Nie ma znaczenia, co teraz robisz (jak czytanie tego artykułu), ponieważ komórki w twoim ciele ciężko pracują, robiąc więcej niż myślisz. Wykorzystują energię zmagazynowaną w wiązaniach chemicznych do wykonywania pracy w ciele, która jest potrzebna, aby utrzymać cię przy życiu i funkcjonować.
Wszystkie reakcje chemiczne zachodzące w twoim ciele są określane zbiorczo jako twoje metabolizm. Reakcje te mogą być spontaniczne lub niespontaniczne i mogą pochłaniać energię lub uwalniać energię.
Reakcje wymagające energii wykorzystują energię, którą oddajesz swojemu ciału podczas jedzenia. Jedzenie, które jesz, jest rozkładane przez organizm, dzięki czemu masz energię na różne procesy komórkowe, w tym wzrost i naprawę.
Szlak metaboliczny może poruszać się w dowolnym kierunku: w kierunku rozpadu cząsteczek lub w kierunku budowania cząsteczek.
Jakie są szlaki metaboliczne?
Szlaki metaboliczne to szereg reakcji chemicznych, które są w jakiś sposób połączone. Zasadniczo produkt jednej reakcji może być reagentem następnej.
Istnieją dwa rodzaje szlaków metabolicznych:
1. Kataboliczny: Ścieżki kataboliczne rozkładają cząsteczki i uwalniają energię. Na przykład żywność, którą spożywasz jako cukier lub tłuszcz, zawiera energię w wiązaniach tych makrocząsteczek. Kiedy złożona cząsteczka zostaje rozłożona na części składowe, energia zmagazynowana w tych wiązaniach zostaje uwolniona i może być wykorzystana przez komórkę.
2. Anaboliczny: Szlaki anaboliczne budują cząsteczki z mniejszych składników i wymagają wkładu energii. Na przykład, gdy twoje komórki muszą wytworzyć DNA w celu replikacji procesu budowania, proces ten jest anaboliczny.
Katabolizm: przykład
Jednym z ważnych przykładów katabolizmu jest rozkład glukozy w celu wytworzenia energii. Bardzo ogólne równanie tego bardzo złożonego procesu obejmuje rozkład glukozy (jak cukier w kawałku ciasta, który jadłeś na deser) na dwutlenek węgla (wydychany) i wodę:
Większość komórek w twoim ciele otrzymuje potrzebną energię dzięki energii, która jest wykorzystywana z rozpadu glukozy. Darmowa energia uwolniony w tym procesie (oddychanie komórkowe) wynosi ΔG° = -2880 kJ.
W komórce reakcja ta nie zachodzi od razu, ale raczej w szeregu etapów, dzięki zastosowaniu enzymów. Znaczna część wolnej energii, która jest uwalniana po drodze, jest wykorzystywana do wytwarzania adenozynotrójfosforanu, czyli ATP. ATP to energetyczna „waluta” komórki. ATP służy do przechowywania energii, dopóki komórka jej nie potrzebuje.
Kiedy komórka potrzebuje ATP, może wykorzystać hydrolizę ATP z ATP do ADP (difosforan adenozyny), aby uwolnić 31 kJ energii. Można to wykorzystać do zrobienia czegoś w komórce. Na przykład połączenie alaniny i glicyny (dwóch aminokwasów) w celu utworzenia dipeptydu wymaga 29 kJ energii swobodnej. Jako taki nie jest to proces spontaniczny.
Jednakże, gdy enzym sprzęga hydrolizę ATP z tworzeniem dipeptydu, reakcja może być spontaniczna, ponieważ zmiana energii swobodnej netto wynosi wtedy -2 kJ.
Anabolizm: przykład
Skąd czerpiesz energię? Skąd pochodzi glukoza? Cóż, pochodzi z roślin! Rośliny wytwarzają cukier w procesie fotosyntezy. Rośliny wykorzystują energię świetlną do przekształcania dwutlenku węgla w cukier:
Ta reakcja jest w zasadzie przeciwieństwem oddychania komórkowego. Rośliny przechowują część tej glukozy i mogą wykorzystać jej część do wytworzenia własnego ATP. Kiedy jesz sałatkę, twoje ciało ostatecznie użyje cukrów zawartych w tym jedzeniu, aby ostatecznie je rozłożyć i wytworzyć ATP.