Der Energiestoffwechsel ist der Satz chemischer Reaktionen, die die Energie erzeugen, die für die Durchführung der lebenswichtigen Funktionen von Lebewesen erforderlich ist.
Der Stoffwechsel kann unterteilt werden in:
- Anabolismus: Chemische Reaktionen, die die Bildung komplexerer Moleküle ermöglichen. Sie sind Synthesereaktionen.
- Katabolismus: Chemische Reaktionen zum Abbau von Molekülen. Sie sind Abbaureaktionen.
Glukose (C6H12Ö6) ist der Energiebrennstoff der Zellen. Wenn es gebrochen wird, setzt es Energie aus seinen chemischen Bindungen und Abfällen frei. Es ist diese Energie, die es der Zelle ermöglicht, ihre Stoffwechselfunktionen auszuführen.
ATP: Adenosintriphosphat
Bevor Sie die Prozesse der Energiegewinnung verstehen, müssen Sie wissen, wie Energie in Zellen gespeichert wird, bis sie verwendet wird.
Dies ist ATP (Adenosintriphosphat) zu verdanken, dem Molekül, das für die Aufnahme und Speicherung von Energie verantwortlich ist. Es speichert die beim Abbau von Glukose freigesetzte Energie in seinen Phosphatbindungen.
ATP ist ein Nukleotid mit Adenin als Base und Ribose mit Zucker, wodurch Adenosin gebildet wird. Wenn Adenosin an drei Phosphatradikale bindet, wird Adenosintriphosphat gebildet.
Die Bindung zwischen Phosphaten ist hochenergetisch. Wenn die Zelle also Energie für eine chemische Reaktion benötigt, werden die Bindungen zwischen den Phosphaten aufgebrochen und die Energie wird freigesetzt.
ATP ist die wichtigste Energieverbindung in Zellen.
Jedoch sollten auch andere Verbindungen hervorgehoben werden. Denn bei den Reaktionen wird Wasserstoff freigesetzt, der hauptsächlich von zwei Stoffen transportiert wird: NAD+ und FAD.
Mechanismen zur Energiegewinnung
Der Energiestoffwechsel der Zellen erfolgt durch Photosynthese und Zellatmung.
Photosynthese
DAS Photosynthese ist ein Prozess zur Synthese von Glukose aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) in Gegenwart von Licht.
Es entspricht einem autotrophen Prozess, der von Wesen ausgeführt wird, die Chlorophyll, zum Beispiel: Pflanzen, Bakterien und Cyanobakterien. In eukaryotischen Organismen findet die Photosynthese im Chloroplasten.
Zellatmung
DAS Zellatmung ist der Prozess des Abbaus des Moleküls von Glucose die darin gespeicherte Energie freizugeben. Es kommt in den meisten Lebewesen vor.
Es kann auf zwei Arten erfolgen:
- aerobe Atmung: in Gegenwart von Umgebungssauerstoffgas;
- anaerobe Atmung: in Abwesenheit von Sauerstoffgas.
Die aerobe Atmung erfolgt in drei Phasen:
Glykolyse
Der erste Schritt der Zellatmung ist die Glykolyse, das im Zytoplasma von Zellen vorkommt.
Es besteht aus einem biochemischen Prozess, bei dem das Glucosemolekül (C6H12Ö6) wird in zwei kleinere Moleküle Brenztraubensäure oder Pyruvat (C3H4Ö3), Energie freisetzen.
Krebs Zyklus
Krebs-Zyklus-Schema
Ö Krebs Zyklus entspricht einer Folge von acht Reaktionen. Es hat die Funktion, den Abbau von Endprodukten aus dem Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Lipiden und verschiedenen Aminosäuren zu fördern.
Diese Stoffe werden unter Freisetzung von CO. in Acetyl-CoA umgewandelt2 und H2O- und ATP-Synthese.
Zusammenfassend wird das Acetyl-CoA (2C) dabei in Citrat (6C), Ketoglutarat (5C), Succinat (4C), Fumarat (4C), Malat (4C) und Oxessigsäure (4C) umgewandelt.
Der Krebs-Zyklus findet in der mitochondrialen Matrix statt.
Oxidative Phosphorylierung oder Atmungskette
Schema der oxidativen Phosphorylierung
DAS oxidative Phosphorylierung es ist die letzte Stufe des Energiestoffwechsels in aeroben Organismen. Es ist auch für den größten Teil der Energieproduktion verantwortlich.
Während der Glykolyse und des Krebs-Zyklus wurde ein Teil der beim Abbau von Verbindungen erzeugten Energie in Zwischenmolekülen wie NAD. gespeichert+ und die FAD.
Diese Zwischenmoleküle setzen die energetisierten Elektronen und H-Ionen frei+ die eine Reihe von Transportproteinen passieren, die die Atmungskette bilden.
Dadurch verlieren die Elektronen ihre Energie, die dann in den ATP-Molekülen gespeichert wird.
Die Energiebilanz dieses Schrittes, das heißt, was entlang der gesamten Elektronentransportkette produziert wird, beträgt 38 ATPs.
Aerobe Atemenergiebilanz
Glykolyse:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebs Zyklus: Da es zwei Pyruvatmoleküle gibt, muss die Gleichung mit 2 multipliziert werden.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidative Phosphorylierung:
2 NADH aus Glykolyse → 6 ATP
8 NADH des Krebs-Zyklus → 24 ATP
2 FADH2 des Krebs-Zyklus → 4 ATP
Insgesamt 38 ATPs entsteht bei der aeroben Atmung.
Das wichtigste Beispiel für anaerobe Atmung ist die Fermentation:
Fermentation
DAS Fermentation es besteht nur aus der ersten Stufe der Zellatmung, dh der Glykolyse.
Die Gärung erfolgt in der Hyaloplasma, wenn kein Sauerstoff verfügbar ist.
Je nach dem durch den Abbau von Glucose gebildeten Produkt kann es sich um folgende Typen handeln:
Alkoholische Gärung: Die beiden produzierten Pyruvatmoleküle werden in Ethylalkohol umgewandelt, wobei zwei CO-Moleküle freigesetzt werden2 und die Bildung von zwei ATP-Molekülen. Es wird zur Herstellung von alkoholischen Getränken verwendet.
Milchsäuregärung: Jedes Pyruvatmolekül wird in Milchsäure umgewandelt, wobei zwei ATP-Moleküle gebildet werden. Milchsäureproduktion. Es tritt in Muskelzellen bei übermäßiger Anstrengung auf.
Erfahren Sie mehr, lesen Sie auch:
- Stoffwechsel
- Anabolismus und Katabolismus
- Zellstoffwechsel
- Chemische Reaktionen
- Biochemie
Übungen zur Aufnahmeprüfung
1. (PUC - RJ) Dies sind biologische Prozesse, die in direktem Zusammenhang mit zellulären Energieumwandlungen stehen:
a) Atmung und Photosynthese.
b) Verdauung und Ausscheidung.
c) Atmung und Ausscheidung.
d) Photosynthese und Osmose.
e) Verdauung und Osmose.
a) Atmung und Photosynthese.
2. (Fatec) Ob Muskelzellen durch aerobe Atmung oder Fermentation Energie gewinnen können, wenn ein Sportler nach einem 1000-m-Lauf mangels ohnmächtig wird Eine ausreichende Sauerstoffversorgung Ihres Gehirns, das Sauerstoffgas, das die Muskeln erreicht, reicht auch nicht aus, um den Atembedarf der Muskelfasern zu decken, die beginnen zu akkumulieren:
a) Glukose.
b) Essigsäure.
c) Milchsäure.
d) Kohlendioxid.
e) Ethylalkohol.
c) Milchsäure.
3. (UFPA) Der Zellatmungsprozess ist verantwortlich für (a)
a) Kohlendioxidverbrauch und Sauerstoffabgabe an die Zellen.
b) Synthese energiereicher organischer Moleküle.
c) Reduktion von Kohlendioxidmolekülen zu Glucose.
d) Einbau von Glucosemolekülen und Kohlendioxidoxidation.
e) Freisetzung von Energie für lebenswichtige Zellfunktionen.
e) Freisetzung von Energie für lebenswichtige Zellfunktionen.
