2003, str. 89–114
  187. ^ Changeux JP, Edelstein SJ (jun 2005). „Allosteric mechanisms of signal transduction”. Science. 308 (5727): 1424—8. Bibcode:2005Sci...308.1424C. PMID 15933191. doi:10.1126/science.1108595. 
  188. ^ Sanger 1952, str. 1–67
  189. ^ Aasland, Rein; Abrams, Charles; Ampe, Christophe; Ball, Linda J.; Bedford, Mark T.; Cesareni, Gianni; Gimona, Mario; Hurley, James H.; Jarchau, Thomas (20. 2. 2002). „Normalization of nomenclature for peptide motifs as ligands of modular protein domains”. FEBS Letters. 513 (1): 141—144. ISSN 1873-3468. doi:10.1016/S0014-5793(01)03295-1. 
  190. ^ Aasland R, Abrams C, Ampe C, Ball LJ, Bedford MT, Cesareni G, Gimona M, Hurley JH, Jarchau T, Lehto VP, Lemmon MA, Linding R, Mayer BJ, Nagai M, Sudol M, Walter U, Winder SJ (1. 7. 1968). „A One-Letter Notation for Amino Acid Sequences*”. European Journal of Biochemistry. 5 (2): 151—153. ISSN 1432-1033. PMID 11911894. doi:10.1111/j.1432-1033.1968.tb00350.x. 
  191. ^ Linderstrøm-Lang KU (1952). Lane Medical Lectures: Proteins and Enzymes. Stanford University Press. str. 115. ASIN B0007J31SC. 
  192. ^ Schellman JA, Schellman CG (1997). „Kaj Ulrik Linderstrøm-Lang (1896–1959)”. Protein Sci. 6 (5): 1092—100. PMC 2143695  . PMID 9144781. doi:10.1002/pro.5560060516. „He had already introduced the concepts of the primary, secondary, and tertiary structure of proteins in the third Lane Lecture (Linderstram-Lang, 1952)” 
  193. ^ Bottomley, Steven (2004). „Interactive Protein Structure Tutorial”. Arhivirano iz originala 19. 12. 2010. g. Pristupljeno 9. 1. 2011. 
  194. ^ IUPAC. „tertiary structure”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
  195. ^ Branden C. and Tooze J. "Introduction to Protein Structure" Garland Publishing, New York. 1990 and 1991.
  196. ^ Kyte, J. "Structure in Protein Chemistry." Garland Publishing. . New York. 1995. ISBN 978-0-8153-1701-2.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
  197. ^ Clarke 2002
  198. ^ Chou, Kuo-Chen; Cai, Yu-Dong (1. 11. 2003). „Predicting protein quaternary structure by pseudo amino acid composition”. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. 53 (2): 282—289. PMID 14517979. doi:10.1002/prot.10500. 
  199. ^ Fromm and Hargrove (2012), pp. 35–51.
  200. ^ Berman, H. M. (januar 2008). „The Protein Data Bank: a historical perspective” (PDF). Acta Crystallographica Section A. A64 (1): 88—95. PMID 18156675. doi:10.1107/S0108767307035623. 
  201. ^ Laskowski RA, Hutchinson EG, Michie AD, Wallace AC, Jones ML, Thornton JM (decembar 1997). „PDBsum: a Web-based database of summaries and analyses of all PDB structures”. Trends Biochem. Sci. 22 (12): 488—90. PMID 9433130. doi:10.1016/S0968-0004(97)01140-7. 
  202. ^ Enzyme nomenclature, 1978 recommendations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry on the nomenclature and classification of enzymes. New York: Academic Press. 1979. ISBN 9780323144605. 
  203. ^ McNaught 1997
  204. ^ Young, V. R. (1994). „Adult amino acid requirements: the case for a major revision in current recommendations”. J. Nutr. 124 (8 Suppl): 1517S—1523S. PMID 8064412. 
  205. ^ Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements Arhivirano 2014-07-05 na sajtu Wayback Machine. Institute of Medicine's Food and Nutrition Board. usda.gov
  206. ^ Karmen A, Wroblewski F, Ladue JS (1955). „Transaminase activity in human blood”. The Journal of Clinical Investigation. 34 (1): 126—31. PMC 438594  . PMID 13221663. doi:10.1172/jci103055. 
  207. ^ Karmen A (1955). „A note on the spectrometric assay of glutamic-oxalacetic transaminase in human blood serum”. The Journal of Clinical Investigation. 34 (1): 131—3. PMC 438594  . PMID 13221664. doi:10.1172/JCI103055. 
  208. ^ Ladue JS, Wroblewski F, Karmen A (1954). „Serum glutamic oxaloacetic transaminase activity in human acute transmural myocardial infarction”. Science. 120 (3117): 497—9. PMID 13195683. doi:10.1126/science.120.3117.497. 
  209. ^ Voet & Voet 2005 harvnb greška: više ciljeva (2×): CITEREFVoetVoet2005 (help)
  210. ^ Fromm & Hargrove 2012, str. 279–292.
  211. ^ Sherwood 2012, str. 558
  212. ^ Mount 2004
  213. ^ „Clustal FAQ #Symbols”. Clustal. Arhivirano iz originala 24. 10. 2016. g. Pristupljeno 8. 12. 2014. 
  214. ^ Lee, Hui Sun; Im, Wonpil (2013). „Ligand Binding Site Detection by Local Structure Alignment and Its Performance Complementarity”. Journal of Chemical Information and Modeling. 53 (9): 2462—2470. PMC 3821077  . doi:10.1021/ci4003602. 
  215. ^ Konc, Janez; Janežič, Dušanka (2010). „ProBiS algorithm for detection of structurally similar protein binding sites by local structural alignment”. Bioinformatics. 26 (9): 1160—1168. PMC 2859123  . PMID 20305268. doi:10.1093/bioinformatics/btq100. 
  216. ^ Fariselli 2007, str. 78–87
  217. ^ Alexandra Shulman-Peleg; Shatsky, Maxim; Nussinov, Ruth; Wolfson, Haim J (2007). „Spatial chemical conservation of hot spot interactions in protein-protein complexes”. BMC Biology. 5 (43). 
  218. ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2014). Molecular Biology of the Cell (6th izd.). Garland. str. Chapter 4: DNA, Chromosomes and Genomes. ISBN 9780815344322. Arhivirano iz originala 14. 07. 2014. g. Pristupljeno 20. 11. 2018. 
  219. ^ Purcell A. „DNA”. Basic Biology. Arhivirano iz originala 05. 01. 2017. g. Pristupljeno 20. 11. 2018. 
  220. ^ C.Michael Hogan. 2010. Deoxyribonucleic acid. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment. eds. S.Draggan and C.Cleveland. Washington DC
  221. ^ Saenger 1984, str. 84
  222. ^ Tropp 2012, str. 5–9
  223. ^ Kimball, J. „Second messengers”. Arhivirano iz originala 7. 2. 2006. g. Pristupljeno 8. 1. 2011. 
  224. ^ Second+Messenger+Systems na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
  225. ^ Knowles, J. R. (1980). „Enzyme-catalyzed phosphoryl transfer reactions”. Annu. Rev. Biochem. 49: 877—919. PMID 6250450. doi:10.1146/annurev.bi.49.070180.004305. 
  226. ^ Törnroth-Horsefield, S.; Neutze, R. (decembar 2008). „Opening and closing the metabolite gate”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (50): 19565—19566. PMC 2604989  . PMID 19073922. doi:10.1073/pnas.0810654106. 
  227. ^ Knowles 1980, str. 877–919 harvnb greška: više ciljeva (2×): CITEREFKnowles1980 (help)
  228. ^ Gordon 2017, str. 9.
  229. ^ Martin, Elizabeth (2008). A dictionary of biology (6th izd.). Oxford: Oxford University Press. str. 315–316. ISBN 978-0-19-920462-5. 
  230. ^ Cannon 1932, str. 177–201
  231. ^ Cannon, W. B. (1926). „Physiological regulation of normal states: some tentative postulates concerning biological homeostatics”. Ur.: A. Pettit. A Charles Riches amis, ses collègues, ses élèves (na jeziku: francuski). Paris: Les Éditions Médicales. str. 91. 
  232. ^ Nicholson, Donald E. (mart 1971). An Introduction to Metabolic Pathways by S. DAGLEY (Vol. 59, No. 2 izd.). Sigma Xi, The Scientific Research Society. str. 266. 
  233. ^ „Roche Biochemical Pathways”. Arhivirano iz originala 30. 04. 2011. g. Pristupljeno 29. 11. 2018. 
  234. ^ „International Union of Biochemistry & Molecular Biology (IUBMB)”. 
  235. ^ „Metabolic pathways - Reference pathway”. 
  236. ^ Moss, G. P. „Recommendations of the Nomenclature Committee”. International Union of Biochemistry and Molecular Biology on the Nomenclature and Classification of Enzymes by the Reactions they Catalyse. Pristupljeno 14. 3. 2006. 
  237. ^ Webb, E. C. (1992). Enzyme nomenclature 1992: recommendations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology on the nomenclature and classification of enzymes. San Diego: Published for the International Union of Biochemistry and Molecular Biology by Academic Press. ISBN 978-0-12-227164-9. 
  238. ^ Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert; Gatto, Gregory J. (2012). Biochemistry (7th izd.). New York: W.H. Freeman. str. 429. ISBN 978-1-4292-2936-4. 
  239. ^ Reece 2011, str. 143
  240. ^ de Bolster, M.W.G. (1997). „Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Anabolism”. International Union of Pure and Applied Chemistry. Pristupljeno 30. 10. 2007. 
  241. ^ Nicholls D.G.; Ferguson S.J. (2002). Bioenergetics (3rd izd.). Academic press. ISBN 978-0-12-518121-1. 
  242. ^ Hunter T (1995). „Protein kinases and phosphatases: the yin and yang of protein phosphorylation and signaling”. Cell. 80 (2): 225—36. PMID 7834742. doi:10.1016/0092-8674(95)90405-0. 
  243. ^ Suzuki 2015, str. 53–74
  244. ^ Kamata K, Mitsuya M, Nishimura T, Eiki J, Nagata Y (mart 2004). „Structural basis for allosteric regulation of the monomeric allosteric enzyme human glucokinase”. Structure. 12 (3): 429—38. PMID 15016359. doi:10.1016/j.str.2004.02.005. 
  245. ^ Froguel P, Zouali H, Vionnet N, Velho G, Vaxillaire M, Sun F, Lesage S, Stoffel M, Takeda J, Passa P (1993). „Familial hyperglycemia due to mutations in glucokinase. Definition of a subtype of diabetes mellitus”. The New England Journal of Medicine. 328 (10): 697—702. PMID 8433729. doi:10.1056/NEJM199303113281005. 
  246. ^ Aarsland A, Chinkes D, Wolfe RR (1997). „Hepatic and whole-body fat synthesis in humans during carbohydrate overfeeding”. The American Journal of Clinical Nutrition. 65 (6): 1774—82. PMID 9174472. 
  247. ^ Baum, H. & Gilbert, G. A. (1953). „A simple method for the preparation of crystalline potato phosphorylase and Q-enzyme”. Nature. 171: 983—984. PMID 13063502. 
  248. ^ Cowgill, R. W. (1959). „Lobster muscle phosphorylase: purfication and properties”. J. Biol. Chem. 234: 3146—3153. PMID 13812491. 
  249. ^ Fischer, Pocker & Saari 1970, str. 23–68.
  250. ^ Romano, AH; Conway, T (1996). „Evolution of carbohydrate metabolic pathways”. Res Microbiol. 147 (6–7): 448—55. PMID 9084754. doi:10.1016/0923-2508(96)83998-2. 
  251. ^ Keller; Ralser; Turchyn (april 2014). „Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean”. Mol Syst Biol. 10 (4): 725. PMC 4023395  . PMID 24771084. doi:10.1002/msb.20145228. 
  252. ^ Fromm and Hargrove (2012), pp. 163–180.
  253. ^ Lowenstein 1969
  254. ^ Kay J, Weitzman PD (1987). Krebs' citric acid cycle: half a century and still turning. London: Biochemical Society. str. 25. ISBN 978-0-904498-22-6. 
  255. ^ Wagner 2014, str. 100
  256. ^ Lane 2009
  257. ^ Murray, Robert K.; Granner, Daryl K.; Mayes, Peter A.; Rodwell, Victor W. (2003). Harper's Illustrated Biochemistry. New York, NY: Lange Medical Books/ MgGraw Hill. str. 96. ISBN 978-0-07-121766-8. 
  258. ^ Karp 2009, str. 194.
  259. ^ Boyer, P. D. (1993). „The binding change mechanism for ATP synthase - some probabilities and possibilities”. Biochim. Biophys. Acta. 1140: 215—250. PMID 8417777. 
  260. ^ Abrahams, J. P.; Leslie, A.G.W.; Lutter, R.; Walker, J. F. (1994). „Structure at 2.8 Å resolution of F1-ATPase from bovine heart mitochondria”. Nature. 375: 621—628. PMID 8065448. 
  261. ^ Blair, A.; Ngo, L.; Park, J.; Paulsen, I. T.; Saier M.H., Jr. (1996). „Phylogenetic analyses of the homologous transmembrane channel-forming proteins of the FoF1-ATPases of bacteria, chloroplasts and mitochondria”. Microbiology. 142: 17—32. PMID 8581162. 
  262. ^ Voet 2005, Ch. 17 Glycolysis.
  263. ^ Klein, Lansing & Harley 2006
  264. ^ Bowen, Richard. „Microbial Fermentation”. Hypertexts for biological sciences. Colorado State University. Pristupljeno 29. 4. 2018. 
  265. ^ Silva, Pedro. „The Chemical Logic Behind Gluconeogenesis”. Arhivirano iz originala 26. 8. 2009. g. Pristupljeno 8. 9. 2009. 
  266. ^ Young, JW (1977). „Gluconeogenesis in cattle: significance and methodology”. J. Dairy Sci. 60 (1): 1—15. PMID 320235. doi:10.3168/jds.S0022-0302(77)83821-6. 
  267. ^ Hundal RS, Krssak M, Dufour S, Laurent D, Lebon V, Chandramouli V, Inzucchi SE, Schumann WC, Petersen KF, Landau BR, Shulman GI (2000). „Mechanism by Which Metformin Reduces Glucose Production in Type 2 Diabetes”. Diabetes. 49 (12): 2063—69. PMC 2995498  . PMID 11118008. doi:10.2337/diabetes.49.12.2063. 
  268. ^ Fromm and Hargrove (2012), pp. 183–194.
  269. ^ "Cori Cycle Arhivirano 2008-04-23 na sajtu Wayback Machine". Pristupljeno May 3, 2008, from Elmhurst, pp. 1–3.
  270. ^ Ulveling 2011, str. 633–644
  271. ^ Rojas-Ruiz (2011), pp. 2672–2687.
  272. ^ Whiting, G.C. (1970). pp. 5.

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Biohemija na Vikimedijinoj ostavi.

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Биохемија&oldid=27549672”