Metaboliset energiatyypit, lähteet, muuntamisprosessi



aineenvaihduntaa se on energia, jonka kaikki elävät olennot saavat elintarvikkeiden (tai ravintoaineiden) sisältämästä kemiallisesta energiasta. Tämä energia on periaatteessa sama kaikille soluille; tapa hankkia se on kuitenkin hyvin monipuolinen.

Elintarvikkeet muodostuvat useista eri tyyppisistä biomolekyyleistä, joilla on niiden sidoksissa kemiallinen energia. Näin organismit voivat hyödyntää elintarvikkeissa varastoitua energiaa ja käyttää tätä energiaa muissa aineenvaihduntaprosesseissa.

Kaikki elävät organismit tarvitsevat energiaa kasvamaan ja lisääntymään, ylläpitämään rakenteitaan ja reagoimaan ympäristöön. Aineenvaihdunta kattaa kemialliset prosessit, jotka ylläpitävät elämää ja mahdollistavat organismien muuntamisen kemialliseksi energiaksi solujen hyödylliseksi energiaksi.

Eläimissä aineenvaihdunta hajottaa hiilihydraatit, lipidit, proteiinit ja nukleiinihapot kemiallisen energian aikaansaamiseksi. Toisaalta kasvit muuttavat auringon valoenergian kemialliseksi energiaksi syntetisoimaan muita molekyylejä; ne tekevät tämän fotosynteesin aikana.

indeksi

  • 1 Metabolisten reaktioiden tyypit
  • 2 Metabolisen energian lähteet
  • 3 Kemiallisen energian muuttuminen metaboliseksi energiaksi
    • 3.1 Hapetus
  • 4 Varmuuskopiointi
  • 5 Viitteet

Metabolisten reaktioiden tyypit

Metabolia käsittää useita reaktiotyyppejä, jotka voidaan ryhmitellä kahteen laajaan luokkaan: orgaanisten molekyylien hajoamisen reaktiot ja muiden biomolekyylien synteesireaktiot.

Hajoamisen metaboliset reaktiot muodostavat solun katabolian (tai katabolisia reaktioita). Näihin kuuluu energian sisältävien molekyylien, kuten glukoosin ja muiden sokerien (hiilihydraattien) hapettuminen. Koska nämä reaktiot vapauttavat energiaa, niitä kutsutaan exergonicsiksi.

Sitä vastoin synteesireaktiot muodostavat solujen anabolian (tai anaboliset reaktiot). Nämä suorittavat molekyylien pelkistysprosesseja muiden muodostuneiden energian, kuten glykogeenin, muodostamiseksi. Koska nämä reaktiot kuluttavat energiaa, niitä kutsutaan endergoneiksi.

Metaboliset energialähteet

Metabolisen energian tärkeimmät lähteet ovat glukoosimolekyylit ja rasvahapot. Nämä muodostavat ryhmän biomolekyylejä, jotka voidaan nopeasti hapettaa energiaksi.

Glukoosimolekyylit tulevat enimmäkseen ruokavaliossa nautittavista hiilihydraateista, kuten riisistä, leipää, pastaa, muiden tärkkelyspitoisten vihannesten johdannaisten joukosta. Kun veressä on vähän glukoosia, se voidaan saada myös maksaan tallennetuista glykogeenimolekyyleistä.

Pitkäkeston aikana tai prosesseissa, jotka vaativat ylimääräistä energiankulutusta, on välttämätöntä saada tämä energia rasvahapoista, jotka mobilisoidaan rasvakudoksesta.

Nämä rasvahapot käyvät läpi useita metabolisia reaktioita, jotka aktivoivat ne ja sallivat niiden kuljetuksen mitokondrioiden sisäosiin, joissa ne hapetetaan. Tätä prosessia kutsutaan rasvahappojen β-hapetukseksi ja se antaa jopa 80% lisäenergiaa näissä olosuhteissa.

Proteiinit ja rasvat ovat viimeisin varanto uusien glukoosimolekyylien syntetisoimiseksi, erityisesti äärimmäisen paastossa. Tämä reaktio on anabolinen ja tunnetaan glukoneogeneesinä.

Kemiallisen energian muuttuminen aineenvaihduntaan

Elintarvikkeiden monimutkaiset molekyylit, kuten sokerit, rasvat ja proteiinit, ovat rikkaita energialähteitä soluille, koska suuri osa näiden molekyylien muodostamiseen käytetystä energiasta säilytetään kirjaimellisesti kemiallisten sidosten sisällä, jotka pitävät ne yhdessä.

Tutkijat voivat mitata elintarvikkeisiin tallennetun energian määrää käyttämällä kalorimetristä pumppua. Tällä tekniikalla ruoka asetetaan kalorimetrin sisälle ja lämmitetään, kunnes se palaa. Reaktion aiheuttama ylimääräinen lämpö on suoraan verrannollinen elintarvikkeen sisältämän energian määrään.

Todellisuus on, että solut eivät toimi kalorimetreinä. Sen sijaan, että polttaisiin energiaa suuressa reaktiossa, solut vapauttavat ravintoaineisiinsa varastoitua energiaa hitaasti useiden hapetusreaktioiden kautta..

hapetus

Hapetuksessa kuvataan kemiallisen reaktion tyyppi, jossa elektronit siirretään yhdestä molekyylistä toiseen, muuttamalla luovuttaja- ja akseptorimolekyylien koostumusta ja energiasisältöä. Elintarvikemolekyylit toimivat elektronin luovuttajina.

Jokaisen ruoan hajoamiseen liittyvän hapetusreaktion aikana reaktion tuotteella on alhaisempi energiasisältö kuin donorimolekyylillä, joka edeltää sitä reitillä.

Samaan aikaan elektronin vastaanottimen molekyylit sieppaavat osan energiasta, joka häviää elintarvikemolekyylistä jokaisen hapetusreaktion aikana, ja tallentaa se myöhempää käyttöä varten..

Lopulta, kun monimutkaisen orgaanisen molekyylin hiiliatomit ovat täysin hapettuneet (reaktioketjun lopussa), ne vapautuvat hiilidioksidin muodossa.

Solut eivät käytä hapetusreaktioiden energiaa heti, kun se on vapautettu. Se on, että ne muuttavat sen pieniksi, energiaa sisältäviksi molekyyleiksi, kuten ATP: ksi ja NADH: ksi, joita voidaan käyttää koko solussa aineenvaihdunnan tehostamiseksi ja uusien solukomponenttien rakentamiseksi.

Varavoima

Kun energia on runsaasti, eukaryoottisolut muodostavat suurempia, energiaa sisältäviä molekyylejä tallentamaan tämän ylimääräisen energian.

Tuloksena olevat sokerit ja rasvat säilytetään soluissa, joista jotkut ovat riittävän suuria nähtäviksi elektronimikroissa.

Eläinsolut voivat myös syntetisoida haarautuneita glukoosipolymeerejä (glykogeeniä), jotka puolestaan ​​aggregoituvat hiukkasiksi, jotka voidaan havaita elektronimikroskopialla. Solu voi mobilisoida nopeasti nämä hiukkaset aina, kun se tarvitsee nopeaa energiaa.

Normaaleissa olosuhteissa ihmiset kuitenkin säilyttävät riittävästi glykogeeniä, jotta saadaan energiaa. Kasvien solut eivät tuota glykogeeniä, vaan tekevät erilaisia ​​glukoosipolymeerejä, jotka tunnetaan tärkkelyksinä ja jotka varastoidaan rakeisiin.

Lisäksi sekä kasvisolut että eläimet säilyttävät energiaa johtaen glukoosin rasva-synteesireiteille. Yksi gramma rasvaa sisältää lähes kuusi kertaa saman verran glykogeenin energiaa, mutta rasvan energia on vähemmän käytettävissä kuin glykogeenin energia..

Jokainen tallennusmekanismi on kuitenkin tärkeä, koska solut tarvitsevat sekä lyhyen että pitkän aikavälin energian talletuksia..

Rasvat varastoidaan pisaroihin solujen sytoplasmaan. Ihmiset säilyttävät yleensä tarpeeksi rasvaa toimittamaan solujaan energiaa useita viikkoja.

viittaukset

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Solun molekyylibiologia (6. painos). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokemia (8. painos). W. H. Freeman ja Company
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). biologia (2. painos) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekyylisolubiologia (8. painos). W. H. Freeman ja Company.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Elämä: biologian tiede (7. painos). Sinauer Associates ja W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologia (7. painos) Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biokemian perusteet: Elämä molekyylitasolla (5. painos). Wiley.