Energetická výměna - co to je a jaké fáze má
Metabolismus je všechny chemické reakce, které se vyskytují v buňkách živých organismů, je také nazýván metabolismem. Je rozdělen na anabolismus a katabolismus, tedy energetický metabolismus. První zahrnuje komplexnější složení jednoduchých chemických sloučenin. Tento proces je také nazýván výměna plastů. Pro jeho realizaci vyžaduje energii, kterou získá buňka kvůli katabolismu. Tímto procesem buňka syntetizuje nezbytné nukleových kyselin proteiny, polysacharidy a podobně. Všechny tyto látky mohou působit jako stavební materiál pro buňku a organismus jako celek, plní funkci enzymů, hormonů apod. Bližší podrobnosti budeme věnovat druhému procesu - energetickému metabolismu.
Co je to katabolismus?
Energetický metabolismus je proces, během něhož jsou látky se složitou strukturou rozděleny na jednodušší nebo oxidované, v důsledku čehož tělo přijímá energii nezbytnou pro život. Katabolismus zahrnuje několik fází, během kterých dochází k různým chemickým reakcím. Jsou rozlišeny třemi.
Etapy energetického metabolismu
Uvádíme etapy katabolismu, rozlišujeme přípravné, anaerobní (bez kyslíku) a aerobní (s využitím kyslíku).
Přípravná fáze
V této době jsou komplexní molekuly sloučenin, jako jsou bílkoviny, sacharidy a lipidy rozděleny na jednodušší a v tomto stádiu jsou polymery převedeny na monomery. Tento proces se vyskytuje mimo buňku, v orgánech trávicího systému. Jedná se o žaludeční šťávu a různé enzymy. Kyslík se nevyžaduje pro reakce v této fázi. V důsledku reakcí, které se v této době vyskytly, proteiny denaturují a rozkládají se na aminokyseliny, komplexních sacharidů jsou převedeny na jednoduché monosacharidy, glycerol a vyšší kyseliny jsou tvořeny z lipidů. Část procesu tohoto stupně se také vyskytuje v lysosomech buňky pod vlivem enzymů hydrolázy.
Druhý stupeň - anaerobní fermentace
Energetický metabolismus má fázi fermentace, která se také nazývá glykolýza. To také nevyžaduje účast kyslíku v chemických reakcích. V zásadě lze fermentovat mnoho organických látek, ale většinou jsou to sacharidy. V procesu chemických reakcí používaných v této fázi katabolismu se vytvářejí alkoholy, oxid uhličitý, aceton, organické kyseliny, v některých případech vodík a další látky. Bakterie, jednobuněčné houby a rostliny, které aktivně fermentují, jsou v průmyslu široce používány, například pro výrobu ethanolu, výrobu sýrů a jiných produktů mléčné kyseliny v pekárenském průmyslu pro výrobu těsta. Fermentace se také nazývá neúplná oxidace.
Reakce, k nimž dochází v této fázi, a jejich použití
Příklad chemických reakcí, ke kterým dochází v tomto stadiu, lze nazvat nejběžnější - alkoholovou fermentací. Jedná se o proces štěpení glukózy nebo fruktózy pod vlivem speciálních enzymů, ve kterých se uvolňuje oxid uhličitý a ethylalkohol a vytvářejí se také molekuly ATP. Rovnice této chemické reakce je následující: C6H12O6 = 2C2H5ON + CO2 + 2ATP. Jsou to organismy, které tuto reakci využívají k získání potřebné energie, jsou v průmyslu používány k výrobě alkoholických nápojů. Výsledkem procesu, který se používá pro energii bakterií kyseliny mléčné vytvořen kyselina mléčná. Rovnice je následující: C6H12O6 = C3H6O3 + 2ATP. V buňkách zvířat a hub je reakce rozšířena, což vede k uvolnění kyseliny pyrohroznové. Tento proces vypadá takto: C6H12O6 = 2C3H4O3 + (4H) + 2ATP.
Třetím a posledním stupněm je buněčné dýchání.
Objevuje se v mitochondriích. V tomto stádiu jsou látky oxidovány, čímž se uvolní určité množství energie. Jak už bylo možné odhadnout, v těchto procesech se podílí kyslík. 
Dodává se různým tkáním mnohobuněčných organismů pomocí erytrocytů obsahujících hemoglobin pro jeho transport. V tomto stádiu buňka rozděluje látky získané v předchozích stupních na nejjednodušší - oxid uhličitý a vodu. Tyto dvě látky se nutně tvoří v důsledku obvyklého spalování jakékoliv organické hmoty. K dosažení úplné oxidace organické sloučeniny stovky tisíckrát rychlejší, než by mohla spálit a bez použití ultra vysoké teploty, buňka potřebuje různé enzymy, které jsou obsaženy v lysosomes. Také pro získání energie v důsledku buněčného dýchání je nutná látka ADP - adenosin difosfát, který je také používán pro mnoho dalších účelů. Hlavní chemická reakce, která se používá v tomto stádiu energetického metabolismu, může být napsána následovně: 2C3H6O3 + 6O2 + 36H3RO4 + 36ADF = 6CO2 + 42H2O + 36AF. Z rovnice je vidět, že při takovém procesu je uvolněno značné množství energie. Také v tomto stadiu může dojít k úplné oxidaci kyseliny pyrohroznové, což vede k uvolnění energie, avšak v menších množstvích.
Jak se tvoří kyslík v atmosféře?
Vzhledem k tomu, že hlavním procesem, v němž spočívá energetický metabolismus zvířat, některé bakterie a houby, je přesné buněčné dýchání, kyslík je pro tyto organismy životně důležitý. A tak vysoký obsah v atmosféře naší planety dlužíme rostlinám - plicím Země. 
Dávají nám kyslík a odvádí oxid uhličitý ze vzduchu fotosyntézou, pomocí které získávají organickou látku, kterou potřebují, z jednoduchých anorganických látek (nejčastěji glukózy nebo fruktózy). Proces fotosyntézy nastává kvůli sluneční energii, která slouží jako urychlovač pro tento druh chemických reakcí. Fotosyntéza může být zapsána následovně: 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2. Procesy uváděné v tomto článku znovu dokazují, že vše v přírodě je vzájemně propojeno: fotosyntéza probíhá za použití oxidu uhličitého, není pro zvířata nezbytná a výměna energie z této skupiny je nemožná bez kyslíku, který je rostlinami uvolňován jako vedlejší produkt fotosyntézy.
Jaké buněčné organely se podílejí na energetickém metabolismu?
Především jsou to mitochondrie, je v nich celý proces buněčného dýchání. Látky, které byly získány během anaerobní fermentace, tj. Druhá fáze energetického metabolismu, jsou oxidovány na jejich křemenech. Také to jsou lysosomy, které se již v textu opakovaně zmiňují. Obsahují ve své dutině ohraničené membránou řadu enzymů nezbytných pro všechny reakce. V cytoplazmě buňky pomocí těchto organoidů dochází k procesu neúplné oxidace (glykolýzy) organických sloučenin. Výrobky tvořené v tomto stadiu za účasti enzymů obsažených v lysosomech jsou surovinou pro následné buněčné dýchání, které se vyskytuje v mitochondriích. Kromě toho se mikrotubuly podílejí na těchto procesech, které přepravují látky buňkou, stejně jako na plazmatickou membránu, která obsahuje speciální proteiny, které přenášejí chemické sloučeniny, které jsou nezbytné pro energetický metabolismus z prostředí do cytoplazmy.