7.1: Что такое метаболизм?

Обзор

Метаболизм представляет всю химическую активность в клетке, включая реакции, которые строят молекулы (анаболизм) и те, которые разбивают молекулы вниз (катаболизм). Анаболические реакции требуют энергии, в то время как катаболические реакции обеспечивают его. Таким образом, метаболизм описывает, как клетки преобразуют энергию через различные химические реакции, которые часто становятся более эффективными с помощью ферментов.

Метаболизм – это сумма всех химических реакций, которые происходят в организме

Метаболизм является управление энергией в клетках и обеспечивает три ключевые функции:

1. преобразование пищи в энергию для запуска различных клеточных процессов,
2. производство энергии для создания клеточных компонентов, и
3. удаление отходов.

Для получения энергии макромолекулы из пищи должны быть разбиты на более мелкие молекулы – через катаболический путь. Это, в свою очередь, дает энергию для построения больших молекул из небольших строительных блоков через анаболический путь. Другими словами, потенциальная энергия в пище, состоящая из химической энергии, хранящейся в связях между атомами, может быть преобразована в кинетическую энергию, которая может быть использована для клеточных реакций. Ферменты являются важными молекулярными инструментами в метаболических путей, так как они значительно ускорить многие химические реакции за счет сокращения количества необходимой энергии.

Катаболические пути разбиваются молекулы и высвобождают энергию

Катаболизм является распад макромолекул для любых целей. Это включает в себя деградацию молекул пищи в меньшие молекулы, которые могут быть использованы в качестве строительных блоков, процесс, который высвобождает энергию, которая передается в АТФ. Переваривание белка является примером катаболизма. Для того, чтобы организм использует белок, который мы едим, он должен быть разбит из больших белковых молекул на более мелкие полипептиды, а затем на отдельные аминокислоты.

Избыток аминокислот, которые разбиты для удаления релиз, азотсодержащих аммиака. Этот аммиак является токсичным на высоких уровнях, и, таким образом, должны быть преобразованы в более безопасную форму, что организмы могут обрабатывать и распоряжаться. У людей аммиак сочетается с углекислым газом и преобразуется в мочевину, прежде чем быть выведенным из организма в виде мочи. Другие организмы используют различные виды азотных отходов, таких как мочевая кислота у птиц и рептилий. По сравнению с мочевиной, мочевая кислота требует гораздо меньше воды, чтобы быть освобождены из организма и, следовательно, имеет адаптивное значение определенных условий.

Анаболические пути синтезируют сложные молекулы

Анаболические пути строят большие молекулы из небольших молекул строительного блока, используя энергию (в виде АТФ). Например, белковая анаболия включает в себя нанизывания аминокислот для формирования полипептидов. Синтезированные полипептиды затем складываются в трехмерные белковые структуры. Избыток аминокислот может быть использован для того чтобы сделать триглицериды и хранить как сало, или преобразован в глюкозу и использован для того чтобы сделать ATP. Таким образом, как анаболические, так и катаболические пути необходимы для поддержания энергетического баланса.

Другим, менее известным примером анаболизма является производство конденсированных танинов в семенах. Семена, которые едят животные могут быть защищены от пищеварения, если их семена пальто содержат темного цвета, сгущенные дубильные вещества. Растения производят танины, связывая молекулы антоциана, используя те же реакции обезвоживания, используемые для создания полипептидов.

Метаболизм это сумма всех химических реакций, происходящих в организме, от распада макромолекул в пище, катаболического процесса, до сборки пригодных макромолекул из небольших под-единиц в анаболических процессах. Переваривание белков это отличный пример катаболизма. Очень большие белковые молекулы распадаются на более мелкие полипептиды, а затем на отдельные аминокислоты, высвобождая энергию, которая хранится как ATФ.

В обратном порядке, во время анаболизма, ATФ можно использовать для скрепления вместе аминокислот, чтобы сформировать полипептиды, которые укладываются друг на друга, конструируя большой, сложный белок. Этот процесс демонстрирует постоянные взаимодействия, которые необходимы для поддержание баланса энергии.