Energimetabolisme: resumé og øvelser

Energimetabolisme er det sæt kemiske reaktioner, der producerer den nødvendige energi til at udføre levende væseners vitale funktioner.

Metabolisme kan opdeles i:

• Anabolisme: Kemiske reaktioner, der tillader dannelse af mere komplekse molekyler. De er syntesereaktioner.
• katabolisme: Kemiske reaktioner for nedbrydning af molekyler. De er nedbrydningsreaktioner.

Glukose (C₆H₁₂O₆) er cellernes energibrændstof. Når det brydes, frigiver det energi fra dets kemiske bindinger og affald. Det er denne energi, der gør det muligt for cellen at udføre sine metaboliske funktioner.

ATP: Adenosintrifosfat

Før du forstår processerne til at opnå energi, skal du vide, hvordan energi lagres i cellerne, indtil den bruges.

Dette er takket være ATP (Adenosintrifosfat), molekylet, der er ansvarlig for at fange og lagre energi. Den lagrer den frigivne energi i nedbrydningen af ​​glukose i dens fosfatbindinger.

ATP er et nukleotid, der har adenin som base og ribose med sukker, der danner adenosin. Når adenosin binder til tre phosphatradikaler, dannes adenosintriphosphat.

Bindingen mellem fosfater er meget energisk. I det øjeblik cellen har brug for energi til en eller anden kemisk reaktion, brydes bindingerne mellem phosphaterne og energien frigives.

ATP er den vigtigste energiforbindelse i celler.

Imidlertid bør andre forbindelser også fremhæves. Dette skyldes, at der under reaktionerne frigøres brint, som hovedsageligt transporteres af to stoffer: NAD⁺ og FAD.

Mekanismer til at opnå energi

Celleenergimetabolisme sker gennem fotosyntese og celleånding.

Fotosyntese

DET fotosyntese er en proces til syntese af glukose fra kuldioxid (CO₂) og vand (H₂O) i nærvær af lys.

Det svarer til en autotrof proces udført af væsener, der har klorofyl, for eksempel: planter, bakterier og cyanobakterier. I eukaryote organismer forekommer fotosyntese i kloroplaster.

Cellulær respiration

DET cellulær respiration er processen med at nedbryde molekylet af glukose for at frigøre den energi, der er lagret i den. Det forekommer i de fleste levende ting.

Det kan gøres på to måder:

• aerob vejrtrækning: i nærvær af iltgas i omgivelserne
• anaerob vejrtrækning: i mangel af iltgas.

Aerob respiration sker gennem tre faser:

Glykolyse

Det første trin i cellulær respiration er glykolyse, som forekommer i cellernes cytoplasma.

Den består af en biokemisk proces, hvor glukosemolekylet (C₆H₁₂O₆) er opdelt i to mindre molekyler af pyruvinsyre eller pyruvat (C₃H₄O₃) frigiver energi.

Krebs-cyklus

Krebs Cycle Scheme

O Krebs-cyklus svarer til en sekvens på otte reaktioner. Det har den funktion at fremme nedbrydningen af ​​slutprodukter fra metabolismen af ​​kulhydrater, lipider og forskellige aminosyrer.

Disse stoffer omdannes til acetyl-CoA med frigivelse af CO₂ og H₂O- og ATP-syntese.

Sammenfattende transformeres acetyl-CoA (2C) i processen til citrat (6C), ketoglutarat (5C), succinat (4C), fumarat (4C), malat (4C) og oxaeddikesyre (4C).

Krebs-cyklussen finder sted i den mitokondrie matrix.

Oxidativ phosphorylering eller åndedrætskæde

Oxidativ phosphoryleringsordning

DET oxidativ fosforylering det er den sidste fase af energimetabolisme i aerobe organismer. Det er også ansvarlig for det meste af energiproduktionen.

Under glykolyse og Krebs-cyklus blev en del af energien produceret i nedbrydningen af ​​forbindelser lagret i mellemliggende molekyler, såsom NAD⁺ og FAD.

Disse mellemliggende molekyler frigiver de energiserede elektroner og H-ioner⁺ der vil passere gennem et sæt transportproteiner, som udgør luftvejskæden.

Således mister elektronerne deres energi, som derefter lagres i ATP-molekylerne.

Energibalancen i dette trin, dvs. hvad der produceres langs hele elektrontransportkæden er 38 ATP'er.

Balance med aerob vejrtrækningsenergi

Glykolyse:

4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

Krebs-cyklus: Da der er to pyruvatmolekyler, skal ligningen ganges med 2.

2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP

Oxidativ phosphorylering:
2 NADH fra glykolyse → 6 ATP
8 NADH af Krebs-cyklussen → 24 ATP
2 FADH2 i Krebs-cyklussen → 4 ATP

I alt 38 ATP'er produceret under aerob respiration.

Det vigtigste eksempel på anaerob respiration er gæring:

Fermentering

DET gæring den består kun af den første fase af cellulær respiration, det vil sige glykolyse.

Fermentering finder sted i hyaloplasma, når ilt ikke er tilgængeligt.

Det kan være af følgende typer, afhængigt af det produkt, der dannes ved nedbrydning af glukose:

Alkoholisk gæring: De to producerede pyruvatmolekyler omdannes til ethylalkohol med frigivelse af to CO-molekyler₂ og dannelsen af ​​to ATP-molekyler. Det bruges til fremstilling af alkoholholdige drikkevarer.

Laktisk gæring: Hvert pyruvatmolekyle omdannes til mælkesyre med dannelsen af ​​to ATP-molekyler. Mælkesyreproduktion. Det forekommer i muskelceller, når der er overdreven indsats.

Lær mere, læs også:

• Metabolisme
• Anabolisme og katabolisme
• Cellemetabolisme
• Kemiske reaktioner
• Biokemi

Indgangseksamen øvelser

1. (PUC - RJ) Disse er biologiske processer direkte relateret til cellulære energitransformationer:

a) åndedræt og fotosyntese.
b) fordøjelse og udskillelse.
c) vejrtrækning og udskillelse.
d) fotosyntese og osmose.
e) fordøjelse og osmose.

Se svar

a) åndedræt og fotosyntese.

2. (Fatec) Uanset om muskelceller kan få energi gennem aerob respiration eller gæring, når en atlet besvimer efter en 1000 m løb, i mangel af Tilstrækkelig iltning af din hjerne, den iltgas, der når musklerne, er heller ikke nok til at imødekomme de åndedrætsbehov hos muskelfibre, som begynder at ophobe:

a) glukose.
b) eddikesyre.
c) mælkesyre.
d) kuldioxid.
e) ethylalkohol.

Se svar

c) mælkesyre.

3. (UFPA) Celleåndingsprocessen er ansvarlig for (a)

a) kuldioxidforbrug og iltudslip til cellerne.
b) syntese af energirige organiske molekyler.
c) reduktion af kuldioxidmolekyler til glucose.
d) inkorporering af glucosemolekyler og kuldioxidoxidation.
e) frigivelse af energi til vitale cellulære funktioner.

Se svar

e) frigivelse af energi til vitale cellulære funktioner.