Farë është një metabolizëm?

metabolizëm ose shkëmbimi i substancave - Një grup i reaksioneve kimike që ndodhin në një organizëm të gjallë për të ruajtur jetën. Këto procese lejojnë që organizmat të rriten dhe shumohen, të mbajnë strukturat e tyre dhe t'u përgjigjen ndikimeve mjedisore.

Metabolizmi zakonisht ndahet në 2 faza: katabolizëm dhe anabolizëm. Gjatë katabolizmit, substancat organike komplekse degradojnë në ato më të thjeshta, zakonisht lëshojnë energji. Dhe në proceset e anabolizmit - nga ato më të thjeshta sintetizohen substanca më komplekse dhe kjo shoqërohet me kosto energjetike.

Një seri reagimesh kimike metabolike quhen rrugë metabolike. Në to, me pjesëmarrjen e enzimave, disa molekula të rëndësishme biologjikisht shndërrohen sekuenciale në të tjera.

Enzimat luajnë një rol të rëndësishëm në proceset metabolike sepse:

• veprojnë si katalizatorë biologjikë dhe zvogëlojnë energjinë e aktivizimit të një reaksioni kimik,
• ju lejojnë të rregulloni rrugët metabolike në përgjigje të ndryshimeve në mjedisin e qelizës ose sinjalet nga qelizat e tjera.

Karakteristikat metabolike ndikojnë nëse një molekulë e veçantë është e përshtatshme për t'u përdorur nga trupi si një burim energjie. Për shembull, disa prokariote përdorin sulfid hidrogjeni si burim energjie, por ky gaz është toksik për kafshët. Shkalla e metabolizmit ndikon gjithashtu në sasinë e ushqimit të nevojshëm për trupin.

Molekulat biologjike

Rrugët kryesore metabolike dhe përbërësit e tyre janë të njëjta për shumë specie, gjë që tregon unitetin e origjinës së të gjitha gjallesave. Për shembull, disa acide karboksilike, të cilat janë ndërmjetës në ciklin e acidit trikarboksilik, janë të pranishëm në të gjithë organizmat, nga bakteret deri tek organizmat multelelizor eukariotik. Ngjashmëritë në metabolizëm lidhen me efikasitetin e lartë të rrugëve metabolike, si dhe me shfaqjen e hershme të tyre në historinë e evolucionit.

Molekulat biologjike

Lëndët organike që përbëjnë të gjitha gjallesat (kafshët, bimët, kërpudhat dhe mikroorganizmat) përfaqësohen kryesisht nga aminoacidet, karbohidratet, lipidet (shpesh quhen yndyrna) dhe acide nukleike. Meqenëse këto molekula janë thelbësore për jetën, reagimet metabolike janë të përqendruara në krijimin e këtyre molekulave kur ndërtojnë qelizat dhe indet ose shkatërrojnë ato për t'u përdorur si një burim energjie. Shumë reagime të rëndësishme biokimike kombinohen për sintetizimin e ADN-së dhe proteinave.

Roli metabolik

Metabolizmi meriton t’i kushtohet vëmendje e madhe. Në fund të fundit, furnizimi i qelizave tona me substanca të dobishme varet nga puna e tij e vendosur. Baza e metabolizmit është reaksione kimike që ndodhin në trupin e njeriut. Substancat e nevojshme për jetën e trupit që marrim me ushqim.

Përveç kësaj, ne kemi nevojë për më shumë oksigjen, të cilin e thithim së bashku me ajrin. Në mënyrë ideale, duhet të shihet një ekuilibër midis proceseve të ndërtimit dhe prishjes. Sidoqoftë, ky ekuilibër shpesh mund të shqetësohet dhe ka shumë arsye për këtë.

Shkaqet e çrregullimeve metabolike

Ndër shkaqet e para të çrregullimeve metabolike mund të identifikohet faktori trashëgues. Edhe pse është e papërballueshme, është e mundur dhe e domosdoshme ta luftosh atë! Gjithashtu, çrregullimet metabolike mund të shkaktohen nga sëmundjet organike. Sidoqoftë, shpesh këto çrregullime janë rezultat i kequshqyerjes sonë.

Si një tepricë e ushqyesve, dhe mungesa e tyre është shumë e dëmshme për trupin tonë. Dhe pasojat mund të jenë të pakthyeshme. Një tepricë e ushqyesve të caktuar lind si rezultat i konsumit të tepërt të ushqimeve të yndyrshme, dhe një mangësi lind nga respektimi i rreptë i dietave të ndryshme për humbje peshe. Dieta kryesore është më shpesh një dietë monotone, e cila çon në mungesë të ushqyesve thelbësorë, nga ana tjetër, kjo do të çojë në mënyrë të pashmangshme në zhvillimin e sëmundjeve të ndryshme. Një alergji ndaj shumicës së ushqimeve është e mundur.

Sëmundjet metabolike

Edhe pas balancimit të të gjitha proceseve metabolike, furnizimit të trupit me vitaminat që mungojnë, ne rrezikojmë të marrim një numër sëmundjesh serioze të shkaktuara nga produktet e kalbjes së qelizave tona. Produktet e kalbjes kanë gjithçka të gjallë dhe në rritje, dhe ky është ndoshta armiku më i rrezikshëm për shëndetin tonë. Me fjalë të tjera, trupi duhet të pastrohet nga toksinat në kohë, ose ata thjesht do të fillojnë ta helmojnë atë. Mbetja e tepërt, produktet e kalbjes shkaktojnë sëmundje kronike dhe ngadalësojnë punën e të gjithë organizmit.

Me çrregullime të metabolizmit të karbohidrateve, shfaqet një sëmundje serioze - diabeti mellitus, me metabolizëm të pahijshëm të yndyrës, akumulohet kolesterol (Si të ulni kolesterolin në shtëpi pa ilaçe?), Që shkakton sëmundje të zemrës dhe enëve të gjakut. Radikalet e lira, të cilat po bëhen të bollshme, kontribuojnë në shfaqjen e tumoreve malinje.

Obeziteti është gjithashtu një pasojë e zakonshme e problemeve metabolike. Ky grup përfshin gjithashtu përdhes, çrregullime të tretjes, disa forma të diabetit, etj. Mosbalancimi i mineraleve dhe vitaminave çon në dëmtimin e muskujve, eshtrave, çrregullime të rënda të sistemit kardiovaskular. Tek fëmijët, kjo mund të çojë në pasoja shumë të rënda në formën e rritjes dhe zhvillimit të mahnitur. Vlen të përmendet se përdorimi shtesë i vitaminave nuk rekomandohet gjithmonë, sepse mbingarkesa e tyre gjithashtu mund të ketë pasoja negative.

Parandalim

Për të rregulluar proceset metabolike në trupin tonë, duhet të dimë se ekzistojnë disa substanca që parandalojnë formimin e toksinave dhe përmirësojnë cilësinë e metabolizmit.

E para është oksigjeni. Sasia optimale e oksigjenit në indet aktivizon ndjeshëm proceset metabolike.

Së dyti, vitamina dhe minerale. Me moshën, të gjitha proceset ngadalësohen, ekziston një bllokim i pjesshëm i enëve të gjakut, kështu që është e rëndësishme të kontrollohet marrja e një sasie të mjaftueshme të mineraleve, karbohidrateve dhe oksigjenit. Kjo do të sigurojë punën e mirë të metabolizmit të ujit me kripë të qelizës, pasi pas kalimit të kohës qeliza thahet dhe nuk merr më të gjitha elementet e nevojshëm për jetën e saj. Duke e ditur këtë, është e rëndësishme për ne që të ushqehen artificialisht qelizat e plakjes.

Ka shumë rekomandime dhe ilaçe që rregullojnë metabolizmin. Në mjekësinë popullore, algat e Detit të Bardhë - fukus, fituan popullaritet të gjerë, ai përmban një grup të vlefshëm mineralesh dhe vitamina të dobishme të nevojshme për të përmirësuar metabolizmin. Ushqimi i duhur, përjashtimi nga dieta e ushqimeve që përmbajnë kolesterol dhe substanca të tjera të dëmshme është një mënyrë tjetër që trupi të funksionojë në mënyrë të përsosur.

Education: Instituti Mjekësor i Moskës I. Sechenov, specialiteti - "Biznesi mjekësor" në 1991, në 1993 "Sëmundjet profesionale", në 1996 "Terapia".

Kontejnerë plastikë të ushqimit: fakte dhe mite!

Aminoacidet dhe proteinat Ndryshoni

Proteinat janë biopolimerë dhe përbëhen nga mbetje aminoacide të bashkuara nga lidhjet peptide. Disa proteina janë enzima dhe katalizojnë reaksione kimike. Proteinat e tjera kryejnë një funksion strukturor ose mekanik (për shembull, formoni një skelet). Proteinat gjithashtu luajnë një rol të rëndësishëm në sinjalizimin e qelizave, përgjigjet imune, grumbullimin e qelizave, transportin aktiv nëpër membranat dhe rregullimin e ciklit qelizor.

Farë është metabolizmi?

Metabolizmi (ose metabolizmi) është një kombinim i proceseve të shndërrimit të kalorive ushqimore në energji për jetën e një organizmi. Metabolizmi fillon me tretjen dhe aktivitetin fizik dhe mbaron me frymëmarrjen e personit gjatë gjumit, kur trupi furnizon oksigjen në organe të ndryshme pa pjesëmarrjen e trurit dhe plotësisht në mënyrë autonome.

Koncepti i metabolizmit është i lidhur ngushtë me llogaritjen e marrjes ditore të kalorive, e cila është pika fillestare në çdo dietë për humbje peshe ose fitim të muskujve. Bazuar në moshën, gjininë dhe parametrat fizikë, përcaktohet niveli i metabolizmit bazë - domethënë numri i kalorive të nevojshme për të mbuluar kërkesat ditore të trupit për energji. Në të ardhmen, ky tregues shumëzohet me një tregues të veprimtarisë njerëzore.

Shpesh besohet se shpejtimi i metabolizmit është i mirë për humbjen e peshës, pasi shkakton që trupi të djeg më shumë kalori. Në realitet, metabolizmi i njerëzve me humbje peshe zakonisht ngadalësohet, pasi përshpejtimi i metabolizmit mund të arrihet vetëm duke rritur njëkohësisht marrjen e kalorive dhe rritjen e nivelit të aktivitetit fizik - domethënë gjatë trajnimit të forcës për rritjen e muskujve.

Redaktimi i lipideve

Lipidet janë pjesë e membranave biologjike, për shembull, membranat plazmatike, janë përbërës të koenzimave dhe burimeve të energjisë. Lipidet janë molekula biologjike hidrofobike ose amfifilike të tretshme në tretës organikë si benzeni ose kloroformi. Yndyrnat janë një grup i madh i komponimeve që përfshijnë acide yndyrore dhe glicerinë. Molekula e alkoolit trihidrik të glicerinës, që formon tre lidhje komplekse të esterit me tre molekula të acidit yndyror, quhet trigliceride. Së bashku me mbetjet e acidit yndyror, lipidet komplekse mund të përfshijnë, për shembull, spingozinën (sphingolipidet), grupet e fosfatit hidrofil (në fosfolipidet). Steroidet, siç është kolesteroli, janë një klasë tjetër e madhe e lipideve.

Redaktoni karbohidratet

Sheqernat mund të ekzistojnë në një formë rrethore ose lineare në formën e aldehideve ose ketoneve, ato kanë disa grupe hidroksil. Karbohidratet janë molekulat biologjike më të zakonshme. Karbohidratet kryejnë këto funksione: ruajtjen e energjisë dhe transportimin (niseshte, glikogjen), strukturore (celulozë bimore, kitinë në kërpudha dhe kafshë). Monomet më të zakonshëm të sheqerit janë heksozat - glukoza, fruktoza dhe galaktoza. Monosakaridet janë pjesë e polisaharideve më komplekse lineare ose të degëzuara.

Si të shpejtoni metabolizmin?

Ndikimi i ushqimit në përshpejtimin e metabolizmit nuk është aq i qartë sa duket në shikim të parë. Përkundër faktit se ka shumë produkte që përkeqësojnë metabolizmin - nga ato që çojnë në shtim në peshë të sheqerit dhe karbohidrateve të tjera të shpejta, deri tek margarina me yndyrnat e saj trans - vetëm shumë pak produkte mund të përshpejtojnë metabolizmin.

Meqenëse cikli metabolik i trupit mund të zgjasë disa ditë (për shembull, me një refuzim të plotë të karbohidrateve, trupi do të kalojë në dietën ketogjenike vetëm për 2-3 ditë), metabolizmi nuk mund të përshpejtohet duke ngrënë një produkt të vetëm ose duke pirë një smoothie perimesh për humbje peshe. Ndër të tjera, nxitimi i metabolizmit zakonisht shoqërohet me oreks të rritur - gjë që nuk është gjithmonë e dobishme kur ndiqni një dietë për humbje peshe.

Proceset metabolike të humbjes së peshës

Supozoni se një person me mbipeshë vendosi të humb peshë, duke u angazhuar në mënyrë aktive në ushtrime fizike dhe filloi një dietë me kalori të ulur. Ai gjithashtu lexoi se për të shpejtuar metabolizmin duhet të pini më shumë ujë dhe të hani ananas, të pasur me bromelain enzimë "shkatërruese të yndyrës". Sidoqoftë, rezultati përfundimtar nuk do të jetë një përshpejtim i metabolizmit në të gjitha, por ngadalësimi i tij i mprehtë.

Arsyeja është e thjeshtë - trupi do të fillojë të dërgojë sinjale se niveli i aktivitetit fizik është rritur në mënyrë dramatike, dhe marrja e energjisë nga ushqimi ka rënë ndjeshëm. Dhe sa më aktivisht një person të angazhohet në ushtrime dhe dieta më e rreptë që ai vëzhgon, aq më i fortë do të mendojë se trupi do të mendojë se "koha e keqe" ka ardhur dhe është koha për të ngadalësuar metabolizmin për të kursyer rezervat e yndyrës - plus, niveli i kortizolit dhe leptinës do të rritet.

Si të përshpejtoni metabolizmin?

Për të humbur peshë, nuk keni nevojë të përpiqeni të "shpërndani" metabolizmin dhe të shpejtoni metabolizmin sa më shumë që të jetë e mundur - para së gjithash, duhet të jeni më të kujdesshëm se nga cilat produkte trupi merr kalori ditore. Në shumicën e rasteve, normalizimi i dietës dhe kontrolli i indeksit glicemik të karbohidrateve të konsumuara do të çojë shpejt në normalizimin e proceseve metabolike.

Shpesh njerëzit duke u përpjekur të humbin peshë mbivlerësojnë kostot e energjisë të stërvitjes fizike, ndërsa nënvlerësojnë ndjeshëm përmbajtjen kalori të ushqimit që konsumojnë. Për shembull, sheqeri që përmbahet në një kanaçe kola është e mjaftueshme për një vrap 30-40 minuta - me fjalë të tjera, është shumë më e lehtë të heqësh dorë nga kola se sa të shterrosh veten me ushtrime rraskapitëse, duke u përpjekur të djegësh këto kalori.

Redaktimi i Nukleotideve

Molekulat e polimerit të ADN-së dhe ARN-së janë zinxhirë të gjatë, pa transaksione të nukleotideve. Acidet nukleike kryejnë funksionin e ruajtjes dhe zbatimit të informacionit gjenetik që kryhet gjatë proceseve të replikimit, transkriptimit, përkthimit dhe biosintezës së proteinave. Informacioni i koduar në acidet nukleike mbrohet nga ndryshimet nga sistemet e riparimit dhe shumëfishohet me replikimin e ADN-së.

Disa viruse kanë një gjenom që përmban ARN. Për shembull, virusi i imunitetit të njeriut përdor transkriptim të kundërt për të krijuar një model ADN nga gjenomi i tij që përmban ARN. Disa molekula të ARN-së kanë veti katalitike (ribozima) dhe janë pjesë e spliceozomeve dhe ribozomeve.

Nukleozidet janë produkte të shtimit të bazave të azotit në ribozimin e sheqerit. Shembuj të bazave azotike janë komponimet heterociklike që përmbajnë azot - derivatet e purines dhe pirimidines. Disa nukleotide veprojnë gjithashtu si koenzima në reaksionet funksionale të transferimit të grupit.

Redaktimi i koenzimave

Metabolizmi përfshin një gamë të gjerë reaksionesh kimike, shumica e të cilave kanë të bëjnë me disa lloje kryesore të reagimeve funksionale të transferimit të grupit. Koenzimat përdoren për transferimin e grupeve funksionale midis enzimave që katalizojnë reaksionet kimike. Do klasë e reaksioneve kimike të transferimit të grupeve funksionale katalizohet nga enzimat individuale dhe nga kofaktorët e tyre.

Trifosfati i adenozinës (ATP) është një nga koenzimet qendrore, një burim universal i energjisë së qelizave. Ky nukleotid përdoret për të transferuar energjinë kimike të ruajtur në lidhje makroergjike midis reaksioneve të ndryshme kimike. Në qelizat, ekziston një sasi e vogël e ATP, e cila rigjenerohet vazhdimisht nga ADP dhe AMP. Trupi i njeriut konsumon masë ATP në ditë të barabartë me masën e trupit të vet. ATP vepron si një lidhje midis katabolizmit dhe anabolizmit: me reaksione katabolike, ATP formohet, me reaksione anabolike, harxhohet energji. ATP gjithashtu vepron si një dhurues i grupit fosfat në reagimet e fosforilimit.

Vitaminat janë substanca organike me peshë të ulët molekulare që kërkohen në sasi të vogla, dhe, për shembull, shumica e vitaminave nuk sintetizohen tek njerëzit, por fitohen me ushqim ose përmes mikroflora gastrointestinale. Në trupin e njeriut, shumica e vitaminave janë koofaktorë të enzimave. Shumica e vitaminave fitojnë aktivitet biologjik të ndryshuar, për shembull, të gjitha vitaminat e tretshme në ujë në qeliza janë fosforiluar ose kombinuar me nukleotide. Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) është një derivat i vitaminës B₃ (niacin), dhe është një koenzim i rëndësishëm - pranues i hidrogjenit. Qindra enzima të ndryshme të dehidrogjenazës heqin elektrone nga molekulat e substrateve dhe i transferojnë ato në molekulat NAD +, duke e zvogëluar atë në NADH. Forma e oksiduar e koenzimës është një substrat për reduktaza të ndryshme në qelizë. NAD në qelizë ekziston në dy forma të lidhura me NADH dhe NADPH. NAD + / NADH është më i rëndësishëm për reaksionet katabolike, dhe NADP + / NADPH përdoret më shpesh në reaksione anabolike.

Substancat Inorganike dhe Kofaktorët Ndryshojnë

Elementet inorganike luajnë një rol vendimtar në metabolizmin. Rreth 99% të masës së një gjitar përbëhet nga karboni, azoti, kalciumi, natriumi, magnezi, klori, kaliumi, hidrogjeni, fosfori, oksigjeni dhe squfuri. Komponimet organike të rëndësishme biologjike (proteina, yndyrna, karbohidrate dhe acide nukleike) përmbajnë një sasi të madhe të karbonit, hidrogjenit, oksigjenit, azotit dhe fosforit.

Shumë komponime inorganike janë elektrolite jonike. Jonet më të rëndësishëm për trupin janë natriumi, kaliumi, kalciumi, magnezi, kloridet, fosfatet dhe bikarbonatet. Bilanci i këtyre joneve brenda qelizës dhe në mjedisin joqelizor përcakton presionin osmotik dhe pH. Përqendrimet e joneve gjithashtu luajnë një rol të rëndësishëm në funksionimin e qelizave nervore dhe muskujve. Potenciali i veprimit në indet ngacmuese lind nga shkëmbimi i joneve midis lëngut joqelizor dhe citoplazmës. Elektrolitet hyjnë dhe dalin nga qeliza përmes kanaleve jonike në membranën plazmatike. Për shembull, gjatë tkurrjes së muskujve, jonet e kalciumit, natriumit dhe kaliumit lëvizin në membranën plazmatike, citoplazmën dhe tubat T.

Metalet e tranzicionit në trup janë elementë gjurmë, zinku dhe hekuri janë më të zakonshmet. Këto metale përdoren nga proteina të caktuara (për shembull, enzimat si kofaktorë) dhe janë të rëndësishme për rregullimin e veprimtarisë së enzimave dhe proteinave të transportit. Kofaktorët e enzimave zakonisht lidhen fort me një proteinë specifike, megjithatë, ato mund të modifikohen gjatë katalizës, dhe pas katalizës, ato gjithmonë kthehen në gjendjen e tyre origjinale (nuk konsumohen). Metalet gjurmë thithen nga trupi duke përdorur proteina të veçanta transporti dhe nuk gjenden në trup në një gjendje të lirë, pasi ato shoqërohen me proteina specifike bartëse (për shembull, ferritin ose metallothioneins).

Të gjithë organizmat e gjallë mund të ndahen në tetë grupe kryesore, në varësi të të cilave përdoret: një burim energjie, një burim karboni dhe një dhurues elektroni (substrati i oksidueshëm).

1. Si burim energjie, organizmat e gjallë mund të përdorin: energjinë e dritës (foto-) ose energjia e lidhjeve kimike (chemo-). Për më tepër, për të përshkruar organizmat parazitare që përdorin burimet e energjisë të qelizës pritëse, termi paratrof.
2. Si një dhurues elektroni (agjent reduktues), organizmat e gjallë mund të përdorin: substanca inorganike (LITHO) ose lëndë organike (organic-).
3. Si burim karboni, organizmat e gjallë përdorin: dioksid karboni (auto-) ose lëndë organike (hetero). Ndonjëherë termat auto- dhe heterotroph të përdorura në lidhje me elementë të tjerë që janë pjesë e molekulave biologjike në formë të zvogëluar (p.sh. azoti, squfuri). Në këtë rast, organizmat "azot-autotrofikë" janë specie që përdorin komponime të oksiduara inorganike si burim azoti (për shembull, bimët, mund të kryejnë uljen e nitrateve). Dhe "heterotrofi i azotit" janë organizma që nuk janë në gjendje të kryejnë zvogëlimin e formave të oksiduara të azotit dhe përdorin përbërës organikë si burim të tij (për shembull, kafshët për të cilat aminoacidet janë burimi i azotit).

Emri i llojit të metabolizmit formohet duke shtuar rrënjët përkatëse dhe duke shtuar në fund të rrënjës -trof-. Tabela tregon llojet e mundshme të metabolizmit me shembuj:

• Disa autorë përdorin -gidro- kur uji vepron si një dhurues elektroni.

Klasifikimi u zhvillua nga një grup autorësh (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) dhe u aprovua në simpoziumin e 11-të në laboratorin e Ftohtë Spring Harbour dhe u përdor fillimisht për të përshkruar llojet e ushqimit të mikroorganizmave. Sidoqoftë, aktualisht përdoret për të përshkruar metabolizmin e organizmave të tjerë.

Nga tabela është e qartë se aftësitë metabolike të prokariotëve janë shumë më të larmishme në krahasim me eukariotët, të cilat karakterizohen nga llojet e metabolizmit fotolitoautotrofik dhe kimoorganoheterotrofik.

Duhet të theksohet se disa lloje të mikroorganizmave, në varësi të kushteve mjedisore (ndriçimi, disponueshmëria e substancave organike, etj.) Dhe gjendja fiziologjike, mund të kryejnë metabolizëm të llojeve të ndryshme. Ky kombinim i disa llojeve të metabolizmit përshkruhet si mikotrofi.

Kur aplikoni këtë klasifikim në organizmat shumëqelizorë, është e rëndësishme të kuptoni se brenda një organizmi mund të ketë qeliza që ndryshojnë në llojin e metabolizmit. Pra, qelizat e organeve ajrore, fotosintetike të bimëve shumëqelizore karakterizohen nga lloji metabolizëm fotolitoautotrofik, ndërsa qelizat e organeve nëntokësore përshkruhen si kimoorganoterotrofike. Ashtu si në rastin e mikroorganizmave, kur kushtet mjedisore, faza e zhvillimit dhe gjendja fiziologjike ndryshojnë, lloji i metabolizmit të qelizave të një organizmi shumëqelizor mund të ndryshojë. Për shembull, në errësirë ​​dhe në fazën e mbirjes së farës, qelizat e bimëve më të larta metabolizojnë një lloj kimoorgano-heterotrofik.

Metabolizmi quhet procese metabolike në të cilat prishen molekula organike relativisht të mëdha të sheqernave, yndyrave, aminoacideve. Gjatë katabolizmit, formohen molekula organike më të thjeshta që janë të nevojshme për reaksione anabolizmi (biosintezës). Shpesh, është në rrjedhën e reaksioneve të katabolizmit që trupi mobilizon energjinë, duke përkthyer energjinë e lidhjeve kimike të molekulave organike të marra gjatë tretjes së ushqimit, në forma të arritshme: në formën e ATP, koenzimat e zvogëluara dhe potencialin elektrokimik transmembranor. Termi katabolizëm nuk është sinonim i "metabolizmit të energjisë": në shumë organizma (për shembull, fototrofë), proceset kryesore të ruajtjes së energjisë nuk lidhen drejtpërdrejt me prishjen e molekulave organike. Klasifikimi i organizmave sipas llojit të metabolizmit mund të bazohet në burimin e energjisë, siç reflektohet në pjesën e mëparshme. Kimotrofët përdorin energjinë e lidhjeve kimike, dhe fototrofet konsumojnë energjinë e dritës së diellit. Sidoqoftë, të gjitha këto forma të ndryshme të metabolizmit varen nga reaksionet redoks, të cilat shoqërohen me transferimin e elektroneve nga dhuruesit e reduktuar të molekulave, siç janë molekulat organike, uji, amoniaku, sulfidi i hidrogjenit, te molekulat pranuese si oksigjeni, nitratet ose sulfati. Në kafshë, këto reagime përfshijnë ndarjen e molekulave organike komplekse në ato më të thjeshta, siç janë dioksidi i karbonit dhe uji. Në organizmat fotosintetikë - bimët dhe cianobakteret - reaksionet e transferimit të elektroneve nuk lëshojnë energji, por ato përdoren si një mënyrë për të ruajtur energjinë e thithur nga rrezet e diellit.

Katabolizmi te kafshët mund të ndahet në tre faza kryesore. Së pari, molekula të mëdha organike siç janë proteinat, polisakaridet dhe lipidet zbërthehen në përbërës më të vegjël jashtë qelizave. Më tej, këto molekula të vogla futen në qeliza dhe shndërrohen në molekula edhe më të vogla, për shembull, acetil-CoA. Nga ana tjetër, grupi acetil i koenzimës A oksidohet në ujë dhe dioksid karboni në ciklin Krebs dhe zinxhirin e frymëmarrjes, duke lëshuar energji që ruhet në formën e ATP.

Redaktimi i tretjes

Makromolekulat si niseshte, celuloza ose proteina duhet të ndahen në njësi më të vogla para se ato të përdoren nga qelizat. Disa klasa të enzimave janë të përfshira në degradim: proteazat, të cilat zbërthejnë proteina te peptidet dhe aminoacidet, glikozidazat, të cilat zbërthejnë polisakaridet deri në oligo- dhe monosakaride.

Mikroorganizmat sekretojnë enzima hidrolitike në hapësirën përreth tyre, e cila është e ndryshme nga kafshët që sekretojnë enzima të tilla vetëm nga qelizat e specializuara të gjëndrave. Aminoacidet dhe monosakaridet, që vijnë nga aktiviteti i enzimave joqelizore, më pas futen në qelizat duke përdorur transport aktiv.

Getting Redaktimi i Energjisë

Gjatë katabolizmit të karbohidrateve, sheqernat komplekse prishen në monosakaride, të cilat thithen nga qelizat. Pasi brenda, sheqernat (për shembull, glukoza dhe fruktoza) shndërrohen në piruvate gjatë glikolizës, dhe prodhohet një sasi e caktuar e ATP. Acidi piruvik (piruvate) është një ndërmjetës në disa rrugë metabolike. Rruga kryesore e metabolizmit piruvate është shndërrimi në acetil-CoA dhe më pas në ciklin e acidit trikarboksilik. Në të njëjtën kohë, një pjesë e energjisë ruhet në ciklin e Krebs në formën e ATP, dhe molekulat NADH dhe FAD gjithashtu janë rikthyer. Në procesin e glikolizës dhe ciklit të acidit trikarboksilik, formohet dioksidi i karbonit, i cili është një nënprodukt i jetës. Në kushte anaerobe, si rezultat i glikolizës nga piruvati me pjesëmarrjen e enzimës dehidrogjenaza të laktatit, formohet laktati, dhe NADH oksidohet në NAD +, i cili ripërdoret në reaksionet e glikolizës. Ekziston edhe një rrugë alternative për metabolizmin e monosakarideve - rruga e fosfatit pentozë, gjatë së cilës energjia ruhet në formën e koenzimës së zvogëluar NADPH dhe formohen pentoza, për shembull, riboza, e cila është e nevojshme për sintezën e acideve nukleike.

Yndyrnat në fazën e parë të katabolizmit hidrolizohen në acide yndyrore të lira dhe glicerinë. Acidet yndyrore prishen gjatë oksidimit të beta për të formuar acetil-CoA, e cila nga ana tjetër është katabolizuar më tej në ciklin Krebs, ose shkon në sintezën e acideve yndyrore të reja. Acidet yndyrore lëshojnë më shumë energji sesa karbohidratet, pasi yndyrnat përmbajnë posaçërisht më shumë atome hidrogjeni në strukturën e tyre.

Aminoacidet përdoren ose për të sintetizuar proteinat dhe biomolekulat e tjera, ose oksidohen në ure, dioksid karboni dhe shërbejnë si burim energjie. Rruga oksiduese e katabolizmit të aminoacideve fillon me heqjen e grupit amino nga enzimat e transaminazës. Amino grupet përdoren në ciklin e ure, aminoacidet që mungojnë amino grupet quhen acide keto. Disa acide keto janë ndërmjetës në ciklin e Krebs. Për shembull, deaminimi i glutamate prodhon acid alfa-ketoglutarik. Aminoacidet glikogjenike gjithashtu mund të shndërrohen në glukozë në reaksionet e glukoneogjenezës.

Redaktimi i Fosforilimit oksidativ

Në fosforilimin oksidativ, elektronet e hequra nga molekulat e ushqimit në rrugët metabolike (për shembull, në ciklin Krebs) transferohen në oksigjen, dhe energjia e lëshuar përdoret për të sintetizuar ATP. Në eukariotët, ky proces kryhet me pjesëmarrjen e një numri proteinash të fiksuara në membranat mitokondriale, të quajtura zinxhiri respirator i transferimit të elektroneve. Në prokariotët, këto proteina janë të pranishme në membranën e brendshme të murit të qelizës. Proteinat e zinxhirit të transferimit të elektroneve përdorin energjinë e marrë duke transferuar elektrone nga molekula të reduktuara (p.sh. NADH) në oksigjen për të pompuar protonet përmes membranës.

Kur pompohen protonet, krijohet një ndryshim në përqendrimin e joneve të hidrogjenit dhe lind një gradient elektrokimik. Kjo forcë i kthen protonët përsëri në mitokondri përmes bazës së sintezës ATP. Rrjedha e protoneve bën që të rrotullohet unaza nga c-nën-njësitë e enzimës, si rezultat i së cilës qendra aktive e sintezës ndryshon formën e saj dhe fosforilon adenozin difosfatin, duke e shndërruar atë në ATP.

Redaktimi i Energjisë Inorganike

Hemolitotrofet quhen prokariote, të cilat kanë një lloj të veçantë të metabolizmit, në të cilin energjia formohet si rezultat i oksidimit të komponimeve inorganike. Kimolithotrofet mund të oksidojnë hidrogjenin molekular, komponimet e squfurit (p.sh. sulfidet, sulfidin e hidrogjenit dhe thiosulfatet inorganike), oksidin e hekurit (II) ose amoniakun. Në këtë rast, energjia nga oksidimi i këtyre komponimeve prodhohet nga pranuesit e elektroneve, siç janë oksigjeni ose nitritet. Proceset e përftimit të energjisë nga substancat inorganike luajnë një rol të rëndësishëm në cikle të tilla biogjeokimike si acetogjeneza, nitrifikimi dhe zhvlerësimi.

Redaktimi i Energjisë së Diellit

Energjia e dritës së diellit thithet nga bimët, cianobakteret, bakteret e purpurta, bakteret e gjelbërta të squfurit dhe disa protozoa. Ky proces shpesh kombinohet me shndërrimin e dioksidit të karbonit në komponime organike si pjesë e procesit të fotosintezës (shiko më poshtë). Sistemet e kapjes së energjisë dhe fiksimit të karbonit në disa prokariote mund të funksionojnë veçmas (për shembull, në bakteret e squfurit të purpurt dhe të gjelbër).

Në shumë organizma, thithja e energjisë diellore është në parim e ngjashme me fosforilimin oksidativ, pasi në këtë rast energjia ruhet në formën e një gradienti të përqendrimit të protoneve dhe forca lëvizëse e protoneve çon në sintezën e ATP. Elektronet e nevojshme për këtë zinxhir transferimi vijnë nga proteina të korrjes së dritës të quajtura qendra të reagimit fotosintetik (për shembull, rodopsins). Në varësi të llojit të pigmenteve fotosintetike, klasifikohen dy lloje të qendrave të reagimit; aktualisht, shumica e baktereve fotosintetike kanë vetëm një lloj, ndërsa bimët dhe cianobakteret janë dy.

Në bimët, algat dhe cianobakteret, fotosistemi II përdor energjinë e dritës për të larguar elektronet nga uji, me oksigjenin molekular të lëshuar si një nënprodukt i reagimit. Elektronet më pas futen në kompleksin citokrom b6f, i cili përdor energji për të pompuar protonet përmes membranës tilakoide në kloroplastet. Nën ndikimin e gradientit elektrokimik, protonet lëvizin përsëri nëpër membranë dhe shkaktojnë sintezën ATP. Elektronet më pas kalojnë përmes fotosistemit I dhe mund të përdoren për të rivendosur koenzimën NADP +, për përdorim në ciklin Calvin, ose për riciklimin për të formuar molekula shtesë ATP.

anabolism - një grup i proceseve metabolike të biosintezës së molekulave komplekse me shpenzimin e energjisë. Molekulat komplekse që përbëjnë strukturat qelizore sintetizohen rradhazi nga pararendësit më të thjeshtë. Anabolizmi përfshin tre faza kryesore, secila prej të cilave katalizohet nga një enzimë e specializuar. Në fazën e parë, molekulat pararendëse sintetizohen, për shembull, aminoacidet, monosakaridet, terpenoidet dhe nukleotidet. Në fazën e dytë, pararendësit me shpenzimin e energjisë ATP shndërrohen në forma të aktivizuara. Në fazën e tretë, monomët e aktivizuar kombinohen në molekula më komplekse, për shembull, proteina, polisaharide, lipide dhe acide nukleike.

Jo të gjithë organizmat e gjallë mund të sintetizojnë të gjitha molekulat aktive biologjike. Autotrofet (për shembull, bimët) mund të sintetizojnë molekula organike komplekse nga substanca të thjeshta inorganike me molekulë të ulët, siç janë dioksidi i karbonit dhe uji. Heterotrofeve u duhet një burim i substancave më komplekse, siç janë monosakaridet dhe aminoacidet, për të krijuar molekula më komplekse. Organizmat klasifikohen në bazë të burimeve të tyre kryesore të energjisë: fotoautotrofet dhe fotheterotrofat marrin energji nga rrezet e diellit, ndërsa kimiototrofët dhe kimoheterotrofat marrin energji nga reaksionet oksiduese inorganike.

Redaktimi i Lidhjes së Karbonit

Fotosinteza është procesi i biosintezës së sheqernave nga dioksidi i karbonit, në të cilin energjia e nevojshme thithet nga rrezet e diellit. Në bimë, cianobakteret dhe algat, fotoliza e ujit ndodh gjatë fotosintezës së oksigjenit, ndërsa oksigjeni lëshohet si një nënprodukt. Për të kthyer CO₂ 3-fosfoglicerati përdor energjinë e ATP dhe NADP të depozituara në fotosistemet. Reagimi i lidhjes së karbonit kryhet duke përdorur karboksilazën e ribulozës bifosfat të bifosfatit dhe është pjesë e ciklit të Calvin. Tre lloje të fotosintezës klasifikohen në bimë - përgjatë rrugës së molekulave tre karboni, përgjatë rrugës së molekulave me katër karbon (C4), dhe fotosintezës CAM. Tre lloje të fotosintezës ndryshojnë në rrugën e lidhjes së dioksidit të karbonit dhe hyrjes së tij në ciklin Calvin; në bimët C3, lidhja e CO₂ ndodh direkt në ciklin e Calvin, dhe në C4 dhe CAM CO₂ të përfshira më parë në komponimet e tjera. Forma të ndryshme të fotosintezës janë përshtatje ndaj rrjedhës intensive të dritës së diellit dhe kushteve të thata.

Në prokariotët fotosintetikë, mekanizmat e lidhjes së karbonit janë më të larmishëm. Dioksidi i karbonit mund të fiksohet në ciklin Calvin, në ciklin e kundërt të Krebs, ose në reaksione karboksilimi acetil-CoA. Prokariotët - kimoautotrofët gjithashtu lidhin CO₂ përmes ciklit Calvin, por energjia nga komponimet inorganike përdoret për të kryer reagimin.

Karbohidratet dhe Glycans edit

Në procesin e anabolizmit të sheqerit, acidet organike të thjeshta mund të shndërrohen në monosakaride, për shembull, glukozë, dhe më pas të përdoren për të sintetizuar polisakaridet, siç është niseshte. Formimi i glukozës nga komponimet si piruvate, laktat, glicerinë, 3-fosfoglicerat dhe aminoacide quhet glukoneogjenezë. Në procesin e glukoneogjenezës, piruvati shndërrohet në glukozë-6-fosfat përmes një seri komponimesh të ndërmjetme, shumë prej të cilave gjithashtu formohen gjatë glikolizës. Sidoqoftë, glukoneogjeneza nuk është vetëm glikolizë në drejtim të kundërt, pasi që disa reagime kimike katalizojnë enzima të veçanta, gjë që bën të mundur rregullimin e pavarur të proceseve të formimit dhe prishjes së glukozës.

Shumë organizma i ruajnë lëndët ushqyese në formën e lipideve dhe yndyrnave, megjithatë, vertebrorët nuk kanë enzima që katalizojnë shndërrimin e acetil-CoA (një produkt i metabolizmit të acideve yndyrore) në piruvate (një substrat i glukoneogjenezës). Pas urisë së zgjatur, vertebrorët fillojnë të sintetizojnë trupat ketone nga acidet yndyrore, të cilat mund të zëvendësojnë glukozën në inde siç është truri. Në bimë dhe baktere, ky problem metabolik zgjidhet duke përdorur ciklin e glikoksilatit, i cili anashkalon fazën e dekarboksilimit në ciklin e acidit citrik dhe ju lejon të konvertoni acetil-CoA në oksaloacetat, dhe pastaj ta përdorni atë për sintezën e glukozës.

Polisaharidet kryejnë funksione strukturore dhe metabolike, dhe gjithashtu mund të kombinohen me lipide (glikolipide) dhe proteina (glikoproteina) duke përdorur enzima oligosakaride transferuese.

Acidet yndyrore, izoprenoidet dhe editimi i steroidëve

Acidet yndyrore formohen nga sinteza e acideve yndyrore nga acetil-CoA. Skeleti i karbonit i acideve yndyrore shtrihet në ciklin e reaksioneve në të cilin së pari bashkohet grupi acetil, pastaj grupi karbonil reduktohet në grupin hidroksil, pastaj ndodhin dehidrim dhe rikuperim pasues. Enzimat e biosintezës së acideve yndyrore klasifikohen në dy grupe: në kafshë dhe kërpudha, të gjitha reagimet e sintezës së acideve yndyrore kryhen nga një proteinë tipi multifunksional I, në plastike bimore dhe në baktere, secili lloj katalizohet nga enzimat e tipit II të veçantë.

Terpenet dhe terpenoidet janë përfaqësues të klasës më të madhe të produkteve natyrore bimore. Përfaqësuesit e këtij grupi të substancave janë derivate të izoprene dhe formohen nga pararendësit e aktivizuar të isopentil pirofosfatit dhe pirofosfatit dimetililal, të cilat, nga ana tjetër, formohen në reaksione të ndryshme metabolike. Në kafshët dhe arkeat, pirofosfati izopentil dhe pirofosfati dimetililil sintetizohet nga acetil-CoA në shtegun mevalonat, ndërsa në bimë dhe baktere, piruvate dhe gliceraldehyde-3-fosfat janë substrate të rrugës jo-mevalonate. Në reaksionet e biosintezës steroide, molekulat izoprene kombinohen dhe formojnë skalen, të cilat më pas formojnë struktura ciklike me formimin e lanosterolit. Lanosteroli mund të shndërrohet në steroidë të tjerë, të tilla si kolesterol dhe ergosterol.

Redakto ketrat

Organizmat ndryshojnë në aftësinë e tyre për të sintetizuar 20 aminoacide të zakonshëm. Shumica e baktereve dhe bimëve mund të sintetizojnë të gjitha 20, por gjitarët janë në gjendje të sintetizojnë vetëm 10 aminoacide thelbësore. Kështu, në rastin e gjitarëve, 9 aminoacide thelbësore duhet të merren nga ushqimi. Të gjitha aminoacidet sintetizohen nga ndërmjetësit e glikolizës, një cikël acidi citrik ose një rrugë monofosfati pentoze. Transferimi i amino grupeve nga aminoacidet në acide alfa-keto quhet transaminim. Donatorët e grupit amino janë glutamate dhe glutamine.

Aminoacidet e lidhur nga lidhjet peptide formojnë proteina. Proteindo proteinë ka një sekuencë unike të mbetjeve të aminoacideve (struktura kryesore e proteinave). Ashtu si shkronjat e alfabetit mund të kombinohen me formimin e variacioneve pothuajse të pafund të fjalëve, aminoacidet mund të lidhen në një sekuencë ose në një tjetër dhe të formojnë një shumëllojshmëri të proteinave. Enzima e sintetazës aminoacil-tRNA katalizon shtimin e varur nga ATP të aminoacideve në tRNA me lidhje esterë dhe formohen aminoacil-tRNA. Aminoacil-tRNA janë substrate për ribozomet që ndërthurin aminoacidet në zinxhirë të gjatë polipeptidik duke përdorur një matricë mRNA.