Метаболизм

Метаболизм Метаболизм и его функции Метаболизм — совокупность химических реакций, поддерживающих жизнь в организмах.   Основные функции: преобразование энергии, превращение пищи […]

Метаболизм

  • Метаболизм и его функции

    • Метаболизм — совокупность химических реакций, поддерживающих жизнь в организмах.  
    • Основные функции: преобразование энергии, превращение пищи в строительные блоки, выведение отходов.  
    • Реакции катализируются ферментами, которые позволяют организмам расти и размножаться.  
  • Классификация метаболических реакций

    • Катаболические реакции расщепляют соединения, высвобождая энергию.  
    • Анаболические реакции образуют соединения, потребляя энергию.  
    • Метаболические пути организованы в последовательные этапы, каждый из которых катализируется ферментом.  
  • Ферменты и их роль

    • Ферменты позволяют организмам запускать желаемые реакции, требующие энергии.  
    • Ферменты регулируют скорость метаболических реакций в ответ на изменения в окружающей среде.  
  • Основные биохимические вещества

    • Аминокислоты, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды — ключевые биохимические вещества.  
    • Аминокислоты и белки участвуют в энергетическом метаболизме и клеточных процессах.  
    • Липиды выполняют структурные функции и используются для получения энергии.  
    • Углеводы хранят и транспортируют энергию, а также выполняют структурные функции.  
    • Нуклеиновые кислоты хранят и используют генетическую информацию.  
  • Коферменты и их роль

    • Коферменты — промежуточные продукты переноса групп, используемые в метаболизме.  
    • АТФ — центральный кофермент, передающий химическую энергию между реакциями.  
    • Витамины функционируют как коферменты, например, NAD+ как акцептор водорода.  
  • Формы NAD+/NADH и NADP+/NADPH

    • NAD+/NADH важен в катаболических реакциях  
    • NADP+/NADPH используется в анаболических реакциях  
  • Минералы и кофакторы

    • Неорганические элементы важны для обмена веществ  
    • Органические соединения содержат углерод и азот, кислород и водород  
    • Ионы поддерживают осмотическое давление и рН  
    • Переходные металлы присутствуют в виде микроэлементов  
  • Катаболизм

    • Катаболизм расщепляет крупные молекулы на более мелкие  
    • Организмы классифицируются по источникам энергии и углерода  
    • Животные используют сложные органические молекулы для получения энергии  
  • Пищеварение

    • Макромолекулы расщепляются на более мелкие части  
    • Ферменты расщепляют белки и полисахариды  
    • Аминокислоты и сахара поступают в клетки через транспортные белки  
  • Энергия, получаемая из органических соединений

    • Углеводы расщепляются на глюкозу и пируват  
    • Пируват превращается в ацетил-КоА и включается в цикл лимонной кислоты  
    • Жиры расщепляются на жирные кислоты и глицерин  
    • Аминокислоты используются для синтеза белков или окисляются до мочевины  
  • Энергетические преобразования

    • Окислительное фосфорилирование использует энергию электронов для производства АТФ  
    • Хемолитотрофия использует неорганические соединения для получения энергии  
    • Фотосинтез использует солнечный свет для получения энергии и фиксации углерода  
  • Реакционные центры фотосинтеза

    • Фотосинтезирующие бактерии имеют один тип реакционных центров, растения и цианобактерии — два.  
    • Фотосистема II использует световую энергию для удаления электронов из воды и высвобождения кислорода.  
    • Электроны направляются к комплексу цитохрома b6f, который перекачивает протоны через тилакоидную мембрану.  
    • Электроны проходят через фотосистему I и восстанавливают кофермент NADP+.  
  • Анаболизм

    • Анаболизм — это синтез сложных молекул из более мелких предшественников.  
    • Включает производство предшественников, их активацию и сборку в сложные молекулы.  
    • Автотрофы создают сложные молекулы из простых, гетеротрофы нуждаются в сложных веществах.  
  • Фиксация углерода

    • Фотосинтез расщепляет воду и образует кислород.  
    • В растениях и цианобактериях фиксация углерода осуществляется ферментом РуБисКО.  
    • У прокариот фиксация углерода может быть через цикл Кэлвина-Бенсона или карбоксилирование ацетил-КоА.  
  • Углеводы и гликаны

    • Глюконеогенез преобразует пируват в глюкозо-6-фосфат.  
    • У позвоночных жирные кислоты не могут быть преобразованы в глюкозу, поэтому вырабатываются кетоновые тела.  
    • Полисахариды образуются путем добавления моносахаридов к акцепторной гидроксильной группе.  
  • Жирные кислоты, изопреноиды и стерол

    • Жирные кислоты образуются из ацетил-КоА-звеньев.  
    • Терпены и изопреноиды образуются из изопентенилпирофосфата и диметилаллилпирофосфата.  
    • Биосинтез стеролов включает соединение звеньев изопрена в сквален и ланостерин.  
  • Белки

    • Организмы различаются по способности синтезировать аминокислоты.  
    • Аминокислоты соединяются в пептидные связи, образуя белки.  
    • Аминоацил-тРНК образуется из аминокислот и транспортной РНК.  
  • Синтез и восстановление нуклеотидов

    • Нуклеотиды образуются из аминокислот, углекислого газа и муравьиной кислоты.  
    • Пурины синтезируются из инозинмонофосфата, пиримидины — из оротата.  
  • Ксенобиотики и окислительно-восстановительный метаболизм

    • Ксенобиотики выводятся из организма с помощью ферментов.  
  • Метаболизм ксенобиотиков

    • Оксидазы цитохрома Р450, UDP-глюкуронозилтрансферазы и глутатион-S-трансферазы участвуют в метаболизме ксенобиотиков.  
    • Ксенобиотики окисляются, присоединяют водорастворимые группы и выводятся из клеток.  
    • В экологии эти реакции важны для биодеградации загрязняющих веществ.  
  • Окислительный стресс

    • Аэробные организмы подвержены окислительному стрессу из-за окислительного фосфорилирования и образования дисульфидных связей.  
    • Антиоксидантные метаболиты и ферменты удаляют вредные окислители.  
  • Термодинамика живых организмов

    • Живые организмы подчиняются законам термодинамики, поддерживая порядок, создавая беспорядок.  
    • Метаболизм связывает спонтанные процессы катаболизма с анаболизмом.  
  • Регулирование и контроль метаболизма

    • Метаболические пути регулируются для поддержания гомеостаза и взаимодействия с окружающей средой.  
    • Внутренняя регуляция включает аллостерическую регуляцию ферментов.  
    • Внешний контроль включает сигналы от других клеток через гормоны и факторы роста.  
  • Эволюция метаболизма

    • Основные пути метаболизма, такие как гликолиз и цикл лимонной кислоты, присутствуют у всех живых организмов.  
    • Эволюция может приводить к потере метаболических функций у паразитов и эндосимбиотических организмов.  
  • Расследование и манипулирование метаболизмом

    • Классические методы включают использование радиоактивных индикаторов и идентификацию ферментов.  
    • Современные методы используют геномные данные для реконструкции метаболических сетей.  
    • Метаболическая инженерия использует генетические модификации для улучшения биотехнологических процессов.  
  • Происхождение термина «метаболизм»

    • Термин «метаболизм» происходит от древнегреческого слова μεταβολή, означающего «изменение».  
    • Аристотель в «Частях тела животных» описал модель открытого потока метаболизма.  
  • История изучения метаболизма

    • Первые контролируемые эксперименты по изучению метаболизма человека были проведены Санторио Санторио в 1614 году.  
    • В 19 веке Луи Пастер открыл ферменты, катализирующие ферментацию сахара в спирт.  
    • Фридрих Велер в 1828 году синтезировал мочевину, что доказало, что органические соединения и химические реакции в клетках аналогичны другим химическим реакциям.  
  • Развитие биохимии

    • Открытие ферментов Эдуардом Бюхнером в начале 20 века отделило изучение химических реакций метаболизма от биологического изучения клеток.  
    • Ганс Кребс внес значительный вклад в изучение метаболизма, открыв цикл мочевины и другие метаболические пути.  
    • Современные биохимические исследования стали возможными благодаря разработке новых методов, таких как хроматография и ЯМР-спектроскопия.  
  • Современные метаболические теории

    • Современные метаболические теории включают антропогенный метаболизм, антиметаболиты, калориметрию и другие методы.  
    • Врожденные нарушения обмена веществ и гипотеза железосернистого мира также важны для понимания метаболизма.  
  • Рекомендации и ресурсы

    • Дальнейшее чтение и онлайн-книги доступны для углубленного изучения метаболизма.  
    • Ресурсы в вашей библиотеке и других библиотеках также доступны для изучения.  

Полный текст статьи:

Метаболизм

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх