Metabolizm

w Metabolizm to przemiana substancji biochemicznych przez układ enzymatyczny organizmów. Powstają produkty pośrednie, znane również jako metabolity. Cały metabolizm oparty jest na stałym metabolizmie substancji chemicznych.

Co to jest metabolizm?

Termin metabolizm jest używany w biologii i medycynie i opisuje przemianę lub degradację substancji chemicznej w kontekście metabolizmu. W języku greckim termin metabolizm jest również określany jako metabolizm. Metabolizm jest niezbędny do utrzymania funkcji życiowych organizmu.

Istnieje tak zwany metabolizm kataboliczny i anaboliczny. Na przykład w kontekście metabolizmu katabolicznego wysokoenergetyczne, wysokopolimerowe biosubstancje są rozkładane z pożywienia wraz z uwolnieniem energii. Demontaż odbywa się w trzech etapach. W ten sposób poszczególne elementy budulcowe są początkowo tworzone z polisacharydów (wielu cukrów), tłuszczów i białek. W przypadku polisacharydów są to heksozy (glukoza, fruktoza) i pentozy. Tłuszcze rozkładają się na kwasy tłuszczowe i glicerynę, a białka są z kolei źródłem poszczególnych aminokwasów. Wszystkie te monomery są metabolitami metabolizmu, ponieważ mogą albo ulegać dalszemu rozkładowi, albo przyczyniać się do tworzenia własnych substancji biologicznych organizmu.

Metabolizm anaboliczny zapewnia, że ​​złożone związki organizmu powstają z prostszych materiałów wyjściowych. Metabolity metabolizmu katabolicznego nazywane są katabolitami, a metabolity anaboliczne - anabolitami. Na styku metabolizmu anabolicznego i katabolicznego występuje tak zwany metabolizm pośredni, w którym wiele metabolitów jest materiałem wyjściowym do procesów anabolicznych i katabolicznych.

Substancje obce są również metabolizowane w organizmie i przekształcane w postać rozpuszczalną w wodzie, którą można wydalić. Te obce substancje obejmują narkotyki, ale także trucizny.

Funkcja i zadanie

Metabolizm ma ogromne znaczenie dla organizmu. Organizm jest zasilany energią poprzez ciągłą przemianę substancji (podczas rozpadu wysokoenergetycznych, wysokocząsteczkowych biomolekuł). Energia chemiczna związków wyjściowych jest uwalniana i przekształcana w ciepło i energię kinetyczną, aby zachować funkcje fizyczne. To tworzy dwutlenek węgla i wodę na najniższym końcu procesów katabolicznych. Ten rozkład zachodzi za pośrednictwem kilku substancji pośrednich, które również mogą być ponownie włączane do procesów anabolicznych organizmu jako tak zwane metabolity. Uwolniona energia jest tymczasowo magazynowana w wiązaniu fosforanowym podczas procesów rozpadu (patrz ATP, GTP lub inne).

Dzięki rozszczepieniu wiązania fosforanowego uwalniana jest energia, która w procesie anabolicznym może zostać z powrotem zamieniona na energię chemiczną makrocząsteczki. Dlatego szlaki metaboliczne kataboliczne i anaboliczne są ze sobą ściśle powiązane.

Ponadto na każdym etapie katabolicznego lub anabolicznego szlaku metabolicznego powstają metabolity, które są albo rozkładane, albo wykorzystywane do budowy bardziej złożonych związków. Droga metaboliczna, z której pochodzi dany metabolit, nie jest decydująca. Ten interfejs między metabolizmem katabolicznym i anabolicznym nazywany jest metabolizmem pośrednim.

Organizm jest zawsze w stanie ustalonym substancji chemicznych, które dodaje się do usunięcia. Organizmy zwierzęce wykorzystują energię chemiczną substancji organicznych, które są rozkładane na proste substancje nieorganiczne. Organizmy roślinne pochłaniają energię słoneczną w postaci światła i przekształcają ją w energię chemiczną, budując substancje organiczne z substancji nieorganicznych.

Oprócz metabolizmu w toku normalnego metabolizmu metabolizowane są również wchłonięte substancje obce. Te metabolizacje zawsze zachodzą w wątrobie. Są to głównie reakcje detoksykacyjne. Reakcjom tym podlegają również farmaceutyki. Ogólnie nazywa się to biotransformacją. W pierwszej fazie zachodzą reakcje utleniania lub redukcji lub hydroliza.

W przypadku trucizny działającej pierwotnie lub leku działającego pierwotnie efekt słabnie. Jeśli jednak lek jest wchłaniany jako prolek, będzie skuteczny dopiero po reakcjach fazy 1. To samo może się zdarzyć z nietoksyczną substancją. Niektóre toksyny rozwijają się w organizmie tylko poprzez odpowiedni metabolizm. Metabolity, które powstają w fazie 1, są rozpuszczalne w wodzie w drugiej fazie w wyniku dalszych przemian, dzięki czemu mogą być wydalane przez nerki.

Choroby i dolegliwości

W kontekście metabolizmu i odpowiednich przemian metabolicznych mogą pojawić się poważne problemy zdrowotne, jeśli metabolit nie może zostać rozłożony lub jest tylko słabo. Jeśli wręcz przeciwnie, nie ma reakcji na powstawanie pewnych ważnych metabolitów, można się również spodziewać konsekwencji zdrowotnych. W takich sytuacjach bardzo często dochodzi do defektu genetycznego lub zmiany chromosomu.

Niektórych enzymów nie można wyprodukować lub mogą one zostać wyprodukowane w sposób niewystarczający. Ten sam efekt wywołuje wadliwy enzym. Dlatego wiele chorób metabolicznych wykazuje akumulację pewnych metabolitów. W przypadku innych chorób nie powstają nawet ważne metabolity. W obu przypadkach łańcuch złożonych reakcji zostaje przerwany i niektóre istotne reakcje już nie zachodzą.

W tak zwanych chorobach spichrzeniowych pewne substancje lub metabolity gromadzą się coraz bardziej w komórkach lub poza nimi. Często prowadzi to do poważnych uszkodzeń narządów. W przypadku trucizn i farmaceutyków ogólnie uważa się, że metabolizm prowadzi do degradacji substancji i osłabia ich działanie. Istnieją jednak również przypadki, w których procesy metaboliczne przekształcają stosunkowo nieszkodliwe materiały wyjściowe w aktywne metabolity, które dopiero na tym etapie rozwijają swoje trujące działanie. Procesy metabolizmu obcych substancji są niespecyficzne i dlatego zawsze przebiegają wyłącznie według schematu. Dlatego czasami może się zdarzyć, że prawdziwym problemem jest proces metabolizmu tych konkretnych substancji.