Energia-aineenvaihdunta on joukko kemiallisia reaktioita, jotka tuottavat energiaa, joka tarvitaan elävien olentojen elintärkeiden toimintojen suorittamiseen.
Aineenvaihdunta voidaan jakaa:
- Anabolia: Kemialliset reaktiot, jotka mahdollistavat monimutkaisempien molekyylien muodostumisen. Ne ovat synteesireaktioita.
- katabolia: Kemialliset reaktiot molekyylien hajoamiseksi. Ne ovat hajoamisreaktioita.
Glukoosi (C6H12O6) on solujen energian polttoaine. Rikkoutuessaan se vapauttaa energiaa kemiallisista sidoksistaan ja jätteistään. Juuri tämän energian avulla solu voi suorittaa aineenvaihduntatoimintonsa.
ATP: Adenosiinitrifosfaatti
Ennen kuin ymmärrät energian hankintaprosesseja, sinun on tiedettävä, kuinka energiaa varastoidaan soluihin sen käyttöön asti.
Tämä tapahtuu ATP: n (adenosiinitrifosfaatti) ansiosta, joka on energian sieppaamisesta ja varastoinnista vastaava molekyyli. Se tallentaa glukoosin hajoamisessa vapautuneen energian fosfaattisidoksiin.
ATP on nukleotidi, jonka emäksenä on adeniini ja sokeri, joka muodostaa adenosiinin. Kun adenosiini sitoutuu kolmeen fosfaattiradikaaliin, muodostuu adenosiinitrifosfaatti.
Fosfaattien välinen sidos on erittäin energinen. Siten, kun solu tarvitsee energiaa johonkin kemialliseen reaktioon, fosfaattien väliset sidokset katkeavat ja energia vapautuu.
ATP on tärkein soluissa oleva energiayhdiste.
Muita yhdisteitä tulisi kuitenkin korostaa. Tämä johtuu siitä, että reaktioiden aikana vapautuu vetyä, jota kuljettaa pääasiassa kaksi ainetta: NAD+ ja FAD.
Mekanismit energian saamiseksi
Solun energia-aineenvaihdunta tapahtuu fotosynteesin ja solujen hengityksen avulla.
Fotosynteesi
THE fotosynteesi on prosessi glukoosin syntetisoimiseksi hiilidioksidista (CO2) ja vesi (H2O) valon läsnä ollessa.
Se vastaa autotrofista prosessia, jonka suorittavat olennot, joilla on klorofylli, esimerkiksi: kasvit, bakteerit ja syanobakteerit. Eukaryoottisissa organismeissa fotosynteesi tapahtuu kloroplastit.
Soluhengitys
THE soluhengitys on prosessi hajottaa molekyyli glukoosi vapauttaa siihen varastoitunut energia. Sitä esiintyy useimmissa elävissä olennoissa.
Se voidaan tehdä kahdella tavalla:
- aerobinen hengitys: ympäröivän happikaasun läsnä ollessa;
- anaerobinen hengitys: happikaasun puuttuessa.
Aerobinen hengitys tapahtuu kolmessa vaiheessa:
Glykolyysi
Soluhengityksen ensimmäinen vaihe on glykolyysi, joka esiintyy solujen sytoplasmassa.
Se koostuu biokemiallisesta prosessista, jossa glukoosimolekyyli (C6H12O6) hajotetaan kahteen pienempään pyruviinihapon tai pyruvaatin (C3H4O3), vapauttaa energiaa.
Krebsin sykli
Krebsin syklijärjestelmä
O Krebsin sykli vastaa kahdeksan reaktion sarjaa. Sen tehtävänä on edistää hiilihydraattien, lipidien ja erilaisten aminohappojen metabolian lopputuotteiden hajoamista.
Nämä aineet muutetaan asetyyli-CoA: ksi, jolloin vapautuu CO2 ja H2O- ja ATP-synteesi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että prosessissa asetyyli-CoA (2C) muutetaan sitraatiksi (6C), ketoglutaraatiksi (5C), sukkinaatiksi (4C), fumaraatiksi (4C), malaatiksi (4C) ja oksaetikkahapoksi (4C).
Krebsin sykli tapahtuu mitokondrioiden matriisissa.
Hapettava fosforylaatio tai hengitysketju
Hapettava fosforylaatiokaavio
THE oksidatiivinen fosforylaatio se on aerobisten organismien energianvaihdunnan viimeinen vaihe. Se vastaa myös suurimmasta osasta energiantuotantoa.
Glykolyysin ja Krebs-syklin aikana osa yhdisteiden hajoamisessa tuotetusta energiasta varastoitiin välimolekyyleihin, kuten NAD+ ja FAD.
Nämä välimolekyylit vapauttavat jännitteiset elektronit ja H-ionit+ jotka kulkevat joukon kuljetusproteiineja, jotka muodostavat hengitysketjun.
Siten elektronit menettävät energiansa, joka sitten varastoidaan ATP-molekyyleihin.
Tämän vaiheen energiatasapaino eli koko elektroninsiirtoketjussa tuotettu energia on 38 ATP: tä.
Aerobinen hengitysenergiatasapaino
Glykolyysi:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsin sykli: Koska pyruvaattimolekyylejä on kaksi, yhtälö on kerrottava 2: lla.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksidatiivinen fosforylaatio:
2 NADH glykolyysistä → 6 ATP
8 Krebs-syklin NADH → 24 ATP
2 Krebs-syklin FADH2 → 4 ATP
Yhteensä 38 ATP: tä syntyy aerobisen hengityksen aikana.
Tärkein esimerkki anaerobisesta hengityksestä on käyminen:
Käyminen
THE käyminen se koostuu vain soluhengityksen ensimmäisestä vaiheesta, toisin sanoen glykolyysistä.
Fermentaatio tapahtuu hyaloplasma, kun happea ei ole saatavilla.
Se voi olla seuraavan tyyppinen, riippuen tuotteesta, joka muodostuu glukoosin hajoamisesta:
Alkoholinen käyminen: Kaksi tuotettua pyruvaattimolekyyliä muutetaan etyylialkoholiksi, jolloin vapautuu kaksi CO-molekyyliä2 ja kahden ATP-molekyylin muodostuminen. Sitä käytetään alkoholijuomien valmistukseen.
Maidon käyminen: Jokainen pyruvaattimolekyyli muuttuu maitohapoksi muodostamalla kaksi ATP-molekyyliä. Maitohapon tuotanto. Se tapahtuu lihassoluissa, kun on liikaa vaivaa.
Lisätietoja, lue myös:
- Aineenvaihdunta
- Anabolia ja katabolia
- Solujen aineenvaihdunta
- Kemialliset reaktiot
- Biokemia
Valintakokeen harjoitukset
1. (PUC - RJ) Nämä ovat biologisia prosesseja, jotka liittyvät suoraan soluenergian muutoksiin:
a) hengitys ja fotosynteesi.
b) pilkkominen ja erittyminen.
c) hengitys ja erittyminen.
d) fotosynteesi ja osmoosi.
e) pilkkominen ja osmoosi.
a) hengitys ja fotosynteesi.
2. (Fatec) Voivatko lihassolut saada energiaa aerobisen hengityksen tai käymisen avulla, kun urheilija pyörtyy 1000 metrin juoksun jälkeen Riittävä hapettuminen aivoissa, lihakset saavuttava happikaasu ei myöskään riitä täyttämään lihaskuitujen hengitystarpeita, jotka alkavat kerätä:
a) glukoosi.
b) etikkahappo.
c) maitohappo.
d) hiilidioksidi.
e) etyylialkoholi.
c) maitohappo.
3. (UFPA) Soluhengitysprosessi on vastuussa (a)
a) hiilidioksidin kulutus ja hapen vapautuminen soluihin.
b) energiapitoisten orgaanisten molekyylien synteesi.
c) hiilidioksidimolekyylien pelkistyminen glukoosiksi.
d) glukoosimolekyylien sisällyttäminen ja hiilidioksidin hapettuminen.
e) energian vapauttaminen elintärkeisiin solutoimintoihin.
e) energian vapauttaminen elintärkeisiin solutoimintoihin.
