Razlika između verzija stranice "Metabolizam"

Metabolizam obuhvata široku mrežu biohemijskih reakcija, od kojih se većina grupiragrupiše u nekoliko osnovnih tipovavrsta, kojikoje obuhvataju transferprenos [[funkcionalna grupa|funkcionalnih grupa]] atoma i njihovih veza unutar [[molekula]]. Taj zajednički hemizam omogućava ćelijama da, uprilikom prenosuprenosa hemijskih grupa u različitim reakcijama, koriste malu grupu metaboličkih međuprodukatameđuproizvoda. Ti prenosni intermedijariposrednici se nazivaju [[koenzim]]ima. Svaka klasa reakcija takvih prenosa se odvija posredstvom specifičnogposebnog koenzima, koji je [[supstrat (biohemija)|supstrat]] grupi enzima koji ga proizvode, kao i za grupu enzima koji ga konzumirajakonzumiraju. Ti koenzimi se stoga stalno stvaraju, troše, a zatim recikliraju.

U ćelijama postoji jedan centralnisredišnji koenzim – [[adenozin trifosfat]] (ATP) – univerzalnauniverzalni energijski (re)generator, koji sekoristise koristi za transferprenos hemijske energije između različitih hemijskih reakcija. Kako je u ćelijama raspoloživa relativno mala količina ATP molekula, one se konstantnostalno regenerirajuobnavljaju; ljudsko tijelo može za dan potrošiti ekvivalent sopstvene težine ATP molekula. ATP, nergetski, deluje kao preklopnik između [[katabolizam|katabolizma]] i [[anabolizam|anabolizma]]. Katabolizmom se molekule razgrađuju (uz dobitak energije), a anabolizmom se grade (uz utrošak energije). Kataboličke reakcije generirajuizgrađuju ATP, a anaboličke reakcije ga neprestano troše u smjeru: ATP → ADP → AMP i nazad (AMP → ADP → ATP... U reakcijama [[fosforilacija|fosforilacije]], ATP također služi za prenos [[fosfat]]ne grupe.

[[FileDatoteka:1GZX Haemoglobin.png|thumb|300px|Struktura [[hemoglobin]]a: Proteinske podjedinice su obojene crveno i plavo, a [[hem]] grupa (koja sadrži [[željezo]] – zeleno. Prikaz je baziranzasnovan na {{PDB|1GZX}}.]]

[[Vitamin]]i suorganska jedinjenja koja su neophodna za normalno održavanje [[homeostaza|homeostaza]], a u organizmu se ne mogu se sintetizirati. Zato je neophodno permanentnostalntno uzimanje ovih supstanci u potrebnim, (obično malim,) količinama,. U ljudskoj [[ishrana|ishrani]], većina vitamina funkcioniradjeluje kao modificiraniizmijenjeni koenzim. Tako su, primjerice, kad se koriste, svi u vodi rastvorljivi vitamini fosforilizirani ili su spregnuti sa nukleotidima.<ref>Coulston A., Kerner J., Hattner J., Srivastava A. (2006): Nutrition Principles and Clinical Nutrition: Stanford School of Medicine Nutrition Courses. Summit 2006.</ref> [[Nikotinamid adenin dinukleotid]] (NAD⁺) − derivat vitamina B₃ ([[niacin]]a) − je važan koenzim-akceptor vodika. Na stotine različitih tipovavrsta [[dehidrogenaza]] uklanjaju [[elektron]]e sa svojih substrata i [[redoks|redukujusmanjuju]] [[NAD]]⁺ do [[NADH]]. Tako nastali koenzim je zatim supstrat za bilo koju od [[reduktaza]] u ćelijama koje redujukujusmanjuju svoje supstrate. Ćelijski nikotinamid adenin dinukleotid postoji u dva srodna oblika: NADH i NADPH. NAD⁺/NADH je važniji u kataboličkim, a NADP⁺/NADPH se koristi u anaboličkim reakcijama.

U metabolizmu kljućne uloge imaju i neorganski elementi. Neki od njih su bogato zstupljeni, kao poput [[natrij]]a i [[kalij]], npr.a, dok drugi funkcionirajudjeluju u veoma malim koncentracijama. Kod [[sisar]]a, čak oko 99% tjelesne mase se sastoji od [[ugljik]]a, [[dušik]]a, [[kisik]]a, [[vodik]]a, [[kalcij]]a, [[kalij]]a, [[natrij]]a, [[hlor]]a, [[fosfor]]a i [[sumpor]]a. [[Organsko jedinjenje|Organska jedinjenja]], kao što su [[protein]]i, [[lipid]]i i [[ugljikohidrati]], sadrže najveći deodio ugljika i dušika, pri čemu je najveći dio kisika i vodika u obliku [[Voda|vode]].

Bogato zastupljeni neorganski elementi delujudjeluju kao [[ion]]ski [[elektrolit]]i. Najznačajniji ioni su: [[natrij]], [[kalij]], [[kalcij]], [[magnezij]], [[hlor]], [[fosfor]] i organski [[bikarbonat]]. Održavanjem potrebnog [[Elektrohemijski gradijent|ionskog gradijenta]] kroz [[ćelijska membrana|ćelijske membrane]] održava se i [[osmotski pritisak]] i [[pH]]. Ioni su također suštinski potrebni za funkcioniranjedjelovanje [[nerv|nerava]] i [[mišić]]a, pošto se [[akcijski potencijal]]i u tim tkivima proizvode razmenomrazmjenom elektrolita između vanćelijskog i unutarćelijskog fluida, [[citosol]]a. Elektroliti permanentnostalno ulaze i izlaze u i iz živih ćelija, posredstvom proteina u [[Ćelijska membrana|ćelijskoj membrani]] koji su označeni kao [[ionski kanal]]i. Primjerice, [[mišić|kontrakcijaskupljanje mišića]] zavisi od kretanja kalcija, natrija i kalija, kroz jonske kanale u ćelijskoj membrani i [[T-tubula]]ma.

[[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 esencijalnivažni su za aktivnostaktivnosti enzima kao što su [[katalaza|katalaze]] i proteina-prenosnika kisika, kao što je [[hemoglobin]]. U proteinima, metalni kofaktori su snažno povezani sa specifičnimposebnim mjestima. Iako enzimski kofaktori, tokom katalize, mogu biti modificirani,izmijenjeni na kraju katalitičke reakcije, redovno se vraćaju u prvobitno stanje. U organizme se sitni metalni mikronutrientihranjivi sastojci unose posredstvom specifičnihposebnih transporteraprenosnika i vežu za skladišne proteine, kao što je [[feritin]] ili [[metalotionein]], kada se ne koriste.

Metabolički procesi omogućuju organizmu da održava samosvojnost, samoregulaciju i reprodukciju, odnosno da održava [[homeostaza|homeostazu]], rasteraraste i zmnožavarazmnožava 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, primjericenaprimjer, [[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, enzimiEnzimi su ključni činilac u metabolizmu zato što omogućavaju organizmu da se biološki poželjne reakcije odvijaju brzo i efikasno, ali uz [[termodinamika|termodinamički]] nepovoljne hemijske reakcije, u kojemukojima enzimi djeluju kao [[kataliza]]tori. Omogućuju i kontrolu metaboličkih puteva, kao odgovora na promjene u na unutrašnjeunutrašnjim i okolinakeokolinakim podražajepodražajima.

MeđuOsnovni metabolički osnovni metaboličkim putevimaputevi u organizmu čovjeka su:

*Metabolizam [[aminokiselina]] koje se međusobno spajaju preko [[peptidna veza|peptidnih veza]] i stvaraju [[polipeptid]]e, tj. [[protein]]e;

Metabolizam svakog organizma određuje koji hemijski spojevi mogu biti hranljive tvari, a koji su [[otrov]]i.

Tako [[vodikov-sulfid]], na primjernaprimjer, neki [[prokarioti]] koriste kao hranljivu tvar, dok je ista supstancazasupstanca za većinu [[životinja]] otrov.

Obično iznenađuje sličnost osnovnih metaboličkih puteva kod većine raznorodnih vrsta. [[Karboksilna kiselina]] je, naprimjer, kao međuproduktmeđuproizvod 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 [[mamutovac]], npr.).

[[Osnovni metabolizam]] ili bazni je jeoznakaoznaka za količinu energije koja je potrebna za održavanje osnovnih životnih funkcijauloga organizma, u stanju mirovanja.

* [[Ćelijsko disanje]] je proces stvaranje energije, koja se skladišti u [[adenozin trifosfat]]u i NADPH). IstosmisleniIsti procesi jese također odvijaju i tokom varenja hrane.

*** [[Glikoliza]] je proces razgradnje glukoze do piruvata, uz produkcijuproizvodnju energetski bogatog [[adenozin trifosfat]]a, bez prisustva [[kisuk]]a;

**** [[Embden-Mejerhofov metabolizam]] je najčešći put metabolizma u procesu glikolize;

*** [[Metabolizam fosfatne pentoze]] je proces u kojem se, iz glukoze, sintetizira [[NADPH]];

** [[Lanac elektronskog transferaprenosa]];

Katabolizam je umrežen sistem metaboličkih procesa koji razgrađuju velike složene molekule. Smisao tog smjera prometa materiajmaterijala je razgradnja neiskoristljivih složenih molekulumolekula umanjeu manje molekule, koje kasnije služe kao gradivni materijal za izgradnju potrebnih složenih spojeva (togom anabolizma). Katabolički procesi se korista koriste i za dobivanje nove energije, koja je potrebna za normalno odvijanje životnih funkcija.

Katabolitske reakcije variraju među raznim vrstama organizmima;, a prema načinu na kojise koji dobijaju energijaenergiju 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]] transformirajumijenjaju svjetlosnu energiju u potencijalepotencijalne izvore hemijske energije.

Svi ovi oblici metabolizma ovise o [[redoks reakcija]]ma koji uključuju prijenos [[elektron]]a s reduciraneograničene molekule donora (npr. ]organske molekule, [[voda|vode]], [[amonijak]]a, [[vodikov sulfid|vodikovog sulfida]] ili ion [[željezo|željeza]]), na molekulu koja je akceptor [[elektron]]a, kao što su [[kisik]], [[nitrat]] ili [[sulfat]].

:::'''KlasifikacijaSvrstavanje organizama prema prirodi metabolizma'''

[[Anabolizam]] je proces stvaranja kompleksnihsloženih jedinjenja, od jednostavnih organskih molekula:

* [[Sekundardni metabolizam]] je metabolizam koji nije neophodan za rast, preživljavanje i reprodukciju, ali ima [[Ekologija|ekološki]] značaj;

** [[Tamna faza fotosinteze]] je nezavisna od prisustva svjetlosti;

Anabolizam uključuje mrežu metaboličkih procesa izgradnje složenih bioloških [[molekula]], uz trošenje odgovarajućih prekursora i energija, joja koja 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,Razne 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 produktiproizvodi složenijih molekula, kao što su aminokiseline i monosaharidi. Organizmi se mogu dalje podijeliti na fotoautotrofne i fotoheterotrofne, čiji je izvor energijeenergija suncesunca, i na hemoautotrofne i hemoheterotrofna, čijikojikoji kao izvor energije za oksidaciju koriste anorganske tvari.

[[Metabolizam lijekova]] je proces modifikacijamijenjanja ili degradacijadegradacije lijekova i drugih ksenobiotskih spojeva, pomoću slijedećih sistema: