Az energia-anyagcsere a kémiai reakciók összessége, amely az élőlények létfontosságú funkcióinak végrehajtásához szükséges energiát termeli.
Az anyagcserét fel lehet osztani:
- Anabolizmus: Kémiai reakciók, amelyek bonyolultabb molekulák képződését teszik lehetővé. Ezek szintézisreakciók.
- katabolizmus: Kémiai reakciók a molekulák lebontásához. Degradációs reakciók.
Glükóz (C.6H12O6) a cellák energiahordozója. Ha megszakad, kémiai kötéseiből és hulladékából energiát szabadít fel. Ez az energia teszi lehetővé a sejt számára metabolikus funkcióinak végrehajtását.
ATP: Adenozin-trifoszfát
Mielőtt megértenéd az energia megszerzésének folyamatait, tudnod kell, hogyan tárolódik az energia a sejtekben, amíg fel nem használják.
Ennek köszönhető az ATP (adenozin-trifoszfát), az energia megkötéséért és tárolásáért felelős molekula. A glükóz lebontásában felszabaduló energiát foszfátkötéseiben tárolja.
Az ATP olyan nukleotid, amelynek bázisa adenin, cukorral pedig ribóz, adenozint képezve. Amikor az adenozin három foszfátcsoporthoz kötődik, adenozin-trifoszfát képződik.
A foszfátok közötti kötés nagyon energikus. Így abban a pillanatban, amikor a sejtnek valamilyen kémiai reakcióra van szüksége energiára, a foszfátok közötti kötések megszakadnak és az energia felszabadul.
Az ATP a legfontosabb energia vegyület a sejtekben.
Ugyanakkor más vegyületeket is ki kell emelni. A reakciók során ugyanis hidrogén szabadul fel, amelyet főleg két anyag szállít: a NAD+ és FAD.
Az energia megszerzésének mechanizmusai
A sejtenergia-anyagcsere a fotoszintézis és a sejtlégzés révén történik.
Fotoszintézis
A fotoszintézis a glükóz szén-dioxidból (CO2) és a víz (H2O) fény jelenlétében.
Olyan autotróf folyamatnak felel meg, amelyet olyan lények hajtanak végre, akiknek van klorofillpéldául: növények, baktériumok és cianobaktériumok. Az eukarióta organizmusokban a fotoszintézis a kloroplasztok.
Sejtlégzés
A sejtlégzés a molekula lebontásának folyamata szőlőcukor hogy felszabadítsa a benne tárolt energiát. A legtöbb élőlényben előfordul.
Kétféleképpen tehető meg:
- aerob légzés: környezeti oxigén jelenlétében;
- anaerob légzés: oxigéngáz hiányában.
Az aerob légzés három fázison keresztül történik:
Glikolízis
A sejtlégzés első lépése a glikolízis, amely a sejtek citoplazmájában fordul elő.
Ez egy biokémiai folyamatból áll, amelyben a glükózmolekula (C.6H12O6) két kisebb piroszav- vagy piruvátmolekulára (C3H4O3), energiát szabadítva fel.
Krebs ciklus
Krebs Cycle Scheme
O Krebs ciklus nyolc reakció sorozatának felel meg. Feladata a szénhidrátok, lipidek és különféle aminosavak metabolizmusából származó végtermékek lebomlásának elősegítése.
Ezek az anyagok CO-kibocsátás mellett acetil-CoA-vá alakulnak át2 és H2O és ATP szintézis.
Összefoglalva: a folyamat során az acetil-CoA (2C) citráttá (6C), ketoglutaráttá (5C), szukcináttá (4C), fumaráttá (4C), maláttá (4C) és oxaecetsavvá (4C) alakul át.
A Krebs-ciklus a mitokondriális mátrixban zajlik.
Oxidatív foszforilezés vagy légzési lánc
Oxidatív foszforilezési séma
A oxidatív foszforiláció ez az aerob organizmusokban az energia-anyagcsere utolsó szakasza. Az energiatermelés nagy részéért is felelős.
A glikolízis és a Krebs-ciklus során a vegyületek lebontása során keletkező energia egy részét köztes molekulákban tárolták, például+ és a FAD.
Ezek a köztes molekulák felszabadítják az energiával ellátott elektronokat és a H-ionokat+ amelyek áthaladnak a transzportfehérjék halmazán, amelyek a légzési láncot alkotják.
Így az elektronok elveszítik energiájukat, amelyet aztán az ATP-molekulák tárolnak.
Ennek a lépésnek az energiamérlege, vagyis ami a teljes elektrontranszportlánc mentén termelődik, 38 ATP.
Aerob légzési egyensúly
Glikolízis:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebs ciklus: Mivel két piruvát molekula van, az egyenletet meg kell szorozni 2-vel.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidatív foszforiláció:
2 NADH glikolízisből → 6 ATP
8 Krebs ciklus NADH → 24 ATP
2 a Krebs-ciklus FADH2 → 4 ATP
Összesen 38 ATP aerob légzés során keletkezik.
Az anaerob légzés legfontosabb példája az erjedés:
Erjesztés
A erjesztés csak a sejtlégzés első szakaszából, vagyis a glikolízisből áll.
Az erjesztés a hialoplazma, amikor oxigén nem áll rendelkezésre.
Ez a következő típusú lehet, a glükóz lebontásával képződő terméktől függően:
Alkoholos erjedés: A két előállított piruvátmolekula etil-alkoholgá alakul, két CO-molekula felszabadulásával2 és két ATP-molekula képződése. Alkoholos italok előállítására használják.
Tejerjesztés: Minden piruvát molekula átalakul tejsavvá, két ATP molekula képződésével. Tejsavtermelés. Az izomsejtekben akkor fordul elő, ha túlzott erőfeszítés van.
Tudjon meg többet, olvassa el még:
- Anyagcsere
- Anabolizmus és katabolizmus
- Sejtanyagcsere
- Kémiai reakciók
- Biokémia
Felvételi vizsga gyakorlatok
1. (PUC - RJ) Ezek biológiai folyamatok, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a sejtek energiaátalakulásához:
a) légzés és fotoszintézis.
b) emésztés és kiválasztás.
c) légzés és kiválasztás.
d) fotoszintézis és ozmózis.
e) emésztés és ozmózis.
a) légzés és fotoszintézis.
2. (Fatec) Az izomsejtek képesek-e energiát szerezni aerob légzéssel vagy erjesztéssel, amikor egy sportoló 1000 m futás után ájul el, Megfelelő oxigénellátás az agyadban, az izmokba jutó oxigéngáz szintén nem elegendő az izomrostok légzési szükségleteinek kielégítéséhez felhalmozódni:
a) glükóz.
b) ecetsav.
c) tejsav.
d) szén-dioxid.
e) etil-alkohol.
c) tejsav.
3. (UFPA) A sejtlégzési folyamat felelős (a)
a) széndioxid-fogyasztás és oxigén felszabadulás a sejtekbe.
b) energiadús szerves molekulák szintézise.
c) a szén-dioxid molekulák glükózzá redukálása.
d) glükózmolekulák beépítése és szén-dioxid-oxidáció.
e) energia felszabadítása a létfontosságú sejtfunkciókhoz.
e) energia felszabadítása a létfontosságú sejtfunkciókhoz.
