Šta je metabolizam?

Metabolizam ili razmjena tvari - Skup hemijskih reakcija koje se događaju u živom organizmu za održavanje života. Ovi procesi omogućavaju organizmima da rastu i razmnožavaju se, održavaju svoju strukturu i reaguju na uticaje okoline.

Metabolizam se obično deli na 2 stadija: katabolizam i anabolizam. Tokom katabolizma složene organske materije se razgrađuju na jednostavnije, obično oslobađajući energije. A u procesima anabolizma - od jednostavnijih se sintetiziraju složenije tvari i to je popraćeno troškovima energije.

Niz hemijskih metaboličkih reakcija naziva se metaboličkim putevima. U njima se, uz sudjelovanje enzima, neki biološki značajni molekuli sekvencijalno pretvaraju u druge.

Enzimi igraju važnu ulogu u metaboličkim procesima zbog:

• djeluju kao biološki katalizatori i smanjuju aktivacijsku energiju hemijske reakcije,
• omogućuju vam prilagođavanje metaboličkih putova kao odgovor na promjene u okruženju ćelije ili signale drugih ćelija.

Metaboličke karakteristike utiču na to je li određeni molekul pogodan za upotrebu u tijelu kao izvor energije. Na primjer, neki prokarioti koriste hidrogen sulfid kao izvor energije, ali taj je plin toksičan za životinje. Brzina metabolizma takođe utječe na količinu hrane koja je potrebna tijelu.

Biološki molekuli

Glavni metabolički putevi i njihove komponente su kod mnogih vrsta isti, što ukazuje na jedinstvo porijekla svih živih bića. Na primjer, neke karboksilne kiseline, koje su intermedijari u ciklusu trikarboksilne kiseline, prisutne su u svim organizmima, od bakterija do eukariotskih višećelijskih organizama. Sličnosti u metabolizmu su vjerojatno povezane s velikom efikasnošću metaboličkih puteva, kao i sa njihovim ranim pojavljivanjem u istoriji evolucije.

Biološki molekuli

Organske tvari koje čine sve žive stvari (životinje, biljke, gljivice i mikroorganizmi) uglavnom su predstavljene aminokiselinama, ugljikohidratima, lipidima (često nazvanim mastima) i nukleinskim kiselinama. Budući da su ti molekuli neophodni za život, metaboličke reakcije su usmjerene na stvaranje tih molekula prilikom izgradnje ćelija i tkiva ili uništavanja istih kako bi se koristili kao izvor energije. Mnoge važne biohemijske reakcije kombiniraju se za sintezu DNK i proteina.

Metabolička uloga

Metabolizmu zaslužuju da mu se pridaje pažnja. Napokon, opskrba naših stanica korisnim tvarima ovisi o njegovom uspostavljenom radu. Osnova metabolizma su hemijske reakcije koje se događaju u ljudskom tijelu. Supstance potrebne za život organizma koji dobijamo hranom.

Uz to, potrebno nam je više kisika, koji udišemo zajedno sa zrakom. U idealnom slučaju, treba uspostaviti ravnotežu između procesa građenja i propadanja. Međutim, ta ravnoteža često može biti poremećena i za to postoji mnogo razloga.

Uzroci metaboličkih poremećaja

Među prvim uzrocima poremećaja metabolizma može se prepoznati nasljedni faktor. Iako je nepopravljivo, protiv toga se moguće i potrebno boriti! Takođe, metabolički poremećaji mogu biti uzrokovani organskim bolestima. Međutim, često su ovi poremećaji posljedica naše neuhranjenosti.

Kao prekomjerna količina hranljivih sastojaka, i njihov nedostatak vrlo je štetan za naše tijelo. A posljedice mogu biti nepovratne. Višak određenih hranjivih sastojaka nastaje kao rezultat pretjerane konzumacije masne hrane, a manjak nastaje strogim pridržavanjem različitih dijeta radi gubitka kilograma. Glavna dijeta najčešće je monotona dijeta, što dovodi do nedostatka esencijalnih hranjivih sastojaka, a to će neizbježno dovesti do razvoja različitih bolesti. Moguća je alergija na većinu namirnica.

Metaboličke bolesti

Čak i nakon što uravnotežimo sve metaboličke procese, opskrbljujući tijelo nedostajućim vitaminima, riskiramo da dobijemo niz ozbiljnih bolesti uzrokovanih produktima propadanja naših stanica. Proizvodi propadanja imaju sve živo i raste, a ovo je možda najopasniji neprijatelj za naše zdravlje. Drugim riječima, tijelo se mora očistiti od toksina na vrijeme ili će ga jednostavno početi trovati. Preostali u višku proizvodi propadanja uzrokuju kronične bolesti i usporavaju rad cijelog organizma.

S poremećajima metabolizma ugljikohidrata nastaje ozbiljna bolest - dijabetes melitus, s nepravilnim metabolizmom masti, kolesterol se nakuplja (Kako sniziti kolesterol kod kuće bez lijekova?), Što izaziva bolesti srca i krvnih žila. Slobodni radikali, kojih postaje sve više, doprinose pojavi malignih tumora.

Gojaznost je takođe česta posljedica metaboličkih problema. U ovu skupinu spadaju i giht, probavni poremećaji, neki oblici dijabetesa itd. Neravnoteža minerala i vitamina dovodi do oštećenja mišića, kostiju, ozbiljnih poremećaja kardiovaskularnog sistema. Kod djece ovo može dovesti do vrlo ozbiljnih posljedica u obliku zaostalog rasta i razvoja. Vrijedno je napomenuti da se dodatna upotreba vitamina ne preporučuje uvijek, jer prekomjerna prekomjerna količina vitamina može imati i negativne posljedice.

Prevencija

Da bismo regulirali metaboličke procese u našem tijelu, moramo znati da postoje neke tvari koje sprečavaju stvaranje toksina i poboljšavaju kvalitet metabolizma.

Prvi je kisik. Optimalna količina kisika u tkivima značajno aktivira metaboličke procese.

Drugo, vitamini i minerali. S godinama se svi procesi usporavaju, dolazi do djelomične blokade krvnih žila, pa je važno kontrolirati primanje dovoljne količine minerala, ugljikohidrata i kisika. To će osigurati dobar rad metabolizma vode u soli, jer se nakon proteka vremena stanica osuši i više ne prima sve potrebne elemente za svoj život. Znajući to, za nas je važno umjetno njegovati stare stanice.

Mnogo je preporuka i lijekova koji reguliraju metabolizam. U narodnoj medicini, bijela morska alga - fukus, stekla je široku popularnost, sadrži vrijedan skup minerala i korisnih vitamina neophodnih za poboljšanje metabolizma. Pravilna prehrana, isključenje iz prehrane hrane koja sadrži holesterol i druge štetne tvari još jedan je način na koji tijelo može besprijekorno raditi.

Obrazovanje: Moskovski medicinski institut I. Sečenov, specijalnost - „Medicinski posao“ 1991., 1993. „Profesionalne bolesti“, 1996. „Terapija“.

Plastične posude za hranu: činjenice i mitovi!

Aminokiseline i proteini Edit

Proteini su biopolimeri i sastoje se od aminokiselinskih ostataka pridruženih peptidnim vezama. Neki proteini su enzimi i kataliziraju hemijske reakcije. Ostali proteini obavljaju strukturnu ili mehaničku funkciju (na primjer, formiraju citoskelet). Proteini takođe igraju važnu ulogu u ćelijskoj signalizaciji, imunološkom odgovoru, agregaciji ćelija, aktivnom transportu kroz membrane i u regulaciji ćelijskog ciklusa.

Šta je metabolizam?

Metabolizam (ili metabolizam) je kombinacija procesa pretvaranja kalorija hrane u energiju za život organizma. Metabolizam počinje probavom i fizičkom aktivnošću, a završava disanjem osobe tokom spavanja, kada tijelo opskrbljuje kisik različitim organima bez sudjelovanja mozga i potpuno autonomno.

Koncept metabolizma usko je povezan s izračunavanjem dnevnog unosa kalorija, što je polazna točka u bilo kojoj dijeti za mršavljenje ili mišićni dobitak. Na temelju dobi, spola i fizičkih parametara određuje se nivo osnovnog metabolizma - to je broj kalorija potrebnih da se pokriju dnevne energetske potrebe tijela. U budućnosti se ovaj pokazatelj množi s pokazateljem ljudske aktivnosti.

Često se vjeruje da je ubrzavanje metabolizma dobro za gubitak kilograma, jer tjera da sagorije više kalorija. U stvarnosti metabolizam ljudi koji gube kilograme obično usporava, jer se ubrzavanje metabolizma može postići samo istodobnim povećanjem unosa kalorija i povećanjem razine fizičke aktivnosti - to jest tijekom treninga snage za rast mišića.

Lipidi Edit

Lipidi su dio bioloških membrana, na primjer, membrana plazme, sastojci su koenzima i izvora energije. Lipidi su hidrofobni ili amfifilni biološki molekuli topivi u organskim otapalima kao što je benzen ili hloroform. Masnoće su velika grupa spojeva koji uključuju masne kiseline i glicerin. Trihidrična molekula alkohola glicerola, koja tvori tri složene esterske veze sa tri molekule masne kiseline, naziva se triglicerid. Uz ostatke masnih kiselina, složeni lipidi mogu uključivati, na primjer, sfingosin (sfingolipidi), hidrofilne fosfatne skupine (u fosfolipidima). Steroidi, poput kolesterola, su još jedna velika klapa lipida.

Ugljikohidrati Edit

Šećeri mogu postojati u kružnom ili linearnom obliku u obliku aldehida ili ketona, imaju nekoliko hidroksilnih skupina. Ugljikohidrati su najčešći biološki molekuli. Ugljikohidrati obavljaju sljedeće funkcije: skladištenje i transport energije (skrob, glikogen), strukturni (biljna celuloza, hitin u gljivama i životinjama). Najčešći monomeri šećera su heksoze - glukoza, fruktoza i galaktoza. Monosaharidi su dio složenijih linearnih ili razgranatih polisaharida.

Kako ubrzati metabolizam?

Uticaj ishrane na ubrzanje metabolizma nije toliko jasan kao što se čini na prvi pogled. Unatoč činjenici da postoji mnogo proizvoda koji pogoršavaju metabolizam - od onih koji vode do povećanja kilograma šećera i drugih brzih ugljikohidrata, do margarina s njegovim trans-mastima - samo vrlo mali broj proizvoda može zapravo ubrzati metabolizam.

Budući da metabolički ciklus u tijelu može trajati nekoliko dana (na primjer, potpunim odbacivanjem ugljikohidrata, tijelo će se prebaciti na ketogenu dijetu samo za 2-3 dana), metabolizam se ne može ubrzati jedenjem jednog proizvoda ili ispijanjem biljnog smoothieja za mršavljenje. Između ostalog, ubrzanje metabolizma obično je povezano s povećanim apetitom - što nije uvijek korisno kada se pridržava dijeta za gubitak kilograma.

Metabolički procesi mršavljenja

Pretpostavimo da je osoba s viškom kilograma odlučila smršavjeti, aktivno se bavila fizičkim vježbama i započela dijetu sa smanjenim kalorijama. Pročitao je i da je za ubrzavanje metabolizma potrebno popiti više vode i jesti ananas, bogat enzimom koji uništava masti, bromelainom. Međutim, konačni rezultat uopće neće biti ubrzanje metabolizma, već njegovo oštro usporavanje.

Razlog je jednostavan - tijelo će početi slati signale da se razina tjelesne aktivnosti dramatično povećala, a unos energije iz hrane naglo je opao. I što se aktivnije osoba uključuje u vježbanje i strožiju prehranu koju poštuje, jače će tijelo misliti da su nastupila „loša vremena“ i vrijeme je da uspori metabolizam kako bi se uštedile masne rezerve - plus, razina kortizola i leptina će se povećati.

Kako ubrzati metabolizam?

Da biste smršali, ne trebate pokušavati „raspršiti“ metabolizam i ubrzati metabolizam koliko god je to moguće - prije svega, morate biti pažljiviji iz kojih proizvoda tijelo dnevno prima kalorije. U većini slučajeva normalizacija prehrane i kontrola glikemijskog indeksa konzumiranih ugljikohidrata brzo će dovesti do normalizacije metaboličkih procesa.

Često ljudi koji pokušavaju smršavjeti precjenjuju energetske troškove fizičkog treninga, istovremeno značajno podcjenjujući kalorični sadržaj hrane koju konzumiraju. Na primjer, šećer sadržan u jednoj konzervi kola dovoljna je za trčanje od 30-40 minuta - drugim riječima, puno je lakše odreći se kola nego iscrpljivati ​​se iscrpljujućim vježbama, pokušavajući sagorjeti ove kalorije.

Nucleotides Edit

Polimerni molekuli DNK i RNK su dugi, nerazgranati lanci nukleotida. Nukleinske kiseline obavljaju funkciju skladištenja i provođenja genetskih informacija koje se provode tijekom procesa replikacije, transkripcije, translacije i biosinteze proteina. Informacije kodirane u nukleinskim kiselinama zaštićene su od promjena sustavom reparacije i množe se replikacijom DNK.

Neki virusi imaju genom koji sadrži RNA. Na primjer, virus ljudske imunodeficijencije koristi obrnutu transkripciju za stvaranje DNK predloška iz vlastitog genoma koji sadrži RNA. Neki molekuli RNA imaju katalitička svojstva (ribozimi) i dio su spliceosoma i ribosoma.

Nukleozidi su proizvodi dodavanja azotnih baza šećeru riboze. Primjeri azotnih baza su heterociklična jedinjenja koja sadrže dušik - derivati ​​purina i pirimidina. Neki nukleotidi djeluju i kao koenzimi u reakcijama prijenosa funkcionalne grupe.

Koencimi Uredi

Metabolizam uključuje širok spektar hemijskih reakcija, od kojih se većina odnosi na nekoliko glavnih vrsta reakcija prenosa funkcionalnih grupa. Koenzimi se koriste za prijenos funkcionalnih grupa između enzima koji kataliziraju kemijske reakcije. Svaka klasa kemijskih reakcija prijenosa funkcionalnih skupina katalizira pojedine enzime i njihove kofaktore.

Adenosin trifosfat (ATP) jedan je od centralnih koenzima, univerzalni izvor ćelijske energije. Ovaj nukleotid koristi se za prijenos hemijske energije pohranjene u makroergičkim vezama između različitih kemijskih reakcija. U ćelijama postoji mala količina ATP-a koji se stalno regeneriše iz ADP-a i AMP-a. Ljudsko tijelo dnevno troši ATP masu jednaku masi vlastitog tijela. ATP djeluje kao veza između katabolizma i anabolizma: s kataboličkim reakcijama nastaje ATP, s anaboličkim reakcijama se troši energija. ATP djeluje i kao donor fosfatne skupine u reakcijama fosforilacije.

Vitamini su organske tvari niske molekularne težine, koje su potrebne u malim količinama, i, na primjer, kod ljudi, većina vitamina se ne sintetizuje, već se dobija hranom ili putem mikroflore probavnog sustava. U ljudskom tijelu je većina vitamina kofaktor enzima. Većina vitamina stječe izmijenjenu biološku aktivnost, na primjer, svi vitamini topivi u vodi u ćelijama su fosforilirani ili kombinirani s nukleotidima. Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) je derivat vitamina B₃ (niacin), a važan je koenzim - akceptor vodika. Stotine različitih enzima dehidrogenaze oduzimaju elektrone iz molekula supstrata i prenose ih u molekule NAD +, smanjujući ga na NADH. Oksidirani oblik koenzima supstrat je za različite reduktaze u ćeliji. NAD u ćeliji postoji u dva povezana oblika NADH i NADPH. NAD + / NADH važniji je za kataboličke reakcije, a NADP + / NADPH se češće koristi u anaboličkim reakcijama.

Neorganske tvari i kofaktori Uredi

Anorganski elementi igraju ključnu ulogu u metabolizmu. Oko 99% mase sisara sastoji se od ugljenika, azota, kalcijuma, natrijuma, magnezijuma, hlora, kalijuma, vodonika, fosfora, kiseonika i sumpora. Biološki značajna organska jedinjenja (proteini, masti, ugljikohidrati i nukleinske kiseline) sadrže veliku količinu ugljika, vodika, kisika, dušika i fosfora.

Mnoga neorganska jedinjenja su jonski elektroliti. Najvažniji ioni za organizam su natrijum, kalijum, kalcijum, magnezijum, hloridi, fosfati i bikarbonati. Ravnoteža ovih jona unutar ćelije i u vanćelijskom mediju određuje osmotski pritisak i pH. Koncentracije jona takođe igraju važnu ulogu u funkcionisanju nervnih i mišićnih ćelija. Akcijski potencijal u ekscitabilnim tkivima proizlazi iz razmjene jona između izvanstanične tekućine i citoplazme. Elektroliti ulaze i izlaze iz ćelije kroz ionske kanale u plazma membrani. Na primjer, tijekom mišićne kontrakcije, ioni kalcija, natrijuma i kalijuma kreću se u plazma membrani, citoplazmi i T-cijevima.

Prelazni metali u tijelu su elementi u tragovima, cink i gvožđe su najčešći. Ovi metali koriste određene bjelančevine (na primjer, enzimi kao kofaktori) i važni su za regulaciju aktivnosti enzima i transportnih proteina. Kofaktori enzima obično su snažno vezani za određeni protein, međutim, oni se mogu mijenjati tijekom katalizacije, a nakon katalize uvijek se vraćaju u prvobitno stanje (ne konzumiraju se). Tragove metala apsorbuje tijelo koristeći posebne transportne bjelančevine i ne nalaze se u tijelu u slobodnom stanju jer su povezani sa specifičnim proteinima nosačima (na primjer feritinom ili metalotioneinima).

Svi živi organizmi mogu se podijeliti u osam glavnih skupina, ovisno o kojoj se koristi: izvor energije, izvor ugljika i donor elektrona (oksidirajući supstrat).

1. Kao izvor energije živi organizmi mogu koristiti: energiju svjetlosti (fotografija) ili energije hemijskih veza (hemoterapije) Dodatno, za opisivanje parazitskih organizama pomoću energetskih resursa ćelije domaćina, termina paratroph.
2. Kao davaoci elektrona (reducirajuće sredstvo), živi organizmi mogu koristiti: anorganske tvari (cast) ili organske materije (orgulje).
3. Kao izvor ugljika, živi organizmi koriste: ugljični dioksid (auto) ili organske materije (hetero-) Ponekad pojmovi auto i heterotrof koristi se u odnosu na druge elemente koji su dio bioloških molekula u reduciranom obliku (npr. dušik, sumpor). U ovom slučaju, „autotrofični“ organizmi dušika su vrste koje koriste oksidovane neorganske spojeve kao izvor dušika (na primer, biljke mogu da sprovedu redukciju nitrata). A „heterotrofni azot“ su organizmi koji nisu u stanju da sprovedu redukciju oksidovanih oblika azota i koriste organska jedinjenja kao svoj izvor (na primer, životinje za koje su aminokiseline izvor azota).

Naziv vrste metabolizma nastaje dodavanjem odgovarajućih korijena i dodavanjem na kraju korijena -troph-. Tabela prikazuje moguće vrste metabolizma s primjerima:

• Neki se autori koriste -hidro kada voda djeluje kao donator elektrona.

Klasifikaciju je razvila grupa autora (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) i odobrila na 11. simpozijumu u laboratoriji Cold Spring Harbor i prvobitno je korištena za opisivanje vrsta prehrane mikroorganizama. Međutim, trenutno se koristi za opisivanje metabolizma drugih organizama.

Iz tabele je vidljivo da su metaboličke sposobnosti prokariota mnogo raznovrsnije u odnosu na eukariote, za koje je karakterističan fotolitoautotrofni i hemoorganoheterotrofni tip metabolizma.

Treba imati na umu da neke vrste mikroorganizama mogu, ovisno o uvjetima okoliša (osvjetljenost, dostupnost organskih tvari itd.) I fiziološkom stanju, provoditi metabolizam različitih vrsta. Ova kombinacija nekoliko vrsta metabolizma opisuje se kao mixotrofija.

Kada se ova klasifikacija primjenjuje na višećelijske organizme, važno je razumjeti da unutar jednog organizma mogu postojati stanice koje se razlikuju u vrsti metabolizma. Dakle, ćelije vazdušnih, fotosintetskih organa višećelijskih biljaka karakterišu fotolitoautotrofični tip metabolizma, dok su ćelije podzemnih organa opisane kao hemoorganoterotrofne. Kao i kod mikroorganizama, kad se promijene uslovi okoline, faza razvoja i fiziološko stanje, može se promijeniti i metabolizam stanica višećelijskog organizma. Na primjer, u mraku i u fazi klijanja sjemena, stanice viših biljaka metaboliziraju hemo-organo-heterotrofni tip.

Metabolizmom se nazivaju metabolički procesi u kojima se razgrađuju relativno velike organske molekule šećera, masti, aminokiselina. Za vrijeme katabolizma formiraju se jednostavniji organski molekuli koji su potrebni za reakcije anabolizma (biosinteze). Često, tijekom reakcija katabolizma, tijelo mobilizira energiju, pretvarajući energiju kemijskih veza organskih molekula dobivenih tokom digestije hrane, u pristupačne oblike: u obliku ATP-a, reduciranih koenzima i transmembranskog elektrohemijskog potencijala. Izraz katabolizam nije sinonim za „energetski metabolizam“: u mnogim organizmima (na primjer, fototrofi) glavni procesi skladištenja energije nisu izravno povezani sa raspadom organskih molekula. Razvrstavanje organizama prema vrsti metabolizma može se temeljiti na izvoru energije, kao što je odraženo u prethodnom odjeljku. Kemotrofi koriste energiju hemijskih veza, a fototrofi troše energiju sunčeve svjetlosti. Međutim, svi ti različiti oblici metabolizma ovise o redoks reakcijama koje su povezane s prijenosom elektrona od redukovanih donora molekula, kao što su organski molekuli, voda, amonijak, hidrogen sulfid, u molekule akceptora poput kisika, nitrata ili sulfata. Kod životinja, ove reakcije uključuju raspad složenih organskih molekula na jednostavnije, kao što su ugljični dioksid i voda. U fotosintetskim organizmima - biljkama i cijanobakterijama - reakcije prenosa elektrona ne oslobađaju energiju, ali se koriste kao način skladištenja energije apsorbirane od sunčeve svjetlosti.

Katabolizam kod životinja može se podijeliti u tri glavna stadija. Prvo, veliki organski molekuli poput proteina, polisaharida i lipida se razgrađuju na manje komponente izvan ćelija. Nadalje, ti mali molekuli ulaze u stanice i pretvaraju se u još manje molekule, na primjer, acetil-CoA. Zauzvrat, acetilna skupina koenzima A oksidira u vodu i ugljični dioksid u Krebsovom ciklusu i dišnom lancu, oslobađajući energiju koja se skladišti u obliku ATP-a.

Uređivanje probave

Makromolekule poput škroba, celuloze ili proteina moraju se razgraditi na manje jedinice prije nego što ih ćelije mogu koristiti. U razgradnji je uključeno nekoliko klasa enzima: proteaze, koje razgrađuju proteine ​​do peptida i aminokiselina, glikozidaze, koje razgrađuju polisaharide do oligo- i monosaharida.

Mikroorganizmi izlučuju hidrolatne enzime u prostor oko njih, što se razlikuje od životinja koje takve enzime izlučuju samo iz specijaliziranih žlijezdanih stanica. Aminokiseline i monosaharidi, nastali kao rezultat vanćelijskih enzima, a zatim ulaze u ćelije aktivnim transportom.

Dobivanje uređivanja energije

Tokom katabolizma ugljikohidrata složeni šećeri se razgrađuju do monosaharida koji ćelije apsorbiraju. Jednom unutar, šećeri (na primjer, glukoza i fruktoza) se tokom glikolize pretvaraju u piruvat i stvara se određena količina ATP-a. Piroična kiselina (piruvat) je intermedijer u nekoliko metaboličkih puteva. Glavni put metabolizma piruvata je pretvaranje u acetil-CoA, a potom u ciklus trikarboksilne kiseline. Istovremeno, dio energije se u Krebsovom ciklusu pohranjuje u obliku ATP-a, a obnavljaju se i molekuli NADH i FAD. U procesu glikolize i ciklusa trikarboksilne kiseline stvara se ugljični dioksid koji je nusproizvod života. U anaerobnim uvjetima, laktat nastaje iz piruvata uz sudjelovanje enzima laktat dehidrogenaze, a NADH se oksidira u NAD +, koji se ponovno koristi u reakcijama glikolize. Postoji i alternativni put metabolizma monosaharida - put pentose fosfata, tokom kojeg se energija skladišti u obliku reduciranog koenzima NADPH i formiraju se pentoze, na primjer, riboza, koja je potrebna za sintezu nukleinskih kiselina.

Masnoće u prvom stadiju katabolizma hidroliziraju se u slobodne masne kiseline i glicerin. Masne kiseline razgrađuju se tijekom beta oksidacije, čime nastaje acetil-CoA, koji se zauzvrat dalje katabolizira u Krebsovom ciklusu, odnosno ide u sintezu novih masnih kiselina. Masne kiseline oslobađaju više energije nego ugljikohidrati, jer masti sadrže posebno više atoma vodika u svojoj strukturi.

Aminokiseline se ili koriste za sintezu proteina i drugih biomolekula, ili se oksidiraju do uree, ugljen-dioksida i služe kao izvor energije. Oksidativni put katabolizma aminokiselina započinje uklanjanjem amino skupine enzima transaminaze. Amino grupe se koriste u ciklusu uree, aminokiseline kojima nedostaju amino grupe nazivaju se keto kiseline. Neke keto kiseline su međuprodukti u Krebsovom ciklusu. Na primjer, deaminacija glutamata stvara alfa-ketoglutarsku kiselinu. Glikogene aminokiseline također se mogu pretvoriti u glukozu u reakcijama glukoneogeneze.

Oksidativna fosforilacija Edit

U oksidativnoj fosforilaciji elektroni odstranjeni iz molekula hrane u metaboličkim putevima (na primjer, u Krebsovom ciklusu) prenose se na kisik, a oslobođena energija koristi se za sintezu ATP-a. U eukariota taj se proces provodi uz sudjelovanje određenog broja proteina fiksiranih u mitohondrijskim membranama, koji se nazivaju respiratorni lanac prijenosa elektrona. U prokariotima su ovi proteini prisutni u unutrašnjoj membrani ćelijske stijenke. Proteini lanca za prijenos elektrona koriste energiju dobivenu prenošenjem elektrona iz redukovanih molekula (npr. NADH) u kisik da bi pumpali protone kroz membranu.

Kada se protoni pumpaju, stvara se razlika u koncentraciji vodikovih iona i nastaje elektrohemijski gradijent. Ova sila vraća protone nazad u mitohondrije kroz bazu ATP sintaze. Tok protona uzrokuje da se prsten iz c-podjedinice enzima rotira, što rezultira time da aktivni centar sintaze mijenja oblik i fosforilira adenozin-difosfat, pretvarajući ga u ATP.

Uređivanje neorganske energije

Hemolitotrofi se nazivaju prokarioti koji imaju posebnu vrstu metabolizma, u kojoj se stvara energija kao rezultat oksidacije anorganskih spojeva. Kemolitotrofi mogu oksidirati molekularni vodonik, sumporna jedinjenja (npr. Sulfidi, hidrogen sulfid i anorganski tiosulfati), željezo (II) oksid ili amonijak. U ovom slučaju, energija oksidacije ovih spojeva stvara se akceptorima elektrona, poput kisika ili nitrita. Procesi dobivanja energije iz anorganskih tvari igraju važnu ulogu u takvim biogeohemijskim ciklusima kao što su acetogeneza, nitrifikacija i denitrifikacija.

Izmjena energije sunčeve svjetlosti

Energiju sunčeve svjetlosti apsorbiraju biljke, cijanobakterije, grimizne bakterije, bakterije zelenog sumpora i neke protozoe. Ovaj se postupak često kombinira s pretvorbom ugljičnog dioksida u organske spojeve kao dio procesa fotosinteze (vidjeti dolje). Sistemi zauzimanja energije i fiksacije ugljika u nekim prokariotima mogu djelovati odvojeno (na primjer, u purpurnim i zelenim sumpornim bakterijama).

U mnogim organizmima apsorpcija sunčeve energije je u principu slična oksidativnoj fosforilaciji, jer se u ovom slučaju energija skladišti u obliku gradijenta protona koncentracije protona, a pokretačka sila protona dovodi do sinteze ATP-a. Elektroni potrebni za ovaj lanac transfera dolaze iz proteina lakih žetvi koji se nazivaju fotosintetski reakcijski centri (na primjer, rodopsini). Ovisno o vrsti fotosintetskih pigmenata, klasificiraju se dvije vrste reakcijskih centara; trenutno većina fotosintetskih bakterija ima samo jednu vrstu, dok biljke i cijanobakterije dvije.

U biljkama, algama i cijanobakterijama fotosistem II koristi energiju svjetlosti za uklanjanje elektrona iz vode, pri čemu se molekularni kisik oslobađa kao nusproizvod reakcije. Zatim elektroni ulaze u kompleks citohroma b6f, koji koristi energiju da pumpa protone kroz tilakoidnu membranu u kloroplastima. Pod utjecajem elektrohemijskog gradijenta, protoni se kreću natrag kroz membranu i pokreću ATP sintazu. Zatim elektroni prolaze kroz fotosistem I i mogu se koristiti za obnavljanje NADP + koenzima, za upotrebu u Calvin ciklusu ili za recikliranje da bi se formirali dodatni ATP molekuli.

Anabolizam - skup metaboličkih procesa biosinteze složenih molekula s trošenjem energije. Složeni molekuli koji čine ćelijske strukture sintetišu se sekvencijalno iz jednostavnijih prekursora. Anabolizam uključuje tri glavna stadija, od kojih svaki katalizira specijalizirani enzim. U prvoj fazi molekule prekursora sintetiziraju se, na primjer, aminokiseline, monosaharidi, terpenoidi i nukleotidi. U drugoj fazi, prekursori koji troše ATP energiju pretvaraju se u aktivirane oblike. U trećem stupnju aktivirani monomeri kombiniraju se u složenije molekule, na primjer, proteine, polisaharide, lipide i nukleinske kiseline.

Ne mogu svi živi organizmi sintetizovati sve biološki aktivne molekule. Autotrofi (na primjer, biljke) mogu sintetizirati složene organske molekule iz jednostavnih anorganskih niskomolekularnih tvari poput ugljičnog dioksida i vode. Heterotrofima je potreban izvor složenijih tvari, poput monosaharida i aminokiselina, da bi se stvorili složeniji molekuli. Organizmi su klasificirani prema njihovim glavnim izvorima energije: fotoautotrofi i fotoheterotrofi dobivaju energiju sunčevom svjetlošću, dok hemoautotrofi i hemoheterotrofi dobivaju energiju iz reakcija neorganske oksidacije.

Uređivanje vezivanja ugljikom

Fotosinteza je proces biosinteze šećera iz ugljičnog dioksida, u kojem se potrebna energija apsorbira od sunčeve svjetlosti. U biljkama, cijanobakterije i alge, tokom fotosinteze kisika dolazi do fotolize vode, dok se kisik oslobađa kao nusproizvod. Za pretvaranje CO₂ 3-fosfoglicerat koristi energiju ATP-a i NADP-a pohranjene u foto-sustavima. Reakcija vezivanja ugljika provodi se korištenjem enzima ribuloza bisfosfat karboksilaza i dio je Calvin ciklusa. Tri biljke fotosinteze klasificirane su u biljkama - duž putanje molekula tri ugljika, duž molekule četvero-ugljika (C4) i CAM fotosinteze. Tri vrste fotosinteze razlikuju se u putu vezivanja ugljičnog dioksida i njegovom ulasku u ciklus Calvin; u biljkama C3, vezivanje CO₂ nastaje direktno u ciklusu Calvin, a kod C4 i CAM CO₂ prethodno uključeni u druga jedinjenja. Različiti oblici fotosinteze prilagođavaju se intenzivnom protoku sunčeve svjetlosti i suhim uvjetima.

U fotosintetskim prokariotima mehanizmi vezivanja ugljika su različitiji. Ugljični dioksid se može popraviti u Calvin ciklusu, u obrnutom Krebsovom ciklusu, ili u reakcijama karboksilacije acetil-CoA. Prokarioti - hemoautotrofi takođe vezuju CO₂ kroz ciklus Calvin, ali za provođenje reakcije koristi se energija neorganskih spojeva.

Ugljikohidrati i glikoni Edit

U procesu anabolizma šećera, jednostavne organske kiseline mogu se prevesti u monosaharide, na primjer, glukozu, i zatim koristiti za sintezu polisaharida, poput škroba. Stvaranje glukoze iz spojeva poput piruvata, laktata, glicerina, 3-fosfoglicerata i aminokiselina naziva se glukoneogeneza. U procesu glukoneogeneze, piruvat se pretvara u glukoza-6-fosfat kroz niz intermedijarnih jedinjenja, od kojih se mnogi formiraju i tokom glikolize. Međutim, glukoneogeneza nije samo glikoliza u suprotnom smjeru, jer nekoliko kemijskih reakcija katalizira posebne enzime, što omogućava neovisno reguliranje procesa stvaranja i raspada glukoze.

Mnogi organizmi pohranjuju hranjive sastojke u obliku lipida i masti, međutim, kičmenjaci nemaju enzime koji kataliziraju pretvorbu acetil-CoA (produkta metabolizma masnih kiselina) u piruvat (supstrat glukoneogeneze). Nakon dužeg gladovanja, kralježnjaci počinju sintetizirati ketonska tijela iz masnih kiselina, koje mogu zamijeniti glukozu u tkivima kao što je mozak. U biljkama i bakterijama ovaj se metabolički problem rješava korištenjem ciklusa glikoksilata, koji zaobilazi fazu dekarboksilacije u ciklusu limunske kiseline i omogućava vam pretvaranje acetil-CoA u oksaloacetat, a zatim ga upotrebljavate za sintezu glukoze.

Polisaharidi obavljaju strukturne i metaboličke funkcije, a mogu se kombinirati i s lipidima (glikolipidi) i proteinima (glikoproteini) koristeći enzime oligosaharidne transferaze.

Masne kiseline, izoprenoidi i steroidi Edit

Masne kiseline nastaju sintezama masnih kiselina iz acetil-CoA. Ugljični kostur masnih kiselina produžava se u ciklusu reakcija u kojima se prvo pridružuje acetilna skupina, zatim se karbonilna skupina redukuje do hidroksilne skupine, zatim dolazi do dehidracije i kasnijeg oporavka. Enzimi biosinteze masnih kiselina razvrstavaju se u dvije skupine: kod životinja i gljiva sve reakcije sinteze masnih kiselina provodi se jednim multifunkcijskim proteinom tipa I, u biljnim plastidama i u bakterijama, a svaki se tip katalizira zasebnim enzimima tipa II.

Terpeni i terpenoidi su predstavnici najveće klase biljnih prirodnih proizvoda. Predstavnici ove skupine tvari su derivati ​​izoprena i nastaju iz aktiviranih prekursora izopentil pirofosfata i dimetilalil pirofosfata, koji se, pak, formiraju u različitim metaboličkim reakcijama. U životinja i arhija izopentil pirofosfat i dimetilalil pirofosfat sintetiraju se iz acetil-CoA na mevalonatnom putu, dok su u biljkama i bakterijama piruvat i gliceraldehid-3-fosfat supstrati ne-mevalonatnog puta. U reakcijama biosinteze steroida, molekuli izoprena se kombiniraju i formiraju skvalen, koji potom tvori cikličke strukture s stvaranjem lanosterola. Lanosterol se može pretvoriti u druge steroide, poput holesterola i ergosterola.

Vjeverice Edit

Organizmi se razlikuju po svojoj sposobnosti da sintetišu 20 uobičajenih aminokiselina. Većina bakterija i biljaka može sintetizirati svih 20, ali sisari su u mogućnosti sintetizirati samo 10 esencijalnih aminokiselina. Dakle, u slučaju sisara, 9 esencijalnih aminokiselina mora se dobiti iz hrane. Sve aminokiseline sintetizirane su iz intermedijara glikolize, ciklusa limunske kiseline ili pentoznog monofosfata. Prelazak amino grupa iz aminokiselina u alfa-keto kiseline naziva se transaminacija. Donatori Amino grupe su glutamat i glutamin.

Aminokiseline povezane peptidnim vezama formiraju proteine. Svaki protein ima jedinstven niz aminokiselinskih ostataka (primarna struktura proteina). Baš kao što se slova abecede mogu kombinirati sa stvaranjem gotovo beskonačnih varijacija riječi, aminokiseline se mogu vezati u jednom ili drugom slijedu i tvoriti različite proteine. Enzim aminoacil-tRNA sintetaza katalizira ATP-ovisno dodavanje aminokiselina u tRNA esterskim vezama i stvaraju se aminoacil-tRNA. Aminoacil tRNA su supstrati za ribosome koji kombiniraju aminokiseline u duge polipeptidne lance koristeći mRNA matricu.

Pogledajte video: Usporen metabolizam ? Dijeta ne daje rezultate (Novembar 2024).