Opredelitev presnove: postopek, vloga, funkcija, metoda, primer
Definicija presnove
Presnova je vse kemične reakcije, ki se pojavijo v organizmih, vključno s tistimi, ki se pojavijo na celični ravni. Na splošno ima metabolizem dvosmerno pot organskih kemijskih reakcij, katabolizem, to je reakcije molekula ki razgrajuje organske spojine za anabolizem energija, in sicer reakcija organskih spojin, ki sestavljajo določene molekule, da jih absorbirajo telesne celice.
Obe smeri presnovnih poti sta potrebni za preživetje vsakega organizma. Smer določajo presnovne poti spojin, znanih kot hormoni, in pospešeni (katalizatorji) encimi. V organskih spojinah se odločanje o smeri kemijske reakcije imenuje promotor, pospeševanje kemijske reakcije pa katalizator.
V vsaki smeri presnove reagirajo kemične reakcije, ki vključujejo encimske substrate reakcijski katalizator, da nastane vmesni produkt, ki je substrat za reakcijo na naslednjo stopnjo. Celotni kemični reagent, ki sodeluje v reakciji, se imenuje hitrost metaboloma. Vse to preučujejo v veji biologije, imenovani metabolomika.
Zgodovina presnove
Nadzorovane poskuse v človeškem metabolizmu je prvi objavil Santorio Santorio leta 1614 v svoji knjigi Ars de statica medecina, zaradi katere je zaslovel v Evropi. Opisal je vrsto izvedenih poskusov, ki so ga vključevali z utežjo na stolu, ki je visel na tehtnici velika (glej sliko) pred in po jedi, spanju, delu, spolnem odnosu, postu ali pitju in iztrebljanju velik.
Ugotovil je, da se večina hrane, ki jo zaužije, izgubi iz telesa zaradi perspiratio neobčutljivosti (kar lahko prevedemo kot "nevidno potenje").
Presnovni proces
Glede na proces presnove je razdeljen na 2, in sicer:
Anabolizem
Anabolizem je presnovna pot, ki več preprostih organskih spojin organizira v kemične spojine ali kompleksne molekule. Ta postopek zahteva zunanjo energijo. Energija, uporabljena v tej reakciji, je lahko v obliki svetlobne ali kemične energije. Ta energija se nato uporabi za vezavo teh preprostih spojin v bolj zapletene spojine. Torej se v tem procesu potrebna energija ne izgubi, temveč se shrani v obliki kemičnih vezi v nastalih kompleksnih spojinah.
Anabolizem vključuje tri osnovne faze. Prvič, proizvodnja predhodnih sestavin, kot so aminokisline, monosaharidi in nukleotidi. Drugič je aktivacija teh spojin v reaktivne oblike z uporabo energije iz ATP. Tretjič, vključitev teh predhodnikov v kompleksne molekule, kot so beljakovine, polisaharidi, maščobe in nukleinske kisline.
Izdelki anabolizma so koristni pri bistvenih funkcijah. Ti izdelki vključujejo glikogen in beljakovine kot gorivo v telesu, nukleinske kisline za kopiranje genskih informacij. Beljakovine, lipidi in ogljikovi hidrati tvorijo strukturo telesa živih bitij, tako znotrajceličnih kot zunajceličnih. Če je sinteza teh materialov hitrejša od njihove razgradnje, bodo organizmi rasli.
Reakcije, ki sodelujejo pri anaboličnih reakcijah, so fotosinteza in kemosinteza. Fotosinteza je anabolična reakcija, ki uporablja svetlobno energijo. Kemosinteza je anabolična reakcija, ki uporablja kemično energijo. V nadaljevanju bomo podrobneje razložili eno od anaboličnih reakcij, in sicer fotosintezo.
Fotosinteza je postopek, v katerem poteka proces predelave energije, pridobljene iz sončne svetlobe in tudi ogljikovega dioksida (CO).2 ) v organske kemične spojine. Proces fotosinteze izvajajo višje rastline, praproti, mahovi, alge (zelene, modre, rdeče in rjave alge).
Preberite tudi: Fotosinteza: reakcije, primeri, funkcije in vplivni dejavniki
Sončna energija, zajeta s fotosintezo, je več kot 90% virov energije, ki jih ljudje uporabljamo za ogrevanje, svetlobo in energijo. Premog, zemeljski plin in nafta so viri energije, pridobljeni s prenovo bioloških naravnih materialov zaradi prisotnosti fotosintetskih teles pred milijoni let. (Wirahadi Kusumah, M. 1985 ).
Do sedaj se fotosinteza še preučuje, ker še vedno obstajajo številne stopnje, ki niso razložene, čeprav je o tem vitalnem procesu znanega zelo veliko. Proces fotosinteze je zelo zapleten, saj vključuje vse glavne veje naravoslovja, kot so fizika, kemija in sama biologija.
Pri rastlinah je glavni organ, kjer poteka fotosinteza, list. Toda na splošno imajo vse celice s kloroplasti potencial za izvedbo te reakcije. Na tej organeli poteka fotosinteza, ravno v stromi. Produkt fotosinteze (imenovan fotosintata) se običajno najprej pošlje v bližnja omrežja.
Preberite tudi: Razlika med kloroplastom in klorofilom - opredelitev, struktura, membrana, razlika, vloga
V bistvu lahko vrsto fotosintetskih reakcij razdelimo na dva glavna dela: svetlobna reakcija (ker zahteva svetlobo) in temna reakcija (ne potrebuje svetlobe, ampak ogljikov dioksid).
Svetlobne reakcije se pojavijo v grani (ednina: granum), temne pa v stromi. Pri svetlobni reakciji se svetlobna energija pretvori v kemično in tvori kisik (O2). Medtem se v temni reakciji pojavi vrsta cikličnih reakcij, ki tvorijo sladkorje iz CO kot osnovne sestavine2 in energija (ATP in NADPH). Energija, uporabljena v tej temni reakciji, se pridobi iz svetlobne reakcije.
V temnem reakcijskem procesu sončna svetloba ni potrebna. Cilj temne reakcije je pretvoriti spojine, ki vsebujejo atome ogljika, v molekule sladkorja. Od vsega oddanega sončnega sevanja se izkoristijo le določene valovne dolžine rastline za postopek fotosinteze, in sicer valovne dolžine, ki so v območju vidne svetlobe (380-700 nm). Vidno svetlobo delimo na rdečo (610 - 700 nm), rumeno zeleno (510 - 600 nm), modro (410 - 500 nm) in vijolično (<400 nm).
Vsaka vrsta svetlobe ima drugačen učinek na fotosintezo. To je povezano z naravo svetlobnih pigmentov, ki delujejo v fotosintezi. Pigmenti v membrani grane absorbirajo svetlobo določene valovne dolžine. Različni pigmenti absorbirajo svetlobo pri različnih valovnih dolžinah. Kloroplasti vsebujejo več pigmentov. Na primer, klorofil a v glavnem absorbira modro-vijolično in rdečo svetlobo.
Klorofil b absorbira modro in oranžno svetlobo ter odbija rumeno-zeleno svetlobo. Klorofil a ima neposredno vlogo pri svetlobnih reakcijah, medtem ko klorofil b pri svetlobnih reakcijah ne sodeluje neposredno. Proces absorpcije svetlobne energije povzroči sproščanje visokoenergijskih elektronov iz klorofila a, ki jih bo nato usmeril in ujel elektronski akceptor. Ta postopek je začetek dolgega niza fotosintetskih reakcij.
Sledi splošna formula ali splošna enačba za postopek fotosinteze:
6H2O + 6CO2 + luč → C6H12O6 (glukoza) + 602
Rastline iz ogljikovega dioksida in vode proizvajajo sladkorje in kisik, ki jih potrebujejo za hrano. Energija za zagon tega procesa prihaja iz fotosinteze. Poleg tega ima sončna svetloba pomembno vlogo tudi v procesu fotosinteze.
Rastline zajemajo svetlobo z uporabo pigmenta, imenovanega klorofil. Ta pigment, ki daje rastlinam zeleno barvo. Klorofil najdemo v organelih, imenovanih kloroplasti. klorofil absorbira svetlobo za uporabo pri fotosintezi. Čeprav vsi zeleni deli rastlinskega telesa vsebujejo kloroplaste, večino energije proizvedejo v listih.
Preberite tudi: Gibanje v rastlinah in primeri
V notranjosti lista je plast celic, imenovana mezofil, ki vsebuje pol milijona kloroplastov na kvadratni milimeter. Svetloba bo prešla skozi brezbarvno in prozorno plast povrhnjice proti mezofilu, kjer se zgodi večina procesa fotosinteze. Listna površina je običajno prekrita z vodoodbojnim povrhnjico voska, da se prepreči absorpcija sončne svetlobe ali pretirano izhlapevanje vode.
Proces fotosinteze poteka v rastlinskih organelah, in sicer kloroplastih. Kloroplaste najdemo v vseh zelenih delih rastlin, vključno s stebli in nezrelim plodom. Kloroplasti vsebujejo pigment klorofil, ki ima pomembno vlogo v procesu fotosinteze. Kloroplasti imajo obliko, podobno disku, s prostorom, ki se imenuje stroma. Stromo pokrivata dve plasti membrane. Stromalna membrana se imenuje tilakoid, v katerem so med membranami presledki, imenovani lokule.
Preberite tudi: List - opredelitev, del, steblo, pramen, struktura, upih, funkcija, primer
V stromi so tudi zložene lamele, ki tvorijo grano (skupine granuma). Granule sestavljajo tilakoidna membrana, ki je mesto svetlobnih reakcij, in tilakoidni prostor, ki je prostor med tilakoidnimi membranami. Ko granulo narežemo, najdemo več komponent, kot so beljakovine, klorofil a, klorofil b, karotenoidi in lipidi.
Na splošno stroma vsebuje beljakovine, encime, DNA, RNA, sladkorni fosfat, ribosome, vitamine in kovinske ione, kot so mangan (Mn), železo (Fe) in srebro (Cu). Fotosintetski pigmenti se nahajajo v tilakoidni membrani. Medtem pretvorba svetlobne energije v kemično energijo poteka v tilakoidih s končnim produktom v obliki glukoze, ki nastane v stromi. Sam klorofil je pravzaprav le del aparata v fotosintezi, znan kot fotosistem.
katabolizem
katabolizem je reakcija razgradnje / demontaža kompleksnih kemičnih spojin, ki vsebujejo visoko energijo, v enostavnejše spojine, ki vsebujejo nižjo energijo. Glavni namen katabolizma je osvoboditi energijo, ki jo vsebuje izvorna spojina. Postopek razstavljanja je razdeljen na dve vrsti, in sicer na naslednji način:
- Če razstavljanje snovi v okolju zahteva dovolj kisika (aerobnega), se to imenuje proces dihanja.
- Če se razstavljanje snovi v okolju brez potrebe po kisiku (anaerobno) imenuje fermentacijski postopek.
Preberite tudi: 4 Aerobno vs anaerobno dihanje
Sledi primer enačbe za zgornji reakciji:
Primer dihanja: C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688Kcal.
(glukoza)Primer fermentacije: C6H12O6 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energija.
(glukoza) (etanol)
Kot je razloženo zgoraj, je proces katabolizma razdeljen na dva, od katerih je eno dihanje. Dihanje ki je proces sproščanja energije, shranjene v snoveh energentov, s kemičnim postopkom s pomočjo kisika. Iz dihanja se bo kemijska energija ATP proizvajala za življenjske dejavnosti, kot so sinteza (anabolizem), gibanje in rast.
Primeri dihanja v glukozi, preprosta reakcija:
C6H, 20 °6 + 6 O.2 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energija
(glukoza)
Reakcija razstavljanja glukoze, da postane H2O + CO2 + Energija v treh fazah:
- Glikoliza
Za izgorevanje glukoze je potreben kisik. Toda nekatere celice morajo živeti tam, kjer kisika ni ali niso vedno. Na primer, kvasne celice v steklenici vina so tesno zaprte in ni kisika. Obstaja torej razlog za domnevo, da so prve celice na naši zemlji živele v ozračju, ki ni vsebovalo kisika. Zdaj imajo vse celice encimski aparat za katabolizacijo glukoze brez pomoči kisika. Ta anaerobna (brez zraka in torej tudi brez kisika) razgradnja glukoze se imenuje glikoliza. (Kimball, W, John. 1983 ).
Glikoliza poteka v organeli, imenovani citoplazma. V procesu glikolize nastane 2 ATP, da nastaneta 2 molekuli piruvične kisline, in molekula NADH, ki služi kot vir energijskih elektronov.
visoko.
- Krebsov cikel
Krebsov cikel (trikarboksilatni cikel) ali cikel citronske kisline je aerobna razgradnja piruvične kisline na CO2 in H2O, pa tudi kemična energija. V Krebsovem ciklu nastane citronska kislina (C)6 ) ocetne kisline (C2 ) in oksaloocetne kisline (C4 ). Krebsov cikel proizvaja 2 ATP, 6NADH, 2FADH in 6CO2. Krebsov cikel poteka v organeli, imenovani mitohondrijska matrika.
Preberite tudi: Opredelitev mitohondrije
- elektronski transportpor
Iz Krebsovega cikla bodo izšli elektroni in ioni H +, ki se prenašajo kot NADH2 (NADH + H + + 1 elektron) in FADH2, tako da bo v mitohondrijih (s Krebsovim ciklom, ki mu bo sledila oksidacija skozi elektronski transportni sistem) nastala voda kot stranski produkt dihanja, ki ni CO2. Ti stranski produkti dihanja se sčasoma izločijo iz telesa s stomati rastlin in skozi pljuča v primeru dihanja pri višjih živalih.
Poleg procesa dihanja v katabolizmu obstaja tudi proces fermentacija postopek demontaže, ki ne zahteva kisika. Pri večini rastlin in živali je dihanje aerobno, lahko pa je aerobno dihanje ovirano iz nekega razloga je izvedba procesa fermentacije, in sicer procesa sproščanja energije v odsotnosti kisika, drugo ime dihanje anaerobna. Do procesa fermentacije pride zaradi odsotnosti kisika ali nezadostne vsebnosti kisika za izvedbo procesa katabolizma.
Od končnega rezultata fermentacije ga delimo na mlečnokislinsko vrenje / kislo mleko in alkoholno vrenje. Mlečnokislinska fermentacija je fermentacija, pri kateri je končni produkt mlečna kislina. Ta fermentacija mlečnokislinske kisline se lahko pojavi v mišicah in v anaerobnih pogojih.
Njegov odziv:
C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Encimska energija
Postopek:
1. Glukoza ————> piruvična kislina (postopek glikolize).
encima
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energija
2. Dehidrogenacija piravicne kisline bo tvorila mlečno kislino.
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvat dehidrogenaza
Energija, ki se iz glikolize izloči v mlečno kislino:
8 ATP - 2 NADH2 = 8 - 2 (3 ATP) = 2 ATP.
Poleg mlečne kisline se v procesu pojavlja tudi alkohol. Pri nekaterih mikrobih pride do sproščanja energije, ker se piruvična kislina pretvori v ocetno kislino + CO2, nato pa ocetna kislina v alkohol. Pri alkoholni fermentaciji lahko ena molekula glukoze proizvede samo 2 molekuli ATP, primerjajte z aerobnim dihanjem lahko ena molekula glukoze v alkoholni fermentaciji proizvede 38 molekul ATP.
Reakcija:
1. Sladkor (C6H12O6) ————> piruvična kislina (glikoliza)
Dekarboksilacija piruvične kisline.
Aspiruvat ——————————————————> acetaldehid + CO2.
piruvat dekarboksilaza (CH3CHO)
2. Acetaldehid z alkoholno dihidrogenazo pretvori v alkohol
(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2—————————————> 2 C.2HSOH + 2 NAD.
alkohol dehidrogenaza
encima
Povzetek reakcije:
C6H12O6—————> 2 ° C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energija
Vloga encimov v presnovnih procesih
Kemijske reakcije bodo potekale hitreje ob prisotnosti vnosa energije od zunaj (običajno ogrevanje), kemijskim reakcijam, ki se pojavijo v človeškem telesu, mora slediti zagotavljanje toplote iz zunaj. Presnova je skupek kemičnih reakcij, ki se v živih bitjih pojavijo za ohranjanje življenja. Te reakcije vključujejo sintezo velikih molekul v manjše molekule (anabolizem) in sestavljanje velikih molekul iz manjših molekul (katabolizem).
Encimi igrajo vlogo pri zniževanju aktivacijske energije na nižjo vrednost, kot bi jo morali doseči z zunanjo toploto. Delovanje encimov z znižanjem aktivacijske energije sploh ne spremeni G reakcije (razlika med prosto energijo produktov in reaktanti). Poleg tega encimi močno vplivajo na hitrost kemijskih reakcij, ki potekajo v organizmih. Reakcije, ki trajajo tedne ali mesece v običajnih laboratorijskih pogojih, se lahko pojavijo v nekaj sekundah pod vplivom encimov v telesu.
Encimi, ki sodelujejo v presnovnem procesu, so naslednji:
- Encim katalaze.
Encim katalaza deluje tako, da pomaga pretvoriti vodikov peroksid v vodo in kisik. Katalaza 2H2O2 → 2H2O + O2
- Encimi oksidaze.
Encim oksidaza deluje tako, da aktivira vključevanje O2 s substratom, ki hkrati tudi zmanjša O2, tako da nastane H2O.
- Hydrase encimi.
Encimi hidraze delujejo tako, da dodajajo ali zmanjšujejo vodo iz spojine, ne da bi povzročili razgradnjo zadevne spojine. Primer: fumaraza, enolaza, akonitaza.
- encimi dehidrogenaze.
Encimi dehidrogenaze delujejo za prenos vodika iz ene snovi v drugo.
- Encimi transfosforilaze.
Naloga transfosforilaze je s pomočjo ionov Mg2 + premikati H3PO4 iz ene molekule v drugo.
- Encimi karboksilaze.
Encimi karboksilaze delujejo pri pretvorbi organskih kislin naprej in nazaj. Na primer, pretvorbo piruvične kisline v acetaldehid pomaga piruvat karboksilaza.
- Encim desmolaze.
Dezmolazni encim deluje kot pomoč pri prenosu ali vključitvi ogljikovih vezi. Na primer, aldolaza pri razgradnji fruktoze do gliceraldehida in dehidroksiacetona.
- Encimi peroksida.
Encimi peroksida delujejo kot pomoč pri oksidaciji fenolnih spojin, medtem ko se uporabljeni kisik prevzame iz H2O2.
Presnovna funkcija
Sledijo naslednje funkcije presnove:
Zamenjava poškodovanih celic
V procesu presnove beljakovin bo prišlo do razvoja dveh spojin, in sicer polimerov in aminokislinskih monomerov. Polimeri so beljakovine z različnimi funkcijami, kot so sestavljanje celičnih struktur in spreminjanje poškodovanih celic, do te mere, da lahko proces presnove beljakovin, uničenja celic ali tkiva v telesu premagamo hitro.
Dihanje tkiv v telesu
To funkcijo lahko dobite, ko je metabolizem v telesu v dobrem in maksimalnem položaju in ko je prehranski vnos, ki ga telo potrebuje, pravilno izpolnjen.
Rast telesnih tkiv
Vedeti moramo, skoraj vsa hranila, ki vstopajo v telo živih bitij, imajo enako funkcijo, in sicer za razvoj telesnih tkiv. Torej, ko lahko hranila predelamo v energijo, se samodejno razvije tkivni razvoj.
Sestavljalec celic
Ne samo, da je koristen za spreminjanje poškodovanih celic, temveč je metabolizem koristen tudi za sestavljanje gradnikov celic, zlasti presnovo beljakovin.
Kako povečati telesno presnovo
Tu je nekaj načinov za povečanje telesne presnove:
Vadba
Zaenkrat morda šport poznate kot telesno aktivnost, ki je koristna za ohranjanje telesne pripravljenosti. Toda za glavnimi koristmi ima vadba tudi druge koristi, na primer povečanje telesne presnove.
Izgorevanje kalorij, ki se pojavi med vadbo, bo telesu omogočilo boljše delovanje na metabolizmu, da bo zadovoljilo kalorije ali energijo. Poleg tega je izgorevanje kalorij zelo pomembno tudi pri oblikovanju mišične mase.
Povečajte porabo vode
Nobena skrivnost ni, da ima voda toliko koristi za telo. Dejansko je 80% našega telesa voda. To kaže, kako pomembna je voda za telo, tako da bo, ko se bo odstotek vode v telesu popolnoma zmanjšal, prišlo do zdravstvenih težav, kot je dehidracija.
Redno uživanje 8 litrov vode na dan je učinkovito pri nadzoru in zadovoljevanju dnevnih potreb po tekočini. Poleg tega lahko 8 litrov vode, ki jih zaužijemo vsak dan, poveča metabolizem za 40%.
Izogibajte se brezalkoholnim pijačam
Če vam priporočamo, da podvojite porabo vode, vendar ne z brezalkoholnimi pijačami. Pijače, ki so prestale postopek karbonizacije, so najbolj dovzetne za to, da se naš želodec počuti napihnjen in upočasni presnovni proces.
Še en slab učinek brezalkoholnih pijač, zlasti za tiste, ki ste na dieti, lahko poveča apetit. Res je, brezalkoholne pijače lahko dejansko povzročijo, da želite še naprej jesti sladko hrano, kjer ima hrana visoko kalorično vsebnost.
Jejte hranljivo
Hranljiva hrana je zagotovo najtesneje povezana z metabolizmom, kjer proces evolucije prehrane v energijo resnično zahteva hrano kot vir. Toda na kar morate biti pozorni, je vrsta zaužite hrane.
Poskrbite, da uživate samo živila z najboljšo hranilno vsebnostjo. V samem presnovnem procesu potrebujemo številne vrste hranil, vključno z ogljikovimi hidrati, dobrimi maščobami in beljakovinami. Tudi za tiste, ki ste na dieti, so številna od teh hranil zelo učinkovita pri naravnem hujšanju.
Seveda bo, ko boste zaužili več živil z dobro vsebnostjo maščob, težnja po uživanju kalorično prigrizkov zmanjšala. Ne samo to, hranljiva hrana je potrebna tudi telesu za vzdrževanje zdravja organov in kot sredstvo za preprečevanje različnih nevarnih bolezni.
Torej mora biti hrana, ki jo morate uživati vsak dan, celovita, in sicer 4 zdrava 5 popolna ali sestavljena iz osnovnih živil, prilog, zelenjave, sadja in mleka kot dopolnila. Predelavo živil je treba tudi pravilno prezreti, da se hranilna vsebnost v njej ne poškoduje.
Tudi številni postopki kuhanja bodo povzročili izgubo hranil do te mere, da uživamo samo hrano brez hranilne vsebnosti.
Uživanje zelenega čaja
Če ste ljubitelj japonske hrane, seveda poznate okus zelenega čaja. Ta organska pijača z dišečo dišavo je zdaj široko pakirana v bolj unikatni in sodobni obliki. Poimenujte ga matcha thai čaj, ki kot sok uporablja kombinacijo zelenega čaja v prahu.
Za tako mamljivim okusom in aromo ima zeleni čaj tudi zelo dobre koristi za telo, zlasti za njegov presnovni sistem. Zeleni čaj je lahko koristen tudi za hitro in učinkovito hujšanje. Za največje rezultate lahko pijete 2 skodelici zelenega čaja vsak dan.