エネルギー代謝：要約と演習

エネルギー代謝は、生物の重要な機能を実行するために必要なエネルギーを生成する一連の化学反応です。

代謝は次のように分けることができます。

• 同化作用：より複雑な分子の形成を可能にする化学反応。 それらは合成反応です。
• 異化：分子の分解のための化学反応。 それらは分解反応です。

ブドウ糖（C₆H₁₂O₆）は細胞のエネルギー燃料です。 それが壊れたとき、それはその化学結合と廃棄物からエネルギーを放出します。 細胞がその代謝機能を実行することを可能にするのはこのエネルギーです。

ATP：アデノシン三リン酸

エネルギーを得るプロセスを理解する前に、エネルギーが使用されるまで細胞にどのように蓄えられるかを知る必要があります。

これは、エネルギーの捕捉と貯蔵に関与する分子であるATP（アデノシン三リン酸）のおかげです。 ブドウ糖の分解で放出されたエネルギーをリン酸結合に蓄えます。

ATPは、塩基としてアデニンを持ち、糖とリボースを持ち、アデノシンを形成するヌクレオチドです。 アデノシンが3つのリン酸ラジカルに結合すると、アデノシン三リン酸が形成されます。

リン酸塩間の結合は非常にエネルギッシュです。 したがって、細胞が何らかの化学反応のためにエネルギーを必要とする瞬間、リン酸塩間の結合が切断され、エネルギーが放出されます。

ATPは細胞内で最も重要なエネルギー化合物です。

ただし、他の化合物も強調表示する必要があります。 これは、反応中に水素が放出され、主に2つの物質によって輸送されるためです。NAD⁺ と流行。

エネルギーを得るためのメカニズム

細胞のエネルギー代謝は、光合成と細胞呼吸によって起こります。

光合成

THE 光合成 二酸化炭素（CO）からブドウ糖を合成するプロセスです₂）と水（H₂O）光の存在下。

それは、持っている存在によって実行される独立栄養プロセスに対応します クロロフィル、例えば：植物、バクテリア、シアノバクテリア。 真核生物では、光合成は 葉緑体.

細胞呼吸

THE 細胞呼吸 の分子を分解するプロセスです グルコース そこに蓄えられているエネルギーを解放します。 ほとんどの生物で発生します。

それは2つの方法で行うことができます：

• 有酸素呼吸：周囲の酸素ガスの存在下で;
• 嫌気性呼吸：酸素ガスがない場合。

好気性呼吸は次の3つの段階で発生します。

解糖

細胞呼吸の最初のステップは 解糖、これは細胞の細胞質で発生します。

それは、グルコース分子（C₆H₁₂O₆）はピルビン酸またはピルビン酸の2つの小さな分子に分解されます（C₃H₄O₃）、エネルギーを放出します。

クレブス回路

クレブス回路スキーム

O クレブス回路 8つの反応のシーケンスに対応します。 炭水化物、脂質、さまざまなアミノ酸の代謝による最終産物の分解を促進する機能があります。

これらの物質はアセチルCoAに変換され、COが放出されます₂ およびH₂OおよびATP合成。

要約すると、プロセスでは、アセチルCoA（2C）は、クエン酸塩（6C）、ケトグルタル酸（5C）、コハク酸塩（4C）、フマル酸塩（4C）、リンゴ酸（4C）、およびオキサ酢酸（4C）に変換されます。

クレブス回路はミトコンドリアマトリックスで起こります。

酸化的リン酸化または呼吸鎖

酸化的リン酸化スキーム

THE 酸化的リン酸化 好気性生物のエネルギー代謝の最終段階です。 また、ほとんどのエネルギー生産にも責任があります。

解糖とクレブス回路の間、化合物の分解で生成されたエネルギーの一部は、NADなどの中間分子に蓄積されました⁺ とFAD。

これらの中間分子は、エネルギーを与えられた電子とHイオンを放出します⁺ それは呼吸鎖を構成する一連の輸送タンパク質を通過します。

したがって、電子はエネルギーを失い、ATP分子に保存されます。

このステップのエネルギーバランス、つまり、電子伝達系全体に沿って生成されるのは38ATPです。

有酸素呼吸エネルギーバランス

解糖:

4 ATP + 2 NADH-2ATP→ 2 ATP + 2 NADH

クレブス回路：ピルビン酸分子が2つあるため、方程式に2を掛ける必要があります。

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

酸化的リン酸化:
2解糖系からのNADH→ 6 ATP
8クレブス回路のNADH→ 24 ATP
2クレブス回路のFADH2→ 4 ATP

の合計 38のATP 好気性呼吸中に生成されます。

嫌気呼吸の最も重要な例は発酵です：

発酵

THE 発酵 それは、細胞呼吸の最初の段階、つまり解糖系のみで構成されています。

発酵はで行われます hyaloplasm、酸素が利用できない場合。

それは、ブドウ糖の分解によって形成される生成物に応じて、以下のタイプになり得る：

アルコール発酵：生成された2つのピルビン酸分子はエチルアルコールに変換され、2つのCO分子が放出されます₂ そして2つのATP分子の形成。 アルコール飲料の製造に使用されます。

乳酸発酵：各ピルビン酸分子は乳酸に変換され、2つのATP分子が形成されます。 乳酸の生産。 過度の努力があると筋細胞で発生します。

詳細については、以下もお読みください。

• 代謝
• 同化作用と異化作用
• 細胞代謝
• 化学反応
• 生化学

入試演習

1. （PUC-RJ）これらは、細胞のエネルギー変換に直接関連する生物学的プロセスです。

a）呼吸と光合成。
b）消化と排泄。
c）呼吸と排泄。
d）光合成と浸透。
e）消化と浸透。

回答を参照してください

a）呼吸と光合成。

2. （Fatec）アスリートが1000メートル走った後に気を失ったときに、筋細胞が好気性呼吸または発酵によってエネルギーを得ることができるかどうか あなたの脳の適切な酸素化、筋肉に到達する酸素ガスはまた、筋肉繊維の呼吸の必要性を満たすのに十分ではありません。 蓄積する：

a）ブドウ糖。
b）酢酸。
c）乳酸。
d）二酸化炭素。
e）エチルアルコール。

回答を参照してください

c）乳酸。

3. （UFPA）細胞呼吸プロセスは（a）に責任があります

a）二酸化炭素の消費と細胞への酸素の放出。
b）エネルギーに富む有機分子の合成。
c）二酸化炭素分子のグルコースへの還元。
d）グルコース分子の取り込みと二酸化炭素の酸化。
e）重要な細胞機能のためのエネルギーの放出。

回答を参照してください

e）重要な細胞機能のためのエネルギーの放出。