ANG METABOLIC ENERGY: MGA URI, MAPAGKUKUNAN AT PAGBABAGO - BIOLOGY - 2025

Ang metabolic energy ay ang enerhiya na nakuha ng lahat ng nabubuhay na nilalang mula sa enerhiya na kemikal na nilalaman ng pagkain (o mga sustansya). Ang enerhiya na ito ay karaniwang pareho sa lahat ng mga cell; gayunpaman, ang paraan upang makuha ito ay magkakaibang.

Ang pagkain ay binubuo ng isang serye ng mga biomolecules ng iba't ibang uri, na may enerhiya na kemikal na nakaimbak sa kanilang mga bono. Sa ganitong paraan, ang mga organismo ay maaaring samantalahin ang enerhiya na nakaimbak sa pagkain at pagkatapos ay gamitin ang enerhiya na ito sa iba pang mga proseso ng metaboliko.

Ang lahat ng mga nabubuhay na organismo ay nangangailangan ng enerhiya upang mapalago at magparami, mapanatili ang kanilang mga istruktura, at tumugon sa kapaligiran. Ang metabolismo ay sumasaklaw sa mga proseso ng kemikal na nagpapanatili ng buhay at pinapayagan ang mga organismo na ibahin ang anyo ng kemikal na enerhiya upang maging kapaki-pakinabang na enerhiya para sa mga cell.

Sa mga hayop, binabagsak ng metabolismo ang mga karbohidrat, lipid, protina, at mga nucleic acid upang magbigay ng enerhiya sa kemikal. Ang mga halaman, para sa kanilang bahagi, ay nag-convert ng ilaw na enerhiya mula sa Linggo sa enerhiya ng kemikal upang synthesize ang iba pang mga molekula; ginagawa nila ito sa proseso ng fotosintesis.

Mga uri ng metabolic reaksyon

Ang metabolismo ay binubuo ng ilang mga uri ng mga reaksyon na maaaring maipangkat sa dalawang malawak na kategorya: ang mga reaksyon ng marawal na kalagayan ng mga organikong molekula at ang mga reaksiyon ng synthesis ng iba pang mga biomolecules.

Ang mga reaksyong marawal na metabolic ay bumubuo ng cellular catabolism (o mga reaksyon ng catabolic). Kabilang dito ang oksihenasyon ng mga molekulang mayaman ng enerhiya, tulad ng glucose at iba pang mga asukal (carbohydrates). Yamang ang mga reaksyong ito ay nagpapalabas ng enerhiya, tinawag silang exergonic.

Sa kaibahan, ang mga reaksyon ng synthesis ay bumubuo ng cellular anabolism (o mga reaksyon ng anabolic). Ginagawa nito ang mga proseso ng pagbawas ng mga molekula upang mabuo ang iba na mayaman sa naka-imbak na enerhiya, tulad ng glycogen. Dahil ang mga reaksyong ito ay kumokonsumo ng enerhiya, tinawag silang endergonic.

Mga mapagkukunan ng metabolic energy

Ang pangunahing mapagkukunan ng metabolic energy ay mga molekula ng glucose at fatty acid. Ito ay bumubuo ng isang pangkat ng mga biomolecules na maaaring mabilis na na-oxidized para sa enerhiya.

Ang mga molekula ng glucose ay nagmumula sa karamihan sa mga karbohidrat na nakatanim sa diyeta, tulad ng bigas, tinapay, pasta, bukod sa iba pang mga derivatives ng mga gulay na mayaman. Kapag may kaunting glucose sa dugo, maaari rin itong makuha mula sa mga molekulang glikogen na nakaimbak sa atay.

Sa panahon ng matagal na pag-aayuno, o sa mga proseso na nangangailangan ng karagdagang paggasta ng enerhiya, kinakailangan upang makuha ang enerhiya na ito mula sa mga fatty acid na pinalipat mula sa adipose tissue.

Ang mga fatty acid ay sumasailalim sa isang serye ng mga metabolic reaksyon na nagpapa-aktibo sa kanila, at pinapayagan ang kanilang transportasyon sa interior ng mitochondria kung saan sila ay oxidized. Ang prosesong ito ay tinatawag na β-oksihenasyon ng mga fatty acid at nagbibigay ng hanggang sa 80% na karagdagang enerhiya sa ilalim ng mga kondisyong ito.

Ang mga protina at taba ang huling reserba upang synthesize ang mga bagong molekulang glucose, lalo na sa mga kaso ng matinding pag-aayuno. Ang reaksyon na ito ay sa uri ng anabolic at kilala bilang gluconeogenesis.

Proseso ng pagbabagong-anyo ng enerhiya ng kemikal sa metabolikong enerhiya

Ang mga kumplikadong molekula ng pagkain tulad ng mga asukal, taba at protina ay mayaman na mapagkukunan ng enerhiya para sa mga cell, dahil ang karamihan sa enerhiya na ginamit upang gumawa ng mga molekula na ito ay literal na nakaimbak sa loob ng mga bono ng kemikal na magkakasama.

Sinusukat ng mga siyentipiko ang dami ng enerhiya na nakaimbak sa pagkain gamit ang isang aparato na tinatawag na isang calorimeter ng bomba. Sa pamamaraang ito, ang pagkain ay inilalagay sa loob ng calorimeter at pinainit hanggang sa masunog ito. Ang labis na init na inilabas ng reaksyon ay direktang proporsyonal sa dami ng enerhiya na nilalaman sa pagkain.

Ang katotohanan ay ang mga cell ay hindi gumana bilang calorimeter. Sa halip na magsunog ng enerhiya sa isang malaking reaksyon, inilalabas ng mga cell ang enerhiya na nakaimbak sa kanilang mga molekula sa pagkain nang dahan-dahang sa pamamagitan ng isang serye ng mga reaksyon ng oksihenasyon.

Ang oksihenasyon

Inilarawan ng oksihenasyon ang isang uri ng reaksyon ng kemikal kung saan ang mga elektron ay inilipat mula sa isang molekula papunta sa isa pa, binabago ang komposisyon at nilalaman ng enerhiya ng mga molekula ng donor at acceptor. Ang mga molekula sa pagkain ay kumikilos bilang mga donor na elektron.

Sa bawat reaksyon ng oksihenasyon na kasangkot sa agnas ng pagkain, ang produkto ng reaksyon ay may mas mababang nilalaman ng enerhiya kaysa sa molekula ng donor na nauna sa landas.

Kasabay nito, ang mga molekulang tumatanggap ng elektron ay nakakuha ng ilan sa enerhiya na nawala mula sa molekula ng pagkain sa bawat reaksyon ng oksihenasyon at itago ito para magamit sa ibang pagkakataon.

Sa kalaunan, kapag ang mga carbon atoms sa isang kumplikadong organikong molekula ay ganap na na-oxidized (sa dulo ng chain chain) sila ay pinakawalan bilang carbon dioxide.

Ang mga cell ay hindi gumagamit ng enerhiya mula sa mga reaksyon ng oksihenasyon sa sandaling ito ay pinakawalan. Ang mangyayari ay na-convert nila ito sa maliit, mayaman na enerhiya na molekula, tulad ng ATP at NADH, na maaaring magamit sa buong cell upang mapalakas ang metabolismo at makabuo ng mga bagong sangkap ng cellular.

Lakas ng standby

Kapag ang enerhiya ay sagana, ang mga eukaryotic cells ay lumikha ng mas malaki, mayaman na enerhiya na mga molekula upang maiimbak ang labis na enerhiya.

Ang mga nagresultang sugo at taba ay gaganapin sa mga deposito sa loob ng mga selula, ang ilan sa mga ito ay sapat na malaki upang makita sa mga mikropono ng elektron.

Ang mga selula ng hayop ay maaari ring synthesize ang branched polymers ng glucose (glycogen), na kung saan ay magkakasama sa mga partikulo na maaaring sundin ng microscopy ng elektron. Ang isang cell ay maaaring mabilis na mapakilos ang mga particle na ito tuwing nangangailangan ng mabilis na enerhiya.

Gayunpaman, sa ilalim ng normal na kalagayan ang mga tao ay nag-iimbak ng sapat na glycogen upang magbigay ng enerhiya sa isang araw. Ang mga cell cell ay hindi gumagawa ng glycogen, ngunit sa halip ay gumawa ng iba't ibang mga polimer ng glucose na kilala bilang mga starches, na nakaimbak sa mga butil.

Bilang karagdagan, ang parehong mga selula ng halaman at hayop ay nagse-save ng enerhiya sa pamamagitan ng pag-diver ng glucose sa mga path ng synthesis ng taba. Ang isang gramo ng taba ay naglalaman ng halos anim na beses ang enerhiya ng parehong halaga ng glycogen, ngunit ang enerhiya mula sa taba ay hindi gaanong magagamit kaysa sa mula sa glycogen.

Gayunpaman, ang bawat mekanismo ng pag-iimbak ay mahalaga dahil ang mga cell ay nangangailangan ng parehong panandaliang at pangmatagalang mga tindahan ng enerhiya.

Ang mga taba ay naka-imbak sa mga droplet sa cytoplasm ng mga cell. Ang mga tao sa pangkalahatan ay nag-iimbak ng sapat na taba upang mai-kapangyarihan ang kanilang mga cell sa loob ng maraming linggo.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekular na Biology ng Cell (Ika-6 na ed.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (ika-8 ed.). WH Freeman at Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (Ika-2 ed.) Edukasyon sa Pearson.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekular na Cell Biology (ika-8 ed.). WH Freeman at Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Buhay: ang agham ng biology (ika-7 ed.). Sinauer Associates at WH Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (ika-7 ed.) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Mga Batayan ng Biochemistry: Buhay sa Molecular Level (5th ed.). Wiley.