Hola a todos! Quería dedicar este artículo al núcleo celular y al ADN. Pero antes de eso, necesita tocar cómo la célula almacena y usa energía (gracias
spidgorny ). Tocaremos temas relacionados con la energía en casi todas partes. Vamos a resolverlos de antemano.
¿De qué puedes obtener energía? Si de todo! Las plantas usan energía luminosa. Algunas bacterias también. Es decir, las sustancias orgánicas se sintetizan a partir de las inorgánicas debido a la energía de la luz. + Hay quimiotrofos. Sintetizan materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas debido a la energía de oxidación del amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y otras sustancias. Y ahí estamos. Somos heterótrofos. Quienes son Estos son los que no saben sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. Es decir, quimiosíntesis y fotosíntesis, esto no es para nosotros. Tomamos productos orgánicos preparados (comer). Lo desarmamos en pedazos y lo usamos como material de construcción o lo destruimos para obtener energía.
¿Qué podemos desmontar exactamente para obtener energía? Proteínas (primero descomponiéndolas en aminoácidos), grasas, carbohidratos y alcohol etílico (pero esto es opcional). Es decir, todas estas sustancias pueden usarse como fuentes de energía. Pero para su almacenamiento utilizamos
grasas y carbohidratos . ¡Amo los carbohidratos! En nuestro cuerpo, el glucógeno es el principal carbohidrato de almacenamiento.
Se compone de residuos de glucosa. Es decir, es una cadena larga y ramificada que consta de unidades idénticas (glucosa). Si es necesario, en energía, separamos una pieza del extremo de la cadena y al oxidarla, obtenemos energía. Este método de generación de energía es característico de todas las células del cuerpo, pero especialmente de una gran cantidad de glucógeno en las células del hígado y el tejido muscular.
Ahora hablemos de grasa. Se almacena en células especiales de tejido conectivo. Su nombre es adipocitos. De hecho, estas son células con una gran caída de grasa en su interior.
Si es necesario, el cuerpo elimina la grasa de estas células, se descompone parcialmente y se transporta. En el lugar de entrega, la división final ocurre con la liberación y conversión de energía.
Una pregunta bastante popular: "¿Por qué no puedes almacenar toda la energía en forma de grasa o glucógeno?"
Estas fuentes de energía tienen diferentes propósitos. A partir del glucógeno, la energía se puede obtener con bastante rapidez. Su escisión comienza casi inmediatamente después del inicio del trabajo muscular, alcanzando un pico en 1-2 minutos. La descomposición de las grasas ocurre varios órdenes de magnitud más lento. Es decir, si duerme o va lentamente a algún lado, tiene un gasto de energía constante y se puede lograr al descomponer las grasas. Pero tan pronto como decida acelerar (el servidor se cayó, corrió a levantarse), tomará
mucha energía bruscamente y no puede obtenerla rápidamente dividiendo las grasas. Aquí necesitamos glucógeno.
Hay otra diferencia importante. El glucógeno une mucha agua. Aproximadamente 3 g de agua por 1 g de glucógeno. Es decir, para 1 kg de glucógeno, esto es 3 kg de agua. No es óptimo ... La grasa es más fácil. Las moléculas de lípidos (grasas = lípidos) en las que se almacena la energía no están cargadas, a diferencia del agua y las moléculas de glucógeno. Dichas moléculas se llaman hidrofóbicas (literalmente, temen al agua). Las moléculas de agua están polarizadas. Se ve algo como esto.
De hecho, los átomos de hidrógeno cargados positivamente interactúan con los átomos de oxígeno cargados negativamente. Resulta un estado estable y energéticamente favorable.
Ahora imagine las moléculas de lípidos. No están cargados y no pueden interactuar normalmente con moléculas de agua polarizadas. Por lo tanto, una mezcla de lípidos con agua es energéticamente desventajosa. Las moléculas de lípidos no pueden adsorber agua, como lo hace el glucógeno. Se "agrupan" en las llamadas gotas de lípidos, están rodeados por una membrana de fosfolípidos (un lado está cargado y mirando hacia el agua desde el exterior, el otro no está cargado y mira los lípidos de la gota). Como resultado, tenemos un sistema estable que almacena efectivamente los lípidos y nada más.
Bien, descubrimos en qué formas se almacena la energía. ¿Qué le pasa a ella después? Entonces dividimos la molécula de glucosa del glucógeno. Lo convirtió en energía. ¿Qué significa esto?
Hagamos una pequeña digresión.
Alrededor de 1,000,000,000 de reacciones ocurren cada segundo en la célula. Cuando la reacción continúa, una sustancia se transforma en otra. ¿Qué le sucede a su energía interior? Puede disminuir, aumentar o no cambiar. Si disminuye -> se libera energía. Si aumenta -> necesita tomar energía del exterior. El cuerpo generalmente combina tales reacciones. Es decir, la energía liberada durante el curso de una reacción va a la segunda.
Entonces, en el cuerpo hay compuestos especiales, macroergs que pueden acumular y transmitir energía durante la reacción. En su composición hay uno o varios enlaces químicos en los que se acumula esta energía. Ahora puedes volver a la glucosa. La energía liberada durante su descomposición se almacena en los enlaces de estos macroergs.
Tomemos un ejemplo.
El macroerg (moneda energética) más común de una célula es el ATP (trifosfato de adenosina).
Se ve algo como esto.
Consiste en una base nitrogenada de adenina (uno de los 4 utilizados para codificar información en el ADN), azúcar ribosa y tres residuos de ácido fosfórico (y, por lo tanto, trifosfato de adenosina). Es en los enlaces entre los residuos de ácido fosfórico donde se acumula la energía. Cuando se escinde un residuo de ácido fosfórico, se forma ADP (difosfato de adenosina). El ADP puede liberar energía, arrancando un residuo más y convirtiéndose en AMP (fosfato de adenosina MONO). Pero la eficiencia del segundo residuo dividido es mucho menor. Por lo tanto, generalmente, el cuerpo busca de ADP para obtener ATP nuevamente. Sucede así. Con la descomposición de la glucosa, la energía liberada se gasta en la formación de un enlace entre los dos residuos de ácido fosfórico y la formación de ATP. El proceso es de varias etapas y hasta ahora lo omitiremos.
El ATP resultante es una fuente universal de energía. Se usa en todas partes, comenzando por la síntesis de proteínas (se necesita energía para conectar los aminoácidos), terminando con el trabajo muscular. Las proteínas motoras de contracción muscular utilizan la energía almacenada en el ATP para cambiar su conformación. Un cambio en la conformación es una reorientación de una parte de una molécula grande en relación con otra. Se ve algo como esto.
Es decir, la energía de unión química se transforma en energía mecánica. Aquí hay ejemplos de la vida real de proteínas que usan ATP para hacer el trabajo.
Conoce a esta miosina . Proteína motora. Realiza el movimiento de grandes formaciones intracelulares y participa en la contracción muscular. Tenga en cuenta que tiene dos "piernas". Usando la energía almacenada en 1 molécula de ATP, realiza un cambio conformacional, de hecho, un paso. El ejemplo más obvio de la transición de la energía química de ATP a mecánica.
El segundo ejemplo es una bomba de Na / K. En la primera etapa, une tres moléculas de Na y un ATP. Usando la energía del ATP, cambia la conformación, arrojando Na fuera de la célula. Luego une dos moléculas de potasio y, volviendo a la conformación original, transfiere potasio a la célula. La cosa es extremadamente importante, permite mantener el nivel de Na intracelular en la norma.
Pero en serio, entonces:
Pausa ¿Por qué necesitamos ATP? ¿Por qué no podemos usar la energía almacenada en la glucosa directamente? Trillado, si oxida la glucosa a CO2 a la vez, se libera muchísima energía al instante. Y la mayor parte se disipará en forma de calor. Por lo tanto, la reacción se divide en etapas. Se libera un poco de energía en cada uno, se almacena y la reacción continúa hasta que la sustancia se oxida por completo.
Resumiré La energía se almacena en grasas y carbohidratos. Se puede extraer más rápido de los carbohidratos, pero se puede almacenar más en las grasas. Para las reacciones, la célula utiliza compuestos de alta energía, que almacenan la energía de la descomposición de grasas, carbohidratos, etc. ... El ATP es el principal compuesto de este tipo en la célula. En esencia, tomar y usar. Sin embargo, no es el único. Pero más sobre eso más tarde.
PD: intenté simplificar el material lo más posible, por lo que aparecieron algunas imprecisiones. Ruego a los celosos biólogos que me perdonen.