Uvoľňovanie energie z tukov a bielkovín v učebnej pomôcke pre študentov študenta biológie
Okrem sacharidov slúžia bielkoviny a tuky tiež na zabezpečenie energie pre metabolizmus živých vecí. Tuky sú predovšetkým dôležitým zdrojom energie v potravinách. Poskytujú viac ako dvakrát toľko energie ako bielkoviny a sacharidy na jednotku hmotnosti. Bielkoviny poskytujú organizmu aminokyseliny, ktoré sa používajú na vlastnú syntézu bielkovín v tele. Nadbytočné aminokyseliny sa štiepia uvoľňovaním energie (na glukózu).
Ľudia získavajú energiu pre svoj metabolizmus z potravy, ktorú konzumujú. Exogénne živiny sa štiepia a pomocou energie, ktorú obsahujú, sa premieňajú na telu vlastné látky (heterotrofná asimilácia). Exogénne látky, ktoré sa vstrebávajú, sú sacharidy, tuky a bielkoviny. Po požití sa najskôr strávia v tele, čím sa vysokomolekulárne vo vode nerozpustné zložky potravy štiepia na nízkomolekulárne vo vode rozpustné zložky, aby ich telo mohlo absorbovať. Dôležitú úlohu tu zohrávajú enzýmy. Telesné látky sa syntetizujú v bunkách z nízkomolekulárnych stavebných blokov, ktoré sú transportované krvou a lymfou.
Sacharidy, tuky a v menšej miere bielkoviny slúžia na uvoľnenie energie.
Tuky sú vysoko koncentrované zásoby metabolickej energie. Po úplnej oxidácii poskytujú mastné kyseliny asi 38 kJ/g sacharidov a bielkoviny asi 17 kJ/g. Tento veľký rozdiel vo výťažku energie vyplýva zo skutočnosti, že tuky sa môžu skladovať bezvodé, ale sacharidy a bielkoviny sú v hydratovanej forme. Tuky sú preto ideálnym úložným materiálom, pretože sú osmoticky neúčinné, môžu sa ukladať v bezvodej forme a sú prítomné v redukovanej forme.
Príklad:
Muž s hmotnosťou 70 kg má zásoby paliva 40 000 kJ vo forme tukov, 100 000 kJ vo forme bielkovín (hlavne vo svaloch), 2 500 kJ ako glykogén a 160 kJ ako glukóza.
Podiel tukov tvorí asi 11 kg jeho telesnej hmotnosti. Ak by sa v nich obsiahnutá energia skladovala výlučne ako glykogén, bola by hmotnosť človeka o 55 kg vyššia (glykogén stále viaže 2 g vody na gram).
Štiepenie tukov (lipolýza)
Tuky sú vynikajúcimi zásobníkmi energie. Ak sa nepoužívajú ihneď po požití, ukladajú sa do takzvaných tukových zásob. Ak dlho nekonzumujete sacharidy, môžete na tieto rezervné tuky opäť klesnúť. Z nich sa potom získava potrebná energia.
Ako najdôležitejší energetický rezervoár pre ľudí sú tuky prijímané potravou buď uložené v bezvodom stave, alebo sa štiepením β-oxidáciou štiepia na acetyl-koenzým A po rozdelení na glycerol a mastné kyseliny. Tuky pochádzajú ako živočíšne a rastlinné (oleje) tuky. Katalyzáciou tráviacich enzýmov (lipáz) sa štiepia v tenkom čreve na glycerín a voľné mastné kyseliny. Energia uvoľnená počas tohto procesu sa používa napríklad ako zdroj tepla pre zimujúce zvieratá až na šesť mesiacov.
Metabolizmus tukov úzko súvisí s metabolizmom sacharidov. Glycerín tvorený štiepením mastných kyselín sa môže zaviesť do glykolýzy po fosforylácii. Acetyl-koenzým A, ktorý vzniká β-oxidáciou, sa tiež rozkladá v cykle kyseliny citrónovej.
Degradácia proteínov (proteolýza)
Proteíny sa štiepia buď v gastrointestinálnom trakte alebo intracelulárne hydrolýzou. Po absorpcii cez črevnú stenu sa aminokyseliny distribuujú krvou do buniek celého organizmu. Pretože aminokyseliny nie je možné skladovať, okamžite sa používajú na výrobu nových bielkovín alebo na odstránenie z tela. Váš dusík sa premieňa na močovinu a vylučuje sa močom. Okrem syntézy sacharidov alebo lipidov sa uhlíkové rámce používajú na tvorbu ATP (uvoľňovanie energie).
Dospelý človek odbúrava okolo 300 - 400 g bielkovín denne. Asi 90% bielkovín prijatých jedlom sa štiepi pomocou špeciálnych enzýmov (proteáz) na peptidové fragmenty a voľné aminokyseliny, ktoré sa po absorpcii používajú ako stavebné kamene pre vlastné bielkoviny v tele. Pre úplnú degradáciu musí niekoľko enzýmov s rôznymi špecifitami spolupracovať.