Mitocondriile si metabolismul energetic

Mitocondriile si metabolismul energetic

Mtocondriile sunt microorgane celulare dispersate in citoplasma si cuprinse in reteaua complexa a microfilamentelor si microtubulilor.Numarul lor, in fiecare celula, poate varia de la cateva zeci la mai multe mii. Cu cat o celula consuma mai multa energie, cu atat ea contine mai multe mitocondrii.

Mitocondria este locul unde se desfasoara procesul de respiratie celulara ce furnizeaza energia necesara functionarii celulei.

Producerea de energie prin respiratie

Pentru a se mentine in viata, o celula trebuie continuu sa consume energie. Aceasta energie e utilizata la activarea numeroaselor reactii chimice care se desfasoara in interiorul celulei.

Energia necesara este produsa in mitocondrie printr-un proces chimic numit respiratie.

Respiratia este un proces chimic analog combustiei (arderii). In cursul acestui proces, materia organica (glucide, lipide, aminoacizi) se combina cu oxigenul. Aceasta operatie chimica transforma materia organica in materie anorganica, cu structura mai simpla, apa si dioxid de carbon.

Materie organica= materia constituita din molecula mari continand multi atomi de carbon. Este cazul principalelor molecule ce formeaza materia vie ( glucide, proteine, lipide, etc).

Mterie anorganica= materia formata din mici molecule ce nu contin atomi de carbon (H₂O, NaCl, NH₃, SO₂ de exemplu) sau decat unul ( ca CO₂ de exemplu).

Cu toate ca celulele pot in mod egal  arde  atat lipide cat si aminoacizi, glucoza (mica molecula de glucid) ramane combustibilul lor preferat.

In cursul unei combustii, reactia chimica intre materie si oxigen este rapida si energia se degaja rapid sub forma de caldura. Respitratia se face in numeroase etape in cursul carora energia este degajata in celule in mod progresiv. O parte din energia degajata este folosita pentru efectuarea proceselor chimice in celula. Restul din energia degajata se pierde sub forma de caldura.

Transportul energiei in celule

In celula, anumite reactii chimice degaja energie= reactii exergonice.

Altele (majoritatea) consuma energie= reactii endergonice.

Reactiile exergonice pot furniza reactiilor endergonice energia de care au nevoie:

Principala reactie exergonica a celulei este respiratia celulara:

mat. organica + O₂ → mat. anorganica + E

ex. respiratia glucozei:

1C₆ H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + E

Energia produsa prin respiratie foloseste la activarea reactiilor endergonice:

1C₆ H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

activitate celulara

Transferul energiei respiratiei (exergonice) la reactiile endergonice (care o consuma) se face prin intermediul unei molecule, adenozin trifosfat (ATP).

Structura ATP

Molecula de ATP este formata

• dintr-o baza azotata: adenina
• o glucida cu 5 atomi de carbon(pentoza): riboza
• si din trei grupari fosfat (H₃PO₄ )

Adenozin trifosfat (ATP)

Legaturile intre gruparile fosfat sunt usor de desfacut sau de refacut. Daca legatura care tine al trei-lea fosfat este rupta, are loc o eliberare de energie.

Invers, are nevoie de energie pentru a o reface

ADP- adenozin difosfat (ATP fara o grupare fosfat)

P= grupare fosfat

Energia eliberata cand ATP devine (ADP +P ) poate servi pentru activarea reactiilor endergonice

La fel, o reactie exergonica poate furniza energie pentru a reforma ATP :

Ex. respiratia celulara (reactie puternic exergonica):

1C₆ H₁₂O₆ + 6O₂ 6CO₂ + 6H₂O

36 ADP + 36 P 36 ATP

Energia provenita din glucoza este acumulata in ATP care se poate deplasa in celula si furniza energie peste tot unde este nevoie.

Aminoacizii si lipidele pot fi modificate in substante ce pot fi degradate, in prezenta oxigenului, in mitocondrie. Ele pot, de asemenea, furniza energie.Glucidele, altele decat glucoza pot fi modificate in glucoza (sau in fructoza).

Chiar daca grasimile sunt mai dificil de "ars "ele furnizeaza mai multa energie celulei decat glucidele.

In dietetica, se utilizeaza adesea, ca unitate de energie, Caloria. (C=1 Kcal= 100 calorii (c)). In sistemul international de masura se foloseste ca unitate de masura a energiei, joul. Un joul are cam ¼ calorii (exact, 4,1855 jouli=1 calorie). De aceea, din ce in ce mai des, valoarea energetica a alimentelor de care are nevoire o persoana se exprima in kilo jouli (1 kilo joul = 1000 jouli).