Energia metabolism on keemiliste reaktsioonide kogum, mis toodab elusolendite elutähtsate funktsioonide täitmiseks vajalikku energiat.
Ainevahetuse võib jagada järgmiselt:
- Anabolism: Keemilised reaktsioonid, mis võimaldavad moodustada keerukamaid molekule. Need on sünteesireaktsioonid.
- katabolism: Keemilised reaktsioonid molekulide lagundamiseks. Need on lagunemisreaktsioonid.
Glükoos (C6H12O6) on rakkude energiakütus. Kui see puruneb, eraldub see keemilistest sidemetest ja jäätmetest. Just see energia võimaldab rakul täita oma metaboolseid funktsioone.
ATP: adenosiintrifosfaat
Enne energia saamise protsesside mõistmist peate teadma, kuidas energiat rakkudesse salvestatakse kuni selle kasutamiseni.
See juhtub tänu ATP-le (adenosiinitrifosfaat), molekulile, mis vastutab energia hõivamise ja salvestamise eest. See salvestab glükoosi lagunemisel vabaneva energia oma fosfaatsidemetesse.
ATP on nukleotiid, mille alus on adeniin ja suhkur riboos, moodustades adenosiini. Kui adenosiin seondub kolme fosfaatradikaaliga, moodustub adenosiintrifosfaat.
Fosfaatide vaheline side on väga energiline. Seega, kui rakk vajab mõneks keemiliseks reaktsiooniks energiat, fosfaatide vahelised sidemed purunevad ja energia vabaneb.
ATP on rakkudes kõige olulisem energiaühend.
Siiski tuleks esile tõsta ka teisi ühendeid. Seda seetõttu, et reaktsioonide käigus toimub vesiniku vabanemine, mida transpordivad peamiselt kaks ainet: NAD+ ja FAD.
Mehhanismid energia saamiseks
Rakkude energia metabolism toimub fotosünteesi ja rakkude hingamise kaudu.
Fotosüntees
THE fotosüntees on glükoosi sünteesimise protsess süsinikdioksiidist (CO2) ja vesi (H2O) valguse juuresolekul.
See vastab autotroofsele protsessile, mille viivad läbi olendid, kellel on klorofüll, näiteks: taimed, bakterid ja tsüanobakterid. Eukarüootsetes organismides toimub fotosüntees kloroplastid.
Rakuhingamine
THE rakuhingamine on molekuli lagundamise protsess glükoos selles salvestunud energia vabastamiseks. Seda esineb enamikus elusolendites.
Seda saab teha kahel viisil:
- aeroobne hingamine: ümbritseva hapniku gaasi juuresolekul;
- anaeroobne hingamine: hapnikugaasi puudumisel.
Aeroobne hingamine toimub kolme faasi kaudu:
Glükolüüs
Rakulise hingamise esimene samm on glükolüüs, mis esineb rakkude tsütoplasmas.
See koosneb biokeemilisest protsessist, milles glükoosi molekul (C6H12O6) jaotatakse kaheks väiksemaks püroviinhappe või püruvaadi molekuliks (C3H4O3), vabastades energiat.
Krebsi tsükkel
Krebsi tsükliskeem
O Krebsi tsükkel vastab kaheksa reaktsiooni järjestusele. Selle ülesanne on soodustada süsivesikute, lipiidide ja erinevate aminohapete ainevahetuse lõppsaaduste lagunemist.
Need ained muundatakse atsetüül-CoA-ks, vabastades CO2 ja H2O ja ATP süntees.
Kokkuvõttes muudetakse atsetüül-CoA (2C) protsessis tsitraadiks (6C), ketoglutaraadiks (5C), suktsinaadiks (4C), fumaraadiks (4C), malaadiks (4C) ja oksaäädikhappeks (4C).
Krebsi tsükkel toimub mitokondrite maatriksis.
Oksüdatiivne fosforüülimine või hingamisteede kett
Oksüdatiivse fosforüülimise skeem
THE oksüdatiivne fosforüülimine see on aeroobsetes organismides energia ainevahetuse viimane etapp. See vastutab ka suurema osa energiatootmise eest.
Glükolüüsi ja Krebsi tsükli ajal salvestati osa ühendite lagundamisel tekkivast energiast vahemolekulidesse, näiteks NAD+ ja FAD.
Need vahemolekulid vabastavad pingestatud elektronid ja H-ioonid+ mis läbivad hingamisahela moodustavate transpordivalkude komplekti.
Seega kaotavad elektronid oma energia, mis seejärel salvestatakse ATP molekulidesse.
Selle etapi energiabilanss, see tähendab kogu elektroni transpordiahelas toodetav, on 38 ATP-d.
Aeroobse hingamise energia tasakaal
Glükolüüs:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsi tsükkel: Kuna püruvaadi molekule on kaks, tuleb võrrand korrutada 2-ga.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksüdatiivne fosforüülimine:
2 NADH glükolüüsist → 6 ATP
8 Krebsi tsükli NADH → 24 ATP
2 Krebsi tsükli FADH2 → 4 ATP
Kokku 38 ATP-d tekivad aeroobse hingamise ajal.
Anaeroobse hingamise kõige olulisem näide on kääritamine:
Kääritamine
THE käärimine see koosneb ainult rakuhingamise esimesest etapist, see tähendab glükolüüsist.
Fermentatsioon toimub hüaloplasm, kui hapnik pole saadaval.
See võib olla järgmist tüüpi, sõltuvalt glükoosi lagundamisel tekkivast tootest:
Alkohoolne kääritamine: Kaks toodetud püruvaadi molekuli muundatakse etüülalkoholiks, vabastades kaks CO molekuli2 ja kahe ATP molekuli moodustamine. Seda kasutatakse alkohoolsete jookide tootmiseks.
Piimakääritamine: Iga püruvaadi molekul muundatakse piimhappeks, moodustades kaks ATP molekuli. Piimhappe tootmine. See tekib lihasrakkudes, kui on liiga palju pingutusi.
Lisateave, lugege ka:
- Ainevahetus
- Anabolism ja katabolism
- Rakkude ainevahetus
- Keemilised reaktsioonid
- Biokeemia
Sisseastumiseksami harjutused
1. (PUC - RJ) Need on bioloogilised protsessid, mis on otseselt seotud raku energia muundumistega:
a) hingamine ja fotosüntees.
b) seedimine ja eritumine.
c) hingamine ja eritumine.
d) fotosüntees ja osmoos.
e) seedimine ja osmoos.
a) hingamine ja fotosüntees.
2. (Fatec) Kas lihasrakud saavad energiat aeroobse hingamise või kääritamise teel, kui sportlane minestab pärast 1000 m jooksu, Teie aju piisav hapnikuga varustamine, lihastesse jõudev hapnikugaas ei ole samuti piisav, et rahuldada lihaskiudude hingamisvajadusi, mis hakkavad kogunema:
a) glükoos.
b) äädikhape.
c) piimhape.
d) süsinikdioksiid.
e) etüülalkohol.
c) piimhape.
3. (UFPA) raku hingamisprotsess vastutab (a)
a) süsinikdioksiidi tarbimine ja hapniku eraldumine rakkudesse.
b) energiarikaste orgaaniliste molekulide süntees.
c) süsinikdioksiidi molekulide redutseerimine glükoosiks.
d) glükoosimolekulide liitmine ja süsinikdioksiidi oksüdatsioon.
e) energia eraldamine raku elutähtsate funktsioonide jaoks.
e) energia eraldamine raku elutähtsate funktsioonide jaoks.
