Energetický metabolizmus je súbor chemických reakcií, ktoré produkujú energiu potrebnú na vykonávanie životných funkcií živých bytostí.
Metabolizmus možno rozdeliť na:
- Anabolizmus: Chemické reakcie, ktoré umožňujú tvorbu zložitejších molekúl. Sú to syntézne reakcie.
- katabolizmus: Chemické reakcie na odbúravanie molekúl. Sú to degradačné reakcie.
Glukóza (C6H12O6) je energetické palivo článkov. Keď sa rozbije, uvoľňuje energiu zo svojich chemických väzieb a odpadu. Práve táto energia umožňuje bunke vykonávať svoje metabolické funkcie.
ATP: adenozíntrifosfát
Pred pochopením procesov získavania energie musíte vedieť, ako sa energia ukladá v bunkách, kým sa nepoužije.
Je to vďaka ATP (adenozíntrifosfát), molekule zodpovednej za zachytávanie a ukladanie energie. Skladuje energiu uvoľnenú pri štiepení glukózy vo svojich fosfátových väzbách.
ATP je nukleotid, ktorý má ako bázu adenín a ribózu s cukrom, pričom vytvára adenozín. Keď sa adenozín viaže na tri fosfátové radikály, vzniká adenozíntrifosfát.
Väzba medzi fosfátmi je vysoko energetická. Teda v okamihu, keď bunka potrebuje energiu na určitú chemickú reakciu, väzby medzi fosfátmi sa prerušia a energia sa uvoľní.
ATP je najdôležitejšia energetická zlúčenina v bunkách.
Mali by sa však zdôrazniť aj ďalšie zlúčeniny. Je to tak preto, lebo pri reakciách sa uvoľňuje vodík, ktorý je transportovaný hlavne dvoma látkami: NAD+ a FAD.
Mechanizmy získavania energie
K energetickému metabolizmu buniek dochádza fotosyntézou a bunkovým dýchaním.
Fotosyntéza
THE fotosyntéza je proces syntézy glukózy z oxidu uhličitého (CO2) a vodu (H2O) za prítomnosti svetla.
Zodpovedá autotrofnému procesu uskutočňovanému bytosťami, ktoré majú chlorofyl, napríklad: rastliny, baktérie a sinice. V eukaryotických organizmoch dochádza k fotosyntéze v chloroplasty.
Bunkové dýchanie
THE bunkové dýchanie je proces rozkladu molekuly glukóza aby sa uvoľnila energia, ktorá je v ňom uložená. Vyskytuje sa u väčšiny živých vecí.
Môže sa to robiť dvoma spôsobmi:
- aeróbne dýchanie: v prítomnosti okolitého plynného kyslíka;
- anaeróbne dýchanie: v neprítomnosti plynného kyslíka.
Aeróbne dýchanie prebieha v troch fázach:
Glykolýza
Prvým krokom bunkového dýchania je glykolýza, ktorý sa vyskytuje v cytoplazme buniek.
Skladá sa z biochemického procesu, pri ktorom molekula glukózy (C6H12O6) sa rozkladá na dve menšie molekuly kyseliny pyrohroznovej alebo pyruvátu (C.3H4O3), uvoľňujúcu energiu.
Krebsov cyklus
Schéma Krebsovho cyklu
O Krebsov cyklus zodpovedá sledu ôsmich reakcií. Má funkciu podporovať odbúravanie konečných produktov z metabolizmu uhľohydrátov, lipidov a rôznych aminokyselín.
Tieto látky sa premieňajú na acetyl-CoA s uvoľňovaním CO2 a H2Syntéza O a ATP.
Stručne povedané, v procese sa acetyl-CoA (2C) transformuje na citrát (6C), ketoglutarát (5C), sukcinát (4C), fumarát (4C), malát (4C) a kyselinu oxaoctovú (4C).
Krebsov cyklus sa odohráva v mitochondriálnej matici.
Oxidačná fosforylácia alebo dýchací reťazec
Schéma oxidačnej fosforylácie
THE Oxidačná fosforylácia je to konečná fáza energetického metabolizmu v aeróbnych organizmoch. Je tiež zodpovedný za väčšinu výroby energie.
Počas glykolýzy a Krebsovho cyklu sa časť energie produkovanej pri degradácii zlúčenín ukladala v medziľahlých molekulách, ako je NAD+ a FAD.
Tieto intermediárne molekuly uvoľňujú energizované elektróny a ióny H+ ktoré prejdú súborom transportných proteínov, ktoré tvoria dýchací reťazec.
Elektróny teda strácajú svoju energiu, ktorá sa potom ukladá v molekulách ATP.
Energetická bilancia tohto kroku, to znamená, čo sa produkuje pozdĺž celého reťazca transportu elektrónov, je 38 ATP.
Aeróbna rovnováha energie dýchania
Glykolýza:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsov cyklus: Pretože existujú dve molekuly pyruvátu, rovnica sa musí vynásobiť dvoma.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidačná fosforylácia:
2 NADH z glykolýzy → 6 ATP
8 NADH Krebsovho cyklu → 24 ATP
2 FADH2 Krebsovho cyklu → 4 ATP
Spolu 38 ATP produkované počas aeróbneho dýchania.
Najdôležitejším príkladom anaeróbneho dýchania je fermentácia:
Kvasenie
THE kvasenie pozostáva iba z prvého stupňa bunkového dýchania, to znamená glykolýzy.
Fermentácia prebieha v hyaloplazma, keď kyslík nie je k dispozícii.
Môže to byť z nasledujúcich typov, v závislosti od produktu tvoreného degradáciou glukózy:
Alkoholické kvasenie: Dve vyrobené molekuly pyruvátu sa prevedú na etylalkohol za uvoľnenia dvoch molekúl CO2 a tvorba dvoch molekúl ATP. Používa sa na výrobu alkoholických nápojov.
Mliečne kvasenie: Každá molekula pyruvátu sa premieňa na kyselinu mliečnu za vzniku dvoch molekúl ATP. Výroba kyseliny mliečnej. Vyskytuje sa vo svalových bunkách pri nadmernej námahe.
Viac informácií, prečítajte si tiež:
- Metabolizmus
- Anabolizmus a katabolizmus
- Bunkový metabolizmus
- Chemické reakcie
- Biochémia
Cvičenie na prijímaciu skúšku
1. (PUC - RJ) Ide o biologické procesy priamo súvisiace s transformáciami bunkovej energie:
a) dýchanie a fotosyntéza.
b) trávenie a vylučovanie.
c) dýchanie a vylučovanie.
d) fotosyntéza a osmóza.
e) trávenie a osmóza.
a) dýchanie a fotosyntéza.
2. (Fatec) Či svalové bunky môžu získavať energiu aeróbnym dýchaním alebo fermentáciou, keď športovec omrzí po behu 1 000 m, pre nedostatok Dostatočné okysličenie vášho mozgu, plynný kyslík, ktorý sa dostane do svalov, tiež nestačí na uspokojenie respiračných potrieb svalových vlákien, ktoré začínajú hromadiť:
a) glukóza.
b) kyselina octová.
c) kyselina mliečna.
d) oxid uhličitý.
e) etylalkohol.
c) kyselina mliečna.
3. (UFPA) Proces dýchania buniek je zodpovedný za (a)
a) spotreba oxidu uhličitého a uvoľňovanie kyslíka do buniek.
b) syntéza energeticky bohatých organických molekúl.
c) redukcia molekúl oxidu uhličitého na glukózu.
d) zabudovanie molekúl glukózy a oxidácia oxidu uhličitého.
e) uvoľňovanie energie pre životne dôležité bunkové funkcie.
e) uvoľňovanie energie pre životne dôležité bunkové funkcie.
