Jenis Tenaga Metabolik, Sumber, Proses Transformasi



The tenaga metabolik ia adalah tenaga yang semua makhluk hidup memperoleh dari tenaga kimia yang terkandung dalam makanan (atau nutrien). Tenaga ini pada asasnya sama untuk semua sel; Walau bagaimanapun, cara untuk mendapatkannya sangat pelbagai.

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

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

Dalam haiwan, metabolisme merosakkan karbohidrat, lipid, protein dan asid nukleik untuk memberikan tenaga kimia. Sebaliknya, tumbuhan menukar tenaga cahaya Matahari menjadi tenaga kimia untuk mensintesis molekul lain; mereka melakukan ini semasa proses fotosintesis.

Indeks

  • 1 Jenis reaksi metabolik
  • 2 Sumber tenaga metabolik
  • 3 Proses transformasi tenaga kimia ke dalam tenaga metabolik
    • 3.1 Pengoksidaan
  • 4 Kuasa sandaran
  • 5 Rujukan

Jenis tindak balas metabolik

Metabolisme terdiri daripada pelbagai jenis tindak balas yang boleh dibahagikan kepada dua kategori yang luas: reaksi degradasi molekul organik dan tindak balas sintesis biomolekul lain.

Reaksi metabolik degradasi membentuk katabolisme selular (atau tindak balas katabolik). Ini melibatkan pengoksidaan molekul kaya tenaga, seperti glukosa dan gula lain (karbohidrat). Oleh kerana tindak balas ini membebaskan tenaga, mereka dipanggil exergonics.

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

Sumber tenaga metabolik

Sumber utama tenaga metabolik adalah molekul glukosa dan asid lemak. Ini merupakan sekumpulan biomolekul yang boleh dioksidakan dengan cepat untuk tenaga.

molekul glukosa terutamanya daripada karbohidrat dimakan dalam diet, seperti beras, roti, pasta, antara derivatif lain sayur-sayuran berkanji. Apabila terdapat sedikit glukosa dalam darah, ia juga boleh didapati dari molekul glikogen yang disimpan di dalam hati.

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

Asid lemak ini menjalani satu siri tindak balas metabolik yang mengaktifkannya, dan membolehkan pengangkutan mereka ke bahagian dalam mitokondria di mana ia akan teroksida. 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-kes berpuasa yang melampau. Reaksi ini adalah jenis anabolik dan dikenali sebagai glukoneogenesis.

Proses transformasi tenaga kimia ke dalam tenaga metabolik

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

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

Kesannya ialah sel tidak berfungsi seperti calorimeters. Daripada membakar tenaga dalam tindak balas yang besar, sel-sel membebaskan tenaga yang disimpan dalam molekul makanan secara perlahan melalui satu siri tindak balas pengoksidaan.

Pengoksidaan

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

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

Pada masa yang sama, molekul elektron penerima menangkap sebahagian daripada tenaga hilang makanan molekul pada setiap tindak balas pengoksidaan dan disimpan untuk digunakan kemudian.

Akhirnya, apabila atom-atom karbon dari molekul organik yang rumit sepenuhnya teroksidasi (pada akhir rantai tindak balas), ia dibebaskan dalam bentuk karbon dioksida.

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

Kuasa rizab

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

Gula dan lemak yang dihasilkan disimpan di dalam deposit di dalam sel-sel, beberapa daripadanya cukup besar untuk dilihat dalam mikrograf elektron.

Sel-sel haiwan juga dapat mensintesis polimer bercabang glukosa (glikogen), yang kemudiannya diagregatkan menjadi zarah yang dapat dilihat oleh mikroskop elektron. Suatu sel boleh menggerakkan zarah-zarah ini dengan cepat apabila ia memerlukan tenaga yang pesat.

Walau bagaimanapun, di bawah keadaan biasa manusia menyimpan glikogen yang mencukupi untuk menyediakan satu hari tenaga. Sel-sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen, tetapi membuat polimer glukosa yang berbeza dikenali sebagai pati, yang disimpan dalam granul.

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

Walau bagaimanapun, setiap mekanisme penyimpanan penting kerana sel memerlukan kedua-dua jangka pendek dan jangka panjang tenaga deposit..

Lemak disimpan dalam tetesan dalam sitoplasma sel. Manusia biasanya menyimpan lemak yang cukup untuk membekalkan sel-sel mereka dengan tenaga selama beberapa minggu.

Rujukan

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekul Sel (Ed ed.). Sains Garland.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (Ed ed.) Pendidikan Pearson.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekul (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Kehidupan: sains biologi (7 ed.). Sinauer Associates dan W. H. Freeman.
  6. Salomo, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7 ed.) Pembelajaran Cengage.
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Asas-Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (Edisi ke-5). Wiley.