Energia metabolica

Cos'è l'energia metabolica?

IL Energia metabolica È l'energia ottenuta da tutti gli esseri viventi dell'energia chimica contenuta negli alimenti (o nei nutrienti). Questa energia è sostanzialmente la stessa per tutte le cellule; Tuttavia, il modo per ottenere è molto diversificato.

Gli alimenti sono formati da una serie di biomolecole di vari tipi, che hanno energia chimica immagazzinata nei loro collegamenti. In questo modo, gli organismi possono trarre vantaggio dal cibo immagazzinato nel cibo e quindi utilizzare questa energia in altri processi metabolici.

Tutti gli organismi viventi hanno bisogno di energia per crescere e riprodurre, mantenere le loro strutture e rispondere all'ambiente. Il metabolismo comprende i processi chimici che supportano la vita e che consentono agli organismi di trasformare l'energia chimica in energia utile per le cellule.

Negli animali, il metabolismo scompone carboidrati, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici per fornire energia chimica. Da parte loro, le piante convertono l'illuminazione del sole in energia chimica per sintetizzare altre molecole; Questo viene fatto durante il processo di fotosintesi.

Tipi di reazioni metaboliche

Il metabolismo include diversi tipi di reazioni che possono essere raggruppate in due grandi categorie: le reazioni di degradazione delle molecole organiche e le reazioni di sintesi di altre biomolecole.

Catabolismo

Le reazioni di degradazione metabolica costituiscono catabolismo cellulare (o reazioni cataboliche)). Questi comportano l'ossidazione di molecole ricche di energia, come glucosio e altri zuccheri (carboidrati). Poiché queste reazioni rilasciano energia, sono chiamate esergoniche.

Anabolismo

Al contrario, le reazioni di sintesi costituiscono anabolismo cellulare (o reazioni anaboliche)). Questi svolgono i processi di riduzione delle molecole per formare altri ricchi di energia immagazzinata, come il glicogeno. Poiché queste reazioni consumano energia, sono chiamate ender dando.

Fonti di energia metabolica

Le principali fonti di energia metabolica sono:

• Molecole di glucosio.
• Acidi grassi.

Questi costituiscono un gruppo di biomolecole che possono essere rapidamente ossidate per ottenere energia.

Le molecole di glucosio provengono principalmente dai carboidrati ingeriti nella dieta, come riso, pane, pasta, tra le altre derivate di verdure ricche nell'amido. Quando c'è un piccolo glicemia, può anche essere ottenuto dalle molecole di glicogeno immagazzinate nel fegato.

Durante il digiuno prolungato o nei processi che richiedono ulteriore spesa energetica, questa energia è richiesta dagli acidi grassi che sono mobilitati dal tessuto adiposo.

Questi acidi grassi soffrono di una serie di reazioni metaboliche che le attivano e consentono il loro trasporto all'interno dei mitocondri dove saranno ossidati. Questo processo è chiamato β-ossidazione di acidi grassi e fornisce un'energia aggiuntiva fino all'80 % in queste condizioni.

Proteine ​​e grassi sono l'ultima riserva per sintetizzare nuove molecole di glucosio, in particolare in casi di digiuno estremi. Questa reazione è di tipo anabolico ed è nota come gluconeogenesi.

Processo di trasformazione dell'energia chimica in energia metabolica

Le complesse molecole alimentari come zuccheri, grassi e proteine ​​sono ricche fonti di energia per le cellule, perché gran parte dell'energia usata per formare queste molecole è letteralmente immagazzinata all'interno dei legami chimici che li tengono uniti.

Gli scienziati possono misurare la quantità di energia immagazzinata negli alimenti utilizzando un dispositivo chiamato pompa calorimetrica. Con questa tecnica, il cibo viene posizionato all'interno del calorimetro e si riscalda fino a quando non brucia. Il calore in eccesso rilasciato dalla reazione è direttamente proporzionale alla quantità di energia contenuta negli alimenti.

La realtà è che le cellule non funzionano come calorimetri. Invece di bruciare energia in una grande reazione, le cellule rilasciano l'energia immagazzinata nelle loro molecole alimentari attraverso una serie di reazioni di ossidazione.

Ossidazione

L'ossidazione descrive un tipo di reazione chimica in cui gli elettroni vengono trasferiti da una molecola all'altra, cambiando la composizione e il contenuto di energia delle molecole del donatore e dell'accettore. Le molecole di cibo agiscono come donatori di elettroni.

Durante ogni reazione di ossidazione coinvolta nella decomposizione del cibo, il prodotto di reazione ha un contenuto di energia inferiore rispetto alla molecola del donatore che lo ha preceduto sulla rotta.

Allo stesso tempo, gli elettroni che accettano le molecole catturano parte dell'energia persa dalla molecola alimentare durante ciascuna reazione di ossidazione e la memorizza per un uso successivo.

Alla fine, quando gli atomi di carbonio di una molecola organica complessa sono completamente ossidati (alla fine della catena di reazione) vengono rilasciati sotto forma di biossido di carbonio.

Le cellule non usano l'energia delle reazioni di ossidazione non appena viene rilasciato. Quello che succede è che lo rendono piccole e ricche molecole di energia, come ATP e NADH, che possono essere utilizzate in tutta la cellula per aumentare il metabolismo e costruire nuovi componenti cellulari.

Riserva energia

Quando l'energia è abbondante, le cellule eucariotiche creano molecole più ampie ed energetiche per immagazzinare questa energia in eccesso.

Gli zuccheri e i grassi risultanti sono mantenuti nei depositi all'interno delle cellule, alcuni dei quali sono abbastanza grandi da essere visibili nelle micrografie elettroniche.

Le cellule animali possono anche sintetizzare polimeri di glucosio ramificato (glicogeno), che a loro volta vengono aggiunti in particelle che possono essere osservate mediante microscopia elettronica. Una cellula può mobilitare rapidamente queste particelle ogni volta che hai bisogno di energia rapida.

Tuttavia, in circostanze normali gli esseri umani immagazzinano un glicogeno sufficiente per fornire un giorno di energia. Le cellule vegetali non producono glicogeno, ma producono diversi polimeri di glucosio noti come amidi, che sono immagazzinati nei granuli.

Inoltre, sia le cellule vegetali che gli animali mantengono l'energia derivando il glucosio sui percorsi di sintesi dei grassi. Un grammo di grasso contiene quasi sei volte l'energia della stessa quantità di glicogeno, ma l'energia del grasso è meno disponibile del glicogeno.

Anche così, ogni meccanismo di conservazione è importante perché le cellule necessitano di depositi di energia sia a breve che a lungo termine.

I grassi sono immagazzinati in goccioline nel citoplasma cellulare. Gli esseri umani generalmente immagazzinano abbastanza grasso per fornire le loro cellule per diverse settimane.

Riferimenti

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