Razlika između verzija stranice "Metabolizam"
| [pregledana izmjena] | [pregledana izmjena] |
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Red 84:
[[Prelazni metal]]i se u organizmu obično nalaze kao [[mikroelement]]i, pri čemu su najzastupljeniji [[cink]] i [[željezo]]. Ti metali se koriste u pojedinim proteinima kao [[Kofaktor (biohemija)|kofaktori]], a esencijalni su za aktivnost enzima kao što su [[katalaza|katalaze]] i proteina-prenosnika kisika, kao što je [[hemoglobin]]. U proteinima, metalni kofaktori su snažno povezani sa specifičnim mjestima. Iako enzimski kofaktori, tokom katalize, mogu biti modificirani,na kraju katalitičke reakcije, redovno se vraćaju u prvobitno stanje. U organizme se metalni mikronutrienti unose posredstvom specifičnih transportera i vežu za skladišne proteine, kao što je [[feritin]] ili [[metalotionein]], kada se ne koriste.
== Metabolički procesi ==
Metabolički procesi omogućuju organizmu da održava samosvojnost, samoregulaciju i reprodukciju, odnosno da održava [[homeostaza|homeostazu]], rastera i zmnožava se, održava svoju strukturu i reagira na unutrašnje i spoljne energetske podražaje. Prema smjeru metaboličkih reakcija, metabolizam obuhvata dvije kategorije:
*[[Katabolizam]] uključuje procese razgradnje organske tvari, uz nakupljanje energije putem [[ćelijsko disanje|ćelijskog disanja]],
*[[Anabolizam]] troši energiju za izgradnju ćelijskih struktura građenih od organskih [[molekula]] , kao što su, primjerice, [[protein]]i i [[nukleinske kiseline]].
Biohemijske reakcije u procesima metabolizma uključene su u [[metabolički put|metaboličke puteve]] u kojima se određeni spojevi pretvaraju u neki drugi, uz katalitsku podršku [[enzim]]a. U metabolizmu, enzimi su ključni činilac zato što omogućavaju organizmu da se biološki poželjne reakcije odvijaju brzo i efikasno, ali uz [[termodinamika|termodinamički]] nepovoljne hemijske reakcije, u kojemu enzimi djeluju kao [[kataliza]]tori. Omogućuju i kontrolu metaboličkih puteva, kao odgovora na promjene u na unutrašnje i okolinake podražaje.
Među osnovni metaboličkim putevima u organizmu čovjeka su:
*Metabolizam [[voda|vode]];
*Metabolizam [[aminokiselina]] koje se međusobno spajaju preko [[peptidna veza|peptidnih veza]] i stvaraju [[polipeptid]]e, tj. [[protein]]e;
*Metabolizam [[ugljikohidrati|ugljikohidrata]];
*Metabolizam [[masti]]
Metabolizam svakog organizma određuje koji hemijski spojevi mogu biti hranljive tvari, a koji su [[otrov]]i.
Tako [[vodikov-sulfid]], na primjer, neki [[prokarioti]] koriste kao hranljivu tvar, dok je ista supstancaza većinu [[životinja]] otrov.
Obično iznenađuje sličnost osnovnih metaboličkih puteva kod većine raznorodnih vrsta. [[Karboksilna kiselina]] je, naprimjer, kao međuprodukt u [[Krebsov ciklus|ciklusu limunske kiseline]], prisutna u svim organizmima, od [[bakterija]], kao što je ''[[Escherichia coli]]'', pa do velikih višećelijskih organizama ([[slon]]ova i [[sekvija]], npr.)-
[[Osnovni metabolizam]] ili bazni jeoznaka za količinu energije koja je potrebna za održavanje osnovnih životnih funkcija organizma, u stanju mirovanja.
=== Katabolizam ===
* [[Ćelijsko disanje]] je proces stvaranje energije, koja se skladišti u [[adenozin trifosfat]]u i NADPH). Istosmisleni procesi je također odvijaju i tokom varenja hrane.
** [[Katabolizam ugljikohidrata]]:
*** [[Glikogenoliza]] je proces razgradnje [[glikogen]]a do [[glukoza|glukoze]], praćen oslobađanjem energije;
*** [[Glikoliza]] je proces razgradnje glukoze do piruvata, uz produkciju energetski bogatog [[adenozin trifosfat]]a, bez prisustva [[kisuk]]a;
**** [[Embden-Mejerhofov metabolizam]] je najčešći put metabolizma u procesu glikolize;
**** [[Entner-Doudorof metabolizam]] je sporedni proces glikolize kod nekih [[bakterija]];
*** [[Metabolizam fosfatne pentoze]] je proces u kojem se, iz glukoze, sintetizira [[NADPH]];
** [[Katabolizam proteina]] je proces u kojem se proteini [[hidroliza|hidroliziraju]] u [[aminokiseline]];
* [[Aerobno disanje]]
** [[Lanac elektronskog transfera]];
** [[Oksidacijska fosforilacija]];
* [[Anaerobno disanje]];
** [[Korijev ciklus]]
** [[Fermentacija mliječne kiseline]];
** [[Fermentacija]];
** [[Fermentacija etanola]]
Katabolizam je umrežen sistem metaboličkih procesa koji razgrađuju velike složene molekule. Smisao tog smjera prometa materiaj je razgradnja neiskoristljivih složenih molekulu umanje molekule, koje kasnije služe kao gradivni materijal za izgradnju potrebnih složenih spojeva (togom anabolizma). Katabolički procesi se korista i za dobivanje nove energije, koja je potrebna za normalno odvijanje životnih funkcija.
Katabolitske reakcije variraju među raznim vrstama organizmima; prema načinu na kojise dobijaju energija i [[ugljik]], svrstane su u tri kategorije. Oni koji kao izvor energije koriste organske molekule, nazivaju se [[organotrofni organizmi]], dok [[litotrofni organizmi]] koriste anorganske spojeve, a [[fototrofni organizmi]] transformiraju svjetlosnu energiju u potencijale izvore hemijske .
Svi ovi oblici metabolizma ovise o [[redoks reakcija]]ma koji uključuju prijenos [[elektron]]a s reducirane molekule donora (npr. ]organske molekule, [[voda]], [[amonijak]], [[vodikov sulfid]] ili ion [[željezo|željeza]]), na molekulu koja je akceptor [[elektron]a, kao što su [[kisik]], [[nitrat]] ili [[sulfat]].
:::'''Klasifikacija organizama prema prirodi metabolizma'''
{| class="prettytable float-right" style="text-align:center" width="50%"
|+
|-
| rowspan=2 bgcolor="#FFFF00" |'''Izvor energije''' || bgcolor="#FFFF00" | '''Sunčeva svjetlost''' || bgcolor="#FFFF00" | '''foto-''' || rowspan=2 colspan=2 | || rowspan=6 bgcolor="#7FC31C" | '''-trof'''
|-
| bgcolor="#FFFF00" | '''Molekule''' || bgcolor="#FFFF00" | '''hemo-'''
|-
| rowspan=2 bgcolor="#FFB300" | '''Donor elektrona''' || bgcolor="#FFB300" | '''[[Organski spoj]]''' || rowspan=2 | || bgcolor="#FFB300" | '''Organo-''' || rowspan=2 |
|-
| bgcolor="#FFB300" | '''[[Anorganski spoj]]''' || bgcolor="#FFB300" | '''Lito-'''
|-
| rowspan=2 bgcolor="#FB805F" | '''Izvor ugljika''' || bgcolor="#FB805F" | '''[[Organski spoj]]''' || rowspan=2 colspan=2 | || bgcolor="#FB805F" | '''Hetero-'''
|-
| bgcolor="#FB805F" | '''[[Anorganski spoj]]''' || bgcolor="#FB805F" | '''Auto-'''
|}
=== Anabolizam ===
[[Anabolizam]] je proces stvaranja kompleksnih jedinjenja, od jednostavnih organskih molekula:
* [[Glikogeneza]];
* [[Glukoneogeneza]];
* Sinteza [[porfirin]]a ;
* [[HMG-CoA redukcija]] (stvara [[holesterol]] [[izoprenoid]]e);
* [[Sekundardni metabolizam]] je metabolizam koji nije neophodan za rast, preživljavanje i reprodukciju, ali ima ekološki značaj;
* [[Fotosinteza]];
** [[Svijetla faza fotosinteze]] obuhvata reakcije koje zavise od određene količine svjetlosti;
** [[Tamna faza fotosinteze]] je nezavisna od prisustva svjetlosti;
*** [[Kalvinov ciklus]];
*** [[Fiksacija ugljenika]];
Anabolizam uključuje mrežu metaboličkih procesa izgradnje složenih bioloških [[molekula]], uz trošenje odgovarajućih prekursora i energija, joja nastaje katabolizmom. Složene molekule ćelijskih struktura, nastaju postupno, korak po korak, iz malih jednostavnih molekula. Anabolizam se odvija u tri osnovna koraka. U prvom nastaju prekursori složenih molekula kao što su [[aminokiseline]], [[monosaharid]]i, [[terpenoid|izoprenoidi]] i [[nukleotid]]i. Na drugom koraku, prekursori se aktiviraju, vezanjem energije iz [[ATP]]-a, a u trećem se spajaju u složena jedinjenja kao što su [[protein]]i, [[polisaharid]]i, [[lipid]]i i [[nukleinske kiseline]].
Između ostalog, vrste organizama se međusobno razlikuju i prema tome koliko molekula mogu izgraditi u svojim stanicama. Autotrofni, kao što su biljke, mogu, iz jednostavnih molekula poput [[ugljikov dioksid]] i voda ([[fotosinteza]]), stvarati složene molekule, kao što su polisaharidi i proteini. Za razliku od njih, heterotrofnim organizmima, za izgradnju opstvenih složenih molekula, neophodni su gotovi produkti složenijih molekula, kao što su aminokiseline i monosaharidi. Organizmi se mogu dalje podijeliti na fotoautotrofne i fotoheterotrofne, čiji je izvor energije sunce, i na hemoautotrofne i hemoheterotrofna, čijikoji kao izvor energije za oksidaciju koriste anorganske tvari.
=== Metabolizam lijekova ===
[[Metabolizam lijekova]] je proces modifikacija ili degradacija lijekova i drugih ksenobiotskih spojeva, pomoću slijedećih sistema:
* [[Citohrom P450 oksidazni]] sistem;
* [[Monooksigenazni flavinski sistem]]
* [[Metabolizam alkohola]];
== Metabolizam dušika ==
Metbolizam [[dušik]]a uključuje procese u kojima se sintetiziraju dušični spojevi i u kojima dolazi do ispuštanja azota iz organizama, kao i biološke procese [[ciklus dušika|dušičnog ciklusa]]:
* [[Urea ciklus]] je važan proces u kojem se dušik ispuštanja iz organizma, u obliku [[urea ureje]];
* [[Biološka dušikofiksacija]];
* [[Dušična asimilacija]]
* [[Nitrifikacija]]
* [[Denitrifikacija]]
== Energija ==
=== Oksidacijska fosforilacija ===
U procesu [[oksidacijska fosforilacija|oksidacijske fosforilacije]] [[elektron]]i koji su nastali u metaboličkim putevima (npr. u [[Krebsov ciklus|Krebsovom ciklusu]] prenose se na molekulu kisika, pri čemu se nastala energija koristi za sintezu [[adenozin trifosfat]]a. U [[eukarioti]]ma, prijenos elektrona obavlja niz proteinskih kompleksa unutrašnje membrane [[mitohondrija]]. Taj niz proteina uzima energiju koja je nastala prijenosom elektrona za izpumpavanje [[proton]]a izvan mitohondrija, čineći respiracijski lanac.
Proteinski kompleksi djeluju tak što u nekom kompleksu prenose elektron iz jednog aktivnog mjesta na drugo, pri čemu, u svakoj sukcesivnoj reakciji, elektron gubi malu količinu energije, koja se na taj način postepeno, bez zagrijavanja, vrlo efikasno koristi za ispumpavanje protona izvan mitohondrija. Izpumpavanjem protona, zbog razlike u koncetraciji protona, na membrani mitohondrija nastaje [[elektrokemijski gradijent]]. Ispumpani protoni se vraćaju u mitohondrije pomoću enzima zvanog [[ATP sintaza]], koji njihov protok niz gradijent koristi za sintezu [[adenozin trifosfat]]a iz [[adenozin difosfat]]a. Taj protok se može koristiti i kao energana i za druge procese u ćeliji.
=== Energija iz sunčeve svjetlosti ===
Energiju iz sunčeve svjetlosti [[biljka|biljke]] i neke skupine [[bakterija]] i [[protist]]a, zarobljavaju, tj. pretvaraju u kemijsku energiju, uz molekulama oganskih spojeva, koji nastaju iz anorganske tvari u procesu [[fotosinteza|fotosinteze]].
=== Energija iz neorganskih spojeva ===
Hemolitotrofni organizmi su određeni [[prokarioti]] koji su sposobni da potrebnu energiju za metabolizam dobijaju oksidacijom anorganskih spojeva. Kao donore elektrona, mogu koristiti [[vodik]], spojeve koje sadrže reducirani [[sumpor]] ([[sulfid]]), [[vodikov sulfid]], [[tiosulfat]]), [[željezo]](II)-oksid ili [[amonijak]]. Elektroni se u respiratornom lancu iskorištavaju za stvaranje ATP-a, dok su elektronski akceptori molekule tipa kisika ili nitriti. Ovi procesi, koji se odvijaju u mikroorganizmima, mogu biti od velike općebiološke i ekološke važnosti, kao,npr. , u nitrifikaciji tla.
== Historija ==
Historijat istraživanja metabolizma proteže se kroz nekoliko stoljeća. Prvi koncept metabolizma seže u 13. stoljeće, od [[Ibn al-Nafis]]a ([[1213]].-[[1288]].), koji je ustanovi da su tijelo i njegovi dijelovi u stalnom stanju ispuštanja tvari i hranjenja, jer se u njemu odvijaju stalne promjene. Prvi kontrolirani pokus u toj oblasti objavio je [[Santorio Santorio]], [[1614]]., u knjizi ''Ars de statica medecina'', opisujući je promjene svoje težine prije i poslije jela, spavanja, rada, spolnog odnosa, posta, uzimanja tečnosti, naprezanja. Otkrio je da je većina pojedene hrane izgubljena u procesu koji je on nazvao "insenzibilna perspiracija". U ranim istraživanjima,suština metaboličkih procesa nije otkrivensa, pa su preovladavale hipoteze da živo tkivo pokreće "vitalna sila".
Istraživanjem [[alkoholno vrenje|alkoholnog vrenja]], u19. stoljeću, [[Louis Pasteur]] je zaključio da pretvaranja šećera u alkohol, izaziva vrenje koje katalizira tvar unutar gljivica, koju je nazva "ferment". Dalje je uočio da je alkoholno vrenje proces povezan za životom gljivičnih ćelija, a ne sa njihovom smrću. To otkriće, zajedno s radom [[Friedrich Wöhler|Friedricha Wöhlera]] iz [[1828]]. o hemijskoj sintezi [[urea|ureje]], dokazalo je da se organski spojevi i hemijske reakcije u ćelijama ne načelno ne razlikuju u od ostalih kemijskih pretvorbi.
Otkriće [[enzim]]a, na početku 20. Stoljeća, kada je ([[Eduard Buchner]]) odvojilo istraživanje hemijskih reakcija metabolizma od biološkog istraživanja ćelije, označilo je nastanak [[biohemija|biohemije]]. U brojnim otkrićima u oblasti biohemije prve plovine 20. stoljeća, posebno se ističe ono [[Hans Adolf Krebs|Hansa Krebsa]] – otkriće [[ciklus limunske kiseline|ciklusa limunske kiseline]].
Suvremena biohemijska istraživanja su značajno napredovala upotrebom novih tehnika [[hromatografija|kromatografije]], [[X-zrake|difrakcije X-zraka]], [[NMR spektroskopija|NMR spektroskopije]], [[radioizotopno označavanje|radioizotopnog označavanja]] i [[elektronski mikroskop|elektronske mikroskopije]].
==Također pogledajte==
| |||