Vrste presnovne energije, viri, proces transformacije



The presnovne energije to je energija, ki jo vsa živa bitja pridobijo iz kemične energije v hrani (ali hranilih). Ta energija je v osnovi enaka za vse celice; vendar je način pridobivanja zelo raznolik.

Živila so nastala z vrsto biomolekul različnih vrst, ki imajo v svojih vezih shranjene kemične energije. Na ta način lahko organizmi izkoristijo energijo, ki je shranjena v hrani, in jo nato uporabijo v drugih presnovnih procesih.

Vsi živi organizmi potrebujejo energijo, da rastejo in se razmnožujejo, vzdržujejo svoje strukture in se odzivajo na okolje. Presnova obsega kemijske procese, ki vzdržujejo življenje in omogočajo organizmom, da kemično energijo spremenijo v koristno energijo za celice.

Pri živalih metabolizem razgrajuje ogljikove hidrate, lipide, beljakovine in nukleinske kisline, da zagotovi kemično energijo. Po drugi strani pa rastline pretvorijo svetlobno energijo Sonca v kemijsko energijo, da sintetizirajo druge molekule; to počnejo v procesu fotosinteze.

Indeks

  • 1 Vrste presnovnih reakcij
  • 2 Viri presnovne energije
  • 3 Proces preoblikovanja kemijske energije v metabolno energijo
    • 3.1 Oksidacija
  • 4 Varnostno kopiranje
  • 5 Reference

Vrste presnovnih reakcij

Presnova obsega več tipov reakcij, ki jih lahko razdelimo v dve široki kategoriji: reakcije razgradnje organskih molekul in reakcije sinteze drugih biomolekul..

Presnovne reakcije razgradnje predstavljajo celični katabolizem (ali katabolne reakcije). Ti vključujejo oksidacijo energijsko bogatih molekul, kot so glukoza in drugi sladkorji (ogljikovi hidrati). Ker te reakcije sproščajo energijo, se imenujejo eksergonike.

Nasprotno pa sintezne reakcije sestavljajo celični anabolizem (ali anabolne reakcije). Ti izvajajo procese redukcije molekul, da tvorijo druge, bogate s shranjeno energijo, kot je glikogen. Ker te reakcije porabijo energijo, se imenujejo endergonične.

Metabolični energetski viri

Glavni viri metabolne energije so molekule glukoze in maščobne kisline. Te predstavljajo skupino biomolekul, ki se lahko hitro oksidirajo za energijo.

Glukozne molekule prihajajo večinoma iz ogljikovih hidratov, ki se zaužijejo v prehrani, kot so riž, kruh, testenine, med drugimi derivati ​​škrobne zelenjave. Kadar je v krvi malo glukoze, jo lahko dobimo tudi iz molekul glikogena, shranjenih v jetrih.

Med dolgotrajnim hitrim ali v postopkih, ki zahtevajo dodatno porabo energije, je potrebno pridobiti to energijo iz maščobnih kislin, ki se mobilizirajo iz maščobnega tkiva..

Te maščobne kisline so podvržene vrsti presnovnih reakcij, ki jih aktivirajo, in omogočajo njihov transport v notranjost mitohondrijev, kjer se bodo oksidirali. Ta proces se imenuje β-oksidacija maščobnih kislin in v teh pogojih zagotavlja do 80% dodatne energije.

Beljakovine in maščobe so zadnja rezerva za sintezo novih molekul glukoze, zlasti v primerih ekstremnega posta. Ta reakcija je anaboličnega tipa in je znana kot glukoneogeneza.

Proces pretvarjanja kemijske energije v metabolno energijo

Kompleksne molekule živil, kot so sladkorji, maščobe in beljakovine, so bogati viri energije za celice, ker je velik del energije, ki se uporablja za oblikovanje teh molekul, dobesedno shranjene v kemičnih vezavah, ki jih držijo skupaj..

Znanstveniki lahko izmerijo količino energije, shranjene v hrani, z napravo, imenovano kalorimetrična črpalka. S to tehniko se živilo postavi znotraj kalorimetra in segreje, dokler ne gori. Presežna toplota, ki jo sprosti reakcija, je neposredno sorazmerna s količino energije, ki jo vsebuje živilo.

Dejstvo je, da celice ne delujejo kot kalorimetri. Namesto, da bi energijo goreli v veliki reakciji, celice počasi sprostijo energijo, ki je shranjena v njihovih molekulah hrane, skozi vrsto oksidacijskih reakcij.

Oksidacija

Oksidacija opisuje vrsto kemijske reakcije, pri kateri se elektroni prenašajo iz ene molekule v drugo, pri čemer spreminjajo sestavo in energijsko vsebnost molekul donorja in akceptorja. Hranilne molekule delujejo kot darovalci elektronov.

Med vsako reakcijo oksidacije, vključeno v razgradnjo živila, ima produkt reakcije nižjo energijsko vsebnost kot donorska molekula, ki je bila pred njo na poti..

Hkrati pa molekule, ki sprejemajo elektrone, zajamejo del energije, ki se izgubi iz molekule hrane med vsako reakcijo oksidacije in jo shranijo za kasnejšo uporabo..

Sčasoma, ko so atomi ogljika kompleksne organske molekule popolnoma oksidirani (na koncu reakcijske verige), se sproščajo v obliki ogljikovega dioksida.

Celice ne uporabljajo energije oksidacijskih reakcij takoj, ko se sprosti. Kaj se zgodi, je, da ga pretvorijo v majhne, ​​energetsko bogate molekule, kot so ATP in NADH, ki se lahko uporabljajo v celici za pospeševanje presnove in izgradnjo novih celičnih komponent..

Rezervna moč

Ko je energija bogata, evkariontske celice ustvarjajo večje, energetsko bogate molekule, ki shranjujejo to presežno energijo.

Nastali sladkorji in maščobe se hranijo v usedlinah v celicah, od katerih so nekatere dovolj velike, da so vidne v elektronskih mikrografih..

Živalske celice lahko sintetizirajo tudi razvejane polimere glukoze (glikogena), ki se nato združijo v delce, ki jih lahko opazimo z elektronsko mikroskopijo. Celica lahko te delce hitro mobilizira, kadar potrebuje hitro energijo.

Vendar pa v normalnih okoliščinah ljudje shranijo dovolj glikogena, da zagotovijo dan energije. Rastlinske celice ne proizvajajo glikogena, ampak izdelujejo različne glukozne polimere, znane kot škrobi, ki se shranijo v granulah.

Poleg tega rastlinske celice in živali shranjujejo energijo s pridobivanjem glukoze v poteh sinteze maščob. En gram maščobe vsebuje skoraj šestkrat več energije enake količine glikogena, vendar je energija maščobe manj dostopna od energije glikogena..

Vendar je vsak mehanizem za shranjevanje pomemben, ker celice potrebujejo tako kratkoročne kot dolgoročne energetske depozite..

Maščobe se shranjujejo v kapljicah v citoplazmi celic. Ljudje običajno shranjujejo dovolj maščobe za oskrbo svojih celic z energijo več tednov.

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. in Walter, P. (2014). Molekularna biologija celice (6. izd.). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. in Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). W. H. Freeman in družba
  3. Campbell, N. in Reece, J. (2005). Biologija (2. izd.) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. in Martin, K. (2016). Molekularna celična biologija (8. izd.). W. H. Freeman in družba.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. in Heller, H. (2004). Življenje: znanost o biologiji (7. izd.). Sinauer Associates in W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. in Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. in Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni (5. izd.). Wiley.