Branżowa Szkoła I Stopnia klasa 1b – Biologia
Temat: Powtórzenie wiadomości o energii i metabolizmie komórek.
Metabolizm to całokształt reakcji chemicznych i związanych z nimi przemian energii zachodzących w żywych komórkach, stanowiący podstawę wszelkich zjawisk biologicznych. Procesy te pozwalają komórce na wzrost i rozmnażanie, zarządzanie swoją strukturą wewnętrzną oraz odpowiadanie na bodźce zewnętrzne.
Enzymy są biologicznymi katalizatorami, czyli cząsteczkami, które przyspieszają reakcję chemiczną, ale nie ulegają zużyciu. Gdybyśmy te same reakcje, które zachodzą w komórce, przeprowadzili bez użycia enzymów, mogłyby one trwać nawet latami. Enzymy przyspieszają reakcję chemiczną około milion razy, enzymy warunkują szybkość reakcji. Wszystkie enzymy są białkami. Każdy enzym ma szczelinę lub zagłębienie, które stanowi centrum aktywne.
Wiele enzymów działa tylko na jeden substrat i te cechę nazywamy specyficznością substratową. Aby enzymy mogły prawidłowo działać często potrzebują do tego kofaktorów np. magnezy, wapnia, żelaza, cynku, lub koenzymów czyli pochodnych witamin.
Aby enzymy mogły prawidłowo funkcjonować muszą mieć ściśle do siebie dopasowane warunki, które razem muszą stworzyć warunki optymalne. Na ich aktywność (modyfikację działania) ma wpływ wiele czynników np.:
– temperatura
– pH
– obecność inhibitorów i aktywatorów.
Aktywność enzymów może być specyficznie hamowana przez niektóre związki, które nazywamy inhibitorami. Dzielimy je na nieodwracalne i odwracalne. Trwale z enzymami łączą się np. toksyny lub trucizny.
Energia
Pokaram zawiera związki chemiczne, które mają w sobie energię. Uwolnienie tej energii z pokarmu odbywa się w każdej żywej komórce i jest nazywane oddychaniem komórkowym, i przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały.
Podczas oddychania tlenowego składniki pokarmowe rozkładane są do prostych związków nieorganicznych czyli dwutlenku węgla i wody z równoczesnym wydzieleniem dużych ilości energii, która jest magazynowana w ATP.
Związkiem organicznym będącym źródłem energii jest cukier – glukoza. Kiedy w organizmie zabraknie glukozy, wówczas są rozkładane substancje zapasowe, głównie inne cukry i tłuszcze, gdy zaś i te rezerwy się wyczerpią, wtedy zostają rozłożone nawet białka. Wykorzystanie białek jako „paliwa” jest skutkiem długotrwałego głodu i na przykład u zwierząt prowadzi do zaniku mięśni.
Organizmy występujące w środowisku beztlenowym, aby uzyskać z pożywienia energię niezbędną do życia, wykorzystują dwa podstawowe procesy: oddychanie beztlenowe oraz fermentację. Oba procesy zachodzą bez udziału tlenu. Organizmy, które je przeprowadzają zwane są anaerobami.
Podstawowe mechanizmy fermentacji pozostają obecne we wszystkich komórkach organizmów wyższych. Mięśnie ssaków poddają się fermentacji w okresach intensywnego wysiłku fizycznego, w których dochodzi do ograniczenia dopływu tlenu, co prowadzi do powstania kwasu mlekowego. Po ponownym dostarczeniu tlenu mięsnie kontynuują oddychanie tlenowe.
Oddychanie tlenowe zachodzi u organizmów dużych i o skomplikowanej budowie, zaś beztlenowe u drożdży, pasożytów układu pokarmowego. Proces oddychania tlenowego jest energetycznie wydajniejszy od oddychania beztlenowego. Podczas oddychania tlenowego powstaje 30 cząsteczek ATP, a podczas beztlenowego tylko 2.