Związek między materią a energią obserwowaną w odżywianiu komórek

Co to jest odżywianie komórkowe?

Odżywianie komórkowe to proces, w którym małe komórki, które składają się na nasze ciało i wszystkie żywe istoty, przyjmują substancje chemiczne z środowiska i przekształcają je w materię i energię, których używają do życia.

Komórki są jak małe fabryki, które wymagają danych wejściowych, aby móc wytwarzać substancje, z których są wytwarzane. Te dane wejściowe (które często są złożonymi substancjami) są tym, co mamy na myśli, gdy mówimy o „materii” lub materialnej części żywienia komórkowego.

Z drugiej strony te małe fabryki mają złożoną maszynerię komórkową, która pracuje 24 godziny na dobę, każdego dnia w roku, a także wymagają energii. Jak zobaczymy za chwilę, energia ta jest ściśle powiązana z surowcem, którego komórka używa do swojego wzrostu i reprodukcji.

Związek między materią a energią

Co jest potrzebne do pracy każdego samochodu? Oprócz silnika, skrzyni biegów, czterech kół oraz konstrukcji i ciała, aby wszystko było razem, potrzebuje również paliwa.

To samo dotyczy komórek. Potrzebują paliwa, w którym mogą uzyskać energię niezbędną do utrzymania wszystkich procesów życia.

W przypadku samochodu benzynowego paliwo powstaje przez klasę chemikaliów zwaną węglowodorem, ale w przypadku komórek energia pochodzi z węglowodanów i innych substancji organicznych.

I jak ta energia jest uwalniana? Łamanie wiązań chemicznych, które utrzymują różne atomy, które tworzą cząsteczki razem.

Jak mierzona jest energia zawarta w składnikach odżywczych?

Energia zawarta w żywności jest mierzona w kalorii. A kaloria Jest to ilość energii w postaci ciepła potrzebnego do ogrzewania lub zwiększenia temperatury grama wody do centrurki.

Sposób, w jaki określa się, ile energii jest w jedzeniu, jest je spalić, a następnie pomiar, ile próbki wody z uwalnianym ciepłem jest podgrzewane.

Na przykład, jeśli spalimy 1 gram mąki pszennej, 3 zostaną uwalniane.640 kalorii. To ciepło wystarczy, aby podgrzewać 3.640 g wody (nieco więcej niż 3 i pół litra) od 25 ° C do 26 ° C. Możemy również postrzegać to jako niezbędną ilość ciepła do ogrzewania 60 gramów wody z 20 ° C do 80 ° C.

Uwaga: Kiedy czytamy kalorie żywności na etykiecie, należy zachować ostrożność, ponieważ istnieją dwa rodzaje kalorii. Mała kaloria (reprezentowana jako wapno) to normalna kaloria. Jednak wiele etykiet pokazuje kalorie z literami kapitałowymi (wapna), które faktycznie równa się 1.000 kalorii lub 1 kilokaloria.

Jak te komórki energetyczne zużywają?

Komórki nie wykorzystują energii uwalnianej z przetwarzania żywności bezpośrednio w postaci ciepła. Zamiast tego przechowują całą tę energię w postaci specjalnych cząsteczek zwanych adenosingiem lub ATP.

To ATP to prawdziwe paliwo, które wszystkie komórki wykorzystują dla zdecydowanej większości reakcji chemicznych, które utrzymują ich przy życiu. To tak, jakby jeść węglowodany, które jemy, były ropą naftową, że komórka udoskonalona do wytworzenia benzyny o wysokiej oktanowej (ATP), której te same komórki używają, aby uruchomić silnik. Odbywa się to w małych fabrykach zwanych mitochondriami.

Skąd pochodzi sprawa?

Węglowodany zawierają tylko węgiel, wodór i tlen, ale komórki powstają przez wiele innych pierwiastków. Reszta materiałów budowlanych do produkcji różnych części komórek pochodzi z białka, lipidów, kwasów nukleinowych i innych substancji chemicznych, które nasze komórki przetwarzają. Substancje te mogą pochodzić z jednego z dwóch źródeł:

• Pochodzą ze środowiska (na przykład jemy je w naszej diecie), a następnie pochłaniamy komórki.
• Składają się z organelli i innych elementów tych samych komórek, które są poddawane recyklingowi w celu oszczędności wysiłku i energii.

Heterotroficzne autotroficzne odżywianie i odżywianie

W zależności od rodzaju substancji, które ich komórki mogą wykorzystać jako źródło materii i energii, możemy rozróżnić dwa różne rodzaje żywych istot: autotrofy i heterotrofy.

Autotrofy to żywe istoty, które mogą wchłonąć substancje nieorganiczne środowiska i przekształcić je w żywność ekologiczną dla komórek. Rośliny są typowym przykładem autotrofów.

Z drugiej strony jesteśmy heterotrofami, to znaczy żywych istot, których nie możemy zsyntetyzować własnego jedzenia. Z tego powodu musimy spożywać inne żywe istoty, aby móc używać substancji odżywczych, z których są one tworzone.

Jednak niezależnie od tego, czy jest to odżywianie autotroficzne czy heterotrof, oba procesy żywienia komórkowego mają pewne wspólne etapy.

Proces żywienia komórkowego

Jedzenie jedzenia

Odżywianie komórkowe zaczyna się od spożycia pokarmu. Dla nas oznacza to jedzenie. Nasze pokarmy zawierają wszelkiego rodzaju złożone związki utworzone przez bardzo duże cząsteczki, które nie pasują do komórek, więc nasze trawienie jest odpowiedzialne za ich rozbicie i posiekanie w małych kawałkach, aby komórki mogły je wchłonąć.

W przypadku roślin bezpośrednio wchłaniają nieorganiczne składniki odżywcze przez swoje korzenie i liście.

Włączenie substancji do komórki

Po trawieniu mniejsze kawałki są wchłaniane i rozmieszczone przez krew do reszty ciała, gdzie komórki wchłaniają je przez różne mechanizmy.

Trawienie substancji komórkowej

Po wejściu do komórek substancje te są atakowane zestawem enzymów, które zasadniczo rozbrojenia białka, węglowodany, DNA, RNA i trójglicerydy, aby pozostawić wszystkie małe bloki konstrukcyjne gotowe na następny krok.

Metabolizm

Po „nieuzbrojonych” żywności można je przetwarzać na dwa sposoby:

Katabolizm

Katabolizm, zwany także destrukcyjnym metabolizmem, nadal łamie największe cząsteczki w mniejszych, uwalniając w ten sposób energię zawartą w jej połączeniach. W przypadku ludzi proces ten utlenia glukozę i inne węglowodany za pomocą tlenu powietrza do wytwarzania dwutlenku węgla, wody i ATP.

Anabolizm

Jest to część metabolizmu, w której komórka wykorzystuje małe bloki konstrukcyjne, takie jak aminokwasy i nukleotydy do budowy białek i DNA, między innymi dużymi cząsteczkami, które następnie stają się częścią komórki.

Wydalanie odpadów

Proces żywienia obejmuje również wydalanie wszystkich toksycznych odpadów z wnętrza komórki, a następnie wewnątrz ciała. Ten ostatni proces zamyka cykl odżywiania komórek i spośród wszystkich utrzymywania kompletnego układu w ciągłym funkcjonowaniu.