Energimetabolisme: oppsummering og øvelser

Energimetabolisme er settet med kjemiske reaksjoner som produserer den energien som trengs for å utføre de livlige vesens vitale funksjoner.

Metabolisme kan deles inn i:

• Anabolisme: Kjemiske reaksjoner som tillater dannelse av mer komplekse molekyler. De er syntesereaksjoner.
• katabolisme: Kjemiske reaksjoner for nedbrytning av molekyler. De er nedbrytningsreaksjoner.

Glukose (C₆H₁₂O₆) er energidrivstoffet til celler. Når den brytes, frigjør den energi fra kjemiske bindinger og avfall. Det er denne energien som gjør at cellen kan utføre metabolske funksjoner.

ATP: Adenosintrifosfat

Før du forstår prosessene for å skaffe energi, må du vite hvordan energi lagres i celler til den brukes.

Dette er takket være ATP (Adenosintrifosfat), molekylet som er ansvarlig for å fange og lagre energi. Den lagrer energien som frigjøres ved nedbryting av glukose i fosfatbindinger.

ATP er et nukleotid som har adenin som base og ribose med sukker og danner adenosin. Når adenosin binder seg til tre fosfatradikaler, dannes adenosintrifosfat.

Bindingen mellom fosfater er svært energisk. Når cellen trenger energi for en eller annen kjemisk reaksjon, brytes bindingen mellom fosfatene og energien frigjøres.

ATP er den viktigste energiforbindelsen i celler.

Imidlertid bør andre forbindelser også fremheves. Dette er fordi under reaksjonene frigjøres hydrogen, som hovedsakelig transporteres av to stoffer: NAD⁺ og FAD.

Mekanismer for å skaffe energi

Metabolisme av cellenergi skjer gjennom fotosyntese og celleånding.

Fotosyntese

DE fotosyntese er en prosess for å syntetisere glukose fra karbondioksid (CO₂) og vann (H₂O) i nærvær av lys.

Det tilsvarer en autotrof prosess utført av vesener som har klorofyll, for eksempel: planter, bakterier og cyanobakterier. I eukaryote organismer forekommer fotosyntese i kloroplaster.

Cellular respirasjon

DE cellulær respirasjon er prosessen med å bryte ned molekylet av glukose for å frigjøre energien som er lagret i den. Det forekommer i de fleste levende ting.

Det kan gjøres på to måter:

• aerob pusting: i nærvær av oksygengass i omgivelsene;
• anaerob pusting: i fravær av oksygengass.

Aerob respirasjon skjer gjennom tre faser:

Glykolyse

Det første trinnet i celleånding er glykolyse, som forekommer i cytoplasmaet til celler.

Den består av en biokjemisk prosess der glukosemolekylet (C₆H₁₂O₆) brytes ned i to mindre molekyler av pyruvinsyre eller pyruvat (C₃H₄O₃), frigjør energi.

Krebs-syklus

Krebs syklusordning

O Krebs-syklus tilsvarer en sekvens på åtte reaksjoner. Det har den funksjonen å fremme nedbrytningen av sluttprodukter fra metabolismen av karbohydrater, lipider og forskjellige aminosyrer.

Disse stoffene omdannes til acetyl-CoA, med frigjøring av CO₂ og H₂O- og ATP-syntese.

Oppsummert, i prosessen vil acetyl-CoA (2C) bli transformert til sitrat (6C), ketoglutarat (5C), succinat (4C), fumarat (4C), malat (4C) og oksaloeddiksyre (4C).

Krebs-syklusen finner sted i mitokondriell matrise.

Oksidativ fosforylering eller respirasjonskjede

Oksidativ fosforyleringsordning

DE oksidativ fosforylering det er den siste fasen av energimetabolismen i aerobe organismer. Det er også ansvarlig for det meste av energiproduksjonen.

Under glykolyse og Krebs-syklus ble en del av energien som ble produsert ved nedbrytning av forbindelser lagret i mellommolekyler, slik som NAD⁺ og FAD.

Disse mellommolekylene frigjør de energiserte elektronene og H-ionene⁺ som vil passere gjennom et sett med transportproteiner, som utgjør luftveiskjeden.

Dermed mister elektronene energi, som deretter lagres i ATP-molekylene.

Energibalansen i dette trinnet, det vil si det som produseres langs hele elektrontransportkjeden er 38 ATP.

Aerobic Breathing Energy Balance

Glykolyse:

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

Krebs-syklus: Siden det er to pyruvatmolekyler, må ligningen multipliseres med 2.

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

Oksidativ fosforylering:
2 NADH fra glykolyse → 6 ATP
8 NADH av Krebs-syklusen → 24 ATP
2 FADH2 i Krebs-syklusen → 4 ATP

Totalt av 38 ATP-er produsert under aerob respirasjon.

Det viktigste eksemplet på anaerob respirasjon er gjæring:

Gjæring

DE gjæring den består bare av den første fasen av cellulær respirasjon, det vil si glykolyse.

Gjæring finner sted i hyaloplasma, når oksygen ikke er tilgjengelig.

Det kan være av følgende typer, avhengig av produktet som dannes ved nedbrytning av glukose:

Alkoholholdig gjæring: De to produserte pyruvatmolekylene omdannes til etylalkohol med frigjøring av to CO-molekyler₂ og dannelsen av to ATP-molekyler. Den brukes til produksjon av alkoholholdige drikker.

Laktisk gjæring: Hvert pyruvatmolekyl omdannes til melkesyre, med dannelse av to ATP-molekyler. Melkesyreproduksjon. Det forekommer i muskelceller når det er overdreven innsats.

Lær mer, les også:

• Metabolisme
• Anabolisme og katabolisme
• Cellemetabolisme
• Kjemiske reaksjoner
• Biokjemi

Inngangseksamen Øvelser

1. (PUC - RJ) Dette er biologiske prosesser som er direkte relatert til cellulære energitransformasjoner:

a) respirasjon og fotosyntese.
b) fordøyelse og utskillelse.
c) puste og utskillelse.
d) fotosyntese og osmose.
e) fordøyelse og osmose.

Se Svar

a) respirasjon og fotosyntese.

2. (Fatec) Om muskelceller kan få energi gjennom aerob respirasjon eller gjæring, når en idrettsutøver besvimer etter 1000 m løp, på grunn av mangel på Tilstrekkelig oksygenering av hjernen din, oksygengassen som når musklene er heller ikke nok til å møte respiratoriske behov til muskelfibrene, som begynner å akkumulere:

a) glukose.
b) eddiksyre.
c) melkesyre.
d) karbondioksid.
e) etylalkohol.

Se Svar

c) melkesyre.

3. (UFPA) Cellepusteprosessen er ansvarlig for (a)

a) karbondioksidforbruk og oksygenutslipp til cellene.
b) syntese av energirike organiske molekyler.
c) reduksjon av karbondioksidmolekyler til glukose.
d) inkorporering av glukosemolekyler og karbondioksidoksidasjon.
e) frigjøring av energi for vitale cellulære funksjoner.

Se Svar

e) frigjøring av energi for vitale cellulære funksjoner.