Đặc tính năng lượng của sự trao đổi chất
Đặc tính năng lượng của sự trao đổi chất.
Năng lượng của các quá trình trao đổi chất (năng lượng sinh học) khác với năng lượng được thực hiện trong bản chất không sống ở ba đặc điểm sau đây:
Đặc tính thứ nhất là sự chuyển hóa năng lượng thành công và thành những dạng khác mà không kèm theo sự chuyển hóa sơ bộ năng lượng này thành nhiệt năng. Xuất phát từ nguyên tắc này chúng ta cần xem hệ thống sống như là một động cơ hóa động học chứ không phải là động cơ nhiệt.
Đặc tính thứ hai là việc giải phóng năng lượng trong các quá trình oxy hóa sinh học sinh ra từ từ, từng phần một, trong một chuỗi dài các quá trình kế tiếp nhau cho đến khi nào tất cả các nguyên tử hydro và cacbon đều biến thành các sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Ví dụ sự oxy hóa một phân tử gam đường giải phóng ra 686 kcal. Nếu năng lượng này được giải phóng ra cùng một lúc thì sẽ gây tiếng nổ và hệ thống sống không thể sử dụng toàn bộ năng lượng trong một khoảng thời gian ngắn như vậy.
Đặc tính thứ ba là năng lượng hóa học được giải phóng ra khi phân giải glucid, lipid và những hợp chất cao phân tử khác đều có thể được tích luỹ trong những hợp chất tích trữ năng lượng đặc thù, được gọi là hợp chất cao năng.
Tiến trình của việc giải phóng năng lượng hóa học cơ bản được chia làm 3 giai đoạn (hình trên):
Giai đoạn thứ nhất các hợp chất cao phân tử (tinh bột, glycogen, proteine, lipid…) bị thuỷ phân thành các chất có phân tử bé (monosaccharide, amino acid, axit béo, glycerine…). Năng lượng giải phóng ra trong giai đoạn này không đáng kể, chỉ bằng gần 1% dự trữ năng lượng tự do của các chất này được giải phóng ra dưới dạng nhiệt.
Giai đoạn thứ hai là quá trình đường phân, oxy hóa các axit béo và các amino acid. Năng lượng giải phóng ra trong giai đoạn này gần bằng 1/3 năng lượng tự do dự trữ trong các chất đó. Sản phẩm chính của giai đoạn này là acetyl-CoA, α-xetoglutaric acid và oxaloaxetic acid.
Giai đoạn thứ ba là oxy hóa tiếp tục các chất trên trong chu trình Krebs. Khoảng 2/3 năng lượng được giải phóng ra ở giai đoạn này.
Nguồn: Sinh học đại cương