Jenis Energi Metabolik, Sumber, Proses Transformasi



itu energi metabolisme itu adalah energi yang diperoleh semua makhluk hidup dari energi kimia yang terkandung dalam makanan (atau nutrisi). Energi ini pada dasarnya sama untuk semua sel; Namun, cara mendapatkannya sangat beragam.

Makanan dibentuk oleh serangkaian biomolekul dari berbagai jenis, yang memiliki energi kimia yang tersimpan dalam ikatannya. Dengan cara ini, organisme dapat memanfaatkan energi yang tersimpan dalam makanan dan kemudian menggunakan energi ini dalam proses metabolisme lainnya.

Semua organisme hidup membutuhkan energi untuk tumbuh dan berkembang biak, mempertahankan strukturnya, dan merespons lingkungan. Metabolisme meliputi proses kimia yang menopang kehidupan dan memungkinkan organisme mengubah energi kimia menjadi energi yang berguna bagi sel.

Pada hewan, metabolisme memecah karbohidrat, lipid, protein dan asam nukleat untuk menyediakan energi kimia. Di sisi lain, tanaman mengubah energi cahaya Matahari menjadi energi kimia untuk mensintesis molekul lain; mereka melakukan ini selama proses fotosintesis.

Indeks

  • 1 Jenis reaksi metabolisme
  • 2 Sumber energi metabolisme
  • 3 Proses transformasi energi kimia menjadi energi metabolisme
    • 3.1 Oksidasi
  • 4 Daya cadangan
  • 5 Referensi

Jenis reaksi metabolisme

Metabolisme terdiri dari beberapa jenis reaksi yang dapat dikelompokkan menjadi dua kategori besar: reaksi degradasi molekul organik dan reaksi sintesis biomolekul lainnya.

Reaksi metabolisme degradasi merupakan katabolisme seluler (atau reaksi katabolik). Ini melibatkan oksidasi molekul kaya energi, seperti glukosa dan gula lainnya (karbohidrat). Ketika reaksi-reaksi ini melepaskan energi, mereka disebut eksergonik.

Sebaliknya, reaksi sintesis membentuk anabolisme seluler (atau reaksi anabolik). Ini melakukan proses reduksi molekul untuk membentuk molekul lain yang kaya energi tersimpan, seperti glikogen. Karena reaksi ini mengonsumsi energi, mereka disebut endergonik.

Sumber energi metabolik

Sumber utama energi metabolisme adalah molekul glukosa dan asam lemak. Ini merupakan kelompok biomolekul yang dapat dengan cepat teroksidasi menjadi energi.

Molekul glukosa sebagian besar berasal dari karbohidrat yang dicerna dalam makanan, seperti nasi, roti, pasta, di antara turunan lainnya dari sayuran bertepung. Ketika ada sedikit glukosa dalam darah, itu juga dapat diperoleh dari molekul glikogen yang disimpan di hati.

Selama puasa yang berkepanjangan, atau dalam proses yang membutuhkan pengeluaran energi tambahan, diperlukan energi ini dari asam lemak yang dimobilisasi dari jaringan adiposa..

Asam lemak ini mengalami serangkaian reaksi metabolisme yang mengaktifkannya, dan memungkinkan transpornya ke bagian dalam mitokondria di mana mereka akan teroksidasi. Proses ini disebut β-oksidasi asam lemak dan menyediakan hingga 80% energi tambahan dalam kondisi ini.

Protein dan lemak adalah cadangan terakhir untuk mensintesis molekul glukosa baru, terutama dalam kasus puasa ekstrem. Reaksi ini dari jenis anabolik dan dikenal sebagai glukoneogenesis.

Proses transformasi energi kimia menjadi energi metabolisme

Molekul kompleks makanan seperti gula, lemak, dan protein adalah sumber energi yang kaya untuk sel, karena banyak energi yang digunakan untuk membentuk molekul-molekul ini disimpan secara harfiah dalam ikatan kimia yang menyatukannya..

Para ilmuwan dapat mengukur jumlah energi yang tersimpan dalam makanan menggunakan perangkat yang disebut pompa kalorimetri. Dengan teknik ini, makanan ditempatkan di dalam kalorimeter dan dipanaskan hingga terbakar. Panas berlebih yang dilepaskan oleh reaksi berbanding lurus dengan jumlah energi yang terkandung dalam makanan.

Kenyataannya adalah sel tidak bekerja seperti kalorimeter. Alih-alih membakar energi dalam reaksi besar, sel melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul makanan mereka secara perlahan melalui serangkaian reaksi oksidasi.

Oksidasi

Oksidasi menggambarkan jenis reaksi kimia di mana elektron ditransfer dari satu molekul ke molekul lain, mengubah komposisi dan kandungan energi molekul donor dan akseptor. Molekul makanan bertindak sebagai donor elektron.

Selama setiap reaksi oksidasi yang terlibat dalam dekomposisi makanan, produk dari reaksi tersebut memiliki kandungan energi yang lebih rendah daripada molekul donor yang mendahuluinya pada rute.

Pada saat yang sama, molekul akseptor elektron menangkap bagian dari energi yang hilang dari molekul makanan selama setiap reaksi oksidasi dan menyimpannya untuk digunakan nanti..

Akhirnya, ketika atom karbon dari molekul organik kompleks teroksidasi sepenuhnya (pada akhir rantai reaksi) mereka dilepaskan dalam bentuk karbon dioksida.

Sel-sel tidak menggunakan energi dari reaksi oksidasi segera setelah dilepaskan. Apa yang terjadi adalah mereka mengubahnya menjadi molekul kecil yang kaya energi, seperti ATP dan NADH, yang dapat digunakan di seluruh sel untuk meningkatkan metabolisme dan membangun komponen seluler baru.

Cadangan daya

Ketika energi berlimpah, sel eukariotik membuat molekul yang lebih besar dan kaya energi untuk menyimpan energi berlebih ini.

Gula dan lemak yang dihasilkan disimpan dalam endapan di dalam sel, beberapa di antaranya cukup besar untuk terlihat dalam mikrograf elektron.

Sel-sel hewan juga dapat mensintesis polimer glukosa bercabang (glikogen), yang kemudian diagregasi menjadi partikel yang dapat diamati dengan mikroskop elektron. Sebuah sel dapat dengan cepat memobilisasi partikel-partikel ini kapan pun ia membutuhkan energi yang cepat.

Namun, dalam keadaan normal manusia menyimpan cukup glikogen untuk menyediakan satu hari energi. Sel-sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen, tetapi membuat polimer glukosa berbeda yang dikenal sebagai pati, yang disimpan dalam butiran.

Selain itu, baik sel tumbuhan dan hewan menyimpan energi dengan menurunkan glukosa dalam jalur sintesis lemak. Satu gram lemak mengandung hampir enam kali energi dari jumlah glikogen yang sama, tetapi energi lemak kurang tersedia dibandingkan dengan glikogen.

Namun, setiap mekanisme penyimpanan penting karena sel membutuhkan simpanan energi jangka pendek dan jangka panjang..

Lemak disimpan dalam tetesan di sitoplasma sel. Manusia biasanya menyimpan lemak yang cukup untuk memasok energi sel mereka selama beberapa minggu.

Referensi

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekuler Sel (Ed. 6). Ilmu Garland.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (2nd ed.) Pendidikan Pearson.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekuler (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan.
  5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Hidup: ilmu biologi (Edisi ke-7). Sinauer Associates dan W. H. Freeman.
  6. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (Ed. 7). Cengage Learning.
  7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan di Tingkat Molekul (Edisi ke-5). Wiley.