Apa itu energi metabolisme?
energi metabolik adalah energi bahwa semua makhluk hidup yang diperoleh dari energi kimia yang terkandung dalam makanan (atau nutrisi). Energi ini pada dasarnya sama untuk semua sel; Namun, cara mendapatkannya sangat beragam.
Makanan terdiri dari 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 yang memungkinkan organisme untuk mengubah energi kimia menjadi energi yang berguna untuk sel.
Pada hewan, metabolisme memecah karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat untuk menyediakan energi kimia. Untuk bagian mereka, tanaman mengubah energi cahaya dari Matahari menjadi energi kimia untuk mensintesis molekul lain; mereka melakukan ini selama proses fotosintesis .
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.
Katabolisme
Reaksi degradasi metabolik merupakan katabolisme seluler (atau reaksi katabolik). Ini melibatkan oksidasi molekul kaya energi, seperti glukosa dan gula lainnya (karbohidrat). Karena reaksi ini melepaskan energi, mereka disebut eksergonik.
Anabolisme
Sebaliknya, reaksi sintesis membentuk anabolisme seluler (atau reaksi anabolik). Ini melakukan proses reduksi molekul untuk membentuk orang lain yang kaya akan energi yang tersimpan, seperti glikogen. Karena reaksi ini mengkonsumsi energi, mereka disebut endergonik.
Sumber energi metabolisme
Sumber utama energi metabolisme adalah:
- Molekul Glukosa.
- Asam lemak
Ini merupakan kelompok biomolekul yang dapat dengan cepat teroksidasi untuk energi.
Molekul glukosa sebagian besar berasal dari karbohidrat yang dicerna dalam makanan, seperti nasi, roti, pasta, di antara turunan sayuran kaya pati lainnya. Ketika ada sedikit glukosa dalam darah, itu juga dapat diperoleh dari molekul glikogen yang disimpan di hati.
Selama puasa berkepanjangan, atau dalam proses yang membutuhkan pengeluaran energi tambahan, energi ini perlu diperoleh dari asam lemak yang dimobilisasi dari jaringan adiposa.
Asam lemak ini menjalani serangkaian reaksi metabolisme yang mengaktifkannya, dan memungkinkan pengangkutannya ke bagian dalam mitokondria di mana mereka akan dioksidasi. Proses ini disebut -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 ekstrim. Reaksi ini adalah jenis anabolik dan dikenal sebagai glukoneogenesis.
Proses transformasi energi kimia menjadi energi metabolik
Molekul makanan kompleks seperti gula, lemak, dan protein merupakan sumber energi yang kaya untuk sel, karena sebagian besar energi yang digunakan untuk membuat molekul ini secara harfiah disimpan dalam ikatan kimia yang menyatukannya.
Para ilmuwan dapat mengukur jumlah energi yang tersimpan dalam makanan menggunakan alat yang disebut kalorimeter bom. Dengan teknik ini, makanan dimasukkan ke dalam kalorimeter dan dipanaskan hingga terbakar. Kelebihan panas yang dilepaskan oleh reaksi berbanding lurus dengan jumlah energi yang terkandung dalam makanan.
Kenyataannya adalah bahwa sel tidak berfungsi sebagai kalorimeter. Alih-alih membakar energi dalam satu reaksi besar, sel melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul makanannya 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 penguraian makanan, produk reaksi memiliki kandungan energi yang lebih rendah daripada molekul donor yang mendahuluinya di jalurnya.
Pada saat yang sama, molekul penerima elektron menangkap sebagian energi yang hilang dari molekul makanan selama setiap reaksi oksidasi dan menyimpannya untuk digunakan nanti.
Akhirnya, ketika atom karbon dalam molekul organik kompleks benar-benar teroksidasi (pada akhir rantai reaksi), mereka dilepaskan sebagai karbon dioksida.
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.
Daya siaga
Ketika energi berlimpah, sel eukariotik menciptakan molekul yang lebih besar dan kaya energi untuk menyimpan kelebihan energi ini.
Gula dan lemak yang dihasilkan disimpan dalam endapan di dalam sel, beberapa di antaranya cukup besar untuk terlihat pada mikrograf elektron.
Sel hewan juga dapat mensintesis polimer bercabang glukosa (glikogen), yang pada gilirannya agregat menjadi partikel yang dapat diamati dengan mikroskop elektron. Sebuah sel dapat dengan cepat memobilisasi partikel-partikel ini setiap kali membutuhkan energi yang cepat.
Namun, dalam keadaan normal, manusia menyimpan cukup glikogen untuk menyediakan energi sehari. Sel tumbuhan tidak menghasilkan glikogen, melainkan membuat polimer glukosa yang berbeda yang dikenal sebagai pati, yang disimpan dalam butiran.
Selain itu, sel tumbuhan dan hewan menghemat energi dengan mengalihkan glukosa dalam jalur sintesis lemak. Satu gram lemak mengandung hampir enam kali energi dari jumlah glikogen yang sama, tetapi energi dari lemak lebih sedikit tersedia daripada energi dari glikogen.
Namun, setiap mekanisme penyimpanan penting karena sel membutuhkan penyimpanan energi jangka pendek dan jangka panjang.
Lemak disimpan dalam tetesan di sitoplasma sel. Manusia umumnya menyimpan cukup lemak untuk memberi daya pada sel-sel mereka selama beberapa minggu.
Referensi
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekuler Sel (edisi ke-6). Ilmu Garland.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (edisi ke-8). WH Freeman dan Perusahaan
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (edisi ke-2.) Pendidikan Pearson.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekuler (edisi ke-8). WH Freeman dan Perusahaan.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Kehidupan: ilmu biologi (edisi ke-7). Sinauer Associates dan WH Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (edisi ke-7) Cengage Learning.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan di Tingkat Molekuler (edisi ke-5). Wiley.
