Metabolske energityper, kilder, transformationsproces

den metabolisk energi Det er den energi, som alle levende væsener får fra den kemiske energi, der er indeholdt i fødevarer (eller næringsstoffer). Denne energi er stort set den samme for alle celler; Men vejen til at opnå det er meget forskelligartet.

Fødevarer er dannet af en række biomolekyler af forskellige typer, som har kemisk energi opbevaret i deres bindinger. På denne måde kan organismer drage fordel af den energi, der opbevares i fødevarer, og derefter bruge denne energi i andre metaboliske processer.

Alle levende organismer har brug for energi til at vokse og reproducere, opretholde deres strukturer og reagere på miljøet. Metabolisme omfatter de kemiske processer, som opretholder livet, og som gør det muligt for organismer at omdanne kemisk energi til nyttig energi til celler.

I dyr bryder stofskiftet kulhydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer for at give kemisk energi. På den anden side omdanner planterne Solens lysergi til kemisk energi for at syntetisere andre molekyler; de gør dette under fotosynteseprocessen.

indeks

• 1 Typer af metaboliske reaktioner
• 2 Kilder til metabolisk energi
• 3 Fremgangsmåde til omdannelse af kemisk energi til metabolisk energi
  • 3.1 Oxidering
• 4 Backup power
• 5 referencer

Typer af metaboliske reaktioner

Metabolisme omfatter flere typer reaktioner, der kan grupperes i to brede kategorier: reaktionerne for nedbrydning af organiske molekyler og syntese reaktioner fra andre biomolekyler.

De metaboliske reaktioner af nedbrydning udgør cellulær katabolisme (eller kataboliske reaktioner). Disse involverer oxidation af energirige molekyler, såsom glucose og andre sukkerarter (kulhydrater). Da disse reaktioner frigiver energi, kaldes de eksergonika.

I modsætning hertil udgør syntesereaktioner cellulær anabolisme (eller anabolske reaktioner). Disse udfører processer med reduktion af molekyler til dannelse af andre, der er rige på lagret energi, såsom glykogen. Fordi disse reaktioner forbruger energi, kaldes de endergonic.

Metaboliske energikilder

De vigtigste kilder til metabolisk energi er glucosemolekyler og fedtsyrer. Disse udgør en gruppe af biomolekyler, der hurtigt kan oxideres for energi.

Glucosemolekyler kommer hovedsageligt fra kulhydrater indtaget i kosten, såsom ris, brød, pasta, blandt andre derivater af stivelsesholdige grøntsager. Når der er lidt glukose i blodet, kan den også fås fra glycogenmolekylerne, der er lagret i leveren.

Under den langvarige hastighed eller i de processer, der kræver en ekstra udgift af energi, er det påkrævet at opnå denne energi fra fedtsyrer, som mobiliseres fra fedtvæv.

Disse fedtsyrer gennemgår en række metaboliske reaktioner, der aktiverer dem, og tillader deres transport til mitokondriens indre, hvor de vil blive oxideret. Denne proces kaldes β-oxidation af fedtsyrer og giver op til 80% ekstra energi under disse forhold.

Proteiner og fedtstoffer er den sidste reserve til syntetisering af nye glucosemolekyler, især i tilfælde af ekstrem fasting. Denne reaktion er af den anabolske type og er kendt som gluconeogenese.

Fremgangsmåde til omdannelse af kemisk energi til metabolisk energi

De komplekse molekyler af fødevarer som sukkerarter, fedtstoffer og proteiner er rige energikilder til celler, fordi meget af den energi, der bruges til at danne disse molekyler, opbevares bogstaveligt i de kemiske bindinger, der holder dem sammen.

Forskere kan måle mængden af ​​energi, der opbevares i fødevarer ved hjælp af en enhed kaldet en kalorimetrisk pumpe. Med denne teknik placeres fødevaren inde i kalorimeteret og opvarmes, indtil den brænder. Den overskydende varme frigivet af reaktionen er direkte proportional med mængden af ​​energi indeholdt i fødevaren.

Virkeligheden er, at cellerne ikke fungerer som kalorimetre. I stedet for at brænde energien i en stor reaktion frigiver cellerne energien, der er lagret i deres fødevaremolekyler langsomt gennem en række oxidationsreaktioner.

oxidation

Oxidation beskriver en type kemisk reaktion, hvor elektroner overføres fra et molekyle til et andet, ændrer sammensætningen og energiindholdet i donor- og acceptormolekylerne. Fødemolekyler virker som elektrondonorer.

Under hver oxidationsreaktion involveret i nedbrydning af fødevaren har reaktionsproduktet et lavere energiindhold end donormolekylet, der gik forud for det på ruten.

Samtidig opfanger elektronacceptormolekylerne en del af den energi, der går tabt fra fødevaremolekylet under hver oxidationsreaktion og opbevarer den til senere anvendelse..

Til sidst, når carbonatomerne i et komplekst organisk molekyle er fuldstændigt oxideret (i enden af ​​reaktionskæden) frigives de i form af kuldioxid.

Cellerne bruger ikke oxidationsreaktionens energi så snart den er frigivet. Hvad der sker er, at de konverterer det til små, energirige molekyler, såsom ATP og NADH, som kan anvendes i hele cellen for at øge stofskiftet og opbygge nye cellulære komponenter.

Reservekraft

Når energi er rigeligt, skaber eukaryote celler større, energirige molekyler for at gemme denne overskydende energi.

De resulterende sukkerarter og fedtstoffer opbevares i aflejringer i cellerne, hvoraf nogle er store nok til at være synlige i elektronmikrografierne.

Dyrceller kan også syntetisere forgrenede polymerer af glucose (glycogen), som igen aggregeres i partikler, som kan observeres ved elektronmikroskopi. En celle kan hurtigt mobilisere disse partikler, når det er nødvendigt med hurtig energi.

Under normale omstændigheder opbevarer mennesket nok glykogen til at give en dag med energi. Planteceller producerer ikke glykogen, men fremstiller forskellige glucosepolymerer kendt som stivelser, som opbevares i granuler.

Derudover oplagrer både planteceller og dyr energi ved at udlede glucose i veje syntese. Et gram fedt indeholder næsten seks gange energi af samme mængde glykogen, men fedtets energi er mindre tilgængelig end glykogen.

Alligevel er hver oplagringsmekanisme vigtig, fordi cellerne har brug for både kortfristede og langsigtede energiindskud..

Fedtstoffer opbevares i dråber i cytoplasma af celler. Mennesker gemmer normalt nok fedt til at forsyne deres celler med energi i flere uger.

referencer

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6. udgave). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8. udgave). W. H. Freeman og Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (2. udgave) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. udgave). W. H. Freeman og Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Livet: Biologiens videnskab (7. udgave). Sinauer Associates og W. H. Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udgave) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grundlag for biokemi: Livet på molekylær niveau (5. udgave). Wiley.