Halo semuanya! Saya ingin mencurahkan artikel ini untuk inti sel dan DNA. Tetapi sebelum itu Anda perlu menyentuh bagaimana sel menyimpan dan menggunakan energi (terima kasih
spidgorny ). Kami akan menyentuh masalah terkait energi hampir di mana-mana. Mari kita cari tahu mereka terlebih dahulu.
Dari mana Anda bisa mendapatkan energi? Ya dari semua! Tumbuhan menggunakan energi cahaya. Beberapa bakteri juga. Artinya, zat organik disintesis dari anorganik karena energi cahaya. + Ada chemotrophs. Mereka mensintesis bahan organik dari anorganik karena energi oksidasi amonia, hidrogen sulfida dan zat lainnya. Dan di sanalah kita. Kami adalah heterotrof. Siapa mereka? Ini adalah mereka yang tidak tahu cara mensintesis bahan organik dari anorganik. Yaitu, chemosintesis dan fotosintesis, ini bukan untuk kita. Kami mengambil organik siap pakai (makan). Kami membongkar menjadi potongan-potongan dan menggunakannya sebagai bahan bangunan, atau menghancurkannya untuk energi.
Apa sebenarnya yang bisa kita bongkar untuk energi? Protein (pertama memecahnya menjadi asam amino), lemak, karbohidrat dan etil alkohol (tetapi ini opsional). Artinya, semua zat ini dapat digunakan sebagai sumber energi. Tetapi untuk penyimpanannya kita menggunakan
lemak dan karbohidrat . Saya suka karbohidrat! Dalam tubuh kita, glikogen adalah karbohidrat penyimpan utama.
Ini terdiri dari residu glukosa. Artinya, itu adalah rantai panjang bercabang yang terdiri dari unit identik (glukosa). Jika perlu, dalam energi, kita memisahkan satu bagian dari ujung rantai dan mengoksidasi itu, kita mendapatkan energi. Metode menghasilkan energi ini merupakan karakteristik dari semua sel tubuh, tetapi terutama banyak glikogen dalam sel-sel hati dan jaringan otot.
Sekarang mari kita bicara tentang lemak. Ini disimpan dalam sel-sel jaringan ikat khusus. Nama mereka adalah adiposit. Bahkan, ini adalah sel-sel dengan setetes lemak besar di dalamnya.
Jika perlu, tubuh mengeluarkan lemak dari sel-sel ini, sebagian rusak dan mengangkut. Di tempat pengiriman, pemisahan akhir terjadi dengan pelepasan dan konversi energi.
Pertanyaan yang cukup populer: "Mengapa Anda tidak bisa menyimpan semua energi dalam bentuk lemak, atau glikogen?"
Sumber energi ini memiliki tujuan berbeda. Dari glikogen, energi dapat diperoleh dengan cukup cepat. Pembelahannya dimulai segera setelah dimulainya kerja otot, mencapai puncaknya dalam 1-2 menit. Rincian lemak terjadi beberapa kali lipat lebih lambat. Artinya, jika Anda tidur, atau perlahan-lahan pergi ke suatu tempat - Anda memiliki pengeluaran energi yang konstan, dan itu dapat dicapai dengan memecah lemak. Tapi begitu Anda memutuskan untuk mempercepat (server jatuh, berlari untuk mengangkat), itu akan membutuhkan
banyak energi tajam dan Anda tidak bisa mendapatkannya dengan cepat dengan memisahkan lemak. Di sini kita membutuhkan glikogen.
Ada perbedaan penting lainnya. Glikogen mengikat banyak air. Sekitar 3 g air per 1 g glikogen. Yaitu, untuk 1 kg glikogen, ini adalah 3 kg air. Tidak optimal ... Lemak lebih mudah. Molekul lipid (lemak = lipid) di mana energi disimpan tidak bermuatan, tidak seperti molekul air dan glikogen. Molekul seperti itu disebut hidrofobik (secara harfiah, takut air). Molekul air terpolarisasi. Itu terlihat seperti ini.
Faktanya, atom hidrogen bermuatan positif berinteraksi dengan atom oksigen bermuatan negatif. Ternyata keadaan stabil dan energik.
Sekarang bayangkan molekul lipid. Mereka tidak bermuatan dan tidak dapat berinteraksi secara normal dengan molekul air terpolarisasi. Oleh karena itu, campuran lipid dengan air tidak menguntungkan secara energetik. Molekul lipid tidak dapat menyerap air, seperti halnya glikogen. Mereka "dikelompokkan" ke dalam apa yang disebut tetes lipid, dikelilingi oleh membran fosfolipid (satu sisi diisi dan menghadap air dari luar, yang lain tidak diisi dan terlihat pada lipid drop). Sebagai hasilnya, kami memiliki sistem stabil yang secara efektif menyimpan lipid dan tidak lebih.
Oke, kami sudah tahu bentuk energi yang tersimpan. Apa yang terjadi padanya selanjutnya? Jadi kami membagi molekul glukosa dari glikogen. Mengubahnya menjadi energi. Apa artinya ini?
Mari kita melakukan penyimpangan kecil.
Sekitar 1.000.000.000 reaksi terjadi setiap detik di dalam sel. Ketika reaksi berlangsung, satu zat diubah menjadi yang lain. Apa yang terjadi pada energi batinnya? Itu bisa berkurang, meningkat atau tidak berubah. Jika berkurang -> energi dilepaskan. Jika meningkat -> Anda perlu mengambil energi dari luar. Tubuh biasanya menggabungkan reaksi-reaksi semacam itu. Artinya, energi yang dilepaskan selama satu reaksi pergi ke yang kedua.
Jadi di dalam tubuh terdapat senyawa khusus, makroerg yang mampu menumpuk dan mengirimkan energi selama reaksi. Dalam komposisi mereka ada satu, atau beberapa ikatan kimia di mana energi ini terakumulasi. Sekarang Anda dapat kembali ke glukosa. Energi yang dilepaskan selama pembusukannya disimpan dalam ikatan macroergs ini.
Mari kita ambil contoh.
Makroerg (mata uang energi) sel yang paling umum adalah ATP (Adenosine Triphosphate).
Itu terlihat seperti ini.
Ini terdiri dari adenin basa nitrogen (salah satu dari 4 yang digunakan untuk menyandikan informasi dalam DNA), gula ribosa dan tiga residu asam fosfat (dan karenanya Adenosin TRIPHOSPHATE). Dalam ikatan antara residu asam fosfat, energi terakumulasi. Ketika satu residu asam fosfat dibelah, ADP (Adenosine Diphosphate) terbentuk. ADP dapat melepaskan energi, merobek satu residu lagi dan berubah menjadi AMP (Adenosine MONO fosfat). Tetapi efisiensi residu pemisahan kedua jauh lebih rendah. Karena itu, biasanya, tubuh mencari dari ADP untuk mendapatkan ATP lagi. Itu terjadi seperti ini. Dengan pemecahan glukosa, energi yang dikeluarkan dihabiskan untuk pembentukan ikatan antara dua residu asam fosfat dan pembentukan ATP. Prosesnya multi-stage dan sejauh ini kami akan menghilangkannya.
ATP yang dihasilkan adalah sumber energi universal. Ini digunakan di mana-mana, mulai dari sintesis protein (energi diperlukan untuk menghubungkan asam amino), berakhir dengan kerja otot. Protein motor kontraksi otot menggunakan energi yang disimpan dalam ATP untuk mengubah konformasi mereka. Perubahan konformasi adalah reorientasi satu bagian dari molekul besar relatif ke yang lain. Itu terlihat seperti ini.
Artinya, energi pengikat kimia berubah menjadi energi mekanik. Berikut adalah contoh nyata protein menggunakan ATP untuk melakukan pekerjaannya.
Temui myosin ini . Protein motorik. Ini melakukan pergerakan formasi intraseluler besar dan terlibat dalam kontraksi otot. Harap dicatat bahwa ia memiliki dua "kaki". Menggunakan energi yang tersimpan dalam 1 molekul ATP, ia membuat satu perubahan konformasi, bahkan satu langkah. Contoh paling jelas dari transisi energi kimia dari ATP ke mekanik.
Contoh kedua adalah pompa Na / K. Pada tahap pertama, ia mengikat tiga molekul Na dan satu ATP. Menggunakan energi ATP, ia mengubah konformasi, membuang Na keluar dari sel. Kemudian ia mengikat dua molekul kalium dan, kembali ke konformasi semula, mentransfer kalium ke sel. Masalahnya sangat penting, itu memungkinkan untuk mempertahankan tingkat Na intraseluler dalam norma.
Tapi serius, kalau begitu:
Jeda Mengapa kita membutuhkan ATP? Mengapa kita tidak bisa menggunakan energi yang disimpan dalam glukosa secara langsung? Basi, jika Anda mengoksidasi glukosa menjadi CO2 pada suatu waktu, banyak sekali energi dilepaskan secara instan. Dan sebagian besar akan hilang dalam bentuk panas. Karena itu, reaksi dibagi menjadi beberapa tahap. Sedikit energi dilepaskan pada masing-masing, itu disimpan, dan reaksi berlanjut sampai zat sepenuhnya teroksidasi.
Saya akan meringkas. Energi disimpan dalam lemak dan karbohidrat. Ini dapat diekstraksi lebih cepat dari karbohidrat, tetapi lebih banyak dapat disimpan dalam lemak. Sebagai reaksi, sel menggunakan senyawa berenergi tinggi, yang menyimpan energi dari pemecahan lemak, karbohidrat, dll ... ATP adalah senyawa utama dalam sel. Intinya, ambil dan gunakan. Namun, bukan satu-satunya. Tetapi lebih lanjut tentang itu nanti.
PS Saya mencoba menyederhanakan materi sebanyak mungkin, sehingga beberapa ketidakakuratan muncul. Saya memohon para ahli biologi yang bersemangat untuk memaafkan saya.