Vrste metaboličke energije, izvori, proces transformacije



metaboličke energije to je energija koju sva živa bića dobivaju iz kemijske energije sadržane u hrani (ili hranjivim tvarima). Ova energija je u osnovi ista za sve stanice; međutim, način dobivanja je vrlo raznolik.

Hrana se formira nizom biomolekula različitih tipova, koji imaju kemijsku energiju pohranjenu u njihovim vezama. Na taj način organizmi mogu iskoristiti energiju pohranjenu u hrani i koristiti tu energiju u drugim metaboličkim procesima.

Svi živi organizmi trebaju energiju da rastu i reproduciraju se, održavaju svoje strukture i reagiraju na okoliš. Metabolizam obuhvaća kemijske procese koji održavaju život i koji omogućuje organizmima da transformiraju kemijsku energiju u korisnu energiju za stanice.

U životinja, metabolizam razgrađuje ugljikohidrate, lipide, proteine ​​i nukleinske kiseline kako bi osigurao kemijsku energiju. S druge strane, biljke pretvaraju svjetlosnu energiju Sunca u kemijsku energiju da sintetiziraju druge molekule; to rade tijekom procesa fotosinteze.

indeks

  • 1 Vrste metaboličkih reakcija
  • 2 Izvori metaboličke energije
  • Proces pretvorbe kemijske energije u metaboličku energiju
    • 3.1 Oksidacija
  • 4 Rezervna snaga
  • 5 Reference

Vrste metaboličkih reakcija

Metabolizam obuhvaća nekoliko tipova reakcija koje se mogu grupirati u dvije široke kategorije: reakcije razgradnje organskih molekula i reakcije sinteze drugih biomolekula..

Metaboličke reakcije razgradnje predstavljaju stanični katabolizam (ili kataboličke reakcije). To uključuje oksidaciju molekula bogatih energijom, kao što su glukoza i drugi šećeri (ugljikohidrati). Kako te reakcije oslobađaju energiju, nazivaju se egzergonijom.

Nasuprot tome, reakcije sinteze čine stanični anabolizam (ili anaboličke reakcije). One provode procese redukcije molekula kako bi tvorile druge bogate pohranjene energije, kao što je glikogen. Budući da ove reakcije troše energiju, one se nazivaju endergonskim.

Metabolički izvori energije

Glavni izvori metaboličke energije su molekule glukoze i masne kiseline. One čine skupinu biomolekula koje se mogu brzo oksidirati za energiju.

Glukozne molekule dolaze uglavnom od ugljikohidrata koji se unose u prehranu, kao što su riža, kruh, tjestenina, među ostalim derivatima škrobnog povrća. Kada je u krvi malo glukoze, može se dobiti i iz molekula glikogena pohranjene u jetri.

Za vrijeme produljenog brzog, ili u procesima koji zahtijevaju dodatnu potrošnju energije, potrebno je dobiti tu energiju od masnih kiselina koje su mobilizirane iz masnog tkiva.

Ove masne kiseline prolaze kroz niz metaboličkih reakcija koje ih aktiviraju i dopuštaju njihov transport u unutrašnjost mitohondrija gdje će se oksidirati. Ovaj proces se naziva β-oksidacija masnih kiselina i osigurava do 80% dodatne energije pod tim uvjetima.

Proteini i masti su posljednja rezerva za sintezu novih molekula glukoze, osobito u slučajevima ekstremnog gladovanja. Ova reakcija je anaboličkog tipa i poznata je kao glukoneogeneza.

Proces pretvaranja kemijske energije u metaboličku energiju

Složene molekule hrane kao što su šećeri, masti i proteini bogati su izvori energije za stanice, jer se većina energije koja se koristi za stvaranje tih molekula pohranjuje doslovno unutar kemijskih veza koje ih drže zajedno.

Znanstvenici mogu mjeriti količinu energije pohranjene u hrani pomoću uređaja zvanog kalorimetrijska pumpa. Ovom tehnikom hrana se stavlja unutar kalorimetra i zagrijava dok ne izgori. Suvišna toplina koju oslobađa reakcija je izravno proporcionalna količini energije sadržane u hrani.

Stvarnost je da stanice ne rade kao kalorimetri. Umjesto spaljivanja energije u velikoj reakciji, stanice polako oslobađaju energiju pohranjenu u molekulama hrane kroz niz oksidacijskih reakcija.

oksidacija

Oksidacija opisuje vrstu kemijske reakcije u kojoj se elektroni prenose iz jedne molekule u drugu, mijenjajući sastav i energetski sadržaj molekula donora i akceptora. Molekule hrane djeluju kao donori elektrona.

Tijekom svake oksidacijske reakcije uključene u razgradnju hrane, proizvod reakcije ima niži energetski sadržaj od molekule donora koja mu je prethodila na putu.

U isto vrijeme, molekule primatelja elektrona hvataju dio energije koja je izgubljena iz molekule hrane tijekom svake oksidacijske reakcije i pohranjuju je za kasniju uporabu..

Na kraju, kada su ugljikovi atomi složene organske molekule potpuno oksidirani (na kraju reakcijskog lanca), oslobađaju se u obliku ugljičnog dioksida.

Stanice ne koriste energiju oksidacijskih reakcija čim se oslobode. Ono što se događa je da ih pretvaraju u male, energetski bogate molekule, kao što su ATP i NADH, koje se mogu koristiti u cijeloj ćeliji za poticanje metabolizma i izgradnju novih staničnih komponenti..

Rezervna snaga

Kada je energija u izobilju, eukariotske stanice stvaraju veće, molekule bogate energijom da pohrane taj višak energije.

Nastali šećeri i masti čuvaju se u naslagama unutar stanica, od kojih su neke dovoljno velike da budu vidljive u elektronskim mikrografima..

Životinjske stanice mogu također sintetizirati razgranate polimere glukoze (glikogena), koje se pak agregiraju u čestice koje se mogu promatrati elektronskom mikroskopijom. Stanica može brzo mobilizirati te čestice kad god joj je potrebna brza energija.

Međutim, u normalnim okolnostima ljudi pohranjuju dovoljno glikogena kako bi osigurali dan energije. Biljne stanice ne proizvode glikogen, već proizvode različite polimere glukoze poznate kao škrob, koji se pohranjuju u granulama.

Osim toga, i biljne stanice i životinje pohranjuju energiju dobivanjem glukoze u putevima sinteze masti. Jedan gram masti sadrži gotovo šest puta veću energiju od iste količine glikogena, ali energija masti je manje dostupna od glikogena.

Ipak, svaki mehanizam skladištenja je važan jer stanice trebaju kratkoročne i dugoročne energetske depozite..

Masti se pohranjuju u kapljice u citoplazmi stanica. Ljudi obično pohranjuju dovoljno masnoće kako bi svoje stanice opskrbljivali energijom nekoliko tjedana.

reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2014). Molekularna biologija stanice (6. izdanje). Znanost o Garlandu.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. i Strayer, L. (2015). biokemija (8. izdanje). W. H. Freeman i tvrtka
  3. Campbell, N. i Reece, J. (2005). biologija (2. izdanje) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. i Martin, K. (2016). Molekularna stanična biologija (8. izdanje). W. H. Freeman i tvrtka.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. i Heller, H. (2004). Život: znanost o biologiji (7. izdanje). Sinauer Associates i W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). biologija (7. izdanje) Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. i Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: život na molekularnoj razini (5. izd.). Wiley.