אנרגיה מטבולית סוגי, מקורות, תהליך של טרנספורמציה

ה אנרגיה מטבולית זה האנרגיה כי כל היצורים החיים לקבל מן האנרגיה הכימית הכלול מזון (או חומרים מזינים). אנרגיה זו היא בעצם זהה עבור כל התאים; עם זאת, הדרך להשיג את זה הוא מגוון מאוד.

מזונות נוצרים על ידי סדרה של biomolecules מסוגים שונים, אשר יש אנרגיה כימית המאוחסנים האג"ח שלהם. בדרך זו, אורגניזמים יכולים לנצל את האנרגיה המאוחסנת במזון ולאחר מכן להשתמש באנרגיה זו בתהליכים מטבוליים אחרים.

כל היצורים החיים זקוקים לאנרגיה כדי לגדול ולהתרבות, לשמור על המבנים שלהם ולהגיב על הסביבה. המטבוליזם מקיף את התהליכים הכימיים המקיימים חיים ומאפשר לאורגניזמים להפוך אנרגיה כימית לאנרגיה שימושית לתאים.

בחיות, מטבוליזם שובר פחמימות, שומנים, חלבונים וחומצות גרעין כדי לספק אנרגיה כימית. מצד שני, הצמחים להמיר את האנרגיה הקלה של השמש לתוך אנרגיה כימית כדי לסנתז מולקולות אחרות; הם עושים זאת במהלך תהליך הפוטוסינתזה.

אינדקס

• 1 סוגים של תגובות מטבוליות
• מקורות של אנרגיה מטבולית
• 3 תהליך הטרנספורמציה של אנרגיה כימית לאנרגיה מטבולית
  • 3.1 חמצון
• 4 כוח גיבוי
• 5 הפניות

סוגי תגובות מטבוליות

מטבוליזם מורכב מסוגים שונים של תגובות שניתן לקבץ לשתי קטגוריות רחבות: תגובות השפלה של מולקולות אורגניות ותגובות סינתזה של ביומולקולות אחרות.

תגובות מטבוליות של השפלה מהווים catabolism הסלולר (או תגובות קטבוליות). אלה כרוכות בחמצון של מולקולות עשירות באנרגיה, כגון גלוקוז וסוכרים אחרים (פחמימות). כמו אלה תגובות לשחרר אנרגיה, הם נקראים exergonics.

לעומת זאת, תגובות סינתזה מייצרות אנאבוליזם סלולרי (או תגובות אנבוליות). אלה מבוצעים תהליכים של הפחתת מולקולות כדי ליצור אחרים עשירים באנרגיה מאוחסנת, כגון גליקוגן. מכיוון שהתגובות האלה צורכות אנרגיה, הן נקראות אנרגוניות.

מקורות אנרגיה מטבוליים

המקורות העיקריים של אנרגיה מטבולית הם מולקולות גלוקוז וחומצות שומן. אלה מהווים קבוצה של ביומולקולות שניתן לחמצן במהירות עבור אנרגיה.

מולקולות גלוקוז מגיעות בעיקר מפחמימות שנלקחות בתזונה, כגון אורז, לחם, פסטה, בין נגזרות אחרות של ירקות עמילניים. כאשר יש גלוקוז קטן בדם, זה יכול להיות גם לקבל מן מולקולות הגליקוגן מאוחסן בכבד.

במהלך הצום הממושך, או בתהליכים הדורשים הוצאה נוספת של אנרגיה, הוא נדרש לקבל את האנרגיה הזאת מחומצות השומן שגויסו מרקמת השומן.

חומצות שומן אלו עוברים סדרה של תגובות מטבוליות המפעילות אותן, ומאפשרות את העברתן אל פנים המיטוכונדריה, שם הן יחמצנו. תהליך זה נקרא β- חמצון של חומצות שומן ומספק עד 80% אנרגיה נוספת בתנאים אלה.

חלבונים ושומנים הם העתודה האחרונה לסינתזה של מולקולות גלוקוז חדשות, במיוחד במקרים של צום קיצוני. תגובה זו היא מסוג anabolic והוא ידוע בשם gluconeogenesis.

תהליך טרנספורמציה של אנרגיה כימית לאנרגיה מטבולית

המולקולות המורכבות של מזונות כגון סוכרים, שומנים וחלבונים הם מקורות אנרגיה עשירים לתאים, מכיוון שרוב האנרגיה המשמשת ליצירת המולקולות האלה מאוחסנת ממש בתוך הקשרים הכימיים המחזיקים אותם יחד.

מדענים יכולים למדוד את כמות האנרגיה המאוחסנת במזון באמצעות מכשיר הנקרא משאבה קלורימטית. בעזרת טכניקה זו, המזון ממוקם בתוך calorimeter ומחומם עד שהוא שורף. החום העודף המשתחרר בתגובה הוא יחסי ביחס לכמות האנרגיה הכלולה במזון.

המציאות היא שהתאים לא עובדים כמו קלורימטרים. במקום לשרוף את האנרגיה בתגובה גדולה, התאים משחררים את האנרגיה המאוחסנת במולקולות המזון שלהם באיטיות באמצעות סדרה של תגובות חמצון.

חמצון

חמצון מתאר סוג של תגובה כימית שבה האלקטרונים מועברים ממולקולה אחת לאחרת, ומשנים את הרכב ותכולת האנרגיה של התורם ומולקולות הקבלה. מולקולות המזון פועלות בתור תורמים אלקטרונים.

במהלך כל תגובה חמצון מעורב בפירוק המזון, לתוצר של התגובה יש תוכן אנרגיה נמוך יותר מאשר מולקולה התורם שקדם לה על המסלול.

במקביל, מולקולות acceptor אלקטרונים ללכוד חלק מהאנרגיה כי הוא איבד מן המולקולה מזון במהלך כל תגובה חמצון ולאחסן אותו לשימוש מאוחר יותר..

בסופו של דבר, כאשר אטומי הפחמן של מולקולה אורגנית מורכבת מתחמצנים לחלוטין (בסוף שרשרת התגובה) הם משוחררים בצורה של פחמן דו חמצני.

התאים אינם משתמשים באנרגיה של תגובות החמצון ברגע שהוא משוחרר. מה שקורה הוא שהם הופכים אותו למולקולות קטנות ועשירות באנרגיה, כגון ATP ו- NADH, אשר ניתן להשתמש בהן בכל התא כדי להגביר את חילוף החומרים ולבנות רכיבים סלולריים חדשים.

כוח השמורה

כאשר האנרגיה שופעת, תאים אוקריוטים יוצרים מולקולות עשירות יותר באנרגיה כדי לאחסן את האנרגיה העודפת.

סוכרים ושומנים וכתוצאה מכך נשמרים פיקדונות בתוך התאים, שחלקם גדולים מספיק כדי להיות גלוי micrographs אלקטרונים.

תאים בעלי חיים יכולים גם לסנתז פולימרים מסועפים של גלוקוז (גליקוגן), אשר בתורם מצטברים לחלקיקים שניתן לראות על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים. תא יכול לגייס במהירות את החלקיקים האלה בכל פעם שהוא זקוק לאנרגיה מהירה.

עם זאת, בנסיבות רגילות בני האדם לאחסן גליקוגן מספיק כדי לספק יום של אנרגיה. תאי הצמח אינם מייצרים גליקוגן, אלא מייצרים פולימרים שונים של גלוקוז הידועים בשם עמילנים, אשר מאוחסנים בגרגרים.

בנוסף, הן בתאי הצמחים והן בבעלי החיים מאחסנים אנרגיה על ידי הפקת גלוקוז במסלולי סינתזת השומן. גרם אחד של שומן מכיל כמעט פי שישה את האנרגיה של אותה כמות של גליקוגן, אך האנרגיה של השומן פחות זמינה מזו של גליקוגן.

עם זאת, כל מנגנון אחסון חשוב כי התאים זקוקים הן לטווח קצר וארוכות טווח פיקדונות אנרגיה..

שומנים מאוחסנים טיפות בציטופלזמה של תאים. בני אדם בדרך כלל לאחסן מספיק שומן כדי לספק את התאים שלהם עם אנרגיה במשך כמה שבועות.

הפניות

1. אלברטס, ב, ג 'ונסון, א, לואיס, ג' יי, מורגן, ד, Raff, M., רוברטס, ק & וולטר, פ (2014). ביולוגיה מולקולרית של התא (כרך 6). מדע גרלנד.
2. ברג, ג ', טימוצקו, ג', Gatto, G & Strayer, L. (2015). ביוכימיה (8th ed.). וו פרימן וחברה
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). ביולוגיה (2nd ed.) Pearson חינוך.
4. לודג, ח ', עמון, א' ומרטין, ק '(2016), ל', ח ', ברק, א', קייזר, ג ', קריגר,. ביולוגיה תא מולקולרית (8th ed.). וו פרימן וחברה.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). החיים: מדע הביולוגיה (מהד 'השביעית). סינואר ושות 'וו' פרימן.
6. סולומון, א ', ברג, ל' ומרטין, ד '(2004). ביולוגיה (7 ed.) Cengage למידה.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). יסודות הביוכימיה: החיים ברמה המולקולרית (מהד 'ה -5). ויילי.