Metaboliska energityper, källor, transformationsprocess

den metabolisk energi Det är den energi som alla levande varelser erhåller från den kemiska energi som ingår i mat (eller näringsämnen). Denna energi är i grunden densamma för alla celler; Emellertid är vägen för att få det mycket varierande.

Livsmedel bildas av en serie biomolekyler av olika slag, som har kemisk energi lagrad i sina bindningar. På detta sätt kan organismer dra nytta av den energi som lagras i mat och använd sedan denna energi i andra metaboliska processer.

Alla levande organismer behöver energi för att växa och reproducera, behålla sina strukturer och reagera på miljön. Metabolism omfattar de kemiska processer som upprätthåller livet och tillåter organismer att omvandla kemisk energi till användbar energi för celler.

Vid djur bryter metabolism ner kolhydrater, lipider, proteiner och nukleinsyror för att ge kemisk energi. Å andra sidan omvandlar växterna Solens ljus energi till kemisk energi för att syntetisera andra molekyler; de gör detta under fotosyntesprocessen.

index

• 1 Typer av metaboliska reaktioner
• 2 Källor för metabolisk energi
• 3 Process för omvandling av kemisk energi till metabolisk energi
  • 3.1 Oxidering
• 4 Backup power
• 5 referenser

Typer av metaboliska reaktioner

Metabolism består av flera typer av reaktioner som kan grupperas i två stora kategorier: reaktionerna av nedbrytning av organiska molekyler och syntesreaktionerna hos andra biomolekyler.

De metaboliska reaktionerna av nedbrytning utgör cellulär katabolism (eller kataboliska reaktioner). Dessa inbegriper oxidation av energirika molekyler, såsom glukos och andra sockerarter (kolhydrater). Eftersom dessa reaktioner släpper ut energi kallas de exergonics.

I motsats härtill utgör syntesreaktioner cellulär anabolism (eller anabola reaktioner). Dessa utför processer för reduktion av molekyler för att bilda andra rika på lagrad energi, såsom glykogen. Eftersom dessa reaktioner förbrukar energi kallas de endergonic.

Metaboliska energikällor

De viktigaste källorna till metabolisk energi är glukosmolekyler och fettsyror. Dessa utgör en grupp av biomolekyler som snabbt kan oxideras för energi.

Glukosmolekyler kommer främst från kolhydrater som tas in i kosten, såsom ris, bröd, pasta, bland annat derivat av stärkelse grönsaker. När det finns liten glukos i blodet, kan den också erhållas från glykogenmolekylerna som lagras i levern.

Under den långvariga snabba processen eller i processer som kräver ytterligare energiutgifter krävs det att man erhåller denna energi från fettsyrorna som mobiliseras från fettvävnaden.

Dessa fettsyror genomgår en serie metaboliska reaktioner som aktiverar dem, och tillåter deras transport till det inre av mitokondrier där de kommer att oxideras. Denna process kallas β-oxidation av fettsyror och ger upp till 80% ytterligare energi under dessa förhållanden.

Proteiner och fetter är den sista reserven för att syntetisera nya glukosmolekyler, särskilt i extrema fasta fall. Denna reaktion är av anabole typ och är känd som glukoneogenes.

Process för omvandling av kemisk energi till metabolisk energi

De komplexa molekylerna av livsmedel som sockerarter, fetter och proteiner är rika energikällor för celler, eftersom mycket av den energi som används för att bilda dessa molekyler lagras bokstavligen inom de kemiska bindningarna som håller dem tillsammans.

Forskare kan mäta mängden energi som lagras i mat med hjälp av en apparat som kallas en kalorimetrisk pump. Med denna teknik placeras maten inuti kalorimetern och upphettas tills den brinner. Det överskottsvärme som frigörs av reaktionen är direkt proportionellt mot mängden energi som ingår i maten.

Verkligheten är att celler inte fungerar som kalorimetrar. I stället för att bränna energin i en stor reaktion släpper cellerna upp den energi som lagras i sina livsmedelsmolekyler långsamt genom en serie oxidationsreaktioner.

oxidation

Oxidation beskriver en typ av kemisk reaktion i vilken elektroner överförs från en molekyl till en annan, förändrar kompositionen och energiinnehållet i donator- och acceptormolekylerna. Matmolekyler fungerar som elektrondonorer.

Under varje oxidationsreaktion involverad i sönderdelningen av maten har reaktionsprodukten en lägre energiinnehåll än donormolekylen som föregick den på vägen.

Samtidigt fångar elektronacceptormolekylerna en del av den energi som förloras från livsmedelsmolekylen under varje oxidationsreaktion och förvarar den för senare användning..

Så småningom, när kolatomerna i en komplex organisk molekyl fullständigt oxideras (i slutet av reaktionskedjan) frisätts de i form av koldioxid.

Cellerna använder inte energi från oxidationsreaktionerna så snart den släpps. Vad händer är att de omvandlar det till små, energirika molekyler, såsom ATP och NADH, som kan användas i hela cellen för att öka ämnesomsättningen och bygga nya cellulära komponenter.

Reservkraft

När energi är rikligt skapar eukaryota celler större, energirika molekyler för att lagra denna överflödiga energi.

De resulterande sockerarterna och fetterna förvaras i avlagringar i cellerna, av vilka några är tillräckligt stora för att vara synliga i elektronmikrografierna.

Djurceller kan också syntetisera grenade polymerer av glukos (glykogen), vilka i sin tur aggregeras i partiklar som kan observeras genom elektronmikroskopi. En cell kan snabbt mobilisera dessa partiklar närhelst det behöver snabb energi.

Under normala förhållanden lagrar man emellertid tillräckligt med glykogen för att ge en dag med energi. Växtceller producerar inte glykogen, men gör olika glukospolymerer kända som stärkelser, vilka lagras i granuler.

Dessutom lagrar både växtceller och djur energi genom att härleda glukos i vägarna för fettsyntesen. Ett gram fett innehåller nästan sex gånger energi av samma mängd glykogen, men fettens energi är mindre tillgänglig än glykogen.

Ändå är varje lagringsmekanism viktig eftersom cellerna behöver både kortfristiga och långsiktiga energibesparingar..

Fetter lagras i droppar i cytoplasma av celler. Människor lagrar vanligtvis tillräckligt med fett för att leverera sina celler med energi i flera veckor.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6: e upplagan). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokemi (8: e upplagan). W. H. Freeman och Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). biologi (2: e upplagan) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8: e upplagan). W. H. Freeman och Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Livet: biologins vetenskap (7: e upplagan). Sinauer Associates och W. H. Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologi (7: e upplagan) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grundämnena för biokemi: Livet på molekylär nivå (5: e upplagan). Wiley.