2.3: Μεταβολισμός
- Page ID
- 213695
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
Οι κυτταρικές διεργασίες απαιτούν σταθερή παροχή ενέργειας. Από πού και με ποια μορφή προέρχεται αυτή η ενέργεια; Πώς αποκτούν ενέργεια τα ζωντανά κύτταρα και πώς τη χρησιμοποιούν; Αυτό το κεφάλαιο θα συζητήσει διάφορες μορφές ενέργειας και τους φυσικούς νόμους που διέπουν τη μεταφορά ενέργειας. Αυτό το κεφάλαιο θα περιγράψει επίσης πώς τα κύτταρα χρησιμοποιούν ενέργεια και την αναπληρώνουν και πώς οι χημικές αντιδράσεις στο κύτταρο εκτελούνται με μεγάλη αποτελεσματικότητα.
- 2.3.1: Εισαγωγή
- Σχεδόν κάθε εργασία που εκτελείται από ζωντανούς οργανισμούς απαιτεί ενέργεια. Απαιτείται ενέργεια για την εκτέλεση βαριάς εργασίας και άσκησης, αλλά οι άνθρωποι χρησιμοποιούν επίσης μεγάλη ενέργεια ενώ σκέφτονται, ακόμη και κατά τη διάρκεια του ύπνου. Στην πραγματικότητα, τα ζωντανά κύτταρα κάθε οργανισμού χρησιμοποιούν συνεχώς ενέργεια. Τα θρεπτικά συστατικά και άλλα μόρια εισάγονται, μεταβολίζονται (διασπώνται) και πιθανώς συντίθενται σε νέα μόρια, τροποποιούνται εάν χρειάζεται, μεταφέρονται γύρω από το κύτταρο και μπορούν να διανεμηθούν σε ολόκληρο τον οργανισμό.
- 2.3.2: Ενέργεια και Μεταβολισμός
- Κυτταρικές διεργασίες όπως η κατασκευή και η διάσπαση σύνθετων μορίων συμβαίνουν μέσω σταδιακών χημικών αντιδράσεων. Μερικές από αυτές τις χημικές αντιδράσεις είναι αυθόρμητες και απελευθερώνουν ενέργεια, ενώ άλλες απαιτούν ενέργεια για να προχωρήσουν. Ακριβώς όπως τα έμβια όντα πρέπει συνεχώς να καταναλώνουν τροφή για να αναπληρώσουν ό, τι έχει χρησιμοποιηθεί, τα κύτταρα πρέπει συνεχώς να παράγουν περισσότερη ενέργεια για να αναπληρώσουν εκείνη που χρησιμοποιείται από τις πολλές χημικές αντιδράσεις που απαιτούν ενέργεια που λαμβάνουν χώρα συνεχώς.
- 2.3.3: Δυναμική, Κινητική, Ελεύθερη και Ενέργεια Ενεργοποίησης
- Η ενέργεια ορίζεται ως η ικανότητα εργασίας και υπάρχει σε διάφορες μορφές. Για παράδειγμα, η ηλεκτρική ενέργεια, η φωτεινή ενέργεια και η θερμική ενέργεια είναι όλοι διαφορετικοί τύποι ενέργειας. Ενώ αυτοί είναι όλοι γνωστοί τύποι ενέργειας που μπορεί κανείς να δει ή να αισθανθεί, υπάρχει ένας άλλος τύπος ενέργειας που είναι πολύ λιγότερο απτός. Για να εκτιμήσουμε τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια ρέει μέσα και έξω από τα βιολογικά συστήματα, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε περισσότερα για τους διαφορετικούς τύπους ενέργειας που υπάρχουν στον φυσικό κόσμο.
- 2.3.4: Οι νόμοι της θερμοδυναμικής
- Οι βιολογικοί οργανισμοί είναι ανοιχτά συστήματα. Η ενέργεια ανταλλάσσεται μεταξύ αυτών και του περιβάλλοντός τους, καθώς καταναλώνουν μόρια αποθήκευσης ενέργειας και απελευθερώνουν ενέργεια στο περιβάλλον κάνοντας εργασία. Όπως όλα τα πράγματα στον φυσικό κόσμο, η ενέργεια υπόκειται στους νόμους της φυσικής. Οι νόμοι της θερμοδυναμικής διέπουν τη μεταφορά ενέργειας μέσα και μεταξύ όλων των συστημάτων στο σύμπαν.
- 2.3.5: ATP- Τριφωσφορική αδενοσίνη
- Ακόμη και οι εξεργονικές αντιδράσεις απελευθέρωσης ενέργειας απαιτούν μικρή ποσότητα ενέργειας ενεργοποίησης για να προχωρήσουν. Ωστόσο, εξετάστε τις ενεργονικές αντιδράσεις, οι οποίες απαιτούν πολύ περισσότερη εισροή ενέργειας, επειδή τα προϊόντα τους έχουν περισσότερη ελεύθερη ενέργεια από τα αντιδρώντα τους. Μέσα στο κύτταρο, από πού προέρχεται η ενέργεια για την τροφοδοσία τέτοιων αντιδράσεων; Η απάντηση βρίσκεται σε ένα μόριο παροχής ενέργειας που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη ή ATP.
- 2.3.6: Ένζυμα
- Μια ουσία που βοηθά στην εμφάνιση μιας χημικής αντίδρασης είναι ένας καταλύτης και τα ειδικά μόρια που καταλύουν τις βιοχημικές αντιδράσεις ονομάζονται ένζυμα. Σχεδόν όλα τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες, που αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων και εκτελούν το κρίσιμο έργο της μείωσης των ενεργειών ενεργοποίησης των χημικών αντιδράσεων μέσα στο κύτταρο. Τα ένζυμα το κάνουν αυτό δεσμεύοντας τα μόρια του αντιδρώντος και κρατώντας τα με τέτοιο τρόπο ώστε να πραγματοποιούνται πιο εύκολα οι διαδικασίες διάσπασης χημικών δεσμών και σχηματισμού δεσμών.
Μικρογραφία: διάγραμμα που δείχνει το μοντέλο επαγόμενης προσαρμογής σε ένζυμα (Δημόσιος τομέας; LadyOfHats).