Types d'énergie métabolique, sources, processus de transformation

Le énergie métabolique c'est l'énergie obtenue par tous les êtres vivants de l'énergie chimique contenue dans les aliments (ou les nutriments). Cette énergie est fondamentalement la même pour toutes les cellules; Cependant, le moyen de l'obtenir est très diversifié.

Les aliments sont formés par une série de biomolécules de différents types, dont l'énergie chimique est stockée dans leurs liaisons. De cette manière, les organismes peuvent tirer parti de l’énergie stockée dans les aliments et utiliser cette énergie dans d’autres processus métaboliques.

Tous les organismes vivants ont besoin d'énergie pour se développer et se reproduire, maintenir leurs structures et répondre à l'environnement. Le métabolisme englobe les processus chimiques qui soutiennent la vie et permet aux organismes de transformer l'énergie chimique en énergie utile pour les cellules.

Chez l'animal, le métabolisme décompose les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques pour fournir de l'énergie chimique. D'autre part, les plantes convertissent l'énergie lumineuse du soleil en énergie chimique pour synthétiser d'autres molécules; Ils le font pendant le processus de photosynthèse.

Index

• 1 Types de réactions métaboliques
• 2 Sources d'énergie métabolique
• 3 Processus de transformation de l'énergie chimique en énergie métabolique
  • 3.1 Oxydation
• 4 alimentation de secours
• 5 références

Types de réactions métaboliques

Le métabolisme comprend plusieurs types de réactions qui peuvent être regroupées en deux grandes catégories: les réactions de dégradation des molécules organiques et les réactions de synthèse d'autres biomolécules.

Les réactions métaboliques de dégradation constituent le catabolisme cellulaire (ou réactions cataboliques). Celles-ci impliquent l'oxydation de molécules riches en énergie, telles que le glucose et d'autres sucres (glucides). Parce que ces réactions libèrent de l'énergie, elles sont appelées exergoniques.

En revanche, les réactions de synthèse constituent l'anabolisme cellulaire (ou réactions anaboliques). Celles-ci effectuent des processus de réduction des molécules pour en former d'autres riches en énergie stockée, comme le glycogène. Comme ces réactions consomment de l'énergie, elles sont appelées endergonals.

Sources d'énergie métaboliques

Les principales sources d'énergie métabolique sont les molécules de glucose et les acides gras. Celles-ci constituent un groupe de biomolécules pouvant être rapidement oxydées en énergie.

Les molécules de glucose proviennent principalement des glucides ingérés dans l'alimentation, tels que le riz, le pain, les pâtes, entre autres dérivés de légumes féculents. Lorsqu'il y a peu de glucose dans le sang, il peut également être obtenu à partir des molécules de glycogène stockées dans le foie.

Lors du jeûne prolongé ou des processus nécessitant une dépense d'énergie supplémentaire, il est nécessaire d'obtenir cette énergie à partir des acides gras mobilisés dans le tissu adipeux.

Ces acides gras subissent une série de réactions métaboliques qui les activent et permettent leur transport à l'intérieur des mitochondries où ils seront oxydés. Ce processus s'appelle β-oxydation des acides gras et fournit jusqu'à 80% d'énergie supplémentaire dans ces conditions.

Les protéines et les graisses sont la dernière réserve pour synthétiser de nouvelles molécules de glucose, en particulier dans les cas de jeûne extrême. Cette réaction est de type anabolique et est connue sous le nom de gluconéogenèse.

Processus de transformation de l'énergie chimique en énergie métabolique

Les molécules complexes des aliments tels que les sucres, les graisses et les protéines sont des sources d'énergie riches pour les cellules, car une grande partie de l'énergie utilisée pour former ces molécules est stockée littéralement dans les liaisons chimiques qui les unissent.

Les scientifiques peuvent mesurer la quantité d'énergie stockée dans les aliments à l'aide d'un appareil appelé pompe calorimétrique. Avec cette technique, les aliments sont placés à l'intérieur du calorimètre et chauffés jusqu'à ce qu'ils brûlent. L'excès de chaleur dégagé par la réaction est directement proportionnel à la quantité d'énergie contenue dans l'aliment.

La réalité est que les cellules ne fonctionnent pas comme les calorimètres. Au lieu de brûler l'énergie dans une réaction importante, les cellules libèrent lentement l'énergie stockée dans leurs molécules alimentaires par le biais d'une série de réactions d'oxydation.

L'oxydation

L'oxydation décrit un type de réaction chimique dans lequel des électrons sont transférés d'une molécule à une autre, modifiant la composition et le contenu énergétique des molécules donneuses et accepteuses. Les molécules alimentaires agissent comme donneurs d’électrons.

Au cours de chaque réaction d'oxydation impliquée dans la décomposition de l'aliment, le produit de la réaction a une teneur en énergie inférieure à celle de la molécule donneuse qui l'a précédé dans la voie.

Parallèlement, les molécules accepteuses d’électrons capturent une partie de l’énergie perdue par la molécule alimentaire lors de chaque réaction d’oxydation et la stockent pour une utilisation ultérieure.

Finalement, lorsque les atomes de carbone d'une molécule organique complexe sont complètement oxydés (à la fin de la chaîne de réaction), ils sont libérés sous forme de dioxyde de carbone.

Les cellules n'utilisent pas l'énergie des réactions d'oxydation dès qu'elles sont libérées. Ce qui se passe, c'est qu'ils le convertissent en petites molécules riches en énergie, telles que l'ATP et le NADH, qui peuvent être utilisées dans toute la cellule pour stimuler le métabolisme et créer de nouveaux composants cellulaires.

Pouvoir de réserve

Lorsque l'énergie est abondante, les cellules eucaryotes créent des molécules plus grandes et riches en énergie pour stocker cet excès d'énergie.

Les sucres et les graisses résultants sont maintenus dans les dépôts à l'intérieur des cellules, dont certains sont suffisamment gros pour être visibles dans les micrographies électroniques.

Les cellules animales peuvent également synthétiser des polymères ramifiés de glucose (glycogène), qui à leur tour sont agrégés en particules pouvant être observées au microscope électronique. Une cellule peut rapidement mobiliser ces particules chaque fois qu’elle a besoin d’une énergie rapide.

Cependant, dans des circonstances normales, les humains stockent suffisamment de glycogène pour fournir une journée d'énergie. Les cellules végétales ne produisent pas de glycogène, mais produisent différents polymères de glucose appelés amidons, qui sont stockés dans des granulés.

En outre, les cellules végétales et les animaux économisent de l'énergie en dérivant du glucose dans les voies de synthèse des graisses. Un gramme de matière grasse contient presque six fois plus d'énergie que la même quantité de glycogène, mais l'énergie des graisses est moins disponible que celle du glycogène.

Néanmoins, chaque mécanisme de stockage est important car les cellules ont besoin de dépôts d’énergie à court et à long terme.

Les graisses sont stockées en gouttelettes dans le cytoplasme des cellules. Les humains stockent généralement suffisamment de graisse pour alimenter leurs cellules en énergie pendant plusieurs semaines.

Références

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