ประเภทพลังงานเมตาโบลิกแหล่งที่มากระบวนการของการเปลี่ยนแปลง

พลังงานเมตาบอลิซึม มันเป็นพลังงานที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้รับจากพลังงานเคมีที่มีอยู่ในอาหาร (หรือสารอาหาร) พลังงานนี้โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกันสำหรับทุกเซลล์ อย่างไรก็ตามวิธีการที่จะได้รับมันมีความหลากหลายมาก.

อาหารจะเกิดขึ้นจากชีวโมเลกุลหลายประเภทซึ่งมีพลังงานเคมีเก็บอยู่ในพันธะ ด้วยวิธีนี้สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานที่เก็บไว้ในอาหารแล้วใช้พลังงานนี้ในกระบวนการเผาผลาญอื่น ๆ.

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานเพื่อการเจริญเติบโตการสืบพันธุ์การบำรุงรักษาโครงสร้างและการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม เมแทบอลิซึมรวมถึงกระบวนการทางเคมีที่ค้ำจุนชีวิตและช่วยให้สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานที่มีประโยชน์สำหรับเซลล์.

ในสัตว์เมตาบอลิซึมจะแบ่งคาร์โบไฮเดรตไขมันโปรตีนและกรดนิวคลีอิกเพื่อให้พลังงานเคมี ในทางตรงกันข้ามพืชแปลงพลังงานแสงของดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีเพื่อสังเคราะห์โมเลกุลอื่น ๆ พวกเขาทำเช่นนี้ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง.

ดัชนี

• 1 ประเภทของปฏิกิริยาการเผาผลาญ
• 2 แหล่งพลังงานเมตาบอลิซึม
• 3 กระบวนการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานเมตาบอลิซึม
  • 3.1 การเกิดออกซิเดชัน
• 4 พลังงานสำรอง
• 5 อ้างอิง

ประเภทของปฏิกิริยาเมแทบอลิซึม

เมตาบอลิซึมประกอบด้วยปฏิกิริยาหลายประเภทที่สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ : ปฏิกิริยาของการสลายตัวของโมเลกุลอินทรีย์และปฏิกิริยาสังเคราะห์ของชีวโมเลกุลอื่น ๆ.

ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมของการย่อยสลายเป็น catabolism ของเซลล์ (หรือปฏิกิริยา catabolic) สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการออกซิเดชั่นของโมเลกุลที่อุดมด้วยพลังงานเช่นกลูโคสและน้ำตาลอื่น ๆ (คาร์โบไฮเดรต) เมื่อปฏิกิริยาเหล่านี้ปล่อยพลังงานพวกมันจะถูกเรียกว่า exergonics.

ในทางตรงกันข้ามปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทำขึ้นกับเซลล์ anabolism (หรือปฏิกิริยา anabolic) กระบวนการเหล่านี้ดำเนินการลดโมเลกุลเพื่อสร้างคนอื่น ๆ ที่อุดมไปด้วยพลังงานที่เก็บไว้เช่นไกลโคเจน เนื่องจากปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้พลังงานพวกเขาถูกเรียกว่า endergonic.

แหล่งพลังงานเมตาโบลิก

แหล่งพลังงานหลักของการเผาผลาญคือโมเลกุลของกลูโคสและกรดไขมัน เหล่านี้ประกอบด้วยกลุ่มของชีวโมเลกุลที่สามารถออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วสำหรับพลังงาน.

โมเลกุลกลูโคสส่วนใหญ่มาจากคาร์โบไฮเดรตที่รับประทานเข้าไปในอาหารเช่นข้าวขนมปังพาสต้าและอนุพันธ์อื่น ๆ ของผักแป้ง เมื่อมีกลูโคสในเลือดเพียงเล็กน้อยก็สามารถรับได้จากโมเลกุลไกลโคเจนที่เก็บในตับ.

ระหว่างการอดอาหารเป็นเวลานานหรือในกระบวนการที่ต้องการการใช้พลังงานเพิ่มเติมจำเป็นต้องได้รับพลังงานนี้จากกรดไขมันที่ถูกระดมจากเนื้อเยื่อไขมัน.

กรดไขมันเหล่านี้ได้รับปฏิกิริยาของเมแทบอลิกที่เปิดใช้งานและอนุญาตให้ส่งผ่านไปยังภายในของไมโทคอนเดรียซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ กระบวนการนี้เรียกว่าβ-oxidation ของกรดไขมันและให้พลังงานมากถึง 80% ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้.

โปรตีนและไขมันเป็นแหล่งสำรองสุดท้ายในการสังเคราะห์โมเลกุลกลูโคสใหม่โดยเฉพาะในกรณีการอดอาหารอย่างรุนแรง ปฏิกิริยานี้เป็นรูปแบบ anabolic และเป็นที่รู้จักกันในชื่อ.

กระบวนการแปรรูปพลังงานเคมีเป็นพลังงานเมแทบอลิซึม

โมเลกุลที่ซับซ้อนของอาหารเช่นน้ำตาลไขมันและโปรตีนเป็นแหล่งพลังงานที่อุดมไปด้วยเซลล์เนื่องจากพลังงานส่วนมากที่ใช้ในการสร้างโมเลกุลเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ภายในพันธะทางเคมี.

นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ในอาหารโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าปั๊มความร้อน ด้วยเทคนิคนี้อาหารจะถูกวางไว้ภายในเครื่องวัดความร้อนและให้ความร้อนจนไหม้ ความร้อนส่วนเกินที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในอาหาร.

ความจริงก็คือเซลล์ไม่ทำงานเหมือนเครื่องวัดความร้อน แทนที่จะเผาผลาญพลังงานในปฏิกิริยาขนาดใหญ่เซลล์ปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุลอาหารของพวกเขาช้า ๆ ผ่านชุดปฏิกิริยาออกซิเดชัน.

ออกซิเดชัน

ออกซิเดชันอธิบายปฏิกิริยาทางเคมีชนิดหนึ่งซึ่งอิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งเปลี่ยนองค์ประกอบและพลังงานของโมเลกุลของผู้บริจาคและโมเลกุลที่รับ โมเลกุลอาหารทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอน.

ในระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชั่นแต่ละครั้งที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของอาหารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยามีปริมาณพลังงานต่ำกว่าโมเลกุลผู้บริจาคที่นำหน้าบนเส้นทาง.

ในเวลาเดียวกันโมเลกุลของตัวรับอิเล็กตรอนจะจับส่วนหนึ่งของพลังงานที่สูญเสียไปจากโมเลกุลอาหารในระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชั่นแต่ละครั้งและเก็บไว้เพื่อใช้ในภายหลัง.

ในที่สุดเมื่ออะตอมคาร์บอนของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ (ในตอนท้ายของห่วงโซ่การเกิดปฏิกิริยา) พวกมันจะถูกปล่อยออกมาในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์.

เซลล์ไม่ใช้พลังงานของปฏิกิริยาออกซิเดชั่นทันทีที่ปล่อยออกมา สิ่งที่เกิดขึ้นคือพวกมันแปลงเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีพลังงานสูงเช่น ATP และ NADH ซึ่งสามารถใช้ได้ทั่วทั้งเซลล์เพื่อเพิ่มการเผาผลาญและสร้างส่วนประกอบเซลล์ใหม่.

สำรองพลังงาน

เมื่อพลังงานอุดมสมบูรณ์เซลล์ยูคาริโอตจะสร้างโมเลกุลที่มีพลังงานสูงกว่าเพื่อเก็บพลังงานส่วนเกินนี้.

น้ำตาลและไขมันที่เกิดขึ้นจะถูกเก็บไว้ในฝากภายในเซลล์ซึ่งบางส่วนมีขนาดใหญ่พอที่จะมองเห็นได้ในไมโครกราฟอิเล็กตรอน.

เซลล์สัตว์ยังสามารถสังเคราะห์โพลีเมอร์แบบแยกสาขาของกลูโคส (ไกลโคเจน) ซึ่งจะถูกรวมเข้าเป็นอนุภาคที่สามารถสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เซลล์สามารถเคลื่อนที่อนุภาคเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วทุกครั้งที่ต้องการพลังงานอย่างรวดเร็ว.

อย่างไรก็ตามภายใต้สถานการณ์ปกติมนุษย์เก็บไกลโคเจนมากพอที่จะให้พลังงานต่อวัน เซลล์พืชไม่ได้ผลิตไกลโคเจน แต่ผลิตกลูโคสโพลีเมอร์ชนิดต่าง ๆ ที่รู้จักกันในชื่อแป้งซึ่งถูกเก็บไว้ในเม็ด.

นอกจากนี้เซลล์พืชและสัตว์ยังเก็บพลังงานโดยการรับกลูโคสในกระบวนการสังเคราะห์ไขมัน ไขมันหนึ่งกรัมประกอบด้วยพลังงานไกลโคเจนในปริมาณเท่ากันเกือบหกเท่า แต่พลังงานไขมันมีน้อยกว่าไกลโคเจน.

ถึงกระนั้นกลไกการเก็บรักษาทุกอย่างก็มีความสำคัญเพราะเซลล์ต้องการทั้งพลังงานระยะสั้นและระยะยาว.

ไขมันจะถูกเก็บไว้ในหยดในไซโตพลาสซึมของเซลล์ โดยปกติแล้วมนุษย์จะกักเก็บไขมันให้เพียงพอเพื่อให้เซลล์มีพลังงานเป็นเวลาหลายสัปดาห์.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2014). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ (6th ed.) วิทยาศาสตร์พวงมาลัย.
2. Berg, J. , Tymoczko, J. , Gatto, G. & Strayer, L. (2015). ชีวเคมี (8th ed.) W. H. ฟรีแมนและ บริษัท
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). ชีววิทยา (2nd ed.) Pearson Education.
4. Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Amon, A. & Martin, K. (2016). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ (8th ed.) W. H. ฟรีแมนและ บริษัท.
5. Purves, W. , Sadava, D. , Orians, G. & Heller, H. (2004). ชีวิต: วิทยาศาสตร์ของชีววิทยา (7th ed.) Sinauer Associates และ W. H. Freeman.
6. โซโลมอน, อี, Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) เรียนรู้ Cengage.
7. Voet, D. , Voet, J. & Pratt, C. (2016). ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมี: ชีวิตในระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5) ไวลีย์.