Metabolske energityper, kilder, prosess for transformasjon

den metabolsk energi Det er energien som alle levende vesener får fra den kjemiske energien i mat (eller næringsstoffer). Denne energien er stort sett den samme for alle celler; Imidlertid er veien å oppnå det svært variert.

Matvarer dannes av en rekke biomolekyler av forskjellige typer, som har kjemisk energi lagret i deres bindinger. På denne måten kan organismer dra nytte av energien som er lagret i mat og deretter bruke denne energien i andre metabolske prosesser.

Alle levende organismer trenger energi til å vokse og reprodusere, opprettholde sine strukturer og reagere på miljøet. Metabolisme omfatter de kjemiske prosessene som opprettholder livet, og som lar organismer omdanne kjemisk energi til nyttig energi for celler.

Metabolismen bryter ned karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer for å gi kjemisk energi. På den annen side omdanner plantene Solens lys energi til kjemisk energi for å syntetisere andre molekyler; de gjør dette under prosessen med fotosyntese.

index

• 1 Typer av metabolske reaksjoner
• 2 Kilder til metabolsk energi
• 3 Prosess for transformasjon av kjemisk energi til metabolsk energi
  • 3.1 Oksidasjon
• 4 Backup power
• 5 referanser

Typer av metabolske reaksjoner

Metabolisme består av flere typer reaksjoner som kan grupperes i to brede kategorier: reaksjonene av nedbrytning av organiske molekyler og syntesereaksjonene av andre biomolekyler.

De metabolske reaksjonene av nedbrytning utgjør cellulær katabolisme (eller katabolske reaksjoner). Disse involverer oksidasjon av energirike molekyler, slik som glukose og andre sukkerarter (karbohydrater). Da disse reaksjonene frigjør energi, kalles de eksergonika.

I motsetning til dette utgjør syntesereaksjoner cellulær anabolisme (eller anabole reaksjoner). Disse utfører prosesser for reduksjon av molekyler for å danne andre som er rike på lagret energi, slik som glykogen. Fordi disse reaksjonene forbruker energi, kalles de endergonic.

Metabolske energikilder

De viktigste kildene til metabolsk energi er glukose molekyler og fettsyrer. Disse utgjør en gruppe av biomolekyler som raskt kan oksyderes for energi.

Glukosemolekyler kommer hovedsakelig fra karbohydrater som er inntatt i kosten, som ris, brød, pasta, blant annet derivater av stivelsesholdige grønnsaker. Når det er lite glukose i blodet, kan det også fås fra glykogenmolekylene lagret i leveren.

Under langvarig faste, eller prosesser som krever ytterligere energiforbruk er nødvendig for å oppnå denne energien fra fettsyrene blir mobilisert fra fettvev.

Disse fettsyrene gjennomgår en rekke metabolske reaksjoner som aktiverer dem, og tillater transport til det indre av mitokondriene hvor de vil bli oksidert. Denne prosessen kalles β-oksydasjon av fettsyrer og gir opptil 80% ekstra energi under disse forholdene.

Proteiner og fett er den siste reserven for å syntetisere nye glukose molekyler, spesielt i tilfeller av ekstrem fasting. Denne reaksjonen er av anabole typen og er kjent som glukoneogenese.

Prosess for transformasjon av kjemisk energi til metabolsk energi

Komplekse mat molekyler, slik som sukker, fett og proteiner er rike kilder til energi for cellene, fordi mye av den energi som brukes for å danne disse molekyler bokstavelig talt er lagret i de kjemiske bindinger som holder sammen.

Forskere kan måle mengden energi lagret i mat ved hjelp av en enhet kalt en kalorimetrisk pumpe. Med denne teknikken blir maten plassert inne i kalorimeteret og oppvarmet til den brenner. Overskuddsvarmen som frigjøres av reaksjonen er direkte proporsjonal med mengden energi som finnes i maten.

Virkeligheten er at cellene ikke fungerer som kalorimetre. I stedet for å brenne energien i en stor reaksjon, frigir cellene energien som er lagret i matmolekylene sakte gjennom en rekke oksidasjonsreaksjoner.

oksidasjon

Oksidasjon beskriver en type kjemisk reaksjon i hvilken elektroner overføres fra et molekyl til et annet, å endre sammensetningen og energiinnholdet av donor og akseptor-molekyler. Matmolekyler fungerer som elektrondonorer.

Under hver oksidasjonsreaksjon som er involvert i dekomponeringen av maten, har reaksjonsproduktet et lavere energiinnhold enn donormolekylet som gikk foran den på ruten.

Samtidig oppfanger elektronakseptormolekylene en del av energien som går tapt fra matmolekylet under hver oksidasjonsreaksjon og lagrer den til senere bruk..

Til slutt, når karbonatomer i et komplekst organisk molekyl er fullstendig oksidert (i enden av reaksjonskjeden) frigjøres de i form av karbondioksid.

Cellene bruker ikke energien til oksidasjonsreaksjonene så snart den slippes ut. Det som skjer er at lage små og energirike molekyler som ATP og NADH, som kan brukes i hele cellen for å øke stoffskiftet og bygge nye cellekomponenter.

Reserve kraft

Når energi er rikelig, skaper eukaryote celler større, energirike molekyler for å lagre denne overflødige energien.

De resulterende sukkerene og fettene holdes i avsetninger i cellene, hvorav noen er store nok til å være synlige i elektronmikrografer.

Dyrceller kan også syntetisere forgrenede polymerer av glukose (glykogen), som i sin tur aggregeres i partikler som kan observeres ved elektronmikroskopi. En celle kan mobilisere disse partiklene raskt når den trenger rask energi.

Men under normale omstendigheter lagrer man nok glykogen for å gi en dag med energi. Planteceller produserer ikke glykogen, men gjør forskjellige glukosepolymerer kjent som stivelser, som lagres i granuler.

I tillegg lagrer både planteceller og dyr energi ved å utlede glukose i veiene for fettsyntese. Et gram fett inneholder nesten seks ganger energi av samme mengde glykogen, men fettens energi er mindre tilgjengelig enn glykogen.

Likevel er alle lagringsmekanismer viktig fordi celler trenger både kortsiktige og langsiktige energiinnsatser..

Fett lagres i dråper i cytoplasma av celler. Mennesker lagrer vanligvis nok fett til å levere sine celler med energi i flere uker.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekylærbiologi av cellen (6. utgave). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokjemi (8. utgave). W. H. Freeman og Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (2. utg.) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Livet: biologiens vitenskap (7. utgave). Sinauer Associates og W. H. Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7. utg.) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grunnlaget for biokjemi: Livet på molekylivå (5. utgave). Wiley.