เมแทบอลิซึมของพลังงาน: สรุปและแบบฝึกหัด

เมแทบอลิซึมของพลังงานคือชุดของปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตพลังงานที่จำเป็นต่อการทำงานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต

การเผาผลาญสามารถแบ่งออกเป็น:

• แอแนบอลิซึม: ปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น พวกมันคือปฏิกิริยาการสังเคราะห์
• แคแทบอลิซึม: ปฏิกิริยาเคมีสำหรับการย่อยสลายโมเลกุล พวกมันคือปฏิกิริยาการย่อยสลาย

กลูโคส (C₆โฮ₁₂อู๋₆) เป็นเชื้อเพลิงพลังงานของเซลล์ เมื่อหักมันจะปล่อยพลังงานจากพันธะเคมีและของเสีย เป็นพลังงานที่ช่วยให้เซลล์สามารถทำหน้าที่เผาผลาญได้

ATP: อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต

ก่อนจะเข้าใจกระบวนการได้มาซึ่งพลังงาน ต้องรู้ว่าพลังงานถูกเก็บสะสมไว้ในเซลล์อย่างไรจนกว่าจะถูกใช้งาน

ต้องขอบคุณ ATP (Adenosine Triphosphate) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ทำหน้าที่จับและกักเก็บพลังงาน มันเก็บพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการสลายกลูโคสในพันธะฟอสเฟต

เอทีพีเป็นนิวคลีโอไทด์ที่มีอะดีนีนเป็นเบสและไรโบสกับน้ำตาล ก่อตัวเป็นอะดีโนซีน เมื่ออะดีโนซีนจับกับอนุมูลฟอสเฟตสามตัว จะเกิดอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟตขึ้น

พันธะระหว่างฟอสเฟตมีพลังสูง ดังนั้น ในขณะที่เซลล์ต้องการพลังงานเพื่อทำปฏิกิริยาเคมี พันธะระหว่างฟอสเฟตจะแตกออกและพลังงานก็ถูกปลดปล่อยออกมา

ATP เป็นสารประกอบพลังงานที่สำคัญที่สุดในเซลล์

อย่างไรก็ตาม ควรเน้นสารประกอบอื่นๆ ด้วย เนื่องจากในระหว่างการทำปฏิกิริยา ไฮโดรเจนจะถูกปลดปล่อยออกมา ซึ่งส่วนใหญ่ขนส่งโดยสารสองชนิดคือ NAD⁺ และแฟชั่น

กลไกในการรับพลังงาน

เมแทบอลิซึมของพลังงานเซลล์เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจของเซลล์

การสังเคราะห์ด้วยแสง

เธ การสังเคราะห์แสง เป็นกระบวนการสังเคราะห์กลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และน้ำ (H₂O) ในที่ที่มีแสง

มันสอดคล้องกับกระบวนการ autotrophic ที่ดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตที่มี คลอโรฟิลล์เช่น พืช แบคทีเรีย และไซยาโนแบคทีเรีย ในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอต การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นใน occurs คลอโรพลาสต์.

การหายใจระดับเซลล์

เธ การหายใจระดับเซลล์ เป็นกระบวนการสลายโมเลกุลของ กลูโคส เพื่อปลดปล่อยพลังงานที่สะสมอยู่ในนั้น มันเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

สามารถทำได้สองวิธี:

• การหายใจแบบแอโรบิก: เมื่อมีก๊าซออกซิเจนแวดล้อม
• การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน: ในกรณีที่ไม่มีก๊าซออกซิเจน

การหายใจแบบแอโรบิกเกิดขึ้นสามขั้นตอน:

ไกลโคไลซิส

ขั้นตอนแรกของการหายใจระดับเซลล์คือ ไกลโคไลซิสซึ่งเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์

ประกอบด้วยกระบวนการทางชีวเคมีซึ่งโมเลกุลของกลูโคส (C₆โฮ₁₂อู๋₆) ถูกแยกย่อยออกเป็นสองโมเลกุลที่เล็กกว่าของกรดไพรูวิกหรือไพรูเวต (C₃โฮ₄อู๋₃) ปล่อยพลังงาน

เครบส์ไซเคิล

โครงการวงจร Krebs

อู๋ เครบส์ไซเคิล สอดคล้องกับลำดับปฏิกิริยาแปดประการ มีหน้าที่ส่งเสริมการย่อยสลายของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และกรดอะมิโนต่างๆ

สารเหล่านี้จะถูกแปลงเป็น acetyl-CoA ด้วยการปล่อย CO₂ และ H₂การสังเคราะห์ O และ ATP

โดยสรุป ในกระบวนการนี้ อะซิติล-CoA (2C) จะถูกเปลี่ยนเป็นซิเตรต (6C), คีโตกลูตาเรต (5C), ซัคซิเนต (4C), ฟูมาเรต (4C), มาเลต (4C) และกรดออกซาอะซิติก (4C)

วัฏจักรเครบส์เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียเมทริกซ์

Oxidative Phosphorylation หรือ Respiratory Chain

โครงการออกซิเดชันฟอสฟอรีเลชั่น

เธ ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการเผาผลาญพลังงานในสิ่งมีชีวิตแอโรบิก นอกจากนี้ยังรับผิดชอบการผลิตพลังงานส่วนใหญ่

ในระหว่างวัฏจักรไกลโคไลซิสและเครบส์ พลังงานส่วนหนึ่งที่ผลิตขึ้นจากการย่อยสลายของสารประกอบจะถูกเก็บไว้ในโมเลกุลระดับกลาง เช่น NAD⁺ และแฟชั่น

โมเลกุลระดับกลางเหล่านี้จะปล่อยอิเล็กตรอนที่มีพลังงานและ H ไอออน⁺ ที่จะผ่านชุดของโปรตีนที่ขนส่งซึ่งประกอบเป็นห่วงโซ่ทางเดินหายใจ

ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงสูญเสียพลังงานซึ่งจะถูกเก็บไว้ในโมเลกุล ATP

สมดุลพลังงานของขั้นตอนนี้ นั่นคือ สิ่งที่ผลิตขึ้นตลอดห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนทั้งหมดคือ 38 ATPs

สมดุลพลังงานการหายใจแบบแอโรบิก

ไกลโคไลซิส:

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

เครบส์ไซเคิล: เนื่องจากมีโมเลกุลไพรูเวทอยู่สองโมเลกุล สมการจึงต้องคูณด้วย 2

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

Phosphorylation ออกซิเดชัน:
2 NADH จากไกลโคไลซิส → 6 ATP
8 NADH ของวงจร Krebs → 24 ATP
2 FADH2 ของวงจร Krebs → 4 ATP

รวมของ 38 ATP's เกิดขึ้นระหว่างการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

ตัวอย่างที่สำคัญที่สุดของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือการหมัก:

การหมัก

เธ การหมัก ประกอบด้วยขั้นตอนแรกของการหายใจระดับเซลล์เท่านั้นนั่นคือไกลโคไลซิส

การหมักเกิดขึ้นใน in ไฮยาโลพลาสซึมเมื่อไม่มีออกซิเจน

อาจเป็นประเภทต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของกลูโคส:

การหมักแอลกอฮอล์: โมเลกุลไพรูเวตสองโมเลกุลที่ผลิตขึ้นจะถูกแปลงเป็นเอทิลแอลกอฮอล์ โดยปล่อยโมเลกุล CO 2 ตัวออกมา₂ และการก่อตัวของสองโมเลกุล ATP ใช้สำหรับการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์

การหมักแลคติก: โมเลกุลไพรูเวตแต่ละโมเลกุลจะถูกแปลงเป็นกรดแลคติก โดยมีโมเลกุล ATP เกิดขึ้น 2 ตัว การผลิตกรดแลคติก มันเกิดขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อเมื่อมีความพยายามมากเกินไป

เรียนรู้เพิ่มเติมอ่านยัง:

• เมแทบอลิซึม
• แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึม
• การเผาผลาญของเซลล์
• ปฏิกริยาเคมี
• ชีวเคมี

แบบฝึกหัดสอบเข้า

1. (PUC - RJ) เหล่านี้เป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานของเซลล์:

ก) การหายใจและการสังเคราะห์แสง
b) การย่อยและการขับถ่าย
c) การหายใจและการขับถ่าย
d) การสังเคราะห์ด้วยแสงและการออสโมซิส
จ) การย่อยอาหารและการดูดซึม

ดูคำตอบ

ก) การหายใจและการสังเคราะห์แสง

2. (Fatec) ไม่ว่าเซลล์กล้ามเนื้อจะได้รับพลังงานจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจนหรือการหมัก เมื่อนักกีฬาหมดสติหลังจากวิ่ง 1,000 ม. เนื่องจากขาด ออกซิเจนที่เพียงพอในสมองของคุณ ก๊าซออกซิเจนที่ไปถึงกล้ามเนื้อยังไม่เพียงพอต่อความต้องการทางเดินหายใจของเส้นใยกล้ามเนื้อซึ่งเริ่ม สะสม:

ก) กลูโคส
ข) กรดอะซิติก
c) กรดแลคติก
ง) คาร์บอนไดออกไซด์
จ) เอทิลแอลกอฮอล์

ดูคำตอบ

c) กรดแลคติก

3. (UFPA) กระบวนการหายใจของเซลล์มีหน้าที่ (ก)

ก) การใช้คาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยออกซิเจนสู่เซลล์
b) การสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่อุดมด้วยพลังงาน
c) การลดโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์เป็นกลูโคส
d) การรวมตัวของโมเลกุลกลูโคสและการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนไดออกไซด์
จ) การปล่อยพลังงานสำหรับการทำงานของเซลล์ที่สำคัญ

ดูคำตอบ

จ) การปล่อยพลังงานสำหรับการทำงานของเซลล์ที่สำคัญ