Energijos apykaita yra cheminių reakcijų rinkinys, gaminantis energiją, reikalingą gyvų būtybių gyvybinėms funkcijoms vykdyti.
Metabolizmą galima suskirstyti į:
- Anabolizmas: Cheminės reakcijos, leidžiančios susidaryti sudėtingesnėms molekulėms. Tai sintezės reakcijos.
- katabolizmas: Cheminės reakcijos molekulėms skaidytis. Tai yra degradacijos reakcijos.
Gliukozė (C.6H12O6) yra ląstelių energijos kuras. Suskaidytas jis išskiria energiją iš savo cheminių jungčių ir atliekų. Būtent ši energija leidžia ląstelei atlikti medžiagų apykaitos funkcijas.
ATP: adenozino trifosfatas
Prieš suprasdami energijos gavimo procesus, turite žinoti, kaip energija kaupiama ląstelėse iki jos panaudojimo.
Tai dėka ATP (adenozino trifosfato), molekulės, atsakingos už energijos surinkimą ir kaupimą, dėka. Fosfatinėse jungtyse ji kaupia gliukozės skilimo metu išsiskiriančią energiją.
ATP yra nukleotidas, kurio pagrindas yra adeninas, o su cukrumi - ribozė, sudaranti adenoziną. Kai adenozinas jungiasi prie trijų fosfato radikalų, susidaro adenozino trifosfatas.
Ryšys tarp fosfatų yra labai energingas. Taigi, kai ląstelei reikia energijos tam tikrai cheminei reakcijai, ryšiai tarp fosfatų nutrūksta ir energija išsiskiria.
ATP yra svarbiausias ląstelių energijos junginys.
Tačiau reikėtų pabrėžti ir kitus junginius. Taip yra todėl, kad vykstant reakcijoms išsiskiria vandenilis, kurį daugiausia perneša dvi medžiagos: NAD+ ir FAD.
Energijos gavimo mechanizmai
Ląstelių energijos apykaita vyksta fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo būdu.
Fotosintezė
fotosintezė yra gliukozės sintezės procesas iš anglies dioksido (CO2) ir vandens (H2O) esant šviesai.
Tai atitinka autotrofinį procesą, kurį atlieka būtybės, turinčios chlorofilas, pavyzdžiui: augalai, bakterijos ir cianobakterijos. Eukariotų organizmuose fotosintezė vyksta chloroplastai.
Ląstelinis kvėpavimas
ląstelinis kvėpavimas yra molekulės skaidymo procesas gliukozės išlaisvinti joje sukauptą energiją. Tai įvyksta daugumoje gyvų daiktų.
Tai galima padaryti dviem būdais:
- aerobinis kvėpavimas: esant aplinkos deguonies dujoms;
- anaerobinis kvėpavimas: jei nėra deguonies dujų.
Aerobinis kvėpavimas vyksta trimis etapais:
Glikolizė
Pirmasis korinio kvėpavimo žingsnis yra glikolizė, kuris atsiranda ląstelių citoplazmoje.
Jis susideda iš biocheminio proceso, kurio metu gliukozės molekulė (C.6H12O6) yra suskaidomas į dvi mažesnes piruvo rūgšties arba piruvato molekules (C3H4O3), išlaisvindama energiją.
Krebso ciklas
Krebso ciklo schema
O Krebso ciklas atitinka aštuonių reakcijų seką. Jo funkcija yra skatinti angliavandenių, lipidų ir įvairių aminorūgščių apykaitą turinčių galutinių produktų skilimą.
Šios medžiagos paverčiamos acetil-CoA, išskiriant CO2 ir H2O ir ATP sintezė.
Apibendrinant galima pasakyti, kad procese acetil-CoA (2C) bus transformuotas į citratą (6C), ketoglutaratą (5C), sukcinatą (4C), fumaratą (4C), malatą (4C) ir oksaacto rūgštį (4C).
Krebso ciklas vyksta mitochondrijų matricoje.
Oksidacinis fosforilinimas arba kvėpavimo grandinė
Oksidacinio fosforilinimo schema
oksidacinis fosforilinimas tai yra paskutinis aerobinių organizmų energijos apykaitos etapas. Ji taip pat yra atsakinga už didžiąją energijos dalį.
Glikolizės ir Krebso ciklo metu dalis energijos, susidariusios skaidant junginius, buvo kaupiama tarpinėse molekulėse, tokiose kaip NAD+ ir FAD.
Šios tarpinės molekulės išskiria įjungtus elektronus ir H jonus+ kurie praeis per baltymų, kurie sudaro kvėpavimo grandinę, rinkinį.
Taigi, elektronai praranda savo energiją, kuri vėliau kaupiama ATP molekulėse.
Šio žingsnio energijos balansas, tai yra, gaminamas per visą elektronų perdavimo grandinę, yra 38 ATP.
Aerobinio kvėpavimo energijos balansas
Glikolizė:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebso ciklas: Kadangi yra dvi piruvato molekulės, lygtis turi būti padauginta iš 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksidacinis fosforilinimas:
2 NADH iš glikolizės → 6 ATP
8 Krebso ciklo NADH → 24 ATP
2 Krebso ciklo FADH2 → 4 ATP
Iš viso 38 ATP susidaro aerobinio kvėpavimo metu.
Svarbiausias anaerobinio kvėpavimo pavyzdys yra fermentacija:
Fermentacija
fermentacija jis susideda tik iš pirmojo korinio kvėpavimo etapo, tai yra, glikolizės.
Fermentacija vyksta hialoplazma, kai deguonies nėra.
Tai gali būti šių tipų, priklausomai nuo produkto, susidariusio skaidant gliukozę:
Alkoholinė fermentacija: Dvi susidariusios piruvato molekulės paverčiamos etilo alkoholiu, išskiriant dvi CO molekules2 ir dviejų ATP molekulių susidarymas. Jis naudojamas alkoholinių gėrimų gamybai.
Pieno fermentacija: Kiekviena piruvato molekulė virsta pieno rūgštimi, susidarant dviem ATP molekulėms. Pieno rūgšties gamyba. Tai atsiranda raumenų ląstelėse, kai yra per daug pastangų.
Sužinokite daugiau, taip pat skaitykite:
- Metabolizmas
- Anabolizmas ir katabolizmas
- Ląstelių metabolizmas
- Cheminės reakcijos
- Biochemija
Stojamojo egzamino pratybos
1. (PUC - RJ) Tai yra biologiniai procesai, tiesiogiai susiję su ląstelių energijos transformacijomis:
a) kvėpavimas ir fotosintezė.
b) virškinimas ir išskyrimas.
c) kvėpavimas ir išskyros.
d) fotosintezė ir osmosas.
e) virškinimas ir osmosas.
a) kvėpavimas ir fotosintezė.
2. (Fatec) Ar raumenų ląstelės gali gauti energijos per aerobinį kvėpavimą ar fermentaciją, kai sportininkas nualpsta po 1000 m bėgimo, nes trūksta Pakankamas deguonies kiekis jūsų smegenyse, deguonies dujų, kurios pasiekia raumenis, taip pat nepakanka, kad būtų patenkinti raumenų skaidulų kvėpavimo poreikiai, kurie pradeda kaupti:
a) gliukozė.
b) acto rūgštis.
c) pieno rūgštis.
d) anglies dioksidas.
e) etilo alkoholis.
c) pieno rūgštis.
3. (UFPA) Ląstelės kvėpavimo procesas yra atsakingas už (a)
a) anglies dioksido suvartojimas ir deguonies išsiskyrimas į ląsteles.
b) daug energijos turinčių organinių molekulių sintezė.
c) anglies dioksido molekulių redukavimas į gliukozę.
d) gliukozės molekulių įtraukimas ir anglies dioksido oksidacija.
e) energijos išskyrimas gyvybiškai svarbioms ląstelių funkcijoms.
e) energijos išskyrimas gyvybiškai svarbioms ląstelių funkcijoms.
