Je! Kimetaboliki ni nini?

Metabolism au kubadilishana kwa dutu - Seti ya athari za kemikali zinazotokea katika kiumbe hai ili kudumisha maisha. Taratibu hizi huruhusu viumbe kukua na kuongezeka, kudumisha muundo wao na kujibu mvuto wa mazingira.

Metabolism kawaida hugawanywa katika hatua 2: catabolism na anabolism. Wakati wa catabolism, dutu tata za kikaboni huharibika kwa rahisi, kwa kawaida kutolewa nguvu. Na katika michakato ya anabolism - kutoka kwa vitu rahisi zaidi vitu vingi vinatengenezwa na hii inaambatana na gharama ya nishati.

Mfululizo wa athari za metaboli za kemikali huitwa njia za metabolic. Ndani yao, kwa ushiriki wa Enzymes, molekuli kadhaa muhimu za kibaolojia hubadilishwa kuwa watu wengine.

Enzymes hufanya jukumu muhimu katika michakato ya metabolic kwa sababu:

• hufanya kama vichocheo vya kibaolojia na kupunguza nishati ya uanzishaji wa majibu ya kemikali,
• hukuruhusu kudhibiti njia za kimetaboliki kujibu mabadiliko katika mazingira ya seli au ishara kutoka kwa seli zingine.

Vipengele vya kimetaboliki vinaathiri ikiwa molekuli fulani inafaa kutumiwa na mwili kama chanzo cha nishati. Kwa mfano, prokaryotes wengine hutumia sulfidi ya hidrojeni kama chanzo cha nishati, lakini gesi hii ni sumu kwa wanyama. Kiwango cha metabolic pia huathiri kiwango cha chakula kinachohitajika kwa mwili.

Masi ya kibaolojia

Njia kuu za metabolic na vifaa vyao ni sawa kwa spishi nyingi, ambayo inaonyesha umoja wa asili ya vitu vyote hai. Kwa mfano, asidi kadhaa za wanga, ambazo ni za kati katika mzunguko wa asidi ya tricarboxylic, zipo katika viumbe vyote, kutoka kwa bakteria hadi viumbe hai vya eukaryotic. Kufanana katika kimetaboliki labda kunahusiana na ufanisi mkubwa wa njia za metabolic, na vile vile kuonekana kwao mapema katika historia ya uvumbuzi.

Masi ya kibaolojia

Vitu vya kikaboni ambavyo hufanya vitu vyote hai (wanyama, mimea, kuvu na vijidudu) vinawakilishwa hasa na asidi ya amino, wanga, lipids (mara nyingi huitwa mafuta) na asidi ya kiini. Kwa kuwa molekuli hizi ni muhimu kwa maisha, athari za kimetaboliki zinalenga kuunda molekyuli hizi wakati wa kujenga seli na tishu au kuziharibu ili zitumike kama chanzo cha nishati. Athari nyingi muhimu za biochemical huchanganyika ili kuunda DNA na protini.

Jukumu la kimetaboliki

Utabia unastahili kupewa umakini wa karibu. Baada ya yote, usambazaji wa seli zetu na vitu vyenye thamani inategemea kazi yake iliyoanzishwa. Msingi wa kimetaboliki ni athari za kemikali zinazotokea katika mwili wa binadamu. Vitu muhimu kwa maisha ya mwili tunapata na chakula.

Kwa kuongezea, tunahitaji oksijeni zaidi, ambayo tunapumua pamoja na hewa. Kwa kweli, usawa unapaswa kuzingatiwa kati ya michakato ya ujenzi na kuoza. Walakini, usawa huu unaweza kusumbua mara nyingi na kuna sababu nyingi za hii.

Sababu za shida ya metabolic

Kati ya sababu za kwanza za shida za kimetaboliki zinaweza kutambuliwa sababu ya urithi. Ingawa haiwezekani, inawezekana na ni muhimu kuipambana! Pia, shida ya metabolic inaweza kusababishwa na magonjwa ya kikaboni. Walakini, mara nyingi shida hizi ni matokeo ya utapiamlo wetu.

Kama kuzidisha kwa virutubisho, na ukosefu wao ni hatari sana kwa mwili wetu. Na matokeo yanaweza kubadilika. Ziada ya virutubishi fulani hutokana na sababu ya matumizi ya vyakula vyenye mafuta, na upungufu unatokana na utunzaji mkali wa lishe anuwai kwa kupoteza uzito. Lishe kuu mara nyingi ni chakula kizuri, ambacho husababisha ukosefu wa virutubishi muhimu, kwa upande, hii itasababisha maendeleo ya magonjwa anuwai. Mzio kwa vyakula vingi inawezekana.

Magonjwa ya kimetaboliki

Hata baada ya kusawazisha michakato yote ya kimetaboliki, na kusambaza mwili na vitamini visivyopotea, tunahatarisha kupata magonjwa mengi yanayosababishwa na bidhaa za seli zinazooza. Bidhaa za kuoza zina kila kitu hai na hukua, na labda hii ndiye adui hatari zaidi kwa afya yetu. Kwa maneno mengine, mwili lazima usafishwe na sumu kwa wakati, au wataanza kuitia sumu. Kubaki kwa ziada, bidhaa za kuoza husababisha magonjwa sugu na kupunguza kazi ya kiumbe chote.

Na shida ya kimetaboliki ya wanga, ugonjwa mbaya hutokea - ugonjwa wa kisukari, na kimetaboliki isiyofaa ya mafuta, cholesteroli hujilimbikiza (Jinsi ya kupunguza cholesterol nyumbani bila dawa?), Ambayo husababisha magonjwa ya moyo na mishipa. Radicals bure, ambayo inazidi kuongezeka, inachangia kutokea kwa tumors mbaya.

Kunenepa pia ni matokeo ya kawaida ya shida za metabolic. Kikundi hiki pia kinajumuisha ugonjwa wa utumbo, shida ya utumbo, aina zingine za ugonjwa wa sukari. Kujulikana kwa madini na vitamini husababisha uharibifu kwa misuli, mifupa, shida kubwa ya mfumo wa moyo na mishipa. Kwa watoto, hii inaweza kusababisha matokeo mabaya sana katika mfumo wa ukuaji wa ukuaji na maendeleo. Ni muhimu kuzingatia kwamba matumizi ya ziada ya vitamini haifai kila wakati, kwa sababu kupindukia kwao pia kunaweza kuwa na matokeo mabaya.

Kinga

Ili kudhibiti michakato ya kimetaboliki katika mwili wetu, lazima tujue kuwa kuna vitu vingine vinavyozuia malezi ya sumu na kuboresha ubora wa kimetaboliki.

Ya kwanza ni oksijeni. Kiwango bora cha oksijeni kwenye tishu huamsha michakato ya metabolic.

Pili, vitamini na madini. Pamoja na umri, michakato yote hupungua, kuna sehemu ya kuziba kwa mishipa ya damu, kwa hivyo ni muhimu kudhibiti kupokea kwa kiwango cha kutosha cha madini, wanga na oksijeni. Hii itahakikisha kazi nzuri ya kimetaboliki ya chumvi-maji ya seli, kwani baada ya kupita kwa muda kiini hukauka na haipatii vitu vyote muhimu kwa maisha yake. Kujua hii, ni muhimu kwetu kulisha seli za kuzeeka bandia.

Kuna maoni na madawa mengi ambayo husimamia kimetaboliki. Katika dawa ya watu, mwani wa Bahari Nyeupe - fucus, ikapata umaarufu pana, ina seti muhimu ya madini na vitamini muhimu ili kuboresha kimetaboliki. Lishe sahihi, kutengwa na lishe ya vyakula vyenye cholesterol na vitu vingine vyenye madhara ni njia nyingine ya mwili kufanya kazi kiovu.

Elimu: Taasisi ya Matibabu ya Moscow I. Sechenov, maalum - "Biashara ya matibabu" mnamo 1991, mnamo 1993 "magonjwa ya kazi", mnamo 1996 "Tiba".

Vyombo vya chakula vya plastiki: ukweli na hadithi!

Amino asidi na protini Hariri

Protini ni biopolymers na zinajumuisha mabaki ya asidi ya amino yaliyojumuishwa na vifungo vya peptide. Protini kadhaa ni Enzymes na husababisha athari za kemikali. Protini zingine hufanya kazi ya kimuundo au ya mitambo (kwa mfano, huunda cytoskeleton). Protini pia zina jukumu muhimu katika kuashiria kiini, majibu ya kinga, mkusanyiko wa seli, usafirishaji hai kwa utando, na kanuni za mzunguko wa seli.

Kimetaboliki ni nini?

Metabolism (au kimetaboliki) ni mchanganyiko wa michakato ya kubadilisha kalori za chakula kuwa nishati kwa maisha ya kiumbe. Utetemiki huanza na kumengenya na shughuli za kiwmili, na kuishia na pumzi ya mtu wakati wa kulala, wakati mwili unapeana oksijeni kwa viungo vingine bila ushiriki wa ubongo na uhuru kabisa.

Wazo la kimetaboliki linahusiana sana na hesabu ya ulaji wa kalori ya kila siku, ambayo ni hatua ya kuanzia katika lishe yoyote kwa kupoteza uzito au faida ya misuli. Kulingana na vigezo vya umri, jinsia na mwili, kiwango cha kimetaboliki cha msingi imedhamiriwa - yaani, idadi ya kalori inayohitajika kutimiza mahitaji ya kila siku ya nishati ya mwili. Katika siku zijazo, kiashiria hiki kinazidishwa na kiashiria cha shughuli za kibinadamu.

Mara nyingi inaaminika kuwa kuharakisha kimetaboliki ni nzuri kwa kupoteza uzito, kwani husababisha mwili kuchoma kalori zaidi. Kwa hali halisi, kimetaboliki ya kupoteza watu kawaida hupungua, kwani kuongeza kasi ya kimetaboliki kunaweza kupatikana tu kwa kuongeza wakati huo huo ulaji wa kalori na kuongeza kiwango cha shughuli za mwili - ambayo ni wakati wa mafunzo ya nguvu kwa ukuaji wa misuli.

Hariri ya Lipids

Lipids ni sehemu ya membrane ya kibaolojia, kwa mfano, utando wa plasma, ni sehemu za coenzymes na vyanzo vya nishati. Lipids ni asidi ya hydrophobic au amphiphilic ya kibaiolojia mumunyifu katika vimumunyisho vya kikaboni kama vile benzini au kloroform. Mafuta ni kundi kubwa la misombo ambayo ni pamoja na asidi ya mafuta na glycerin. Molekuli ya pombe ya glycerol trihydric, ambayo hufanya vifungo vitatu tata vya ester na molekuli tatu za asidi, inaitwa triglyceride. Pamoja na mabaki ya asidi ya mafuta, lipids tata inaweza kujumuisha, kwa mfano, sphingosine (sphingolipids), vikundi vya phosphate ya hydrophilic (katika phospholipids). Steroids, kama cholesterol, ni kundi lingine kubwa la lipids.

Wanga wanga

Vipu vinaweza kuwapo kwa fomu ya mviringo au ya mstari kwa njia ya aldehydrate au ketoni, zina vikundi kadhaa vya hydroxyl. Wanga ni kawaida zaidi molekuli ya kibaolojia. Wanga wanga hufanya kazi zifuatazo: Hifadhi ya nishati na usafirishaji (wanga, glycogen), kimuundo (selulosi ya mmea, chitin katika uyoga na wanyama). Monomers ya sukari ya kawaida ni hexoses - glucose, fructose na galactose. Monosaccharides ni sehemu ya safu ngumu zaidi au polysaccharides iliyo na matawi.

Jinsi ya kuharakisha kimetaboliki?

Ushawishi wa lishe juu ya kuongeza kasi ya kimetaboliki sio wazi kama inavyoonekana katika mtazamo wa kwanza. Licha ya ukweli kwamba kuna bidhaa nyingi zinazosumbua kimetaboliki - kutoka kwa zile zinazopelekea kupata uzito katika sukari na wanga nyingine za haraka, kwenda kwenye majarini na mafuta yake - bidhaa chache tu ndizo zinaweza kuongeza kasi ya kimetaboliki.

Kwa kuwa mzunguko wa kimetaboliki wa mwili unaweza kudumu siku kadhaa (kwa mfano, na kukataliwa kabisa kwa wanga, mwili utabadilika kwa lishe ya ketogenic tu kwa siku 2-3), kimetaboliki haiwezi kuharakishwa kwa kula bidhaa moja au kunywa kibichi cha mboga kwa kupoteza uzito. Kati ya mambo mengine, kuongeza kasi ya kimetaboliki kawaida huhusishwa na hamu ya kuongezeka - ambayo sio muhimu wakati wote kufuatia chakula kwa kupoteza uzito.

Michakato ya kimetaboliki ya kupunguza uzito

Tuseme mtu aliyezidiwa sana aliamua kupunguza uzito, akijishughulisha sana na mazoezi ya mwili na akaanza chakula na kalori zilizopunguzwa. Pia alisoma kwamba ili kuharakisha kimetaboliki unahitaji kunywa maji zaidi na kula mananasi, matajiri katika bromelain ya "kuharibu mafuta". Walakini, matokeo ya mwisho hayatakuwa kuongeza kasi ya kimetaboliki wakati wote, lakini kudorora kwake mkali.

Sababu ni rahisi - mwili utaanza kutuma ishara kwamba kiwango cha shughuli za mwili umeongezeka sana, na ulaji wa nishati kutoka kwa chakula umepungua sana. Na mtu anapojihusisha sana na mazoezi na lishe ngumu zaidi anavyoona, nguvu ya mwili itafikiria kuwa "nyakati mbaya" zimekuja na ni wakati wa kupunguza kimetaboliki kuokoa akiba ya mafuta - zaidi, viwango vya cortisol na leptin vitaongezeka.

Jinsi ya kuongeza kasi ya kimetaboliki?

Ili kupunguza uzito, hauitaji kujaribu "kutawanya" kimetaboliki na uharakishe kimetaboliki iwezekanavyo - kwanza kabisa, unahitaji kuwa mwangalifu zaidi juu ya bidhaa ambazo mwili hupokea kalori za kila siku kutoka. Katika hali nyingi, kuhalalisha chakula na udhibiti wa faharisi ya glycemic ya wanga inayotumiwa itasababisha kuharakisha michakato ya metabolic.

Mara nyingi watu wanaojaribu kupunguza uzito huchukua gharama za nishati ya mafunzo ya mwili, wakati wanapunguza sana maudhui ya kalori ya chakula wanachotumia. Kwa mfano, sukari iliyomo kwenye cola moja inatosha kwa kukimbia kwa dakika 30 hadi 40 - kwa maneno mengine, ni rahisi sana kujiondoa cola kuliko kujikosha na mazoezi ya kuzimia, ukijaribu kuchoma kalori hizi.

Hariri za Nyuklia

Damu ya polymeric na RNA ni minyororo ndefu, isiyoweza kudhibitiwa ya nyuklia. Asidi ya nyuklia hufanya kazi ya kuhifadhi na kutekeleza habari ya maumbile ambayo hufanywa wakati wa michakato ya kuchapa, maandishi, tafsiri, na biosynthesis ya protini. Habari iliyowekwa ndani ya asidi ya nuklia inalindwa dhidi ya mabadiliko na mifumo ya fidia na inazidishwa na replication ya DNA.

Virusi kadhaa zina genome iliyo na RNA. Kwa mfano, virusi vya kinga ya mwili wa binadamu hutumia maandishi ya maandishi kuunda muundo wa DNA kutoka kwa genome yake mwenyewe inayo RNA. Molekuli zingine za RNA zina mali ya kichocheo (ribozymes) na ni sehemu ya spliceosomes na ribosomes.

Nuklia ni bidhaa za kuongeza ya besi za nitrojeni ili kuota sukari. Mfano wa besi za nitrojeni ni misombo yenye nitrojeni ya heterocyclic - derivatives ya purines na pyrimidines. Baadhi ya nyuklia pia hufanya kama coenzymes katika athari za uhamishaji wa kikundi kazi.

Hariri ya coenzymes

Kimetaboliki ni pamoja na athari nyingi za kemikali, ambazo nyingi zinahusiana na aina kuu za athari za uhamishaji wa kikundi. Coenzymes hutumiwa kuhamisha vikundi vya kazi kati ya Enzymes ambazo huchochea athari za kemikali. Kila darasa la athari za kemikali za kuhamisha vikundi vya kazi huchochewa na enzymes za mtu binafsi na cofactors zao.

Adenosine triphosphate (ATP) ni moja wapo ya coenzymes kuu, chanzo cha jumla cha nishati ya seli. Nukotoni hii hutumiwa kuhamisha nishati ya kemikali iliyohifadhiwa kwenye vifungo vya jumla kati ya athari mbalimbali za kemikali. Katika seli, kuna kiasi kidogo cha ATP, ambacho hurekebishwa kila wakati kutoka kwa ADP na AMP. Mwili wa binadamu hutumia misa ya ATP kwa siku sawa na misa ya mwili wake mwenyewe. ATP hufanya kama kiunganishi kati ya catabolism na anabolism: na athari za catabolic, ATP imeundwa, na athari ya anabolic, nishati hutumiwa. ATP pia hufanya kama wafadhili wa kundi la phosphate katika athari za phosphorylation.

Vitamini ni vitu vya chini vya uzito wa Masi ambavyo vinahitajika kwa idadi ndogo, na, kwa mfano, vitamini nyingi hazijatengenezwa kwa wanadamu, lakini hupatikana na chakula au kupitia microflora ya tumbo. Katika mwili wa binadamu, vitamini vingi ni cofactors ya Enzymes. Vitamini vingi hupata shughuli iliyobadilishwa ya kibaolojia, kwa mfano, vitamini vyote vyenye mumunyifu katika seli hutiwa phosphorylated au pamoja na nuklia. Nikotinamide adenine dinucleotide (NADH) ni derivative ya vitamini B₃ (niacin), na ni coenzyme muhimu - mpokeaji wa hidrojeni. Mamia ya enzymes tofauti za dehydrogenase huondoa elektroni kutoka kwa molekyuli za sehemu ndogo na kuzihamisha kwa molekuli za NAD, zikipunguza NADH. Njia iliyooksidishwa ya coenzyme ni safu ndogo ya kupunguzwa kwa seli. NAD kwenye seli iko katika aina mbili zinazohusiana za NADH na NADPH. NAD + / NADH ni muhimu zaidi kwa athari ya catabolic, na NADP + / NADPH hutumiwa mara nyingi katika athari za anabolic.

Vitu vya isokaboni na Cofactors Hariri

Vitu vya isokaboni vina jukumu muhimu katika kimetaboliki. Karibu 99% ya misa ya mamalia ina kaboni, naitrojeni, kalsiamu, sodiamu, magnesiamu, klorini, potasiamu, hidrojeni, fosforasi, oksijeni na kiberiti. Misombo ya kikaboni muhimu (protini, mafuta, wanga na asidi ya kiini) ina kiwango kikubwa cha kaboni, oksidi, oksijeni, naitrojeni na fosforasi.

Misombo mingi ya isokaboni ni elektroni za ioni. Ions muhimu kwa mwili ni sodiamu, potasiamu, kalsiamu, magnesiamu, kloridi, phosphates na bicarbonates. Usawa wa ions hizi ndani ya kiini na katikati ya nje huamua shinikizo la osmotic na pH. Kuzingatia kwa Ion pia kuna jukumu muhimu katika utendaji wa seli za ujasiri na misuli. Uwezo wa vitendo katika tishu nzuri hutokana na kubadilishana kwa ioni kati ya giligili ya nje na cytoplasm. Electrolyte huingia na kutoka kwa seli kupitia njia za ion kwenye membrane ya plasma. Kwa mfano, wakati wa usumbufu wa misuli, kalsiamu, sodiamu, na ioni za potasiamu huhamia kwenye membrane ya plasma, cytoplasm, na zilizopo za T.

Vyuma vya mpito katika mwili ni vitu vya kuwafuatilia, zinki na chuma ndio kawaida. Metali hizi hutumiwa na protini fulani (kwa mfano, Enzymes kama cofactors) na ni muhimu kwa kudhibiti shughuli za enzymes na proteni za kusafirisha. Cofactors ya Enzymes kawaida hufungwa kwa protini fulani, hata hivyo, zinaweza kubadilishwa wakati wa kuumwa, na baada ya kuchomwa kila wakati hurudi kwenye hali yao ya asili (haitumiwi). Chuma hufuata huchukuliwa na mwili kwa kutumia protini maalum za usafirishaji na hazipatikani katika mwili katika hali ya bure, kwani zinahusishwa na proteni maalum za kubeba (kwa mfano, ferritin au metallothioneins).

Viumbe vyote vilivyo hai vinaweza kugawanywa katika vikundi vikuu vikuu nane, kulingana na ambayo hutumiwa: chanzo cha nishati, chanzo cha kaboni, na wafadhili wa elektroni (sehemu ndogo ya oksidi).

1. Kama chanzo cha nishati, viumbe hai vinaweza kutumia: nishati ya nuru (picha) au nishati ya vifungo vya kemikali (chemo) Kwa kuongeza, kuelezea viumbe vya vimelea kwa kutumia rasilimali ya nishati ya kiini cha mwenyeji, muhula paratroph.
2. Kama mtoaji wa elektroni (wakala wa kupunguza), viumbe hai vinaweza kutumia: vitu vya isokaboni (kutupwaau vitu vya kikaboni (chombo).
3. Kama chanzo cha kaboni, viumbe hai hutumia: dioksidi kaboni (autoau vitu vya kikaboni (hetero-) Wakati mwingine masharti auto na heterotroph inatumika kwa uhusiano na vitu vingine ambavyo ni sehemu ya molekuli ya kibaolojia katika fomu iliyopunguzwa (k.etrojeni, kiberiti). Katika kesi hii, viumbe vya "nitrojeni-autotrophic" ni spishi ambazo hutumia misombo ya isokaboni kama chanzo cha nitrojeni (kwa mfano, mimea, inaweza kutekeleza kupunguzwa kwa nitrate). Na "nitrojeni heterotrophic" ni viumbe ambavyo havitaweza kutekeleza upunguzaji wa oksidi na hutumia misombo ya kikaboni kama chanzo chake (kwa mfano, wanyama ambao asidi ya amino ndio chanzo cha nitrojeni).

Jina la aina ya kimetaboliki huundwa kwa kuongeza mizizi inayolingana na kuongeza mwisho wa mzizi -troph-. Jedwali linaonyesha aina zinazowezekana za kimetaboli na mifano:

• Waandishi wengine hutumia -roro wakati maji hufanya kama mtoaji wa elektroni.

Uainishaji huo uliundwa na kikundi cha waandishi (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) na kupitishwa katika mkutano wa 11 katika maabara ya Cold Spring bandari na hapo awali ilitumika kuelezea aina ya lishe ya vijidudu. Walakini, kwa sasa hutumiwa kuelezea metaboli ya viumbe vingine.

Ni dhahiri kutoka kwa meza kuwa uwezo wa kimetaboliki wa prokaryotes ni tofauti zaidi ikilinganishwa na eukaryotes, ambayo ni sifa ya aina ya metolithoautotrophic na chemoorganoheterotrophic ya metaboli.

Ikumbukwe kwamba aina kadhaa za vijidudu zinaweza, kulingana na hali ya mazingira (taa, upatikanaji wa vitu vya kikaboni, nk) na hali ya kisaikolojia, inachukua kimetaboliki ya aina anuwai. Mchanganyiko wa aina hizi za kimetaboli umeelezewa kama mchanganyiko.

Wakati wa kutumia uainishaji huu kwa viumbe vyenye multicellular, ni muhimu kuelewa kwamba ndani ya kiumbe kimoja kunaweza kuwa na seli ambazo hutofautiana katika aina ya kimetaboliki. Kwa hivyo seli za angani, viungo vya photosyntetiki ya mimea ya aina nyingi huonyeshwa na aina ya metaboli ya Photolithoautotrophic, wakati seli za vyombo vya chini ya ardhi huelezewa kama chemoorganoterotrophic. Kama ilivyo katika vijidudu, wakati hali za mazingira, hatua ya maendeleo na hali ya kisaikolojia, aina ya kimetaboliki ya seli za kiumbe cha multicellular inaweza kubadilika. Kwa mfano, katika giza na katika hatua ya kuota kwa mbegu, seli za mimea ya juu hutumia aina ya chemo-organo-heterotrophic.

Metabolism inaitwa michakato ya metabolic ambayo molekuli kubwa za kikaboni za sukari, mafuta, asidi ya amino huvunja. Wakati wa catabolism, molekuli rahisi za kikaboni huundwa ambazo ni muhimu kwa athari ya anabolism (biosynthesis). Mara nyingi, ni katika mwendo wa athari ya udhabiti ambayo mwili huhamasisha nishati, ikitafsiri nishati ya vifungo vya kemikali vya molekuli za kikaboni zilizopatikana wakati wa digestion ya chakula, kuwa fomu zinazopatikana: kwa njia ya ATP, kupunguzwa kwa coenzymes, na uwezo wa umeme wa transmembrane. Katoliki ya neno haihusiani na "kimetaboliki ya nishati": katika viumbe vingi (kwa mfano, picha), michakato kuu ya uhifadhi wa nishati haihusiani moja kwa moja na kuvunjika kwa molekuli za kikaboni. Uainishaji wa viumbe na aina ya kimetaboliki unaweza kuwa msingi wa chanzo cha nishati, kama inavyoonyeshwa katika sehemu iliyopita. Chemotrophs hutumia nishati ya vifungo vya kemikali, na Phototrophs hutumia nishati ya jua. Walakini, aina zote hizi za kimetaboli hutegemea athari ya redox ambayo inahusishwa na uhamishaji wa elektroni kutoka kwa wafadhili waliopunguzwa wa molekuli, kama vile molekuli za kikaboni, maji, amonia, sulfidi ya hidrojeni, kukubali molekuli kama oksijeni, nitrati au sulfate. Katika wanyama, athari hizi zinajumuisha kuvunjika kwa molekuli tata za kikaboni kuwa rahisi zaidi, kama kaboni dioksidi na maji. Katika viumbe vya photosynthetic - mimea na cyanobacteria - athari za uhamishaji wa elektroni hazitoi nishati, lakini hutumiwa kama njia ya kuhifadhi nishati inayofyonzwa kutoka kwa jua.

Catabolism katika wanyama inaweza kugawanywa katika hatua kuu tatu. Kwanza, molekuli kubwa za kikaboni kama protini, polysaccharides, na lipids huvunja kwa sehemu ndogo nje ya seli. Zaidi ya hayo, molekuli hizi ndogo huingia seli na kugeuka kuwa molekuli ndogo zaidi, kwa mfano, acetyl-CoA. Kwa upande wake, kikundi cha acetyl cha coenzyme A oxidizes kwa maji na kaboni dioksidi katika mzunguko wa Krebs na mlolongo wa kupumua, ikitoa nishati ambayo imehifadhiwa katika mfumo wa ATP.

Kuharisha digestion

Macromolecules kama wanga, selulosi au protini lazima ivunjike kwa vipande vidogo kabla ya kutumiwa na seli. Madarasa kadhaa ya Enzymes yanahusika na uharibifu: protini, ambazo zinavunja protini kwa peptidi na asidi ya amino, glycosidases, ambayo huvunja polysaccharides kwa oligo- na monosaccharides.

Microorganism huweka enzymes za hydrolytic kwenye nafasi inayowazunguka, ambayo ni tofauti na wanyama ambao huweka enzymes kama hizo kutoka kwa seli maalum za glandular. Asidi za amino na monosaccharides, inayotokana na shughuli za enzymes za nje, kisha ingiza seli ukitumia usafiri wa kazi.

Kupata Hariri ya Nishati

Wakati wa catabolism ya wanga, sukari ngumu huvunja hadi monosaccharides, ambayo huingizwa na seli. Mara tu ndani, sukari (kwa mfano, glucose na fructose) hubadilishwa kuwa pyruvate wakati wa glycolysis, na kiasi fulani cha ATP kinatolewa. Asidi ya Pyruvic (pyruvate) ni ya kati katika njia kadhaa za metabolic. Njia kuu ya kimetaboliki ya pyruvate ni kubadilika kwa acetyl-CoA na kisha kwa mzunguko wa asidi ya tricarboxylic. Wakati huo huo, sehemu ya nishati huhifadhiwa kwenye mzunguko wa Krebs katika mfumo wa ATP, na molekuli za NADH na FAD pia zinarejeshwa. Katika mchakato wa glycolysis na mzunguko wa asidi ya tricarboxylic, dioksidi kaboni huundwa, ambayo ni bidhaa ya maisha. Chini ya hali ya anaerobic, kama matokeo ya glycolysis kutoka pyruvate na ushiriki wa enzymes lactate dehydrogenase, lactate huundwa, na NADH imeboreshwa kwa NAD +, ambayo hutumika tena katika athari ya glycolysis. Pia kuna njia mbadala ya kimetaboliki ya monosaccharides - njia ya phosphate ya pentose, wakati ambao nishati huhifadhiwa kwa njia ya kupunguzwa kwa coenzyme NADPH na pentoses huundwa, kwa mfano, ribose, ambayo ni muhimu kwa mchanganyiko wa asidi ya kiini.

Mafuta katika hatua ya kwanza ya catabolism huingizwa kwa asidi ya mafuta na glycerini. Asidi ya mafuta huvunjwa wakati wa oksidi ya beta kuunda acetyl-CoA, ambayo kwa upande mwingine inachangiwa zaidi katika mzunguko wa Krebs, au huenda kwa muundo wa asidi mpya ya mafuta. Asidi ya mafuta hutoa nguvu zaidi kuliko wanga, kwani mafuta yana vyenye atomi za hidrojeni zaidi katika muundo wao.

Asidi za amino hutumiwa ama kuunda protini na viini vingine, au hutiwa oksidi kwa urea, kaboni dioksidi na hutumikia kama chanzo cha nishati. Njia ya oksidi ya catabolism ya amino acid huanza na kuondolewa kwa kikundi cha amino na enzymes za transaminase. Vikundi vya Amino vinatumiwa katika mzunguko wa urea, asidi za amino ambazo hazina vikundi vya amino huitwa asidi ya keto. Asidi fulani za keto ni za kati katika mzunguko wa Krebs. Kwa mfano, muundo wa glutamate hutoa asidi ya alpha-ketoglutaric. Asidi za amino za Glycogenic pia zinaweza kubadilishwa kuwa glucose katika athari ya gluconeogene.

Hariri ya fomati ya Oxidative

Katika phosphorylation ya oksidi, elektroni zilizoondolewa kutoka kwa molekuli za chakula katika njia za metabolic (kwa mfano, katika mzunguko wa Krebs) huhamishiwa oksijeni, na nishati iliyotolewa hutumiwa kubatilisha ATP. Katika eukaryotes, mchakato huu unafanywa na ushiriki wa protini kadhaa zilizowekwa kwenye utando wa mitochondrial, inayoitwa mnyororo wa kupumua wa uhamishaji wa elektroni. Katika prokaryotes, protini hizi zinapatikana kwenye membrane ya ndani ya ukuta wa seli. Protini za mnyororo wa elektroni hutumia nishati inayopatikana kwa kuhamisha elektroni kutoka kwa molekuli zilizopunguzwa (k.m. NADH) hadi oksijeni kusukuma protoni kupitia membrane.

Wakati protoni zinapigwa, tofauti katika mkusanyiko wa ioni za hidrojeni huundwa na gradient ya umeme ya umeme huibuka. Nguvu hii inarudisha protoni nyuma kwa mitochondria kupitia msingi wa ATP synthase. Mtiririko wa protoni husababisha pete kutoka kwa c-subunits ya enzyme kuzunguka, kama matokeo ambayo kituo cha kazi cha synthase kinabadilisha sura yake na phosphorylates adenosine diphosphate, kuibadilisha kuwa ATP.

Hariri ya Nishati ya isokaboni

Hemolithotrophs huitwa prokaryotes, ambayo ina aina maalum ya kimetaboliki, ambayo nishati huundwa kama matokeo ya oxidation ya misombo ya isokaboni. Chemolithotrophs zinaweza kuongeza oksidi za Masi, oksidi za sulfuri (k.m. sulfidi, sulfidi ya hidrojeni na thiosulfates za isokaboni), chuma (II) oksidi au amonia. Katika kesi hii, nishati kutoka kwa oxidation ya misombo hii hutolewa na wapokeaji wa elektroni, kama oksijeni au nitriti. Michakato ya kupata nishati kutoka kwa dutu ya isokaboni inachukua jukumu muhimu katika mizunguko ya biogeochemical kama acetogenesis, nitrification, na denitrification.

Hariri ya Nishati ya jua

Nguvu ya mwangaza wa jua huingiliwa na mimea, cyanobacteria, bakteria ya zambarau, bakteria ya kiberiti ya kijani kibichi, na protozoa fulani. Utaratibu huu mara nyingi hujumuishwa na ubadilishaji wa dioksidi kaboni kuwa misombo ya kikaboni kama sehemu ya mchakato wa photosynthesis (tazama hapa chini). Mifumo ya kunasa nishati na urekebishaji wa kaboni katika prokaryotes kadhaa zinaweza kufanya kazi tofauti (kwa mfano, katika bakteria ya zambarau na kijani kiberiti).

Katika viumbe vingi, uwekaji wa nishati ya jua ni katika kanuni sawa na fosforasi, kwani katika kesi hii nishati huhifadhiwa katika mfumo wa gradi ya mkusanyiko wa protoni na nguvu ya kuendesha protoni inaongoza kwa muundo wa ATP. Elektroni zinazohitajika kwa mnyororo huu wa kuhamisha zinatoka kwa protini zenye uvunaji nyepesi zinazoitwa vituo vya athari za mmea (kwa mfano, Rhodopsins). Kulingana na aina ya rangi inayotengeneza rangi, aina mbili za vituo vya athari huainishwa, kwa sasa, bakteria wengi wa fumbo wana aina moja tu, wakati mimea na cyanobacteria ni mbili.

Katika mimea, mwani na cyanobacteria, photosystem II hutumia nishati ya mwanga kuondoa elektroni kutoka kwa maji, na oksijeni ya molekuli iliyotolewa kama bidhaa ya athari. Elektroni huingia tata ya b6f cytochrome, ambayo hutumia nishati kusukuma protoni kupitia membrane ya thylakoid kwenye kloropeli. Chini ya ushawishi wa gradient ya elektroni, protoni hurudi nyuma kupitia membrane na trigger ATP synthase. Elektroni basi hupitia mfumo wa picha mimi na inaweza kutumika kurejesha coadyme ya NADP +, kwa matumizi ya mzunguko wa Calvin, au kwa kuchakata tena kuunda molekuli za ziada za ATP.

Uzinzi - seti ya michakato ya metabolic ya biosynthesis ya molekuli tata na matumizi ya nishati. Molekuli tata zinazounda miundo ya simu za mkononi zimetengenezwa mara kwa mara kutoka kwa watangulizi rahisi. Anabolism ni pamoja na hatua kuu tatu, ambayo kila mmoja huchanganywa na enzymes maalum. Katika hatua ya kwanza, molekyuli za mapema zimetengenezwa, kwa mfano, asidi ya amino, monosaccharides, terpenoids na nucleotides. Katika hatua ya pili, watangulizi na matumizi ya nishati ya ATP hubadilishwa kuwa fomu zilizoamilishwa. Katika hatua ya tatu, monomers zilizowamilishwa zinajumuishwa katika molekuli ngumu zaidi, kwa mfano, proteni, polysaccharides, lipids na asidi ya kiini.

Sio viumbe hai vyote vinaweza kutunga molekyuli zote zinazoendelea biolojia. Autotrophs (kwa mfano, mimea) zinaweza kutenganisha molekuli ngumu za kikaboni kutoka kwa vitu rahisi vya isokaboni kama vile kaboni dioksidi na maji. Heterotrophs zinahitaji chanzo cha vitu ngumu zaidi, kama vile monosaccharides na asidi ya amino, kuunda molekuli ngumu zaidi. Viumbe vimeorodheshwa kulingana na vyanzo vyao kuu vya nishati: pichaautotrophs na picha za picha hupokea nishati kutoka kwa jua, wakati chemoautotrophs na chemoheterotrophs hupokea nishati kutoka athari ya oksidi ya oksidi.

Carbon Binding Hariri

Photosynthesis ni mchakato wa biosynthesis ya sukari kutoka dioksidi kaboni, ambayo nishati muhimu huingizwa kutoka jua. Katika mimea, cyanobacteria na mwani, upigaji picha wa maji hufanyika wakati wa photosynthesis ya oksijeni, wakati oksijeni inatolewa kama bidhaa. Kubadilisha CO₂ 3-phosphoglycerate hutumia nishati ya ATP na NADP iliyohifadhiwa kwenye mifumo ya picha. Mmenyuko wa kumfunga kaboni unafanywa kwa kutumia enzyme ribulose bisphosphate carboxylase na ni sehemu ya mzunguko wa Calvin. Aina tatu za photosynthesis zimeorodheshwa katika mimea - njiani ya molekuli tatu-kaboni, njiani ya molekuli nne-kaboni (C4), na CAM photosynthesis. Aina tatu za photosynthesis zinatofautiana katika njia ya kumfunga dioksidi kaboni na kuingia kwake kwenye mzunguko wa Kalvini; katika mimea ya C3, CO inayofunga₂ hufanyika moja kwa moja kwenye mzunguko wa Calvin, na kwa C4 na CAM CO₂ hapo awali ni pamoja na katika misombo mingine. Njia tofauti za photosynthesis ni marekebisho ya mtiririko mkali wa jua na hali kavu.

Katika prokaryotes za photosynthetic, mifumo ya kumfunga kaboni ni tofauti zaidi. Dioksidi kaboni inaweza kuwekwa katika mzunguko wa Kalvini, katika mzunguko wa reki wa Krebs, au athari ya athari ya katsiamu ya acetyl-CoA. Prokaryotes - chemoautotrophs pia hufunga CO₂ kupitia mzunguko wa Kalvini, lakini nishati kutoka kwa misombo ya isokaboni hutumiwa kutekeleza athari.

Wanga wa wanga na Glycans Hariri

Katika mchakato wa anabolism ya sukari, asidi za kikaboni rahisi zinaweza kubadilishwa kuwa monosaccharides, kwa mfano, sukari, na kisha kutumika kutengenezea polysaccharides, kama wanga. Uundaji wa sukari kutoka kwa misombo kama pyruvate, lactate, glycerin, 3-phosphoglycerate na asidi ya amino inaitwa gluconeogeneis. Katika mchakato wa sukari ya sukari, pyruvate inabadilishwa kuwa glucose-6-phosphate kupitia safu ya misombo ya kati, ambayo nyingi huundwa wakati wa glycolysis. Walakini, gluconeogenesis sio glycolysis tu katika upande mwingine, kwa kuwa athari kadhaa za kemikali huchochea enzymes maalum, ambayo inafanya uwezekano wa kudhibiti kwa uhuru michakato ya malezi na kuvunjika kwa sukari.

Viumbe wengi huhifadhi virutubishi katika mfumo wa lipids na mafuta, hata hivyo, vertebrates hawana enzymes ambazo husababisha ubadilishaji wa acetyl-CoA (bidhaa ya kimetaboliki ya mafuta) kwa pyruvate (substrate ya gluconeogenesis). Baada ya kufa kwa njaa kwa muda mrefu, vertebrates huanza kutengenezea miili ya ketone kutoka asidi ya mafuta, ambayo inaweza kuchukua nafasi ya glucose kwenye tishu kama vile ubongo. Katika mimea na bakteria, shida hii ya kimetaboli hutatuliwa kwa kutumia mzunguko wa glyoxylate, ambayo hupita hatua ya decarboxylation katika mzunguko wa asidi ya citric na hukuruhusu kubadilisha acetyl-CoA kuwa oxaloacetate, halafu utumie kwa mchanganyiko wa sukari.

Polysaccharides hufanya kazi ya kimuundo na ya kimetaboliki, na inaweza pia kuunganishwa na lipids (glycolipids) na proteni (glycoproteins) kwa kutumia enzymes za uhamishaji wa oligosaccharide.

Asidi ya mafuta, Isoprenoids, na Steroids Hariri

Asidi ya mafuta huundwa na visanduku vya asidi ya mafuta kutoka acetyl-CoA. Mifupa ya kaboni ya asidi ya mafuta hupanuliwa katika mzunguko wa athari ambayo kikundi cha acetyl hujiunga kwanza, kisha kundi la carbonyl limepunguzwa kwa kikundi cha hydroxyl, kisha upungufu wa maji mwilini na kupona baadaye kunatokea. Enzymes ya asidi ya asidi ya mafuta imeainishwa katika vikundi viwili: katika wanyama na kuvu, athari zote za asidi ya mafuta hufanywa na proteni moja ya aina ya 1, katika mmea wa mimea na bakteria, kila aina inachanganywa na Enzymes ya aina II.

Terpenes na terpenoids ni wawakilishi wa darasa kubwa zaidi la bidhaa asili za mitishamba. Wawakilishi wa kikundi hiki cha dutu ni derivatives ya isoprenia na huundwa kutoka kwa waanzishaji wa pyrophosphate ya isopentyl na dimethylallyl pyrophosphate, ambayo, kwa upande, huundwa katika athari tofauti za kimetaboliki. Katika wanyama na archaea, isopentyl pyrophosphate na dimethylallyl pyrophosphate imeundwa kutoka acetyl-CoA katika njia ya mevalonate, wakati katika mimea na bakteria, pyruvate na glyceraldehyde-3-phosphate ni sehemu ndogo za njia isiyo ya mevalonate. Katika athari ya biosidanti ya steroid, molekyuli za isoprene huchanganyika na kuunda squalene, ambayo kisha huunda muundo wa mzunguko na malezi ya lanosterol. Lanosterol inaweza kubadilishwa kuwa steroids zingine, kama vile cholesterol na ergosterol.

Squirrels Hariri

Viumbe vinatofautiana katika uwezo wao wa kutengenezea asidi 20 ya kawaida ya amino. Bakteria nyingi na mimea huweza kutengeneza 20 zote, lakini mamalia wana uwezo wa kuingiza asidi 10 muhimu tu ya amino. Kwa hivyo, katika kesi ya mamalia, asidi 9 za amino lazima zipatikane kutoka kwa chakula. Asidi zote za amino huchanganywa kutoka kwa bidhaa za kati za glycolysis, mzunguko wa asidi ya citric, au njia ya monophosphate ya pentose. Uhamisho wa vikundi vya amino kutoka asidi ya amino hadi asidi ya alpha-keto huitwa transamination. Wafadhili wa kikundi cha Amino ni glutamate na glutamine.

Asidi za Amino zilizounganishwa na vifungo vya peptide vifungo. Kila protini ina mlolongo wa kipekee wa mabaki ya asidi ya amino (muundo wa proteni ya msingi). Vile vile herufi za alfabeti zinaweza kuunganishwa na malezi ya tofauti tofauti za maneno, amino asidi inaweza kumfunga kwa mlolongo mmoja au mwingine na kutengeneza protini kadhaa. Aminoacyl-tRNA synthetase enzyme inachochea ATP-inategemea utegemezi wa asidi ya amino kwa tRNA na vifungo vya ester, na aminoacyl-tRNA huundwa. Aminoacyl tRNA ni sehemu ndogo za ribosomes ambazo zinachanganya asidi ya amino kwenye mnyororo mrefu wa polypeptide kutumia matrix ya mRNA.