Metabolische Energie Typen, Quellen, Transformationsprozess

Die metabolische Energie es ist die Energie, die von allen Lebewesen aus der chemischen Energie gewonnen wird, die in Nahrung (oder Nährstoffen) enthalten ist. Diese Energie ist grundsätzlich für alle Zellen gleich; Der Weg dorthin ist jedoch sehr vielfältig.

Nahrungsmittel werden von einer Reihe von Biomolekülen verschiedener Arten gebildet, die chemische Energie in ihren Bindungen gespeichert haben. Auf diese Weise können Organismen die in Lebensmitteln gespeicherte Energie nutzen und diese Energie dann in anderen Stoffwechselprozessen nutzen.

Alle lebenden Organismen benötigen Energie, um zu wachsen und sich zu vermehren, ihre Strukturen zu erhalten und auf die Umwelt zu reagieren. Metabolismus umfasst die chemischen Prozesse, die Leben erhalten und ermöglicht es Organismen, chemische Energie in nützliche Energie für Zellen zu verwandeln.

Bei Tieren baut der Stoffwechsel Kohlenhydrate, Lipide, Proteine ​​und Nukleinsäuren ab, um chemische Energie bereitzustellen. Auf der anderen Seite wandeln die Pflanzen die Lichtenergie der Sonne in chemische Energie um, um andere Moleküle zu synthetisieren; Sie tun dies während des Prozesses der Photosynthese.

Index

• 1 Arten von Stoffwechselreaktionen
• 2 Quellen der metabolischen Energie
• 3 Prozess der Umwandlung chemischer Energie in metabolische Energie
  • 3.1 Oxidation
• 4 Backup-Leistung
• 5 Referenzen

Arten von metabolischen Reaktionen

Der Metabolismus umfasst mehrere Arten von Reaktionen, die in zwei große Kategorien eingeteilt werden können: die Reaktionen des Abbaus organischer Moleküle und die Synthesereaktionen anderer Biomoleküle.

Die metabolischen Reaktionen des Abbaus sind zellulärer Katabolismus (oder katabole Reaktionen). Diese beinhalten die Oxidation von energiereichen Molekülen wie Glucose und anderen Zuckern (Kohlenhydraten). Weil diese Reaktionen Energie freisetzen, werden sie Exergonics genannt.

Im Gegensatz dazu bilden Synthesereaktionen zellulären Anabolismus (oder anabole Reaktionen). Diese führen Prozesse der Reduktion von Molekülen durch, um andere mit gespeicherter Energie, wie Glykogen, zu bilden. Weil diese Reaktionen Energie verbrauchen, werden sie Endergonale genannt.

Metabolische Energiequellen

Die Hauptquellen der metabolischen Energie sind Glukosemoleküle und Fettsäuren. Diese bilden eine Gruppe von Biomolekülen, die schnell für Energie oxidiert werden können.

Glukosemoleküle stammen hauptsächlich aus Kohlenhydraten, die in der Nahrung aufgenommen werden, wie Reis, Brot, Teigwaren und anderen Derivaten von stärkehaltigem Gemüse. Wenn im Blut wenig Glukose vorhanden ist, kann es auch aus den in der Leber gespeicherten Glykogenmolekülen gewonnen werden.

Während des verlängerten Fastens oder in den Prozessen, die einen zusätzlichen Energieaufwand erfordern, ist es erforderlich, diese Energie aus den Fettsäuren zu erhalten, die aus dem Fettgewebe mobilisiert werden.

Diese Fettsäuren durchlaufen eine Reihe metabolischer Reaktionen, die sie aktivieren und ihren Transport in das Innere der Mitochondrien ermöglichen, wo sie oxidiert werden. Dieser Prozess wird als β-Oxidation von Fettsäuren bezeichnet und liefert unter diesen Bedingungen bis zu 80% zusätzliche Energie.

Proteine ​​und Fette sind die letzte Reserve, um neue Glukosemoleküle zu synthetisieren, besonders in Fällen von extremem Fasten. Diese Reaktion ist vom anabolen Typ und wird als Gluconeogenese bezeichnet.

Prozess der Umwandlung chemischer Energie in metabolische Energie

Die komplexen Moleküle von Nahrungsmitteln wie Zucker, Fette und Proteine ​​sind eine reiche Energiequelle für Zellen, da ein Großteil der Energie, die zur Bildung dieser Moleküle benötigt wird, buchstäblich in den chemischen Bindungen gespeichert wird, die sie zusammenhalten.

Wissenschaftler können die Menge an Energie, die in Lebensmitteln gespeichert ist, mit einer kalorimetrischen Pumpe messen. Bei dieser Technik wird das Lebensmittel in das Kalorimeter gegeben und erhitzt, bis es brennt. Die überschüssige Wärme, die durch die Reaktion freigesetzt wird, ist direkt proportional zu der Energiemenge, die in dem Nahrungsmittel enthalten ist.

Die Realität ist, dass Zellen nicht wie Kalorimeter funktionieren. Anstatt die Energie in einer großen Reaktion zu verbrennen, setzen die Zellen die in ihren Nahrungsmolekülen gespeicherte Energie langsam durch eine Reihe von Oxidationsreaktionen frei.

Oxidation

Die Oxidation beschreibt eine Art chemischer Reaktion, bei der Elektronen von einem Molekül auf ein anderes übertragen werden, wodurch die Zusammensetzung und der Energiegehalt der Donor- und Akzeptormoleküle verändert werden. Lebensmittelmoleküle wirken als Elektronendonatoren.

Während jeder Oxidationsreaktion, die an der Zersetzung des Nahrungsmittels beteiligt ist, hat das Produkt der Reaktion einen niedrigeren Energiegehalt als das Donormolekül, das ihm auf dem Weg voranging.

Gleichzeitig fangen die Elektronenakzeptormoleküle einen Teil der Energie auf, die während jeder Oxidationsreaktion aus dem Lebensmittelmolekül verloren geht, und speichern sie für die spätere Verwendung.

Wenn die Kohlenstoffatome eines komplexen organischen Moleküls schließlich vollständig oxidiert sind (am Ende der Reaktionskette), werden sie in Form von Kohlendioxid freigesetzt.

Die Zellen nutzen die Energie der Oxidationsreaktionen nicht sobald sie freigesetzt wird. Was passiert ist, dass sie es in kleine, energiereiche Moleküle wie ATP und NADH umwandeln, die überall in der Zelle verwendet werden können, um den Stoffwechsel anzukurbeln und neue zelluläre Komponenten aufzubauen.

Reserveleistung

Wenn Energie reichlich vorhanden ist, erzeugen eukaryotische Zellen größere, energiereiche Moleküle, um diese überschüssige Energie zu speichern.

Die resultierenden Zucker und Fette werden in Ablagerungen in den Zellen gehalten, von denen einige groß genug sind, um in den elektronenmikroskopischen Aufnahmen sichtbar zu sein.

Tierzellen können auch verzweigte Glukosepolymere (Glykogen) synthetisieren, die ihrerseits zu Teilchen zusammengefügt werden, die elektronenmikroskopisch beobachtet werden können. Eine Zelle kann diese Partikel schnell mobilisieren, wenn sie schnelle Energie benötigt.

Unter normalen Umständen speichern Menschen jedoch genug Glykogen, um einen Tag Energie zur Verfügung zu stellen. Pflanzenzellen produzieren kein Glykogen, sondern stellen andere Glukosepolymere her, die als Stärken bekannt sind, die in Körnchen gelagert werden.

Darüber hinaus sparen sowohl Pflanzenzellen als auch Tiere Energie, indem sie Glukose auf den Wegen der Fettsynthese ableiten. Ein Gramm Fett enthält fast das Sechsfache der Energie der gleichen Menge an Glykogen, aber die Energie von Fett ist weniger verfügbar als die von Glykogen.

Trotzdem ist jeder Speichermechanismus wichtig, da die Zellen sowohl kurz- als auch langfristig Energieablagerungen benötigen.

Fette werden im Zytoplasma der Zellen in Tröpfchen gespeichert. Menschen speichern normalerweise genug Fett, um ihre Zellen für mehrere Wochen mit Energie zu versorgen.

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