Wat is 'n metabolisme?

metabolisme of stowwe uitruil - 'n Stel chemiese reaksies wat in 'n lewende organisme voorkom om lewe te onderhou. Met hierdie prosesse kan organismes groei en vermeerder, hul strukture onderhou en reageer op omgewingsinvloede.

Metabolisme word gewoonlik in twee fases verdeel: katabolisme en anabolisme. Tydens katabolisme degradeer komplekse organiese stowwe na eenvoudiger stowwe, wat gewoonlik energie vrystel. En in die prosesse van anabolisme - van meer eenvoudige stowwe word meer ingewikkelde stowwe gesintetiseer en dit gaan gepaard met energiekoste.

'N Reeks chemiese metaboliese reaksies word metaboliese weë genoem. Met die deelname van ensieme word sommige biologies beduidende molekules opeenvolgend in ander omgeskakel.

Ensieme speel 'n belangrike rol in metaboliese prosesse omdat:

• as biologiese katalisators op te tree en die aktiveringsenergie van 'n chemiese reaksie te verminder,
• laat u toe om metaboliese weë te reguleer in reaksie op veranderinge in die omgewing van die sel of seine van ander selle.

Metaboliese kenmerke beïnvloed of 'n spesifieke molekule geskik is vir gebruik deur die liggaam as energiebron. Sommige prokariote gebruik byvoorbeeld waterstofsulfied as energiebron, maar hierdie gas is giftig vir diere. Die metaboliese tempo beïnvloed ook die hoeveelheid voedsel wat benodig word vir die liggaam.

Biologiese molekules

Die belangrikste metaboliese weë en hul komponente is dieselfde vir baie spesies, wat 'n aanduiding is van die eenheid van oorsprong van alle lewende dinge. Sommige karboksielsure, wat tussenprodukte in die trikarboksielsuursiklus is, is byvoorbeeld in alle organismes teenwoordig, van bakterieë tot eukariotiese meersellige organismes. Die ooreenkomste in metabolisme hou waarskynlik verband met die hoë doeltreffendheid van die metaboliese weë, sowel as hul vroeë verskyning in die evolusiegeskiedenis.

Biologiese molekules

Organiese stowwe waaruit alle lewende dinge bestaan ​​(diere, plante, swamme en mikro-organismes) word hoofsaaklik voorgestel deur aminosure, koolhidrate, lipiede (dikwels genoem vette) en nukleïensure. Aangesien hierdie molekules lewensnoodsaaklik is, fokus metaboliese reaksies daarop om hierdie molekules te skep wanneer selle en weefsels gebou word of vernietig word om as energiebron gebruik te word. Baie belangrike biochemiese reaksies kombineer om DNA en proteïene te sintetiseer.

Metaboliese rol

Metabolisme verdien om noukeurig aandag gegee te word. Per slot van rekening hang die verskaffing van nuttige stowwe van ons selle af van sy gevestigde werk. Die basis van metabolisme is chemiese reaksies wat in die menslike liggaam voorkom. Die stowwe wat nodig is vir die lewe van die liggaam wat ons saam met voedsel ontvang.

Boonop het ons meer suurstof nodig wat ons saam met lug inasem. Ideaal gesproke moet 'n balans tussen die prosesse van konstruksie en verval waargeneem word. Hierdie balans kan egter dikwels versteur word, en daar is baie redes daarvoor.

Oorsake van metaboliese afwykings

Van die eerste oorsake van metaboliese afwykings kan die oorerflike faktor geïdentifiseer word. Alhoewel dit onversoenbaar is, is dit moontlik en nodig om daarteen te veg! Metaboliese afwykings kan ook veroorsaak word deur organiese siektes. Hierdie afwykings is egter dikwels die gevolg van ons ondervoeding.

As 'n oorvloed van voedingstowwe, en hul gebrek is baie skadelik vir ons liggaam. En die gevolge daarvan kan onomkeerbaar wees. 'N Oormaat sekere voedingstowwe ontstaan ​​as gevolg van die oormatige verbruik van vetterige voedsel, en 'n tekort ontstaan ​​as gevolg van die streng nakoming van verskillende diëte vir gewigsverlies. Die belangrikste dieet is meestal 'n eentonige dieet, wat lei tot 'n gebrek aan noodsaaklike voedingstowwe. Dit sal weer lei tot die ontwikkeling van verskillende siektes. 'N Allergie vir die meeste kosse is moontlik.

Metaboliese siektes

Selfs nadat ons alle metaboliese prosesse in balans gebring het en die ontbrekende vitamiene aan die liggaam voorsien het, loop ons die risiko om 'n aantal ernstige siektes te kry wat veroorsaak word deur die vervalprodukte van ons selle. Bederfprodukte het alles lewendig en groeiend, en dit is miskien die gevaarlikste vyand vir ons gesondheid. Met ander woorde, die liggaam moet betyds van gifstowwe skoongemaak word, anders begin hulle dit vergiftig. As u in oormaat oorblywende produkte verval, veroorsaak dit chroniese siektes en vertraag dit die werk van die hele organisme.

Met koolhidraatmetabolisme-afwykings kom 'n ernstige siekte voor - diabetes mellitus, met onbehoorlike vetmetabolisme, word cholesterol opgehoop (Hoe kan u cholesterol tuis verlaag sonder medisyne?), Wat hart- en vaskulêre siektes veroorsaak. Vrye radikale, wat al hoe meer word, dra by tot die voorkoms van kwaadaardige gewasse.

Vetsug is ook 'n algemene gevolg van metaboliese probleme. Hierdie groep bevat ook jig, spysverteringsversteurings, sommige vorme van suikersiekte, ens. Wanbalans van minerale en vitamiene lei tot skade aan spiere, bene, ernstige afwykings van die kardiovaskulêre stelsel. By kinders kan dit lei tot baie ernstige gevolge in die vorm van bedwelmde groei en ontwikkeling. Dit is opmerklik dat die bykomende gebruik van vitamiene nie altyd aanbeveel word nie, omdat die oorvloed daarvan ook negatiewe gevolge kan hê.

Voorkoming

Om metaboliese prosesse in ons liggaam te reguleer, moet ons weet dat daar sommige stowwe is wat die vorming van gifstowwe voorkom en die gehalte van metabolisme verbeter.

Die eerste is suurstof. Die optimale hoeveelheid suurstof in die weefsel aktiveer metaboliese prosesse aansienlik.

Tweedens vitamiene en minerale. Met die ouderdom vertraag alle prosesse, is daar gedeeltelike verstopping van bloedvate, dus is dit belangrik om die ontvangs van voldoende minerale, koolhidrate en suurstof te beheer. Dit sal sorg vir die goeie werk van die sout se watersoutmetabolisme, aangesien die sel na verloop van tyd uitdroog en nie meer al die nodige elemente vir sy lewe ontvang nie. As ons dit weet, is dit belangrik dat ons verouderingselle kunsmatig voed.

Daar is baie aanbevelings en medisyne wat metabolisme reguleer. In die volksgeneeskunde het die Wit See-alge - fucus, wat 'n wye populariteit verwerf het, dit 'n waardevolle stel minerale en nuttige vitamiene wat nodig is om die metabolisme te verbeter. Behoorlike voeding, die uitsluiting van die dieet van voedsel wat cholesterol en ander skadelike stowwe bevat, is 'n ander manier vir die liggaam om foutloos te werk.

Onderrig: Moskou Mediese Instituut I. Sechenov, spesialiteit - "Mediese onderneming" in 1991, in 1993 "Beroepsiektes", in 1996 "Terapie".

Plastiekvoedselhouers: feite en mites!

Aminosure en proteïene Edit

Proteïene is biopolimere en bestaan ​​uit aminosuurreste wat deur peptiedbindings verbind word. Sommige proteïene is ensieme en kataliseer chemiese reaksies. Ander proteïene het 'n strukturele of meganiese funksie (vorm byvoorbeeld 'n sitoskelet). Proteïene speel ook 'n belangrike rol in sellulering, immuunrespons, sel-aggregasie, aktiewe vervoer oor membrane, en die regulering van die selsiklus.

Wat is metabolisme?

Metabolisme (of metabolisme) is 'n kombinasie van die prosesse om voedselkalorieë om te skakel in energie vir 'n organisme. Metabolisme begin met spysvertering en fisieke aktiwiteit, en eindig met die asemhaling van die persoon tydens die slaap, wanneer die liggaam suurstof aan verskillende organe lewer sonder die brein se deelname en heeltemal outonoom.

Die konsep van metabolisme hou baie verband met die berekening van die daaglikse inname van kalorieë, wat die beginpunt is in enige dieet vir gewigsverlies of spierwins. Op grond van ouderdom, geslag en fisieke parameters word die vlak van basiese metabolisme bepaal - dit wil sê die aantal kalorieë wat benodig word om die daaglikse energiebehoeftes van die liggaam te dek. In die toekoms word hierdie aanwyser vermenigvuldig met 'n aanduiding van menslike aktiwiteite.

Daar word gereeld geglo dat die versnelling van die metabolisme goed is om gewig te verloor, want dit veroorsaak dat die liggaam meer kalorieë verbrand. In werklikheid vertraag die metabolisme van mense wat gewig verloor, omdat die versnelling van die metabolisme slegs bereik kan word deur die kalorie-inname terselfdertyd te verhoog en die liggaamlike aktiwiteit te verhoog - dit wil sê tydens sterkte-oefening vir spiergroei.

Lipiede Edit

Lipiede vorm deel van biologiese membrane, byvoorbeeld plasmamembrane, is komponente van koënsieme en energiebronne. Lipiede is hidrofobiese of amfifiele biologiese molekules oplosbaar in organiese oplosmiddels soos benseen of chloroform. Vette is 'n groot groep verbindings wat vetsure en gliserien insluit. Die gliserol-trihidriese alkoholmolekule, wat drie komplekse esterbindings vorm met drie vetsuurmolekules, word trigliseried genoem. Saam met vetsuurreste kan komplekse lipiede byvoorbeeld sfingosien (sfingolipiede), hidrofiliese fosfaatgroepe (in fosfolipiede) insluit. Steroïede, soos cholesterol, is nog 'n groot klas lipiede.

Koolhidrate Edit

Suikers kan in 'n sirkelvormige of lineêre vorm in die vorm van aldehiede of ketone bestaan. Hulle het verskillende hidroksielgroepe. Koolhidrate is die algemeenste biologiese molekules. Koolhidrate verrig die volgende funksies: berging en vervoer van energie (stysel, glikogeen), struktureel (plant sellulose, chitien in sampioene en diere). Die algemeenste suikermonomere is heksoses - glukose, fruktose en galaktose. Monosakkariede vorm deel van meer komplekse lineêre of vertakte polisakkariede.

Hoe kan u die metabolisme bespoedig?

Die invloed van voeding op die versnelling van metabolisme is nie so duidelik soos dit met die eerste oogopslag lyk nie. Ondanks die feit dat daar baie produkte is wat die metabolisme vererger - van diegene wat lei tot oorgewig tot suiker en ander vinnige koolhidrate, eindig met margarien met die transvette, is dit baie min produkte wat die metabolisme moontlik kan bespoedig.

Aangesien die metaboliese siklus van die liggaam 'n paar dae kan duur (byvoorbeeld met 'n volledige verwerping van koolhidrate, sal die liggaam slegs 2-3 dae oorskakel na die ketogene dieet), kan metabolisme nie versnel word deur 'n enkele produk te eet of 'n groentesmoothie te drink vir gewigsverlies nie. Onder andere word die versnelling van metabolisme gewoonlik geassosieer met 'n verhoogde eetlus - wat nie altyd nuttig is as u 'n dieet volg vir gewigsverlies nie.

Metaboliese prosesse van gewigsverlies

Gestel 'n oorgewig persoon besluit om gewig te verloor, is aktief besig met fisieke oefeninge en begin met 'n dieet met verlaagde kalorieë. Hy lees ook dat u meer water moet drink en pynappels moet eet, ryk aan die 'vetverwoestende' ensiem bromelain om die metabolisme te bespoedig. Die finale resultaat sal egter glad nie 'n versnelling van die metabolisme wees nie, maar die skerp vertraging daarvan.

Die rede is eenvoudig - die liggaam sal begin om seine te stuur dat die vlak van liggaamlike aktiwiteit dramaties toegeneem het, en die inname van energie uit voedsel het skerp gedaal. En hoe meer aktief iemand aan oefeninge doen en hoe strenger dieet neem, hoe sterker sal die liggaam dink dat 'slegte tye' aangebreek het, en dit is tyd om die metabolisme te vertraag om vetreserwes te bespaar; plus, sal die hoeveelheid kortisol en leptien toeneem.

Hoe kan u die metabolisme versnel?

Om gewig te verloor, hoef u nie die metabolisme te “versprei” en die metabolisme so vinnig as moontlik te bespoedig nie - u moet eerstens versigtig wees met watter produkte die liggaam daagliks kalorieë ontvang. In die meeste gevalle sal normalisering van die dieet en die beheer van die glukemiese indeks van verbruikte koolhidrate vinnig lei tot die normalisering van metaboliese prosesse.

Mense wat gereeld gewig probeer verloor, oorskat die energiekoste van liggaamlike oefening, terwyl hulle die kalorie-inhoud van die voedsel wat hulle verbruik, aansienlik onderskat. Byvoorbeeld, die suiker wat in een blik cola bevat, is genoeg vir 'n loop van 30-40 minute - met ander woorde, dit is baie makliker om kola op te gee as om jouself met uitputtende oefeninge uit te probeer en hierdie kalorieë te verbrand.

Nucleotides Edit

Polimeriese DNA- en RNA-molekules is lang, onvertakte kettings van nukleotiede. Nukleïensure het die funksie van die stoor en implementering van genetiese inligting wat uitgevoer word tydens die prosesse van replikasie, transkripsie, translasie en proteïenbiosintese. Inligting wat in nukleïensure gekodeer is, word teen herstel deur stelsels beskerm en word vermenigvuldig met DNA-replikasie.

Sommige virusse het 'n RNA-bevattende genoom. Byvoorbeeld, die menslike immuniteitsgebreksvirus gebruik omgekeerde transkripsie om 'n DNA-sjabloon te skep uit sy eie RNA-bevattende genoom. Sommige RNA-molekules het katalitiese eienskappe (ribosieme) en vorm deel van spliceosome en ribosome.

Nukleosiede is produkte van die toevoeging van stikstofbasisse tot ribosesuiker. Voorbeelde van stikstofhoudende basisse is heterosikliese stikstofbevattende verbindings - afgeleides van puriene en pirimidiene. Sommige nukleotiede dien ook as koënsieme in funksionele groepoordragreaksies.

Coenzymes Edit

Metabolisme bevat 'n wye verskeidenheid chemiese reaksies, waarvan die meeste verband hou met verskillende hooftipes funksionele groepoordragreaksies. Koënsieme word gebruik om funksionele groepe oor te dra tussen ensieme wat chemiese reaksies kataliseer. Elke klas chemiese reaksies vir die oordrag van funksionele groepe word gekataliseer deur individuele ensieme en hul kofaktore.

Adenosientrifosfaat (ATP) is een van die sentrale koënsieme, 'n universele bron van selenergie. Hierdie nukleotied word gebruik om chemiese energie wat in makro -ergiese bindings geberg is tussen verskillende chemiese reaksies oor te dra. In selle is daar 'n klein hoeveelheid ATP, wat voortdurend deur ADP en AMP geregenereer word. Die menslike liggaam verbruik ATP-massa per dag gelyk aan die massa van sy eie liggaam. ATP dien as 'n skakel tussen katabolisme en anabolisme: met kataboliese reaksies word ATP gevorm, met anaboliese reaksies word energie verbruik. ATP dien ook as 'n skenker van die fosfaatgroep in fosforilasiereaksies.

Vitamiene is organiese stowwe met 'n lae molekulêre gewig wat in klein hoeveelhede nodig is, en byvoorbeeld by mense word die meeste vitamiene nie gesintetiseer nie, maar word verkry deur voedsel of deur die spysverteringskanaal-mikroflora. In die menslike liggaam is die meeste vitamiene kofaktore van ensieme. Die meeste vitamiene verkry veranderde biologiese aktiwiteit, byvoorbeeld, alle wateroplosbare vitamiene in selle word gefosforileer of gekombineer met nukleotiede. Nicotinamide adenien dinucleotide (NADH) is 'n afgeleide van vitamien B₃ (niasien), en is 'n belangrike koënsiem - waterstofaanvaarder. Honderde verskillende dehidrogenase-ensieme verwyder elektrone van die molekules van die substrate en dra dit oor na die NAD + -molekules, en verminder dit na NADH. Die geoksideerde vorm van koënsiem is 'n substraat vir verskillende reduktases in die sel. NAD in die sel bestaan ​​in twee verwante vorme van NADH en NADPH. NAD + / NADH is belangriker vir kataboliese reaksies, en NADP + / NADPH word meer gereeld gebruik in anaboliese reaksies.

Anorganiese stowwe en medewerkers wysig

Anorganiese elemente speel 'n belangrike rol in metabolisme. Ongeveer 99% van die massa van 'n soogdier bestaan ​​uit koolstof, stikstof, kalsium, natrium, magnesium, chloor, kalium, waterstof, fosfor, suurstof en swael. Biologies beduidende organiese verbindings (proteïene, vette, koolhidrate en nukleïensure) bevat 'n groot hoeveelheid koolstof, waterstof, suurstof, stikstof en fosfor.

Baie anorganiese verbindings is ioniese elektroliete. Die belangrikste ione vir die liggaam is natrium, kalium, kalsium, magnesium, chloriede, fosfate en bikarbonate. Die balans van hierdie ione in die sel en in die ekstrasellulêre medium bepaal die osmotiese druk en pH. Ionkonsentrasies speel ook 'n belangrike rol in die werking van senuwee- en spierselle. Die aksiepotensiaal in opwindende weefsels spruit uit die uitruil van ione tussen die ekstrasellulêre vloeistof en die sitoplasma. Elektroliete betree en gaan uit die sel deur ioonkanale in die plasmamembraan. Byvoorbeeld, tydens spiersametrekking beweeg kalsium-, natrium- en kaliumione in die plasmamembraan, sitoplasma en T-buise.

Oorgangsmetale in die liggaam is spoorelemente, sink en yster is die algemeenste. Hierdie metale word deur sekere proteïene (byvoorbeeld ensieme as kofaktore) gebruik en is belangrik vir die regulering van die aktiwiteit van ensieme en vervoerproteïene. Kofaktore van ensieme is gewoonlik sterk gebind aan 'n spesifieke proteïen, maar dit kan tydens katalise verander word, en na katalise keer hulle altyd terug na hul oorspronklike toestand (word nie verbruik nie). Spoormetale word deur die liggaam geabsorbeer met behulp van spesiale vervoerproteïene en word nie in 'n vrye toestand in die liggaam aangetref nie, aangesien dit geassosieer word met spesifieke draproteïene (byvoorbeeld ferritien of metallothioniene).

Afhangend van watter een gebruik word: alle lewende organismes kan in agt hoofgroepe verdeel word: 'n energiebron, 'n koolstofbron en 'n elektronskenker (oksideerbare substraat).

1. As energiebron kan lewende organismes die volgende gebruik: die energie van lig (foto-) of die energie van chemiese bindings (chemo-). Om parasitiese organismes met behulp van die energiebronne van die gasheer sel te beskryf, is die term ook paratrof.
2. As 'n elektronskenker (reduseermiddel) kan lewende organismes die volgende gebruik: anorganiese stowwe (litho) of organiese materiaal (organic-).
3. As koolstofbron gebruik lewende organismes: koolstofdioksied (motor-) of organiese materiaal (hetero-). Soms terme motor- en heterotroph gebruik in verhouding tot ander elemente wat deel uitmaak van biologiese molekules in verminderde vorm (bv. stikstof, swael). In hierdie geval is “stikstof-outotrofiese” organismes spesies wat geoksideerde anorganiese verbindings as stikstofbron gebruik (byvoorbeeld plante kan nitraatvermindering bewerkstellig). En 'stikstof-heterotrofies' is organismes wat nie die vermindering van geoksideerde vorme van stikstof kan verminder nie en organiese verbindings as bron gebruik (byvoorbeeld diere waar aminosure die bron van stikstof is).

Die naam van die tipe metabolisme word gevorm deur die ooreenstemmende wortels by te voeg en aan die einde van die wortel toe te voeg -trof-. Die tabel toon die moontlike soorte metabolisme met voorbeelde:

• Sommige skrywers gebruik dit -gidro- wanneer water as 'n elektronskenker optree.

Die klassifikasie is ontwikkel deur 'n groep skrywers (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) en is goedgekeur op die 11de simposium in die laboratorium in die Cold Spring Harbour en is oorspronklik gebruik om die soorte voeding van mikro-organismes te beskryf. Dit word egter tans gebruik om die metabolisme van ander organismes te beskryf.

Uit die tabel blyk dit dat die metaboliese vermoëns van prokariote baie meer uiteenlopend is in vergelyking met eukariote, wat gekenmerk word deur die fotolitho-outotrofiese en chemoorganoheterotrofiese soorte metabolisme.

Daar moet op gelet word dat sommige soorte mikroörganismes, afhangende van die omgewingstoestande (beligting, die beskikbaarheid van organiese stowwe, ens.) En die fisiologiese toestand, metabolisme van verskillende soorte kan uitvoer. Hierdie kombinasie van verskillende soorte metabolisme word beskryf as mixotrophy.

As u hierdie klassifikasie op meersellige organismes toepas, is dit belangrik om te verstaan ​​dat daar binne een organisme selle kan wees wat verskil in die tipe metabolisme. Die selle van die lugfoto, sintetiese organe van multisellulêre plante word dus gekenmerk deur die fotolitho-outotrofiese tipe metabolisme, terwyl die selle van die ondergrondse organe as chemoorganoterotrofe beskryf word. Net soos in die geval van mikroörganismes, kan die tipe metabolisme van die selle van 'n meersellige organisme verander wanneer die omgewingstoestande, ontwikkelingstadium en fisiologiese toestand verander. In die donker en op die stadium van saadontkieming metaboliseer die selle van hoër plante byvoorbeeld 'n chemo-organo-heterotrofiese tipe.

Metabolisme word metaboliese prosesse genoem waarin relatiewe groot organiese molekules suikers, vette en aminosure afbreek. Tydens katabolisme word eenvoudiger organiese molekules gevorm wat nodig is vir anabolisme (biosintese) reaksies. Dikwels is dit in die loop van katabolisme-reaksies dat die liggaam energie mobiliseer, wat die energie van die chemiese bindings van organiese molekules wat tydens die vertering van voedsel verkry word, omskakel in toeganklike vorme: in die vorm van ATP, verlaagde ko-ensieme en elektrochemiese potensiële transmembrane. Die term katabolisme is nie sinoniem met "energiemetabolisme" nie: in baie organismes (byvoorbeeld fototrofe) hou die belangrikste prosesse van energiestoor nie direk verband met die afbreek van organiese molekules nie. Die indeling van organismes volgens die tipe metabolisme kan gebaseer word op die energiebron, soos weerspieël in die vorige afdeling. Chemotrofe gebruik die energie van chemiese bindings, en fototrofe verbruik die sonlig. Al hierdie verskillende vorme van metabolisme is egter afhanklik van redoksreaksies wat geassosieer word met die oordrag van elektrone vanaf verminderde skenkers van molekules, soos organiese molekules, water, ammoniak, waterstofsulfied, om aanvaarbare molekules soos suurstof, nitrate of sulfaat te aanvaar. By diere behels hierdie reaksies die verdeling van komplekse organiese molekules in eenvoudiger, soos koolstofdioksied en water. In fotosintetiese organismes - plante en sianobakterieë, word elektronoordragreaksies nie energie vrygestel nie, maar dit word gebruik as 'n manier om energie op te neem wat deur sonlig opgeneem word.

Katabolisme by diere kan in drie hooffases verdeel word. Eerstens breek groot organiese molekules soos proteïene, polisakkariede en lipiede af na kleiner komponente buite die selle. Verder betree hierdie klein molekules die selle en word dit selfs kleiner molekules, byvoorbeeld asetiel-CoA. Op sy beurt oksideer die asetielgroep van koënsiem A tot water en koolstofdioksied in die Krebs-siklus en die asemhalingsketting, en word energie vrygelaat wat in die vorm van ATP gestoor word.

Spysvertering wysig

Makromolekules soos stysel, sellulose of proteïene moet na kleiner eenhede afgebreek word voordat dit deur selle gebruik kan word. Verskeie klasse ensieme is betrokke by afbraak: proteases, wat proteïene tot peptiede en aminosure afbreek, glikosidases, wat polisakkariede na oligo- en monosakkariede afbreek.

Mikroörganismes skei hidrolitiese ensieme af in die ruimte rondom hulle, wat verskil van diere wat sulke ensieme slegs van gespesialiseerde klierselle afskei. Aminosure en monosakkariede, voortspruitend uit die aktiwiteit van ekstrasellulêre ensieme, gaan die selle binne met aktiewe transport.

Kry energie wysig

Tydens koolhidraatkatabolisme breek ingewikkelde suikers af tot monosakkariede wat deur selle opgeneem word. As u binnekant binne is, word suikers (byvoorbeeld glukose en fruktose) omgeskakel in pirovaat tydens glikolise, en 'n sekere hoeveelheid ATP word geproduseer. Pirovaatzuur (pirovaat) is 'n tussenproduk in verskillende metaboliese weë. Die hoofweg van pirovaatmetabolisme is omskakeling na asetiel-CoA en daarna na die trikarboksielsuursiklus. Terselfdertyd word 'n deel van die energie in die Krebs-siklus gestoor in die vorm van ATP, en NADH- en FAD-molekules word ook herstel. In die proses van glikolise en die trikarboksielsuursiklus word koolstofdioksied gevorm, wat 'n neweproduk van die lewe is. Onder anaërobiese toestande, as gevolg van glikolise van pirovaat met die deelname van die ensiemlaktaatdehidrogenase, word laktaat gevorm en NADH word geoksideer tot NAD +, wat hergebruik word in glikolise reaksies. Daar is ook 'n alternatiewe weg vir die metabolisme van monosakkariede - die pentosefosfaatweg, waartydens die energie gestoor word in die vorm van verminderde koënsiem NADPH en pentoses word gevorm, byvoorbeeld ribose, wat nodig is vir die sintese van nukleïensure.

Vette in die eerste fase van katabolisme word gehidroliseer in vrye vetsure en gliserien. Vetsure word tydens beta-oksidasie afgebreek om asetiel-CoA te vorm, wat weer in die Krebs-siklus verder gekataboliseer word, of die sintese van nuwe vetsure gebruik. Vetsure stel meer energie vry as koolhidrate, aangesien vette spesifiek meer waterstofatome in hul struktuur bevat.

Aminosure word óf gebruik om proteïene en ander biomolekules te sintetiseer, óf geoksideer tot ureum, koolstofdioksied en dien as energiebron. Die oksidatiewe weg van aminosuurkatabolisme begin met die verwydering van die aminogroep deur transaminase-ensieme. Aminogroepe word in die ureumsiklus gebruik, aminosure wat aminogroepe het, word ketosure genoem. Sommige ketosure is tussenprodukte in die Krebs-siklus. Deaminasie van glutamaat produseer byvoorbeeld alfa-ketoglutarsuur. Glikogeniese aminosure kan ook in glukoneogenese-reaksies omgeskakel word na glukose.

Oksidatiewe fosforilering

In oksidatiewe fosforilering word elektrone wat uit voedselmolekules in die metaboliese weë verwyder word (byvoorbeeld in die Krebs-siklus) na suurstof oorgedra, en die vrygestelde energie word gebruik om ATP te sintetiseer. In eukariote word hierdie proses uitgevoer met die deelname van 'n aantal proteïene wat in mitochondriale membrane vas is, die respiratoriese ketting van elektronoordrag genoem. By prokariote is hierdie proteïene teenwoordig in die binnemembraan van die selwand. Proteïene van die elektronoordragketting gebruik die energie wat verkry word deur elektrone van verlaagde molekules (bv. NADH) na suurstof oor te dra om protone deur die membraan te pomp.

As protone gepomp word, word 'n verskil in die konsentrasie van waterstofione geskep en ontstaan ​​'n elektrochemiese gradiënt. Hierdie krag gee protone terug na mitochondria deur die basis van ATP-sintase. Die vloei van protone laat die ring van die c-subeenhede van die ensiem draai, waardeur die aktiewe middelpunt van sintase sy vorm verander en adenosindifosfaat fosforileer en dit in ATP verander.

Anorganiese energie Edit

Hemolototrofe word prokariote genoem, wat 'n spesiale tipe metabolisme het, waarin energie gevorm word as gevolg van die oksidasie van anorganiese verbindings. Chemolototrofe kan molekulêre waterstof, swaelverbindings (byvoorbeeld sulfiede, waterstofsulfied en anorganiese tiosulfate), yster (II) oksied of ammoniak oksideer. In hierdie geval word die energie van die oksidasie van hierdie verbindings opgewek deur elektronaanvaarders, soos suurstof of nitriete. Die prosesse om energie uit anorganiese stowwe te verkry, speel 'n belangrike rol in biogeochemiese siklusse soos asetogenese, nitrifikasie en denitrifikasie.

Sunlight Energy Edit

Die energie van sonlig word opgeneem deur plante, sianobakterieë, pers bakterieë, groen swawelbakterieë en sommige protosoë. Hierdie proses word dikwels gekombineer met die omskakeling van koolstofdioksied na organiese verbindings as deel van die fotosintese-proses (sien hieronder). Die stelsels vir energie-opname en koolstoffiksering in sommige prokariote kan afsonderlik werk (byvoorbeeld in pers en groen swawelbakterieë).

In baie organismes is die opname van sonenergie in beginsel soortgelyk aan oksidatiewe fosforilering, aangesien die energie in hierdie geval gestoor word in die vorm van 'n proton-konsentrasiegradiënt en die dryfkrag van die protone tot die sintese van ATP lei. Die elektrone wat nodig is vir hierdie oordragketting kom van ligte oesproteïene, wat fotosintetiese reaksiesentrums genoem word (byvoorbeeld rhodopsins). Afhangend van die tipe fotosintetiese pigmente, word twee soorte reaksiesentrums geklassifiseer, en tans het die meeste fotosintetiese bakterieë slegs een tipe, terwyl plante en sianobakterieë twee is.

By plante, alge en sianobakterieë gebruik fotosisteem II die energie van lig om elektrone uit die water te verwyder, met molekulêre suurstof vrygestel as 'n neweproduk van die reaksie. Die elektrone gaan dan in die b6f-sitochroomkompleks in, wat energie gebruik om protone deur die tirkoïede membraan in chloroplaste te pomp. Onder die invloed van die elektrochemiese gradiënt beweeg protone terug deur die membraan en veroorsaak ATP-sintase. Die elektrone gaan dan deur die fotosisteem I en kan gebruik word om die NADP + -koënsiem te herstel, vir gebruik in die Calvin-siklus, of vir herwinning om addisionele ATP-molekules te vorm.

anabolisme - 'n stel metaboliese prosesse vir biosintese van komplekse molekules met die uitgawes van energie. Die komplekse molekules wat die sellulêre strukture uitmaak, word opeenvolgend van eenvoudiger voorgangers gesintetiseer. Anabolisme bevat drie hoofstadia, wat elk gekataliseer word deur 'n gespesialiseerde ensiem. In die eerste fase word voorgangermolekules gesintetiseer, byvoorbeeld aminosure, monosakkariede, terpenoïede en nukleotiede. In die tweede fase word voorgangers met die besteding van ATP-energie omgeskakel in geaktiveerde vorms. In die derde stadium word die geaktiveerde monomere in meer komplekse molekules gekombineer, byvoorbeeld proteïene, polisakkariede, lipiede en nukleïensure.

Nie alle lewende organismes kan alle biologies-aktiewe molekules sintetiseer nie. Autotrofe (byvoorbeeld plante) kan komplekse organiese molekules sintetiseer van eenvoudige anorganiese lae-molekulêre stowwe soos koolstofdioksied en water. Heterotrofe benodig 'n bron van meer komplekse stowwe, soos monosakkariede en aminosure, om meer komplekse molekules te skep. Organismes word volgens hul belangrikste energiebronne geklassifiseer: foto-outotrofe en fotoheterotrofe ontvang energie uit sonlig, terwyl chemo-outotrofe en chemoheterotrofe energie ontvang uit anorganiese oksidasie reaksies.

Koolstofbinding Edit

Fotosintese is die proses van biosintese van suikers uit koolstofdioksied, waarin die nodige energie deur sonlig opgeneem word. In plante, sianobakterieë en alge, fotolise van water vind plaas tydens suurstoffoto-sintese, terwyl suurstof as 'n neweproduk vrygestel word. Om CO te omskep₂ 3-fosfoglyceraat gebruik die energie van ATP en NADP wat in fotosisteme gestoor word. Die koolstofbindingsreaksie word uitgevoer met behulp van die ensiem ribulose bisfosfaat karboksilase en vorm deel van die Calvin-siklus. Drie soorte fotosintese word in plante geklassifiseer - op die pad van drie-koolstofmolekules, langs die weg van vierkoolstofmolekules (C4), en CAM-fotosintese. Drie tipes fotosintese verskil in die weg van die binding van koolstofdioksied en die toetrede tot die Calvin-siklus; in C3-plante, CO-binding₂ kom direk voor in die Calvynsiklus en by C4 en CAM CO₂ voorheen in ander verbindings opgeneem. Verskillende vorme van fotosintese is aanpassings by die intense vloei van sonlig en droë toestande.

In fotosintetiese prokariote is die meganismes van koolstofbinding meer uiteenlopend. Koolstofdioksied kan in die Calvin-siklus, in die omgekeerde Krebs-siklus, of in asetiel-CoA-karboksilasiereaksies vasgestel word. Prokariote - chemo-outotrofe bind ook CO₂ deur die Calvin-siklus, maar energie van anorganiese verbindings word gebruik om die reaksie uit te voer.

Koolhidrate en Glycans Edit

In die proses van suikeranabolisme kan eenvoudige organiese sure omgeskakel word na monosakkariede, byvoorbeeld glukose, en dan gebruik word om polisakkariede, soos stysel, te sintetiseer. Die vorming van glukose uit verbindings soos pirovaat, laktaat, gliserien, 3-fosfoglyceraat en aminosure word glukoneogenese genoem. In die proses van glukoneogenese word pirovaat omgeskakel na glukose-6-fosfaat deur 'n reeks intermediêre verbindings, waarvan baie ook tydens glikolise gevorm word. Glukoneogenese is egter nie net glikolise in die teenoorgestelde rigting nie, aangesien verskeie chemiese reaksies spesiale ensieme kataliseer, wat dit moontlik maak om die prosesse van vorming en afbraak van glukose onafhanklik te reguleer.

Baie organismes stoor voedingstowwe in die vorm van lipiede en vette, maar gewerweldes het egter nie ensieme wat die omskakeling van asetiel-CoA ('n produk van vetsuurmetabolisme) na pirovaat ('n substraat van glukoneogenese) kataliseer. Na lang honger begin werweldiere ketoonliggame van vetsure sintetiseer, wat glukose in weefsels soos die brein kan vervang. By plante en bakterieë word hierdie metaboliese probleem opgelos deur die glyoksilaat-siklus te gebruik, wat die stadium van dekarboksilering in die sitroensuursiklus omseil en u asetiel-CoA in oksaloasetaat kan omskakel en dit dan vir glukosesintese kan gebruik.

Polisakkariede verrig strukturele en metaboliese funksies, en kan ook gekombineer word met lipiede (glikolipiede) en proteïene (glikoproteïene) met behulp van oligosakkariedransferase-ensieme.

Vetsure, isoprenoïede en steroïede wysig

Vetsure word gevorm deur vetsuursintases uit asetiel-CoA. Die koolstofskelet van vetsure word uitgebrei in die reaksiesiklus waarin die asetielgroep eers aansluit, dan word die karbonielgroep verminder tot die hidroksielgroep, en dan word uitdroging en daaropvolgende herstel plaasgevind. Vetsure-biosintese-ensieme word in twee groepe geklassifiseer: in diere en swamme word alle vetsuur sintese-reaksies uitgevoer deur een multifunksionele tipe I-proteïen, in plantplastiede en in bakterieë, word elke tipe gekataliseer deur afsonderlike tipe II-ensieme.

Terpenes en terpenoïede is verteenwoordigers van die grootste klas natuurlike kruieprodukte. Verteenwoordigers van hierdie groep stowwe is afgeleides van isopreen en word gevorm uit geaktiveerde voorgangers van isopentielpyrofosfaat en dimetielallyl pyrofosfaat, wat op hul beurt weer in verskillende metaboliese reaksies gevorm word. In diere en archaea word isopentielpyrofosfaat en dimetielallyl pyrofosfaat gesintetiseer vanuit asetiel-CoA in die mevalonaat-baan, terwyl in plante en bakterieë, pirovaat en glyceraldehied-3-fosfaat substraat van die nie-mevalonaat-baan is. In steroïde biosintese-reaksies kombineer en vorm isopreenmolekules squaleen, wat dan sikliese strukture vorm met die vorming van lanosterol. Lanosterol kan omgeskakel word na ander steroïede, soos cholesterol en ergosterol.

Eekhorings Wysig

Organismes verskil in hul vermoë om 20 algemene aminosure te sintetiseer. Die meeste bakterieë en plante kan al 20 sintetiseer, maar soogdiere kan slegs tien essensiële aminosure sintetiseer. Dus, in die geval van soogdiere, moet 9 essensiële aminosure uit voedsel verkry word. Alle aminosure word gesintetiseer uit glikolise-tussenprodukte, 'n sitroensuursiklus of 'n pentosemonofosfaatweg. Die oordrag van aminogroepe van aminosure na alfa-ketosure word transaminasie genoem. Amino-groepskenkers is glutamaat en glutamien.

Aminosure verbind deur peptiedbindings vorm proteïene. Elke proteïen het 'n unieke reeks aminosuurreste (primêre proteïenstruktuur). Net soos die letters van die alfabet gekombineer kan word met die vorming van byna eindelose variasies van woorde, kan aminosure in een of ander volgorde bind en 'n verskeidenheid proteïene vorm. Die aminoasiel-tRNA sintetase-ensiem kataliseer die ATP-afhanklike toevoeging van aminosure aan tRNA met esterbindings, en aminoasiel-tRNA's word gevorm. Aminoasiel-tRNA's is substraat vir ribosome wat aminosure in lang polipeptiedkettings kombineer met behulp van 'n mRNA-matriks.