Stoffwechselergie

Was ist metabolische Energie?

Der Stoffwechselergie Es ist die Energie, die alle Lebewesen aus der chemischen Energie erhalten, die in Lebensmitteln (oder Nährstoffen) enthalten ist. Diese Energie ist für alle Zellen im Grunde dasselbe; Der Weg zu bekommen ist jedoch sehr vielfältig.

Lebensmittel werden durch eine Reihe von Biomolekülen verschiedener Typen gebildet, die chemische Energie in ihren Links gespeichert sind. Auf diese Weise können Organismen die in Lebensmittel gespeicherten Lebensmittel nutzen und diese Energie in anderen Stoffwechselprozessen nutzen.

Alle lebenden Organismen brauchen Energie, um zu wachsen und sich zu reproduzieren, ihre Strukturen aufrechtzuerhalten und auf die Umwelt zu reagieren. Der Metabolismus umfasst die chemischen Prozesse, die das Leben unterstützen und die Organismen ermöglichen, chemische Energie in nützliche Energie für Zellen umzuwandeln.

Bei Tieren bricht der Metabolismus Kohlenhydrate, Lipide, Proteine ​​und Nukleinsäuren ab, um chemische Energie bereitzustellen. Pflanzen umwandeln die Beleuchtung der Sonne in chemische Energie, um andere Moleküle zu synthetisieren. Dies geschieht während des Photosyntheseprozesses.

Arten von Stoffwechselreaktionen

Der Metabolismus umfasst verschiedene Arten von Reaktionen, die in zwei große Kategorien eingeteilt werden können: die Abbaureaktionen organischer Moleküle und die Synthesereaktionen anderer Biomoleküle.

Katabolismus

Reaktionen für Stoffwechselabbau bilden Zellkatabolismus (oder katabolische Reaktionen)). Diese beinhalten die Oxidation von Energie -reichen Molekülen wie Glukose und anderen Zuckern (Kohlenhydrate). Da diese Reaktionen Energie freisetzen, werden sie als exergonisch bezeichnet.

Anabolismus

Im Gegensatz dazu bilden Synthesereaktionen den Zellanabolismus (oder anabolische Reaktionen)). Diese führen Moleküle Reduktionsprozesse aus, um andere zu bilden, die reich an gespeicherten Energie sind, wie zum Beispiel Glykogen. Da diese Reaktionen Energie verbrauchen, werden sie als Ender Giving bezeichnet.

Metabolische Energiequellen

Die Hauptquellen der Stoffwechselergie sind:

• Glukosemoleküle.
• Fettsäuren.

Es kann Ihnen dienen: Ribzyme

Diese bilden eine Gruppe von Biomolekülen, die schnell oxidiert werden können, um Energie zu erhalten.

Glukosemoleküle kommen hauptsächlich aus Kohlenhydraten, die unter anderem in der Ernährung aufgenommen wurden. Wenn es wenig Blutzucker gibt, kann es auch aus den in der Leber gespeicherten Glykogenmolekülen erhalten werden.

Während eines längeren Fastens oder in Prozessen, die zusätzlichen Energieverbrauch erfordern, ist diese Energie aus Fettsäuren erforderlich, die aus Fettgewebe mobilisiert werden.

Diese Fettsäuren erleiden eine Reihe von Stoffwechselreaktionen, die sie aktivieren, und ermöglichen ihren Transport in das Innere der Mitochondrien, wo sie oxidiert werden. Dieser Prozess wird als β-Oxidation von Fettsäuren bezeichnet und liefert unter diesen Bedingungen bis zu 80 % zusätzliche Energie.

Proteine ​​und Fette sind die letzte Reserve, die neue Glukosemoleküle synthetisieren, insbesondere in extremen Fastenfällen. Diese Reaktion ist vom anabolen Typ und ist als Glukoneogenese bekannt.

Chemischer Energieumwandlungsprozess in Stoffwechselergie

Die komplexen Lebensmittelmoleküle wie Zucker, Fette und Proteine ​​sind reichhaltige Energiequellen für Zellen, da ein Großteil der Energie, die zur Bildung dieser Moleküle verwendet wird.

Wissenschaftler können die in Lebensmittel gespeicherte Energie mit einem Gerät namens Calorimetric Pump messen. Mit dieser Technik befindet sich das Essen im Kalorimeter und erhöht sich, bis es brennt. Überschüssige Wärme, die durch Reaktion freigesetzt wird, ist direkt proportional zur Menge an Energie, die in Lebensmitteln enthalten ist.

Die Realität ist, dass Zellen nicht als Kalorimeter funktionieren. Anstatt die Energie in einer großen Reaktion zu verbrennen, füllen die Zellen die in ihren Lebensmittelmolekülen gespeicherte Energie durch eine Reihe von Oxidationsreaktionen langsam frei.

Kann Ihnen dienen: Nukleinsäuren: Eigenschaften, Funktionen, Struktur

Oxidation

Die Oxidation beschreibt eine Art chemischer Reaktion, bei der Elektronen von einem Molekül auf ein anderes übertragen werden, wodurch die Zusammensetzung und den Energiegehalt des Spenders und der Akzeptormoleküle verändert werden. Lebensmittelmoleküle wirken als Elektronenspender.

Während jeder Oxidationsreaktion, die an der Zersetzung von Nahrungsmitteln beteiligt ist, hat das Reaktionsprodukt einen geringeren Energiegehalt als das Donormolekül.

Gleichzeitig erfassen Elektronenakakakakemoleküle einen Teil der Energie, die während jeder Oxidationsreaktion aus dem Nahrungsmolekül verloren geht, und speichern sie für die spätere Verwendung.

Wenn Kohlenstoffatome eines komplexen organischen Moleküls (am Ende der Reaktionskette) vollständig oxidiert werden, werden sie in Form von Kohlendioxid freigesetzt.

Die Zellen nutzen nicht die Energie der Oxidationsreaktionen, sobald sie freigesetzt wird. Was passiert ist, dass sie es zu kleinen und reichhaltigen Energiemolekülen wie ATP und NADH machen, die in der gesamten Zelle verwendet werden können, um den Stoffwechsel zu steigern und neue zelluläre Komponenten aufzubauen.

Energie reservieren

Wenn Energie reichlich vorhanden ist, erzeugen eukaryotische Zellen größere und energireiche Moleküle, um diese überschüssige Energie zu speichern.

Die resultierenden Zucker und Fette werden in Ablagerungen in den Zellen gehalten, von denen einige groß genug sind, um in elektronischen mikroskopischen Aufnahmen sichtbar zu sein.

Tierzellen können auch verzweigte Glykogenpolymere (Glykogen) synthetisieren, die wiederum in Partikeln zugesetzt werden, die durch elektronische Mikroskopie beobachtet werden können. Eine Zelle kann diese Partikel schnell mobilisieren, wenn Sie schnelle Energie benötigen.

Kann Ihnen dienen: Biologische Entwicklung: Theorien, Prozess, Tests und Beispiele

Unter normalen Umständen speichern Menschen jedoch genügend Glykogen, um einen Energietag zu ermöglichen. Pflanzenzellen produzieren kein Glykogen, sondern fertigen verschiedene Glukosepolymere, die als Stärken bekannt sind, die in Granulat gespeichert sind.

Darüber hinaus halten sowohl Pflanzenzellen als auch Tiere Energie, indem sie Glukose auf Fettsynthesewege abgeben. Ein Gramm Fett enthält fast das Sechsfache der Energie der gleichen Glykogenmenge, aber die Fettergie ist weniger verfügbar als Glykogen.

Trotzdem ist jeder Speichermechanismus wichtig, da Zellen sowohl kurz- als auch langfristig Energieablagerungen benötigen.

Fette werden in Tröpfchen im Zellzytoplasma gespeichert. Menschen speichern im Allgemeinen genug Fett, um seine Zellen für mehrere Wochen zu versorgen.

Verweise

1. Alberts, geb., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k. & Walter, p. (2014). Biologie des Zellmolekulares (6. Aufl.). Garlandwissenschaft.
2. Berg, j., Tymoczko, j., Gatto, g. & Streyer, l. (2015). Biochemie (8. Aufl.). W. H. Freeman und Gesellschaft
3. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologie (2. Aufl.) Pearson Ausbildung.
4. Lodisch, h., Berk, a., Kaiser, c., Krieger, m., Bretscher, a. , Ploegh, h., Amon, a. & Martin, K. (2016). Molekulare Zellbiologie (8. Aufl.). W. H. Freeman und Gesellschaft.
5. Purves, w., Sadava, d., Orians, g. & Heller, h. (2004). Leben: Die Wissenschaft der Biologie (7. Aufl.). Sinauer Associates und W. H. Freeman.
6. Solomon, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologie (7. Aufl.) Cengage -Lernen.
7. Voet, d., Voet, j. & Pratt, c. (2016). Grundlagen der Biochemie: Leben auf molekularer Ebene (5. Aufl.). Wiley.