Metaboliniai energijos tipai, šaltiniai, transformacijos procesas



The medžiagų apykaitos energija tai energija, kurią visos gyvosios būtybės gauna iš cheminės energijos, esančios maiste (arba maistinėse medžiagose). Ši energija iš esmės yra vienoda visoms ląstelėms; tačiau būdas jį gauti yra labai įvairus.

Maisto produktus sudaro įvairių tipų biomolekulės, turinčios cheminę energiją, saugomą jų obligacijose. Tokiu būdu organizmai gali pasinaudoti maisto produktuose esančia energija ir tada panaudoti šią energiją kituose medžiagų apykaitos procesuose.

Visiems gyviems organizmams reikia energijos, kad jie augtų ir daugintų, išlaikytų savo struktūrą ir reaguotų į aplinką. Metabolizmas apima cheminius procesus, kurie palaiko gyvybę ir leidžia organizmams transformuoti cheminę energiją į naudingą energiją energijai.

Gyvūnams medžiagų apykaita išskiria angliavandenius, lipidus, baltymus ir nukleino rūgštis, kad gautų cheminę energiją. Kita vertus, augalai saulės šviesą paverčia chemine energija, kad sintezuotų kitas molekules; jie tai daro fotosintezės proceso metu.

Indeksas

  • 1 Metabolinių reakcijų tipai
  • 2 Metabolinės energijos šaltiniai
  • 3 Cheminės energijos transformacijos į metabolinę energiją procesas
    • 3.1 Oksidacija
  • 4 Atsarginė kopija
  • 5 Nuorodos

Metabolinių reakcijų tipai

Metabolizmas susideda iš kelių tipų reakcijų, kurias galima suskirstyti į dvi plačias kategorijas: organinių molekulių degradacijos reakcijos ir kitų biomolekulių sintezės reakcijos.

Metabolinės degradacijos reakcijos yra ląstelių katabolizmas (arba katabolinės reakcijos). Tai apima daug energijos turinčių molekulių, pvz., Gliukozės ir kitų cukrų (angliavandenių) oksidaciją. Kadangi šios reakcijos išskiria energiją, jos vadinamos exergonika.

Priešingai, sintezės reakcijos sudaro ląstelių anabolizmą (arba anabolines reakcijas). Tai atlieka molekulių redukcijos procesus, kad suformuotų kitus, turinčius daug energijos, pvz., Glikogeno. Kadangi šios reakcijos suvartoja energiją, jos vadinamos endergoninėmis.

Metaboliniai energijos šaltiniai

Pagrindiniai medžiagų apykaitos energijos šaltiniai yra gliukozės molekulės ir riebalų rūgštys. Tai sudaro biomolekulių grupę, kuri gali būti greitai oksiduojama energijai.

Gliukozės molekulės dažniausiai gaunamos iš angliavandenių, vartojamų dietoje, pavyzdžiui, ryžių, duonos, makaronų, tarp kitų krakmolingų daržovių. Kai kraujyje yra mažai gliukozės, ji taip pat gali būti gaunama iš kepenyse saugomų glikogeno molekulių.

Per ilgą laiką arba procesuose, kuriems reikalingos papildomos energijos sąnaudos, reikia gauti šią energiją iš riebalų rūgščių, kurios mobilizuojamos iš riebalinio audinio.

Šios riebalų rūgštys patenka į daugelį medžiagų apykaitos reakcijų, kurios jas suaktyvina ir leidžia jas transportuoti į mitochondrijos vidų, kur jos bus oksiduotos. Šis procesas vadinamas riebalų rūgščių β-oksidacija ir šiais atvejais suteikia iki 80% papildomos energijos.

Baltymai ir riebalai yra paskutinis rezervas, skirtas sintetinti naujas gliukozės molekules, ypač esant labai nevalgius. Ši reakcija yra anabolinio tipo ir vadinama gliukoneogeneze.

Cheminės energijos transformacijos į metabolinę energiją procesas

Sudėtingos maisto produktų molekulės, pvz., Cukrūs, riebalai ir baltymai, yra gausūs ląstelių energijos šaltiniai, nes didžioji dalis energijos, naudojamos šioms molekulėms formuoti, yra saugoma pažodžiui per chemines jungtis, kurios juos laiko kartu.

Mokslininkai gali matuoti maisto produktuose saugomą energijos kiekį naudojant prietaisą, vadinamą kalorimetriniu siurbliu. Naudojant šį metodą, maistas patalpinamas kalorimetru ir šildomas, kol jis nudegs. Reakcijos metu išsiskirianti pernelyg didelė šiluma yra tiesiogiai proporcinga maisto produkte esančiam energijos kiekiui.

Realybė yra ta, kad ląstelės neveikia kaip kalorimetrai. Užuot deginusi energiją didelėje reakcijoje, ląstelės išskiria savo maisto molekulėse saugomą energiją lėtai per keletą oksidacijos reakcijų..

Oksidacija

Oksidacija apibūdina cheminės reakcijos tipą, kuriame elektronai perkeliami iš vienos molekulės į kitą, keičiant donoro ir akceptoriaus molekulių sudėtį ir energijos kiekį. Maisto molekulės veikia kaip elektronų donorai.

Per kiekvieną oksidacijos reakciją, susijusią su maisto skilimu, reakcijos produktas turi mažesnį energijos kiekį nei donoro molekulė, kuri prieš ją buvo pateikta maršrute.

Tuo pačiu metu elektronų priėmėjų molekulės užfiksuoja dalį energijos, kuri prarandama iš maisto molekulės per kiekvieną oksidacijos reakciją, ir saugo ją vėlesniam naudojimui..

Galų gale, kai kompleksinės organinės molekulės anglies atomai yra visiškai oksiduoti (reakcijos grandinės pabaigoje), jie išsiskiria anglies dioksido pavidalu..

Ląstelės neišnaudoja oksidacijos reakcijų energijos, kai tik jos išleidžiamos. Taip atsitinka, kad jie paverčia juos mažomis, energiją turinčiomis molekulėmis, tokiomis kaip ATP ir NADH, kurios gali būti naudojamos visame ląstelėje, siekiant padidinti medžiagų apykaitą ir kurti naujus ląstelių komponentus.

Rezervinė galia

Kai energija yra gausu, eukariotinės ląstelės sukuria didesnes, energiją turinčias molekules, kad išsaugotų šią perteklinę energiją.

Gautas cukrus ir riebalai yra laikomi nuosėdose ląstelėse, iš kurių kai kurios yra pakankamai didelės, kad būtų matomos elektronų mikroskopuose.

Gyvūnų ląstelės taip pat gali sintezuoti gliukozės (glikogeno) šakotus polimerus, kurie savo ruožtu yra susumuojami į daleles, kurias galima stebėti elektronų mikroskopu. Ląstelė gali greitai mobilizuoti šias daleles, kai jai reikia greitos energijos.

Tačiau, esant normalioms aplinkybėms, žmonės turi pakankamai glikogeno, kad suteiktų energijos dieną. Augalų ląstelės nesukelia glikogeno, bet gamina skirtingus gliukozės polimerus, kurie yra žinomi kaip krakmolai, kurie yra saugomi granulėse.

Be to, tiek augalų ląstelės, tiek gyvūnai kaupia energiją, gliukozę sukeldami riebalų sintezės keliuose. Vienas gramas riebalų yra beveik šešis kartus didesnis už tą patį glikogeno kiekį, tačiau riebalų energija yra mažesnė nei glikogeno..

Tačiau kiekvienas saugojimo mechanizmas yra svarbus, nes ląstelėms reikia tiek trumpalaikių, tiek ilgalaikių energijos išteklių..

Riebalai laikomi lašeliuose ląstelių citoplazmoje. Žmonės paprastai saugo pakankamai riebalų, kad jų ląstelės energijai tiektų keletą savaičių.

Nuorodos

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis red.). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemija (8-asis red.). W. H. Freeman ir bendrovė
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2 red.) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulinės ląstelės biologija (8-asis red.). W. H. Freeman ir bendrovė.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Gyvenimas: biologijos mokslas (7-asis red.). Sinauer Associates ir W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7-asis red.) „Cengage“ mokymasis.
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biochemijos pagrindai: gyvenimas molekuliniu lygiu (5-asis red.). Wiley.