Energetický metabolismus je sada chemických reakcí, které produkují energii potřebnou k provádění životních funkcí živých bytostí.
Metabolismus lze rozdělit na:
- Anabolismus: Chemické reakce, které umožňují tvorbu složitějších molekul. Jsou to reakce syntézy.
- katabolismus: Chemické reakce pro degradaci molekul. Jsou to degradační reakce.
Glukóza (C.6H12Ó6) je energetické palivo článků. Když je rozbitý, uvolňuje energii ze svých chemických vazeb a odpadu. Právě tato energie umožňuje buňce vykonávat své metabolické funkce.
ATP: Adenosintrifosfát
Než porozumíte procesům získávání energie, musíte vědět, jak se energie ukládá v buňkách, dokud není použita.
Je to díky ATP (adenosintrifosfát), molekule zodpovědné za zachycování a ukládání energie. Ukládá energii uvolněnou při rozkladu glukózy ve svých fosfátových vazbách.
ATP je nukleotid, který má jako základ adenin a ribózu s cukrem a tvoří adenosin. Když se adenosin váže na tři fosfátové radikály, vzniká adenosintrifosfát.
Vazba mezi fosfáty je vysoce energetická. V okamžiku, kdy buňka potřebuje energii pro nějakou chemickou reakci, se vazby mezi fosfáty rozbijí a energie se uvolní.
ATP je nejdůležitější energetická sloučenina v buňkách.
Je však třeba zdůraznit i další sloučeniny. Je to proto, že během reakcí se uvolňuje vodík, který je transportován hlavně dvěma látkami: NAD+ a FAD.
Mechanismy získávání energie
Energetický metabolismus buněk probíhá fotosyntézou a buněčným dýcháním.
Fotosyntéza
THE fotosyntéza je proces syntézy glukózy z oxidu uhličitého (CO2) a voda (H2O) za přítomnosti světla.
Odpovídá autotrofnímu procesu prováděnému bytostmi, které mají chlorofylnapříklad: rostliny, bakterie a sinice. U eukaryotických organismů dochází k fotosyntéze v chloroplasty.
Buněčné dýchání
THE buněčné dýchání je proces rozpadu molekuly glukóza uvolnit energii, která je v něm uložena. Vyskytuje se u většiny živých věcí.
Lze to provést dvěma způsoby:
- aerobní dýchání: v přítomnosti okolního plynného kyslíku;
- anaerobní dýchání: v nepřítomnosti plynného kyslíku.
Aerobní dýchání probíhá ve třech fázích:
Glykolýza
Prvním krokem buněčného dýchání je glykolýza, který se vyskytuje v cytoplazmě buněk.
Skládá se z biochemického procesu, při kterém molekula glukózy (C6H12Ó6) se rozkládá na dvě menší molekuly kyseliny pyrohroznové nebo pyruvátu (C.3H4Ó3), uvolňující energii.
Krebsův cyklus
Schéma Krebsova cyklu
Ó Krebsův cyklus odpovídá sledu osmi reakcí. Má funkci podporovat odbourávání konečných produktů z metabolismu sacharidů, lipidů a různých aminokyselin.
Tyto látky se přeměňují na acetyl-CoA s uvolňováním CO2 a H2Syntéza O a ATP.
Stručně řečeno, v procesu se acetyl-CoA (2C) transformuje na citrát (6C), ketoglutarát (5C), sukcinát (4C), fumarát (4C), malát (4C) a kyselinu oxaoctovou (4C).
Krebsův cyklus probíhá v mitochondriální matici.
Oxidační fosforylace nebo dýchací řetězec
Schéma oxidační fosforylace
THE oxidační fosforylace je to konečná fáze energetického metabolismu v aerobních organismech. Je také zodpovědný za většinu výroby energie.
Během glykolýzy a Krebsova cyklu byla část energie vyrobené při degradaci sloučenin uložena v mezilehlých molekulách, jako je NAD+ a FAD.
Tyto mezilehlé molekuly uvolňují energizované elektrony a ionty H.+ které projdou sadou transportních proteinů, které tvoří dýchací řetězec.
Elektrony tedy ztrácejí svoji energii, která je poté ukládána v molekulách ATP.
Energetická bilance tohoto kroku, to znamená produkce celého řetězce přenosu elektronů, je 38 ATP.
Aerobní rovnováha energie dýchání
Glykolýza:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsův cyklus: Jelikož existují dvě molekuly pyruvátu, rovnice musí být vynásobena 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidační fosforylace:
2 NADH z glykolýzy → 6 ATP
8 NADH Krebsova cyklu → 24 ATP
2 FADH2 Krebsova cyklu → 4 ATP
Celkem 38 ATP produkované během aerobního dýchání.
Nejdůležitějším příkladem anaerobního dýchání je fermentace:
Kvašení
THE kvašení sestává pouze z prvního stupně buněčného dýchání, tj. glykolýzy.
Fermentace probíhá v hyaloplazma, když kyslík není k dispozici.
Může se jednat o následující typy, v závislosti na produktu vzniklém degradací glukózy:
Alkoholické kvašení: Dvě produkované molekuly pyruvátu se přeměňují na ethylalkohol za uvolnění dvou molekul CO2 a vznik dvou molekul ATP. Používá se k výrobě alkoholických nápojů.
Laktátová fermentace: Každá molekula pyruvátu se přeměňuje na kyselinu mléčnou za vzniku dvou molekul ATP. Výroba kyseliny mléčné. Vyskytuje se ve svalových buňkách, když je nadměrné úsilí.
Zjistěte více, přečtěte si také:
- Metabolismus
- Anabolismus a katabolismus
- Metabolismus buněk
- Chemické reakce
- Biochemie
Cvičení na přijímací zkoušky
1. (PUC - RJ) Jedná se o biologické procesy přímo související s transformacemi buněčné energie:
a) dýchání a fotosyntéza.
b) trávení a vylučování.
c) dýchání a vylučování.
d) fotosyntéza a osmóza.
e) trávení a osmóza.
a) dýchání a fotosyntéza.
2. (Fatec) Zda svalové buňky mohou získávat energii aerobním dýcháním nebo fermentací, když sportovec omdlí po běhu 1000 m, kvůli nedostatku Adekvátní okysličení vašeho mozku, plynný kyslík, který se dostane do svalů, také nestačí k uspokojení respiračních potřeb svalových vláken, která začínají akumulovat:
a) glukóza.
b) kyselina octová.
c) kyselina mléčná.
d) oxid uhličitý.
e) ethylalkohol.
c) kyselina mléčná.
3. (UFPA) Proces dýchání buněk je odpovědný za (a)
a) spotřeba oxidu uhličitého a uvolňování kyslíku do buněk.
b) syntéza energeticky bohatých organických molekul.
c) redukce molekul oxidu uhličitého na glukózu.
d) zabudování molekul glukózy a oxidace oxidu uhličitého.
e) uvolňování energie pro životně důležité buněčné funkce.
e) uvolňování energie pro životně důležité buněčné funkce.
