Pojasnilo presnove, anabolizma in katabolizma
Definicija presnove
Izraz metabolizem izhaja iz grščine, in sicer "metabola", kar pomeni sprememba ali preobrazba. Povezan je z različnimi procesi v telesu, ki hrano in druge snovi pretvorijo v energijo in druge stranske produkte presnove, ki jih telo uporablja. Prehod iz snovi s posebnimi lastnostmi v drugo snov z novimi lastnostmi, ki jo spremlja sproščanje ali absorpcija energije.
Metabolizem so vsi kemični reakcijski procesi, ki se pojavljajo v živih bitjih, začenši od zelo preprostih enoceličnih bitij, kot so bakterije, praživali, glive, rastline, živali; za ljudi, bitja, katerih telesna zgradba je zelo zapletena. V tem procesu živa bitja dobivajo, spreminjajo in uporabljajo kemične spojine iz svoje okolice za ohranjanje življenja.
Presnovo si lahko razlagamo tudi kot celoten kemični proces, ki se pojavi v telesu organizma in se začne z začetnim substratom in konča s končnim produktom. Cilj presnove je ustvariti energijo, ki je koristna za življenjske dejavnosti na celični ravni (delitev celic, transport molekul v celice in iz njih) ter posamezne ravni (branje, pisanje, hoja, tek itd.). Presnova ima štiri posebne funkcije, in sicer:
- Za pridobivanje kemične energije iz razgradnje energijsko bogatih živilskih esenc iz okolja ali sončne energije.
- Za pretvorbo molekul hranil v predhodne enote za gradnjo celičnih makromolekul.
- Združevanje teh gradbenih enot v beljakovine, nukleinske kisline, lipide, polisaharide in druge celične sestavine.
- Za oblikovanje in razgradnjo potrebnih biomolekul v celično specifičnih glivah.
Presnova pomaga pri prebavni funkciji in absorpciji hranil. Nanjo najbolj vplivajo prehrana, hidracija in telesna aktivnost. Vsak od teh elementov je pomemben vidik optimalnega metaboličnega zdravja. Ko ga človek primanjkuje, se tudi hitrost presnove zmanjša. Posledično bo vplivalo tudi zdravje.
Presnova vključuje sintezo (anabolizem) in razgradnjo (katabolizem) kompleksnih organskih molekul. Presnova je običajno sestavljena iz korakov, ki vključujejo encime, znane tudi kot presnovne poti. Celotna presnova so vsi biokemični procesi v organizmu. Celični metabolizem vključuje vse kemijske procese v celicah. Brez metabolizma živa bitja ne morejo preživeti. Proizvodi presnove se imenujejo presnovki. Imenuje se veja biologije, ki preučuje celotno sestavo presnovkov v fazi razvoja ali v delu telesa metabolomiko.
Presnova vključuje postopek sinteze in razgradnje spojin ali komponent v živih celicah. Proces sinteze imenujemo anabolizem, proces razgradnje pa katabolizem. Vse presnovne reakcije katalizirajo encimi, vključno s preprostimi reakcijami, kot sta razgradnja ogljikove kisline v vodo in ogljikov dioksid; postopek vnosa in odstranjevanja kemičnih snovi iz in v celice skozi membrane; dolg in zapleten proces biosinteze beljakovin; ali postopek razgradnje sestavin hrane v prebavnem sistemu, začenši iz ust, želodca, črevesja in črevesja absorpcija produktov razgradnje skozi črevesno steno, pa tudi njihova razporeditev po vseh delih telesa potrebujejo.
Pri metabolizmu je pomembna tudi njegova vloga v procesu razstrupljanja, in sicer reakcijski mehanizem za pretvorbo strupenih snovi v nestrupene spojine, ki jih je mogoče odstraniti iz telesa.
Anabolizem se v več pogledih razlikuje od katabolizma: anabolizem je postopek sinteze majhnih molekul v molekule večje molekule, medtem ko je katabolizem ravno nasprotno, in sicer postopek razgradnje velikih molekul na molekule majhna; anabolizem je proces, ki zahteva energijo, medtem ko je katabolizem proces, ki sprošča energijo; anabolizem je reakcija redukcije, medtem ko je katabolizem reakcija oksidacije; Končni produkt anabolizma je pogosto začetna spojina za katabolizem. Naloga katabolizma je zagotoviti surovine za sintezo drugih molekul in zagotoviti kemično energijo.
Opredelitev anabolizma
Anabolizem je postopek pretvorbe enostavnih kemičnih spojin v kompleksne kemične spojine ali molekule. Ti dogodki zahtevajo energijo od zunaj, nato pa se ta energija uporablja za vezavo enostavnih spojin v bolj zapletene spojine. Tako se v tem procesu potrebna energija ne bo izgubila. Vendar pa je shranjen v obliki kemičnih vezi v novonastalih spojinah ali kompleksnih materialih. Pri anabolizmu se lahko uporablja energija svetlobe ali kemična energija. Anabolizmu svetlobne energije pravimo fotosinteza, anabolizmu kemične energije pa kemosinteza.
Reakcije v celicah lahko razdelimo v dve kategoriji. Prvič, anabolične reakcije so tvorbene reakcije, in sicer sinteza velikih molekul iz enostavnih / majhnih molekul. Proces anabolizma zahteva energijo, postopek pa imenujemo endogena reakcija. Drugič, katabolične reakcije so reakcije razgradnje. Katabolizem je razgradnja velikih molekul na enostavnejše, ki jih spremlja sproščanje energije, imenovane eksergonične reakcije. Skupna vsota anaboličnih in kataboličnih reakcij se imenuje metabolizem (tvorba in razgradnja). Primer kataboličnega procesa je dihanje, medtem ko je primer anaboličnega procesa fotosinteza et al, 1988).
Anabolizem ločimo od katabolizma na več načinov, in sicer:
- Anabolizem je postopek sinteze majhnih kemičnih molekul v večje molekule, medtem ko je katabolizem postopek razgradnje velikih molekul na majhne molekule.
- Anabolizem je proces, ki zahteva energijo, medtem ko je katabolizem proces, ki sprošča energijo.
- Anabolizem je redukcijska reakcija, medtem ko je katabolizem reakcija oksidacije.
- Končni produkt anabolizma je pogosto izhodiščna spojina v procesu katabolizma. (Wiradikusumah, 1985).
Nekatera živa bitja, kot so rastline, alge in fotosintetske bakterije, lahko pridobijo energijo iz sončne svetlobe s postopkom fotosinteze. Fotosinteza je proces pretvorbe sevalne energije v kemično energijo. Sončna svetloba je sestavljena iz delcev, imenovanih fotoni, kjer vsak foton vsebuje določeno količino energije. Količina energije v fotonu je odvisna od valovne dolžine svetlobe, pri čemer je manjša valovna dolžina, večja je energija, ki jo vsebuje foton. Na primer, fotoni iz modre svetlobe vsebujejo več energije kot fotoni iz rdeče svetlobe (Fardiaz, 1992).
Fotosinteza je postopek, s katerim se ogljikov monoksid in voda pod vplivom svetlobe pretvorita v organske spojine, ki vsebujejo ogljik in so bogate z energijo. Cilj procesa fotosinteze je tvorjenje ogljikovih hidratov in veljajo naslednje reakcije: (Harjadi, 1979).
Listi so eden izmed rastlinskih organov, ki rastejo iz stebla, na splošno so zeleni in v glavnem delujejo kot lovilci energije iz sončne svetlobe s pomočjo fotosinteze. Listi so najpomembnejši organi rastlin za življenje, ker so rastline obvezni avtotrofi. Rastline si morajo zagotoviti lastne potrebe po energiji s pretvorbo svetlobe v kemično energijo (Audesirk in Audesirk, 1989).
Povrhnjica je plast celic, ki pokriva vse dele rastlinskega telesa. Povrhnjica ščiti rastlino pred suhostjo in poškodbami. Epidermalne celice izločajo voskasto snov (dopusti), ki tvori debelo plast, imenovano povrhnjica. Kutikula Prebiva v celični steni in pomaga zmanjšati izgubo vode med izhlapevanjem in blokira vstop patogenov (Green, et al, 1988 ).
Povrhnjica listov pri različnih rastlinah se razlikuje po številu plasti, obliki, strukturi, razporeditvi stomatov, videzu trihomov in njihovi razporeditvi ter prisotnosti specializiranih celic. Ker je listna struktura običajno ravna, jo ločimo med povrhnjico, ki je na obeh površinah. Listna površina, ki je bližje internodu zgoraj in je običajno obrnjena navzgor, se imenuje adaksialna površina, druga površina pa je znana kot abaksialna površina (Fahn, 1991).
V zgornji in spodnji povrhnjici so majhne pore, imenovane stoma (ednina: stoma). Pri kopenskih rastlinah je število piščancev na spodnji povrhnjici lista večje kot na zgornji povrhnjici, kar je prilagoditev rastlin za zmanjšanje izgube vode iz listov. Stomati igrajo vlogo pri izmenjavi plina (O2 in CO2). Prav tako igra vlogo pri uravnavanju odstranjevanja vode iz rastlin (Audesirk & Audesirk, 1983).
Stomati se nahajajo v epidermalnem tkivu. Vsaka luknja na ožiljah je obdana z 2 varovalnima celicama. Te varovalne celice uravnavajo odpiranje in zapiranje stomatov na podlagi sprememb koncentracije glukoze kot posledice fotosintetske aktivnosti. Zaščitne celice so prilagodljive. Ko se osmotski tlak poveča, se koncentracija vode zmanjša in z osmozo se voda premakne v varovalne celice. To povzroči, da varovalne celice nabreknejo in se stomati odprejo. Na spremembe velikosti ožilja lahko vplivajo koncentracije svetlobe, ogljikovega dioksida in vode. Večina transpiracije in izhlapevanja rastlin poteka skozi ožilje. Če se stomate odprejo širše, se izgubi več vode (Audesirk & Audesirk, 1983).
Odpiranje in zapiranje ožilja je treba uravnotežiti med povpraševanjem po ogljikovem dioksidu in izgubo vode. Na splošno se stomate odprejo podnevi in ponoči zaprejo. Poleg tega se bodo stomate tudi zaprle, ko bo rastlina dehidrirana et al, 1992).
Drugi postopek fotosinteze je temna reakcija. Imenuje se temna reakcija, ker se reakcija pojavi v odsotnosti svetlobe. Temne reakcije fotosinteze potekajo v kloroplastih. Med temno reakcijo so iz preprostih molekul ogljikovih hidratov in vodika NADPH sestavljene kompleksne molekule sladkorja, sestavljene iz ogljika, vodika in kisika.2. Oba sta nastala v svetlobnih reakcijah. PGA se reducira v fosfogliceraldehid, 3-ogljikovo spojino, ki jo lahko žive celice uporabijo kot predhodnico sinteze vseh neštetih snovi v življenju. Ko je PGAL oblikovan, je na voljo več možnosti. Nekatere od 3 ogljikov PGAL lahko zmanjšamo na 6 ogljikovih sladkorjev, kot sta fruktoza in glukoza. zmanjšati na običajni izdelek za shranjevanje ali morda z encimi, pretvorjenimi v maščobe ali aminokisline (Ritchie & Carol, 1983).
Stvari - stvari, ki so med drugim potrebne za postopek fotosinteze, in sicer:
- Svetloba
- Klorofil, fotosintetski pigment
- organizacija plastid
- ogljikov dioksid
- Voda
Opredelitev katabolizma
Katabolizem je razgradnja ali razgradnja kompleksnih (organskih) spojin na enostavne (anorganske) spojine, ki proizvajajo energijo. Za uporabo celic je treba proizvedeno energijo pretvoriti v ATP (adenozin trifosfat). ATP je adeninska skupina, povezana s tremi fosfatnimi skupinami. Sproščanje fosfatnih skupin proizvaja energijo, ki jo celice porabijo neposredno za kemične reakcije, rast, transport, gibanje, razmnoževanje in druge.
Primer katabolizma je celično dihanje, postopek, s katerim se hrana razgradi, da proizvede energijo. Kot surovine za dihanje so ogljikovi hidrati, maščobne kisline in aminokisline, posledično pa CO2 (ogljikov dioksid, voda in energija). Dihanje izvajajo vse žive celice, živalske celice in rastlinske celice.
Je postopek razgradnje ali razgradnje kompleksnih spojin na enostavnejše spojine s proizvodnjo energije, ki jo lahko organizmi uporabljajo pri svojih dejavnostih. Organske spojine shranjujejo energijo v vrsti atomov. Celice s pomočjo encimov redno razgrajujejo preprostejše molekule z manj energije. Organizmi lahko proizvajajo energijo na dva načina, vključno z naslednjimi:
- Celično dihanje uporablja kisik kot organsko gorivo, celoten proces celičnega dihanja pa je naslednji: Organske spojine + kisik = ogljikov dioksid + voda + energija
- Fermentacija ali anaerobno dihanje je postopek razgradnje molekul, ki poteka brez uporabe kisika.
Primeri kataboličnih reakcij
Pretvorba glukoze v CO2 in H2O pri aerobnem dihanju, ki poteka v celicah. Za razgradnjo glukoze je potreben kisik in se sprosti določena količina energije. Nato se energija porabi za različne dejavnosti.
Zaključek Anabolizem in katabolizem
Iz rezultatov zgornjega opisa je mogoče sklepati, da se pri shranjevanju energije pojavijo anabolične reakcije, zato je anabolizem endergonska reakcija. Endergonska reakcija je reakcija, ki zahteva energijo. Če reakcija zahteva energijo v obliki toplote, se reakcija imenuje endotermna reakcija.
V nasprotju s katabolizmom je katabolizem reakcija, ki sprošča energijo. Torej je reakcija eksorgena. Če reakcija sprošča energijo v obliki toplote, to imenujemo eksotermna reakcija.