Energetski metabolizam je skup kemijskih reakcija koje proizvode energiju potrebnu za obavljanje vitalnih funkcija živih bića.
Metabolizam se može podijeliti na:
- Anabolizam: Kemijske reakcije koje omogućuju stvaranje složenijih molekula. Oni su reakcije sinteze.
- katabolizam: Kemijske reakcije za razgradnju molekula. Oni su reakcije razgradnje.
Glukoza (C6H12O6) je energetsko gorivo stanica. Kad se razbije, oslobađa energiju iz svojih kemijskih veza i otpada. Upravo ta energija omogućuje stanici da izvršava svoje metaboličke funkcije.
ATP: Adenozin trifosfat
Prije razumijevanja procesa dobivanja energije, morate znati kako se energija skladišti u stanicama dok se ne iskoristi.
To je zahvaljujući ATP (Adenozin trifosfat), molekuli koja je odgovorna za hvatanje i spremanje energije. Pohranjuje energiju oslobođenu razgradnjom glukoze u svojim fosfatnim vezama.
ATP je nukleotid kojem je baza adenin, a ribozu sa šećerom, tvoreći adenozin. Kad se adenozin veže na tri fosfatna radikala, nastaje adenozin trifosfat.
Veza između fosfata je vrlo energetska. Dakle, kada stanica treba energiju za neku kemijsku reakciju, veze između fosfata se prekidaju i energija se oslobađa.
ATP je najvažniji energetski spoj u stanicama.
Međutim, treba istaknuti i druge spojeve. To je zato što se tijekom reakcija oslobađa vodik koji se uglavnom transportira dvjema tvarima: NAD+ i FAD.
Mehanizmi za dobivanje energije
Do metabolizma stanične energije dolazi fotosintezom i staničnim disanjem.
Fotosinteza
THE fotosinteza je postupak sinteze glukoze iz ugljičnog dioksida (CO2) i vode (H2O) u prisutnosti svjetlosti.
Odgovara autotrofnom procesu koji provode bića koja jesu klorofil, na primjer: biljke, bakterije i cijanobakterije. U eukariotskih organizama dolazi do fotosinteze u kloroplasti.
Stanično disanje
THE stanično disanje je proces razgradnje molekule glukoza za oslobađanje energije koja je u njemu pohranjena. Javlja se u većini živih bića.
To se može učiniti na dva načina:
- aerobno disanje: u prisutnosti plinova kisika iz okoline;
- anaerobno disanje: u nedostatku plina kisika.
Aerobno disanje odvija se kroz tri faze:
Glikoliza
Prvi korak staničnog disanja je glikoliza, koji se javlja u citoplazmi stanica.
Sastoji se od biokemijskog procesa u kojem molekula glukoze (C6H12O6) razgrađuje se na dvije manje molekule piruvične kiseline ili piruvata (C3H4O3), oslobađajući energiju.
Krebsov ciklus
Krebsova shema ciklusa
O Krebsov ciklus odgovara nizu od osam reakcija. Ima funkciju promicanja razgradnje krajnjih proizvoda iz metabolizma ugljikohidrata, lipida i raznih aminokiselina.
Te se tvari pretvaraju u acetil-CoA, uz oslobađanje CO2 i H2Sinteza O i ATP.
Ukratko, u procesu će se acetil-CoA (2C) transformirati u citrat (6C), ketoglutarat (5C), sukcinat (4C), fumarat (4C), malat (4C) i oksaoctenu kiselinu (4C).
Krebsov se ciklus odvija u mitohondrijskoj matrici.
Oksidativna fosforilacija ili dišni lanac
Shema oksidativne fosforilacije
THE oksidativne fosforilacije to je završna faza energetskog metabolizma u aerobnim organizmima. Također je odgovoran za veći dio proizvodnje energije.
Tijekom glikolize i Krebsovog ciklusa, dio energije proizvedene razgradnjom spojeva pohranjen je u srednje molekule, poput NAD+ i FAD.
Te srednje molekule oslobađaju energizirane elektrone i H ione+ koji će proći kroz skup transportnih proteina koji čine dišni lanac.
Dakle, elektroni gube svoju energiju koja se zatim pohranjuje u molekule ATP.
Energetska bilanca ovog koraka, tj. Ono što se stvara duž cijelog lanca transporta elektrona je 38 ATP-a.
Aerobna energetska bilanca disanja
Glikoliza:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsov ciklus: Budući da postoje dvije molekule piruvata, jednadžbu moramo pomnožiti s 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksidativne fosforilacije:
2 NADH iz glikolize → 6 ATP
8 NADH Krebsovog ciklusa → 24 ATP
2 FADH2 Krebsova ciklusa → 4 ATP
Ukupno 38 ATP-a nastaje tijekom aerobnog disanja.
Najvažniji primjer anaerobnog disanja je fermentacija:
Vrenje
THE vrenje sastoji se samo od prve faze staničnog disanja, odnosno glikolize.
Fermentacija se odvija u hijaloplazma, kada kisik nije dostupan.
Može biti sljedećih vrsta, ovisno o proizvodu nastalom razgradnjom glukoze:
Alkoholno vrenje: Dvije proizvedene molekule piruvata pretvaraju se u etilni alkohol, uz oslobađanje dvije molekule CO2 i stvaranje dvije molekule ATP. Koristi se za proizvodnju alkoholnih pića.
Mliječna fermentacija: Svaka molekula piruvata pretvara se u mliječnu kiselinu, uz stvaranje dvije ATP molekule. Proizvodnja mliječne kiseline. Javlja se u mišićnim stanicama kada postoji prevelik napor.
Saznajte više, pročitajte i:
- Metabolizam
- Anabolizam i katabolizam
- Metabolizam stanica
- Kemijske reakcije
- Biokemija
Vježbe prijamnog ispita
1. (PUC - RJ) Ovo su biološki procesi koji su izravno povezani sa staničnim energetskim transformacijama:
a) disanje i fotosinteza.
b) probava i izlučivanje.
c) disanje i izlučivanje.
d) fotosinteza i osmoza.
e) probava i osmoza.
a) disanje i fotosinteza.
2. (Fatec) Mogu li mišićne stanice dobiti energiju aerobnim disanjem ili fermentacijom, kada sportaš padne u nesvijest nakon trčanja od 1000 m, zbog nedostatka Adekvatna oksigenacija vašeg mozga, plin kisik koji dolazi do mišića također nije dovoljan da zadovolji respiratorne potrebe mišićnih vlakana koja počinju akumulirati:
a) glukoza.
b) octena kiselina.
c) mliječna kiselina.
d) ugljični dioksid.
e) etilni alkohol.
c) mliječna kiselina.
3. (UFPA) Proces disanja stanica odgovoran je za (a)
a) potrošnja ugljičnog dioksida i otpuštanje kisika u stanice.
b) sinteza energetski bogatih organskih molekula.
c) redukcija molekula ugljikovog dioksida u glukozu.
d) ugradnju molekula glukoze i oksidaciju ugljičnog dioksida.
e) oslobađanje energije za vitalne stanične funkcije.
e) oslobađanje energije za vitalne stanične funkcije.
