METABOLIZM
l Komórki zdobywają energię ze środowiska i przekształcają pożywienie w składniki własnej struktury za pomocą silnie współzależnego systemu reakcji chemicznych, zwanego metabolizmem
l Najużyteczniejszym dla zrozumienia energetyki metabolizmu jest pojecie energii swobodnej, będącej miarą zdolności danego układu do wykonania pracy użytecznej w warunkach stałej temperatury i ciśnienia.
l Reakcja może zajść spontanicznie tylko wtedy, gdy zmiana energii swobodnej jest ujemna. AG danej reakcji nie zależy od drogi, lecz tylko od rodzaju substratów i ich aktywności (aktywności można czasami zastąpić przez stężenia).
l Zmiana energii swobodnej reakcji przebiegającej w warunkach, gdy substraty i produkty maja, jednostkową aktywność, nazywamy standardową zmianą energii swobodnej (delta G).
l Biochemicy używają zwykle pojęcia delta G będącego standardową zmiana energii swobodnej przy pH 7,0.
l ATP, uniwersalny przenośnik energii w organizmach żywych, jest cząsteczką, bogata. w energię, ponieważ zawiera dwa wiązania bezwodnikowe.
l Odpychanie elektrostatyczne pomiędzy dwiema ujemnie naładowanymi grupami w ATP zanika po jego hydrolizie.
l Ponadto ADP i Pi są. silniej stabilizowane przez rezonans niż ATP.
l Podstawowa strategia metabolizmu polega na tworzeniu ATP, NADPH i prekursorów makrocząsteczek.
l ATP jest konieczny do skurczu mięśni i innych ruchów komórkowych, aktywnego transportu i biosyntez.
l NADPH, przenoszący dwa elektrony o dużym potencjale, dostarcza energii redukcyjnej podczas biosyntezy składników komórkowych z prekursorów o wyższym stopniu utlenienia.
l W organizmach aerobowych zdobywanie energii z pożywienia przebiega w trzech etapach.
l W pierwszym — duże cząsteczki są rozszczepiane na mniejsze, takie jak aminokwasy, cukry i kwasy tłuszczowe.
l W drugiej fazie związki niskocząsteczkowe są rozkładane do paru prostych jednostek, odgrywających decyduj rolę w metabolizmie.
l Jedną z nich jest grupa acetylowa acetylo-CoA, przenośnika aktywowanych grup arylowych.
l Trzecim etapem metabolizmu jest cykl kwasu cytrynowego i fosforyzacja oksydacyjna, podczas których ,,paliwo” metaboliczne jest kompletnie utleniane, do CO2 oraz — w miarę przekazywania elektronów na O2, będącego ich ostatecznym akceptorem – produkowany jest ATP.
l Metabolizm jest regulowany w różnoraki sposób.
l Ilości niektórych ważnych enzymów są kontrolowane przez regulację szybkości syntezy białka.
l Ponadto aktywności katalityczne niektórych enzymów są. regulowane przez interakcje allosteryczne (tak jak w sprzężonej zwrotnie inhibicji), a także przez modyfikacje kowalencyjne.
l Odrębność szlaków biosyntezy i rozkładu oraz kompartmentacja również przyczyniają, się do regulacji metabolizmu.
l W regulacji metabolizmu dużą.
l Rolę odgrywa ładunek energetyczny, zależny od względnych ilości ATP, ADP i AMP.
l Duży ładunek energetyczny inhibuje szlaki kataboliczne, produkujące ATP, a stymuluje drogi anaboliczne, zużywające ATP.
l (gr. metabole - przemiana) czyli przemiana materii.
l Ogół reakcji chemicznych zachodzących w organizmie żywym bądź bezpośrednio w plazmie komórek (metabolizm komórkowy),
l Całokształt tych reakcji można podzielić na dwie grupy: asymilację, czyli przyswajanie i dysymilację.
ASYMILACJA
l Procesy asymilacji prowadzą do budowania białek, węglowodanów i tłuszczów (oraz innych skomplikowanych połączeń organicznych) ze związków prostszych, do czego niezbędne jest otrzymywanie energii z zewnątrz.
l
DYSYMILACJA
l Dysymilacyjnymi nazywamy te reakcje, podczas których następuje daleko posunięty rozpad wielkich cząsteczek organicznych, przy czym uwalnia się energia zużywana przez ustrój do dalszych przekształceń chemicznych, ruchu, świecenia lub podnoszenia temperatury ciała.
REAKCJE ŁAŃCUCHOWE
REAKCJE ŁAŃCUCHOWE I CYKLICZNE
l Między tymi dwoma krańcowymi procesami w organizmie odbywa się mnóstwo reakcji łańcuchowych lub cyklicznych, których konsekwencją są wszystkie skomplikowane zjawiska zachodzące w ciele istot żywych.
METABOLIZM KOMÓRKOWY
l Metabolizm komórkowy to całokształt reakcji chemicznych zachodzących w komórkach żywych organizmów, łącznie z towarzyszącymi im przemianami energetycznymi.
l Na metabolizm składają się procesy kataboliczne i anaboliczne.
l W wyniku ich połączenia zawartość związków chemicznych utrzymuje się w komórce na stałym poziomie, zależnie od jej stanu czynnościowego, mimo że stale pewna część tych związków ulega rozpadowi i odnowie.
Przemiana materii w komórce
l Przemiana materii czyli metabolizm to wszystkie reakcje chemiczne i towarzyszące im przemiany energetyczne, które zachodzą w żywych komórkach.
l Reakcje metaboliczne są katalizowane przez enzymy, które umożliwiają przeprowadzenie tych reakcji w stosunkowo niskiej temperaturze panującej w komórce.
l Wszystkie przemiany metaboliczne można podzielić na dwie duże grupy:
REAKCJE ANABOLICZNE
l reakcje anaboliczne, prowadzące do wytworzenia złożonych związków chemicznych z prostych cząsteczek.
l Przykładami takich reakcji są : translacja, czyli produkcja białka z aminokwasów;
l replikacja i transkrypcja, czyli biosynteza kwasów nukleinowych z nukleotydów;
l wytwarzanie cukrów złożonych z cukrów prostych.
l Reakcje anaboliczne często są jednocześnie endoergiczne wymagają zużycia przez komórkę pewnej ilości energii zmagazynowanej w ATP;
REAKCJE KATABOLICZNE
l reakcje kataboliczne, prowadzące do rozkładu złożonych związków chemicznych na prostsze cząsteczki.
l Do reakcji katabolicznych należą między innymi: glikoliza, cykl kwasu cytrynowego oraz beta-oksydacja kwasów tłuszczowych.
l Reakcje kataboliczne z reguły są egzoergiczne - umożliwiają komórce wytworzenie energii, która jest magazynowana w wysokoenergetycznych wiązaniach cząsteczek ATP.
ENERGIA……!!!!!!
Energia
l Energia wytworzona przez komórkę w procesach katabolicznych jest zużywana do przeprowadzenia reakcji anabolicznych.
l Kwas ATP jest związkiem chemicznym umożliwiającym magazynowanie energii wytwarzanej podczas katabolizmu i jej uwalnianie podczas procesów anabolicznych.
METABOLIZM WEWNĄTRZKOMÓRKOWY
wyzwolenie energii ze składników odżywczych to proces odłączania atomów wodoru od produktów rozpadu składników odżywczych i
przenoszenia tych atomów na atomy tlenu (dostarczane stale z płynu międzykomórkowego na drodze dyfuzji poprzez błonę komórkową)
l wytwarzanie energii w komórce jest istotą oddychania wewnętrznego (wewnątrzkomórkowego):
l ATP – adenozynotrójfosforany to uniwersalny przenośnik energii w komórce
l Wyróżniamy 2 fazy:
l I. beztlenowa – glikoliza (w cytoplazmie) glukozy do pirogronianu z wytworzeniem dwóch cząsteczek ATP [5% ogólnej ilości komórkowego ATP]
l II. tlenowa – w mitochondriach, przy udziale O2 powstającego z rozkładu pirogronianu do CO2 i H2O [95% ATP komórkowego]
Energia z rozpadu ATP
l Energia z rozpadu ATP zużytkowana jest na:
l 1. na transport aktywny przez błonę komórkową oraz na transport wewnątrzkomórkowy
l 2. do syntezy składników komórkowych (DNA, RNA, białka, lipidy) oraz do resyntezy glukozy i polimeryzacji glikogenu komórkowego
l 3. na pracę mechaniczną komórki (ruch cytoplazmy komórkowej, skracanie się białek kurczliwych w komórkach mięśniowych
SAMOREGULACJA METABOLIZMU KOMÓRKOWEGO
l Samoregulacja metabolizmu komórkowego polega na:
l 1. regulacja zewnętrzna (humoralna lub nerwowa)
l 2. regulacja wewnętrzna (samoregulacja)
l nadmiar jakiegoś produktu wytworzonego w komórce hamuje jego dalszą syntezę (na etapach końcowych – poprzez inaktywowanie odpowiedniego enzymu i/lub na etapach pośrednich i początkowych – dzięki hamowaniu syntezy danego enzymu)
l zabezpieczenie przed nagromadzaniem się w komórce związków w ilościach przekraczających granice fizjologiczne
l po przekroczeniu granic fizjologicznych, przy niedostatecznie sprawnej samoregulacji – do obumierania komórki
Anabolizm...
ludi.lg