Enerģijas vielmaiņa ir ķīmisko reakciju kopums, kas rada enerģiju, kas nepieciešama dzīvo būtņu vitālo funkciju veikšanai.
Metabolismu var iedalīt:
- Anabolisms: Ķīmiskās reakcijas, kas ļauj veidot sarežģītākas molekulas. Tās ir sintēzes reakcijas.
- katabolisms: Ķīmiskās reakcijas molekulu noārdīšanai. Tās ir degradācijas reakcijas.
Glikoze (C.6H12O6) ir šūnu enerģijas degviela. Kad tas ir sadalīts, tas atbrīvo enerģiju no ķīmiskajām saitēm un atkritumiem. Tieši šī enerģija ļauj šūnai veikt vielmaiņas funkcijas.
ATP: Adenozīna trifosfāts
Pirms izprast enerģijas iegūšanas procesus, jums jāzina, kā enerģija tiek uzglabāta šūnās, līdz tā tiek izmantota.
Tas ir pateicoties ATP (adenozīna trifosfātam), molekulai, kas atbildīga par enerģijas uztveršanu un uzkrāšanu. Tas glabā glikozes sadalīšanās laikā atbrīvoto enerģiju savās fosfāta saitēs.
ATP ir nukleotīds, kura pamatā ir adenīns, un riboze ar cukuru, veidojot adenozīnu. Kad adenozīns saistās ar trim fosfāta radikāļiem, veidojas adenozīna trifosfāts.
Saikne starp fosfātiem ir ļoti enerģiska. Tādējādi brīdī, kad šūnai ir nepieciešama enerģija kādai ķīmiskai reakcijai, saites starp fosfātiem tiek pārtrauktas un enerģija tiek atbrīvota.
ATP ir vissvarīgākais enerģijas savienojums šūnās.
Tomēr jāuzsver arī citi savienojumi. Tas notiek tāpēc, ka reakciju laikā izdalās ūdeņradis, kuru galvenokārt transportē divas vielas: NAD+ un FAD.
Mehānismi enerģijas iegūšanai
Šūnu enerģijas vielmaiņa notiek fotosintēzes un šūnu elpošanas ceļā.
Fotosintēze
fotosintēze ir glikozes sintezēšanas process no oglekļa dioksīda (CO2) un ūdeni (H2O) gaismas klātbūtnē.
Tas atbilst autotrofiskajam procesam, ko veic būtnes, kurām ir hlorofils, piemēram: augi, baktērijas un zilaļģes. Eikariotu organismos fotosintēze notiek hloroplasts.
Šūnu elpošana
šūnu elpošana ir molekulas sadalīšanās process glikoze atbrīvot tajā uzkrāto enerģiju. Tas notiek lielākajā daļā dzīvo lietu.
To var izdarīt divos veidos:
- aerobā elpošana: apkārtējā skābekļa gāzes klātbūtnē;
- anaerobā elpošana: ja nav skābekļa gāzes.
Aerobā elpošana notiek trīs fāzēs:
Glikolīze
Pirmais šūnu elpošanas solis ir glikolīze, kas notiek šūnu citoplazmā.
Tas sastāv no bioķīmiska procesa, kurā glikozes molekula (C.6H12O6) tiek sadalīts divās mazākās piruvskābes vai piruvāta molekulās (C.3H4O3), atbrīvojot enerģiju.
Krebsa cikls
Krebsa ciklu shēma
O Krebsa cikls atbilst astoņu reakciju secībai. Tā funkcija ir veicināt ogļhidrātu, lipīdu un dažādu aminoskābju metabolismā esošo galaproduktu noārdīšanos.
Šīs vielas tiek pārvērstas par acetil-CoA, atbrīvojot CO2 un H2O un ATP sintēze.
Apkopojot, procesā acetil-CoA (2C) tiks pārveidots par citrātu (6C), ketoglutarātu (5C), sukcinātu (4C), fumarātu (4C), malātu (4C) un oksaetiķskābi (4C).
Krebsa cikls notiek mitohondriju matricā.
Oksidatīvā fosforilēšana vai elpošanas ķēde
Oksidatīvās fosforilēšanas shēma
oksidatīvā fosforilēšana tas ir enerģijas metabolisma pēdējais posms aerobos organismos. Tas ir atbildīgs arī par lielāko enerģijas ražošanas daļu.
Glikolīzes un Krebsa cikla laikā daļa savienojumu degradācijā saražotās enerģijas tika uzkrāta starpmolekulās, piemēram, NAD+ un FAD.
Šīs starpposma molekulas atbrīvo enerģiju saturošus elektronus un H jonus+ kas iet cauri transporta olbaltumvielu kopumam, kas veido elpošanas ķēdi.
Tādējādi elektroni zaudē enerģiju, kas pēc tam tiek uzkrāta ATP molekulās.
Šī soļa enerģijas bilance, tas ir, tas, kas tiek ražots visā elektronu transporta ķēdē, ir 38 ATP.
Aerobās elpošanas enerģijas bilance
Glikolīze:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsa cikls: Tā kā ir divas piruvāta molekulas, vienādojums jāreizina ar 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksidatīvā fosforilēšana:
2 NADH no glikolīzes → 6 ATP
8 Krebsa cikla NADH → 24 ATP
Krebsa cikla 2 FADH2 → 4 ATP
Kopā 38 ATP rodas aerobās elpošanas laikā.
Vissvarīgākais anaerobās elpošanas piemērs ir fermentācija:
Fermentācija
fermentācija tas sastāv tikai no pirmā šūnu elpošanas posma, tas ir, no glikolīzes.
Fermentācija notiek hialoplazma, kad skābeklis nav pieejams.
Tas var būt šāda veida, atkarībā no produkta, ko veido glikozes noārdīšanās:
Alkohola fermentācija: Divas saražotās piruvāta molekulas tiek pārvērstas etilspirtā, izdalot divas CO molekulas2 un divu ATP molekulu veidošanos. To lieto alkoholisko dzērienu ražošanai.
Piena fermentācija: Katra piruvāta molekula tiek pārveidota par pienskābi, veidojoties divām ATP molekulām. Pienskābes ražošana. Tas notiek muskuļu šūnās, kad ir pārmērīgas pūles.
Uzziniet vairāk, lasiet arī:
- Vielmaiņa
- Anabolisms un katabolisms
- Šūnu vielmaiņa
- Ķīmiskās reakcijas
- Bioķīmija
Iestājeksāmena vingrinājumi
1. Šie ir bioloģiski procesi, kas tieši saistīti ar šūnu enerģijas transformācijām:
a) elpošana un fotosintēze.
b) gremošana un izdalīšanās.
c) elpošana un izdalīšanās.
d) fotosintēze un osmoze.
e) gremošana un osmoze.
a) elpošana un fotosintēze.
2. (Fatec) Vai muskuļu šūnas var iegūt enerģiju ar aerobu elpošanu vai fermentāciju, kad sportists noģībst pēc 1000 m skrējiena, Pietiekams skābekļa daudzums jūsu smadzenēs, skābekļa gāze, kas nonāk muskuļos, arī nav pietiekama, lai apmierinātu muskuļu šķiedru elpošanas vajadzības, kuras sāk uzkrāt:
a) glikoze.
b) etiķskābe.
c) pienskābe.
d) oglekļa dioksīds.
e) etilspirts.
c) pienskābe.
3. (UFPA) Šūnas elpošanas process ir atbildīgs par (a)
a) oglekļa dioksīda patēriņš un skābekļa izdalīšanās šūnās.
b) ar enerģiju bagātu organisko molekulu sintēze.
c) oglekļa dioksīda molekulu reducēšana par glikozi.
d) glikozes molekulu iekļaušana un oglekļa dioksīda oksidēšana.
e) enerģijas izdalīšana vitāli svarīgām šūnu funkcijām.
e) enerģijas izdalīšana vitāli svarīgām šūnu funkcijām.
