Principiile generale ale metabolismului

Fotografie de Holger Link pe Unsplash

În termeni generali, metabolismul funcționează după cum urmează: nutrienții sunt utilizați în funcție de nevoile corpului și sunt create produse pe care corpul uman nu le poate utiliza în continuare. Aceste substanțe sunt apoi excretate prin respirație, urină, fecale și transpirație. Fiind o ființă vie heterotropă, oamenii trebuie să ia substanțe nutritive din exterior. Nu se poate îngriji de sine, așa cum o fac plantele prin fotosinteză.

Procesele metabolice sunt în mare parte lanțuri de reacții biochimice complexe, în cursul cărora sunt produse substanțe bogate în energie pentru stocare sau acestea sunt defalcate pentru a genera energie. Deci, există un echilibru între acumularea și defalcarea biomasei, a cărei concentrare este adaptată nevoilor actuale ale corpului.

Un principiu important în metabolism sunt ciclurile de reacție, adică lanțurile de reacție care rulează în cercuri (de exemplu, ciclul acidului citric). Substraturile inițiale și finale sunt aceleași materiale. Reacții suplimentare sunt cuplate la conversia substanțelor una în cealaltă, în care energia, legăturile covalente ale substanțelor, sunt stocate într-o altă formă sau aceasta este eliberată.

Adenozin trifosfatul (ATP) este o moleculă centrală în metabolism. Este, ca să spunem așa, moneda energetică a corpului. ATP este implicat ca sursă de energie în aproape toate procesele metabolice. Prin urmare, ATP este și sursa de energie pentru contracția tuturor mușchilor din corp.

Hormonii joacă un rol crucial în reglarea metabolismului. Acest lucru devine deosebit de clar în bolile în care producția de hormoni este fie crescută, fie scăzută.

Termeni de bază: metabolism, catabolism, anabolism, intermediari, metaboliți (definiții scurte)

metabolism: Metabolismul este un sinonim pentru metabolism.

Catabolism: Termenul de catabolism include toate procesele metabolice sub care se descompune biomasa. Moleculele complexe sunt descompuse în molecule mai simple. Scopul acestor procese este de a elibera energia stocată în această biomasă (de exemplu, grăsime sau glicogen). Acest lucru duce la situații metabolice catabolice în timpul foametei sau al efortului fizic. Glucagonul și adrenalina sunt hormoni cu efect catabolic puternic.

Anabolism: Opusul catabolismului este anabolismul. Aici biomasa este acumulată după ingestia de alimente. Plecând de la structuri moleculare simple, sunt sintetizate substanțe mai complexe. Energia alimentelor este stocată în cea mai condensată formă posibilă. Deci este de ex. Acumulați grăsimi și glicogen. Insulina este un hormon anabolic clasic.

Intermediar: Metabolismul este structurat în așa fel încât mai multe căi metabolice fie au o anumită moleculă ca produs final, fie încep cu această moleculă. Acești așa-numiți intermediari (de exemplu, acetil-CoA) reprezintă stații intermediare. În funcție de situația actuală (catabolică sau anabolică), următoarele căi sunt apoi luate din aceste stații.

De exemplu, grăsimile și aminoacizii din alimente pot fi descompuși în acetil-CoA. Dacă corpul se odihnește în prezent (situație anabolică), energia conținută în acest compus este utilizată pentru sinteza grăsimilor endogene (sinteza acizilor grași) și a glicogenului (sinteza glicogenului). Energia este stocată. Dacă corpul este stresat (situație catabolică), acetil-CoA este introdus în ciclul acidului citric și se produce ATP.

Metaboliți: Metaboliții sunt substanțe care apar în cursul metabolismului în interiorul celulei. Ele apar prin reacții catalizate enzimatic și pot apărea în reacțiile ulterioare.

Organizarea metabolismului

Metabolismul poate fi împărțit în grupuri mai mari. Deci, există metabolismul carbohidraților, grăsimilor și proteinelor. Aceste trei zone nu ar trebui să fie luate în considerare în mod izolat, deoarece pot fuziona unele în altele în anumite puncte prin formarea intermediarilor. Există o serie de alte căi metabolice, dar aceste trei grupuri sunt deosebit de importante.

În toate cele trei cazuri, poate fi observată o organizare a structurilor extrem de complexe în molecule simple (sau invers). În metabolismul glucidic, zaharurile ingerate sunt depozitate în ficat și mușchi, de exemplu sub formă de glicogen foarte ramificat. Dacă este necesară energia, glucoza este eliberată din glicogen și glicoliza creează acetil-CoA intermediar. Aceasta poate fi apoi utilizată în ciclul acidului citric. În cele din urmă, apa se formează în lanțul respirator din mitocondrie, care este o moleculă simplă la sfârșitul acestei căi metabolice.

Faptul că intermediarii, cum ar fi acetil-CoA, sunt legătura dintre căile metabolice, poate fi determinat de faptul că descompunerea grăsimilor din triacilgliceridele complexe și a unor proteine cu o structură terțiară, de asemenea, foarte complexă duce la producerea acestei molecule. În același timp, este și punctul de plecare pentru sinteza acizilor grași.De exemplu, dacă consumați o cantitate deosebit de mare de carbohidrați și nu consumați energia, se acumulează acetil-CoA și se stimulează sinteza acizilor grași. Aici se poate observa trecerea de la metabolismul glucidic la cel al grăsimilor.

Prezentare generală a reacțiilor organice importante

Există reacții deosebit de importante în fiecare cale metabolică. În principal, acestea sunt reacții care se află la începutul lanțului de reacție. În majoritatea cazurilor, acestea sunt puternic exergonice și, prin urmare, ireversibile. Dacă enzimele care catalizează aceste reacții ale stimulatorului cardiac sunt inhibate, căile metabolice pot fi reglate. Acest lucru este, desigur, atractiv pentru farmacologie.

O astfel de reacție este, de exemplu, fosforilarea fructozei-6-fosfatului la poziția 1 de către enzima fosfofructokinază. Este etapa de limitare a ratei în glicoliză. Alte exemple de astfel de reacții sunt carboxilarea acetil-CoA în contextul sintezei acizilor grași și dehidrogenarea glucozei-6-fosfat pe calea pentozei fosfat.

ATP și funcția fosfaților organici (scurtă explicație)

După cum sa menționat deja, ATP este cel mai important purtător de energie din biochimie. Este adenozina nucleotidică, care este legată de trei grupări fosfat (α, β, γ). Grupurile de fosfați sunt conectate între ele în serie și pot fi împărțite treptat. Scindarea legăturii de anhidridă acidă cu energie ridicată eliberează energie care poate fi utilizată pentru reacții ulterioare.

Acest lucru permite înclinarea capului miozinei din mușchi, determinând contractarea mușchiului. Este, de asemenea, o funcție importantă a ATP de a permite să aibă loc reacții cu un ΔG pozitiv. Datorită cuplării la clivajul legăturii anhidridă acidă cu o ΔG puternic negativă, suma ΔG a ambelor reacții devine negativă și astfel devine posibilă.

În plus, nucleotidele ATP, GTP, CTP și TTP în forma lor dezoxigenată sunt elementele de bază ale ADN-ului. Fosfații sunt, de asemenea, necesari în biochimie pentru reglarea proteinelor. Kinazele pot transfera fosfați către proteine și astfel le pot activa sau inhiba. Fosfatazele sunt adversarii care pot elimina din nou grupările fosfat.

Întrebări populare

Răspunsurile corecte pot fi găsite sub referințe.

1. Ce se aplică Acetil-CoA?

Nu poate fi procesat în continuare în metabolism.
Este un intermediar al multor căi metabolice și conectează astfel mai multe căi.
Este produsul final al gluconeogenezei.
Nu joacă un rol în metabolismul grăsimilor.
Este o proteină.

2. Ce nu se aplică ATP-ului?

Legăturile de anhidridă acidă dintre grupările fosfat transportă multă energie.
Prin divizarea ATP, pot fi posibile reacții endergonice puternice.
ATP joacă un rol central în contracția musculară.
Ajută la construirea ADN-ului.
Glucoza face parte din ATP