Các loại năng lượng chuyển hóa, nguồn, quá trình chuyển đổi



các năng lượng trao đổi chất đó là năng lượng mà tất cả các sinh vật có được từ năng lượng hóa học có trong thực phẩm (hoặc chất dinh dưỡng). Năng lượng này về cơ bản là giống nhau cho tất cả các tế bào; tuy nhiên, cách để có được nó rất đa dạng.

Thực phẩm được hình thành bởi một loạt các phân tử sinh học thuộc nhiều loại khác nhau, có năng lượng hóa học được lưu trữ trong các liên kết của chúng. Theo cách này, các sinh vật có thể tận dụng năng lượng được lưu trữ trong thực phẩm và sau đó sử dụng năng lượng này trong các quá trình trao đổi chất khác.

Tất cả các sinh vật sống cần năng lượng để phát triển và sinh sản, duy trì cấu trúc của chúng và phản ứng với môi trường. Trao đổi chất bao gồm các quá trình hóa học duy trì sự sống và cho phép các sinh vật biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng hữu ích cho các tế bào.

Ở động vật, quá trình trao đổi chất phá vỡ carbohydrate, lipid, protein và axit nucleic để cung cấp năng lượng hóa học. Mặt khác, thực vật chuyển đổi năng lượng ánh sáng của Mặt trời thành năng lượng hóa học để tổng hợp các phân tử khác; họ làm điều này trong quá trình quang hợp.

Chỉ số

  • 1 loại phản ứng trao đổi chất
  • 2 nguồn năng lượng trao đổi chất
  • 3 Quá trình biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng trao đổi chất
    • 3.1 Oxy hóa
  • 4 Nguồn dự phòng
  • 5 tài liệu tham khảo

Các loại phản ứng trao đổi chất

Trao đổi chất bao gồm một số loại phản ứng có thể được nhóm thành hai loại chính: phản ứng phân hủy các phân tử hữu cơ và phản ứng tổng hợp của các phân tử sinh học khác.

Các phản ứng trao đổi chất của sự thoái hóa tạo thành dị hóa tế bào (hay phản ứng dị hóa). Chúng liên quan đến quá trình oxy hóa các phân tử giàu năng lượng, chẳng hạn như glucose và các loại đường khác (carbohydrate). Khi các phản ứng này giải phóng năng lượng, chúng được gọi là exergonics.

Ngược lại, các phản ứng tổng hợp tạo nên sự đồng hóa tế bào (hoặc phản ứng đồng hóa). Chúng thực hiện các quá trình khử các phân tử để tạo thành các chất khác giàu năng lượng dự trữ, chẳng hạn như glycogen. Bởi vì những phản ứng này tiêu thụ năng lượng, chúng được gọi là endergonic.

Nguồn năng lượng trao đổi chất

Nguồn năng lượng trao đổi chất chính là các phân tử glucose và axit béo. Chúng tạo thành một nhóm các phân tử sinh học có thể bị oxy hóa nhanh chóng thành năng lượng.

Các phân tử glucose chủ yếu đến từ carbohydrate ăn vào chế độ ăn uống, chẳng hạn như gạo, bánh mì, mì ống, trong số các dẫn xuất khác của rau có tinh bột. Khi có ít glucose trong máu, nó cũng có thể được lấy từ các phân tử glycogen được lưu trữ trong gan.

Trong thời gian nhanh, hoặc trong các quá trình đòi hỏi phải tiêu tốn thêm năng lượng, cần phải lấy năng lượng này từ các axit béo được huy động từ mô mỡ.

Các axit béo này trải qua một loạt các phản ứng trao đổi chất kích hoạt chúng, và cho phép chúng vận chuyển đến bên trong ty thể, nơi chúng sẽ bị oxy hóa. Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa axit béo và cung cấp thêm tới 80% năng lượng trong những điều kiện này.

Protein và chất béo là nguồn dự trữ cuối cùng để tổng hợp các phân tử glucose mới, đặc biệt trong các trường hợp cực kỳ nhịn ăn. Phản ứng này thuộc loại đồng hóa và được gọi là gluconeogenesis.

Quá trình biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng trao đổi chất

Các phân tử phức tạp của thực phẩm như đường, chất béo và protein là nguồn năng lượng dồi dào cho tế bào, bởi vì phần lớn năng lượng được sử dụng để hình thành các phân tử này được lưu trữ theo nghĩa đen trong các liên kết hóa học giữ chúng lại với nhau.

Các nhà khoa học có thể đo lượng năng lượng được lưu trữ trong thực phẩm bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là bơm nhiệt lượng kế. Với kỹ thuật này, thức ăn được đặt bên trong nhiệt lượng kế và được làm nóng cho đến khi cháy. Nhiệt dư thừa do phản ứng giải phóng tỷ lệ thuận với lượng năng lượng có trong thực phẩm.

Thực tế là các tế bào không hoạt động như nhiệt lượng kế. Thay vì đốt cháy năng lượng trong một phản ứng lớn, các tế bào giải phóng năng lượng được lưu trữ trong các phân tử thực phẩm của chúng từ từ thông qua một loạt các phản ứng oxy hóa.

Oxy hóa

Sự oxy hóa mô tả một loại phản ứng hóa học trong đó các electron được chuyển từ phân tử này sang phân tử khác, làm thay đổi thành phần và hàm lượng năng lượng của các phân tử người cho và người nhận. Phân tử thực phẩm hoạt động như các nhà tài trợ điện tử.

Trong mỗi phản ứng oxy hóa liên quan đến sự phân hủy thực phẩm, sản phẩm của phản ứng có hàm lượng năng lượng thấp hơn phân tử của người hiến trước nó trên đường.

Đồng thời, các phân tử chấp nhận electron thu một phần năng lượng bị mất từ ​​phân tử thực phẩm trong mỗi phản ứng oxy hóa và lưu trữ để sử dụng sau..

Cuối cùng, khi các nguyên tử carbon của một phân tử hữu cơ phức tạp bị oxy hóa hoàn toàn (ở cuối chuỗi phản ứng), chúng được giải phóng dưới dạng carbon dioxide.

Các tế bào không sử dụng năng lượng của các phản ứng oxy hóa ngay khi nó được giải phóng. Điều xảy ra là họ chuyển đổi nó thành các phân tử nhỏ, giàu năng lượng, như ATP và NADH, có thể được sử dụng trên khắp tế bào để tăng cường trao đổi chất và xây dựng các thành phần tế bào mới.

Điện dự trữ

Khi năng lượng dồi dào, các tế bào nhân chuẩn tạo ra các phân tử lớn hơn, giàu năng lượng để lưu trữ năng lượng dư thừa này.

Các loại đường và chất béo thu được được giữ trong các tế bào trong các tế bào, một số trong đó đủ lớn để có thể nhìn thấy trong các vi sóng điện tử.

Các tế bào động vật cũng có thể tổng hợp các polyme phân nhánh của glucose (glycogen), sau đó được tổng hợp thành các hạt có thể quan sát được bằng kính hiển vi điện tử. Một tế bào có thể nhanh chóng huy động các hạt này bất cứ khi nào nó cần năng lượng nhanh.

Tuy nhiên, trong những trường hợp bình thường, con người dự trữ đủ glycogen để cung cấp một ngày năng lượng. Tế bào thực vật không tạo ra glycogen, nhưng tạo ra các polyme glucose khác nhau được gọi là tinh bột, được lưu trữ trong các hạt.

Ngoài ra, cả tế bào thực vật và động vật đều lưu trữ năng lượng bằng cách lấy glucose trong quá trình tổng hợp chất béo. Một gram chất béo chứa gần gấp sáu lần năng lượng của cùng một lượng glycogen, nhưng năng lượng của chất béo ít có sẵn hơn so với glycogen.

Tuy nhiên, mọi cơ chế lưu trữ đều quan trọng vì các tế bào cần cả tiền gửi năng lượng ngắn hạn và dài hạn..

Chất béo được lưu trữ trong các giọt trong tế bào chất của tế bào. Con người thường lưu trữ đủ chất béo để cung cấp năng lượng cho tế bào trong vài tuần.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Sinh học phân tử của tế bào (Tái bản lần thứ 6). Khoa học vòng hoa.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Hóa sinh (Tái bản lần thứ 8). W. H. Freeman và Công ty
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Sinh học (Tái bản lần 2) Giáo dục Pearson.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Sinh học tế bào phân tử (Tái bản lần thứ 8). W. H. Freeman và Công ty.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Cuộc sống: khoa học sinh học (Tái bản lần thứ 7). Các cộng sự của Sinauer và W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Sinh học (Tái bản lần thứ 7).
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh: Sự sống ở cấp độ phân tử (Tái bản lần thứ 5). Wiley.