Metabolisma enerģijas veidi, avoti, transformācijas process



The vielmaiņas enerģiju tā ir enerģija, ko visas dzīvās būtnes iegūst no ķīmiskās enerģijas, kas atrodas pārtikā (vai uzturvielās). Šī enerģija būtībā ir vienāda visām šūnām; tomēr veids, kā to iegūt, ir ļoti atšķirīgs.

Pārtikas produktus veido virkne dažādu veidu biomolekulu, kurām ir ķīmiska enerģija, kas tiek glabāta to obligācijās. Tādā veidā organismi var izmantot pārtikā uzglabāto enerģiju un pēc tam izmantot šo enerģiju citos vielmaiņas procesos.

Visiem dzīvajiem organismiem ir vajadzīga enerģija, lai augtu un vairotos, saglabātu savu struktūru un reaģētu uz vidi. Metabolisms ietver ķīmiskos procesus, kas uztur dzīvību un ļauj organismiem ķīmisko enerģiju pārveidot par lietderīgu enerģiju šūnām.

Dzīvniekiem metabolisms sabojā ogļhidrātus, lipīdus, proteīnus un nukleīnskābes, lai nodrošinātu ķīmisko enerģiju. No otras puses, augi pārvērš Saules gaismas enerģiju ķīmiskā enerģijā, lai sintezētu citas molekulas; viņi to dara fotosintēzes procesā.

Indekss

  • 1 Metabolisko reakciju veidi
  • 2 Metabolisma enerģijas avoti
  • 3 Ķīmiskās enerģijas pārveidošanās par vielmaiņas enerģiju
    • 3.1 Oksidēšana
  • 4 Dublēšanas jauda
  • 5 Atsauces

Metabolisko reakciju veidi

Metabolisms ietver vairākus reakciju veidus, kurus var iedalīt divās plašās kategorijās: organisko molekulu degradācijas reakcijas un citu biomolekulu sintēzes reakcijas..

Noārdīšanās metaboliskās reakcijas veido šūnu katabolismu (vai kataboliskas reakcijas). Tie ietver enerģijas bagātīgu molekulu, piemēram, glikozes un citu cukuru (ogļhidrātu) oksidāciju. Tā kā šīs reakcijas atbrīvo enerģiju, tās sauc par exergonics.

Turpretī sintēzes reakcijas veido šūnu anabolismu (vai anaboliskas reakcijas). Tie veic molekulu reducēšanas procesus, lai veidotu citus, kas bagāti ar uzglabātu enerģiju, piemēram, glikogēnu. Tā kā šīs reakcijas patērē enerģiju, tās sauc par endergoniskām.

Metabolisma enerģijas avoti

Galvenie vielmaiņas enerģijas avoti ir glikozes molekulas un taukskābes. Tie veido biomolekulu grupu, ko var ātri oksidēt enerģijai.

Glikozes molekulas galvenokārt nāk no ogļhidrātiem, kas uzņemti diētā, piemēram, rīsi, maize, makaroni, kā arī citi cietes dārzeņu atvasinājumi. Ja asinīs ir maz glikozes, to var iegūt arī no aknās uzglabātajām glikogēna molekulām.

Ilgstošā ātruma laikā vai procesos, kuros nepieciešami papildu enerģijas izdevumi, ir nepieciešams iegūt šo enerģiju no taukskābēm, ko mobilizē no taukaudiem..

Šīs taukskābes tiek pakļautas virknei vielmaiņas reakciju, kas tos aktivizē, un ļauj to transportēt uz mitohondriju, kur tās tiks oksidētas. Šo procesu sauc par taukskābju β-oksidāciju un šajos apstākļos nodrošina līdz pat 80% papildu enerģiju.

Olbaltumvielas un tauki ir pēdējā rezerve, lai sintezētu jaunas glikozes molekulas, īpaši ārkārtas badošanās gadījumos. Šī reakcija ir anaboliska un pazīstama kā glikoneogēze.

Ķīmiskās enerģijas transformācijas process vielmaiņas enerģijā

Kompleksās pārtikas produktu molekulas, piemēram, cukuri, tauki un olbaltumvielas, ir bagātīgi enerģijas avoti šūnām, jo ​​liela daļa enerģijas, ko izmanto, lai veidotu šīs molekulas, ir burtiski saglabāta ķīmiskajās saitēs, kas tos tur kopā.

Zinātnieki var izmērīt pārtikā uzglabātās enerģijas daudzumu, izmantojot ierīci, ko sauc par kalorimetrisko sūkni. Ar šo tehniku ​​ēdiens tiek ievietots kalorimetra iekšpusē un apsildīts, līdz tas nodeg. Reakcijas radītais pārmērīgais siltums ir tieši proporcionāls pārtikas saturam.

Realitāte ir tāda, ka šūnas nedarbojas kā kalorimetri. Tā vietā, lai enerģiju sadedzinātu lielā reakcijā, šūnās izdalās enerģija, kas glabājas to pārtikas molekulās, lēnām, izmantojot vairākas oksidācijas reakcijas..

Oksidēšana

Oksidācija raksturo ķīmiskās reakcijas veidu, kurā elektroni tiek pārnesti no vienas molekulas uz citu, mainot donora un akceptora molekulu sastāvu un enerģijas saturu. Pārtikas molekulas darbojas kā elektronu donori.

Katras oksidācijas reakcijas laikā, kas iesaistīta pārtikas sadalīšanā, reakcijas produktam ir mazāks enerģijas saturs nekā donora molekulai, kas pirms tās bija ceļā..

Tajā pašā laikā elektronu akceptoru molekulas uztver daļu no enerģijas, kas tiek zaudēta no pārtikas molekulas katrā oksidācijas reakcijā, un uzglabā to vēlākai izmantošanai..

Galu galā, kad kompleksā organiskā molekula oglekļa atomi ir pilnīgi oksidēti (reakcijas ķēdes beigās), tie tiek izdalīti oglekļa dioksīda veidā..

Šūnas pēc tam, kad tās ir atbrīvotas, neizmanto oksidācijas reakciju enerģiju. Notiek tas, ka tās pārveido par mazām, energoietilpīgām molekulām, piemēram, ATP un NADH, kuras var izmantot visā šūnā, lai veicinātu vielmaiņu un veidotu jaunas šūnu sastāvdaļas..

Rezerves jauda

Kad enerģija ir bagāta, eukariotiskās šūnas rada lielākas, enerģiju bagātas molekulas, lai saglabātu šo lieko enerģiju.

Iegūtie cukuri un tauki tiek uzglabāti šūnās, no kurām dažas ir pietiekami lielas, lai tās būtu redzamas elektronu mikroskopos..

Dzīvnieku šūnas var sintezēt arī sazarotus glikozes polimērus (glikogēnu), kas savukārt tiek apkopoti daļiņās, kuras var novērot ar elektronu mikroskopu. Šūna var ātri mobilizēt šīs daļiņas, kad vien tai nepieciešama ātra enerģija.

Tomēr normālos apstākļos cilvēki uzglabā pietiekami daudz glikogēna, lai nodrošinātu dienas enerģiju. Augu šūnas nerada glikogēnu, bet veido dažādus glikozes polimērus, kas pazīstami kā cietes, kas tiek uzglabāti granulās.

Turklāt gan augu šūnas, gan dzīvnieki uzglabā enerģiju, iegūstot glikozi tauku sintēzes ceļos. Viens grams tauku satur gandrīz sešas reizes lielāku glikogēna daudzumu, bet tauku enerģija ir mazāka par glikogēna enerģiju..

Tomēr katrs uzglabāšanas mehānisms ir svarīgs, jo šūnām ir nepieciešami gan īstermiņa, gan ilgtermiņa enerģijas noguldījumi..

Tauki tiek uzglabāti pilienu šūnu citoplazmā. Cilvēki parasti uzglabā pietiekami daudz tauku, lai vairākas nedēļas piegādātu savas šūnas ar enerģiju.

Atsauces

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). Garland Zinātne.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Bioķīmija (8. izdevums). W. H. Freemans un uzņēmums
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Bioloģija (2. izdevums) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulāro šūnu bioloģija (8. izdevums). W. H. Freemans un uzņēmums.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Dzīve: bioloģijas zinātne (7. izdevums). Sinauer Associates un W. H. Freeman.
  6. Solomons, E., Bergs, L. un Martin, D. (2004). Bioloģija (7. izdevums) Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Bioķīmijas pamati: dzīve molekulārā līmenī (5. izdevums). Wiley.