Presnovna energija

Kaj je presnovna energija?

The Presnovna energija To je energija, ki jo dobijo vsa živa bitja iz kemične energije, ki jo vsebuje hrana (ali hranila). Ta energija je v bistvu enaka za vse celice; Vendar je način, kako priti do zelo raznolike.

Hrana tvori niz biomolekul različnih vrst, ki imajo v svojih povezavah shranjene kemične energije. Na ta način lahko organizmi izkoristijo hrano, shranjeno v hrani, in nato to energijo porabijo v drugih presnovnih procesih.

Vsi živi organizmi potrebujejo energijo za rast in razmnoževanje, vzdrževanje svojih struktur in odzivanje na okolje. Metabolizem zajema kemične procese, ki podpirajo življenje in ki omogoča organizmom, da kemično energijo preoblikujejo v koristno energijo za celice.

Pri živalih metabolizem razgradi ogljikove hidrate, lipide, beljakovine in nukleinske kisline, da bi zagotovili kemično energijo. Rastline pretvorijo razsvetljavo sonca v kemično energijo, da sintetizirajo druge molekule; To se naredi med postopkom fotosinteze.

Vrste presnovnih reakcij

Metabolizem vključuje več vrst reakcij, ki jih je mogoče razvrstiti v dve veliki kategoriji: degradacijske reakcije organskih molekul in sintezne reakcije drugih biomolekul.

Katabolizem

Reakcije presnovne razgradnje predstavljajo celični katabolizem (ali katabolične reakcije)). Ti vključujejo oksidacijo energijskih molekul, kot so glukoza in drugi sladkorji (ogljikovi hidrati). Ko te reakcije sproščajo energijo, jih imenujemo eksponični.

Anabolizem

V nasprotju s tem sintezne reakcije tvorijo anabolizem celic (ali anabolične reakcije)). Te izvajajo procese zmanjšanja molekul, da tvorijo druge, bogate s shranjeno energijo, kot je glikogen. Ker te reakcije porabijo energijo, se imenujejo Ender Giving.

Presnovni viri energije

Glavni viri presnovne energije so:

• Molekule glukoze.
• Maščobne kisline.

Te predstavljajo skupino biomolekul, ki jih je mogoče hitro oksidirati za pridobivanje energije.

Molekule glukoze prihajajo večinoma iz ogljikovih hidratov, ki jih zaužijemo v prehrani, kot so riž, kruh, testenine, med drugimi derivati ​​bogate zelenjave v škrob. Ko je malo glukoze v krvi, jo lahko dobite tudi iz molekul glikogena, shranjenih v jetrih.

Med daljšim postom ali v procesih, ki zahtevajo dodatne porabe energije, je ta energija potrebna od maščobnih kislin, ki so mobilizirane iz maščobnega tkiva.

Te maščobne kisline trpijo vrsto presnovnih reakcij, ki jih aktivirajo, in omogočajo njihov prevoz v notranjost mitohondrijev, kjer bodo oksidirani. Ta postopek 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 ekstremnih na tešče. Ta reakcija je anaboličnega tipa in je znana kot glukoneogeneza.

Proces preoblikovanja kemične energije v presnovno energijo

Kompleksne molekule hrane, kot so sladkorji, maščobe in beljakovine.

Znanstveniki lahko merijo količino energije, shranjene v hrani, z napravo, imenovano kalorimetrična črpalka. S to tehniko se hrana postavi v kalorimeter in se segreje, dokler ne gori. Prekomerna toplota, sproščena z reakcijo, je neposredno sorazmerna s količino energije, ki jo vsebuje hrana.

Resničnost je, da celice ne delujejo kot kalorimetri. Namesto da bi v veliki reakciji goreli energijo, celice sproščajo energijo, shranjeno v molekulah hrane, počasi skozi vrsto oksidacijskih reakcij počasi.

Oksidacija

Oksidacija opisuje vrsto kemijske reakcije, pri kateri se elektroni prenašajo iz ene molekule v drugo, kar spreminja sestavo in vsebnost energije v molekulah darovalca in sprejemnika. Molekule hrane delujejo kot donatorji elektronov.

Med vsako oksidacijsko reakcijo, ki je vključena v razgradnjo hrane, ima reakcijski izdelek nižjo vsebnost energije kot molekula darovalca, ki je bila pred njo.

Hkrati elektron, ki sprejemajo molekule, zajemajo del energije, izgubljene iz molekule hrane med vsako reakcijo oksidacije in jo shranite za kasnejšo uporabo.

Sčasoma, ko se ogljikovi atomi zapletene organske molekule popolnoma oksidirajo (na koncu reakcijske verige) se sprostijo v obliki ogljikovega dioksida.

Celice ne porabijo energije oksidacijskih reakcij takoj, ko se sprostijo. Kar se zgodi, je to, da so majhne in bogate molekule v energiji, kot sta ATP in NADH, ki jih je mogoče uporabiti v celotni celici za povečanje metabolizma in gradnjo novih celičnih komponent.

Rezervna energija

Ko je energija v izobilju, evkariontske celice ustvarijo večje in energijsko bogate molekule za shranjevanje te odvečne energije.

Nastali sladkorji in maščobe se hranijo v nahajališčih znotraj celic, od katerih so nekateri dovolj veliki, da so vidni v elektronskih mikrografih.

Živalske celice lahko sintetizirajo tudi polimere, ki jih razvejajo glukoze (glikogen), ki jih dodamo v delce, ki jih lahko opazimo z elektronsko mikroskopijo. Celica lahko hitro mobilizira te delce, kadar potrebujete hitro energijo.

Vendar v normalnih okoliščinah človeška bitja hranijo dovolj glikogena, da zagotovijo energijski dan. Rastlinske celice ne proizvajajo glikogena, ampak izdelujejo različne glukozne polimere, znane kot škrob, ki so shranjeni v zrncih.

Poleg tega rastlinske celice in živali ohranjajo energijo z izpeljavo glukoze na poti sinteze maščob. Gram maščobe vsebuje skoraj šestkrat večjo energijo iste količine glikogena, vendar je maščobna energija manj na voljo kot glikogen.

Kljub temu je vsak mehanizem za shranjevanje pomemben, ker celice potrebujejo nahajališča energije tako kratkoročno kot dolgoročno.

Maščobe so shranjene v kapljicah v celični citoplazmi. Ljudje na splošno hranijo dovolj maščobe, da lahko več tednov oskrbujejo svoje celice.

Reference

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k. & Walter, str. (2014). Biologija celične molekularne (6. izd.). Garland Science.
2. Berg, j., Tymoczko, j., Gatto, g. & Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). W. H. Freeman in družba
3. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologija (2. izd.) Pearson Education.
4. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c., Krieger, m., Bretscher, a. , Ploegh, h., Amon, a. & Martin, k. (2016). Biologija molekulskih celic (8. izd.). W. H. Freeman in družba.
5. Purves, w., Sadava, d., Orians, g. & Heller, h. (2004). Življenje: znanost o biologiji (7. izd.). Sinauer Associates in W. H. Freeman.
6. Salomon, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
7. Voet, d., Voet, J. & Pratt, c. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni (5. izd.). Wiley.