Energimetabolism är en uppsättning kemiska reaktioner som producerar den energi som behövs för att utföra levande varelser.
Metabolism kan delas in i:
- Anabolism: Kemiska reaktioner som möjliggör bildandet av mer komplexa molekyler. De är syntesreaktioner.
- katabolism: Kemiska reaktioner för nedbrytning av molekyler. De är nedbrytningsreaktioner.
Glukos (C6H12O6) är cellernas energibränsle. När den bryts släpper den energi från sina kemiska bindningar och avfall. Det är denna energi som gör att cellen kan utföra sina metaboliska funktioner.
ATP: Adenosintrifosfat
Innan du förstår processerna för att erhålla energi måste du veta hur energi lagras i celler tills den används.
Detta är tack vare ATP (Adenosintrifosfat), molekylen som är ansvarig för att fånga och lagra energi. Den lagrar den energi som frigörs vid nedbrytningen av glukos i dess fosfatbindningar.
ATP är en nukleotid som har adenin som bas och ribos med socker och bildar adenosin. När adenosin binder till tre fosfatradikaler bildas adenosintrifosfat.
Bindningen mellan fosfater är mycket energisk. I det ögonblick som cellen behöver energi för någon kemisk reaktion bryts bindningarna mellan fosfaterna och energin frigörs.
ATP är den viktigaste energiföreningen i celler.
Andra föreningar bör dock också markeras. Detta beror på att väte frigörs under reaktionerna, som huvudsakligen transporteras av två ämnen: NAD+ och FAD.
Mekanismer för att erhålla energi
Cellenergimetabolism sker genom fotosyntes och cellandning.
Fotosyntes
DE fotosyntes är en process för att syntetisera glukos från koldioxid (CO2) och vatten (H2O) i närvaro av ljus.
Det motsvarar en autotrofisk process som utförs av varelser som har klorofyll, till exempel: växter, bakterier och cyanobakterier. I eukaryota organismer förekommer fotosyntes i kloroplaster.
Cellandningen
DE cellandningen är processen att bryta ner molekylen av glukos för att frigöra den energi som lagras i den. Det förekommer i de flesta levande saker.
Det kan göras på två sätt:
- aerob andning: i närvaro av syrgas i omgivningen;
- anaerob andning: i frånvaro av syrgas.
Aerob andning sker genom tre faser:
Glykolys
Det första steget i cellulär andning är glykolys, som förekommer i cellens cytoplasma.
Den består av en biokemisk process där glukosmolekylen (C6H12O6är uppdelad i två mindre molekyler av pyruvinsyra eller pyruvat (C3H4O3), frigör energi.
Krebs Cycle
Krebs Cycle Scheme
O Krebs Cycle motsvarar en sekvens av åtta reaktioner. Det har funktionen att främja nedbrytning av slutprodukter från metabolismen av kolhydrater, lipider och olika aminosyror.
Dessa ämnen omvandlas till acetyl-CoA med frisättning av CO2 och H2O- och ATP-syntes.
Sammanfattningsvis kommer acetyl-CoA (2C) under processen att transformeras till citrat (6C), ketoglutarat (5C), succinat (4C), fumarat (4C), malat (4C) och oxaättiksyra (4C).
Krebs-cykeln äger rum i den mitokondriella matrisen.
Oxidativ fosforylering eller andningskedja
Oxidativ fosforyleringsschema
DE oxidativ fosforylering det är det sista steget i energimetabolism i aeroba organismer. Det ansvarar också för större delen av energiproduktionen.
Under glykolys- och Krebs-cykeln lagrades en del av energin som producerades vid nedbrytning av föreningar i mellanliggande molekyler, såsom NAD+ och FAD.
Dessa mellanliggande molekyler frigör de energiserade elektronerna och H-jonerna+ som kommer att passera genom en uppsättning transporterande proteiner, som utgör andningskedjan.
Således förlorar elektronerna sin energi, som sedan lagras i ATP-molekylerna.
Energibalansen i detta steg, det vill säga vad som produceras längs hela elektrontransportkedjan är 38 ATP.
Balans med aerob andningsenergi
Glykolys:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Krebs Cycle: Eftersom det finns två pyruvatmolekyler måste ekvationen multipliceras med 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Oxidativ fosforylering:
2 NADH från glykolys → 6 ATP
8 NADH i Krebs-cykeln → 24 ATP
2 FADH2 i Krebs-cykeln → 4 ATP
Totalt 38 ATP: er produceras under aerob andning.
Det viktigaste exemplet på anaerob andning är jäsning:
Jäsning
DE jäsning den består endast av det första steget i cellulär andning, det vill säga glykolys.
Jäsning sker i hyaloplasma, när syre inte är tillgängligt.
Det kan vara av följande typer, beroende på vilken produkt som bildas av nedbrytningen av glukos:
Alkoholisk jäsning: De två producerade pyruvatmolekylerna omvandlas till etylalkohol med frisättning av två CO-molekyler2 och bildandet av två ATP-molekyler. Det används för produktion av alkoholhaltiga drycker.
Laktisk jäsning: Varje pyruvatmolekyl omvandlas till mjölksyra med bildandet av två ATP-molekyler. Mjölksyraproduktion. Det förekommer i muskelceller när det är för stort arbete.
Läs mer, läs även:
- Ämnesomsättning
- Anabolism och katabolism
- Cellmetabolism
- Kemiska reaktioner
- Biokemi
Entréexamensövningar
1. (PUC - RJ) Dessa är biologiska processer som är direkt relaterade till cellulära energitransformationer:
a) andning och fotosyntes.
b) matsmältning och utsöndring.
c) andning och utsöndring.
d) fotosyntes och osmos.
e) matsmältning och osmos.
a) andning och fotosyntes.
2. (Fatec) Huruvida muskelceller kan få energi genom aerob andning eller jäsning, när en idrottare svimmar efter en 1000 m körning, i brist på Tillräcklig syresättning av din hjärna, syrgas som når musklerna räcker inte heller för att möta andningsbehoven hos muskelfibrerna, som börjar ackumulera:
a) glukos.
b) ättiksyra.
c) mjölksyra.
d) koldioxid.
e) etylalkohol.
c) mjölksyra.
3. (UFPA) Cellandningsprocessen är ansvarig för (a)
a) koldioxidförbrukning och syreutsläpp till cellerna.
b) syntes av energirika organiska molekyler.
c) reduktion av koldioxidmolekyler till glukos.
d) införlivande av glukosmolekyler och koldioxidoxidation.
e) frigöring av energi för vitala cellulära funktioner.
e) frigöring av energi för vitala cellulära funktioner.
