Maddələr mübadiləsi nədir?

Metabolizm və ya maddələrin mübadiləsi - Canlı bir orqanizmdə həyatı təmin etmək üçün meydana gələn kimyəvi reaksiyalar toplusu. Bu proseslər orqanizmin böyüməsinə və çoxalmasına, quruluşlarını qoruyub saxlamağa və ətraf mühitə təsirə cavab verməyə imkan verir.

Metabolizm ümumiyyətlə 2 mərhələyə bölünür: katabolizm və anabolizm. Katabolizm zamanı mürəkkəb üzvi maddələr daha sadə olanlara enir, ümumiyyətlə enerji buraxır. Anabolizm proseslərində - daha sadə olanlardan daha mürəkkəb maddələr sintez olunur və bu enerji xərcləri ilə müşayiət olunur.

Bir sıra kimyəvi metabolik reaksiyalara metabolik yollar deyilir. Onlarda fermentlərin iştirakı ilə bəzi bioloji cəhətdən əhəmiyyətli molekullar ardıcıl olaraq digərlərinə çevrilir.

Fermentlər metabolik proseslərdə mühüm rol oynayır, çünki:

• bioloji katalizator rolunu oynayır və kimyəvi reaksiyanın aktivləşmə enerjisini azaldır;
• hüceyrə mühitindəki dəyişikliklərə və ya digər hüceyrələrdən gələn siqnallara cavab olaraq metabolik yolları tənzimləməyinizə imkan verir.

Metabolik xüsusiyyətlər, müəyyən bir molekulun bədənin enerji mənbəyi kimi istifadəsi üçün uyğun olub olmadığına təsir göstərir. Məsələn, bəzi prokaryotlar enerji mənbəyi kimi hidrogen sulfiddən istifadə edirlər, lakin bu qaz heyvanlar üçün zəhərlidir. Maddələr mübadiləsi orqanizmə lazım olan qida miqdarına da təsir edir.

Bioloji molekullar

Əsas metabolik yollar və onların komponentləri bir çox növ üçün eynidır, bu da bütün canlıların mənşəyinin vəhdətini göstərir. Məsələn, trikarboksilik turşu dövrü arasında aralıq olan bəzi karboksilik turşular bakteriyalardan eukarotik çox hüceyrəli orqanizmlərə qədər bütün orqanizmlərdə mövcuddur. Maddələr mübadiləsindəki oxşarlıqlar, ehtimal ki, metabolik yolların yüksək səmərəliliyi, həmçinin təkamül tarixində erkən meydana çıxması ilə əlaqədardır.

Bioloji molekullar

Bütün canlıları (heyvanlar, bitkilər, göbələklər və mikroorqanizmlər) təşkil edən üzvi maddələr əsasən amin turşuları, karbohidratlar, lipidlər (yağlar adlanır) və nuklein turşularından ibarətdir. Bu molekullar həyat üçün vacib olduğundan, metabolik reaksiyalar hüceyrələr və toxumalar qurarkən və ya enerji mənbəyi kimi istifadə edilərək məhv edilərkən bu molekulları yaratmağa yönəldilmişdir. Bir çox vacib biokimyəvi reaksiyalar DNT və zülalları sintez etmək üçün birləşir.

Metabolik rol

Metabolizm yaxından diqqət göstərilməyə layiqdir. Axı, hüceyrələrimizin faydalı maddələrlə təmin edilməsi onun qurulmuş işindən asılıdır. Maddələr mübadiləsinin əsasını insan bədənində baş verən kimyəvi reaksiyalar təşkil edir. Qida ilə aldığımız bədənin həyatı üçün lazım olan maddələr.

Bundan əlavə, hava ilə birlikdə nəfəs aldığımız oksigenə daha çox ehtiyacımız var. İdeal olaraq, tikinti və çürümə prosesləri arasında bir tarazlıq müşahidə edilməlidir. Ancaq bu tarazlıq tez-tez pozula bilər və bunun bir çox səbəbi var.

Metabolik pozğunluqların səbəbləri

Metabolik pozğunluqların ilk səbəbləri arasında irsi amil müəyyən edilə bilər. Dözülməz olsa da, bununla mübarizə aparmaq mümkündür və lazımdır! Ayrıca metabolik pozğunluqlar üzvi xəstəliklər səbəb ola bilər. Ancaq tez-tez bu pozğunluqlar qidalanmamağımızın nəticəsidir.

Çox miqdarda qida maddəsi və onların olmaması bədənimiz üçün çox zərərlidir. Və nəticələr geri dönməz ola bilər. Müəyyən bir qidanın artıqlığı yağlı qidaların həddindən artıq istehlakı nəticəsində yaranır və kilo vermək üçün müxtəlif diyetlərə ciddi riayət edilməsindən yaranan bir çatışmazlıq yaranır. Əsas pəhriz, çox vaxt monoton bir pəhrizdir ki, bu da zəruri qida maddələrinin olmamasına gətirib çıxarır, bu da öz növbəsində qaçılmaz olaraq müxtəlif xəstəliklərin inkişafına səbəb olacaqdır. Əksər qidaya allergiya mümkündür.

Metabolik xəstəliklər

Bütün metabolik prosesləri tarazlaşdırdıqdan və vücudu əskik vitaminlərlə təmin etsək də, hüceyrələrimizin çürüməsi nəticəsində yaranan bir sıra ciddi xəstəliklərə yoluxma riski var. Çürümə məhsullarında hər şey canlı və böyüyür və bu, bəlkə də sağlamlığımız üçün ən təhlükəli düşməndir. Başqa sözlə, bədən vaxtında toksinlərdən təmizlənməlidir, yoxsa onlar sadəcə zəhərlənməyə başlayacaqlar. Artıq miqdarda qalan çürümə məhsulları xroniki xəstəliklərə səbəb olur və bütün orqanizmin işini ləngidir.

Karbohidrat mübadiləsi pozğunluqları ilə ciddi bir xəstəlik meydana gəlir - şəkərli diabet, düzgün olmayan yağ mübadiləsi ilə xolesterol (dərman olmadan evdə xolesterolu necə azaltmaq olar?) Ürək-damar xəstəliklərinə səbəb olur. Bolluğa çevrilən sərbəst radikallar bədxassəli şişlərin meydana gəlməsinə kömək edir.

Piylənmə də metabolik problemlərin ümumi nəticəsidir. Bu qrupa həmçinin gut, həzm pozğunluqları, diabetin bəzi formaları və s. Minerallar və vitaminlərin balanssızlığı əzələlərə, sümüklərə, ürək-damar sisteminin ciddi pozğunluqlarına səbəb olur. Uşaqlarda bu, boyu böyümə və inkişaf şəklində çox ciddi nəticələrə səbəb ola bilər. Qeyd etmək lazımdır ki, vitaminlərin əlavə istifadəsi həmişə tövsiyə edilmir, çünki onların həddən artıq olması mənfi nəticələrə də səbəb ola bilər.

Qarşısının alınması

Bədənimizdəki metabolik prosesləri tənzimləmək üçün, toksinlərin meydana gəlməsini maneə törədən və maddələr mübadiləsinin keyfiyyətini artıran bəzi maddələrin olduğunu bilməliyik.

Birincisi oksigendir. Dokulardakı optimal oksigen miqdarı metabolik prosesləri əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirir.

İkincisi, vitaminlər və minerallar. Yaşla, bütün proseslər yavaşlayır, qan damarlarının qismən tıxanması var, buna görə də kifayət qədər miqdarda mineral, karbohidrat və oksigen alınmasını nəzarət etmək lazımdır. Bu, hüceyrənin su-duz mübadiləsinin yaxşı işini təmin edəcək, çünki zaman keçdikdən sonra hüceyrə quruyur və artıq həyatı üçün lazım olan bütün elementləri alır. Bunu bilmək, qocalma hüceyrələrini süni şəkildə qidalandırmaq üçün vacibdir.

Maddələr mübadiləsini tənzimləyən bir çox tövsiyə və dərman var. Xalq təbabətində, Ağ dəniz yosunları - fukus, geniş populyarlıq qazandı, tərkibində maddələr mübadiləsini yaxşılaşdırmaq üçün lazımlı bir mineral və faydalı vitamin dəsti ehtiva edir. Düzgün qidalanma, xolesterol və digər zərərli maddələr olan qidaların pəhrizindən kənarlaşdırılması bədənin qüsursuz işləməsinin başqa bir yoldur.

Təhsil: Moskva Tibb İnstitutu I. Sechenov, ixtisası - 1991-ci ildə "Tibbi iş", 1993-cü ildə "Peşə xəstəlikləri", 1996-cı ildə "Terapiya".

Plastik qida qabları: faktlar və miflər!

Amin turşuları və zülallar Edit

Zülallar biopolimerlərdir və peptid bağları ilə birləşdirilmiş amin turşusu qalıqlarından ibarətdir. Bəzi zülallar fermentlər və kimyəvi reaksiyalardır. Digər zülallar bir struktur və ya mexaniki bir funksiyanı yerinə yetirirlər (məsələn, sitoskelet meydana gətirirlər). Zülallar hüceyrə siqnalında, immun reaksiyalarda, hüceyrələrin birləşməsində, membranların üzərindəki aktiv nəqliyyatda və hüceyrə dövrünün tənzimlənməsində də mühüm rol oynayır.

Maddələr mübadiləsi nədir?

Maddələr mübadiləsi (və ya maddələr mübadiləsi) qida kalorilərinin bir orqanizmin həyatı üçün enerjiyə çevrilməsi proseslərinin məcmusudur. Maddələr mübadiləsi həzm və fiziki fəaliyyətdən başlayır və bədənin beynin iştirakı olmadan və tamamilə müstəqil olaraq müxtəlif orqanlara oksigen qazandırdığı zaman yuxu zamanı insanın nəfəsi ilə başa çatır.

Maddələr mübadiləsi konsepsiyası, kilo vermək və ya əzələ qazanmaq üçün hər hansı bir pəhrizdə başlanğıc nöqtəsi olan gündəlik kalorinin qəbulu ilə sıx bağlıdır. Yaş, cinsiyyət və fiziki parametrlərə əsasən əsas maddələr mübadiləsi səviyyəsi müəyyən edilir - yəni bədənin gündəlik enerji tələbatını ödəmək üçün lazım olan kalori sayı. Gələcəkdə bu göstərici insan fəaliyyətinin bir göstəricisi ilə vurulur.

Tez-tez metabolizmin sürətlənməsinin kilo vermək üçün yaxşı olduğuna inanılır, çünki bədənin daha çox kalori yandırmasına səbəb olur. Əslində, kilo alma maddələr mübadiləsi ümumiyyətlə yavaşlayır, çünki maddələr mübadiləsinin sürətlənməsinə yalnız eyni vaxtda kalorili suqəbuledici artırmaq və fiziki fəaliyyət səviyyəsini artırmaqla - yəni əzələ böyütmək üçün güc məşqləri zamanı nail olmaq mümkündür.

Lipidlər Redaktə edin

Lipidlər bioloji membranların bir hissəsidir, məsələn, plazma membranları, koenzimlər və enerji mənbəyidir. Lipidlər benzol və ya xloroform kimi üzvi həlledicilərdə həll olunan hidrofob və ya amfifilik bioloji molekullardır. Yağlar, yağ turşuları və qliserin ehtiva edən çoxlu birləşmələr qrupudur. Üç yağ turşusu molekulu ilə üç mürəkkəb ester bağı meydana gətirən qliserin trihidrik spirt molekuluna trigliserid deyilir. Yağ turşusu qalıqları ilə yanaşı, kompleks lipidlər, məsələn, sfinqosin (sfinqolipidlər), hidrofilik fosfat qrupları (fosfolipidlərdə) ola bilər. Xolesterol kimi steroidlər başqa bir böyük sinif lipiddir.

Karbohidratlar Edit

Şəkərlər aldehidlər və ya ketonlar şəklində dairəvi və ya xətti formada mövcud ola bilər, onların bir neçə hidroksil qrupu vardır. Karbohidratlar ən çox yayılmış bioloji molekullardır. Karbohidratlar aşağıdakı funksiyaları yerinə yetirir: enerjinin saxlanması və daşınması (nişasta, glikogen), struktur (bitki selülozu, göbələk və heyvanlarda xitin). Ən çox yayılmış şəkər monomerləri hexozlardır - qlükoza, fruktoza və qalaktoza. Monosakkaridlər daha mürəkkəb xətti və ya dallı polisaxaridlərin bir hissəsidir.

Maddələr mübadiləsini necə sürətləndirmək olar?

Bəslənmənin maddələr mübadiləsinin sürətlənməsinə təsiri ilk baxışdan göründüyü qədər aydın deyil. Maddələr mübadiləsini pisləşdirən bir çox məhsulun olmasına baxmayaraq - şəkər və digər sürətli karbohidratlardakı çəki artımından tutmuş yağ yağları ilə marqarinə qədər - yalnız çox az məhsul maddələr mübadiləsini sürətləndirə bilər.

Bədənin metabolik dövrü bir neçə gün davam edə biləcəyi üçün (məsələn, karbohidratlardan tamamilə imtina edildikdə, orqanizm yalnız 2-3 gün ərzində ketogenik diyetə keçər), bir məhsul yeyərək və ya arıqlamaq üçün bir tərəvəz köpüyü içərək metabolizm sürətlənə bilməz. Digər şeylər arasında maddələr mübadiləsinin sürətlənməsi ümumiyyətlə iştahın artması ilə əlaqədardır - kilo itkisi üçün bir pəhriz izlədiyiniz zaman həmişə faydalı olmur.

Kilo itkisinin metabolik prosesləri

Tutaq ki, kilolu bir insan arıqlamağa qərar vermiş, aktiv fiziki məşqlərlə məşğul olmuş və azaldılmış kalori ilə pəhrizə başlamışdır. Maddələr mübadiləsini sürətləndirmək üçün daha çox su içmək və "yağ məhv edən" ferment bromelaini ilə zəngin olan ananas yemək lazım olduğunu oxudu. Ancaq son nəticə maddələr mübadiləsinin sürətlənməsi deyil, kəskin yavaşlaması olacaqdır.

Səbəbi sadədir - bədən fiziki fəaliyyət səviyyəsinin kəskin şəkildə artdığı və qidadan enerji almasının kəskin azaldığı barədə siqnallar göndərməyə başlayacaqdır. İnsan məşqlərdə nə qədər fəal iştirak edirsə və nə qədər ciddi pəhriz saxlayırsa, orqanizm "pis dövrlərin" gəldiyini düşünür və yağ ehtiyatlarını saxlamaq üçün maddələr mübadiləsini yavaşlatmağın vaxtıdır - üstəgəl, kortizol və leptin səviyyəsi artacaq.

Maddələr mübadiləsini necə sürətləndirmək olar?

Arıqlamaq üçün, maddələr mübadiləsini "dağıtmağa" və maddələr mübadiləsini mümkün qədər sürətləndirməyə çalışmaq lazım deyil - hər şeydən əvvəl, orqanizmin gündəlik kalori aldığı məhsullardan daha diqqətli olmalısınız. Əksər hallarda pəhrizin normallaşdırılması və istehlak olunan karbohidratların glisemik indeksinə nəzarət tez bir zamanda metabolik proseslərin normallaşmasına gətirib çıxarır.

Çox vaxt kilo verməyə çalışan insanlar istehlak etdikləri yeməyin kalorili məzmununu əhəmiyyətli dərəcədə qiymətləndirmədən bədən tərbiyəsinin enerji xərclərini çox qiymətləndirirlər. Məsələn, bir qutu kola içərisindəki şəkər 30-40 dəqiqə qaçış üçün kifayətdir - başqa sözlə, bu kaloriləri yandırmağa çalışaraq, yorucu məşqlərlə özünü tükətməkdənsə, kola verməkdən daha asandır.

Nukleotidləri düzəldin

Polimerik DNT və RNT molekulları uzun, bölünməmiş nukleotidlərin zəncirləridir. Nuklein turşuları replikasiya, transkripsiya, tərcümə və zülal biosintezi prosesləri zamanı həyata keçirilən genetik məlumatların saxlanması və həyata keçirilməsi funksiyasını yerinə yetirir. Nuklein turşularında şifrələnmiş məlumat reparasiya sistemləri ilə dəyişikliklərdən qorunur və DNT təkrarlanması ilə vurulur.

Bəzi viruslarda RNT tərkibli bir genom var. Məsələn, insan immun çatışmazlığı virusu öz RNT tərkibli genomundan bir DNT şablonu yaratmaq üçün tərs transkripsiyasından istifadə edir. Bəzi RNT molekulları katalitik xüsusiyyətlərə (ribozimlərə) malikdir və spliceosomes və ribosomların bir hissəsidir.

Nukleozidlər riboza şəkərinə azot əsaslarının əlavə olunması məhsuludur. Azotlu əsaslara misal olaraq heterosiklik azot tərkibli birləşmələr - purinlər və pirimidinlərin törəmələri aiddir. Bəzi nukleotidlər funksional qrup ötürmə reaksiyalarında da koenzimlər rolunu oynayır.

Coenzymes Edit

Metabolizm, kimyəvi reaksiyaların çoxunu əhatə edir, əksəriyyəti funksional qrup ötürmə reaksiyalarının bir neçə əsas növü ilə əlaqədardır. Koenzimlər kimyəvi reaksiyaları kataliz edən fermentlər arasında funksional qrupları ötürmək üçün istifadə olunur. Funksional qrupların köçürülməsinin kimyəvi reaksiyalarının hər sinfi fərdi fermentlər və onların əmsalları ilə katalizləşdirilir.

Adenozin trifosfatı (ATP) mərkəzi koenzimlərdən biridir, hüceyrə enerjisinin universal mənbəyidir. Bu nukleotid, makroergik bağlarda saxlanan kimyəvi enerjini müxtəlif kimyəvi reaksiyalar arasında ötürmək üçün istifadə olunur. Hüceyrələrdə ADP və AMP-dən daim yenilənən az miqdarda ATP var. İnsan bədəni gündə öz bədəninin kütləsinə bərabər olan ATP kütləsini istehlak edir. ATP katabolizm və anabolizm arasında əlaqə rolunu oynayır: katabolik reaksiyalarla, ATP əmələ gəlir, anabolik reaksiyalarla enerji istehlak olunur. ATP, həmçinin fosforlaşma reaksiyalarında fosfat qrupunun donoru rolunu oynayır.

Vitaminlər az miqdarda zəruri olan az molekulyar ağırlıqlı üzvi maddələrdir və məsələn, insanlarda vitaminlərin çoxu sintez olunmur, ancaq qida ilə və ya mədə-bağırsaq mikroflorası vasitəsilə əldə edilir. İnsan orqanizmində vitaminlərin çoxu fermentlərin əmsalçısıdır. Əksər vitaminlər dəyişdirilmiş bioloji aktivliyə yiyələnir, məsələn, hüceyrələrdəki bütün suda həll olunan vitaminlər fosforilləşdirilmiş və ya nukleotidlərlə birləşir. Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) B vitamininin törəməsidir₃ (niasin) və vacib bir koenzim - hidrogen qəbuledicisidir. Yüzlərlə müxtəlif dehidrogenaz fermenti substratların molekullarından elektronları götürərək NAD + molekullarına keçirir və NADH-ə qədər azaldır. Koenzimin oksidləşmiş forması hüceyrədəki müxtəlif redüktalar üçün substratdır. Hüceyrədəki NAD, NADH və NADPH ilə əlaqəli iki formada mövcuddur. NAD + / NADH katabolik reaksiyalar üçün daha vacibdir və NADP + / NADPH anabolik reaksiyalarda daha çox istifadə olunur.

Qeyri-üzvi maddələr və kofaktorlar düzəldilir

Qeyri-üzvi elementlər maddələr mübadiləsində mühüm rol oynayır. Bir məməlinin kütləsinin 99% -i karbon, azot, kalsium, natrium, maqnezium, xlor, kalium, hidrogen, fosfor, oksigen və kükürddən ibarətdir. Bioloji cəhətdən əhəmiyyətli üzvi birləşmələr (zülallar, yağlar, karbohidratlar və nuklein turşuları) çox miqdarda karbon, hidrogen, oksigen, azot və fosfor ehtiva edir.

Bir çox qeyri-üzvi birləşmələr ion elektrolitlərdir. Bədən üçün ən vacib ionlar natrium, kalium, kalsium, maqnezium, xloridlər, fosfatlar və bikarbonatlardır. Bu ionların hüceyrə daxilindəki və hüceyrədənkənar mühitdəki tarazlığı osmotik təzyiq və pH səviyyəsini təyin edir. İon konsentrasiyaları sinir və əzələ hüceyrələrinin fəaliyyətində də mühüm rol oynayır. Həyəcan verən toxumalarda fəaliyyət potensialı hüceyrədənkənar maye və sitoplazma arasında ionların mübadiləsi nəticəsində yaranır. Elektrolitlər plazma membranındakı ion kanalları vasitəsilə hüceyrəyə daxil olur və çıxır. Məsələn, əzələ daralması zamanı kalsium, natrium və kalium ionları plazma membranında, sitoplazma və borularda hərəkət edir.

Bədəndə keçid metalları iz elementidir, sink və dəmir ən yaygındır. Bu metallar müəyyən zülallar tərəfindən istifadə olunur (məsələn, fermentlər kofaktor kimi) və fermentlərin və nəqliyyat zülallarının fəaliyyətinin tənzimlənməsi üçün vacibdir. Fermentlərin kofaktorları ümumiyyətlə müəyyən bir zülala güclü bağlıdırlar, lakin kataliz zamanı dəyişdirilə bilər və katalizdən sonra daima ilkin vəziyyətinə qayıdırlar (istehlak edilmir). İz metalları xüsusi nəqliyyat zülallarından istifadə edərək bədən tərəfindən əmilir və bədəndə sərbəst vəziyyətdə olmur, çünki xüsusi daşıyıcı zülallarla (məsələn, ferritin və ya metallotionlar) əlaqələndirilir.

Bütün canlı orqanizmlərdən hansının istifadə edilməsindən asılı olaraq səkkiz əsas qrupa bölmək olar: enerji mənbəyi, bir karbon mənbəyi və elektron bir donor (oksidləşə bilən substrat).

1. Enerji mənbəyi olaraq canlı orqanizmlər istifadə edə bilər: işıq enerjisi (foto) və ya kimyəvi bağların enerjisi (kimya) Bundan əlavə, ev sahibi hüceyrənin enerji qaynaqlarından istifadə edən parazitar orqanizmləri izah etmək paratrof.
2. Elektron bir donor (azaldıcı maddə) olaraq, canlı orqanizmlər istifadə edə bilər: qeyri-üzvi maddələr (tökmə) və ya üzvi maddələr (orqan).
3. Bir karbon mənbəyi olaraq canlı orqanizmlər istifadə edir: karbon qazı (avtomatik) və ya üzvi maddələr (hetero-) Bəzən terminlər avtomatik və heterotrof Azaldılmış formada (məsələn, azot, kükürd) bioloji molekulların bir hissəsi olan digər elementlərə münasibətdə istifadə olunur. Bu vəziyyətdə "azot-avtotrofik" orqanizmlər oksidləşmiş qeyri-üzvi birləşmələri azot mənbəyi kimi istifadə edən növlərdir (məsələn, bitkilər nitrat azaldılmasını həyata keçirə bilər). "Azot heterotrofiyası" azotun oksidləşmiş formalarının azalmasını həyata keçirə bilməyən və üzvi birləşmələri mənbəyi kimi istifadə edən orqanizmlərdir (məsələn, amin turşuları azotun mənbəyi olan heyvanlardır).

Maddələr mübadiləsi növünün adı, müvafiq kökləri əlavə edib kökün sonunda əlavə etməklə əmələ gəlir -troph-. Cədvəldə maddələr mübadiləsinin mümkün növləri göstərilir:

• Bəzi müəlliflər istifadə edirlər -hidro su elektron bir donor rolunu oynadığı zaman.

Təsnifat bir qrup müəllif (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) tərəfindən hazırlanmış və Soyuq Bahar Liman laboratoriyasında 11-ci simpoziumda təsdiq edilmiş və əvvəlcə mikroorqanizmlərin qidalanma növlərini təsvir etmək üçün istifadə edilmişdir. Ancaq hazırda digər orqanizmlərin maddələr mübadiləsini izah etmək üçün istifadə olunur.

Cədvəldən aydın olur ki, prokaryotların metabolik imkanları eukaryotlarla müqayisədə daha çox müxtəlifdir, bu maddələr mübadiləsinin fotolitoautotrofik və chemoorganoheterotrofik növləri ilə xarakterizə olunur.

Qeyd etmək lazımdır ki, bəzi mikroorqanizmlər ətraf mühit şəraitindən (işıqlandırma, üzvi maddələrin mövcudluğu və s.) Və fizioloji vəziyyətdən asılı olaraq müxtəlif növ maddələr mübadiləsini həyata keçirə bilər. Bir neçə növ metabolizmanın bu birləşməsi mixotrofiya kimi təsvir olunur.

Bu təsnifatı çoxhüceyrəli orqanizmlərə tətbiq edərkən bir orqanizmin daxilində metabolizm tipində fərqlənən hüceyrələrin ola biləcəyini başa düşmək lazımdır. Belə ki, çoxhüceyrəli bitkilərin hava, fotosintetik orqanlarının hüceyrələri fotolitoautotrofik metabolizma növü ilə, yeraltı orqanların hüceyrələri isə ximoroteroterotrof kimi təsvir olunur. Mikroorqanizmlərdə olduğu kimi, ətraf mühitin vəziyyəti, inkişaf mərhələsi və fizioloji vəziyyət dəyişdikdə, çoxhüceyrəli bir orqanizmin hüceyrələrinin metabolizması növü dəyişə bilər. Məsələn, qaranlıqda və toxum cücərmə mərhələsində daha yüksək bitkilərin hüceyrələri kimyəvi və orqanik-heterotrof tipdə metabolizə olunur.

Metabolizm, nisbətən böyük şəkər, yağ, amin turşularının üzvi molekullarının parçalandığı metabolik proseslər adlanır. Katabolizm zamanı anabolizm (biosintez) reaksiyaları üçün zəruri olan daha sadə üzvi molekullar əmələ gəlir. Tez-tez, katabolizm reaksiyaları zamanı bədənin enerjini hərəkətə gətirməsi, yeməyin həzmi zamanı əldə edilən üzvi molekulların kimyəvi bağlarının enerjisini əlçatan formalara: ATP şəklində, azaldılmış koenzimlər və transmembran elektrokimyəvi potensiala çevirir. Katabolizm termini "enerji metabolizması" ilə sinonim deyil: bir çox orqanizmdə (məsələn, fototroflar) enerjinin saxlanmasının əsas prosesləri üzvi molekulların parçalanması ilə birbaşa əlaqəli deyil. Maddələr mübadiləsi növünə görə orqanizmlərin təsnifatı əvvəlki hissədə göstərildiyi kimi enerji mənbəyinə əsaslanaraq aparıla bilər. Kimotroflar kimyəvi bağların enerjisindən istifadə edir və fototroflar günəş işığının enerjisini istehlak edirlər. Bununla birlikdə, bu müxtəlif maddələr mübadiləsinin bütün formaları üzvi molekullar, su, ammonyak, hidrogen sulfid kimi azalan molekulların donorlarından elektronların oksigen, nitrat və ya sulfat kimi qəbuledici molekullara ötürülməsi ilə əlaqəli olan redoks reaksiyalarından asılıdır. Heyvanlarda bu reaksiyalar mürəkkəb üzvi molekulların karbon qazı və su kimi daha sadə olanlara parçalanmasını əhatə edir. Fotosintetik orqanizmlərdə - bitkilər və siyanobakteriyalar - elektron ötürmə reaksiyaları enerjini buraxmır, lakin günəş işığından alınan enerjini saxlamaq yolu kimi istifadə olunur.

Heyvanlarda katabolizm üç əsas mərhələyə bölünə bilər. Əvvəlcə zülallar, polisaxaridlər və lipidlər kimi böyük üzvi molekullar hüceyrələrin xaricindəki kiçik komponentlərə parçalanır. Bundan əlavə, bu kiçik molekullar hüceyrələrə daxil olur və daha kiçik molekullara çevrilir, məsələn, asetil-CoA. Öz növbəsində, koenzim A-nin asetil qrupu Krebs dövrü və tənəffüs zəncirində su və karbon qazını oksidləşdirir, ATP şəklində saxlanılan enerjini buraxır.

Həzm redaktəsi

Nişasta, selüloz və ya zülal kimi makromolekullar hüceyrələr tərəfindən istifadə edilməzdən əvvəl daha kiçik hissələrə bölünməlidir. Fermentlərin bir neçə sinfi deqradasiyada iştirak edir: zülalları peptidlərə və amin turşularına, polisaxaridləri oligo- və monosaxaridlərə parçalayan qlükozidazalar.

Mikroorqanizmlər bu fermenti yalnız ixtisaslaşdırılmış vəzi hüceyrələrindən çıxaran heyvanlardan fərqli olan ətrafdakı boşluğa hidrolitik fermentlər salırlar. Hüceyrədənkənar fermentlərin fəaliyyəti nəticəsində yaranan amin turşuları və monosakkaridlər aktiv nəqliyyatdan istifadə edərək hüceyrələrə daxil olurlar.

Enerji Düzəlişini Alır

Karbohidrat katabolizmi zamanı kompleks şəkərlər hüceyrələr tərəfindən əmilən monosakkaridlərə parçalanır. İçəridə bir dəfə şəkər (məsələn, qlükoza və fruktoza) qlikoliz zamanı piruvata çevrilir və müəyyən bir miqdarda ATP istehsal olunur. Pyruvic turşusu (pyruvate) bir neçə metabolik yolda bir ara. Piruvat metabolizmasının əsas yolu asetil-CoA-ya, daha sonra trikarboksilik turşu dövrünə çevrilmədir. Eyni zamanda, enerjinin bir hissəsi Krebs dövranında ATP şəklində saxlanılır və NADH və FAD molekulları da bərpa olunur. Glikoliz və trikarboksilik turşu dövrü zamanı həyatın əlavə məhsulu olan karbon qazı meydana gəlir. Anaerob şəraitdə laktat dehidrogenaza fermentinin iştirakı ilə piruvatdan əmələ gəlir və NADH glikoliz reaksiyalarında təkrar istifadə olunan NAD + -ə oksidləşir. Monosakkaridlərin metabolizması üçün alternativ bir yol da var - pentoz fosfat yolu, bu müddətdə enerji azaldılmış koenzim NADPH şəklində saxlanılır və pentozalar, məsələn, nuklein turşularının sintezi üçün lazım olan riboza əmələ gəlir.

Katabolizmanın ilk mərhələsindəki yağlar sərbəst yağ turşularına və qliserinə hidroliz olunur. Beta oksidləşmə zamanı yağ turşuları asetil-CoA əmələ gətirmək üçün parçalanır, bu da öz növbəsində Krebs dövrü içərisində daha da katabolizləşir və ya yeni yağ turşularının sintezinə keçir. Yağ turşuları karbohidratlardan daha çox enerji buraxır, çünki yağlar tərkibində daha çox hidrogen atomunu ehtiva edir.

Amin turşuları ya zülalları və digər biomolekulları sintez etmək üçün istifadə olunur, ya da karbamid oksidinə oksidləşir və enerji mənbəyi kimi xidmət edir. Amin turşusu katabolizmasının oksidləşdirici yolu amin qrupunun transaminaza fermentləri tərəfindən çıxarılması ilə başlayır. Amino qrupları karbamid dövründən istifadə olunur, amin qrupları olmayan amin turşularına keto turşuları deyilir. Bəzi keto turşuları Krebs dövrüdəki vasitəçilərdir. Məsələn, glutamatın deaminasiyası alfa-ketoglutaric turşusu istehsal edir. Qlikogen amin turşuları da qlükonogenez reaksiyalarında qlükoza çevrilə bilər.

Oksidləşdirici fosforlaşma Edit

Oksidləşdirici fosforlaşmada metabolik yollarda (məsələn, Krebs dövrü) qida molekullarından çıxarılan elektronlar oksigenə verilir və buraxılan enerji ATP sintez etmək üçün istifadə olunur. Eukaryotlarda bu proses elektron ötürülməsinin tənəffüs zənciri adlanan mitokondrial membranlarda sabitlənmiş bir sıra zülalların iştirakı ilə həyata keçirilir. Prokaryotlarda bu zülallar hüceyrə divarının daxili membranında olur. Elektron ötürmə zəncirinin zülalları protonları membran vasitəsilə pompalamaq üçün azaldılmış molekullardan (məsələn, NADH) elektronları köçürməklə əldə edilən enerjidən istifadə edir.

Protonlar vurulduqda hidrogen ionlarının konsentrasiyasında bir fərq yaranır və elektrokimyəvi bir gradient meydana gəlir. Bu qüvvə protonları ATP sintazasının bazası vasitəsilə mitokondriyaya qaytarır. Proton axını, fermentin c-alt hissələrindən olan halqanın dönməsinə səbəb olur, bunun nəticəsində aktiv sintaza mərkəzi öz formasını dəyişir və fosforilat adenozin difosfat ataraq ATP-yə çevrilir.

Qeyri-üzvi enerji tənzimlənməsi

Hemolitotroflara qeyri-üzvi birləşmələrin oksidləşməsi nəticəsində enerjinin əmələ gəldiyi xüsusi bir maddələr mübadiləsi növü olan prokaryotlar deyilir. Kimolitotroflar molekulyar hidrogen, kükürd birləşmələrini (məsələn, sulfidlər, hidrogen sulfid və qeyri-üzvi tiosulfatlar), dəmir (II) oksidi və ya ammonyakla oksid edə bilər. Bu vəziyyətdə, bu birləşmələrin oksidləşməsindən gələn enerji oksigen və ya nitrit kimi elektron qəbuledicilər tərəfindən yaranır. Qeyri-üzvi maddələrdən enerjinin alınması prosesləri asetogenez, nitrifikasiya və denitrifikasiya kimi biogeokimyəvi tsikllərdə mühüm rol oynayır.

Günəş işığı Enerji Redaktəsi

Günəş işığının enerjisi bitkilər, siyanobakteriyalar, bənövşəyi bakteriyalar, yaşıl kükürd bakteriyaları və bəzi protozoa tərəfindən udulur. Bu proses tez-tez karbon qazının fotosintez prosesinin bir hissəsi olaraq üzvi birləşmələrə çevrilməsi ilə birləşdirilir (aşağıya baxın). Bəzi prokaryotlarda enerji tutma və karbon fiksasiyası sistemləri ayrıca işləyə bilər (məsələn, bənövşəyi və yaşıl kükürd bakteriyalarında).

Bir çox orqanizmdə günəş enerjisinin udulması prinsipcə oksidləşdirici fosforlaşmaya bənzəyir, çünki bu vəziyyətdə enerji bir proton konsentrasiyası gradient şəklində saxlanılır və protonların hərəkətverici qüvvəsi ATP sintezinə səbəb olur. Bu ötürmə zənciri üçün lazım olan elektronlar, fotosintetik reaksiya mərkəzləri adlanan yüngül məhsul yığan zülallardan (məsələn, rhodopsinlər) gəlir. Fotosintetik piqmentlərin növündən asılı olaraq iki növ reaksiya mərkəzləri təsnif edilir; hazırda fotosintetik bakteriyaların əksəriyyətinin yalnız bir növü var, bitkilər və siyanobakteriyalar isə ikidir.

Bitkilərdə, yosunlarda və siyanobakteriyalarda, fotosistem II, elektrik enerjisini sudan çıxarmaq üçün işıq enerjisindən istifadə edir və reaksiyanın əlavə məhsulu olaraq molekulyar oksigen buraxır. Bundan sonra elektronlar, xloroplastlarda tirakoid membranı vasitəsilə protonları vurmaq üçün enerji istifadə edən b6f sitoxrom kompleksinə daxil olur. Elektrokimyəvi gradientin təsiri altında protonlar membran vasitəsilə geri hərəkət edir və ATP sintazasını tetikler. Bundan sonra elektronlar I fotosistemdən keçir və NADP + koenzimini bərpa etmək üçün, Kalvin dövrü üçün istifadə etmək və ya əlavə ATP molekullarını meydana gətirmək üçün təkrar istifadə etmək üçün istifadə edilə bilər.

Anabolizm - enerjiyə sərf olunan mürəkkəb molekulların biosintezinin metabolik proseslərinin məcmusu. Hüceyrə quruluşlarını meydana gətirən mürəkkəb molekullar daha sadə səliqələrdən ardıcıl olaraq sintez olunur. Anabolizm üç əsas mərhələni əhatə edir, bunlardan hər biri ixtisaslaşdırılmış bir ferment tərəfindən katalizləşdirilir. Birinci mərhələdə prekursor molekulları, məsələn, amin turşuları, monosakkaridlər, terpenoidlər və nukleotidlər sintez olunur. İkinci mərhələdə, ATP enerjisinin xərclənməsi olan prekursorlar aktivləşdirilmiş formaya çevrilir. Üçüncü mərhələdə aktivləşdirilmiş monomerlər daha mürəkkəb molekullara birləşir, məsələn, zülallar, polisaxaridlər, lipidlər və nuklein turşuları.

Bütün canlı orqanizmlər bütün bioloji aktiv molekulları sintez edə bilmirlər. Avtotroflar (məsələn, bitkilər) mürəkkəb üzvi molekulları karbon qazı və su kimi sadə qeyri-üzvi aşağı molekulyar maddələrdən sintez edə bilər. Heterotrofların daha mürəkkəb molekullar yaratmaq üçün monosakkaridlər və amin turşuları kimi daha mürəkkəb maddələrin mənbəyinə ehtiyacı var. Orqanizmlər əsas enerji mənbələrinə görə təsnif edilir: fotoautotroflar və fotoheterotroflar günəş işığından enerji alır, chemoautotroflar və chemoheterotroflar isə qeyri-üzvi oksidləşmə reaksiyalarından enerji alırlar.

Karbon bağlayıcı Düzəliş

Fotosintez, zəruri enerjinin günəş işığından aldığı karbon qazından şəkərlərin biosintezi prosesidir. Bitkilərdə, siyanobakteriya və yosunlar, suyun fotolizi oksigen fotosintez zamanı baş verir, oksigen yan məhsul olaraq buraxılır. CO çevirmək üçün₂ 3-fosfogliserat fotosistemlərdə saxlanan ATP və NADP enerjisini istifadə edir. Karbon bağlayıcı reaksiya ferment ribuloza bisfosfat karboksilaza istifadə edərək həyata keçirilir və Calvin dövrünün bir hissəsidir. Bitkilərdə üç növ fotosintez təsnif edilir - üç karbon molekulunun yolu boyunca, dörd karbon molekul (C4) yolu ilə və CAM fotosintez yolu ilə. Fotosintezin üç növü karbon qazının bağlanması və Calvin dövrünə daxil olması ilə fərqlənir; C3 bitkilərində CO bağlanması₂ birbaşa Calvin dövrü və C4 və CAM CO baş verir₂ əvvəllər digər birləşmələrə daxil edilmişdir. Fotosintezin müxtəlif formaları günəş işığının intensiv axışına və quru şəraitə uyğunlaşmalardır.

Fotosintetik prokaryotlarda karbon bağlama mexanizmləri daha müxtəlifdir. Karbon qazı Calvin dövrü, əks Krebs dövrü və ya asetil-CoA karboksilasiya reaksiyalarında sabitlənə bilər. Prokaryotlar - kemoutotroflar da CO-nu bağlayırlar₂ Calvin dövrü boyunca keçər, ancaq qeyri-üzvi birləşmələrdən gələn enerji reaksiya aparmaq üçün istifadə olunur.

Karbohidratlar və Glikanlar Edit

Şəkər anabolizmi prosesində sadə üzvi turşular monosakaridlərə, məsələn, qlükoza çevrilə bilər və sonra nişasta kimi polisaxaridləri sintez etmək üçün istifadə olunur. Piruvat, laktat, qliserin, 3-fosfogliserat və amin turşuları kimi birləşmələrdən qlükoza meydana gəlməsinə qlükoneogenez deyilir. Qlükonogenez prosesində piruvat bir çox aralıq birləşmələr vasitəsilə qlükoza-6-fosfata çevrilir, onların bir çoxu da glikoliz zamanı əmələ gəlir. Bununla birlikdə, qlükoneogenez yalnız əks istiqamətdə qlikoliz deyil, çünki bir neçə kimyəvi reaksiya qlükoza əmələ gəlməsi və parçalanması proseslərini müstəqil şəkildə tənzimləməyə imkan verən xüsusi fermentləri kataliz edir.

Bir çox orqanizm qida maddələrini lipidlər və yağlar şəklində saxlayır, lakin onurğalılarda asetil-CoA-nın (yağ turşusu mübadiləsinin məhsulu) piruvata (glukoneogenezin bir substratı) çevrilməsini kataliz edən ferment yoxdur. Uzun müddət davam edən aclıqdan sonra onurğalılar beyin kimi toxumalarda qlükoza əvəz edə bilən yağ turşularından keton bədənlərini sintez etməyə başlayırlar. Bitki və bakteriyalarda bu metabolik problem limon turşusu dövriyyəsindəki dekarboksilləşmə mərhələsini keçərək asetil-CoA-nı oksalasetata çevirməyə və sonra onu qlükoza sintezi üçün istifadə etməyə imkan verən glikoksilat dövründən istifadə etməklə həll olunur.

Polisaxaridlər struktur və metabolik funksiyaları yerinə yetirir və həmçinin oligosakkarid transferaz fermentlərindən istifadə edərək lipidlər (qlikolipidlər) və zülallar (glikoproteinlər) ilə birləşdirilə bilər.

Yağ turşuları, izoprenoidlər və steroidlər düzəldilir

Yağ turşuları asetil-CoA-dan yağ turşusu sintazaları ilə əmələ gəlir. Yağ turşularının karbon skeleti, asetil qrupunun əvvəlcə birləşdiyi reaksiyalar dövrü ərzində uzadılır, sonra karbonil qrupu hidroksil qrupuna azalır, sonra susuzlaşma və sonrakı bərpa baş verir. Yağ turşusu biosintezi fermentləri iki qrupa təsnif edilir: heyvanlarda və göbələklərdə bütün yağ turşusu sintez reaksiyaları bir çoxfunksiyalı tip I protein, bitki plastidlərində və bakteriyalarda aparılır, hər bir növ ayrı-ayrı II növ fermentlərlə katalizləşdirilir.

Terpenes və terpenoidlər bitki mənşəli təbii məhsulların ən böyük sinfinin nümayəndələridir. Bu qrup maddələrin nümayəndələri izoprenin törəmələridir və öz növbəsində fərqli metabolik reaksiyalarda əmələ gələn izopentil pirofosfat və dimetilallyl pirofosfatın aktivləşdirilmiş prekursorlarından əmələ gəlir. Heyvanlarda və arxeada izopentil pirofosfat və dimetilallyl pirofosfat mevalonate yolunda asetil-CoA-dan sintez olunur, bitki və bakteriyalarda isə piruvat və gliseraldehid-3-fosfat qeyri-mevalonate yolun substratıdır. Steroid biosintezi reaksiyalarında izopren molekulları birləşərək lanosterolun meydana gəlməsi ilə siklik quruluşlar meydana gətirirlər. Lanosterol, xolesterol və ergosterol kimi digər steroidlərə çevrilə bilər.

Sincaplar Edit

Orqanizmlər 20 ümumi amin turşusunu sintez etmək qabiliyyətləri ilə fərqlənir. Çox bakteriya və bitki bütün 20 sintez edə bilər, ancaq məməlilər yalnız 10 əsas amin turşularını sintez edə bilirlər. Beləliklə, məməlilər üçün qidadan 9 vacib amin turşusu alınmalıdır. Bütün amin turşuları glikoliz aralıqlarından, limon turşusu dövründən və ya pentoza monofosfat yolundan sintez olunur. Amino qruplarının amin turşularından alfa-keto turşularına keçməsinə transaminasiya deyilir. Amino qrupunun donorları glutamat və glutamindir.

Peptid bağları ilə bağlanan amin turşuları zülallar əmələ gətirir. Hər bir protein unikal bir amin turşusu qalıqlarına (ilkin protein quruluşuna) malikdir. Əlifbanın hərfləri demək olar ki, sonsuz söz dəyişikliyinin yaranması ilə birləşdirilə biləcəyi kimi, amin turşuları bir ardıcıllıqla və ya başqa bir şəkildə bağlanır və müxtəlif zülallar meydana gətirə bilər. Aminosil-tRNA sintetaza fermenti efir istiqrazları ilə tRNA-ya amin turşularının ATP-yə bağlı əlavəsini katalizləşdirir və aminokas-tRNA-lar əmələ gəlir. Aminoacyl tRNAs, amin turşularını bir mRNA matrisindən istifadə edərək uzun polipeptid zəncirlərinə birləşdirən ribosomlar üçün substratlardır.