חילוף חומרים אנרגטי: סיכום ותרגילים

מטבוליזם אנרגיה הוא מכלול התגובות הכימיות המייצרות את האנרגיה הדרושה לביצוע הפונקציות החיוניות של יצורים חיים.

ניתן לחלק מטבוליזם ל:

• אנבוליזם: תגובות כימיות המאפשרות יצירת מולקולות מורכבות יותר. הם תגובות סינתזה.
• יְרִידַת חֳמָרִים: תגובות כימיות להתפוררות מולקולות. הם תגובות השפלה.

גלוקוז (ג₆ה₁₂או₆) הוא דלק האנרגיה של התאים. כאשר הוא נשבר הוא משחרר אנרגיה מהקשרים הכימיים והפסולת שלו. האנרגיה הזו היא שמאפשרת לתא לבצע את תפקידיו המטבוליים.

ATP: אדנוזין טריפוספט

לפני שתבין את תהליכי השגת האנרגיה, עליך לדעת כיצד אנרגיה מאוחסנת בתאים עד לשימוש בה.

זה קורה הודות ל- ATP (אדנוזין טריפוספט), המולקולה האחראית על לכידת ואגירת אנרגיה. הוא אוגר את האנרגיה המשתחררת בפירוק הגלוקוז בקשרי הפוספט שלו.

ATP הוא נוקלאוטיד שיש לו אדנין כבסיס וריבוז עם סוכר ויוצר אדנוזין. כאשר אדנוזין נקשר לשלושה רדיקלים פוספטים, נוצר אדנוזין טריפוספט.

הקשר בין פוספטים אנרגטי ביותר. לפיכך, כאשר התא זקוק לאנרגיה לתגובה כימית כלשהי, הקשרים בין הפוספטים נשברים והאנרגיה משתחררת.

ATP הוא תרכובת האנרגיה החשובה ביותר בתאים.

עם זאת, יש להדגיש גם תרכובות אחרות. הסיבה לכך היא שבמהלך התגובות משתחרר מימן המועבר בעיקר על ידי שני חומרים: NAD

⁺ ו- FAD.

מנגנונים להשגת אנרגיה

חילוף חומרים של אנרגיית תאים מתרחש באמצעות פוטוסינתזה ונשימה של תאים.

פוטוסינתזה

ה פוטוסינתזה הוא תהליך של סינתזת גלוקוז מפחמן דו חמצני (CO₂) ומים (ח₂O) בנוכחות אור.

זה תואם לתהליך אוטוטרופי שמבוצע על ידי ישויות שיש להם כלורופיל, למשל: צמחים, חיידקים וציאנובקטריה. באורגניזמים אוקריוטיים, פוטוסינתזה מתרחשת ב כלורופלסטים.

נשימה תאית

ה נשימה תאית הוא תהליך פירוק המולקולה של גלוקוז לשחרר את האנרגיה המאוחסנת בו. זה קורה ברוב היצורים החיים.

ניתן לעשות זאת בשתי דרכים:

• נשימה אירובית: בנוכחות גז חמצן סביבתי;
• נשימה אנאירובית: בהעדר גז חמצן.

נשימה אירובית מתרחשת בשלושה שלבים:

גליקוליזה

השלב הראשון של נשימה בתאים הוא גליקוליזה, המתרחש בציטופלזמה של תאים.

הוא מורכב מתהליך ביוכימי בו מולקולת הגלוקוז (C₆ה₁₂או₆) מתפרק לשתי מולקולות קטנות יותר של חומצה פירובית או פירובט (C₃ה₄או₃), משחרר אנרגיה.

מחזור קרבס

תוכנית מחזור קרבס

או מחזור קרבס תואם לרצף של שמונה תגובות. יש לו את התפקיד של קידום השפלה של תוצרי קצה של חילוף החומרים של פחמימות, שומנים וחומצות אמינו שונות.

חומרים אלה מומרים לאצטיל-CoA, עם שחרורו של CO₂ ו- H₂סינתזת O ו- ATP.

לסיכום, בתהליך, אצטיל-CoA (2C) יהפוך לציטראט (6C), לקטוגלוטרט (5C), לסוצינאט (4C), לפומרט (4C), למלט (4C) ולחומצה אוקסאלואטית (4C).

מחזור קרבס מתרחש במטריקס המיטוכונדריה.

זרחון חמצוני או שרשרת נשימה

תכנית זרחון חמצונית

ה זרחון חמצוני זהו השלב הסופי של חילוף החומרים באנרגיה באורגניזמים אירוביים. היא אחראית גם על מרבית ייצור האנרגיה.

במהלך הגליקוליזה ומחזור קרבס, חלק מהאנרגיה שהופקה בהשפלה של תרכובות אוחסנה במולקולות ביניים, כגון NAD⁺ וה- FAD.

מולקולות ביניים אלה משחררות אלקטרונים מונעים ויוני H⁺ שיעברו דרך קבוצה של חלבונים הובלתיים, המהווים את שרשרת הנשימה.

לפיכך, האלקטרונים מאבדים את האנרגיה שלהם, אשר נשמרת במולקולות ה- ATP.

מאזן האנרגיה של שלב זה, כלומר מה שמופק לאורך כל שרשרת הובלת האלקטרונים הוא 38 ATP.

איזון אנרגיה נשימה אירובית

גליקוליזה:

4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

מחזור קרבס: מכיוון שיש שתי מולקולות פירובט, יש להכפיל את המשוואה ב -2.

2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP

זרחון חמצוני:
2 NADH מגליקוליזה → 6 ATP
8 NADH של מחזור קרבס → 24 ATP
2 FADH2 של מחזור קרבס → 4 ATP

סך הכל 38 ATP מיוצר במהלך הנשימה האירובית.

הדוגמה החשובה ביותר לנשימה אנאירובית היא תסיסה:

תְסִיסָה

ה תְסִיסָה זה מורכב רק מהשלב הראשון של הנשימה התאית, כלומר גליקוליזה.

התסיסה מתרחשת ב היאלופלזמה, כאשר חמצן אינו זמין.

זה יכול להיות מהסוגים הבאים, תלוי במוצר שנוצר על ידי השפלה של גלוקוז:

תסיסה אלכוהולית: שתי מולקולות הפירובט המיוצרות מומרות לאלכוהול אתילי, עם שחרורן של שתי מולקולות CO₂ ויצירת שתי מולקולות ATP. הוא משמש לייצור משקאות אלכוהוליים.

תסיסה לקטית: כל מולקולת פירובט מומרת לחומצה לקטית, עם היווצרות שתי מולקולות ATP. ייצור חומצה לקטית. זה קורה בתאי שריר כאשר יש מאמץ מוגזם.

למידע נוסף, קרא גם:

• חילוף חומרים
• אנבוליזם וקטבוליזם
• מטבוליזם של תאים
• תגובה כימית
• בִּיוֹכִימִיָה

תרגילי בחינת כניסה

1. (PUC - RJ) אלה תהליכים ביולוגיים הקשורים ישירות לתמורות אנרגיה תאית:

א) נשימה ופוטוסינתזה.
ב) עיכול והפרשה.
ג) נשימה והפרשה.
ד) פוטוסינתזה ואוסמוזה.
ה) עיכול ואוסמוזה.

ראה תשובה

א) נשימה ופוטוסינתזה.

2. (Fatec) בין אם תאי שריר יכולים להשיג אנרגיה באמצעות נשימה אירובית או תסיסה, כאשר אתלט מתעלף לאחר ריצת 1000 מ ', מחוסר חמצון הולם של המוח שלך, גם גז החמצן שמגיע לשרירים אינו מספיק כדי לענות על הצרכים הנשימתיים של סיבי השריר, שמתחילים לִצְבּוֹר:

א) גלוקוז.
ב) חומצה אצטית.
ג) חומצה לקטית.
ד) פחמן דו חמצני.
ה) אלכוהול אתילי.

ראה תשובה

ג) חומצה לקטית.

3. (UFPA) תהליך הנשימה של התא אחראי על (א)

א) צריכת פחמן דו חמצני ושחרור חמצן לתאים.
ב) סינתזה של מולקולות אורגניות עשירות באנרגיה.
ג) הפחתה של מולקולות פחמן דו חמצני לגלוקוז.
ד) שילוב מולקולות גלוקוז וחמצון פחמן דו חמצני.
ה) שחרור אנרגיה לתפקודים חיוניים בתאים.

ראה תשובה

ה) שחרור אנרגיה לתפקודים חיוניים בתאים.