Metabolizm nima?

Metabolizm yoki moddalar almashinuvi - Hayotni saqlab qolish uchun tirik organizmda yuzaga keladigan kimyoviy reaktsiyalar to'plami. Ushbu jarayonlar organizmning ko'payishi va ko'payishiga, tuzilishini saqlashga va atrof-muhit ta'siriga javob berishga imkon beradi.

Metabolizm odatda 2 bosqichga bo'linadi: katabolizm va anabolizm. Katabolizm paytida murakkab organik moddalar sodda moddalarga kamayadi va odatda energiya chiqaradi. Anabolizm jarayonlarida - oddiylaridan murakkabroq moddalar sintez qilinadi va bu energiya sarfiga olib keladi.

Bir qator kimyoviy metabolik reaktsiyalar metabolik yo'llar deb ataladi. Ularda fermentlar ishtirokida ba'zi biologik ahamiyatga molekulalar ketma-ket boshqalarga aylantiriladi.

Metabolik jarayonlarda fermentlar muhim rol o'ynaydi, chunki:

• biologik katalizator vazifasini bajaradi va kimyoviy reaktsiyaning faollashuv energiyasini kamaytiradi,
• hujayradagi muhitning o'zgarishiga yoki boshqa hujayralar tomonidan yuborilgan signallarga javoban metabolik yo'llarni tartibga solishga imkon beradi.

Metabolik xususiyatlar ma'lum bir molekula tananing energiya manbai sifatida foydalanishga yaroqliligiga ta'sir qiladi. Masalan, ba'zi prokaryotlar energiya manbai sifatida vodorod sulfididan foydalanadilar, ammo bu gaz hayvonlar uchun zaharli hisoblanadi. Metabolik stavka organizm uchun zarur bo'lgan oziq-ovqat miqdoriga ham ta'sir qiladi.

Biologik molekulalar

Asosiy metabolik yo'llar va ularning tarkibiy qismlari ko'plab turlar uchun bir xil, bu barcha tirik mavjudotlarning kelib chiqishi birligini anglatadi. Masalan, trikarboksilik kislota aylanishida oraliq bo'lgan ba'zi bir karboksilik kislotalar bakteriyalardan eukaryotik ko'p hujayrali organizmlarga qadar barcha organizmlarda mavjud. Metabolizmdagi o'xshashliklar, ehtimol, metabolik yo'llarning yuqori samaradorligi bilan, shuningdek, ularning evolyutsiya tarixida erta paydo bo'lishi bilan bog'liq.

Biologik molekulalar

Barcha tirik mavjudotlarni (hayvonlar, o'simliklar, zamburug'lar va mikroorganizmlar) tashkil etuvchi organik moddalar asosan aminokislotalar, uglevodlar, lipidlar (ko'pincha yog'lar deb ataladi) va nuklein kislotalardan iborat. Ushbu molekulalar hayot uchun zarur bo'lganligi sababli metabolik reaktsiyalar hujayralar va to'qimalarni qurishda yoki ularni energiya manbai sifatida foydalanishda yo'q qilishda ushbu molekulalarni yaratishga qaratilgan. Ko'p muhim biokimyoviy reaktsiyalar DNK va oqsillarni sintez qilish uchun birlashadi.

Metabolik rol

Metabolizmga alohida e'tibor berishga loyiqdir. Axir, hujayralarimizni foydali moddalar bilan ta'minlash uning tashkil etilgan ishlariga bog'liq. Moddalar almashinuvining asosi inson tanasida yuzaga keladigan kimyoviy reaktsiyalardir. Organizmning hayoti uchun zarur bo'lgan oziq-ovqatlarni biz olamiz.

Bundan tashqari, bizga havo bilan birga nafas oladigan ko'proq kislorod kerak. Ideal holda, qurilish va parchalanish jarayonlari o'rtasida muvozanat saqlanishi kerak. Biroq, bu muvozanat ko'pincha buzilishi mumkin va buning sabablari ko'p.

Metabolik kasalliklarning sabablari

Metabolik kasalliklarning birinchi sabablari orasida irsiy omil aniqlanishi mumkin. Garchi bu aqlga sig'maydigan bo'lsa ham, unga qarshi kurashish mumkin va zarur! Shuningdek, metabolik kasalliklar organik kasalliklardan kelib chiqishi mumkin. Biroq, ko'pincha bu kasalliklar bizning to'yib ovqatlanmasligimizning natijasidir.

Oziq moddalarning ko'pligi va ularning etishmasligi tanamiz uchun juda zararli. Va oqibatlari qaytarib bo'lmaydigan bo'lishi mumkin. Ba'zi ozuqaviy moddalarning ortiqcha miqdori yog'li ovqatlarni ortiqcha iste'mol qilish natijasida yuzaga keladi va vazn yo'qotish uchun turli xil parhezlarga qat'iy rioya qilish natijasida tanqislik paydo bo'ladi. Asosiy parhez ko'pincha monoton dietadir, bu muhim ozuqa moddalarining etishmasligiga olib keladi, bu o'z navbatida muqarrar ravishda turli kasalliklarning rivojlanishiga olib keladi. Ko'pgina oziq-ovqatlarga allergiya mumkin.

Metabolik kasalliklar

Barcha metabolik jarayonlarni muvozanatlashtirgandan va tanani etishmayotgan vitaminlar bilan to'ldirgandan keyin ham, hujayralarimizning parchalanishi natijasida kelib chiqadigan bir qator jiddiy kasalliklarga duch kelishimiz mumkin. Chirish mahsulotlarida hamma narsa tirik va o'sib boradi va bu bizning sog'lig'imiz uchun eng xavfli dushmandir. Boshqacha qilib aytganda, tanani o'z vaqtida toksinlardan tozalash kerak yoki ular shunchaki zaharlashni boshlaydilar. Ortiqcha miqdorda parchalanadigan mahsulotlar surunkali kasalliklarga olib keladi va butun organizmning ishini susaytiradi.

Uglevod metabolizmining buzilishi bilan jiddiy kasallik yuzaga keladi - diabet, melezlar noto'g'ri yog 'almashinuvi bilan, xolesterin (uyda xolesterolni dori-darmonsiz qanday tushirish kerak?), Bu yurak va qon tomir kasalliklarini keltirib chiqaradi. Ko'payib borayotgan erkin radikallar xavfli o'smalar paydo bo'lishiga yordam beradi.

Semirib ketish ham metabolik muammolarning keng tarqalgan natijasidir. Ushbu guruh shuningdek gut, ovqat hazm qilish kasalliklari, diabetning ba'zi shakllari va boshqalarni o'z ichiga oladi. Mineral va vitaminlarning nomutanosibligi mushaklar, suyaklar, yurak-qon tomir tizimining jiddiy buzilishlariga olib keladi. Bolalarda bu o'sish va rivojlanishning o'sishi shaklida juda jiddiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, vitaminlarni qo'shimcha ravishda iste'mol qilish har doim ham tavsiya etilmaydi, chunki ularning haddan tashqari ko'pligi ham salbiy oqibatlarga olib kelishi mumkin.

Oldini olish

Vujudimizdagi metabolik jarayonlarni tartibga solish uchun, toksinlar paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladigan va metabolizm sifatini yaxshilaydigan ba'zi moddalar mavjudligini bilishimiz kerak.

Birinchisi kislorod. To'qimalarda kislorodning maqbul miqdori metabolik jarayonlarni sezilarli darajada faollashtiradi.

Ikkinchidan, vitaminlar va minerallar. Yoshi bilan barcha jarayonlar sekinlashadi, qon tomirlarining qisman tiqilib qolishi kuzatiladi, shuning uchun etarli miqdorda minerallar, uglevodlar va kislorod olishni nazorat qilish kerak. Bu hujayradagi suv-tuz metabolizmining yaxshi ishlashini ta'minlaydi, chunki vaqt o'tishi bilan hujayra quriydi va endi uning hayoti uchun zarur bo'lgan barcha elementlarni olmaydi. Buni bilish, biz uchun qarish hujayralarini sun'iy ravishda oziqlantirish juda muhimdir.

Metabolizmni tartibga soluvchi ko'plab tavsiyalar va dorilar mavjud. Xalq tabobatida Oq dengiz suv o'tlari - fukus keng ommalashib, u metabolizmni yaxshilash uchun zarur bo'lgan minerallar va foydali vitaminlarning qimmatli to'plamini o'z ichiga oladi. To'g'ri ovqatlanish, xolesterol va boshqa zararli moddalarni o'z ichiga olgan oziq-ovqat ratsionidan chiqarib tashlash tananing benuqson ishlashiga yana bir yo'ldir.

Ta'lim: Moskva tibbiyot instituti I. Sechenov, mutaxassisligi - 1991 yilda "Tibbiyot ishi", 1993 yilda "Kasbiy kasalliklar", 1996 yilda "Terapiya".

Oziq-ovqat mahsulotlarining plastik idishlari: dalillar va afsonalar!

Aminokislotalar va oqsillar Edit

Proteinlar biopolimerlardir va peptid birikmalari bilan biriktirilgan aminokislotalar qoldiqlaridan iborat. Ba'zi oqsillar fermentlar va kimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydi. Boshqa oqsillar strukturaviy yoki mexanik funktsiyani bajaradi (masalan, sitoskelet hosil qiladi). Proteinlar, shuningdek, hujayralarni signalizatsiya qilishda, immunitetni oshirishda, hujayralarni birlashtirishda, membranalar bo'ylab faol tashishda va hujayra tsiklini boshqarishda muhim rol o'ynaydi.

Metabolizm nima?

Metabolizm (yoki metabolizm) bu organizm hayoti uchun oziq-ovqat kaloriyalarini energiyaga aylantirish jarayonlarining yig'indisidir. Metabolizm ovqat hazm qilish va jismoniy faoliyat bilan boshlanadi va inson uyqu paytida nafas olish bilan tugaydi, bunda tana miya ishtirokisiz va butunlay avtonom ravishda turli organlarga kislorod etkazib beradi.

Metabolizm tushunchasi vazn yo'qotish yoki mushaklarni to'plash uchun har qanday ovqatlanishning boshlang'ich nuqtasi bo'lgan kunlik kaloriya miqdorini hisoblash bilan chambarchas bog'liq. Yosh, jins va jismoniy ko'rsatkichlar asosida asosiy metabolizm darajasi aniqlanadi, ya'ni tananing kunlik energiya ehtiyojini qondirish uchun zarur bo'lgan kaloriya miqdori. Kelajakda ushbu ko'rsatkich inson faoliyati ko'rsatkichiga ko'paytiriladi.

Ko'pincha metabolizmni tezlashtirish vazn yo'qotish uchun foydalidir, chunki bu tanani ko'proq kaloriyalarni yoqishga olib keladi. Aslida, vazn yo'qotadigan odamlarning metabolizmi odatda sekinlashadi, chunki metabolizmning tezlashishiga faqat kaloriya iste'molini ko'paytirish va jismoniy faollik darajasini oshirish orqali erishish mumkin - ya'ni mushaklarning o'sishi uchun mashqlar paytida.

Lipidlarni tahrirlash

Lipidlar biologik membranalarning bir qismidir, masalan, plazma membranalari, koenzimlar va energiya manbalari. Lipidlar - bu benzol yoki xloroform kabi organik erituvchilarda eriydigan hidrofobik yoki amfifilik biologik molekulalar. Yog'lar - bu yog 'kislotalari va glitserinni o'z ichiga olgan birikmalarning katta guruhi. Uchta yog 'kislotasi molekulasi bilan uchta murakkab ester aloqasini hosil qiluvchi glitserin trihidrik spirtli molekulasiga triglitserid deyiladi. Yog 'kislotasi qoldiqlari bilan bir qatorda murakkab lipidlar, masalan, sfingosin (sfingolipidlar), hidrofilik fosfat guruhlari (fosfolipidlarda) bo'lishi mumkin. Xolesterol kabi steroidlar lipidlarning yana bir katta sinfidir.

Uglevodlarni tahrirlash

Shakar dumaloq yoki chiziqli shaklda, aldegidlar yoki ketonlar shaklida mavjud bo'lishi mumkin, ularda bir nechta gidroksil guruhlari mavjud. Uglevodlar eng keng tarqalgan biologik molekulalardir. Uglevodlar quyidagi funktsiyalarni bajaradilar: energiyani saqlash va tashish (kraxmal, glikogen), tarkibiy (o'simlik tsellyuloza, qo'ziqorinlar va hayvonlardagi xitin). Eng ko'p tarqalgan shakar monomerlari geksoza - glyukoza, fruktoza va galaktoza. Monosakkaridlar yanada murakkab chiziqli yoki tarvaqaylab qo'yilgan polisakkaridlarning bir qismidir.

Metabolizmni qanday tezlashtirish kerak?

Oziqlanishning metabolizm tezlashishiga ta'siri birinchi qarashda ko'rinadigan darajada aniq emas. Moddalar almashinuvini yomonlashtiradigan ko'plab mahsulotlar mavjudligiga qaramasdan - shakar va boshqa tez uglevodlarni kilogramm olishdan tortib to mar yog'iga o'tadigan yog'lar bilan - juda oz miqdordagi mahsulotlar metabolizmni tezlashtirishi mumkin.

Tanadagi metabolik tsikl bir necha kun davom etishi mumkin (masalan, uglevodlardan to'liq voz kechish bilan organizm ketogenik parhezga faqat 2-3 kunga kiradi), bitta mahsulotni iste'mol qilish yoki vazn yo'qotish uchun sabzavotli smetana ichish orqali metabolizmni tezlashtirib bo'lmaydi. Boshqa narsalar qatori, metabolizmning tezlashishi odatda ishtahaning oshishi bilan bog'liq - bu vazn yo'qotish uchun parhezga rioya qilishda har doim ham foydali bo'lmaydi.

Kilo yo'qotishning metabolik jarayonlari

Aytaylik, ortiqcha vaznli odam kilogramm berishga qaror qildi, faol jismoniy mashqlar bilan shug'ullanib, kaloriya miqdori kamaygan holda dietani boshladi. Shuningdek, u metabolizmni tezlashtirish uchun ko'proq suv ichish va "yog 'yo'q qiluvchi" bromelain fermentiga boy ananas yeyishingiz kerakligini o'qidi. Ammo yakuniy natija umuman metabolizmning tezlashishi emas, balki uning keskin pasayishi bo'ladi.

Sababi juda oddiy - tana jismoniy faollik darajasi keskin oshganligi va oziq-ovqatdan energiya olish keskin kamayganligi to'g'risida signal yuborishni boshlaydi. Biror kishi mashqlar bilan qanchalik faol shug'ullansa va qattiq ovqatlanishni kuzatsa, tananing kuchayishi "yomon kunlar" keldi deb o'ylaydi va yog 'zaxirasini tejash uchun metabolizmni susaytirish vaqti keldi - plyus, kortizol va leptin miqdori oshadi.

Metabolizmni qanday tezlashtirish kerak?

Kilo yo'qotish uchun siz metabolizmni "tarqatib yuborishga" va metabolizmni iloji boricha tezlashtirishga harakat qilishingiz shart emas - birinchi navbatda, tananing kunlik kaloriya miqdorini qaysi mahsulotlardan olishiga ehtiyot bo'lishingiz kerak. Ko'pgina hollarda, dietani normallashtirish va iste'mol qilingan uglevodlarning glisemik indeksini boshqarish tezda metabolik jarayonlarning normallashishiga olib keladi.

Ko'pincha vazn yo'qotishga harakat qilayotgan odamlar jismoniy mashg'ulotning energiya xarajatlarini haddan tashqari oshiradilar, shu bilan birga iste'mol qilinadigan ovqatning kaloriya miqdorini kam baholaydilar. Masalan, bitta kola ichidagi shakar 30-40 daqiqaga kifoya qiladi - boshqacha qilib aytganda, bu kaloriyalarni yoqishga urinib, charchoq mashqlaridan charchab, kola berishdan osonroqdir.

Nukleotidlarni tahrirlash

Polimerik DNK va RNK molekulalari nukleotidlarning uzun, tarmoqlanmagan zanjirlari. Nuklein kislotalari ko'paytirish, transkripsiya, tarjima va oqsil biosintezi jarayonida yuzaga keladigan genetik ma'lumotlarni saqlash va amalga oshirish funktsiyasini bajaradi. Nuklein kislotalarida kodlangan ma'lumotlar reparatsiya tizimlari tomonidan o'zgarishlardan himoyalangan va DNK replikatsiyasi bilan ko'paytirilgan.

Ba'zi viruslarda RNK o'z ichiga olgan genom mavjud. Masalan, insonning immunitet tanqisligi virusi o'zining RNK o'z ichiga olgan genomidan DNK shablonini yaratish uchun teskari transkripsiyadan foydalanadi. Ba'zi RNK molekulalari katalitik xususiyatlarga ega (ribozimlar) va spliceosomes va ribosomalarning bir qismidir.

Nukleozidlar - bu azot asoslarini riboza shakariga qo'shilish mahsuloti. Azotli asoslarga misoli heterosiklik azot o'z ichiga olgan birikmalar - purinlar va pirimidinlarning hosilalari. Ba'zi nukleotidlar funktsional guruhlarni o'tkazish reaktsiyalarida ham koenzimalar rolini o'ynaydi.

Koenzimlarni tahrirlash

Metabolizm keng kimyoviy reaktsiyalarni o'z ichiga oladi, ularning aksariyati funktsional guruhlarni o'tkazish reaktsiyalarining bir necha asosiy turlariga bog'liq. Koenzimlar kimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydigan fermentlar o'rtasida funktsional guruhlarni o'tkazish uchun ishlatiladi. Funktsional guruhlarni topshirishning har bir kimyoviy reaktsiyasi individual fermentlar va ularning koeffitsientlari bilan katalizlanadi.

Adenozin trifosfati (ATP) markaziy koenzimlardan biri bo'lib, hujayra energiyasining universal manbai hisoblanadi. Ushbu nukleotid turli xil kimyoviy reaktsiyalar o'rtasida makroergik aloqalarda saqlanadigan kimyoviy energiyani uzatish uchun ishlatiladi. Hujayralarda ADP va AMP dan doimiy ravishda yangilanib turadigan oz miqdordagi ATP mavjud. Inson tanasi kuniga o'z tanasining massasiga teng bo'lgan ATP massasini iste'mol qiladi. ATP katabolizm va anabolizm o'rtasidagi bog'liqlik vazifasini bajaradi: katabolik reaktsiyalar bilan ATP hosil bo'ladi, anabolik reaktsiyalar bilan energiya sarflanadi. ATP, shuningdek, fosforillanish reaktsiyalarida fosfat guruhining donoridir.

Vitaminlar oz miqdordagi zarur bo'lgan past molekulyar og'irlikdagi organik moddalardir va, masalan, odamlarda vitaminlarning ko'pi sintez qilinmaydi, ammo ular oziq-ovqat bilan yoki oshqozon-ichak trakti mikroflorasi orqali olinadi. Inson tanasida vitaminlarning ko'pi fermentlarning kofaktorlari hisoblanadi. Ko'pgina vitaminlar o'zgargan biologik faollikni oladi, masalan, hujayralardagi barcha suvda eriydigan vitaminlar fosforlanadi yoki nukleotidlar bilan birlashadi. Nikotinamid adenin dinukleotidi (NADH) B vitaminining hosilasidir₃ (niatsin) va muhim koenzim - vodorod qabul qiluvchi. Yuzlab turli xil dehidrogenaza fermentlari substratlar molekulalaridan elektronni olib, NAD + molekulalariga o'tkazib, uni NADH ga qaytaradi. Koenzimning oksidlangan shakli hujayradagi turli reduktazalar uchun substratdir. Hujayradagi NAD NADH va NADPH ning o'zaro bog'liq shaklida mavjud. NAD + / NADH katabolik reaktsiyalar uchun ko'proq muhimdir va NADP + / NADPH anabolik reaktsiyalarda ko'proq qo'llaniladi.

Noorganik moddalar va kofaktorlarni tahrirlash

Anorganik elementlar metabolizmda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Sutemizuvchilar massasining 99% uglerod, azot, kaltsiy, natriy, magniy, xlor, kaliy, vodorod, fosfor, kislorod va oltingugurtdan iborat. Biologik ahamiyatga ega bo'lgan organik birikmalar (oqsillar, yog'lar, uglevodlar va nuklein kislotalar) ko'p miqdordagi uglerod, vodorod, kislorod, azot va fosforni o'z ichiga oladi.

Ko'pgina noorganik birikmalar ionli elektrolitlardir. Organizm uchun eng muhim ionlar natriy, kaliy, kaltsiy, magniy, xloridlar, fosfatlar va bikarbonatlardir. Ushbu ionlarning hujayra ichidagi va hujayradan tashqari muhitdagi muvozanati osmotik bosim va pH ni aniqlaydi. Ion kontsentratsiyasi asab va mushak hujayralari faoliyatida ham muhim rol o'ynaydi. Qo'zg'aluvchan to'qimalarda ta'sir potentsiali hujayradan tashqari suyuqlik va sitoplazma o'rtasida ionlar almashinuvi natijasida yuzaga keladi. Elektrolitlar plazma membranasidagi ion kanallari orqali hujayraga kirib, chiqib ketadi. Masalan, mushaklarning qisqarishi paytida kaltsiy, natriy va kaliy ionlari plazma membranasida, sitoplazma va naychalarda harakat qiladi.

Tanadagi o'tish metallari iz elementlari, rux va temir eng keng tarqalgan. Ushbu metallar ma'lum oqsillar tomonidan (masalan, fermentlar koeffitsient sifatida) ishlatiladi va fermentlar va transport oqsillari faoliyatini tartibga solish uchun muhimdir. Fermentlar kofaktorlari odatda ma'lum bir oqsil bilan qattiq bog'lanadi, ammo kataliz paytida ular o'zgarishi mumkin va katalizdan keyin ular doimo asl holatiga qaytadilar (iste'mol qilinmaydilar). Iz metallari tanadan maxsus transport oqsillari yordamida so'riladi va tanada erkin holatda bo'lmaydi, chunki ular ma'lum bir tashuvchi oqsillar bilan (masalan, ferritin yoki metallotioninlar) bog'langan.

Barcha tirik organizmlarni qaysi biri ishlatilishiga qarab sakkizta asosiy guruhga bo'lish mumkin: energiya manbai, uglerod manbai va elektron donor (oksidlanuvchi substrat).

1. Tirik organizmlar energiya manbai sifatida: yorug'lik energiyasidan (fotosurat) yoki kimyoviy aloqalar energiyasi (kimyo) Bundan tashqari, parazitar organizmlarni mezbon hujayraning energiya manbalaridan foydalangan holda tasvirlash uchun, bu atama paratrof.
2. Elektron donor (qaytaruvchi vosita) sifatida tirik organizmlar quyidagilardan foydalanishi mumkin: noorganik moddalar (tashlamoq) yoki organik (organ).
3. Uglerod manbai sifatida tirik organizmlar: uglerod dioksidi (avtomatik) yoki organik (hetero-) Ba'zida atamalar avtomatik va heterotrof biologik molekulalarning tarkibiy qismi bo'lgan boshqa elementlarga nisbatan kamayadi (masalan, azot, oltingugurt). Bu holda "azot-avtotrof" organizmlar oksidlangan noorganik birikmalarni azot manbai sifatida ishlatadigan turlardir (masalan, o'simliklar nitratning pasayishini amalga oshirishi mumkin). "Azot heterotrofik" - bu azotning oksidlangan shakllarini kamaytira olmaydigan va uning manbai sifatida organik birikmalarni ishlatishga qodir bo'lmagan organizmlar (masalan, aminokislotalar azot manbai bo'lgan hayvonlar).

Moddalar almashinuvi turining nomi mos keladigan ildizlarni qo'shish va ildiz oxirida qo'shish orqali hosil bo'ladi -troph-. Jadvalda metabolizmning mumkin bo'lgan turlari ko'rsatilgan, masalan:

• Ba'zi mualliflar foydalanishadi -gidro suv elektron donor sifatida harakat qilganda.

Tasnif bir guruh mualliflar tomonidan ishlab chiqilgan (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Rayan, E. Tatem) va Sovuq Bahorgi Harbour laboratoriyasida o'tkazilgan 11-simpoziumda ma'qullangan va dastlab mikroorganizmlarning ovqatlanish turlarini tavsiflash uchun ishlatilgan. Ammo hozirgi vaqtda u boshqa organizmlarning metabolizmini tavsiflash uchun ishlatiladi.

Jadvaldan ko'rinib turibdiki, prokaryotlarning metabolik qobiliyati eukaryotlarga qaraganda ancha farq qiladi, ular metabolizmning fotolitoautotrofik va kimyoviyoheterotrofik turlari bilan ajralib turadi.

Shuni ta'kidlash kerakki, ba'zi mikroorganizmlar atrof-muhit sharoitlariga (yorug'lik, organik moddalarning mavjudligi va boshqalar) va fiziologik holatiga qarab har xil turdagi metabolizmni amalga oshirishi mumkin. Bir necha metabolizm turlarining bunday kombinatsiyasi mixotrofiya deb ta'riflanadi.

Ushbu tasnifni ko'p hujayrali organizmlarga qo'llashda, bitta organizm ichida metabolizm turida farq qiladigan hujayralar bo'lishi mumkinligini tushunish kerak. Shunday qilib, ko'p hujayrali o'simliklarning antenna, fotosintetik organlarining hujayralari metabolizmning fotolitoautotrofik turi bilan ajralib turadi, er osti organlarining hujayralari esa kimyoviyoterotrofikdir. Mikroorganizmlarda bo'lgani kabi, atrof-muhit sharoiti, rivojlanish bosqichi va fiziologik holat o'zgarganda, ko'p hujayrali organizm hujayralarining metabolizm turi o'zgarishi mumkin. Masalan, qorong'ida va urug 'rivojlanishining bosqichida yuqori o'simliklarning hujayralari kimyoviy-organo-heterotrofik turdagi metabolizmga kirishadilar.

Metabolizmga shakar, yog'lar, aminokislotalarning nisbatan katta organik molekulalari parchalanadigan metabolik jarayonlar deyiladi. Katabolizm paytida anabolizm (biosintez) reaktsiyalari uchun zarur bo'lgan sodda organik molekulalar hosil bo'ladi. Ko'pincha, katabolizm reaktsiyalari jarayonida tananing energiyani harakatga keltirishi, oziq-ovqat hazm qilish jarayonida olingan organik molekulalarning kimyoviy aloqalari energiyasini mavjud shakllarga: ATP shaklida, kamaytirilgan koenzimlar va transmembranali elektrokimyoviy potentsialga aylantiradi. Katabolizm atamasi "energiya metabolizmi" bilan sinonim emas: ko'plab organizmlarda (masalan, fototroflar) energiyani saqlashning asosiy jarayonlari organik molekulalarning parchalanishi bilan bevosita bog'liq emas. Organizmlarni metabolizm turlari bo'yicha tasniflash, oldingi bo'limda aks ettirilgan energiya manbaiga asoslanishi mumkin. Kimotroflar kimyoviy bog'lanish energiyasidan foydalanadilar, fototroflar esa quyosh nurlari energiyasini iste'mol qiladilar. Ammo, bu turli xil metabolizm shakllarining barchasi, kislorod, nitratlar yoki sulfat kabi aktseptor molekulalariga, masalan, organik molekulalar, suv, ammiak, vodorod sulfidi singari molekulalarning donorlaridan elektronlarni uzatish bilan bog'liq bo'lgan redoks reaktsiyalariga bog'liq. Hayvonlarda bu reaktsiyalar murakkab organik molekulalarning karbonat angidrid va suv singari soddalarga bo'linishini o'z ichiga oladi. Fotosintetik organizmlarda - o'simliklar va siyanobakteriyalar - elektron uzatish reaktsiyalari energiyani chiqarmaydi, ammo ular quyosh nurlaridan yutilgan energiyani saqlash usuli sifatida ishlatiladi.

Hayvonlarda katabolizmni uchta asosiy bosqichga bo'lish mumkin. Birinchidan, oqsillar, polisakkaridlar va lipidlar kabi yirik organik molekulalar hujayralar tashqarisidagi kichik qismlarga bo'linadi. Bundan tashqari, bu kichik molekulalar hujayralarga kirib, undan kichikroq molekulalarga, masalan, atsetil-CoA ga aylanadi. O'z navbatida, A koenzimining atsetil guruhi Krebs tsiklidagi suv va karbonat angidrid va nafas olish zanjirida oksidlanib, ATP shaklida saqlanadigan energiyani chiqaradi.

Ovqat hazm qilish

Kraxmal, tsellyuloza yoki oqsillar kabi makromolekulalar hujayralar tomonidan ishlatilishidan oldin kichik qismlarga bo'linishi kerak. Bir necha sinf fermentlar degradatsiyaga kirishadilar: oqsillarni peptidlar va aminokislotalarga parchalaydigan proteazlar, polisaxaridlarni oligo- va monosaxaridlarga parchalaydigan glikozidazalar.

Mikroorganizmlar gidrolitik fermentlarni ularning atrofidagi bo'sh joyga ajratadilar, bu fermentlarni faqat ixtisoslashgan bez bezlaridan ajratadigan hayvonlardan farq qiladi. Hujayradan tashqari fermentlarning faolligi natijasida hosil bo'lgan aminokislotalar va monosaxaridlar faol transport yordamida hujayralarga kirib boradilar.

Energiya tahririni olish

Uglevodlar katabolizmi paytida murakkab shakar hujayralar tomonidan so'rilib ketadigan monosaxaridlarga parchalanadi. Ichkarida shakar (masalan, glyukoza va fruktoza) glikoliz paytida piruvatga aylanadi va ma'lum miqdorda ATP ishlab chiqariladi. Piruvik kislota (piruvat) bir necha metabolik yo'llarda oraliqdir. Piruvat metabolizmining asosiy yo'li - bu asetil-CoA ga, so'ngra trikarboksilik kislota aylanishiga o'tish. Shu bilan birga, energiyaning bir qismi Krebs tsiklida ATP shaklida saqlanadi va NADH va FAD molekulalari ham tiklanadi. Glikoliz va trikarboksilik kislota aylanishi jarayonida karbonat angidrid hosil bo'ladi, bu hayotning qo'shimcha mahsuloti hisoblanadi. Anaerobik sharoitda laktat dehidrogenaza fermenti ishtirokida piruvatdan hosil bo'ladi va NADH glikoliz reaktsiyalarida qayta ishlatiladigan NAD + ga oksidlanadi. Monosakkaridlar metabolizmining alternativ yo'li ham mavjud - pentoza fosfat yo'li, energiya kamaygan koferment NADPH shaklida saqlanadi va pentozalar, masalan, nuklein kislotalarni sintezi uchun zarur bo'lgan riboza hosil bo'ladi.

Katabolizmning birinchi bosqichidagi yog'lar erkin yog'li kislotalar va glitseringa gidrolizlanadi. Beta oksidlanish jarayonida yog 'kislotalari parchalanadi, bu esa o'z navbatida Krebs tsiklida kataboliziladi yoki yangi yog' kislotalari sinteziga o'tadi. Yog 'kislotalari uglevodlarga qaraganda ko'proq energiya chiqaradi, chunki yog'lar tarkibida ko'proq vodorod atomlarini o'z ichiga oladi.

Aminokislotalar oqsillarni va boshqa biomolekulalarni sintez qilish uchun ishlatiladi yoki karbamid, karbonat angidridga oksidlanadi va energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Aminokislotalar katabolizmining oksidlanish yo'li aminokislota transaminaza fermenti bilan chiqarilishi bilan boshlanadi. Amino guruhlari karbamid tsiklida, aminokislotalarga ega bo'lmagan aminokislotalarga keto kislotalar deyiladi. Ba'zi keto kislotalar Krebs tsiklidagi oraliq vositalardir. Masalan, glutamatning deaminatsiyasi alfa-ketoglutar kislotasini hosil qiladi. Glikogenik aminokislotalar glyukoneogenez reaktsiyalarida glyukozaga aylanishi mumkin.

Oksidlovchi fosforillash

Oksidlovchi fosforlanishda metabolizm yo'llarida (masalan, Krebs tsiklida) oziq-ovqat molekulalaridan chiqarilgan elektronlar kislorodga o'tkaziladi va chiqarilgan energiya ATPni sintez qilish uchun ishlatiladi. Eukaryotlarda bu jarayon elektron uzatishning nafas olish zanjiri deb ataladigan mitoxondriyal membranalarda o'rnatilgan bir qator oqsillar ishtirokida amalga oshiriladi. Prokaryotlarda bu oqsillar hujayra devorining ichki membranasida bo'ladi. Elektron uzatish zanjiri oqsillari protonlarni membrana orqali pompalash uchun kislorodga kamaytirilgan molekulalardan (masalan, NADH) elektronlarni o'tkazish orqali olingan energiyadan foydalanadi.

Proton pompalanganda, vodorod ionlari kontsentratsiyasida farq yuzaga keladi va elektrokimyoviy gradient paydo bo'ladi. Bu kuch protonlarni ATP sintazasi orqali mitoxondriyaga qaytaradi. Proton oqimi fermentning c-subagidalaridan halqaning aylanishiga olib keladi, buning natijasida faol sintaza markazi uning shaklini o'zgartiradi va adenozin difosfat fosforillalarini ATPga aylantiradi.

Noorganik energiyani tahrirlash

Gemolitotroflarga metabolizmning maxsus turiga ega bo'lgan prokaryotlar deyiladi, unda energiya noorganik birikmalarning oksidlanishi natijasida hosil bo'ladi. Kimolitotroflar molekulyar vodorodni, oltingugurt birikmalarini (masalan, sulfidlar, vodorod sulfidi va noorganik tiosulfatlar), temir (II) oksidi yoki ammiakni oksidlashi mumkin. Bunday holda, ushbu birikmalarning oksidlanishidan energiya kislorod yoki nitritlar kabi elektron qabul qiluvchilar tomonidan hosil bo'ladi. Anorganik moddalardan energiya olish jarayonlari asetogenez, nitrifikatsiya va denitrifikatsiya kabi biogeokimyoviy sikllarda muhim rol o'ynaydi.

Quyosh nuri energiyasini tahrirlash

Quyosh nurining energiyasi o'simliklar, siyanobakteriyalar, binafsha bakteriyalar, yashil oltingugurt bakteriyalari va ba'zi protozoyalar tomonidan so'riladi. Ushbu jarayon ko'pincha fotosintez jarayonining bir qismi sifatida karbonat angidridni organik birikmalarga aylantirish bilan birlashtiriladi (pastga qarang). Ba'zi prokaryotlarda energiya olish va uglerodni biriktirish tizimlari alohida ishlashi mumkin (masalan, binafsha va yashil oltingugurt bakteriyalarida).

Ko'pgina organizmlarda quyosh energiyasini singdirish printsipial jihatdan oksidlovchi fosforillashga o'xshaydi, chunki bu holda energiya proton kontsentratsiyasining gradienti shaklida saqlanadi va protonlarning harakatlantiruvchi kuchi ATP sinteziga olib keladi. Ushbu uzatish zanjiri uchun zarur bo'lgan elektronlar fotosintetik reaktsiya markazlari deb nomlangan engil hosil qiluvchi oqsillardan (masalan, rhodopsinlardan) keladi. Fotosintetik pigmentlar turiga qarab ikki xil reaktsiya markazlari tasniflanadi, hozirgi paytda fotosintetik bakteriyalarning ko'pi faqat bitta turga, o'simliklar va siyanobakteriyalar esa ikkitaga ega.

O'simliklar, suv o'tlari va siyanobakteriyalarda fotosistem II yorug'lik energiyasidan elektronlarni suvdan ajratib olish uchun foydalanadi, reaktsiyaning qo'shimcha mahsuloti sifatida molekulyar kislorod chiqariladi. Keyin elektronlar xloroplastlarda tirakoid membranasi orqali protonlarni haydash uchun energiya sarflaydigan b6f sitoxrom kompleksiga kiradi. Elektrokimyoviy gradient ta'siri ostida protonlar membranadan orqaga siljiydi va ATP sintazasini qo'zg'atadi. Keyin elektron I fotosistemadan o'tadi va NADP + kofermentini tiklash uchun, Kalvin tsiklida foydalanish yoki qo'shimcha ATP molekulalarini hosil qilish uchun qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin.

Anabolizm - energiya sarflash bilan murakkab molekulalarning biosintezidagi metabolik jarayonlar to'plami. Hujayra tuzilmalarini tashkil etuvchi murakkab molekulalar sodda prekursorlardan ketma-ket sintezlanadi. Anabolizm uchta asosiy bosqichni o'z ichiga oladi, ularning har biri maxsus ferment tomonidan katalizlanadi. Birinchi bosqichda prekursor molekulalari sintezlanadi, masalan, aminokislotalar, monosaxaridlar, terpenoidlar va nukleotidlar. Ikkinchi bosqichda ATP energiyasini sarf qiladigan prekursorlar faollashtirilgan shakllarga aylantiriladi. Uchinchi bosqichda faollashtirilgan monomerlar yanada murakkab molekulalarga, masalan, oqsillar, polisaxaridlar, lipidlar va nuklein kislotalarga birlashadi.

Hamma tirik organizmlar barcha biologik faol molekulalarni sintez qila olmaydi. Avtotroflar (masalan, o'simliklar) murakkab organik molekulalarni uglerod dioksidi va suv kabi oddiy noorganik past molekulyar moddalardan sintez qilishi mumkin. Heterotroflar yanada murakkab molekulalarni yaratish uchun monosakkaridlar va aminokislotalar kabi murakkabroq moddalarning manbasiga muhtoj. Organizmlar asosiy energiya manbalariga ko'ra tasniflanadi: fotoautotroflar va fotheterotroflar quyosh nuridan energiya olishadi, kimyoviy avtotroflar va kimyogerotroflar esa noorganik oksidlanish reaktsiyalaridan energiya olishadi.

Uglerod ulash tahriri

Fotosintez bu zaruriy energiya quyosh nuridan so'rilgan karbonat angidriddan olingan shakarning biosintezi. O'simliklarda, siyanobakteriyalar va suvo'tlar, suvning fotolizi kislorod fotosintez jarayonida, kislorod esa qo'shimcha mahsulot sifatida ajralib chiqadi. SOni aylantirish uchun₂ 3-fosfogliserat fotosistemalarda saqlanadigan ATP va NADP energiyasidan foydalanadi. Uglerodni bog'laydigan reaktsiya ferment ribuloza bisfosfat karboksilaza yordamida amalga oshiriladi va Kalvin tsiklining bir qismidir. Fotosintezning uch turi o'simliklarda tasniflanadi - uch uglerodli molekulalar yo'li bo'ylab, to'rt uglerodli molekulalar (C4) va CAM fotosintez yo'llari bo'ylab. Fotosintezning uch turi karbonat angidrid bilan bog'lanish va Kalvin tsikliga kirishida farq qiladi, C3 o'simliklarida esa CO bog'laydi.₂ to'g'ridan-to'g'ri Kalvin tsiklida va C4 va CAM CO da sodir bo'ladi₂ ilgari boshqa aralashmalarga kiritilgan. Fotosintezning turli shakllari quyosh nurining qizg'in oqimiga va quruq sharoitlarga moslashuvdir.

Fotosintetik prokaryotlarda uglerod bilan bog'lanish mexanizmlari yanada xilma-xildir. Karbonat angidrid Kalvin tsiklida, teskari Krebs tsiklida yoki atsetil-CoA karboksillanish reaktsiyalarida o'rnatilishi mumkin. Prokaryotlar - kimyoviy avtotroflar CO ni ham bog'laydi₂ Kalvin tsiklidan o'tadi, ammo reaktsiyani o'tkazish uchun noorganik birikmalardan energiya olinadi.

Uglevodlar va glikanlar Edit

Shakar anabolizmi jarayonida oddiy organik kislotalar monosakaridlarga, masalan, glyukoza aylantirilishi mumkin, keyin kraxmal kabi polisaxaridlarni sintez qilish uchun ishlatiladi. Piruvat, laktat, glitserin, 3-fosfogliserat va aminokislotalar aralashmalaridan glyukoza hosil bo'lishi glyukoneogenez deyiladi. Glyukoneogenez jarayonida piruvat bir qator oraliq birikmalar orqali glyukoza-6-fosfatga aylanadi, ularning ko'plari glikoliz paytida ham hosil bo'ladi. Ammo glyukoneogenez shunchaki teskari yo'nalishda glikoliz emas, chunki bir nechta kimyoviy reaktsiyalar glyukoza hosil bo'lishi va parchalanish jarayonlarini mustaqil ravishda tartibga solish imkonini beradigan maxsus fermentlarni katalizlaydi.

Ko'pgina organizmlar ozuqa moddalarini lipidlar va yog'lar shaklida saqlaydi, ammo umurtqali hayvonlarda asetil-CoA (yog 'almashinuvi mahsuloti) piruvatga (glyukoneogenezning substrati) aylanishini katalizlovchi fermentlar mavjud emas. Uzoq muddatli ochlikdan so'ng, umurtqali hayvonlar miya kabi to'qimalarda glyukoza o'rnini bosadigan yog 'kislotalaridan keton tanalarini sintez qila boshlaydilar. O'simliklar va bakteriyalarda bu metabolik muammo limon kislotasi aylanishida dekarboksillanish bosqichini chetlab o'tadigan va atsetil-CoA ni oksalatsetatga aylantirishga imkon beradigan va keyin uni glyukoza sintezi uchun ishlatiladigan glyoksillat tsiklidan foydalangan holda hal qilinadi.

Polisaxaridlar tarkibiy va metabolik funktsiyalarni bajaradi, shuningdek ularni oligosakkarid transferaz fermenti yordamida lipidlar (glikolipidlar) va oqsillar (glikoproteinlar) bilan birlashtirish mumkin.

Yog 'kislotalari, izoprenoidlar va steroidlarni tahrirlash

Yog 'kislotalari atsetil-CoA dan olingan yog' kislotasi sintazalari natijasida hosil bo'ladi. Yog 'kislotalarining uglerod skeleti reaktsiyalar tsiklida kengayadi, bunda asetil guruhi avval birlashadi, so'ngra karbonil guruhi gidroksil guruhiga kamayadi, so'ngra degidratatsiya va keyinchalik tiklanish sodir bo'ladi. Yog 'kislotasi biosintezi fermentlari ikki guruhga bo'linadi: hayvonlarda va zamburug'larda barcha yog' kislotalarini sintez qilish reaktsiyalari bitta ko'p funktsiyali I oqsil, o'simlik plastidlari va bakteriyalarda amalga oshiriladi, har bir turi alohida II turdagi fermentlar bilan katalizlanadi.

Terpenes va terpenoidlar o'simlik tabiiy mahsulotlarining eng katta sinfining vakillari. Ushbu moddalar guruhining vakillari izoprenning hosilalari bo'lib, o'z navbatida turli metabolik reaktsiyalarda hosil bo'lgan izopentil pirofosfat va dimetilillil pirofosfatning faollashtirilgan prekursorlaridan hosil bo'ladi. Hayvonlar va arxeologiyada izopentil pirosfat va dimetilillil pirofosfat mevalonat yo'lida atsetil-CoA dan sintezlanadi, o'simliklar va bakteriyalarda esa piruvat va gliseraldegid-3-fosfat mevalonat bo'lmagan yo'lning substratidir. Ukol biosintezi reaktsiyalarida izopren molekulalari birlashadi va skalolni hosil qiladi, keyinchalik lanosterol hosil bo'lishi bilan tsiklik tuzilmalarni hosil qiladi. Lanosterolni xolesterin va ergosterol kabi boshqa steroidlarga aylantirish mumkin.

Sincaplarni tahrirlash

Organizmlar 20 ta keng tarqalgan aminokislotalarni sintez qilish qobiliyatida farq qiladi. Aksariyat bakteriyalar va o'simliklar barcha 20 ni sintez qilishi mumkin, ammo sutemizuvchilar faqat 10 ta muhim aminokislotalarni sintez qila oladi. Shunday qilib, sutemizuvchilar uchun oziq-ovqatdan 9 ta muhim aminokislotalar olinishi kerak. Barcha aminokislotalar glikoliz vositachilaridan, limon kislotasi aylanishidan yoki pentoza monofosfat yo'lidan sintezlanadi. Aminokislotalarning aminokislotalardan alfa-keto kislotalariga o'tishiga transaminatsiya deyiladi. Amino guruhining donorlari glutamat va glutamin hisoblanadi.

Peptid aloqalari bilan bog'langan aminokislotalar oqsillarni hosil qiladi. Har bir oqsil o'ziga xos aminokislotalar qoldiqlarining ketma-ketligiga ega (birlamchi protein tuzilishi). Alifbo harflari so'zlarning deyarli cheksiz o'zgarishini shakllantirish bilan birlashtirilishi kabi, aminokislotalar bir ketma-ketlikda yoki boshqasida bog'lanib, turli xil oqsillarni hosil qilishi mumkin. Aminoksil-tRNK sintetaza fermenti ATPga bog'liq aminokislotalarning tRNKga ester aloqalari bilan qo'shilishini katalizlaydi va aminokislotali tRNKlar hosil bo'ladi. Aminoatsil-tRNKlar mRNA matritsasi yordamida aminokislotalarni uzoq polipeptid zanjirlariga birlashtiradigan ribosomalar uchun substratlardir.

Videoni tomosha qiling: Что такое метаболизм (Noyabr 2024).