Energetska presnova je skupek kemičnih reakcij, ki proizvajajo energijo, potrebno za izvajanje vitalnih funkcij živih bitij.
Presnovo lahko razdelimo na:
- Anabolizem: Kemijske reakcije, ki omogočajo tvorbo kompleksnejših molekul. So sintezne reakcije.
- katabolizem: Kemijske reakcije za razgradnjo molekul. So reakcije razgradnje.
Glukoza (C6H12O6) je energijsko gorivo celic. Ko se razbije, sprošča energijo iz svojih kemičnih vezi in odpadkov. Prav ta energija omogoča celici, da izvaja svoje presnovne funkcije.
ATP: Adenozin trifosfat
Preden razumete procese pridobivanja energije, morate vedeti, kako se energija shranjuje v celicah, dokler je ne porabimo.
To je zahvaljujoč ATP (Adenozin trifosfat), molekuli, ki je odgovorna za zajemanje in shranjevanje energije. V fosfatnih vezah shranjuje energijo, ki se sprosti pri razgradnji glukoze.
ATP je nukleotid, katerega osnova je adenin, riboza s sladkorjem pa tvori adenozin. Ko se adenozin veže na tri fosfatne radikale, nastane adenozin trifosfat.
Vez med fosfati je zelo energična. Ko celica torej potrebuje energijo za neko kemijsko reakcijo, se vezi med fosfati pretrgajo in energija se sprosti.
ATP je najpomembnejša energijska spojina v celicah.
Vendar pa je treba izpostaviti tudi druge spojine. To pa zato, ker se med reakcijami sprošča vodik, ki ga prenašata predvsem dve snovi: NAD+ in FAD.
Mehanizmi za pridobivanje energije
Presnova celicne energije poteka s fotosintezo in dihanjem celic.
Fotosinteza
THE fotosinteza je postopek sinteze glukoze iz ogljikovega dioksida (CO2) in vodo (H2O) v prisotnosti svetlobe.
Ustreza avtotrofnemu procesu, ki ga izvajajo bitja, ki so klorofil, na primer: rastline, bakterije in cianobakterije. Pri evkariontskih organizmih pride do fotosinteze v kloroplasti.
Celično dihanje
THE celično dihanje je postopek razgradnje molekule glukoza da sprosti energijo, ki je v njej shranjena. Pojavi se v večini živih bitij.
To je mogoče storiti na dva načina:
- aerobno dihanje: v prisotnosti kisika iz okolice;
- anaerobno dihanje: v odsotnosti kisikovega plina.
Aerobno dihanje poteka skozi tri faze:
Glikoliza
Prvi korak celičnega dihanja je glikoliza, ki se pojavlja v citoplazmi celic.
Sestavljen je iz biokemičnega procesa, v katerem molekula glukoze (C6H12O6) se razgradi na dve manjši molekuli piruvične kisline ali piruvata (C3H4O3), ki sprošča energijo.
Krebsov cikel
Krebsova ciklična shema
O Krebsov cikel ustreza zaporedju osmih reakcij. Ima funkcijo spodbujanja razgradnje končnih produktov iz presnove ogljikovih hidratov, lipidov in različnih aminokislin.
Te snovi se s sproščanjem CO pretvorijo v acetil-CoA2 in H2Sinteza O in ATP.
Če povzamemo, se bo v procesu acetil-CoA (2C) preoblikoval v citrat (6C), ketoglutarat (5C), sukcinat (4C), fumarat (4C), malat (4C) in oksaloocetno kislino (4C).
Krebsov cikel poteka v mitohondrijski matrici.
Oksidativna fosforilacija ali dihalna veriga
Shema oksidativne fosforilacije
THE oksidativna fosforilacija je zadnja stopnja presnove energije v aerobnih organizmih. Odgovorna je tudi za večino proizvodnje energije.
Med glikolizo in Krebsovim ciklom je bil del energije, ki nastane pri razgradnji spojin, shranjen v vmesnih molekulah, kot je NAD+ in FAD.
Te vmesne molekule sproščajo energizirane elektrone in ione H+ ki bo šel skozi niz transportnih beljakovin, ki tvorijo dihalno verigo.
Tako elektroni izgubijo svojo energijo, ki se nato shrani v molekulah ATP.
Energijska bilanca tega koraka, to je tisto, kar nastane vzdolž celotne verige prenosa elektronov, je 38 ATP.
Aerobno ravnotežje dihalne energije
Glikoliza:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebsov cikel: Ker obstajata dve molekuli piruvata, je treba enačbo pomnožiti z 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oksidativna fosforilacija:
2 NADH iz glikolize → 6 ATP
8 NADH Krebsovega cikla → 24 ATP
2 FADH2 Krebsovega cikla → 4 ATP
Skupaj 38 ATP-jev nastajajo med aerobnim dihanjem.
Najpomembnejši primer anaerobnega dihanja je fermentacija:
Fermentacija
THE fermentacija sestoji samo iz prve stopnje celičnega dihanja, to je glikolize.
Fermentacija poteka v hialoplazma, kadar kisik ni na voljo.
Lahko je naslednjih vrst, odvisno od produkta, ki nastane z razgradnjo glukoze:
Alkoholno vrenje: Dve proizvedeni molekuli piruvata se pretvorita v etilni alkohol, pri čemer se sprostita dve molekuli CO2 in nastanek dveh molekul ATP. Uporablja se za proizvodnjo alkoholnih pijač.
Mlečno vrenje: Vsaka molekula piruvata se pretvori v mlečno kislino z nastankom dveh molekul ATP. Proizvodnja mlečne kisline. Pojavi se v mišičnih celicah, kadar pride do pretiranega napora.
Izvedite več, preberite tudi:
- Presnova
- Anabolizem in katabolizem
- Presnova celic
- Kemijske reakcije
- Biokemija
Vaje sprejemnega izpita
1. (PUC - RJ) To so biološki procesi, ki so neposredno povezani s preobrazbo celične energije:
a) dihanje in fotosinteza.
b) prebava in izločanje.
c) dihanje in izločanje.
d) fotosinteza in osmoza.
e) prebava in osmoza.
a) dihanje in fotosinteza.
2. (Fatec) Ali lahko mišične celice pridobijo energijo z aerobnim dihanjem ali fermentacijo, ko športnik zaradi 1000 m teka zaradi pomanjkanja onesvesti Ustrezna oksigenacija vaših možganov, plin kisik, ki pride do mišic, prav tako ni dovolj za zadovoljevanje dihalnih potreb mišičnih vlaken, ki začnejo kopičijo:
a) glukoza.
b) ocetna kislina.
c) mlečna kislina.
d) ogljikov dioksid.
e) etilni alkohol.
c) mlečna kislina.
3. (UFPA) Postopek celičnega dihanja je odgovoren za (a)
a) poraba ogljikovega dioksida in sproščanje kisika v celice.
b) sinteza z energijo bogatih organskih molekul.
c) redukcija molekul ogljikovega dioksida v glukozo.
d) vključitev molekul glukoze in oksidacija ogljikovega dioksida.
e) sproščanje energije za vitalne celične funkcije.
e) sproščanje energije za vitalne celične funkcije.