Que é un metabolismo?

Metabolismo ou intercambio de substancias - Conxunto de reaccións químicas que se producen nun organismo vivo para manter a vida. Estes procesos permiten que os organismos crezan e se multipliquen, manteñen as súas estruturas e responden ás influencias ambientais.

O metabolismo divídese normalmente en 2 etapas: catabolismo e anabolismo. Durante o catabolismo, as substancias orgánicas complexas degradan a outras máis sinxelas, normalmente liberando enerxía. E nos procesos de anabolismo - desde outros máis sinxelos sintetízanse substancias máis complexas e isto vén acompañado de custos de enerxía.

Unha serie de reaccións metabólicas químicas denomínanse vías metabólicas. Nelas, coa participación de enzimas, algunhas moléculas significativamente bioloxicamente convértense secuencialmente noutras.

As enzimas xogan un papel importante nos procesos metabólicos porque:

• actúan como catalizadores biolóxicos e reducen a enerxía de activación dunha reacción química,
• permítelle regular as vías metabólicas en resposta a cambios no ambiente da célula ou sinais doutras células.

As características metabólicas afectan a se unha determinada molécula é adecuada para o uso como o corpo como fonte de enerxía. Por exemplo, algúns procariotas usan o sulfuro de hidróxeno como fonte de enerxía, pero este gas é tóxico para os animais. A taxa metabólica tamén afecta á cantidade de alimentos necesarios para o corpo.

Moléculas biolóxicas

As principais vías metabólicas e os seus compoñentes son iguais para moitas especies, o que indica a unidade de orixe de todos os seres vivos. Por exemplo, algúns ácidos carboxílicos, intermedios no ciclo do ácido tricarboxílico, están presentes en todos os organismos, desde bacterias ata organismos pluricelulares eucariotas. As semellanzas no metabolismo están probablemente relacionadas coa alta eficiencia das vías metabólicas, así como coa súa aparición temperá na historia da evolución.

Moléculas biolóxicas

As substancias orgánicas que compoñen todos os seres vivos (animais, plantas, fungos e microorganismos) están representadas principalmente por aminoácidos, carbohidratos, lípidos (moitas veces chamados graxas) e ácidos nucleicos. Dado que estas moléculas son esenciais para a vida, as reaccións metabólicas están enfocadas a crear estas moléculas ao construír células e tecidos ou destruílas para ser utilizadas como fonte de enerxía. Moitas reaccións bioquímicas importantes se combinan para sintetizar ADN e proteínas.

Función metabólica

Merece prestar atención ao metabolismo. Despois, o subministro das nosas células con substancias útiles depende do traballo establecido. A base do metabolismo son as reaccións químicas que se producen no corpo humano. As substancias necesarias para a vida do corpo que recibimos cos alimentos.

Ademais, necesitamos máis osíxeno, que respiramos xunto co aire. O ideal sería que se observe un equilibrio entre os procesos de construción e a decadencia. Non obstante, este equilibrio adoita perturbarse e hai moitas razóns para iso.

Causas dos trastornos metabólicos

Entre as primeiras causas de trastornos metabólicos pódese identificar o factor hereditario. Aínda que sexa incorrigible, é posible e necesario combatelo. Tamén os trastornos metabólicos poden ser causados ​​por enfermidades orgánicas. Non obstante, moitas veces estes trastornos son o resultado da nosa desnutrición.

Como unha sobreabundancia de nutrientes e a súa falta é moi prexudicial para o noso corpo. E as consecuencias poden ser irreversibles. Un exceso de certos nutrientes xorde como consecuencia dun consumo excesivo de alimentos graxos, e unha deficiencia xurde pola estricta observancia de varias dietas para a perda de peso. A dieta principal adoita ser unha dieta monótona, o que leva a unha falta de nutrientes esenciais, á súa vez, isto inevitablemente levará ao desenvolvemento de varias enfermidades. É posible unha alerxia á maioría dos alimentos.

Enfermidades metabólicas

Mesmo despois de equilibrar todos os procesos metabólicos, subministrarlle ao corpo as vitaminas que faltan, arriscámonos a padecer unha serie de enfermidades graves causadas polos produtos de descomposición das nosas células. Os produtos de descomposición teñen todo vivo e en crecemento, e este é quizais o inimigo máis perigoso para a nosa saúde. Noutras palabras, o corpo debe ser limpo de toxinas a tempo, ou simplemente comezarán a envelenalo. Se se mantén o exceso, os produtos de descomposición causan enfermidades crónicas e retardan o traballo de todo o organismo.

Con trastornos do metabolismo dos carbohidratos, prodúcese unha enfermidade grave: a diabetes mellitus, cun metabolismo de graxa inadecuado, acumúlase o colesterol (Como baixar o colesterol na casa sen medicamentos?), O que causa enfermidades cardíacas e vasculares. Os radicais libres, que son cada vez máis abundantes, contribúen á aparición de tumores malignos.

A obesidade tamén é unha consecuencia común dos problemas metabólicos. Este grupo inclúe tamén gota, trastornos dixestivos, algunhas formas de diabetes, etc. O desequilibrio de minerais e vitaminas leva a danos aos músculos, ósos, trastornos graves do sistema cardiovascular. Nos nenos, isto pode levar consecuencias moi graves en forma de crecemento e desenvolvemento atropelado. É de destacar que non sempre se recomenda o uso adicional de vitaminas, porque a súa sobreabundancia tamén pode ter consecuencias negativas.

Prevención

Para regular os procesos metabólicos no noso corpo, debemos saber que hai algunhas substancias que impiden a formación de toxinas e melloran a calidade do metabolismo.

O primeiro é o osíxeno. A cantidade óptima de osíxeno nos tecidos activa significativamente os procesos metabólicos.

En segundo lugar, vitaminas e minerais. Coa idade, todos os procesos diminúen, prodúcese un bloqueo parcial dos vasos sanguíneos, polo que é importante controlar a recepción dunha cantidade suficiente de minerais, carbohidratos e osíxeno. Isto asegurará o bo traballo do metabolismo de auga e sal da célula, xa que despois do paso do tempo a célula se seca e xa non recibe todos os elementos necesarios para a súa vida. Sabendo disto, é importante para nós nutrir artificialmente as células envellecidas.

Hai moitas recomendacións e medicamentos que regulan o metabolismo. Na medicina popular, as algas do mar Branco - fucus, obtiveron unha gran popularidade, contén un valioso conxunto de minerais e vitaminas útiles necesarias para mellorar o metabolismo. Unha nutrición adecuada, a exclusión da dieta de alimentos que conteñan colesterol e outras substancias nocivas é outro xeito de que o organismo funcione de forma impecable.

Educación: Instituto Médico de Moscú I. Sechenov, especialidade - "Negocios médicos" en 1991, en 1993 "Enfermidades profesionais", en 1996 "Terapia".

Contedores de plástico: feitos e mitos!

Aminoácidos e proteínas

As proteínas son biopolímeros e consisten en residuos de aminoácidos unidos por enlaces péptidos. Algunhas proteínas son encimas e catalizan reaccións químicas. Outras proteínas realizan unha función estrutural ou mecánica (por exemplo, forman un citoesqueleto). As proteínas tamén xogan un papel importante na sinalización celular, as respostas inmunes, a agregación celular, o transporte activo a través das membranas e a regulación do ciclo celular.

Que é o metabolismo?

O metabolismo (ou metabolismo) é unha combinación dos procesos de conversión das calorías dos alimentos en enerxía para a vida dun organismo. O metabolismo comeza coa dixestión e a actividade física e remata coa respiración da persoa durante o sono, cando o corpo proporciona osíxeno a varios órganos sen a participación do cerebro e de forma totalmente autónoma.

O concepto de metabolismo está estreitamente relacionado co cálculo do consumo diario de calorías, que é o punto de partida en calquera dieta para perda de peso ou aumento muscular. En función da idade, sexo e parámetros físicos, determínase o nivel de metabolismo básico, é dicir, o número de calorías necesarias para cubrir os requirimentos de enerxía diarios do corpo. No futuro, este indicador multiplícase por un indicador da actividade humana.

A miúdo crese que acelerar o metabolismo é bo para perder peso, xa que fai que o corpo queime máis calorías. En realidade, o metabolismo de perder peso normalmente diminúe, xa que a aceleración do metabolismo pódese conseguir só aumentando simultaneamente a inxestión de calorías e aumentando o nivel de actividade física, é dicir, durante o adestramento de forza para o crecemento muscular.

Edición de lípidos

Os lípidos forman parte das membranas biolóxicas, por exemplo, as membranas do plasma, son compoñentes de coenzimas e fontes de enerxía. Os lípidos son moléculas biolóxicas hidrofóbicas ou anfifílicas solubles en disolventes orgánicos como benceno ou cloroformo. As graxas son un gran grupo de compostos que inclúen ácidos graxos e glicerina. A molécula de alcohol glicerol trihidrico, que forma tres enlaces complexos de éster con tres moléculas de ácidos graxos, chámase triglicéridos. Xunto aos residuos de ácidos graxos, os lípidos complexos poden incluír, por exemplo, esfingosina (esfingolípidos), grupos de fosfatos hidrofílicos (nos fosfolípidos). Os esteroides, como o colesterol, son outra gran clase de lípidos.

Carbohidratos Editar

Os azucres poden existir de forma circular ou lineal en forma de aldehidos ou cetonas, teñen varios grupos hidroxilo. Os carbohidratos son as moléculas biolóxicas máis comúns. Os carbohidratos realizan as seguintes funcións: almacenamento e transporte de enerxía (amidón, glicóxeno), estrutural (celulosa vexetal, quitina en cogomelos e animais). Os monómeros de azucre máis comúns son as hexoses: glicosa, frutosa e galactosa. Os monosacáridos forman parte de polisacáridos lineais ou ramificados máis complexos.

Como acelerar o metabolismo?

A influencia da nutrición na aceleración do metabolismo non é tan clara como a primeira vista parece. A pesar de que hai moitos produtos que empeoran o metabolismo - desde os que conducen ao aumento de peso en azucre e outros carbohidratos rápidos, ata a margarina coas súas graxas trans -, só poucos produtos poden acelerar o metabolismo.

Dado que o ciclo metabólico do corpo pode durar varios días (por exemplo, cun rexeitamento completo dos hidratos de carbono, o corpo cambiará á dieta cetogénica só durante 2-3 días), o metabolismo non se pode acelerar comendo un só produto ou bebendo un batido vexetal para a perda de peso. Entre outras cousas, a aceleración do metabolismo adoita asociarse cun aumento do apetito - o que non sempre é útil cando se segue unha dieta para perder peso.

Procesos metabólicos de perda de peso

Supoña que unha persoa con sobrepeso decidiu perder peso, participou activamente en exercicios físicos e comezou unha dieta con calorías reducidas. Tamén leu que para acelerar o metabolismo é preciso beber máis auga e comer piñas, ricas na enzima bromelina "que destrúe graxa". Non obstante, o resultado final non será en absoluto unha aceleración do metabolismo, senón a súa forte desaceleración.

A razón é sinxela: o corpo comezará a enviar sinais de que o nivel de actividade física aumentou drasticamente e a inxestión de enerxía dos alimentos diminuíu drasticamente. E canto máis unha persoa se implique en exercicios e unha dieta máis estrita observa, máis forte o corpo pensará que chegaron os "momentos malos" e é hora de frear o metabolismo para aforrar reservas de graxa. Ademais, aumentará o nivel de cortisol e leptina.

Como acelerar o metabolismo?

Para perder peso, non tes que tratar de "dispersar" o metabolismo e acelerar o metabolismo o máximo posible, antes de todo, debes ter máis coidado con que produtos do corpo recibe calorías diarias. Na maioría dos casos, a normalización da dieta e o control do índice glicémico de hidratos de carbono consumidos levarán rapidamente a normalización de procesos metabólicos.

Moitas veces as persoas que intentan perder peso sobreestiman os custos de enerxía do adestramento físico, mentres que subestiman significativamente o contido calórico do alimento que consome. Por exemplo, o azucre contido nunha lata de centola é suficiente para un percorrido de 30-40 minutos, dito doutro xeito, é moito máis fácil renunciar á centola que agotarte con exercicios esgotadores, intentando queimar estas calorías.

Nucleótidos

As moléculas de ADN e ARN poliméricas son cadeas longas e inigualables de nucleótidos. Os ácidos nucleicos realizan a función de almacenar e implementar información xenética que se realiza durante os procesos de replicación, transcrición, tradución e biosíntese de proteínas. A información codificada en ácidos nucleicos está protexida contra cambios por sistemas de reparación e multiplícase mediante replicación de ADN.

Algúns virus teñen un xenoma que contén ARN. Por exemplo, o virus da inmunodeficiencia humana usa a transcrición inversa para crear un modelo de ADN a partir do seu propio xenoma que contén ARN. Algunhas moléculas de ARN teñen propiedades catalíticas (ribozimas) e forman parte de spliceosomas e ribosomas.

Os nucleósidos son produtos da adición de bases de nitróxeno ao azucre ribosa. Exemplos de bases nitroxenadas son compostos que conteñen nitróxeno heterocíclico - derivados de purinas e pirimidinas. Algúns nucleótidos tamén actúan como coenzimas nas reaccións de transferencia de grupos funcionais.

Coenzimas Editar

O metabolismo inclúe unha ampla gama de reaccións químicas, a maioría das cales están relacionadas con varios tipos principais de reaccións de transferencia de grupos funcionais. As coenzimas úsanse para transferir grupos funcionais entre enzimas que catalizan as reaccións químicas. Cada clase de reaccións químicas da transferencia de grupos funcionais está catalizada por encimas individuais e os seus cofactores.

A adenosina trifosfato (ATP) é un dos coenzimas centrais, unha fonte universal de enerxía das células. Este nucleótido úsase para transferir a enerxía química almacenada en enlaces macroérxicos entre varias reaccións químicas. Nas células, hai unha pequena cantidade de ATP, que se rexenera constantemente a partir de ADP e AMP. O corpo humano consume masa de ATP ao día igual á masa do seu propio corpo. O ATP actúa como nexo de unión entre o catabolismo e o anabolismo: coas reaccións catabólicas fórmase ATP, con reaccións anabólicas, consúmase enerxía. ATP tamén actúa como un doador do grupo fosfato nas reaccións de fosforilación.

As vitaminas son substancias orgánicas de baixo peso molecular que son necesarias en pequenas cantidades e, por exemplo, en humanos, a maioría das vitaminas non se sintetizan, senón que se obtén con alimentos ou a través da microflora gastrointestinal. No corpo humano, a maioría das vitaminas son cofactores de encimas. A maioría das vitaminas adquiren actividade biolóxica alterada, por exemplo, todas as vitaminas hidrosolubles nas células están fosforiladas ou combinadas con nucleótidos. A nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) é un derivado da vitamina B₃ (niacina) e é un importante coenzima: o aceptador de hidróxeno. Centos de diferentes encimas deshidroxenas quitan electróns das moléculas dos substratos e transfírense ás moléculas NAD +, reducíndoo ao NADH. A forma oxidada do coenzima é un substrato para varias reductases na célula. NAD na célula existe en dúas formas relacionadas de NADH e NADPH. O NAD + / NADH é máis importante para as reaccións catabólicas e o NADP + / NADPH úsase máis frecuentemente nas reaccións anabólicas.

Edición de substancias e cofactores inorgánicos

Os elementos inorgánicos xogan un papel crucial no metabolismo. Ao redor do 99% da masa dun mamífero está composto por carbono, nitróxeno, calcio, sodio, magnesio, cloro, potasio, hidróxeno, fósforo, osíxeno e xofre. Os compostos orgánicos significativamente biolóxicos (proteínas, graxas, carbohidratos e ácidos nucleicos) conteñen unha gran cantidade de carbono, hidróxeno, osíxeno, nitróxeno e fósforo.

Moitos compostos inorgánicos son electrólitos iónicos. Os ións máis importantes para o corpo son sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruros, fosfatos e bicarbonatos. O equilibrio destes ións dentro da célula e no medio extracelular determina a presión osmótica e o pH. As concentracións de ións tamén xogan un papel importante no funcionamento das células nerviosas e musculares. O potencial de acción en tecidos excitables xorde do intercambio de ións entre o fluído extracelular e o citoplasma. Os electrólitos entran e saen da célula por canles iónicos na membrana plasmática. Por exemplo, durante a contracción muscular, os ións de calcio, sodio e potasio móvense na membrana plasmática, no citoplasma e nos tubos T.

Os metais de transición no corpo son oligoelementos, o cinc e o ferro son os máis comúns. Estes metais son utilizados por certas proteínas (por exemplo, enzimas como cofactores) e son importantes para regular a actividade dos encimas e proteínas de transporte. Os cofactores das enzimas normalmente están ligados a unha proteína específica, pero poden modificarse durante a catálise e despois da catálise volven sempre ao seu estado orixinal (non se consumen). Os restos metálicos son absorbidos polo corpo utilizando proteínas especiais de transporte e non se atopan no corpo en estado libre, xa que están asociados a proteínas transportadoras específicas (por exemplo, ferritina ou metalotioneinas).

Todos os organismos vivos pódense dividir en oito grupos principais, segundo cal se empregue: unha fonte de enerxía, unha fonte de carbono e un donante de electróns (substrato oxidable).

1. Como fonte de enerxía, os organismos vivos poden empregar: a enerxía da luz (foto) ou a enerxía dos enlaces químicos (chimio) Adicionalmente, para describir organismos parasitarios empregando os recursos enerxéticos da célula hospedante, o termo paratrófico.
2. Como doante de electróns (axente redutor), os organismos vivos poden usar: substancias inorgánicas (reparto) ou materia orgánica (órgano).
3. Como fonte de carbono, os organismos vivos usan: dióxido de carbono (auto) ou materia orgánica (hetero-) Ás veces termos auto e heterótrofo usado en relación a outros elementos que forman parte de moléculas biolóxicas de forma reducida (por exemplo, nitróxeno, xofre). Neste caso, os organismos "autótrofos" de nitróxeno son especies que utilizan compostos inorgánicos oxidados como fonte de nitróxeno (por exemplo, as plantas poden levar a cabo a redución de nitratos). E "heterótrofos de nitróxeno" son organismos que son incapaces de realizar a redución de formas oxidadas de nitróxeno e usan compostos orgánicos como fonte (por exemplo, animais para os que os aminoácidos son a fonte de nitróxeno).

O nome do tipo de metabolismo fórmase engadindo as raíces correspondentes e engadindo ao final da raíz -trofo-. A táboa mostra os posibles tipos de metabolismo con exemplos:

• Algúns autores usan -hidro cando a auga actúa como doante de electróns.

A clasificación foi desenvolvida por un grupo de autores (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) e aprobada no 11º simposio no laboratorio de Cold Spring Harbor e orixinalmente usouse para describir os tipos de nutrición dos microorganismos. Non obstante, actualmente úsase para describir o metabolismo doutros organismos.

Na táboa é obvio que as capacidades metabólicas dos procariotas son moito máis diversas en comparación coas eucariotas, que se caracterizan polos tipos de metabolismo fotolitotoautótrofo e quimioorganoheterótrofo.

Cómpre destacar que algúns tipos de microorganismos poden, segundo as condicións ambientais (iluminación, dispoñibilidade de substancias orgánicas, etc.) e o estado fisiolóxico, realizar metabolismo de varios tipos. Esta combinación de varios tipos de metabolismo descríbese como mixotrofia.

Ao aplicar esta clasificación a organismos pluricelulares, é importante comprender que dentro dun organismo pode haber células que difiren no tipo de metabolismo. Entón, as células dos órganos aéreos, fotosintéticos de plantas pluricelulares caracterízanse polo tipo de metabolismo fotolitoautótrofo, mentres que as células dos órganos subterráneos son descritas como quimioorganoterótrofas. Como no caso de microorganismos, cando as condicións ambientais, a fase de desenvolvemento e o estado fisiolóxico cambian, o tipo de metabolismo das células dun organismo pluricelular pode cambiar. Por exemplo, na escuridade e na fase de xerminación das sementes, as células de plantas superiores metabolizan un tipo quimioorgano-heterótrofo.

O metabolismo denomínase procesos metabólicos nos que se descompoñen moléculas orgánicas relativamente grandes de azucres, graxas e aminoácidos. Durante o catabolismo fórmanse moléculas orgánicas máis sinxelas que son necesarias para as reaccións de anabolismo (biosíntese). Moitas veces, no curso das reaccións de catabolismo, o corpo mobiliza a enerxía, traducindo a enerxía dos enlaces químicos das moléculas orgánicas obtidas durante a dixestión dos alimentos, a formas accesibles: en forma de ATP, coenzimas reducidas e potencial electroquímico transmembrana. O termo catabolismo non é sinónimo de "metabolismo enerxético": en moitos organismos (por exemplo, fotótrofos), os principais procesos de almacenamento de enerxía non están directamente relacionados coa descomposición de moléculas orgánicas. A clasificación dos organismos por tipo de metabolismo pode basearse na fonte de enerxía, como se reflicte na sección anterior. Os quimiotrófonos utilizan a enerxía dos enlaces químicos e os fotótrofos consumen a enerxía da luz solar. Non obstante, todas estas diversas formas de metabolismo dependen de reaccións redox que están asociadas coa transferencia de electróns desde donantes reducidos de moléculas, como moléculas orgánicas, auga, amoníaco, sulfuro de hidróxeno, a moléculas aceptoras como osíxeno, nitratos ou sulfato. Nos animais, estas reaccións implican a descomposición de moléculas orgánicas complexas en outras máis sinxelas, como o dióxido de carbono e a auga. En organismos fotosintéticos - plantas e cianobacterias - as reaccións de transferencia de electróns non liberan enerxía, pero úsanse como forma de almacenar a enerxía absorbida da luz solar.

O catabolismo nos animais pódese dividir en tres etapas principais. En primeiro lugar, grandes moléculas orgánicas como proteínas, polisacáridos e lípidos descompoñen compoñentes máis pequenos fóra das células. Ademais, estas pequenas moléculas entran nas células e convértense en moléculas aínda máis pequenas, por exemplo, acetil-CoA. Á súa vez, o grupo acetilo do coenzima A se oxida á auga e ao dióxido de carbono no ciclo de Krebs e na cadea respiratoria, liberando enerxía que se almacena en forma de ATP.

Edición de dixestión

As macromoléculas como o amidón, a celulosa ou as proteínas deben descompoñerse en unidades máis pequenas antes de que poidan ser utilizadas por células. Na degradación hai varias clases de enzimas: proteases, que descompoñen as proteínas aos péptidos e aminoácidos, glicosidases, que descompoñen os polisacáridos ao oligo e aos monosacáridos.

Os microorganismos segrezan encimas hidrolíticas no espazo que os rodea, o que é diferente dos animais que segregan tales encimas só de células glandulares especializadas. Aminoácidos e monosacáridos, resultantes da actividade das enzimas extracelulares, entran despois nas células usando o transporte activo.

Edición de enerxía

Durante o catabolismo dos carbohidratos, os azucres complexos descomponse aos monosacáridos, que son absorbidos polas células. Unha vez dentro, os azucres (por exemplo, glicosa e frutosa) convértense en piruvato durante a glicólise e prodúcese certa cantidade de ATP. O ácido pirúvico (piruvato) é un intermedio en varias vías metabólicas. A principal vía do metabolismo dos piruvatos é a conversión a acetil-CoA e despois ao ciclo de ácido tricarboxílico. Ao mesmo tempo, parte da enerxía almacénase no ciclo de Krebs en forma de ATP, e tamén se restablecen as moléculas de NADH e FAD. No proceso de glicólise e no ciclo do ácido tricarboxílico, fórmase dióxido de carbono, que é un produto secundario da vida. En condicións anaeróbicas, o lactato fórmase a partir do piruvato coa participación do encima lactato deshidroxenase e o NADH é oxidado a NAD +, que se reutiliza nas reaccións de glicólise. Hai tamén unha vía alternativa para o metabolismo dos monosacáridos: a vía de fosfato pentosa, durante a cal a enerxía é almacenada en forma de coenzima reducida NADPH e as pentosas están formadas, por exemplo, ribosa, que é necesaria para a síntese de ácidos nucleicos.

As graxas na primeira etapa do catabolismo son hidrolizadas en ácidos graxos libres e glicerina. Os ácidos graxos descompoñense durante a oxidación beta para formar acetil-CoA, que á súa vez está catabolizado no ciclo de Krebs, ou vai á síntese de novos ácidos graxos. Os ácidos graxos liberan máis enerxía que os carbohidratos, xa que as graxas conteñen específicamente máis átomos de hidróxeno na súa estrutura.

Os aminoácidos úsanse para sintetizar proteínas e outras biomoléculas, ou son oxidados para a urea, o dióxido de carbono e serven como fonte de enerxía. A vía oxidativa do catabolismo de aminoácidos comeza coa eliminación do grupo amino por encimas transaminasas. Os grupos amino se usan no ciclo da urea, os aminoácidos que carecen de grupos amino denomínanse ácidos ceto. Algúns ácidos ceto son intermedios no ciclo de Krebs. Por exemplo, a desaminación do glutamato produce ácido alfa-cetoglutárico. Os aminoácidos glicóxenos tamén se poden converter en glicosa nas reaccións de gluconeoxénese.

Fosforilación oxidativa

Na fosforilación oxidativa, os electróns eliminados das moléculas dos alimentos nas vías metabólicas (por exemplo, no ciclo de Krebs) transfírense ao osíxeno e a enerxía liberada úsase para sintetizar ATP. Nas eucariotas, este proceso realízase coa participación dunha serie de proteínas fixadas nas membranas mitocondriales, chamadas cadea respiratoria de transferencia de electróns. En procariotas, estas proteínas están presentes na membrana interna da parede celular. As proteínas da cadea de transferencia de electróns usan a enerxía obtida ao transferir electróns desde moléculas reducidas (por exemplo, NADH) a osíxeno para bombear protóns a través da membrana.

Cando se bombean protóns, créase unha diferenza na concentración de ións de hidróxeno e xorde un gradiente electroquímico. Esta forza devolve os protóns de volta á mitocondria a través da base da ATP sintase. O fluxo de protóns fai que o anel das subunidades c da enzima xire, como resultado do cal o centro activo da sintase cambia a súa forma e fosforila o adenosina difosfato, converténdoo en ATP.

Edición de enerxía inorgánica

Os hemolitotróficos chámanse procariotas, que teñen un tipo especial de metabolismo, no que se forma enerxía como resultado da oxidación de compostos inorgánicos. Os quimiolitotrófonos poden oxidar hidróxeno molecular, compostos de xofre (por exemplo, sulfuros, sulfuro de hidróxeno e tiosulfatos inorgánicos), óxido de ferro (II) ou amoníaco. Neste caso, a enerxía procedente da oxidación destes compostos é xerada por receptores de electróns, como osíxeno ou nitritos. Os procesos de obtención de enerxía a partir de substancias inorgánicas xogan un papel importante en ciclos bioxequímicos como a acetoxénese, a nitrificación e a desnitrificación.

Edición de enerxía solar

A enerxía da luz solar é absorbida por plantas, cianobacterias, bacterias roxas, bacterias verdes con xofre e algúns protozoos. Este proceso adoita combinarse coa conversión do dióxido de carbono en compostos orgánicos como parte do proceso de fotosíntese (ver máis abaixo). Os sistemas de captación de enerxía e fixación de carbono nalgúns procariotas poden funcionar por separado (por exemplo, en bacterias de xofre vermello e verde).

En moitos organismos, a absorción da enerxía solar é en principio similar á fosforilación oxidativa, xa que neste caso a enerxía almacénase baixo a forma dun gradiente de concentración de protóns e a forza motriz dos protóns leva á síntese de ATP. Os electróns necesarios para esta cadea de transferencia proceden de proteínas de colleita de luz chamadas centros de reacción fotosintéticos (por exemplo, rodopsinas). Dependendo do tipo de pigmentos fotosintéticos, clasifícanse dous tipos de centros de reacción, na actualidade a maioría das bacterias fotosintéticas teñen só un tipo, mentres que as plantas e as cianobacterias son dúas.

En plantas, algas e cianobacterias, o fotosistema II usa a enerxía da luz para eliminar electróns da auga, co osíxeno molecular liberado como subproducto da reacción. Os electróns entran entón no complexo citocromo b6f, que emprega enerxía para bombear protóns a través da membrana tilacoida en cloroplastos. Baixo a influencia do gradiente electroquímico, os protóns móvense cara atrás pola membrana e desencadean a ATP sintase. Os electróns pasan entón polo fotosistema I e pódense usar para restaurar o coenzima NADP +, para o seu uso no ciclo de Calvin ou para reciclar para formar moléculas adicionais de ATP.

Anabolismo - un conxunto de procesos metabólicos de biosíntese de moléculas complexas co gasto de enerxía. As moléculas complexas que compoñen as estruturas celulares sintetízanse secuencialmente a partir de precursores máis sinxelos. O anabolismo inclúe tres etapas principais, cada unha delas catalizada por un encima especializado. Na primeira fase, sintetízanse moléculas precursoras, por exemplo, aminoácidos, monosacáridos, terpenoides e nucleótidos. Na segunda etapa, os precursores co gasto da enerxía ATP convértense en formas activadas. Na terceira etapa, os monómeros activados combínanse en moléculas máis complexas, por exemplo, proteínas, polisacáridos, lípidos e ácidos nucleicos.

Non todos os organismos vivos poden sintetizar todas as moléculas bioloxicamente activas. Os autótrofos (por exemplo, plantas) poden sintetizar moléculas orgánicas complexas a partir de substancias inorgánicas simples e de baixa molécula como o dióxido de carbono e a auga. Os heterótrofos necesitan unha fonte de substancias máis complexas, como os monosacáridos e aminoácidos, para crear moléculas máis complexas. Os organismos clasifícanse segundo as súas principais fontes de enerxía: os fotoautótrofos e os fotoheterótrofos reciben enerxía da luz solar, mentres que os quimioautótrofos e os quimioheterótrofos reciben enerxía por reaccións de oxidación inorgánicas.

Edición de encadernación de carbono

A fotosíntese é o proceso de biosíntese de azucres procedentes do dióxido de carbono, no que a enerxía necesaria é absorbida da luz solar. En plantas, cianobacterias e algas, a fotólise da auga prodúcese durante a fotosíntese de osíxeno, mentres que o osíxeno é liberado como subproduto. Para converter CO₂ O 3-fosfoglicrato usa a enerxía do ATP e do NADP almacenados nos fotosistemas. A reacción de unión ao carbono realízase usando a enzima ribulosa bifosfato carboxilase e forma parte do ciclo de Calvin. Clasifícanse en plantas tres tipos de fotosíntese - ao longo do camiño de moléculas de tres carbonos, ao longo do camiño de moléculas de catro carbonos (C4) e a fotosíntese CAM. Tres tipos de fotosíntese difiren na vía de unión ao dióxido de carbono e a súa entrada no ciclo de Calvin; en plantas C3, encadernación de CO₂ ocorre directamente no ciclo de Calvin, e en C4 e CAM CO₂ previamente incluídos noutros compostos. Diferentes formas de fotosíntese son adaptacións ao intenso fluxo de luz solar e ás condicións de secas.

Nos procariotas fotosintéticos, os mecanismos de unión ao carbono son máis diversos. O dióxido de carbono pódese fixar no ciclo de Calvin, no ciclo inverso de Krebs ou en reaccións de carboxilación acetil-CoA. Procariotas: os quimioautótrofos tamén unen CO₂ a través do ciclo de Calvin, pero a enerxía dos compostos inorgánicos úsase para levar a cabo a reacción.

Carbohidratos e Glicanos Editar

No proceso de anabolismo azucre, os ácidos orgánicos sinxelos poden converterse en monosacáridos, por exemplo, glicosa, e logo usados ​​para sintetizar polisacáridos, como o amidón. A formación de glicosa a partir de compostos como o piruvato, o lactato, a glicerina, o 3-fosfoglicetrato e aminoácidos denomínase gluconeoxénese. No proceso de gluconeoxénese, o piruvato convértese en glicosa-6-fosfato a través dunha serie de compostos intermedios, moitos deles tamén formados durante a glicólise. Non obstante, a gluconeoxénese non é só glicólise no sentido contrario, xa que varias reaccións químicas catalizan encimas especiais, o que fai posible regular de forma independente os procesos de formación e descomposición da glicosa.

Moitos organismos almacenan nutrientes en forma de lípidos e graxas, con todo, os vertebrados non teñen enzimas que catalizan a conversión de acetil-CoA (produto do metabolismo dos ácidos graxos) en piruvato (un substrato de gluconeoxénese). Despois de inanición prolongada, os vertebrados comezan a sintetizar corpos cetónicos a partir de ácidos graxos, que poden substituír a glicosa en tecidos como o cerebro. En plantas e bacterias, este problema metabólico resólvese empregando o ciclo do glicoxilato, que supera a etapa de descarboxilación no ciclo do ácido cítrico e permítelle converter o acetil-CoA en oxaloacetato, e despois utilizalo para a síntese de glicosa.

Os polisacáridos realizan funcións estruturais e metabólicas, e tamén se poden combinar con lípidos (glicolípidos) e proteínas (glicoproteínas) usando encimas transferase de oligosacáridos.

Edición de ácidos graxos, isoprenoides e esteroides

Os ácidos graxos están formados por sintasas de ácidos graxos procedentes de acetil-CoA. O esqueleto de carbono dos ácidos graxos esténdese no ciclo de reaccións no que se xunta primeiro o grupo acetilo, logo o grupo carbonilo redúcese ao grupo hidroxilo, despois prodúcese deshidratación e posterior recuperación. Os encimas de biosíntese de ácidos graxos clasifícanse en dous grupos: en animais e fungos, todas as reaccións de síntese de ácidos graxos son realizadas por unha proteína multifuncional de tipo I, en plástidos vexetais e en bacterias, cada tipo está catalizado por encimas de tipo II separadas.

Os terpenos e terpenoides son representantes da maior clase de produtos naturais a base de plantas. Os representantes deste grupo de substancias son derivados do isopreno e están formados a partir de precursores activados do pirofosfato de isopentilo e pirofosfato de dimetilalilo, que á súa vez se forman en diferentes reaccións metabólicas. En animais e arqueos, o pirofosfato isopentílico e o pirofosfato dimetilalilo sintetízanse a partir do acetil-CoA na vía do mevalonato, mentres que en plantas e bacterias, o piruvato e o gliceraldehido-3-fosfato son substratos da vía non mevalonada. Nas reaccións de biosíntese de esteroides, as moléculas de isopreno combínanse e forman squaleno, que logo forman estruturas cíclicas coa formación de lanosterol. O lanosterol pódese converter a outros esteroides, como o colesterol e o ergosterol.

Esquíos Editar

Os organismos difiren pola súa capacidade para sintetizar 20 aminoácidos comúns. A maioría das bacterias e plantas poden sintetizar as 20, pero os mamíferos só son capaces de sintetizar só 10 aminoácidos esenciais. Así, no caso dos mamíferos, hai que obter 9 aminoácidos esenciais dos alimentos. Todos os aminoácidos sintetízanse a partir de intermediarios da glicólise, dun ciclo de ácido cítrico ou dunha vía monofosfato pentosa. A transferencia de grupos amino de aminoácidos a ácidos alfa-ceto denomínase transaminación. Os doadores de grupos amino son glutamato e glutamina.

Os aminoácidos conectados por enlaces péptidos forman proteínas. Cada proteína ten unha secuencia única de residuos de aminoácidos (estrutura proteica primaria). Do mesmo xeito que as letras do alfabeto poden combinarse coa formación de variacións case infinitas de palabras, os aminoácidos poden unirse nunha secuencia ou outra e formar unha variedade de proteínas. A enzima aminoacil-ARNt sintasa cataliza a adición de aminoácidos dependente do ATP ao ARNt con enlaces ésteres e fórmanse aminoacil-ARNt. Os aminoacil-ARNt son substratos para ribosomas que combinan aminoácidos en longas cadeas polipeptídicas usando unha matriz de ARNm.