Metabolická energia

Čo je metabolická energia?

Ten Metabolická energia Je to energia získaná všetkými živými bytosťami z chemickej energie obsiahnutej v potravinách (alebo živinách). Táto energia je v podstate rovnaká pre všetky bunky; Spôsob, ako sa dostať, je však veľmi rôznorodý.

Potraviny sú tvorené sériou biomolekúl rôznych typov, ktoré majú v ich väzbách skladovanú chemickú energiu. Týmto spôsobom môžu organizmy využívať potraviny uložené v potravinách a potom túto energiu využiť v iných metabolických procesoch.

Všetky živé organizmy potrebujú energiu na rast a reprodukciu, udržiavajú svoje štruktúry a reagujú na životné prostredie. Metabolizmus zahŕňa chemické procesy, ktoré podporujú život a ktoré umožňujú organizmom transformovať chemickú energiu na užitočnú energiu pre bunky.

U zvierat metabolizmus rozdeľuje uhľohydráty, lipidy, proteíny a nukleové kyseliny, aby sa zabezpečila chemická energia. Pokiaľ ide o ich časť, rastliny premenia osvetlenie slnka na chemickú energiu na syntézu iných molekúl; To sa deje počas procesu fotosyntézy.

Typy metabolických reakcií

Metabolizmus zahŕňa niekoľko typov reakcií, ktoré môžu byť zoskupené do dvoch veľkých kategórií: degradačné reakcie organických molekúl a syntézové reakcie iných biomolekúl.

Katabolizmus

Metabolické degradačné reakcie tvoria bunkový katabolizmus (alebo katabolické reakcie)). Zahŕňa oxidáciu molekúl energie, ako je glukóza a iné cukry (uhľohydráty). Keď tieto reakcie uvoľňujú energiu, nazývajú sa exergonické.

Anabolizmus

Naopak, syntézne reakcie tvoria bunkový anabolizmus (alebo anabolické reakcie)). Tieto vykonávajú procesy redukcie molekúl za vzniku iných bohatých na uloženú energiu, ako je glykogén. Pretože tieto reakcie konzumujú energiu, nazývajú sa Ender Giving.

Metabolické zdroje energie

Hlavné zdroje metabolickej energie sú:

• Glukózové molekuly.
• Mastné kyseliny.

Tieto tvoria skupinu biomolekúl, ktoré sa dajú rýchlo oxidovať, aby sa získala energia.

Glukózové molekuly pochádzajú väčšinou z sacharidov požívaných v strave, ako je ryža, chlieb, cestoviny, okrem iných derivátov bohatej zeleniny v škrobu. Ak je málo glukózy v krvi, možno ju získať aj z molekúl glykogénu uložených v pečeni.

Počas dlhodobého pôstu alebo v procesoch, ktoré si vyžadujú ďalšie výdavky na energiu.

Tieto mastné kyseliny trpia sériou metabolických reakcií, ktoré ich aktivujú a umožňujú ich transport do vnútra mitochondrií, kde budú oxidované. Tento proces sa nazýva p-oxidácia mastných kyselín a za týchto podmienok poskytuje až 80 % ďalšiu energiu.

Proteíny a tuky sú poslednou rezervou na syntézu nových molekúl glukózy, najmä v extrémnych prípadoch pôstu. Táto reakcia je anabolického typu a je známa ako glukoneogenéza.

Proces transformácie chemickej energie na metabolickú energiu

Komplexné potravinové molekuly, ako sú cukry, tuky a bielkoviny, sú bohaté zdroje energie pre bunky, pretože veľká časť energie použitej na vytvorenie týchto molekúl sa doslova ukladá v chemických väzbách, ktoré ich udržiavajú pohromade.

Vedci môžu zmerať množstvo energie uloženej v potravinách pomocou zariadenia nazývaného kalorimetrické čerpadlo. S touto technikou je jedlo umiestnené vo vnútri kalorimetra a zahrieva sa, až kým horí. Prebytočné teplo uvoľňované reakciou je priamo úmerné množstvu energie obsiahnutej v potravinách.

Realita je taká, že bunky nefungujú ako kalorimetre. Namiesto spaľovania energie vo veľkej reakcii bunky uvoľňujú energiu uloženú v ich potravinových molekulách pomaly prostredníctvom série oxidačných reakcií.

Oxidácia

Oxidácia opisuje typ chemickej reakcie, pri ktorej sa elektróny prenášajú z jednej molekuly na druhú, čím sa mení kompozícia a energetický obsah darcu a molekúl akceptorov. Potravinové molekuly pôsobia ako darcovia elektrónov.

Počas každej oxidačnej reakcie zapojenej do rozkladu potravín má reakčný produkt nižší energetický obsah ako molekula darcu, ktorá ju predchádzala na trase.

Zároveň elektrón prijímajúci molekuly zachytávajú časť energie stratenej z potravinovej molekuly počas každej oxidačnej reakcie a uložte ju na neskoršie použitie.

Nakoniec, keď sú atómy uhlíka komplexnej organickej molekuly úplne oxidované (na konci reakčného reťazca) sa uvoľňujú vo forme oxidu uhličitého.

Bunky nepoužívajú energiu oxidačných reakcií hneď po uvoľnení. Čo sa stane, je to, že z toho robia malé a bohaté molekuly v energii, ako sú ATP a NADH, ktoré sa môžu v celej bunke použiť na zvýšenie metabolizmu a budovanie nových bunkových komponentov.

Energia

Ak je energia hojná, eukaryotické bunky vytvárajú na ukladanie tejto prebytočnej energie väčšie a energeticky bohaté molekuly.

Výsledné cukry a tuky sa udržiavajú v depozitoch vo vnútri buniek, z ktorých niektoré sú dostatočne veľké na to, aby boli viditeľné v elektronických mikrografoch.

Živočíšne bunky môžu tiež syntetizovať rozvetvené polyméry glukózy (glykogén), ktoré sa zase pridávajú do častíc, ktoré sa dajú pozorovať elektronickou mikroskopiou. Bunka môže tieto častice rýchlo mobilizovať vždy, keď potrebujete rýchlu energiu.

Za normálnych okolností však ľudské bytosti ukladajú dostatočný glykogén na zabezpečenie energetického dňa. Rastlinné bunky neprodukujú glykogén, ale vyrábajú rôzne polyméry glukózy známych ako škroby, ktoré sa skladujú v granulách.

Okrem toho rastlinné bunky aj zvieratá udržiavajú energiu odvodením glukózy na dráhach syntézy tuku. Gram tuku obsahuje takmer šesťnásobok energie rovnakého množstva glykogénu, ale energia tukov je menej dostupná ako glykogén.

Napriek tomu je každý mechanizmus skladovania dôležitý, pretože bunky potrebujú usadeniny energie v krátkodobom aj dlhodobom horizonte.

Tuky sa ukladajú v kvapkách v bunkovej cytoplazme. Ľudia vo všeobecnosti ukladajú dostatok tuku na to, aby svoje bunky zásobovali niekoľko týždňov.

Odkazy

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, D., Raff, m., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biológia molekulárnej bunky (6. vydanie.). Girlandská veda.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochémia (8. vydanie.). W. H. Freeman a spoločnosť
3. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biológia (2. vydanie.) Pearson Education.
4. Ubytovňa, h., Berk, a., Kaiser, C., Krieger, m., Bretscher, a. , Ploegh, h., Amon, a. & Martin, K. (2016). Biológia molekulárnych buniek (8. vydanie.). W. H. Freeman a spoločnosť.
5. Purvie, w., Sadava, D., Orian, G. & Heller, h. (2004). Život: Veda biológie (7. vydanie.). Sinauer Associates a W. H. Freeman.
6. Šalamún, e., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biológia (7. vydanie.) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni (5. vydanie.). Mravný.