Tenaga metabolik

Apakah tenaga metabolik?

The Tenaga metabolik Adalah tenaga yang diperoleh oleh semua makhluk hidup dari tenaga kimia yang terkandung dalam makanan (atau nutrien). Tenaga ini pada dasarnya sama untuk semua sel; Walau bagaimanapun, cara untuk mendapatkan sangat pelbagai.

Makanan dibentuk oleh satu siri biomolekul pelbagai jenis, yang mempunyai tenaga kimia yang disimpan dalam pautan mereka. Dengan cara ini, organisma dapat memanfaatkan makanan yang disimpan dalam makanan dan kemudian menggunakan tenaga ini dalam proses metabolik lain.

Semua organisma hidup memerlukan tenaga untuk tumbuh dan menghasilkan semula, mengekalkan struktur mereka dan bertindak balas terhadap alam sekitar. Metabolisme merangkumi proses kimia yang menyokong kehidupan dan yang membolehkan organisma mengubah tenaga kimia menjadi tenaga berguna untuk sel.

Pada haiwan, metabolisme memecah karbohidrat, lipid, protein dan asid nukleik untuk memberikan tenaga kimia. Bagi bahagian mereka, tumbuh -tumbuhan menukar pencahayaan matahari menjadi tenaga kimia untuk mensintesis molekul lain; Ini dilakukan semasa proses fotosintesis.

Jenis tindak balas metabolik

Metabolisme termasuk beberapa jenis tindak balas yang boleh dikelompokkan kepada dua kategori besar: tindak balas degradasi molekul organik dan tindak balas sintesis biomolekul lain.

Katabolisme

Reaksi degradasi metabolik membentuk katabolisme sel (atau reaksi katabolik))). Ini melibatkan pengoksidaan molekul -molekul tenaga, seperti glukosa dan gula lain (karbohidrat). Oleh kerana reaksi ini melepaskan tenaga, mereka dipanggil exergonic.

Anabolisme

Sebaliknya, tindak balas sintesis membentuk anabolisme sel (atau tindak balas anabolik)). Ini menjalankan proses pengurangan molekul untuk membentuk orang lain yang kaya dengan tenaga tersimpan, seperti glikogen. Kerana reaksi ini mengambil tenaga, mereka dipanggil pemberian ender.

Sumber tenaga metabolik

Sumber utama tenaga metabolik adalah:

• Molekul glukosa.
• Asid lemak.

Ini merupakan sekumpulan biomolekul yang dapat dioksidakan dengan cepat untuk mendapatkan tenaga.

Molekul glukosa kebanyakannya dari karbohidrat yang ditelan dalam diet, seperti beras, roti, pasta, antara derivatif lain sayur -sayuran kaya di kanji. Apabila terdapat sedikit glukosa darah, ia juga boleh diperolehi dari molekul glikogen yang disimpan di hati.

Semasa puasa yang berpanjangan, atau dalam proses yang memerlukan perbelanjaan tenaga tambahan, tenaga ini diperlukan dari asid lemak yang digerakkan dari tisu adipose.

Asid lemak ini menderita satu siri tindak balas metabolik yang mengaktifkannya, dan membolehkan pengangkutan mereka ke pedalaman mitokondria di mana mereka akan dioksidakan. Proses ini dipanggil β-pengoksidaan asid lemak dan menyediakan sehingga 80 % tenaga tambahan di bawah syarat-syarat ini.

Protein dan lemak adalah rizab terakhir untuk mensintesis molekul glukosa baru, terutamanya dalam kes puasa yang melampau. Reaksi ini adalah jenis anabolik dan dikenali sebagai glukoneogenesis.

Proses transformasi tenaga kimia ke dalam tenaga metabolik

Molekul makanan kompleks seperti gula, lemak dan protein adalah sumber tenaga yang kaya untuk sel, kerana banyak tenaga yang digunakan untuk membentuk molekul ini secara harfiah disimpan dalam ikatan kimia yang menyimpannya bersama.

Para saintis dapat mengukur jumlah tenaga yang disimpan dalam makanan menggunakan peranti yang dipanggil Pam Calorimetric. Dengan teknik ini, makanan diletakkan di dalam kalorimeter dan dipanaskan sehingga ia terbakar. Haba berlebihan yang dikeluarkan oleh tindak balas adalah berkadar terus dengan jumlah tenaga yang terkandung dalam makanan.

Realitinya adalah bahawa sel tidak berfungsi sebagai kalorimeter. Daripada membakar tenaga dalam tindak balas yang besar, sel melepaskan tenaga yang disimpan dalam molekul makanan mereka perlahan -lahan melalui satu siri tindak balas pengoksidaan.

Pengoksidaan

Pengoksidaan menerangkan sejenis tindak balas kimia di mana elektron dipindahkan dari satu molekul ke yang lain, mengubah komposisi dan kandungan tenaga penderma dan molekul penerima. Molekul makanan bertindak sebagai penderma elektron.

Semasa setiap tindak balas pengoksidaan yang terlibat dalam penguraian makanan, produk tindak balas mempunyai kandungan tenaga yang lebih rendah daripada molekul penderma yang mendahuluinya di laluan.

Pada masa yang sama, elektron menerima molekul menangkap sebahagian daripada tenaga yang hilang dari molekul makanan semasa setiap tindak balas pengoksidaan dan menyimpannya untuk kegunaan kemudian.

Akhirnya, apabila atom karbon dari molekul organik kompleks sepenuhnya teroksida (pada akhir rantaian reaksi) mereka dibebaskan dalam bentuk karbon dioksida.

Sel tidak menggunakan tenaga tindak balas pengoksidaan sebaik sahaja ia dibebaskan. Apa yang berlaku ialah mereka menjadikannya molekul kecil dan kaya dalam tenaga, seperti ATP dan NADH, yang boleh digunakan di seluruh sel untuk meningkatkan metabolisme dan membina komponen selular baru.

Tenaga Rizab

Apabila tenaga berlimpah, sel eukariotik menghasilkan molekul kaya yang lebih besar dan tenaga untuk menyimpan tenaga yang berlebihan ini.

Gula dan lemak yang dihasilkan disimpan dalam deposit di dalam sel, yang sebahagiannya cukup besar untuk dilihat dalam mikrograf elektronik.

Sel -sel haiwan juga boleh mensintesis polimer glukosa bercabang (glikogen), yang seterusnya ditambah dalam zarah yang dapat dilihat oleh mikroskopi elektronik. Sel sel dapat dengan cepat menggerakkan zarah -zarah ini setiap kali anda memerlukan tenaga yang cepat.

Walau bagaimanapun, dalam keadaan biasa manusia menyimpan glikogen yang mencukupi untuk menyediakan hari tenaga. Sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen, tetapi mengeluarkan polimer glukosa yang berbeza yang dikenali sebagai kanji, yang disimpan dalam granul.

Di samping itu, kedua -dua sel tumbuhan dan haiwan menyimpan tenaga dengan memperoleh glukosa pada laluan sintesis lemak. Gram lemak mengandungi hampir enam kali tenaga dengan jumlah glikogen yang sama, tetapi tenaga lemak kurang tersedia daripada glikogen.

Walaupun demikian, setiap mekanisme penyimpanan adalah penting kerana sel memerlukan deposit tenaga dalam jangka pendek dan jangka panjang.

Lemak disimpan dalam titisan dalam sitoplasma sel. Manusia umumnya menyimpan lemak yang cukup untuk membekalkan sel mereka selama beberapa minggu.

Rujukan

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k. & Walter, p. (2014). Biologi molekul sel (Edisi ke -6.). Sains Garland.
2. Berg, j., Tymoczko, j., Gatto, g. & Strayer, l. (2015). Biokimia (8th ed.). W. H. Freeman dan Syarikat
3. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologi (Edisi ke -2.) Pendidikan Pearson.
4. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c., Krieger, m., Bretscher, a. , Ploegh, h., Amon, a. & Martin, k. (2016). Biologi sel molekul (8th ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
5. Purves, w., Sadava, d., Orians, g. & Heller, h. (2004). Kehidupan: Sains Biologi (Edisi ke -7.). Bersekutu sinauer dan w. H. Freeman.
6. Salomo, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologi (Edisi ke -7.) Pembelajaran Cengage.
7. Voet, d., Voet, j. & Pratt, c. (2016). Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (Edisi ke -5.). Wiley.