Metabole energietypes, bronnen, proces van transformatie

de metabolische energie het is de energie die alle levende wezens verkrijgen van de chemische energie die in voedsel (of voedingsstoffen) zit. Deze energie is in principe hetzelfde voor alle cellen; de manier om het te verkrijgen is echter zeer divers.

Voedingsmiddelen worden gevormd door een reeks biomoleculen van verschillende typen, die chemische energie hebben opgeslagen in hun verbindingen. Op deze manier kunnen organismen profiteren van de energie die is opgeslagen in voedsel en deze energie vervolgens gebruiken in andere metabolische processen.

Alle levende organismen hebben energie nodig om te groeien en zich voort te planten, hun structuren te behouden en te reageren op de omgeving. Metabolisme omvat de chemische processen die het leven ondersteunen en die organismen in staat stelt chemische energie om te zetten in bruikbare energie voor cellen.

Bij dieren breekt het metabolisme koolhydraten, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren af ​​om chemische energie te leveren. Aan de andere kant zetten de planten de lichtenergie van de zon om in chemische energie om andere moleculen te synthetiseren; ze doen dit tijdens het proces van fotosynthese.

index

• 1 soorten metabole reacties
• 2 Bronnen van metabolische energie
• 3 Proces van transformatie van chemische energie in metabole energie
  • 3.1 Oxidatie
• 4 Back-upvoeding
• 5 Referenties

Typen metabolische reacties

Metabolisme omvat verschillende soorten reacties die kunnen worden gegroepeerd in twee brede categorieën: de reacties van afbraak van organische moleculen en de synthesereacties van andere biomoleculen.

De metabole reacties van afbraak vormen cellulair katabolisme (of katabolische reacties). Deze omvatten de oxidatie van energierijke moleculen, zoals glucose en andere suikers (koolhydraten). Omdat deze reacties energie vrijmaken, worden ze exergonica genoemd.

Daarentegen vormen synthesereacties cellulair anabolisme (of anabole reacties). Deze voeren processen van reductie van moleculen uit om anderen te vormen die rijk zijn aan opgeslagen energie, zoals glycogeen. Omdat deze reacties energie verbruiken, worden ze endergonisch genoemd.

Metabolische energiebronnen

De belangrijkste bronnen van metabole energie zijn glucosemoleculen en vetzuren. Deze vormen een groep van biomoleculen die snel kunnen worden geoxideerd voor energie.

Glucose-moleculen komen meestal van koolhydraten die worden opgenomen in het dieet, zoals rijst, brood, pasta en andere derivaten van zetmeelrijke groenten. Wanneer er weinig glucose in het bloed zit, kan het ook worden verkregen uit de glycogeenmoleculen die in de lever zijn opgeslagen.

Tijdens het langdurige vasten, of in de processen die extra energie-uitgaven vergen, is het nodig om deze energie te verkrijgen uit de vetzuren die uit het vetweefsel worden gemobiliseerd.

Deze vetzuren ondergaan een reeks metabole reacties die ze activeren en laten hun transport naar het binnenste van de mitochondriën toe waar ze geoxideerd worden. Dit proces wordt β-oxidatie van vetzuren genoemd en levert tot 80% extra energie onder deze omstandigheden.

Eiwitten en vetten zijn de laatste reserve om nieuwe glucosemoleculen te synthetiseren, met name in gevallen van extreem vasten. Deze reactie is van het anabolische type en staat bekend als gluconeogenese.

Proces van transformatie van chemische energie in metabole energie

De complexe moleculen van voedingsmiddelen zoals suikers, vetten en eiwitten zijn rijke bronnen van energie voor cellen, omdat veel van de energie die wordt gebruikt om deze moleculen te vormen, letterlijk wordt opgeslagen in de chemische bindingen die ze samenhouden.

Wetenschappers kunnen de hoeveelheid energie meten die is opgeslagen in voedsel met behulp van een apparaat dat een calorimetrische pomp wordt genoemd. Met deze techniek wordt het voedsel in de calorimeter geplaatst en verwarmd totdat het verbrandt. De overtollige warmte die vrijkomt bij de reactie is rechtevenredig met de hoeveelheid energie die het voedsel bevat.

De realiteit is dat cellen niet werken als calorimeters. In plaats van de energie in een grote reactie te verbranden, laten de cellen de energie die is opgeslagen in hun voedselmoleculen langzaam vrijkomen door een reeks oxidatiereacties.

oxydatie

Oxidatie beschrijft een type chemische reactie waarbij elektronen van het ene molecuul naar het andere worden overgebracht, waardoor de samenstelling en de energie-inhoud van de donor- en acceptormoleculen veranderen. Voedselmoleculen fungeren als elektronendonoren.

Tijdens elke oxidatiereactie die betrokken is bij de ontleding van het voedsel, heeft het product van de reactie een lagere energie-inhoud dan het donormolecuul dat eraan voorafging op de route.

Tegelijkertijd vangen de elektronenacceptormoleculen een deel van de energie die verloren gaat van het voedingsmolecuul tijdens elke oxidatiereactie en slaan ze op voor later gebruik..

Uiteindelijk, wanneer de koolstofatomen van een complex organisch molecuul volledig zijn geoxideerd (aan het einde van de reactieketen), komen ze vrij in de vorm van koolstofdioxide.

De cellen gebruiken de energie van de oxidatiereacties niet zodra ze vrijkomen. Wat er gebeurt, is dat ze het omzetten in kleine, energierijke moleculen, zoals ATP en NADH, die door de hele cel kunnen worden gebruikt om het metabolisme te stimuleren en nieuwe cellulaire componenten te bouwen..

Reserve kracht

Wanneer energie overvloedig is, creëren eukaryote cellen grotere, energierijke moleculen om deze overtollige energie op te slaan.

De resulterende suikers en vetten worden bewaard in afzettingen in de cellen, waarvan sommige groot genoeg zijn om zichtbaar te zijn in de elektronenmicrofoto's.

Dierlijke cellen kunnen ook vertakte polymeren van glucose (glycogeen) synthetiseren, die op hun beurt worden geaggregeerd tot deeltjes die met behulp van elektronenmicroscopie kunnen worden waargenomen. Een cel kan deze deeltjes snel mobiliseren wanneer het snelle energie nodig heeft.

Onder normale omstandigheden slaan mensen echter voldoende glycogeen op om een ​​energiedag te bieden. Plantencellen produceren geen glycogeen, maar maken verschillende glucosepolymeren bekend als zetmelen, die worden bewaard in korrels.

Bovendien slaan zowel plantencellen als dieren energie op door glucose af te leiden in de routes van de vet-synthese. Eén gram vet bevat bijna zes keer de energie van dezelfde hoeveelheid glycogeen, maar de vet-energie is minder beschikbaar dan die van glycogeen.

Toch is elk opslagmechanisme belangrijk omdat cellen zowel energie-afzettingen op korte als op lange termijn nodig hebben..

Vetten worden opgeslagen in druppeltjes in het cytoplasma van cellen. Mensen slaan meestal genoeg vet op om hun cellen gedurende enkele weken van energie te voorzien.

referenties

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Moleculaire biologie van de cel (6e druk). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochemie (8e druk). W. H. Freeman and Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). biologie (2e ed.) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Moleculaire celbiologie (8e druk). W. H. Freeman and Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Leven: de wetenschap van de biologie (7e druk). Sinauer Associates en W.H. Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologie (7e druk) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5de ed.). Wiley.