代谢能：类型，来源和转化 - 生物学

在能量代谢为能量来自化学能得到众生食物中所含的（或营养）。所有细胞的能量基本相同。但是，获得它的方式非常多样。

食物由一系列各种类型的生物分子组成，这些生物分子的键中存储着化学能。这样，有机体可以利用食物中存储的能量，然后在其他代谢过程中使用该能量。

所有生物都需要能量来生长和繁殖，维持其结构以及对环境做出反应。代谢包括维持生命并允许生物体将化学能转化为细胞有用能量的化学过程。

在动物中，新陈代谢分解碳水化合物，脂质，蛋白质和核酸，以提供化学能。就植物而言，它们将来自太阳的光能转换为化学能以合成其他分子。他们在光合作用过程中做到这一点。

代谢反应的类型

代谢包括几种类型的反应，可分为两大类：有机分子的降解反应和其他生物分子的合成反应。

代谢降解反应构成细胞分解代谢（或分解代谢反应）。这些涉及氧化富含能量的分子，例如葡萄糖和其他糖类（碳水化合物）。由于这些反应释放出能量，因此被称为运动能。

相反，合成反应弥补了细胞的合成代谢（或合成代谢反应）。这些进行还原分子的过程以形成其他富含储存能量的分子，例如糖原。因为这些反应消耗能量，所以它们被称为endergonic。

代谢能的主要来源是葡萄糖分子和脂肪酸。这些构成了一组可以迅速被氧化的生物分子。

葡萄糖分子主要来自饮食中摄取的碳水化合物，例如大米，面包，面食以及富含淀粉的蔬菜的其他衍生物。当血液中的葡萄糖很少时，也可以从肝脏中储存的糖原分子中获取。

在长期禁食期间，或在需要额外能量消耗的过程中，有必要从从脂肪组织中转移出来的脂肪酸中获得这种能量。

这些脂肪酸会发生一系列代谢反应，从而激活它们，并使它们转运到线粒体内部，并在那里被氧化。此过程称为脂肪酸的β-氧化，在这些条件下可提供高达80％的额外能量。

蛋白质和脂肪是合成新的葡萄糖分子的最后储备，特别是在极端禁食的情况下。该反应是合成代谢型的，被称为糖异生。

复杂的食物分子（例如糖，脂肪和蛋白质）是细胞的丰富能量来源，因为用于制造这些分子的大部分能量实际上存储在将它们结合在一起的化学键中。

科学家可以使用称为炸弹量热仪的设备测量食物中储存的能量。通过这种技术，食物被放置在热量计内部并被加热直到燃烧。反应释放的多余热量与食物中所含的能量成正比。

现实情况是，细胞不能用作量热仪。细胞不是通过一个大反应来燃烧能量，而是通过一系列氧化反应缓慢释放食物分子中存储的能量。

氧化描述了一种化学反应，其中电子从一个分子转移到另一个分子，从而改变了供体和受体分子的组成和能量含量。食物中的分子充当电子供体。

在食品分解所涉及的每个氧化反应过程中，该反应产物的能量含量均低于在其路径上先于其的供体分子。

同时，电子受体分子捕获每个氧化反应过程中从食物分子损失的一些能量，并将其存储起来以备后用。

最终，当复杂有机分子中的碳原子被完全氧化时（在反应链的末端），它们将以二氧化碳的形式释放出来。

释放出来的细胞不会立即使用氧化反应产生的能量。发生的是，它们将其转化为能量丰富的小分子，例如ATP和NADH，可在整个细胞中使用以促进新陈代谢并构建新的细胞成分。

当能量丰富时，真核细胞会产生更大的，能量丰富的分子来存储这种多余的能量。

产生的糖和脂肪被保存在细胞内的沉积物中，其中一些足够大，以至于在电子显微照片上可见。

动物细胞还可以合成葡萄糖（糖原）的分支聚合物，而葡萄糖又会聚集成颗粒，可以通过电子显微镜观察到。只要细胞需要快速的能量，它就能迅速地动员这些粒子。

但是，在正常情况下，人类会储存足够的糖原以提供一天的能量。植物细胞不产生糖原，而是产生称为淀粉的不同葡萄糖聚合物，这些葡萄糖聚合物被储存在颗粒中。

另外，动植物细胞都通过在脂肪合成途径中转移葡萄糖来节省能量。一克脂肪所含能量几乎是同等量糖原能量的六倍，但是脂肪中的能量比糖原中的能量少。

但是，每种存储机制都很重要，因为电池需要短期和长期的能量存储。

脂肪储存在细胞质中的小滴中。人类通常储存足够的脂肪来为其细胞提供动力长达数周之久。

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