Немає значення, що ви робите зараз (наприклад, читаєте цю статтю), оскільки клітини вашого тіла важко працюють, роблячи більше, ніж ви знаєте. Вони використовують енергію, що зберігається в хімічних зв’язках, для того, щоб виконувати роботу в організмі, необхідну для збереження вас у житті та працездатності.
Всі хімічні реакції, що відбуваються всередині вашого тіла, по суті називаються вашими обмін речовин. Ці реакції можуть бути як спонтанними, так і не спонтанними і можуть поглинати енергію або виділяти енергію.
Реакції, що вимагають енергії, використовують енергію, яку ви віддаєте своєму тілу, коли їсте їжу. Їжа, яку ви вживаєте, розщеплюється вашим тілом, щоб ви мали енергію для різних клітинних процесів, включаючи ріст і відновлення.
Метаболічний шлях може рухатися в будь-якому напрямку: до розпаду молекул або до побудови молекул.
Що таке метаболічні шляхи?
Метаболічні шляхи - це ряд хімічних реакцій, які якимось чином пов’язані. В основному продукт однієї реакції може бути реагентом наступної.
Існує два типи метаболічних шляхів:
1. Катаболічний: Катаболічні шляхи розщеплюють молекули і виділяють енергію. Наприклад, їжа, яку ви їсте як цукор або жир, містить енергію в зв'язках цих макромолекул. Коли складна молекула розпадається на складові частини, енергія, яка зберігалася в цих зв’язках, звільняється і може використовуватися клітиною.
2. Анаболічний: Анаболічні шляхи будують молекули з менших компонентів і потребують введення енергії. Наприклад, коли вашим клітинам потрібно створити ДНК, щоб повторити процес нарощування, у людини процес є анаболічним.
Катаболізм: приклад
Одним з важливих прикладів катаболізму є розпад глюкози для отримання енергії. Дуже загальне рівняння цього дуже складного процесу включає розпад глюкози (як цукру в скибочці пирога, який ви мали на десерт) до вуглекислого газу (те, що ви видихаєте) і води:
Більшість клітин у вашому тілі отримують енергію, яка їм потрібна, завдяки енергії, яка використовується за рахунок розпаду глюкози. вільна енергія що виділяється внаслідок цього процесу (клітинне дихання) становить ΔG ° = -2 880 кДж.
У клітині ця реакція протікає не відразу, а скоріше в серії етапів за допомогою використання ферментів. Значна частина вільної енергії, що виділяється по дорозі, використовується для отримання аденозинтрифосфату або АТФ. АТФ - енергетична «валюта» клітини. АТФ використовується для накопичення енергії, поки клітина не потребує її.
Коли клітині потрібен АТФ, вона може використовувати гідроліз АТФ з АТФ в АДФ (аденозиндифосфат), щоб виділити 31 кДж енергії. За допомогою цього можна щось робити в камері. Наприклад, для з’єднання аланіну та гліцину (двох амінокислот) з утворенням дипептиду потрібно 29 кДж вільної енергії. Як такий, це не спонтанний процес.
Однак, коли фермент поєднує гідроліз АТФ з утворенням дипептиду, реакція може бути спонтанною, оскільки тоді чиста зміна вільної енергії становить -2 кДж.
Анаболізм: приклад
Де ви берете свою енергію? Звідки береться глюкоза? Ну, це походить від рослин! Рослини виробляють цукор в процесі фотосинтезу. Рослини використовують світлову енергію для перетворення вуглекислого газу в цукор:
Ця реакція в основному протилежна клітинному диханню. Рослини зберігають частину цієї глюкози і можуть використовувати її для самостійного виготовлення АТФ. Коли ви їсте салат, ваше тіло в кінцевому підсумку використовує цукру в цій їжі, щоб врешті-решт розщепити його та утворити АТФ.