Metabolik Enerji Türleri, Kaynakları, Dönüşüm Süreci



metabolik enerji tüm canlıların gıdalarda (veya besinlerde) bulunan kimyasal enerjiden elde ettiği enerjidir. Bu enerji temelde tüm hücreler için aynıdır; ancak, onu elde etmenin yolu çok çeşitlidir.

Yiyecekler, bağlarında depolanan kimyasal enerjiye sahip çeşitli tiplerde bir dizi biyomolekül tarafından oluşturulur. Bu şekilde, organizmalar gıdada depolanan enerjiden yararlanabilir ve daha sonra bu enerjiyi diğer metabolik işlemlerde kullanabilir.

Tüm canlı organizmalar büyümek ve üremek, yapılarını korumak ve çevreye cevap vermek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Metabolizma, yaşamı sürdüren ve organizmaların kimyasal enerjiyi hücreler için faydalı enerjiye dönüştürmelerine izin veren kimyasal süreçleri kapsar..

Hayvanlarda, metabolizma kimyasal enerji sağlamak için karbonhidratları, lipidleri, proteinleri ve nükleik asitleri parçalamaktadır. Öte yandan, bitkiler diğer molekülleri sentezlemek için Güneş'in ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür; fotosentez sürecinde bunu yaparlar.

indeks

  • 1 metabolik reaksiyon türleri
  • 2 Metabolik enerji kaynakları
  • 3 Kimyasal enerjinin metabolik enerjiye dönüşüm süreci
    • 3.1 Yükseltgenme
  • 4 Yedek güç
  • 5 Kaynakça

Metabolik reaksiyon çeşitleri

Metabolizma iki geniş kategoride gruplandırılabilen çeşitli reaksiyon tiplerini içerir: organik moleküllerin parçalanma reaksiyonları ve diğer biyomoleküllerin sentez reaksiyonları.

Bozulmanın metabolik reaksiyonları hücresel katabolizmayı (veya katabolik reaksiyonları) oluşturur. Bunlar, glikoz ve diğer şekerler (karbonhidratlar) gibi enerji bakımından zengin moleküllerin oksidasyonunu içerir. Bu reaksiyonlar enerjiyi serbest bıraktıkça, ekzonomiye denir..

Aksine, sentez reaksiyonları hücresel anabolizmi (veya anabolik reaksiyonları) oluşturur. Bunlar, glikojen gibi depolanan enerji bakımından zengin başkalarını oluşturmak için moleküllerin indirgenme işlemlerini gerçekleştirir. Bu reaksiyonlar enerji tükettikleri için endergonik olarak adlandırılırlar..

Metabolik enerji kaynakları

Metabolik enerjinin ana kaynakları glikoz molekülleri ve yağ asitleridir. Bunlar, enerji için hızla oksitlenebilen bir grup biyomolekül oluşturur..

Glikoz molekülleri, diğer nişastalı sebze türevlerinin yanı sıra, pirinç, ekmek, makarna gibi diyetlerde alınan karbonhidratlardan gelir. Kanda az miktarda glikoz olduğunda, karaciğerde depolanan glikojen moleküllerinden de elde edilebilir..

Uzun süren oruç sırasında veya ek bir enerji harcaması gerektiren işlemlerde, bu enerjinin yağ dokusundan mobilize edilen yağ asitlerinden elde edilmesi gerekir..

Bu yağ asitleri, onları aktive eden ve bunların oksitlenecekleri mitokondrinin içine taşınmasına izin veren bir dizi metabolik reaksiyona maruz kalır. Bu işleme yağ asitlerinin β-oksidasyonu denir ve bu koşullar altında% 80'e kadar ek enerji sağlar.

Proteinler ve yağlar, özellikle aşırı açlık durumunda, yeni glukoz moleküllerini sentezleyen son yedeklerdir. Bu reaksiyon anabolik tiptedir ve glukoneogenez olarak bilinir..

Kimyasal enerjinin metabolik enerjiye dönüşümü süreci

Şekerler, yağlar ve proteinler gibi yiyeceklerin karmaşık molekülleri hücreler için zengin enerji kaynaklarıdır, çünkü bu molekülleri oluşturmak için kullanılan enerjinin çoğu kelimenin tam anlamıyla onları bir arada tutan kimyasal bağların içinde depolanır..

Bilim adamları, kalorimetrik pompa adı verilen bir cihaz kullanarak yiyeceklerde depolanan enerji miktarını ölçebilirler. Bu teknikle, yemek kalorimetrenin içine yerleştirilir ve yanana kadar ısıtılır. Reaksiyon tarafından açığa çıkan aşırı ısı, gıdada bulunan enerji miktarı ile doğrudan orantılıdır..

Gerçek şu ki, hücreler kalorimetreler gibi çalışmaz. Enerjiyi büyük bir reaksiyonda yakmak yerine, hücreler bir dizi oksidasyon reaksiyonu yoluyla yavaş yavaş gıda moleküllerinde depolanan enerjiyi serbest bırakırlar..

oksidasyon

Yükseltgenme, donör ve alıcı moleküllerin bileşimini ve enerji içeriğini değiştirerek elektronların bir molekülden diğerine aktarıldığı bir tür kimyasal reaksiyonu tarif eder. Gıda molekülleri elektron donörü olarak hareket eder.

Gıdanın ayrışmasında yer alan her bir oksidasyon reaksiyonu sırasında, reaksiyonun ürünü, yolda ondan önce bulunan donör molekülden daha düşük bir enerji içeriğine sahiptir..

Aynı zamanda, elektron alıcı moleküller, her oksidasyon reaksiyonu sırasında gıda molekülünden kaybolan enerjinin bir kısmını yakalar ve daha sonra kullanmak üzere saklar..

Sonunda, karmaşık bir organik molekülün karbon atomları tamamen oksitlendiğinde (reaksiyon zincirinin sonunda) karbondioksit şeklinde salınırlar.

Hücreler, salındığı anda oksidasyon reaksiyonlarının enerjisini kullanmaz. Olan şey, metabolizmayı arttırmak ve yeni hücresel bileşenler oluşturmak için hücre boyunca kullanılabilecek ATP ve NADH gibi küçük, enerji bakımından zengin moleküllere dönüştürmeleridir..

Yedek güç

Enerji bol olduğu zaman, ökaryotik hücreler bu fazla enerjiyi depolamak için daha büyük, enerji açısından zengin moleküller oluşturur..

Elde edilen şekerler ve yağlar, bazıları elektron mikrograflarında görünebilecek kadar büyük olan hücrelerde birikintilerde tutulur..

Hayvan hücreleri ayrıca, elektron mikroskobu ile gözlemlenebilen partiküller halinde toplanan dallanmış glikoz polimerlerini (glikojen) sentezleyebilir. Bir hücre, hızlı bir enerjiye ihtiyaç duyduğunda, bu parçacıkları hızla harekete geçirebilir..

Bununla birlikte, normal şartlar altında insanlar bir enerji günü sağlayacak kadar glikojen depolarlar. Bitki hücreleri glikojen üretmezler, ancak granüllerde depolanan nişastalar olarak bilinen farklı glikoz polimerleri yaparlar.

Ek olarak, hem bitki hücreleri hem de hayvanlar, yağ sentezi yollarında glikozu türeterek enerji depolarlar. Bir gram yağ, aynı miktarda glikojenin enerjisinin neredeyse altı katını içerir, ancak yağın enerjisi glikojeninkinden daha az elde edilebilir.

Yine de, her depolama mekanizması önemlidir, çünkü hücrelerin hem kısa vadeli hem de uzun vadeli enerji birikimlerine ihtiyacı vardır..

Yağlar, hücrelerin sitoplazmasında damlacıklarda depolanır. İnsanlar genellikle birkaç hafta boyunca hücrelerine enerji sağlamak için yeterli yağ depolarlar..

referanslar

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2014). Hücrenin Moleküler Biyolojisi (6. basım). Garland Bilim.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. ve Strayer, L. (2015). biokimya (8. basım). W. H. Freeman ve Şirketi
  3. Campbell, N. ve Reece, J. (2005). biyoloji (2. baskı.) Pearson Eğitimi.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. ve Martin, K. (2016). Moleküler Hücre Biyolojisi (8. basım). W. H. Freeman ve Şirketi.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. ve Heller, H. (2004). Yaşam: biyoloji bilimi (7. basım). Sinauer Associates ve W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. ve Martin, D. (2004). biyoloji (7. basım) Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. ve Pratt, C. (2016). Biyokimyanın Temelleri: Moleküler Düzeyde Yaşam (5. basım). Wiley.