Selitys aineenvaihduntaan, anaboliaan ja kataboliaan
Määritelmä aineenvaihdunta
Termi aineenvaihdunta tulee kreikan kielestä, nimittäin "metaboli", joka tarkoittaa muutosta tai muutosta. Se liittyy kehon eri prosesseihin, jotka muuttavat ruokaa ja muita aineita energiaksi ja muiksi aineenvaihdunnan sivutuotteiksi, joita keho käyttää. Siirtyminen aineesta, jolla on erityisominaisuuksia, uudeksi aineeksi, jolla on uusia ominaisuuksia, johon liittyy energian vapautumista tai absorbointia.
Aineenvaihdunta on kaikki kemiallisia reaktioita, joita tapahtuu elävissä olennoissa, alkaen hyvin yksinkertaisista yksisoluisista olennoista, kuten bakteerit, alkueläimet, sienet, kasvit, eläimet; ihmisille, olennoille, joiden kehon rakenne on hyvin monimutkainen. Tässä prosessissa elävät olennot saavat, muuttuvat ja käyttävät ympäristönsä kemiallisia yhdisteitä ylläpitääkseen elämää.
Aineenvaihdunta voidaan tulkita myös koko kemiallisena prosessina, joka tapahtuu organismin kehossa ja joka alkaa alkuperäisellä substraatilla ja päättyy lopputuotteeseen. Aineenvaihdunnan tavoitteena on tuottaa energiaa, joka on hyödyllistä elämälle sekä solutasolla (solujen jakautuminen, molekyylien kulkeutuminen soluihin ja soluista) sekä yksittäiset tasot (lukeminen, kirjoittaminen, kävely, käynnissä jne.). Aineenvaihdunnalla on neljä erityistä tehtävää, nimittäin:
- Kemiallisen energian hankkiminen energiaa sisältävien ruoka-esanssien hajoamisesta ympäristöstä tai aurinkoenergiasta.
- Ravinteiden molekyylien muuntaminen solujen makromolekyylien esiasteiden muodostamisyksiköiksi.
- Yhdistää nämä rakennusyksiköt proteiineiksi, nukleiinihapoiksi, lipideiksi, polysakkarideiksi ja muiksi solukomponenteiksi.
- Muodostaa ja hajottaa tarvittavat biomolekyylit soluspesifisissä sienissä.
Aineenvaihdunta auttaa ruoansulatuskanavassa ja ravinteiden imeytymisessä. Ravitsemus, nesteytys ja fyysinen aktiivisuus vaikuttavat siihen eniten. Jokainen näistä tuotteista on tärkeä osa optimaalista metabolista terveyttä. Kun joku puuttuu, myös aineenvaihdunta vähenee. Tämän seurauksena terveydellä on myös vaikutus.
Aineenvaihdunta sisältää monimutkaisten orgaanisten molekyylien synteesin (anabolia) ja hajoamisen (katabolia). Aineenvaihdunta koostuu yleensä vaiheista, joihin liittyy entsyymejä, jotka tunnetaan myös nimellä metaboliareitit. Kokonaismetabolia on kaikki organismin biokemialliset prosessit. Solujen aineenvaihdunta sisältää kaikki solujen kemialliset prosessit. Elimet eivät voi elää ilman aineenvaihduntaa. Aineenvaihdunnan tuotteita kutsutaan metaboliitit. Biologian haaraa, joka tutkii metaboliittien kokonaiskoostumusta kehitysvaiheessa tai kehon osassa, kutsutaan metabolomiikka.
Aineenvaihdunta sisältää elävien solujen yhdisteiden tai komponenttien synteesi- ja hajoamisprosessin. Synteesiprosessia kutsutaan anaboliaksi ja hajoamisprosessia kutsutaan katabolismiksi. Kaikki metaboliset reaktiot katalysoidaan entsyymien avulla, mukaan lukien yksinkertaiset reaktiot, kuten hiilihapon hajoaminen vedeksi ja hiilidioksidiksi; prosessi kemiallisten aineiden pääsemiseksi soluihin ja soluihin poistamiseksi kalvojen kautta; pitkä ja monimutkainen proteiinibiosynteesiprosessi; tai prosessi ruoan ainesosien hajottamiseksi ruoansulatuskanavassa alkaen suusta, mahasta, suolistosta ja suolesta hajoamistuotteiden imeytyminen suolen seinämän läpi sekä sen jakautuminen kaikkiin kehon osiin tarvita sitä.
Toinen tärkeä asia aineenvaihdunnassa on sen rooli vieroitusprosessissa, nimittäin reaktiomekanismi myrkyllisten aineiden muuttamiseksi myrkyttömiksi yhdisteiksi, jotka voidaan poistaa kehosta.
Anabolia erotetaan kataboliasta monessa suhteessa: anabolia on prosessi, jolla syntetisoidaan pieniä molekyylejä molekyyleiksi suuremmat molekyylit, kun taas katabolia on päinvastainen, nimittäin prosessi suurten molekyylien hajottamiseksi molekyyleiksi pieni; anabolia on prosessi, joka vaatii energiaa, kun taas katabolia on prosessi, joka vapauttaa energiaa; anabolia on pelkistysreaktio, kun taas katabolia on hapetusreaktio; Anabolian lopputuote on usein katabolian lähtöaine. Katabolian tehtävänä on tarjota raaka-aineita muiden molekyylien synteesille ja tarjota kemiallista energiaa.
Määritelmä anabolia
Anabolia on prosessi yksinkertaisten kemiallisten yhdisteiden muuttamiseksi monimutkaisiksi kemiallisiksi yhdisteiksi tai molekyyleiksi. Nämä tapahtumat vaativat energiaa ulkopuolelta, sitten energiaa käytetään sitomaan yksinkertaiset yhdisteet monimutkaisempiin yhdisteisiin. Täten tässä prosessissa tarvittava energia ei häviä. Se varastoidaan kuitenkin kemiallisten sidosten muodossa uusissa yhdisteissä tai monimutkaisissa materiaaleissa. Anaboliassa käytetty energia voi olla joko valoenergiaa tai kemiallista energiaa. Valoenergian anaboliaa kutsutaan fotosynteesiksi, kun taas kemiallisen energian anaboliaa kutsutaan kemosynteesiksi.
Solujen reaktiot voidaan ryhmitellä kahteen luokkaan. Ensinnäkin anaboliset reaktiot ovat muodostumisreaktioita, nimittäin suurten molekyylien synteesi yksinkertaisista / pienistä molekyyleistä. Anabolian prosessi vaatii energiaa, ja prosessia kutsutaan endogeeniseksi reaktioksi. Toiseksi kataboliset reaktiot ovat hajoamisreaktioita. Katabolia on suurten molekyylien hajoaminen yksinkertaisemmiksi molekyyleiksi, johon liittyy energian vapautumista, jota kutsutaan eksergonisiksi reaktioksi. Anabolisten ja katabolisten reaktioiden kokonaissummaa kutsutaan aineenvaihdunnaksi (muodostuminen ja hajoaminen). Esimerkki katabolisesta prosessista on hengitys, kun taas esimerkki anabolisesta prosessista on fotosynteesi et ai., 1988).
Anabolia erotetaan kataboliasta useilla tavoilla, nimittäin:
- Anabolia on prosessi, jolla syntetisoidaan pieniä kemiallisia molekyylejä suuremmiksi, kun taas katabolia on prosessi, jossa suuret molekyylit hajotetaan pieniksi molekyyleiksi.
- Anabolia on prosessi, joka vaatii energiaa, kun taas katabolia on prosessi, joka vapauttaa energiaa.
- Anabolia on pelkistysreaktio, kun taas katabolia on hapetusreaktio.
- Anabolian lopputuote on usein kataboliaprosessin lähtöaine. (Wiradikusumah, 1985).
Jotkut elävät olennot, kuten kasvit, levät ja fotosynteettiset bakteerit, voivat saada auringonvalosta energiaa fotosynteesin avulla. Fotosynteesi on prosessi, jolla säteilevä energia muutetaan kemialliseksi energiaksi. Auringonvalo koostuu hiukkasista, joita kutsutaan fotoneiksi, joissa kukin fotoni sisältää tietyn määrän energiaa. Energian määrä fotonissa riippuu valon aallonpituudesta, missä pienempi aallonpituus, sitä suurempi on fotonin sisältämä energia. Esimerkiksi sinisen valon fotonit sisältävät enemmän energiaa kuin punaisen valon fotonit (Fardiaz, 1992).
Fotosynteesi on prosessi, jossa hiilimonoksidi ja vesi valon vaikutuksesta muuttuvat orgaanisiksi yhdisteiksi, jotka sisältävät hiiltä ja sisältävät runsaasti energiaa. Fotosynteesin tarkoituksena on muodostaa hiilihydraatteja, ja seuraavat reaktiot ovat voimassa: (Harjadi, 1979).
Lehdet ovat yksi varresta kasvavista kasvielimistä, yleensä vihreitä ja toimivat pääasiassa auringonvalon fotosynteesin avulla. Lehdet ovat tärkeimpiä elimiä kasvien elämässä, koska kasvit ovat pakollisia autotrofeja. Kasvien on toimitettava omat energiantarpeensa muuntamalla valoenergia kemialliseksi energiaksi (Audesirk & Audesirk, 1989).
Epidermis on solukerros, joka peittää kaikki kasvin kehon osat. Epidermis suojaa laitosta kuivalta ja loukkaantumiselta. Epidermaaliset solut erittävät vahamaista ainetta (lähteä), joka muodostaa paksun kerroksen nimeltä kynsinauha. Kynsinauhat Se sijaitsee soluseinässä ja auttaa vähentämään vesihäviötä haihdutuksen aikana ja estää patogeenien pääsyn (vihreä, et ai, 1988 ).
Eri kasvien lehtien orvaskesi vaihtelee kerrosten lukumäärän, muodon, rakenteen, stomaten järjestelyn, trikoomien ulkonäön ja niiden järjestelyn sekä erikoistuneiden solujen läsnäolon mukaan. Koska lehtien rakenne on yleensä tasainen, se erotetaan molemmilla pinnoilla sijaitsevalla epidermaalisella kudoksella. Lehtiä, joka on lähempänä yllä olevaa internodea ja joka on yleensä ylöspäin, kutsutaan adaksiaaliseksi pinnaksi ja toista pintaa kutsutaan abaksiaaliseksi pinnaksi (Fahn, 1991).
Ylemmässä ja alemmassa epidermissä on pieniä huokosia, joita kutsutaan stomatoiksi (yksikkö: stoma). Maakasveissa lehmän alaosan ihoalueella on enemmän stomatoita kuin ylemmässä, mikä on kasvien sopeutumista minimoimaan lehtien vesihäviöt. Stomatilla on rooli kaasunvaihdossa (O2 ja CO2). Sillä on myös rooli kasvien vedenpoiston säätelyssä (Audesirk & Audesirk, 1983).
Stomatat sijaitsevat epidermaalisessa kudoksessa. Kutakin stomata-aukkoa ympäröi 2 suojakennoa. Nämä vartiosolut säätelevät stomaten avautumista ja sulkeutumista glukoosipitoisuuden muutosten perusteella fotosynteettisen aktiivisuuden seurauksena. Suojakennot ovat joustavia. Osmoottisen paineen kasvaessa vesipitoisuus pienenee ja vesi siirtyy vartiosoluihin osmoosin avulla. Tämä saa suojakennot turpoamaan ja stomatat avautumaan. Stomatan koon muutoksiin voivat vaikuttaa valo, hiilidioksidi ja vesipitoisuudet. Suurin osa kasvien haihtumisesta ja haihdutuksesta tapahtuu stomaten kautta. Jos stomatat avautuvat laajemmalle, menetetään enemmän vettä (Audesirk & Audesirk, 1983).
Stomattien avaamisen ja sulkeutumisen on oltava tasapainossa hiilidioksidin kysynnän ja vesihävikin välillä. Yleensä stomatat avautuvat päivällä ja sulkeutuvat yöllä. Lisäksi stomata sulkeutuu myös, kun kasvi kuivuu et ai, 1992).
Toinen fotosynteesiprosessi on tumma reaktio. Sitä kutsutaan pimeäksi reaktioksi, koska reaktio tapahtuu ilman valoa. Fotosynteesin tummat reaktiot tapahtuvat kloroplasteissa. Pimeän reaktion aikana monimutkaiset sokerimolekyylit, jotka koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta, valmistetaan yksinkertaisista hiilihydraattimolekyyleistä ja vety-NADPH: sta.2. Molemmat on tuotettu valoreaktioissa. PGA pelkistetään fosfoglyseraldehydiksi, 3-hiiliyhdisteeksi, jota elävät solut voivat käyttää edeltäjänä kaikkien elämän lukemattomien aineiden synteesissä. Kun PGAL on muodostettu, käytettävissä on useita vaihtoehtoja. Jotkut PGAL: n kolmesta hiilestä voidaan pelkistää 6 hiilensokeriksi, kuten fruktoosi ja glukoosi, tämä voi olla voidaan pelkistää yhteiseksi varastotuotteeksi tai ehkä rasvojen tai aminohappojen muuntamilla entsyymeillä (Ritchie & Carol, 1983).
Asioita - asioita, joita tarvitaan fotosynteesin kulkemiseen, nimittäin muun muassa:
- Kevyt
- Klorofylli, fotosynteettinen pigmentti
- plastid-organisaatio
- hiilidioksidi
- Vesi
Määritelmä katabolia
Katabolia on monimutkaisten (orgaanisten) yhdisteiden hajoaminen tai hajottaminen yksinkertaisemmiksi (epäorgaanisiksi) yhdisteiksi, jotka tuottavat energiaa. Solujen käyttämiseksi tuotettu energia on muutettava ATP: ksi (adenosiinitrifosfaatti). ATP on adeniiniryhmä, joka on kytketty kolmeen fosfaattiryhmään. Fosfaattiryhmien vapautuminen tuottaa energiaa, jota solut käyttävät suoraan ja jota käytetään kemiallisten reaktioiden, kasvun, kuljetuksen, liikkeen, lisääntymisen ja muiden suorittamiseen.
Esimerkki kataboliasta on soluhengitys, prosessi, jossa ruoka hajotetaan energian tuottamiseksi. Hengityksen raaka-aineina ovat hiilihydraatit, rasvahapot ja aminohapot ja sen seurauksena CO2 (hiilidioksidi, vesi ja energia). Hengityksen suorittavat kaikki elävät solut, eläinsolut ja kasvisolut.
Onko prosessi monimutkaisten yhdisteiden hajottamiseksi tai hajottamiseksi yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi tuottamalla energiaa, jota organismit voivat käyttää toiminnassaan. Orgaaniset yhdisteet varastoivat energiaa atomien sarjaan. Entsyymien avulla solut hajottavat säännöllisesti yksinkertaisempia molekyylejä, joilla on vähemmän energiaa. Organismeilla on kaksi tapaa tuottaa energiaa, mukaan lukien seuraavat:
- Soluhengitys käyttää happea orgaanisena polttoaineena, koko soluhengitysprosessi on seuraava: Orgaaniset yhdisteet + happi = hiilidioksidi + vesi + energia
- Käyminen tai anaerobinen hengitys on molekyylien hajoamisprosessi, joka tapahtuu ilman hapen käyttöä.
Esimerkkejä katabolisista reaktioista
Glukoosin muuntaminen CO2: ksi ja H2O: ksi soluissa tapahtuvassa aerobisessa hengityksessä. Glukoosin hajoamisessa tarvitaan happea ja vapauttaa tietyn määrän energiaa. Energiaa käytetään sitten erilaisiin toimintoihin.
Johtopäätös anabolia ja katabolia
Yllä olevan kuvauksen tuloksista päätellään, että anabolisia reaktioita esiintyy energian varastoinnissa, joten anabolia on endergoninen reaktio. Endergoninen reaktio on reaktio, joka vaatii energiaa. Jos reaktio vaatii energiaa lämmön muodossa, reaktiota kutsutaan endotermiseksi reaktioksi.
Kataboliasta poiketen katabolia on reaktio, joka vapauttaa energiaa. Joten reaktio on eksogeeninen. Jos reaktio vapauttaa energiaa lämmön muodossa, sitä kutsutaan eksotermiseksi reaktioksi.