7.1: Co to jest metabolizm?

Przegląd

Metabolizm reprezentuje całą aktywność chemiczną w komórce, w tym reakcje, które budują cząsteczki (anabolizm) i te, które rozkładają cząsteczki (katabolizm). Reakcje anaboliczne wymagają energii, podczas gdy reakcje kataboliczne ją dostarczają. Tak więc metabolizm opisuje, w jaki sposób komórki przekształcają energię poprzez różne reakcje chemiczne, które często są bardziej wydajne za pomocą enzymów.

Metabolizm to suma wszystkich reakcji chemicznych zachodzących w organizmie

Metabolizm to zarządzanie energią w komórkach i zapewnia trzy kluczowe funkcje:

1. przekształcanie pożywienia w energię do uruchamiania różnych procesów komórkowych,
2. wytwarzanie energii do budowy komponentów ogniw, oraz
3. usuwanie produktów przemiany materii.

Aby wytworzyć energię, makrocząsteczki z pożywienia muszą zostać rozbite na mniejsze cząsteczki – poprzez szlak kataboliczny. To z kolei dostarcza energii do konstruowania większych cząsteczek z mniejszych bloków budulcowych – poprzez szlak anaboliczny. Innymi słowy, energia potencjalna w żywności – składająca się z energii chemicznej zmagazynowanej w wiązaniach między atomami – może zostać przekształcona w energię kinetyczną, którą można wykorzystać w reakcjach komórkowych. Enzymy są niezbędnymi narzędziami molekularnymi w szlakach metabolicznych, ponieważ znacznie przyspieszają wiele reakcji chemicznych poprzez zmniejszenie ilości wymaganej energii.

Szlaki kataboliczne rozkładają cząsteczki i uwalniają energię

Katabolizm to rozkład makrocząsteczek w dowolnym celu. Obejmuje to degradację cząsteczek żywności na mniejsze cząsteczki, które mogą być wykorzystane jako bloki budulcowe, proces, który uwalnia energię, która jest przekazywana do ATP. Trawienie białek jest przykładem katabolizmu. Aby organizm mógł wykorzystać białko, które spożywamy, musi ono zostać rozbite z dużych cząsteczek białka na mniejsze polipeptydy, a następnie na pojedyncze aminokwasy.

Nadmiar aminokwasów, które są rozkładane w celu usunięcia, uwalnianie, amoniak zawierający azot. Ten amoniak jest toksyczny w wysokich stężeniach, a zatem musi zostać przekształcony w bezpieczniejszą formę, z którą organizmy mogą sobie poradzić i pozbyć. U ludzi amoniak łączy się z dwutlenkiem węgla i przekształca w mocznik, zanim zostanie wyeliminowany z organizmu w postaci moczu. Inne organizmy wykorzystują różne rodzaje odpadów azotowych, takie jak kwas moczowy u ptaków i. W porównaniu z mocznikiem, kwas moczowy wymaga znacznie mniej wody do uwolnienia z organizmu i dlatego ma wartość adaptacyjną w określonych warunkach.

Szlaki anaboliczne syntetyzują złożone cząsteczki

Szlaki anaboliczne konstruują większe cząsteczki z mniejszych cząsteczek budulcowych, wykorzystując energię (w postaci ATP). Na przykład anabolizm białkowy polega na łączeniu ze sobą aminokwasów w celu utworzenia polipeptydów. Zsyntetyzowane polipeptydy następnie składają się w trójwymiarowe struktury białkowe. Nadmiar aminokwasów może być wykorzystany do produkcji trójglicerydów i przechowywany w postaci tłuszczu lub przekształcony w glukozę i wykorzystany do produkcji ATP. Tak więc zarówno szlaki anaboliczne, jak i kataboliczne są niezbędne do utrzymania równowagi energetycznej.

Innym, mniej znanym przykładem anabolizmu jest produkcja skondensowanych garbników w nasionach. Nasiona spożywane przez zwierzęta mogą być chronione przed strawieniem, jeśli ich okrywy nasienne zawierają ciemne, skondensowane taniny. Rośliny wytwarzają garbniki, łącząc cząsteczki antocyjanów, wykorzystując te same reakcje odwadniania, które są używane do budowy polipeptydów.