Energiemetabolisme is de reeks chemische reacties die de energie produceren die nodig is om de vitale functies van levende wezens uit te voeren.
Metabolisme kan worden onderverdeeld in:
- anabolisme: Chemische reacties die de vorming van complexere moleculen mogelijk maken. Het zijn synthesereacties.
- katabolisme: Chemische reacties voor de afbraak van moleculen. Het zijn afbraakreacties.
Glucose (C6H12O6) is de energiebrandstof van cellen. Wanneer het wordt verbroken, geeft het energie vrij uit zijn chemische bindingen en afval. Het is deze energie die de cel in staat stelt zijn metabolische functies uit te voeren.
ATP: Adenosinetrifosfaat
Voordat u de processen voor het verkrijgen van energie begrijpt, moet u weten hoe energie in cellen wordt opgeslagen totdat deze wordt gebruikt.
Dit is te danken aan ATP (Adenosine Trifosfaat), het molecuul dat verantwoordelijk is voor het opvangen en opslaan van energie. Het slaat de energie die vrijkomt bij de afbraak van glucose op in zijn fosfaatbindingen.
ATP is een nucleotide met adenine als basis en ribose met suiker, waardoor adenosine wordt gevormd. Wanneer adenosine aan drie fosfaatradicalen bindt, wordt adenosinetrifosfaat gevormd.
De binding tussen fosfaten is zeer energetisch. Dus op het moment dat de cel energie nodig heeft voor een chemische reactie, worden de bindingen tussen de fosfaten verbroken en komt de energie vrij.
ATP is de belangrijkste energieverbinding in cellen.
Andere verbindingen moeten echter ook worden benadrukt. Bij de reacties komt namelijk waterstof vrij, dat voornamelijk door twee stoffen wordt getransporteerd: NAD+ en FAD.
Mechanismen voor het verkrijgen van energie
Het celenergiemetabolisme vindt plaats door fotosynthese en celademhaling.
Fotosynthese
DE fotosynthese is een proces waarbij glucose wordt gesynthetiseerd uit koolstofdioxide (CO2) en water (H2O) in aanwezigheid van licht.
Het komt overeen met een autotroof proces dat wordt uitgevoerd door wezens die chlorofylbijvoorbeeld: planten, bacteriën en cyanobacteriën. Bij eukaryote organismen vindt fotosynthese plaats in de chloroplasten.
Cellulaire ademhaling
DE cellulaire ademhaling is het proces van het afbreken van het molecuul van glucose om de energie die erin is opgeslagen vrij te maken. Het komt voor in de meeste levende wezens.
Het kan op twee manieren:
- aërobe ademhaling: in aanwezigheid van zuurstofgas uit de omgeving;
- anaërobe ademhaling: bij afwezigheid van zuurstofgas.
Aërobe ademhaling vindt plaats in drie fasen:
Glycolyse
De eerste stap van cellulaire ademhaling is de glycolyse, die voorkomt in het cytoplasma van cellen.
Het bestaat uit een biochemisch proces waarbij het glucosemolecuul (C6H12O6) wordt afgebroken tot twee kleinere moleculen pyrodruivenzuur of pyruvaat (C3H4O3), energie vrijmaken.
Citroenzuurcyclus
Krebs-cyclusschema
O Citroenzuurcyclus komt overeen met een reeks van acht reacties. Het heeft de functie om de afbraak van eindproducten uit het metabolisme van koolhydraten, lipiden en verschillende aminozuren te bevorderen.
Deze stoffen worden omgezet in acetyl-CoA, waarbij CO. vrijkomt2 en H2O- en ATP-synthese.
Samengevat zal tijdens het proces het acetyl-CoA (2C) worden omgezet in citraat (6C), ketoglutaraat (5C), succinaat (4C), fumaraat (4C), malaat (4C) en oxaazijnzuur (4C).
De Krebs-cyclus vindt plaats in de mitochondriale matrix.
Oxidatieve fosforylering of ademhalingsketen
Oxidatieve fosforyleringsschema
DE oxidatieve fosforylering het is de laatste fase van het energiemetabolisme in aerobe organismen. Het is ook verantwoordelijk voor het grootste deel van de energieproductie.
Tijdens de glycolyse en de Krebs-cyclus werd een deel van de energie die werd geproduceerd bij de afbraak van verbindingen opgeslagen in intermediaire moleculen, zoals NAD+ en de FAD.
Deze tussenliggende moleculen geven de geactiveerde elektronen en H-ionen vrij+ die door een reeks transporteiwitten gaan, die de ademhalingsketen vormen.
Zo verliezen de elektronen hun energie, die vervolgens wordt opgeslagen in de ATP-moleculen.
De energiebalans van deze stap, dat wil zeggen wat wordt geproduceerd langs de gehele elektronentransportketen, is 38 ATP's.
Aërobe ademhaling energiebalans
Glycolyse:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Citroenzuurcyclus: Aangezien er twee pyruvaatmoleculen zijn, moet de vergelijking met 2 worden vermenigvuldigd.
2x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidatieve fosforylering:
2 NADH uit glycolyse → 6 ATP
8 NADH van de Krebs-cyclus → 24 ATP
2 FADH2 van de Krebs-cyclus → 4 ATP
Totaal van 38 ATP's geproduceerd tijdens aerobe ademhaling.
Het belangrijkste voorbeeld van anaërobe ademhaling is fermentatie:
Fermentatie
DE fermentatie het bestaat alleen uit de eerste fase van cellulaire ademhaling, dat wil zeggen glycolyse.
Fermentatie vindt plaats in de hyaloplasma, wanneer er geen zuurstof beschikbaar is.
Het kan van de volgende typen zijn, afhankelijk van het product dat wordt gevormd door de afbraak van glucose:
Alcoholische gisting: De twee geproduceerde pyruvaatmoleculen worden omgezet in ethylalcohol, waarbij twee CO-moleculen vrijkomen2 en de vorming van twee ATP-moleculen. Het wordt gebruikt voor de productie van alcoholische dranken.
Melkzuurfermentatie: Elk pyruvaatmolecuul wordt omgezet in melkzuur, onder vorming van twee ATP-moleculen. Melkzuur productie. Het komt voor in spiercellen wanneer er sprake is van overmatige inspanning.
Lees meer, lees ook:
- Metabolisme
- Anabolisme en katabolisme
- celmetabolisme
- Chemische reacties
- Biochemie
Toelatingsexamen Oefeningen
1. (PUC - RJ) Dit zijn biologische processen die rechtstreeks verband houden met cellulaire energietransformaties:
a) ademhaling en fotosynthese.
b) vertering en uitscheiding.
c) ademhaling en uitscheiding.
d) fotosynthese en osmose.
e) vertering en osmose.
a) ademhaling en fotosynthese.
2. (Fatec) Of spiercellen energie kunnen verkrijgen door aerobe ademhaling of fermentatie, wanneer een atleet flauwvalt na een loop van 1000 m, bij gebrek aan Adequate zuurstofvoorziening van uw hersenen, het zuurstofgas dat de spieren bereikt, is ook niet voldoende om te voldoen aan de ademhalingsbehoeften van de spiervezels, die beginnen te accumuleren:
a) glucose.
b) azijnzuur.
c) melkzuur.
d) kooldioxide.
e) ethylalcohol.
c) melkzuur.
3. (UFPA) Het celademhalingsproces is verantwoordelijk voor (a)
a) kooldioxideverbruik en zuurstofafgifte aan de cellen.
b) synthese van energierijke organische moleculen.
c) reductie van kooldioxidemoleculen tot glucose.
d) opname van glucosemoleculen en oxidatie van kooldioxide.
e) vrijkomen van energie voor vitale cellulaire functies.
e) vrijkomen van energie voor vitale cellulaire functies.
