Врсте метаболичке енергије, извори, процес трансформације



Тхе метаболичка енергија то је енергија коју сва жива бића добијају од хемијске енергије која се налази у храни (или хранљивим састојцима). Ова енергија је у основи иста за све ћелије; међутим, начин добијања је веома разнолик.

Храна се формира из низа биомолекула различитих типова, који имају хемијску енергију ускладиштену у њиховим везама. На овај начин, организми могу искористити енергију похрањену у храни и онда користити ту енергију у другим метаболичким процесима.

Сви живи организми требају енергију да расту и репродукују се, одржавају своје структуре и реагују на околину. Метаболизам обухвата хемијске процесе који одржавају живот и који омогућавају организмима да трансформишу хемијску енергију у корисну енергију за ћелије.

У животиња, метаболизам разграђује угљене хидрате, липиде, протеине и нуклеинске киселине како би обезбедио хемијску енергију. С друге стране, биљке претварају светлосну енергију Сунца у хемијску енергију да синтетишу друге молекуле; они то раде током процеса фотосинтезе.

Индек

  • 1 Врсте метаболичких реакција
  • 2 Извори метаболичке енергије
  • 3 Процес трансформације хемијске енергије у метаболичку енергију
    • 3.1 Оксидација
  • 4 Резервна снага
  • 5 Референце

Врсте метаболичких реакција

Метаболизам обухвата неколико типова реакција које се могу груписати у две широке категорије: реакције деградације органских молекула и реакције синтезе других биомолекула..

Метаболичке реакције деградације представљају ћелијски катаболизам (или катаболичке реакције). Оне укључују оксидацију молекула богатих енергијом, као што су глукоза и други шећери (угљени хидрати). Како ове реакције ослобађају енергију, називају се егзергонијом.

Насупрот томе, реакције синтезе чине ћелијски анаболизам (или анаболичке реакције). Они спроводе процесе редукције молекула да формирају друге богате ускладиштене енергије, као што је гликоген. Пошто ове реакције троше енергију, оне се називају ендергонским.

Метаболички извори енергије

Главни извори метаболичке енергије су молекули глукозе и масне киселине. Оне чине групу биомолекула који се могу брзо оксидирати за енергију.

Глукозни молекули долазе углавном од угљених хидрата који се уносе у исхрану, као што су пиринач, хлеб, тестенине, међу осталим дериватима шкробног поврћа. Када је у крви мало глукозе, може се добити и из молекула гликогена које се чувају у јетри.

Током продуженог брзог, или у процесима који захтевају додатну потрошњу енергије, потребно је да се та енергија добије из масних киселина које се мобилизују из масног ткива..

Ове масне киселине пролазе кроз низ метаболичких реакција које их активирају и дозвољавају њихов транспорт у унутрашњост митохондрија гдје ће се оксидирати. Овај процес се назива β-оксидација масних киселина и обезбеђује до 80% додатне енергије под овим условима.

Протеини и масти су последња резерва за синтезу нових молекула глукозе, посебно у случајевима екстремног гладовања. Ова реакција је анаболичког типа и позната је као глуконеогенеза.

Процес трансформације хемијске енергије у метаболичку енергију

Сложени молекули хране као што су шећери, масти и протеини су богати извори енергије за ћелије, јер се велики део енергије која се користи за формирање ових молекула складишти буквално унутар хемијских веза које их држе заједно.

Научници могу мјерити количину енергије похрањене у храни помоћу уређаја званог калориметријска пумпа. Овом техником, храна се ставља у калориметар и загрева док не изгори. Вишак топлоте који се ослобађа реакцијом је директно пропорционалан количини енергије која се налази у храни.

Стварност је да ћелије не раде као калориметри. Уместо да сагоревају енергију у великој реакцији, ћелије споро ослобађају енергију ускладиштену у њиховим молекулама хране кроз низ оксидационих реакција.

Оксидација

Оксидација описује тип хемијске реакције у којој се електрони преносе из једне молекуле у другу, мијењајући састав и енергетски садржај молекула донора и акцептора. Молекули хране делују као донори електрона.

Током сваке оксидационе реакције укључене у разградњу хране, производ реакције има нижи енергетски садржај од молекула донора који му је претходио на путу.

У исто време, молекули акцептора електрона хватају део енергије која се губи из молекула хране током сваке оксидационе реакције и чувају је за каснију употребу..

На крају, када су атоми угљеника комплексног органског молекула потпуно оксидовани (на крају реакционог ланца) они се ослобађају у облику угљен диоксида.

Ћелије не користе енергију оксидационе реакције чим се она ослободи. Оно што се дешава је да га претварају у мале, енергетски богате молекуле, као што су АТП и НАДХ, који се могу користити у целој целини да би појачали метаболизам и изградили нове ћелијске компоненте.

Ресерве повер

Када је енергија у изобиљу, еукариотске ћелије стварају веће, енергетски богате молекуле за складиштење ове вишка енергије.

Добијени шећери и масти се чувају у наслагама унутар ћелија, од којих су неке довољно велике да буду видљиве у електронским микрографима..

Животињске ћелије такође могу синтетизовати разгранате полимере глукозе (гликогена), које се затим агрегирају у честице које се могу посматрати електронском микроскопијом. Ћелија може брзо да мобилизира те честице кад год јој је потребна брза енергија.

Међутим, у нормалним околностима људи чувају довољно гликогена да би обезбедили дан енергије. Биљне ћелије не производе гликоген, већ производе различите полимере глукозе познате као скроб, који се чувају у гранулама.

Поред тога, и биљне ћелије и животиње складиште енергију тако што добијају глукозу у путевима синтезе масти. Један грам масти садржи скоро шест пута већу енергију од исте количине гликогена, али енергија масти је мање доступна од гликогена.

Ипак, сваки механизам складиштења је важан јер ћелије требају и краткорочне и дугорочне енергетске депозите..

Масти се чувају у капљицама у цитоплазми ћелија. Људи обично чувају довољно масноће да би снабдевали своје ћелије енергијом неколико недеља.

Референце

  1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К. & Валтер, П. (2014). Молекуларна биологија ћелије (6. изд.). Гарланд Сциенце.
  2. Берг, Ј., Тимоцзко, Ј., Гатто, Г. & Страиер, Л. (2015). Биоцхемистри (8. изд.). В. Х. Фрееман анд Цомпани
  3. Цампбелл, Н. и Рееце, Ј. (2005). Биологи (2. изд.) Пеарсон Едуцатион.
  4. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Ц., Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., Амон, А. и Мартин, К. (2016). Молецулар Целл Биологи (8. изд.). В. Х. Фрееман анд Цомпани.
  5. Пурвес, В., Садава, Д., Орианс, Г. & Хеллер, Х. (2004). Живот: Наука о биологији (7. изд.). Синауер Ассоциатес и В. Х. Фрееман.
  6. Соломон, Е., Берг, Л. & Мартин, Д. (2004). Биологи (7. изд.) Ценгаге Леарнинг.
  7. Воет, Д., Воет, Ј. & Пратт, Ц. (2016). Основе биохемије: Живот на молекуларном нивоу (5. изд.). Вилеи.