Што е метаболизам?

Метаболизам или размена на супстанции - Збир на хемиски реакции што се јавуваат кај живиот организам за да се одржи животот. Овие процеси им овозможуваат на организмите да растат и да се размножуваат, да ги одржуваат своите структури и да одговорат на влијанијата врз животната средина.

Метаболизмот обично се дели на 2 фази: катаболизам и анаболизам. За време на катаболизам, сложените органски супстанции се деградираат на поедноставни, обично ослободуваат енергија. И во процесите на анаболизам - од поедноставни се синтетизираат посложени супстанции и тоа е придружено со енергетски трошоци.

Серија хемиски метаболички реакции се нарекуваат метаболички патеки. Кај нив, со учество на ензими, некои биолошки значајни молекули секвенцијално се претвораат во други.

Ензимите играат важна улога во метаболичките процеси затоа што:

• дејствуваат како биолошки катализатори и ја намалуваат енергијата на активирање на хемиска реакција,
• ви овозможуваат да ги прилагодите метаболичките патеки како одговор на промените во околината на клетката или сигналите од другите клетки.

Метаболичките карактеристики влијаат на тоа дали одреден молекул е погоден за употреба од страна на телото како извор на енергија. На пример, некои прокариоти користат водород сулфид како извор на енергија, но овој гас е токсичен за животните. Стапката на метаболизмот влијае и на количината на храна потребна за организмот.

Биолошки молекули

Главните метаболички патеки и нивните компоненти се исти за многу видови, што укажува на единството на потеклото на сите живи суштества. На пример, некои карбоксилни киселини, кои се посредници во циклусот трикарбоксилна киселина, се присутни кај сите организми, од бактерии до еукариотски мултицелуларни организми. Сличностите во метаболизмот веројатно се поврзани со високата ефикасност на метаболичките патеки, како и со нивното рано појавување во историјата на еволуцијата.

Биолошки молекули

Органските материи што ги сочинуваат сите живи суштества (животни, растенија, габи и микроорганизми) главно се претставени со аминокиселини, јаглени хидрати, липиди (честопати наречени масти) и нуклеински киселини. Бидејќи овие молекули се од суштинско значење за живот, метаболичките реакции се насочени кон создавање на овие молекули при градење клетки и ткива или уништување за да се користат како извор на енергија. Многу важни биохемиски реакции се комбинираат за да се синтетизираат ДНК и протеините.

Метаболна улога

На метаболизмот заслужува да му се посвети внимание. На крајот на краиштата, снабдувањето на нашите клетки со корисни материи зависи од неговата воспоставена работа. Основата на метаболизмот е хемиски реакции што се случуваат во човечкото тело. Супстанциите неопходни за животот на телото што ги примаме со храна.

Покрај тоа, потребен ни е повеќе кислород, кој го дишеме заедно со воздухот. Идеално, треба да се набудува рамнотежа помеѓу процесите на градење и распаѓање. Сепак, оваа рамнотежа често може да биде нарушена и има многу причини за тоа.

Причини за метаболички нарушувања

Меѓу првите причини за метаболички нарушувања може да се идентификува наследен фактор. И покрај тоа што е неразбирливо, можно е и неопходно да се бориме против тоа! Исто така, метаболички нарушувања може да бидат предизвикани од органски заболувања. Сепак, честопати овие нарушувања се резултат на нашата неухранетост.

Како прекумерна количина на хранливи материи, а нивниот недостаток е многу штетен за нашето тело. И последиците можат да бидат неповратни. Вишок на одредени хранливи материи се јавува како резултат на прекумерна потрошувачка на масна храна, а недостаток произлегува од строго почитување на разни диети за слабеење. Главната диета е најчесто монотона диета, што доведува до недостаток на основни хранливи материи, пак, ова неизбежно ќе доведе до развој на разни болести. Можна е алергија на повеќето храна.

Метаболички заболувања

Дури и по балансирање на сите метаболички процеси, снабдување на организмот со витамини што недостасуваат, ризикуваме да добиеме голем број на сериозни болести предизвикани од производите за распаѓање на нашите клетки. Производите за распаѓање имаат сè живо и расте, и ова е можеби најопасниот непријател за нашето здравје. Со други зборови, телото мора на време да се ослободи од токсините, или тие едноставно ќе почнат да го трујат. Останувајќи во вишок, производите на распаѓање предизвикуваат хронични заболувања и ја забавуваат работата на целиот организам.

Со нарушувања на метаболизмот на јаглени хидрати се јавува сериозна болест - дијабетес мелитус, со неправилен метаболизам на маснотии, се акумулира холестерол (Како да се намали холестеролот дома без лекови?), Што предизвикува срцеви и васкуларни заболувања. Слободните радикали, кои стануваат во изобилство, придонесуваат за појава на малигни тумори.

Дебелината е исто така честа последица на метаболички проблеми. Оваа група вклучува и гихт, дигестивни нарушувања, некои форми на дијабетес и др. Нерамнотежа на минерали и витамини доведува до оштетување на мускулите, коските, сериозни нарушувања на кардиоваскуларниот систем. Кај децата, ова може да доведе до многу сериозни последици во форма на зашеметен раст и развој. Вреди да се напомене дека дополнителната употреба на витамини не секогаш се препорачува, бидејќи нивната прекумерна моќ исто така може да има негативни последици.

Превенција

За да ги регулираме метаболичките процеси во нашето тело, мора да знаеме дека постојат некои супстанции кои спречуваат формирање на токсини и го подобруваат квалитетот на метаболизмот.

Првиот е кислород. Оптималната количина на кислород во ткивата значително ги активира метаболичките процеси.

Второ, витамини и минерали. Со возраста, сите процеси се забавуваат, постои делумна блокада на крвните садови, па затоа е важно да се контролира приемот на доволна количина минерали, јаглени хидрати и кислород. Ова ќе обезбеди добра работа на метаболизмот со вода-сол на клетката, бидејќи по поминување на времето ќелијата се суши и повеќе не ги добива сите потребни елементи за нејзиниот живот. Знаејќи го ова, за нас е важно да вештачки ги храниме клетките на стареење.

Постојат многу препораки и лекови кои го регулираат метаболизмот. Во народната медицина, алгите од Белото Море - фукус, добија широка популарност, таа содржи вреден сет на минерали и корисни витамини неопходни за подобрување на метаболизмот. Правилната исхрана, исклучувањето од исхраната на храна што содржи холестерол и други штетни материи е уште еден начин на телото да работи беспрекорно.

Образование: Московски медицински институт I. Сеченов, специјалитет - „Медицински бизнис“ во 1991 година, во 1993 година „Професионални заболувања“, во 1996 година „Терапија“.

Пластични садови за храна: факти и митови!

Аминокиселини и протеини Уреди

Протеините се биополимери и се состојат од аминокиселински остатоци споени со пептидни врски. Некои протеини се ензими и ги катализираат хемиските реакции. Другите протеини вршат структурна или механичка функција (на пример, формираат цитоскелет). Протеините исто така играат важна улога во сигнализацијата на клетките, имуните реакции, агрегацијата на клетките, активниот транспорт низ мембраните и регулацијата на клеточниот циклус.

Што е метаболизам?

Метаболизмот (или метаболизмот) е комбинација на процесите на претворање на калориите на храна во енергија за живот на организмот. Метаболизмот започнува со варење и физичка активност и завршува со дишењето на лицето за време на спиењето, кога телото снабдува кислород во разни органи без учество на мозокот и целосно автономно.

Концептот на метаболизам е тесно поврзан со пресметката на дневниот внес на калории, што е почетна точка во која било диета за слабеење или зголемување на мускулите. Врз основа на возраста, полот и физичките параметри, се утврдува нивото на основниот метаболизам - тоа е, бројот на калории потребни за да се покријат дневните енергетски потреби на организмот. Во иднина, овој индикатор се помножува со индикатор за активност на човекот.

Честопати се верува дека забрзувањето на метаболизмот е добро за губење на тежината, бидејќи предизвикува телото да согорува повеќе калории. Во реалноста, метаболизмот на луѓето со губење на тежината обично забавува, бидејќи забрзувањето на метаболизмот може да се постигне само со истовремено зголемување на внесот на калории и зголемување на нивото на физичка активност - тоа е, за време на обука на сила за раст на мускулите.

Липиди Уреди

Липидите се дел од биолошките мембрани, на пример, плазматските мембрани, се компоненти на коензимите и изворите на енергија. Липидите се хидрофобни или амфифилни биолошки молекули растворливи во органски растворувачи како што се бензен или хлороформ. Мастите се голема група соединенија кои вклучуваат масни киселини и глицерин. Молекулот на глицерол трихидричен алкохол, кој формира три сложени естерски врски со три молекули на масна киселина, се нарекува триглицерид. Заедно со остатоци од масни киселини, сложените липиди можат да вклучуваат, на пример, сфингозин (сфинголипиди), хидрофилни фосфатни групи (во фосфолипиди). Стероидите, како што е холестеролот, се уште една голема класа на липиди.

Уреди јаглени хидрати

Шеќерите можат да постојат во кружна или линеарна форма во форма на алдехиди или кетони, тие имаат неколку хидроксилни групи. Јаглехидратите се најчестите биолошки молекули. Јаглехидратите ги извршуваат следниве функции: складирање и транспорт на енергија (скроб, гликоген), структурни (растителна целулоза, хитин кај печурки и животни). Најчести мономери на шеќер се хеккози - гликоза, фруктоза и галактоза. Моносахаридите се дел од посложените линеарни или разгранети полисахариди.

Како да се забрза метаболизмот?

Влијанието на исхраната врз забрзувањето на метаболизмот не е толку јасно како што изгледа на прв поглед. И покрај фактот дека има многу производи што го влошуваат метаболизмот - од оние што доведуваат до зголемување на телесната тежина во шеќер и други брзи јаглени хидрати, до маргарин со неговите транс масти - само многу малку производи всушност можат да го забрзаат метаболизмот.

Бидејќи метаболичкиот циклус на телото може да трае неколку дена (на пример, со целосно отфрлање на јаглехидрати, телото ќе се префрли на кетогената диета само за 2-3 дена), метаболизмот не може да се забрза со јадење единечен производ или пиење на растителен пијалак за слабеење. Меѓу другото, забрзувањето на метаболизмот обично се поврзува со зголемен апетит - што не е секогаш корисно кога следите диета за слабеење.

Метаболички процеси на губење на тежината

Да претпоставиме дека едно лице со прекумерна телесна тежина реши да изгуби тежина, активно се вклучи во физички вежби и започна диета со намалени калории. Тој исто така прочита дека за да го забрзате метаболизмот, треба да пиете повеќе вода и да јадете ананас, богат со ензим бромелаин „уништувајќи масти“. Како и да е, конечниот резултат воопшто нема да биде забрзување на метаболизмот, туку негова остра забавување.

Причината е едноставна - телото ќе започне да испраќа сигнали дека нивото на физичка активност драматично се зголемило, а внесот на енергија од храна остро се намалил. И колку поактивно човекот се занимава со вежби и построга диета што ја набудува, толку посилно ќе се мисли на телото дека дошле „лоши времиња“ и време е да се забави метаболизмот за да се заштедат резервите на маснотии - плус, нивото на кортизол и лептин ќе се зголеми.

Како да се забрза метаболизмот?

За да изгубите тежина, не треба да се обидувате да го „распрснете“ метаболизмот и да го забрзате метаболизмот колку што е можно - пред сè, треба да бидете повнимателни за тоа од кои производи телото добива дневни калории. Во повеќето случаи, нормализацијата на диетата и контролата на гликемискиот индекс на потрошени јаглени хидрати брзо ќе доведат до нормализација на метаболичките процеси.

Честопати луѓето што се обидуваат да изгубат тежина ги преценуваат енергетските трошоци за физички тренинзи, додека значително ја потценуваат калориската содржина на храната што ја консумираат. На пример, шеќерот содржан во една конзерва кола е доволен за 30-40 минути трчање - со други зборови, многу е полесно да се откажете од колата отколку што да се исцрпите со исцрпувачки вежби, обидувајќи се да ги согорите овие калории.

Уредување на нуклеотиди

Молекулите на полимерна ДНК и РНК се долги, неранспарентни ланци на нуклеотиди. Нуклеинските киселини ја вршат функцијата на складирање и спроведување на генетски информации што се вршат за време на процесите на репликација, транскрипција, превод и протеинска биосинтеза. Информациите кодирани во нуклеинските киселини се заштитени од промени со системи за репарација и се множат со репликација на ДНК.

Некои вируси имаат геном што содржи РНК. На пример, вирусот на човечка имунодефициенција користи обратна транскрипција за да создаде ДНК-образец од сопствениот геном што содржи РНК. Некои молекули на РНК имаат каталитички својства (рибозими) и се дел од сплицеозомите и рибозомите.

Нуклеозидите се производи за додавање азотни основи во шеќер од риболов. Примери на азотни основи се хетероциклични соединенија кои содржат азот - деривати на пурини и пиримидини. Некои нуклеотиди, исто така, делуваат како коензими во функционалните реакции на трансфер на група.

Уредување на коензими

Метаболизмот вклучува широк спектар на хемиски реакции, повеќето од нив се поврзани со неколку главни типови на функционални реакции на трансфер на групи. Коензимите се користат за пренесување на функционални групи помеѓу ензимите кои ги катализираат хемиските реакции. Секоја класа на хемиски реакции на трансферот на функционални групи се катализира од индивидуални ензими и нивни кофактори.

Аденозин трифосфат (АТП) е еден од централните коензими, универзален извор на енергија на клетките. Овој нуклеотид се користи за пренесување на хемиската енергија зачувана во макроенергиските врски помеѓу различни хемиски реакции. Во клетките, постои мала количина на АТП, која постојано се регенерира од АДП и АМП. Човечкото тело троши АТП маса на ден еднаква на масата на сопственото тело. АТП делува како врска помеѓу катаболизам и анаболизам: со катаболички реакции се формира АТП, со анаболни реакции се троши енергија. АТП исто така делува како донатор на фосфатната група во реакции на фосфорилација.

Витамините се органски материи со мала молекуларна тежина кои се неопходни во мали количини, и, на пример, кај луѓето, повеќето витамини не се синтетизираат, туку се добиваат со храна или преку гастроинтестиналната микрофлора. Во човечкото тело, повеќето витамини се кофактор на ензими. Повеќето витамини се здобиваат со изменета биолошка активност, на пример, сите витамини растворливи во вода во клетките се фосфорилизирани или комбинирани со нуклеотиди. Никотинамид аденин динуклеотид (NADH) е дериват на витамин Б₃ (ниацин) и е важен коензим - водороден приемник. Стотици различни ензими на дехидрогеназа ги одземаат електроните од молекулите на супстратите и ги пренесуваат во NAD + молекулите, намалувајќи го на NADH. Оксидираната форма на коензим е подлога за разни редуктази во клетката. NAD во ќелијата постои во две поврзани форми на NADH и NADPH. NAD + / NADH е поважен за катаболички реакции, а NADP + / NADPH почесто се користи во анаболни реакции.

Уредуваат неоргански супстанции и кофактори

Неорганските елементи играат клучна улога во метаболизмот. Околу 99% од масата на цицач се состои од јаглерод, азот, калциум, натриум, магнезиум, хлор, калиум, водород, фосфор, кислород и сулфур. Биолошки значајни органски соединенија (протеини, масти, јаглени хидрати и нуклеински киселини) содржат голема количина јаглерод, водород, кислород, азот и фосфор.

Многу неоргански соединенија се јонски електролити. Најважните јони за организмот се натриум, калиум, калциум, магнезиум, хлориди, фосфати и бикарбонати. Рамнотежата на овие јони во внатрешноста на клетката и во вонлеточниот медиум го одредува осмотскиот притисок и рН. Концентрациите на јон, исто така, играат важна улога во функционирањето на нервните и мускулните клетки. Акциониот потенцијал во ексцитабилните ткива произлегува од размената на јони помеѓу вонлеточната течност и цитоплазмата. Електролитите влегуваат и излегуваат од ќелијата преку јонски канали во плазматската мембрана. На пример, за време на контракција на мускулите, калциум, натриум и калиум јони се движат во плазматската мембрана, цитоплазмата и Т-цевките.

Преодните метали во телото се елементи во трагови, цинкот и железото се најчести. Овие метали се користат од одредени протеини (на пример, ензими како кофактор) и се важни за регулирање на активноста на ензимите и транспортните протеини. Кофакторите на ензимите обично се силно врзани за специфичен протеин, меѓутоа, тие можат да се модифицираат за време на катализата, а по катализата секогаш се враќаат во првобитната состојба (не се консумираат). Металните метали се апсорбираат од телото со помош на специјални протеини за транспорт и не се наоѓаат во организмот во слободна состојба, бидејќи тие се поврзани со специфични протеини на носителите (на пример, феритин или металототионии).

Сите живи организми можат да се поделат во осум главни групи, во зависност од тоа кој се користи: извор на енергија, извор на јаглерод и донатор на електрони (оксидирачки супстрат).

1. Како извор на енергија, живите организми можат да ја користат: енергијата на светлината (фотографија) или енергијата на хемиските врски (хемо) Дополнително, да се опишат паразитски организми користејќи ги енергетските ресурси на клетката домаќин, терминот паратроф.
2. Како донатор на електрони (редуктор), живите организми можат да користат: неоргански супстанции (кастинг) или органска материја (орган).
3. Како извор на јаглерод, живите организми користат: јаглерод диоксид (авто) или органска материја (хетеро-) Понекогаш термини авто и хетеротроф користени во однос на другите елементи што се дел од биолошките молекули во намалена форма (на пр. азот, сулфур). Во овој случај, „азотно-автоотровни“ организми се видови кои користат оксидирани неоргански соединенија како извор на азот (на пример, растенија, можат да вршат намалување на нитрати). И "азотни хетеротрофични" се организми кои не се во состојба да го намалат оксидираните форми на азот и користат органски соединенија како негов извор (на пример, животни за кои аминокиселините се извор на азот).

Името на видот на метаболизмот се формира со додавање на соодветните корени и додавање на крајот на коренот -троф-. Табелата ги прикажува можните видови метаболизам со примери:

• Некои автори користат -хидро кога водата делува како донатор на електрони.

Класификацијата е развиена од група автори (А. Лвов, Ц. ван Нил, Ф. Ј Рајан, Е. Татем) и одобрена на 11-тиот симпозиум во лабораторијата „Студениот пристаниште пристаниште“ и првично се користеше за да се опишат видови на исхрана на микроорганизми. Сепак, во моментов се користи за да се опише метаболизмот на другите организми.

Од табелата е очигледно дека метаболичките способности на прокариотите се многу поразновидни во споредба со еукариотите, кои се карактеризираат со фотолитоавтотофни и хемоорганохетеротрофични видови метаболизам.

Треба да се напомене дека некои видови на микроорганизми можат, во зависност од условите на животната средина (осветлување, достапност на органски материи, итн.) И физиолошка состојба, да извршат метаболизам од различни видови. Оваа комбинација на неколку видови метаболизам се опишува како миксотрофија.

При примена на оваа класификација на повеќеклеточни организми, важно е да се разбере дека во рамките на еден организам може да има клетки кои се разликуваат во видот на метаболизмот. Така, клетките на воздушните, фотосинтетичките органи на повеќеклеточни растенија се карактеризираат со фотолитоауттрофичен тип на метаболизам, додека клетките на подземните органи се опишуваат како хемоорганитертерофични. Како и во случај на микроорганизми, кога се менуваат условите на животната средина, стадиумот на развој и физиолошката состојба, може да се промени видот на метаболизмот на клетките на повеќеклеточниот организам. На пример, во мракот и во фаза на ртење на семето, клетките на повисоките растенија го метаболизираат хемо-органо-хетеротрофичен тип.

Метаболизмот се нарекува метаболички процеси во кои се распаѓаат релативно големи органски молекули на шеќери, масти, аминокиселини. За време на катаболизам, се формираат поедноставни органски молекули кои се неопходни за реакции на анаболизам (биосинтеза). Честопати, во текот на реакциите на катаболизам, организмот ја мобилизира енергијата, преведувајќи ја енергијата на хемиските врски на органски молекули добиени за време на варењето на храната, во достапни форми: во форма на АТП, намалени коензими и трансмембрански електрохемиски потенцијал. Терминот катаболизам не е синоним за „енергетски метаболизам“: кај многу организми (на пример, фотоотрофи), главните процеси на складирање на енергија не се директно поврзани со распаѓање на органски молекули. Класификацијата на организмите според видот на метаболизмот може да се заснова на изворот на енергија, како што се гледа во претходниот дел. Хемотрофите ја користат енергијата на хемиските врски, а фотоотрофите ја трошат енергијата на сончевата светлина. Сепак, сите овие различни форми на метаболизам зависат од реаксни реакции кои се поврзани со трансфер на електрони од намалени донатори на молекули, како што се органски молекули, вода, амонијак, водород сулфид, до примачи молекули како кислород, нитрати или сулфат. Кај животните, овие реакции вклучуваат распаѓање на комплексни органски молекули во поедноставни, како што се јаглерод диоксид и вода. Кај фотосинтетичките организми - растенија и цијанобактерии - реакциите на трансфер на електрони не ослободуваат енергија, но тие се користат како начин за зачувување на енергијата апсорбирана од сончевата светлина.

Катаболизам кај животните може да се подели во три главни фази. Прво, големи органски молекули како што се протеини, полисахариди и липиди се распаѓаат на помали компоненти надвор од клетките. Понатаму, овие мали молекули влегуваат во клетките и се претвораат во уште помали молекули, на пример, ацетил-CoA. За возврат, ацетилната група на коензим А оксидира на вода и јаглерод диоксид во циклусот Кребс и респираторниот ланец, ослободувајќи ја енергијата што се чува во форма на АТП.

Уреди за варење

Макромолекулите, како што е скроб, целулоза или протеини, мора да се поделат на помали единици пред да можат да ги користат клетките. Неколку класи на ензими се вклучени во деградација: протеази, кои ги разложуваат протеините до пептиди и аминокиселини, гликозидази, кои ги разложуваат полисахаридите до олиго- и моносахариди.

Микроорганизмите лачат хидролитички ензими во просторот околу нив, што е различно од животните што лачат такви ензими само од специјализирани жлезди клетки. Аминокиселините и моносахаридите, како резултат на активноста на екстрацелуларните ензими, потоа влегуваат во клетките користејќи активен транспорт.

Прв енергетски уредување

За време на катаболизам на јаглени хидрати, сложените шеќери се распаѓаат до моносахариди, кои се апсорбираат од клетките. Откако внатре, шеќерите (на пример, гликозата и фруктозата) се претвораат во пироват за време на гликолизата, а се произведува одредена количина АТП. Пировска киселина (пируват) е средно во неколку метаболички патеки. Главната патека на метаболизмот на пируват е конверзија во ацетил-CoA, а потоа во циклус на трикарбоксилна киселина. Во исто време, дел од енергијата се складира во циклусот Кребс во форма на АТП, а се обновени и молекулите NADH и FAD. Во процесот на гликолиза и циклусот на трикарбоксилна киселина, се формира јаглерод диоксид, што е нуспроизвод на животот. Под анаеробни услови, лактат се формира од пироват со учество на ензимот на лактат дехидрогеназа, а NADH се оксидира во NAD +, што се користи повторно во реакции на гликолиза. Исто така постои и алтернативна патека за метаболизмот на моносахариди - патоза фосфат патека, за време на која енергијата се складира во форма на намален коензим NADPH и се формираат пентози, на пример, рибоза, која е неопходна за синтеза на нуклеински киселини.

Мастите во првата фаза на катаболизам се хидролизираат во слободни масни киселини и глицерин. Масните киселини се распаѓаат за време на бета оксидацијата за да формираат ацетил-CoA, што пак е дополнително катаболизирано во циклусот Кребс, или оди кон синтеза на нови масни киселини. Масните киселини ослободуваат повеќе енергија отколку јаглехидратите, бидејќи мастите содржат конкретно повеќе атоми на водород во нивната структура.

Аминокиселините се користат или за синтетизирање на протеините и другите биомолекули, или се оксидираат до уреа, јаглерод диоксид и служат како извор на енергија. Оксидативната патека на аминокиселинскиот катаболизам започнува со отстранување на амино групата со ензими на трансаминаза. Амино групите се користат во циклусот на уреа, аминокиселините кои немаат амино групи се нарекуваат кето киселини. Некои кето киселини се посредници во циклусот Кребс. На пример, деаминација на глутамат произведува алфа-кетоглутарна киселина. Гликогените аминокиселини исто така можат да се претворат во гликоза во реакции на глуконеогенеза.

Уредување на оксидативната фосфорилација

Во оксидативна фосфорилација, електроните отстранети од молекулите на храната во метаболичките патеки (на пример, во циклусот Кребс) се префрлаат на кислород, а ослободената енергија се користи за синтетизирање на АТП. Кај еукариотите, овој процес се изведува со учество на голем број протеини фиксирани во митохондријални мембрани, наречени респираторни ланци на трансфер на електрони. Кај прокариотите, овие протеини се присутни во внатрешната мембрана на клеточниот ид. Протеините од ланецот за пренос на електрони ја користат енергијата добиена со пренесување на електроните од намалените молекули (на пр. NADH) во кислород за да пумпаат протони низ мембраната.

Кога се пумпаат протоните, се создава разлика во концентрацијата на водородните јони и се појавува електрохемиски градиент. Оваа сила ги враќа протоните назад во митохондриите преку основата на АТП-синтазата. Протокот на протони предизвикува да се ротира прстенот од c-под-единиците на ензимот, како резултат на што активниот центар на синтаза ја менува својата форма и фосфорилати аденозин дифосфат, претворајќи го во АТП.

Уредување на неорганска енергија

Хемолитотрофите се нарекуваат прокариоти, кои имаат посебен вид метаболизам, во која енергијата се формира како резултат на оксидација на неоргански соединенија. Хемолитотрофовите можат да оксидираат молекуларен водород, сулфурни соединенија (на пр. Сулфиди, водород сулфид и неоргански тиосулфати), железо (II) оксид или амонијак. Во овој случај, енергијата од оксидацијата на овие соединенија се генерира од електронски прифаќачи, како што се кислород или нитрити. Процесите на добивање енергија од неоргански супстанции играат важна улога во ваквите биогеохемиски циклуси како што се ацетогенезата, нитрификацијата и денитрификацијата.

Уреди на сончева енергија

Енергијата на сончевата светлина се апсорбира од растенија, цијанобактерии, виолетови бактерии, зелени сулфурни бактерии и некои протозои. Овој процес често се комбинира со конверзија на јаглерод диоксид во органски соединенија како дел од процесот на фотосинтеза (види подолу). Системите за снимање на енергија и фиксација на јаглерод кај некои прокариоти можат да работат одделно (на пример, во пурпурна и зелена сулфурна бактерија).

Во многу организми, апсорпцијата на сончевата енергија во принцип е слична на оксидативната фосфорилација, бидејќи во овој случај енергијата се складира во форма на градиент на концентрација на протони и движечката сила на протоните доведува до синтеза на АТП. Електроните потребни за овој преносен ланец потекнуваат од протеини што собираат светло наречени центри за фотосинтетичка реакција (на пример, родопсини). Во зависност од видот на фотосинтетичките пигменти, класифицирани се два типа на центри за реакција, во моментов, повеќето фотосинтетички бактерии имаат само еден вид, додека растенијата и цијанобактериите се два.

Кај растенијата, алгите и цијанобактериите, фотосистемот II ја користи енергијата на светлината за да ги отстрани електроните од вода, со молекуларен кислород ослободен како нуспроизвод на реакцијата. Електроните потоа влегуваат во цитохроматскиот комплекс b6f, кој користи енергија за да пумпа протони низ тилакоидната мембрана во хлоропластите. Под влијание на електрохемискиот градиент, протоните се движат назад низ мембраната и ја активираат АТП-синтазата. Електроните потоа поминуваат низ фотосистемот I и можат да се користат за да се врати NADP + коензимот, за употреба во циклусот Калвин или за рециклирање да се формираат дополнителни АТП молекули.

Анаболизам - збир на метаболички процеси на биосинтеза на комплексни молекули со трошење на енергија. Комплексните молекули што ги сочинуваат клеточните структури се синтетизираат последователно од поедноставни претходници. Анаболизмот вклучува три главни фази, од кои секоја се катализира со специјализиран ензим. Во првата фаза, претходните молекули се синтетизираат, на пример, аминокиселини, моносахариди, терпеноиди и нуклеотиди. Во втората фаза, прекурсорите со трошење на АТП енергија се претвораат во активирани форми. Во третата фаза, активираните мономери се комбинираат во посложени молекули, на пример, протеини, полисахариди, липиди и нуклеински киселини.

Не сите живи организми можат да ги синтетизираат сите биолошки активни молекули. Автотрофовите (на пример, растенијата) можат да синтетизираат сложени органски молекули од едноставни неоргански ниски молекуларни супстанции како што се јаглерод диоксид и вода. На хетеротрофите им треба извор на посложени супстанции, како што се моносахариди и аминокиселини, за да создадат посложени молекули. Организмите се класифицирани според нивните главни извори на енергија: фотоаотрофите и фотохетротрофите добиваат енергија од сончева светлина, додека хемоауотрофите и хемохетротрофите добиваат енергија од неоргански реакции на оксидација.

Уреди за врзување со јаглерод

Фотосинтезата е процес на биосинтеза на шеќери од јаглерод диоксид, во која потребната енергија се апсорбира од сончевата светлина. Во растенијата, цијанобактерии и алги, фотолизализа на вода се јавува при фотосинтеза на кислород, додека кислородот се ослободува како нуспроизвод. Да се ​​конвертира CO₂ 3-фосфоглицерат ја користи енергијата на АТП и NADP зачувана во фотосистемите. Реакцијата за врзување на јаглерод се изведува со употреба на ензимската рибулозна бифосфат карбоксилаза и е дел од циклусот Калвин. Три типа на фотосинтеза се класифицирани во растенија - по патеката на молекули со три јаглерод, по патеката на четири-јаглеродни молекули (C4) и CAM фотосинтезата. Три вида на фотосинтеза се разликуваат во патеката на врзување на јаглерод диоксид и нејзиното влегување во циклусот Калвин; кај растенијата Ц3, врзувањето на ЦО₂ се јавува директно во циклусот Калвин и кај Ц4 и КАМ СО₂ претходно вклучени во други соединенија. Различни форми на фотосинтеза се адаптации на интензивниот проток на сончева светлина и на суви услови.

Кај фотосинтетичките прокариоти, механизмите на врзување на јаглерод се поразновидни. Јаглерод диоксидот може да се фиксира во циклусот Калвин, во циклусот на обратен Кребс или во реакции на ацетил-CoA карбоксилација. Прокариотите - хемоауотрофите исто така го врзуваат СО₂ низ циклусот Калвин, но енергија од неоргански соединенија се користи за извршување на реакцијата.

Јаглехидрати и гликани Уреди

Во процесот на анаболизам на шеќер, едноставните органски киселини можат да се претворат во моносахариди, на пример, гликоза, а потоа да се користат за синтетизирање на полисахариди, како што е скроб. Формирањето на глукоза од соединенија како пируват, лактат, глицерин, 3-фосфоглицерат и аминокиселини се нарекува глуконогенеза. Во процесот на глуконогенеза, пироват се претвора во гликоза-6-фосфат преку серија на средно соединенија, од кои многу се формираат и за време на гликолизата. Сепак, глуконогенезата не е само гликолиза во спротивна насока, бидејќи неколку хемиски реакции ги катализираат специјалните ензими, што овозможува да се изврши независно регулирање на процесите на формирање и распаѓање на гликоза.

Многу организми чуваат хранливи материи во форма на липиди и масти, меѓутоа, 'рбетниците немаат ензими кои ја катализираат конверзијата на ацетил-CoA (производ на метаболизам на масни киселини) во пируват (супстрат на глуконеогенеза). По продолжено гладување, 'рбетниците започнуваат да ги синтетизираат кетонските тела од масни киселини, што може да ја замени гликозата во ткивата како што е мозокот. Кај растенијата и бактериите, овој метаболички проблем се решава со употреба на глиоксилат циклус, што ја заобиколува фазата на дексабоксилација во циклусот на лимонска киселина и ви овозможува да го претворите ацетил-CoA во оксалоацетат, а потоа да го користите за синтеза на гликоза.

Полисахаридите извршуваат структурни и метаболички функции, а исто така можат да се комбинираат со липиди (гликолипиди) и протеини (гликопротеини) со употреба на ензими олигосахариди трансфераза.

Масни киселини, изопреноиди и стероиди Уредување

Масните киселини се формираат со синтази на масни киселини од ацетил-CoA. Јаглеродниот скелет на масни киселини е проширен во циклусот на реакции во кои прво се приклучува ацетил групата, а потоа карбонилната група се сведува на хидроксилна група, потоа се јавуваат дехидрација и последователно закрепнување. Ензимите на биосинтеза на масни киселини се класифицирани во две групи: кај животни и габи, сите реакции на синтеза на масни киселини се спроведуваат од еден мултифункционален протеин од типот I, во растителни пластиди и во бактерии, секој вид се катализира со посебни ензими од типот II.

Терпените и терпеноидите се претставници на најголемата класа на растителни природни производи. Претставниците на оваа група на супстанции се деривати на изопрен и се формираат од активирани прекурсори на изопентил пирофосфат и диметилалил пирофосфат, кои, пак, се формираат во различни метаболички реакции. Кај животните и архиите, изопентил пирофосфат и диметилалил пирофосфат се синтетизираат од ацетил-CoA во мевалонатната патека, додека кај растенијата и бактериите, пируват и глицералдехид-3-фосфат се подлоги на не-мевалонатната патека. При реакции на стеороидна биосинтеза, молекулите на изопренот се комбинираат и формираат сквален, кои потоа формираат циклични структури со формирање на ланостерол. Ланостерол може да се претвори во други стероиди, како холестерол и ергостерол.

Уредување на верверички

Организмите се разликуваат во нивната способност да синтетизираат 20 вообичаени аминокиселини. Повеќето бактерии и растенија можат да ги синтетизираат сите 20, но цицачите можат да синтетизираат само 10 есенцијални аминокиселини. Така, во случај на цицачи, 9 есенцијални аминокиселини мора да се добијат од храна. Сите аминокиселини се синтетизираат од посредници на гликолиза, циклус на лимонска киселина или патоза монофосфатна патека. Пренесувањето на амино групите од аминокиселините во алфа-кето киселините се нарекува трансаминација. Донатори на амино групите се глутамат и глутамин.

Аминокиселините поврзани со пептидни врски формираат протеини. Секој протеин има единствена низа на остатоци од аминокиселини (примарна структура на протеини). Исто како што буквите од азбуката можат да се комбинираат со формирање на скоро бесконечни варијации на зборови, аминокиселините можат да се врзуваат во една или друга секвенца и да формираат најразлични протеини. Ензимот на аминоацил-tRNA синтетаза го катализира атапно-зависното додавање на аминокиселини во tRNA со естерски врски и се формираат аминоацил-tRNA. Аминоацил-tRNAs се подлоги за рибозоми кои комбинираат аминокиселини во долги полипептидни ланци со помош на мРНА матрица.

Погледнете го видеото: Епизода 452 - тоалет и метаболизам (Ноември 2024).