Energia metaboliczna

Co to jest energia metaboliczna?

Energia metaboliczna Jest to energia uzyskana przez wszystkie żywe istoty z energii chemicznej zawartej w żywności (lub składnikach odżywczych). Ta energia jest zasadniczo taka sama dla wszystkich komórek; Jednak sposób na uzyskanie jest bardzo zróżnicowany.

Pokarmy powstają przez szereg biomolekuł różnych typów, które mają energię chemiczną przechowywaną w swoich linkach. W ten sposób organizmy mogą korzystać z żywności przechowywanej w żywności, a następnie wykorzystywać tę energię w innych procesach metabolicznych.

Wszystkie żywe organizmy potrzebują energii, aby rosnąć i rozmnażać, utrzymywać swoje struktury i reagować na środowisko. Metabolizm obejmuje procesy chemiczne, które wspierają życie i pozwala organizmom przekształcić energię chemiczną w użyteczną energię dla komórek.

U zwierząt metabolizm rozkłada węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe, aby zapewnić energię chemiczną. Ze swojej strony rośliny przekształcają oświetlenie słońca w energię chemiczną, aby syntetyzować inne cząsteczki; Odbywa się to podczas procesu fotosyntezy.

Rodzaje reakcji metabolicznych

Metabolizm obejmuje kilka rodzajów reakcji, które można pogrupować w dwie duże kategorie: reakcje degradacji cząsteczek organicznych i reakcje syntezy innych biomolekuł.

Katabolizm

Reakcje degradacji metabolicznej stanowią katabolizm komórkowy (lub reakcje kataboliczne))). Obejmują one utlenianie cząsteczek energii, takich jak glukoza i inne cukry (węglowodany). Gdy reakcje te uwalniają energię, nazywane są one egzergoniczne.

Anabolizm

Natomiast reakcje syntezy tworzą anabolizm komórkowy (lub reakcje anaboliczne))). Wykonują one procesy redukcji cząsteczek, tworząc inne bogate w przechowywaną energię, takie jak glikogen. Ponieważ reakcje te zużywają energię, nazywane są enderem.

Metaboliczne źródła energii

Główne źródła energii metabolicznej to:

• Cząsteczki glukozy.
• Kwasy tłuszczowe.

Stanowią one grupę biomolekuł, które można szybko utlenić w celu uzyskania energii.

Cząsteczki glukozy pochodzą głównie z węglowodanów spożywanych w diecie, takich jak ryż, chleb, makaron, wśród innych pochodnych bogatych warzyw w skrobi. Gdy jest niewielka glukoza we krwi, można go również uzyskać z cząsteczek glikogenu przechowywanych w wątrobie.

Podczas przedłużonego postu lub w procesach wymagających dodatkowego wydatku energetycznego energia ta jest wymagana z kwasów tłuszczowych, które są mobilizowane z tkanki tłuszczowej.

Te kwasy tłuszczowe cierpią z szeregu reakcji metabolicznych, które je aktywują i pozwalają na transport do wnętrza mitochondriów, gdzie zostaną utlenione. Proces ten nazywa się β-utlenianie kwasów tłuszczowych i zapewnia do 80 % dodatkowej energii w tych warunkach.

Białka i tłuszcze są ostatnią rezerwą, która syntetyzuje nowe cząsteczki glukozy, szczególnie w ekstremalnych przypadkach na czczo. Ta reakcja jest typu anabolicznego i jest znana jako glukoneogeneza.

Proces transformacji energii chemicznej w energię metaboliczną

Złożone cząsteczki żywności, takie jak cukry, tłuszcze i białka, są bogatymi źródłami energii dla komórek, ponieważ znaczna część energii wykorzystywanej do tworzenia tych cząsteczek jest dosłownie przechowywana w wiązaniach chemicznych, które utrzymują je razem.

Naukowcy mogą mierzyć ilość energii przechowywanej w żywności za pomocą urządzenia o nazwie pompa kalorymetryczna. Dzięki tej technice pokarm jest umieszczany w kalorymetrze i nagrzewa się, aż się spali. Nadmiar ciepła uwalniany przez reakcję jest wprost proporcjonalny do ilości energii zawartej w żywności.

Rzeczywistość jest taka, że ​​komórki nie działają jako kalorymetry. Zamiast spalania energii w dużej reakcji komórki uwalniają energię przechowywaną w cząsteczkach pokarmowych powoli poprzez szereg reakcji utleniania.

Utlenianie

Utlenianie opisuje rodzaj reakcji chemicznej, w której elektrony są przenoszone z jednej cząsteczki na drugą, zmieniając skład i zawartość energii cząsteczek dawcy i akceptora. Cząsteczki żywności działają jako dawcy elektrony.

Podczas każdej reakcji utleniania zaangażowanej w rozkład żywności produkt reakcyjny ma niższą zawartość energii niż cząsteczka dawcy, która poprzedziła ją na trasie.

Jednocześnie elektron akceptujący cząsteczki wychwytują część energii utraconej z cząsteczki żywności podczas każdej reakcji utleniania i przechowują ją do późniejszego użycia.

Ostatecznie, gdy atomy węgla złożonej cząsteczki organicznej są całkowicie utlenione (na końcu łańcucha reakcji), są one uwalniane w postaci dwutlenku węgla.

Komórki nie wykorzystują energii reakcji utleniania, gdy tylko się uwolni. To się dzieje, że sprawiają, że są małe i bogate cząsteczki energii, takie jak ATP i NADH, które mogą być używane w komórce do zwiększenia metabolizmu i budowy nowych składników komórkowych.

Rezerwować energię

Gdy energia jest obfita, komórki eukariotyczne tworzą większe i bogate w energię cząsteczki do przechowywania nadmiaru energii.

Powstałe cukry i tłuszcze są przechowywane w osadach wewnątrz komórek, z których niektóre są wystarczająco duże, aby były widoczne w mikrografach elektronicznych.

Komórki zwierzęce mogą również syntetyzować rozgałęzione polimery glukozy (glikogenu), które z kolei są dodawane do cząstek, które można zaobserwować za pomocą mikroskopii elektronicznej. Komórka może szybko zmobilizować te cząstki, gdy tylko potrzebujesz szybkiej energii.

Jednak w normalnych okolicznościach ludzie przechowują wystarczającą glikogen, aby zapewnić Dzień Energii. Komórki roślinne nie wytwarzają glikogenu, ale wytwarzają różne polimery glukozy znane jako skrobie, które są przechowywane w granulkach.

Ponadto zarówno komórki roślinne, jak i zwierzęta zachowują energię poprzez wyprowadzenie glukozy na szlakach syntezy tłuszczu. Gram tłuszczu zawiera prawie sześć razy więcej energii tej samej ilości glikogenu, ale energia tłuszczu jest mniej dostępna niż glikogen.

Mimo to każdy mechanizm magazynowania jest ważny, ponieważ komórki potrzebują złóż energii zarówno w krótkim, jak i długoterminowym.

Tłuszcze są przechowywane w kropelach w cytoplazmie komórkowej. Ludzie zazwyczaj przechowują wystarczającą ilość tłuszczu, aby dostarczać komórki przez kilka tygodni.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, zm., Raff, m., Roberts, k. & Walter, p. (2014). Biologia komórki molekularnej (6 wyd.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, g. & Strayer, L. (2015). Biochemia (8 wyd.). W. H. Freeman and Company
3. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologia (2 wyd.) Edukacja Pearsona.
4. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c., Krieger, m., Bretscher, a. , Ploegh, godz., Amon, a. & Martin, K. (2016). Biologia komórek molekularnych (8 wyd.). W. H. Freeman and Company.
5. Purves, w., Sadava, d., Orians, g. & Heller, H. (2004). Życie: nauka o biologii (7 wyd.). Sinauer Associates i W. H. Obywatel.
6. Salomon, e., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologia (7 wyd.) Cengage Learning.
7. Voet, d., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Podstawy biochemii: życie na poziomie molekularnym (Ed.). Wiley.