Skillnad på energi från Kolhydrater, Fett & Protein
Kategori: -Så fungerar kroppen och dess ämnen
Jag fick ett exempel från skolan på vad för frågor som kan dyka upp vid examentillfället och en uppgift var att beskriva hur energi från kolhydrater, protein och fett skapas och hur de avviker från varandra. Så därför tänkte jag att det är ett bra tillfälla att dela med mig av mina kunskaper och samtidigt gräva lite djupare. Here we go!
Nedbrytning av......Kolhydrater
Kolydrater är uppbyggda av sackarider, där glukos och fruktos innehåller endast en sackarid, laktos/maltos innehåller två och stärkelser kan innehålla hundratals. Enzymet amylas behövs för att bryta ner stärkelser som har fler än två sockerarter till att endast innehålla två, bli en disackarid. Amylas finns i vårt saliv men kommer också från bukspottkörtelns utsöndring. Dessutom är det enzymerna laktas, maltas och sukras som finns i tarmväggen/membranet som bryter ner disackarider så att inga sackarider/sockerarter är bundna till varandra, så att upptag kan ske. Sockerarterna glykos, fruktos och galaktos transporteras till levern, efter absorption till blodet genom att korsa tarmmembranet tillsammans med natrium, för neutralisering. En del kan omvandlas till glykogen och förvaras i levern för senare bruk, resten kan transporteras till cellerna för att omvandlas till energi.
.....Protein
Proteiner är uppbyggda av hundratals aminosyror och dessa behöver separeras med hjälp av enzymer som har gruppnamnet proteaser. Det skapas pepsiner i magsaft, trypsin och kymotrypsin är oaktiva i utsöndringen av bukspottkörtelsaften men aktiveras i tarmkanelen och peptidaser i tarmväggen/membran. Trypsin kan också aktivera andra enzymer som hehövs för nedbrytningen av kolhydrater och fett. Varje enzym fungerar på olika typer av bindningar, så man behöver därför samtliga av dessa. Efter detta kan proteinet absorberas av kroppen med hjälp av natrium, in i blodet, och transporteras till levern för neutralisering. Där det använda mesterdels för at bygga nya och nödvändiga proteiner, och inte som energikälla.
......Fett
Fett behöver emulgeras, brytas ner till mindre droppar och får ett skal/hölje runt varje droppe, innan upptag kan ske eftersom att fett inte är vattenlösligt. Det är galla som skapas i levern och utsöndras i tunntarmen som behövs för att höljet ska skapas och enzymet lipas från bukspottkörteln som bryter ner fettet till mindre beståndsdelar/droppar. När dessa "paket" med fettsyrr transporterats in i tarmcellen (epithelial cell) binds de till triglycerider innan det transporteras till lympsystemet, och inte till blodet som för sockerarter och aminosyror (få undantag finns). Efter att det passerat lymfsystemet kan det transporteras in i blodet och transporteras till cellerna där de behövs. Eller så kan fettsyrorna transporteras till levern för att kombineras med protein eller kolhydrater (lipoprotein or glycolipids).
Glykos, aminosyror och fettsyror blir ATP
ATP är en oerhört viktig molekyl i kroppen eftersom att det är den som transporterar den mesta av vår energi till alla funktioner och processer i kroppen. Energin ATP skapas när en bindning bryts mellan två fosfat grupper som molekylen innehåller. Den kan också ta upp en fosfatgrupp och sen bryta den vid ett senare tillfälle, där och när det behövs. För att kroppen ska kunna skapa ATP molekyler behövs glykos, som komma från kolhydraterna vi äter. Det kan också skapas från protein, men det är inte nödvändigt för att energi ska kunna skapas av aminosyror. Voi börjar med att berätta hur energi molekylerna från glykos skapas. Glykosen genomgår en rad olika processer för att skapa energin; glykolysen, citronsyracykeln och elektrontransportsystemet som jag tänkte gå igenom.
Glykolysen (kräver ej syre) är en cykel där molekylen (glykos) börjar med sex st kolatomer och i slutet innehåller 3 st kolatomet och då byt form till pyrodruvsyra (pyruvic acid), av en glykosmolekyl skapas två molekyler av 2 st pyrodruvsyra samt 2 st NADH. Glykolysen genomförs inuti cellen, men inte inuti någon organell, i cytosolen där samtliga enzymer finns för det olika reaktionerna som behöver ske. För att glykosen ska kunna komma in i cellen behövs insulin och om insulin saknas kan energi inte skapas, diabetes är ett faktum. Jag vill inte gå in på samtliga reaktioner, enzymer, omvandlingar och nya molekyler som skapas i cellen när den bryts ner. Men kort, molekylerna som kan transportera den kraftfylla energi/elektronerna är NADH (och FADH) som skapas i början av cykeln. Under glykolysen skapas ett fåtal ATP molekylen. När ATP skapas och pyrodruvsyra bildas leder det till ytterligare omvandlingar och bege sig in i citronsyracykeln om syre är tillgängligt. Är syre inte tillgängligt skapas mjölksyra som sen kan omvandlas till antingen glykos eller till pyrodruvsyra.
Nästa steg är Citronsyracykeln som sker i mitokondran (en organell=organ, kraftverk/energifabriken) som finns inuti cellen och där finns också de enzymer som behövs för att reaktioner ska ske. Men innan pyrodruvsyra kan gå vidare till denna cykel behöver det omvanlad till acetyl-CoA, vilket sker i cytoplasman, i cellen. Även i detta steg behövs olika enzymer för olika reaktioner, men här för att energi i form av elektroner ska bryta sig fria från molekylerna samtidigt som en kolatom bryter sig fri från molekylen. Det är när kolatomer och elektroner bryter sig fria från molekylen som lite energi skapas i detta steg. I denna cykel skapas fler ATP-, NADH molekyler och även FADH molekyler.
Dessa fria elektoner går sen in i den sista processen, som heter elektrontransportsystemet som ger mest energi. NADH och FADH2 transporterar elektronerna ännu djupare in i mitokondran till ETS-cykeln och dessa elektroner pumpar ut protoner från insidan av det inre membranet till insidan av det yttre membranet, till mellan de två membranen. Men dessa protoner vill gärna befinna sig innanför mitokondriens inre membranet, pga att balansen inte stämmer. När protonerna sen kämpar för att ta sig tillbaka, genom kanaler gjorda av protein, skapas energin som ATP molekylerna transporterar till den punkten där energin behövs. Detta steg kallas också oxidative phosphorylation. Energi kan skapas i alla processer jag nämt ovan, men det är den sista delen som ger mest energi. En glukos molekyl kan ge 36 ATP molekyler.
ATP molekyler från fettsyror eller aminosyror
Protein används oftast inte som energi då de har en mängd andra viktiga arbeten, till exempel bygga vävnad, hormoner, enzymer, reparera kroppen och bygga nya proteiner i varje cell. För att aminosyror ska kunna användas som energi behöver de först omvandlas till ketosyra och ammoniak (genom deaminering), ammoniak i sin tur omvandlas till urea som elimineras via urinet. Ketosyra kan antingen gå direkt in i Citronsyracykeln eller så kan det omvandlas till pyrodruvsyra eller acetyl CoA och sen fortsätta samma process som kolhydrater gör. Ketosyran kan sen omvandlas till glykos om det behövs, med en process som heter gluconeogenesis/ glukoneogenes, eller så kan det omvandlas till fett eller glykos för förvaring för senare bruk. Det är endast vissa aminosyror som kan användas för att skapa energi/ATP. Men som sagt, protein används sällan som energi och endast när det är den enda utvägen till energi.
Glycerol i fetter kan omvandlas till glykos men det sker väldigt sällan, men fett kan användas i mitokondran för att skapa energi/ATP molekyler. Fettsyror/triglycerider omvandlas till bland annan acetyl-koenzym A, precis som glykos bryts ner till acetyl-koenzym A från pyrodruvsyra. Så slutresultatet för fetter och kolhydrater är acetyl-koenzym A som sen kan genomggå ovan process. Fetter ger betydligt mer energi/ATP molekyler än kolhydrater gör, så därför kan det vara en bra energikälla och av samma anledning föredrar muskelceller energi från fetter. Om man endast skulle äta fett (eller ha diabetes) så skulle kroppen skapa ketoner av överskottet av acetyl-koenzym A.
Hittade ett bild på wikipedia som ni kan titta på för förklaring med bild. Enkel att följa.
