Понедельник, 23 декабря

Что происходит в процессе анаболизма: что происходит в процессе анаболизма​

Анаболизм | справочник Пестициды.ru

Реакции анаболизма или биосинтеза связаны с большим потреблением свободной энергии, вырабатываемой в процессе реакций катаболизма и сохраняемой в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Биосинтез и катаболизм протекают одновременно и взаимосвязано[3][1].

Принцип биосинтеза аминокислот

Большинство бактерий способно к синтезу всех аминокислот, входящих в состав клеточных белков. Исключение составляют некоторые гетеротрофы. Например, молочнокислые бактерии не способны к синтезу всех аминокислот. Поэтому растут они только на сложных по составу питательных средах, включающих продукты природного происхождения[2].

В большинстве случаев предшественниками для синтеза аминокислот служат промежуточные метаболиты. Это α-кетоглутаровая, щавелевоуксусная, пировиноградная, 3-фосфоглицериновая кислоты и другие соединения[2].

Для биосинтеза аминокислот используются общие биосинтетические пути. Установлено 20 аминокислот, входящие в состав различных белков[2].

В частности, щавелевоуксусная кислота является отправной точкой для синтеза шести аминокислот; α-кетоглутаровая кислота – для четырех, а пировиноградная и 3-фосфоглицериновая – трех аминокислот[2].

Источник азота для аминокислот различных групп бактерий – это нитраты, нитриты, молекулярный азот, аммиак. Перевод неорганического азота в органические соединения всегда происходит через образование аммиака. Поэтому все соединения азота и молекулярный азот предварительно восстанавливаются до аммиака и только после этого могут быть включены в состав органических соединений[2].

В цитоплазме бактерий из свободных аминокислот количественно преобладает глутаминовая кислота. Она является донором аминогрупп при биосинтезе многих аминокислот[2].

Пути синтеза аминокислот различны по сложности. Он самых простых до многоступенчатых. Примером последних могут служить ароматических аминокислоты (триптофан, фенилаланин, тирозин)[2].

Принцип биосинтеза нуклеотидов

Нуклеотиды – сложные соединения, состоящие из азотистых оснований (это производные пурина – аденин, гуанин и пиримидина – цитозин, тимин), пентоз (рибоза и дезоксирибоза) и остатка фосфорной кислоты[2].

Нуклеотиды – это исходный материал для биосинтеза нуклеиновых кислот. Одновременно нуклеотиды входят в состав многих коферментов и принимают участие в активации и переносе аминокислот, углеводов, липидов и компонентов клеточной стенки[2].

Значительная часть исследованных микробов способна синтезировать нуклеотиды из низкомолекулярных соединений. При наличии нуклеотидов в питательной среде или при их образовании во время распада нуклеиновых кислот, бактериальная клетка способна использовать их в готовом виде[2].

Принцип биосинтеза липидов

Липиты в бактериальных клетках представлены химическими соединениями различной природы. К ним относятся триглицериды, фосфолипиды, жирные кислоты, воск, гликолипиды. К липидам бактерий относят соединения, содержащие изопреновые фрагменты. К соединениям липидной природы относят некоторые витамины и их производные[2].

Липиды у прокариот входят в состав клеточных мембран и клеточной стенки, служат запасными веществами, являются компонентами цепей электронного транспорта и пигментарных систем[2].

Наиболее универсальными липидными компонентами бактерии являются жирные кислоты и фосфолипиды[2].

Исходный субстрат для синтеза жирных кислот с четным числом углеродных атомов – это ацетил-КоА. Исходный субстрат для синтеза фосфолипидов – фосфодиоксиацетон. Компоненты липидов – это в основном насыщенные и мононенасыщенные (содержащие одну двойную связь) жирные кислоты[2].

Полиненасыщенные жирные кислоты с двумя и более двойными связями обнаружены только у цианобактерий[2].

Принцип биосинтеза углеводородов

Автотрофы в качестве исходного вещества для синтеза углеводов используют углекислый газ. Большинство из них синтезируют углеводы в цикле Кальвина (восстановительный пентозофосфатный цикл)[2].

В цикле Кальвина принимают участие два специфических фермента, не встречающиеся в других метаболических путях:

  • фосфорибулокиназа – превращает рибулозо-5-фосфат при участии АТФ в рибулозо-1,5-дифосфат, выступающий затем в качестве акцептора электронов СО2;
  • рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилаза – катализирует реакцию фиксации СО2 рибулозо-1,5-дифосфатом с образованием двух молекул 3-фосфоглицериновой кислоты. Последняя претерпевает, серию последовательных ферментативных превращений, что приводит к образованию молекулы глюкозы[2].

Гетеротрофы на среде с не углеводными предшественниками (глицирином, аминокислотами, молочной кислотой) синтез углеводов осуществляеют с использованием реакций гликолитического пути, идущих в обратном направлении. Это процесс глюконеогенеза[2].

Однако некоторые ферментативные реакции гликолитического пути необратимы. Поэтому клетки гетеротрофных прокариот, способные использовать двух- и трехуглеродные соединения, сформировали специальные ферментативные реакции, обходящие необратимые реакции данного пути[2].

Одна из таких реакций наблюдается у кишечной палочки и заключается в превращении пирувата в фосфоенолпируват (ФЕП) под действием фосфоенолпируватсинтетазы. Улеводы, образованные таким путем, используются для синтеза олиго- и полисахаридов[2].

Биосинтез полисахаридов происходит путем трансгликозилирования. В ходе данного процесса остатки моносахаридов переносятся на конец растущей цепи полисахарида, что сопровождается значительной затратой энергии[2].

 

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

1.

Емцев В. Т. Микробиология: учебник для вузов / В. Т. Емцев, Е. Н. Мишустин – 5-е изд., переработанное и дополненное – Москва: Дрофа, 2005. – 445 с.

2.

Лысак В.В. Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. – Минск: БГУ, 2007 – 430 с

3.

Пилькевич Н.Б., Виноградов А.А., Боярчук Е.Д. Основы микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – Луганск: Альма-матер, 2008. — 192 с.

Свернуть
Список всех источников

Обмен веществ

Что такое метаболизм, он же обмен веществ? Это процесс химических реакций в организме человека, который состоит из катаболизма и анаболизма. В первом случае происходит расщепление сложных веществ (белки, жиры и углеводы) до простых, а также протекает окисление различных молекул — все это приводит к высвобождению энергии, которая необходима для существования, из калорий еды. Анаболизм же можно охарактеризовать, как синтез тканевых, клеточных, соединительных структур.

Что приводит к нарушению обмена веществ?

Для начала разберемся, что, с медицинской точки зрения, называется нарушением метаболизма. Это неправильная работа связей между биохимическими цепочками — например, замедление, ускорение или полное отсутствие процесса катаболизма или же анаболизма.

К основным причинам, приводящим к сбоям в обмене веществ, относят следующие:

  • Генетические мутацию и врожденные патологии;
  • Неправильное питание: переедание, частые диеты;
  • Перенесенные вирусные болезни;
  • Гормональные нарушения;
  • Паразиты;
  • Стрессы, депрессия;
  • Сидячий образ жизни;
  • Послеродовые нарушения — у женщины сбивается гормональный фон;
  • Возраст;
  • Гормональные контрацептивы;
  • Курение, злоупотребление алкоголем.

Все вышеперечисленные факторы могут спровоцировать серьезные болезни. Среди них сахарный диабет, так как организм человека утрачивает способность усваивать глюкозу. Нередко встречаются поражения сердца и суставов, развитие атеросклероза, избыточная масса тела, проблемы с костями и мышцами, анемия.

Для того чтобы опровергнуть или подтвердить проблемы с обменом веществ, лечащий врач, как правило, назначает целый комплекс обследований. Это общий и биохимический анализы крови и мочи, тест на глюкозу, измерение холестерина в организме человека, КТ, ЭКГ, липидный профиль. Также при необходимости добавляют ультразвуковые исследования органов эндокринной системы.

После того как пациент прошел обязательные обследования, доктор составляет для больного индивидуальный план лечения. Обычно в него входят активный образ жизни, соблюдение режима дня, сбалансированное и полезное питание, витаминные и лекарственные препараты.

Кроме того, любой человек может заняться профилактикой сбоев метаболизма. Для этого необходимо не сидеть на «голодных» диетах, избегать переедания, сладкой и жирной пищи, употреблять продукты, насыщенные витаминами и минералами, тренировать стрессоустойчивость, избавиться от пагубных привычек.

Помните, что профилактикой является и своевременное обращение к специалисту. Если вы обнаружили у себя несколько симптомов нарушения обмена веществ, то не откладывайте визит к врачу в дальний ящик.

Анаболизм биосинтез — Справочник химика 21





    В этой главе мы проанализируем некоторые из основных путей катаболизма питательных веществ и клеточных компонентов. Реакции анаболизма (биосинтеза) будут рассматриваться в последующих главах, [c.306]

    Другая важная сторона метаболизма — неразрывность процессов катаболизма (распада) и анаболизма (биосинтеза) и их регуляция на всех уровнях -от молекулярного до генетического, от модификации субстрата или фермента до сложных регуляторных механизмов, которые функционируют с помощью гормонов, рецепторов, медиаторов, посредников. [c.118]








    Метаболизм углеводов, занимающий центральное место в обмене веществ клетки, состоит из совокупности двух взаимосвязанных процессов анаболизма (биосинтеза) и катаболизма (распада). [c.64]

    В метаболизме, также уже упоминался в разделах, связанных с биосинтезом различных классов природных соединений он участвует в биосинтезе липидов, изопреноидов, фенольных соединений, (В-СО-) как в процессах анаболизма, так и катаболизма. [c.290]

    Жизнь — сложнейший химический процесс, включающий множество реакций. Эти реакции называют метаболическими процессами, или обобщенно метаболизмом (обменом веществ). Те процессы, которые связаны с распадом веществ в клетке, представляют собой катаболизм, а процессы образования (биосинтез биомолекул) являются анаболизмом. Эти две стороны метаболизма неразрывно связаны между собой. [c.72]

    В клетках живых организмов происходит обмен веществ, представляющий собой совокупность химических процессов, управляемых биологическими катализаторами — ферментами. В ходе этих процессов из простых соединений образуются более сложные и, наоборот, сложные соединения распадаются на более простые. Первую группу процессов называют анаболизмом, или биосинтезом, вторую группу — катаболизмом, а в целом обмен веществ — метаболизмом. [c.325]

    Основная часть аминокислот используется в процессах биосинтеза белка и других азотсодержащих веществ. Те аминокислоты, которые не были использованы в реакциях анаболизма (около 100 г в сутки), распадаются в организме до конечных продуктов. Примерно такое же количество аминокислот должно попадать ежедневно в организм с пищей для сохранения азотистого равновесия. [c.167]

    Основное различие в реакциях путей катаболизма и анаболизма заключается в том, что они редко повторяют друг друга. Продукт катаболизма не идентичен тому источнику углерода, который используется в процессе анаболизма. Так происходит при синтезе многих аминокислот, например, при распаде ароматических аминокислот образуются ацетил-КоА и фумаровая или янтарная кислоты, тогда как для синтеза тех же аминокислот исходными продуктами служат фосфоенолпировиноградная кислота и эритро-зо-4-фосфат (см. подробнее тему 5 Пути биосинтеза протеиногенных аминокислот ). [c.451]

    Анаболизм, или биосинтез, начинающийся с малых молекул-предшественников, протекает также в три стадии. Синтез белков, например, начинается с образования а-кетокислот и других пред- [c.382]

    Метаболизм включает в себя катаболизм, или расщепление пищевых веществ, богатых энергией, и анаболизм, или биосинтез новых клеточных компонентов. В катаболических и анаболических процессах различают три главные стадии. На первой стадии катаболизма полисахариды, жиры и белки расщеп- [c.398]

    Анаболизм. Фаза промежуточного метаболизма, связанная с требующим затрат энергии биосинтезом компонентов клеток из молекул-предшественников. [c.1007]

    Анаболизм — ферментативный синтез сравнительно крупных клеточных компонентов (полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков, жиров) из простых предшественников, который ведет к увеличению размеров молекул, к усложнению их структуры. Последовательность ферментативных реакций, приводящих к биосинтезу тех или иных клеточных компонентов, называют анаболическими путями. [c.96]

    Анаболизм — это биосинтез сложных компонентов клетки из более простых предшественников. [c.391]

    Анаболизм тоже состоит из трех стадий, причем соединения, образовавшиеся на третьей стадии катаболизма, являются исходными веществами в процессе анаболизма. Например, биосинтез белков начинается с а-кетокислот, получающихся на третьей стадии катаболизма на второй стадии а-кетокислоты превращаются в а-аминокислоты на третьей стадии анаболизма из а-аминокислот создаются пептидные цепи. Пути катаболизма и анаболизма в большинстве случаев неидентичны. [c.393]

    Нарушения процессов биосинтеза (анаболизм) при попадании химических средств защиты растений в почву почти не имеют значения. Они заслуживают внимания только в той мере, в которой продукты обмена веществ микроорганизмов (например, фенолы как предшественники гуминовых веществ, органические кислоты как хелатирующие вещества, полисахариды как структурообразующие связующие материалы) оказывают влияние на физические и химические свойства почв. Тем не менее следует иметь в виду, что продолжительное действие фунгицидов на почвенные микроорганизмы приводит к снижению жизнеспособности клеток и задерживает накопление новой биомассы. [c.51]

    Из всего изложенного следует, что развитие микроорганизмов нередко происходит в условиях, неоптимальных для размножения, когда на клетку действует фактор (или сумма факторов), приводящий в итоге к нарушению корреляции скорости размножения со скоростью потребления исходного энергетического субстрата. Причем в основе нарушения прямой зависимости между указанными процессами могут лежать различные механизмы. Скорость потребления субстрата при этом будет превосходить скорость координированного синтеза биополимеров (т. е. произойдет нарушение корреляции между процессами катаболизма и анаболизма). Практически это сводится к снижению степени использования энергетического источника па синтез биомассы и к увеличению количества продуктов неполного окисления исходного субстрата, усилению образования в клетках веществ типа запасных, интенсификации процесса биосинтеза .вторичных метаболитов , а также к увеличению рассеивания избыточной, не использованной на процессы размножения энергии в тепловой и световой формах. [c.93]

    Нарушения в обмене углеводов, как правило, связаны с низкой скоростью биосинтеза ферментов, участвующих в процессах анаболизма и катаболизма углеводов. Например, наследственная недостаточность лактазы, сахаразы и других ферментов, катализирующих гидролиз дисахаридов до моносахаридов, вызывает нарушения нормальных процессов всасывания моносахаридов в кровь, в результате чего последние не используются в катаболизме, а являются балластными продуктами, выводимыми с калом. Эссенциальная фруктозурия связана с пониженной концентрацией фосфофруктокиназы, в результате чего в крови и моче накапливается фруктоза, а также снижается концентрация последующих и конечных продуктов обмена углеводов. [c.416]

    Биосинтез 1/553 5/718. См. также Биополимеры, индивидуальные представители алкалоидов, витаминов, гормонов, липидов и др. ассимиляция 1/553. 1149. 1151 2/633 3/503. 504. 697. 810-812. См. также Анаболизм генетических структур, см. Ген яи-ческая инженерия. Генетический код. Гены и биоазотфиксация 1/103. 104 и бноокислеиие. см. Брожение, Ды-хание. Окислительное фосфорилирование и метаболизм, см. Обмен веществ и синтез бактериальный, см. Биотехнология, Микробиологический синтез. Микроорганизмы [c.560]

    См. также Орнити-новый цикл анаболизм, см. Ассимиляция, Биосинтез [c.665]

    Пути биосинтеза (анаболизма) часто идут почти параллельно путям биологического распада (катаболизма) (рис, 7-1), Например, катаболизм начинается с гидролитического расщепления полимерных молекул,, и образующиеся в результате такого расщепления мономеры подвергаются дальнейшему распаду до более мелких, двух- и трехуглеродных фрагментов. Биосинтез же начинается с того, что из мелких молекул образуются мономерные единицы, которые затем соединяются друг с другом, образуя полимеры. Механизмы индивидуальных реакций биосинтеза и биологического распада также часто протекают почти параллельно. Реакции образования связи С—при биосинтезе связаны с реакциями разрыва связи С—С при катаболизме. Сходны также между собой реакции образования полимеров и гидролиза. Тем не менее в большинстве случаев между путями биосинтеза и биологического распада существуют отчетливые индивидуальные различия. Поэтому первый принцип биосинтеза гласит пути биосинтеза, хотя и связаны с катаболи-ческами путями, могут существенно отличаться от них и часто катализируются совершенно другим набором ферментов [c.456]

    Третий пример взаимосвязи процессов метаболизма — общие конечные пути. Такими путями для распада всех биомолекул являются цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) и дыхательная цепь. Эти процессы используются для координации метаболических реакций на различных уровнях. Так, цикл лимонной кислоты является источником СО2 для реакций карбоксилирования, с которых начинается биосинтез жирных кислот и глюкогенез, а также образование пуриновых и пиримидиновых оснований и мочевины. Взаимосвязь между углеводным и белковым обменом достигается через промежуточные метаболиты цикла Кребса а-кетоглутарат и глутамат, оксалоацетат и аспартат. Ацетил-КоА прямо участвует в биосинтезе жирных кислот и в других реакциях анаболизма, а в этих процессах связующими конечными путями выступают реакции энергетического обеспечения с использованием НАДН, НАДФН и АТФ. Важно подчеркнуть, что главным фактором для нормального обмена веществ и протекания нормальной жизнедеятельности является поддержание стационарного состояния. [c.120]

    Термин биосинтез применяют по отношению к химическим реакциям, приводящим in vivo к получению какого-либо конкретного класса соединений. Таким образом, анаболизм можно определить как совокупность биосинтетических процессов, протекаю-ш,их в живом организме. [c.15]

    Катехоламины — представители биогенных аминов, lie. аминов, образующихся в организме в результате процессов Анаболизма. Принципиальный путь биосинтеза катехоламинов, одя из незаменимой а-аминокислоты фенилаланина (см. 11.1), веден на рис. 9.1. К каФехоламинам относятся три последних представленных на рисунке соединений — дофамин, норадре-Яин и адреналин, выполняющие, как и ацетилхолии, роль ней- иедиаторов. Адреналин является гормоном мозгового ве-Й тва надпочечников, а норадреналин и дофамин — () предщественниками. [c.255]

    На уровне восстановительной способности. Катаболические процессы являются, в основном, окислительными и служат донорами высокоэнергетических электронов, для анаболизма же характерно обратное. Основным донором электронов в восстановительных реакциях биосинтеза является НАДФН, восстановление которого происходит в реакциях катаболизма, большей частью в пентозофосфатном пути окисления глюкозы. Напомним существенное различие в функциях НАДФН и НАДН. При катаболизме образуются восстановленные формы как НАДФ» «, так и НАД+, а [c.450]

    При биосинтезе глюкозы, который протекает в основном по пути обращения целого ряда легко обратимых ферментативных реакций гликолиза, синтез отличается от распада в двух наиболее критических точках всей последовательной цепи реакций, а именно, в начале и конце. Так, например, в процессе катаболизма глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат посредством реакции трансфосфорилирования с участием АТФ однако при анаболизме она образуется из фосфорного эфира путем простого гидролиза. Пируват образуется катаболически из фосфоенолпируВата путем трансфосфорилирования — переноса фосфатной группы на АДФ в анаболических же процессах он используется у большинства организмов благодаря двум связанным реакциям сначала пируват карбоксилируется до оксалоацетата и только потом превращается в фосфоенолпируват (описанные реакции см. на Метаболической карте). [c.451]

    Анаболизм, называемый также биосинтезом,-это та фаза метаболизма, в которой из малых молекул-предшественников, или строительных блоков , синтезируются белки, нуклеиновые кислоты и другие макромолекулярные компоненты клеток. Поскольку биосинтез-это процесс, в результате которого увеличиваются размеры молекул и усложняется их структура, он требует затраты свободной энергии. Источником этой энергии служит распад АТР до ADP и неорганического фосфата. Для биосинтеза некоторых клеточных компонентов требуются также богатые энергией водородные атомы, донором которых является NADPH (рис. 13-5). Катаболические и анаболические реакции протекают в клетках одновременно, однако их скорости регулируются независимо. [c.380]

    В данной книге мы можем лишь очень кратко коснуться некоторых из наиболее важных аспектов химических реакций, происходяших в живых организмах. Совокупность этих процессов, в результате которых химические соединения синтезируются и распадаются, называют метаболизмом, включающим катаболизм (распад) и анаболизм (синтез). Для обозначения способа синтеза молекул в природе применяют термин биосинтез. [c.309]

    Превращения веществ в клетке (обмен веществ, или метаболизм), в результате которых из сравнительно простых предшественников, например глюкозы, жирных кислот с длинной цепью или ароматических соединений, образуется новое клеточное вещество, можно ради простоты подразделить на три основные группы. Сначала питательные вещества расщепляются на небольшие фрагменты (распад, или катаболизм), а затем в ходе реакций промежуточного обмена, или амфиболизма, они превращаются в ряд органических кислот и фосфорных эфиров. Эти два пути переходят незаметно один в другой. Многообразные низкомолекулярные соединения-это тот субстрат, из которого синтезируются основные строительные блоки клетки. Строительными блоками мы называем аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, фос-форилированные сахара, органические кислоты и другие метаболиты — конечные продукты цепей биосинтеза, иногда длинных. Из них строятся полимерные макромолекулы (нуклеиновые кислоты, белки, резервные вещества, компоненты клеточной стенки и т.п.), из которых состоит клетка. Эти два этапа биосинтеза клеточных веществ-синтез строительных блоков и синтез полимеров-составляют синтетическую ветвь метаболизма, или анаболизм (рис. 7.1). [c.214]

    Образование ферментов, участвующих в процессах анаболизма, например в биосинтезе пиримидинов, пуринов и 20 аминокислот, регулируется путем репрессии. В большинстве случаев сигнал к остановке биосинтеза белков исходит от конечных продуктов этого процесса (репрессия конечным продуктом). Если в среде имеются одновременно два субстрата, то бактерия обычно предпочитает тот субстрат, который обеспечивает более быстрый рост. Синтез ферментов, расще-пляюпщх второй субстрат, репрессируется в этом случае говорят о катаболитной репрессии. [c.474]

    Энергетический арял клетки. Приведенные примеры подтверждают предположения о том, что аденилаты выполняют в клетке важные регуляторные функции и что они в известной степени представляют собой общие для катаболизма и анаболизма сигналы, обеспечивающие нужное соотношение между получением энергии и процессами биосинтеза. Внутриклеточное содержание АТР, ADP и АМР (или, точнее, соотношение между этими тремя аденилатами) определяет скорость отдельных реакций, а тем самым и сложных процессов распада и синтеза. [c.497]

    Даже при биосинтезе глюкозы, который протекает в основном но пути обращения целого ряда легко обратимых ферментативных реакций, синтез отличается от распада (как мы увидим далее) в двух наиболее критических точках всей последовательной цепи реакций, а именно в начале и конце. Так, например, в процессе катаболизма глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат посредством реакции трансфосфорилирования с участием АТФ однако при анаболизме она образуется из фосфорного эфира путем простого гидролиза. Пировиноградная кислота образуется катаболически из фосфоенолпирувата путем трансфосфорилирования — переноса фосфатной группы на АДФ в анаболических же процессах она используется у большинства организмов благодаря двум связанным реакциям сначала пировиноградная кислота карбоксилируется до щавелевоуксусной кислоты и только потом превращается в фосфоенолпируват. В клетках Es heri hia oli, где указанное превращение происходит непосредственно, прямая и обратная реакции все же различаются. Они протекают следующим образом  [c.275]

    Цикл лимонной кислоты (синоним цикл трикарбоновых кислот), часто связываемый с именем Кребса это, образно говоря, та главная ось, вокруг которой вертится метаболизм почти всех суш еству1ощих клеток. Естественно поэтому, что он займет центральное место и в нашем обсуждении. Значение этого цикла, первоначально постулированного для объяснения полного сгорания пирувата (и, таким образом, углеводов), а также дву- и трехуглеродных конечных продуктов окисления жирных кислот, вышло далеко за рамки этих и им подобных чисто катаболических функций, связанных с выработкой энергии. Цикл Кребса является фокусом , в котором сходятся все метаболические пути (см. гл. XI). Поэтому его реакции и субстраты играют решаюш,ую роль в биосинтезе (анаболизме) множества важных соединений, начиная от аминокислот, пуринов и пиримидинов и кончая жирными кислотами с длинной цепью и порфиринами. [c.348]

    Репрессия под действием конечных продуктов характерна для процессов биосинтеза (анаболизма) аминокислот, витаминов, пуринов и пиримидинов индукция же, как правило, имеет место при распаде (катаболизме) источников углерода и энергии Совершенно очевидно, что регуляция необходима для обеспечения экономичности работы белоксинтезирующей системы. Синтез ферментов любого метаболического пути включается или выключается в зависимости от того, сколь велика в данный момент потребность клетки в этом пути. Зачем синтезировать белки, если они не нужны Особенно ярким примером того, как с помощью индукции и репрессии обеспечивается строгий контроль над синтезом определенной группы белков, может служить регуляция образования ферментов, катализирующих распад миндальной кислоты (точнее ее солей — манделатов) у Pseudomonas. Ниже приведена предполагаемая последовательность реакций распада. [c.536]

    Конструктивный и энергетический обмен. Физиология изучает процессы, протекающие в живом организме, и их закономерности. Современная материалистическая физиология основана на принципе единства организма с окружающей средой. Взаимодействие организма со средой проявляется в обмене веществ и энергии (метаболизм). Он включает в себя два процесса конструктивный обмен (ассимиляция, или анаболизм) и энергетический (диссимиляция, или катаболизм). В основе конструктивного обмена лежат биохимические реакции, в процессе которых усваиваются вещества, поступающие из окружающей среды, и идет создание биомассы клетки. Сущность энергетического обмена заключается в разрушении веществ, содержащихся в организме, преимущественно в результате гидролитических и окислительных процессов, сопровождающихся выделением энергии, необходимой для биосинтеза. Оба процесса в клетке идут одновременно и сочетаются друг с другом. Энергия, полученная клеткой в процессе обмена веществ, акку.мулируется в соединениях, содержащих химические связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии (макроэргические). Часто это соединения с фосфатными связями, например аденозинтрифос-фат (АТФ). По мере надобности эти вещества подвергаются гидролитическому распаду, сопровождающемуся выделением энергии. [c.210]

    Не касаясь различий в механизмах накопления тимидина и дезоксиуридина, на основании этих данных можно отметить, что наблюдавшееся повышение концентрации дезоксирибозидов, вероятно, не может быть безразличным для анаболизма пиримидинов. Действительно, как показали Калдарера и др., активность ключевого фермента биосинтеза пиримидинов аспартаткарбамилтрансферазы в печени крыс через 48 час. после общего гамма-облучения была понижена, в то время как потребность в [c.135]

    Принимая во внимание ключевую позицию, которую занимает в регуляции биосинтеза ДНК процесс образования тимиди-лой кислоты (ТМФ), и тот факт, что синтез ТМФ из дезоксиу-ридилата (УМФ) является основным для большинства органов и тканей, мы, совместно с Винецким, изучали переход дУМФ в ТМФ в норме и после облучения. Нам представлялось интересным проследить за корреляцией в изменении активности ферментов как анаболизма, так и катаболизма ТМФ и его предшественников на одной модели и в одни и те же сроки после облучения. [c.137]

    Итак, анаболизм — это совокупность реакций построения сложных молекул и структур из более простых и небольших предшественников с использованием метаболической энергии, Катаболические и анаболические пути могут различаться ферментами, их регуляцией, внутриклеточной локализацией и использованием кофакторов и переносчиков. Многие ферменты амфиболических путей участвуют как в реакциях анаболизма, так и в катаболи-ческих реакциях. Например, большинство гликолитических ферментов принимает участие как в синтезе, так и в катаболизме глюкозы, тогда как жирные кислоты синтезируются из ацетил-КоА и малонил-КоА путем, совершенно отличным от (3-окисления. В активных клетках всегда поддерживается равновесие между процессами анаболизма и катаболизма. На рис. 144 изображена простейшая схема, показывающая за счет чего можно амфи-болические ферменты заставлять работать либо в сторону биосинтеза ( включая Ез-фермент), либо в сторону деградации ( активируя Е -фермент). [c.216]

    Изучение молекулярных процессов, лежаш их в основе переноса наследственной информации, сопряжено со многими методологическими проблемами, которые обусловлены особенностями биосинтеза нуклеиновых кислот, протекающего только на готовой матрице матричный биосинтез). Кроме того, учитывая огромное биологическое значение процессов, протекающих с участием нуклеиновых кислот, многие авторы предпочитают рассматривать их в отдельных разделах курса биохимии. В рамках настоящего пособия процессы переноса генетической информации в живых организмах рассматриваются, исходя из следующих соображений. Прежде всего учитывается, что биосинтезы нуклеиновых кислот представляют собой анаболические процессы, которые целесообразно рассматривать наряду с процессами анаболизма и катаболизма биосоединений данного и других классов. Кроме того, в настоящей главе обсуждается метаболизм нуклеотидов как строительных блоков нуклеиновых кислот. Таким образом, исследование путей биосинтеза нуклеиновых кислот, начиная с нуклеотидов и заканчивая полинуклеотидными цепями, включая их трансформацию, позволяет уяснить взаимосвязь между разными биомолекулами, что, по сути, составляет материальную основу биологической эволюции. Информация, касающаяся общих вопросов биоэнергетики и метаболизма, необходимая для усвоения материала по метаболизму нуклеиновых кислот, дана в предыдущей главе. В следующей главе Обмен белков и аминокислот изложен биосинтез белков трансляция), который протекает на матрице РНК и отражает биологический принцип передачи наследственной информации по цепочке ДНК РНК белок. [c.343]

    Кажущееся постоянство химического состава живого организма поддерживается за счет равновесия между процессами синтеза и разрушения составляющих его компонентов, т. е. равновесия между катаболизмом и анаболизмом. В растущем организме такое равновесие смещено в сторону синтеза белков, т. е. анаболическая функция преобладает над катабо-лической. В организме взрослого человека в результате биосинтеза ежесуточно обновляется до 400 г белка. Разные белки обновляются с различной скоростью — от нескольких минут до 10 и более суток, атакой белок, как коллаген, практически не обновляется за все время жизни организма. В целом период полураспада всех белков в организме человека составляет около 80 сут. Из них необратимо распадается примерно четвертая часть протеиногенных аминокислот (около 100 г), которая должна возобнов- [c.360]


это, чем характеризуется, где происходит, виды, примеры

Что такое пластический обмен веществ

Определение

Пластический обмен — это процессы, происходящие в клетке, благодаря которым синтезируются высокомолекулярные органические вещества — белки, углеводы, гормоны, ферменты и др.

Для синтеза органических соединений требуется выделение энергии.

Пластический обмен имеет и другие названия — анаболизм, ассимиляция, биосинтез.

Назначение пластического обмена

Пластический обмен свойственен всем живым организмам. Он необходим для обеспечения клетки строительным материалом. Так, например, в процессе фотосинтеза образуется глюкоза, а синтез белков способствует образованию новых клеток, позволяет тканям организма расти.

Клетка нуждается в постоянном пополнении органических веществ. Они образуются в результате пластического обмена. Один из признаков анаболизма — превращение неорганических веществ в органические. Питательные вещества, которые поступают в клетку извне, перерабатываются и становятся источником энергии, то есть участвуют в энергетическом обмене.

Синтез белка

Белок — необходимый строительный материал для клетки. В молекулах белка содержатся аминокислоты, расположенные в определенном порядке. Информация об этом порядке находится в молекуле ДНК и зашифрована последовательностью нуклеотидов. Участки ДНК с наследственной информацией называются генами.

Определение

Синтез белка — это реакция, в процессе которой генетическая информация, заключенная в ДНК, отражается особой последовательностью аминокислот во вновь создаваемых белках.

Пластический обмен белков происходит в два этапа:

  1. Транскрипция. На молекуле ДНК синтезируется молекула иРНК, которая считывает генетическую информацию. С помощью фермента РНК-полимеразы и РНК копирует нужную цепочку ДНК.
  2. Трансляция. Нуклеотиды и РНК передают свою последовательность аминокислот молекулам белка.

Необходимые для синтеза белка аминокислоты попадают в организм с пищей или синтезируются непосредственно в клетках.

Примечание

Нарушения в последовательности нуклеотидов называют мутациями.

Синтез углеводов

Определение

Синтез углеводов — процесс образования глюкозы и гликогена, которые происходят в печени, почках и толстом кишечнике.

Главная характеристика углеводного синтеза — большие энергозатраты: при окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Формирование глюкозы

Глюкоза образуется в организме из неуглеводных соединений, попадающих в кишечник вместе с пищей. Синтез протекает в цитозоле, митохондриях и экзоплазме, в которых содержатся специфичные для синтеза углеводов ферменты.

Синтез гликогена

Гликоген синтезируется из глюкозы в мышечной ткани и в печени. Синтез происходит в несколько этапов:

  1. Глюкоза фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата.
  2. Фосфатная группа в молекуле глюкозофосфата перемещается на первый атом углерода (глюкозо-1-фосфат).
  3. Глюкозо-1-фосфат переносится на УТФ, в результате чего образуется молекула УДФ-глюкозы.
  4. УДФ-глюкоза с помощью фермента гликогенсинтазы полимеризуется в гликоген.

Примечание

Уровень глюкозы в крови человека регулируется специальным гормоном инсулином. Его недостаток приводит к сахарному диабету.

Примечание

Избыточное количество углеводов в пище превращается в жиры.

Синтез нуклеотидов и жирных кислот

Сущность синтеза жирных кислот, который происходит в цитоплазме жировой ткани, заключается в том, что молекула жирной кислоты увеличивается на 2 углеродных атома. Особенность процесса в том, что он цикличен.

Синтез нуклеиновых кислот и в том числе ДНК проходит во всех активных клетках организма. Из аминокислот и гидрокарбонат-ионов образуются азотистые основания. В основе синтеза лежит принцип матрицы — новые молекулы образуются на основе старых звеньев цепочки ДНК и других нуклеиновых кислот.

Значение пластического обмена веществ

Пластический обмен или анаболизм является неотъемлемой частью всего процесса обмена веществ в организме. Благодаря пластическому обмену происходит развитие и деление клеток организма. В результате ассимиляции происходит освобождение молекулы АТФ, чья энергия используется для проведения других химических реакций.

Анаболизм – определение и примеры анаболических путей

Анаболизм Определение

Анаболизм в совокупности относится ко всем процессам химических реакций, которые строят большие молекулы из меньших молекул или атомов; Эти процессы также известны как анаболические процессы или анаболические пути. Противоположностью анаболизма является катаболизм множество процессов, которые разбивают большие молекулы на более мелкие. Анаболизм и катаболизм – это два типа метаболических путей. Метаболические пути представляют собой серию химических реакций, которые происходят в клетка, Анаболические пути используют энергию, в то время как катаболические пути выделяют энергию.

Функция анаболизма

Анаболические пути в клетке приводят к образованию более крупных и более сложных молекул из более мелких. Во-первых, необходимы катаболические пути для расщепления молекул питательных веществ из пищи на небольшие строительные блоки. Эти меньшие молекулы затем соединяются вместе, образуя разные, более крупные молекулы, называемые макромолекулами. Анаболические пути включают в себя ввод энергии, которая необходима для формирования химических связей между более мелкими молекулами для образования макромолекул. Молекулы, построенные из анаболизма, затем используются для создания структур в клетке или даже для создания новых клеток. Анаболизм и катаболизм контролируются циркадными ритмами, и оба они важны для развития, роста и поддержания организм Клетки

Анаболические гормоны – это химические вещества, которые вызывают рост клеток путем активации анаболических путей. Два примера анаболических гормонов – тестостерон и инсулин. Гормоны также могут быть получены искусственно в лаборатории; Вот как создаются анаболические стероиды.

Примеры анаболических процессов

Синтез белка

Белки – это макромолекулы, которые осуществляют клеточную деятельность, кодируемую генами организма. У них много различных функций в организме, включая репликацию ДНК, помощь химическим реакциям (в виде ферментов), транспортировку веществ в клетку, рост и передачу сигналов в клетке, а также обеспечение физической структуры. Каждая клетка в организме человека содержит от 1 до 3 миллиардов белков.

Белки синтезируются из более мелких молекул, называемых аминокислоты в рибосомах клетки. Каждый белок представляет собой цепь определенной последовательности аминокислот. Поскольку белки представляют собой более крупные молекулы, соединенные из более мелких, процесс синтеза белка является анаболическим.

Синтез ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, является генетическим материалом организма. это макромолекула состоит из более мелких молекул, называемых нуклеиновыми кислотами, которые сами состоят из нуклеотид база прикреплена к дезоксирибоза сахар и фосфат молекула, Синтез ДНК – это анаболический процесс, который происходит в ядре клетки непосредственно перед тем, как клетка делится. Он включает в себя разархивирование двойных цепей ДНК и присоединение новых подходящих нуклеотидов к каждой половине разархивированной цепочки, образуя две новые цепочки, каждая из которых содержит половину старой цепочки ДНК.

Рост костей и мышц

В более широком масштабе, рост частей тела, таких как кости и мышцы, является анаболическим. Рост кости или окостенение происходит, когда кость образуется из клеток, называемых остеокластами. Затем он минерализуется через клетки, называемые остеобластами. Этот процесс также анаболический; во время минерализации остеобласты производят кристаллы фосфата кальция, которые включаются в структуру кости, делая кости твердыми и прочными.

мускул Рост, также называемый мышечной гипертрофией, происходит, когда клетки скелетных мышц, называемые миоцитами, увеличиваются в размерах. Это происходит с помощью силовых тренировок, таких как поднятие тяжестей. Такие факторы, как пол, возраст и диета, влияют на гипертрофию. Во время гипертрофии усиливается синтез белка актина и миозина, а объем саркоплазматической жидкости в миоците увеличивается.

Анаболические стероиды

Анаболические стероиды – это андрогенные гормоны, которые являются естественными (например, тестостерон) или вырабатываются синтетически и имитируют действие тестостерона. Андрогены анаболические; они увеличивают белок в мышечных клетках, что вызывает увеличение мышечной массы. Анаболические стероиды используются для лечения определенных медицинских состояний, таких как задержка полового созревания у мальчиков, и их также можно использовать для роста мышц, для стимуляции аппетита, для получения вторичных половых признаков у трансгендерных мужчин и для лечения определенных состояний, которые могут привести к потере в мышечной массе, таких как рак и СПИД.

Однако иногда анаболические стероиды также злоупотребляют спортсменами, которые хотят быстро нарастить мышечную массу. Большинство крупных спортивных организаций запрещают допинг, использование анаболических стероидов или других препаратов, повышающих работоспособность, для предотвращения злоупотребления стероидами. Хотя использование стероидов может увеличить мышечную массу, у него также есть много побочных эффектов. Они варьируются от прыщей до высоких кровь давление на агрессию («бешеная ярость») и даже психоз. Стероиды могут влиять на структуру сердце, что может привести к застойной сердечной недостаточности или инфаркту. Они также оказывают неблагоприятное воздействие на уровень холестерина, могут задерживать рост и могут привести к печень повреждение в больших дозах.

У женщин стероиды могут вызвать маскулинизацию, которая заключается в развитии вторичных половых признаков у мужчин, таких как более глубокий голос, увеличение волос на теле, увеличение клитора (клитор у женщин гомологичны к половому члену у мужчин) и временное нарушение менструального цикла. Однако у мужчин стероиды могут вызывать феминизацию, в том числе развитие молочной железы. ткань и уменьшение размера яичка. Это происходит потому, что тестостерон может быть преобразован в эстрадиол, женский пол гормон, Эффекты маскулинизации и феминизации, как правило, уменьшаются / обращаются вспять, когда человек прекращает принимать стероиды и их уровень гормонов возвращается к нормальному.

  • катаболизм – Набор процессов, которые разбивают большие молекулы на более мелкие.
  • Метаболический путь – Серия химических реакций в клетке.
  • макромолекула – Очень большая и сложная молекула.
  • Анаболические стероиды – гормоны, используемые для лечения состояний, при которых необходимо увеличение мышечной массы; они также иногда подвергаются насилию со стороны спортсменов.

викторина

1. Что НЕ является примером анаболического процесса?A. Кости растут и минерализуются.B. Питательные вещества из пищи расщепляются для использования в химических реакциях.C. Анаболические стероиды увеличивают мышечную массу.D. ДНК синтезируется из нуклеиновых кислот.

Ответ на вопрос № 1

В верно. Анаболические процессы включают в себя создание больших молекул из меньших. Варианты A, C и D являются анаболическими процессами. Выбор B является катаболическим процессом; он описывает большие молекулы, разбивающиеся на более мелкие.

2. Какой эффект от злоупотребления анаболическими стероидами может наблюдаться только у мужчин?A. маскулинизацияB. феминизацияC. Повышенное артериальное давлениеD. Повреждение печени

Ответ на вопрос № 2

В верно. Поскольку тестостерон может превращаться в женский половой гормон эстрадиол, у мужчин, злоупотребляющих стероидами, может развиваться ткань молочной железы, а их яички могут уменьшаться. Эти эффекты все вместе называют феминизацией. Хотя использование стероидов иногда используется для лечения отсроченного полового созревания у мальчиков, выбор А является неправильным, поскольку этот вопрос относится конкретно к злоупотреблению стероидами; В этом контексте маскулинизация – это развитие мужских половых признаков у женщин, злоупотребляющих стероидами.

3. Анаболические пути _____ энергии.A. использованиеB. РелизC. Ни использовать, ни выпускать

Ответ на вопрос № 3

верно. Энергия необходима для возникновения анаболизма, потому что химические связи образуются при создании больших молекул. Во время катаболизма, противоположного анаболизму, химические связи разрушаются, и энергия высвобождается.

Анаболизм белков что это такое и как происходит?


На чтение 3 мин.

Потеря жировой прослойки, рост мышечной массы, повышение мышечного тонуса мышц не могут проходить без анаболизма. Это метаболический процесс, регулируемый оптимизацией ресурсов и их наращиванием. Второе возможно только при переизбытке внутренних строительных материалов. Анаболизм белков – это не только энергетический процесс, способствующий наращиванию тканей, увеличению их силы и выносливости, это еще и мощное воздействие на иммунитет.

Для анаболизма белка требуется 3 ключевых фактора:

  • ситуация стресса;
  • правильное восстановление;
  • наличие энергетических ресурсов.

Процесс анаболизма

Под влиянием стресса тело мобилизует свои внутренние резервы и наращивает ресурсы. Происходит это двумя способами:

  • путем формирования новых мышечных волокон и тканей из наружных энергетических источников;
  • за счет оптимизации имеющихся ресурсов.

В ходе физических тренировок данный процесс совершается комплексно. Организм не способен контролировать достаточность ресурса, по этой причине его наращивание делается с запасом. Силовые показатели при этом улучшаются.

Что касается динамизма анаболического процесса, то тут все еще проще. Если длительное время организм не попадает в напряженные, стрессовые ситуации, то он освобождается от избыточной мышечной ткани и лишних клеток. Это и есть оптимизация ресурсов.

Интересные статьи:

Фитнес на рабочем месте

Как выбрать кожаную куртку

Стадии анаболизма

Рассматривая анаболизм как комплексный метаболический процесс, можно выделить следующие стадии:

Гормональная

Под влиянием стресса тело входит в фазу супервосстановления. В данный период активизируются регулирующие гормоны. Это происходит для того, чтобы впоследствии организм за счет свой лучшей подготовленности сумел воспринимать аналогичную нагрузку не стрессовой, а привычной. Таким образом, в гипофизе начинает выделяться гормон роста, что затем приводит к выработке мужских половых гормонов.

Генетическая

Под влиянием изменений гормонального фона в процесс включается генетическая составляющая. Анаболический процесс сменяется катаболическим. Организм рушит все старые клетки за счет изменений в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты. Проходит усиление взаимосвязей и создание дополнительных цепочек, на основе которых, клетка, чья ДНК подверглась изменениям, создает предпосылки к переходу на следующую стадию анаболизма.

Строительная

Данная стадия включает несколько этапов:

  • гипертрофию мышечной клетки;
  • увеличение энергетической емкости;
  • рост запасов гликогена;
  • увеличение силовой составляющей.

В результате мышцы плотнеют, активнее двигаются, повышается их выносливость. На этом этапе могут проявляться катаболические сопротивления. Это нормально, когда одновременно происходит разрушение клеток и строительство. Стимулирование анаболизма ведет к увеличению строительства и уменьшению разрушения.

Факторы, определяющие анаболизм

Людям, решившим заняться спортом или же просто привести организм в норму, важно понимать, что правильный энергетический обмен возможен только при наличии следующих факторов:

  • сбалансированное питание, обеспечивающее строительный материал для мышц;
  • полноценный отдых и сон;
  • психологическая стабильность, способствующая снижению скорости катаболических реакций;
  • избегание чрезмерной дополнительной стимуляции организма гормонами.

Для получения заметных результатов достаточно бывает активно протекающего анаболического процесса. Неконтролируемый прием стимулирующих препаратов для ускорения анаболизма зачастую провоцирует проблемы на гормональном уровне и приводит к нежелательным патологиям.

Фотосинтез как анаболический процесс пластического обмена

Фотосинтез (от гр. фотос — свет + гр. синтез — соединение) — процесс создания зелеными растениями, содержащими хлорофилл, органических веществ из неорганических (вода, CO2), благодаря энергии солнечных лучей, поглощаемых хлорофиллом.

Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс. В нем различают две фазы: световую и темновую. Их протекание показано в следующей схеме:

Продуктивность фотосинтеза возрастает с повышением определенного уровня содержания CO2 и температуры, а также за счет улучшения освещения и влажности окружающего воздуха.

Эти закономерности используют для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур как в закрытом, так и в открытом грунте.

Одной из форм пластического обмена является хемосинтез — способность некоторых бактерий ассимилировать угольную кислоту, используя химическую энергию.

К ним относятся:

  • нитрофицирующие, получающие энергию для синтеза органических веществ, окисляя аммиак до азотистой, а затем азотной кислоты;
  • серобактерии — окисляют сероводород до сульфатов;
  • железобактерии — превращают соли двухвалентного железа в соли трехвалентного железа.

Процесс хемосинтеза протекает аналогично темновой фазе фотосинтеза.

Энергетический обмен осуществляется в три этапа.

Этапы и процессы энергетического обмена
Этапы Процесс энергетического обмена Освобождение и использование энергии
Подготовительный этап Крупные молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот при участии ферментов распадаются на более мелкие молекулы Энергия рассеивается в виде теплоты
Бескислородный (анаэробный) этап – неполное расщепление Образовавшиеся на подготовительном этапе глюкоза» аминокислоты и другие вещества расщепляются дальше. Расщепление глюкозы идет с участием АДФ и H3PO4 Распад одной молекулы глюкозы дает энергию, обеспечивающую синтез двух молекул АТФ (освобождается 200 кДж энергии)
Кислородный (аэробный) этап Процесс идет в митохондриях с помощью окислительных ферментов и кислорода. Расщепление двух молекул молочной кислоты идет с участием АДФ и фосфорной кислоты Распад двух молекул молочной кислоты дает энергию для синтеза 36 молекул АТФ (осво-; бождается 2600 кДж энергии, на синтез АТФ расходуется 1440 кДж)

Суммарное уравнение полного расщепления глю-
козы на двух этапах:
С6Н1206+б02+38Н,Р04+38АДФ ->6С02+38АТФ+44Н20

Процессы анаболизма (биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез) проходят с поглощением энергии.

Энергетический обмен, основу которого составляют процессы катаболизма, протекаете с выделением энергии.

Анаболизм и катаболизм – две взаимосвязанные и взаимозависимые стороны метаболизма.

Жизненный цикл клетки представляет собой промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до ее гибели или последующего деления.

Митоз

Деление клетки лежит в основе роста и развития организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановления их целостности после повреждения.

Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов — непрямое деление или митоз.

Для митоза характерны сложные преобразования ядра клетки, сопровождающиеся формированием специфических структур — хромосом.

Ход митоза
Фазы Процессы
Интерфаза Совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: идет интенсивный синтез белков, АТФ и других органических веществ. Удваиваются хромосомы, каждая оказывается состоящей из двух сестринских хроматид, скрепленных общей центромерой. Набор хромосом 2n
Профаза Непродолжительна, происходит спирализация хромосом, исчезают ядерная оболочка, ядрышко, образуется веретено деления
Метафаза Происходит дальнейшая спирализация хромосом, центромеры располагаются по экватору
Анафаза Центромеры, скрепляющие сестринские хроматиды, делятся; каждая из них становится новой хромосомой и отходит к противоположным полюсам
Телофаза Делится цитоплазма, образуются две дочерние клетки, каждая с диплоидным набором хромосом И счезает веретено делен ия, формируются ядрышки

Число хромосом в соматических клепках всегда парное. Это объясняется тем, что в этих клетках находятся две одинаковые по форме и размерам хромосомы: одна происходит от отцовского, другая — от материнского организма.

Хромосомы, одинаковые по форме и размерам и несущие одинаковые гены, называются гомологичными. Хромосомный набор соматической клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару» носит название двойного, или диплоидного набора, и обозначается 2n. Набор хромосом соматической клетки, характерный для данного вида, называется кариотипом.

Хромосомы постоянно присутствуют в клетке, но в период между двумя делениями — интерфазе — находятся в деспирализованном состоянии и поэтому не видны в световой микроскоп. Они очень хорошо заметны во второй фазе деления (метафаза).

Изучение хромосом» деталей их строения в метафазе имеет очень большое значение для диагностики заболеваний человека» обусловленных нарушениями строения хромосом.

Митоз — это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками.

Подготовка к делению

Эукариотические организмы, состоящие из клеток, имеющих ядра, начинают подготовку к делению на определенном этапе клеточного цикла, и интерфазе. Она в десятки раз продолжительнее митоза (10—12 часов).

Процесс деления клетки проходит четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Длится 1—2 часа.

Биологическое значение митоза в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма, вследствие чего все они имеют одну и ту же генетическую информацию.

Анаболизм и катаболизм: определения и примеры — видео и стенограмма урока

Истинное или ложное действие на анаболизм и катаболизм

В этом упражнении вы проверите свои знания определений и примеров анаболизма и катаболизма из урока.

Проезд

Определите, верны ли следующие утверждения. Для этого распечатайте или скопируйте эту страницу на чистый лист и подчеркните или округлите ответ.

1. Распад биомолекул необходим для облегчения их использования.

Верно | Ложь

2. Пищеварение — это анаболический процесс, при котором пища превращается в вещества, которые могут быть усвоены организмом.

Верно | Ложь

3. Высокое количество АТФ приводит к преобладанию анаболической активности в клетках.

Верно | Ложь

4. Анаболизм — это разрушительный метаболизм, обычно включающий высвобождение энергии и расщепление биомолекул.

Верно | Ложь

5.Синтез сахара с образованием гликогена — пример катаболизма.

Верно | Ложь

6. Метаболизм — это полный набор физических и химических реакций, происходящих в живых клетках.

Верно | Ложь

7. Клеточное дыхание — это метаболический процесс, который преобразует химическую энергию из молекул кислорода в АДФ.

Верно | Ложь

8. Анаболические гормоны, такие как анаболические стероиды, стимулируют синтез белка и рост мышц.

Верно | Ложь

9. Аденозинтрифосфат (АТФ) — это органическая молекула, которая обеспечивает энергией многие процессы в живых клетках.

Верно | Ложь

10. Наращивание мышечной массы способствует катаболической активности, замедляя анаболические реакции.

Верно | Ложь

Ключ ответа

1. Верно

2. Неверно, потому что правильное утверждение: Пищеварение — это катаболический процесс, при котором пища превращается в вещества, которые могут быть использованы организмом .

3. Верно

4. Неверно, потому что правильное утверждение: Катаболизм — это деструктивный метаболизм, обычно включающий высвобождение энергии и распад биомолекул .

5. Неверно, потому что правильное утверждение: Синтез сахара с образованием гликогена является примером анаболизма

6. Верно

7. Неверно, потому что правильное утверждение: Клеточное дыхание — это метаболический процесс, который преобразует химическую энергию из молекул кислорода в АТФ .

8. Верно

9. Верно

10. Неверно, потому что правильное утверждение: Наращивание мышечной массы способствует анаболической активности, замедляя катаболические реакции .

Обзор метаболических реакций — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите процесс расщепления полимеров на мономеры
  • Опишите процесс объединения мономеров в полимеры
  • Обсудить роль АТФ в метаболизме
  • Объяснение окислительно-восстановительных реакций
  • Опишите гормоны, регулирующие анаболические и катаболические реакции

В организме постоянно происходят обменные процессы.Метаболизм — это сумма всех химических реакций, которые участвуют в катаболизме и анаболизме. Реакции, управляющие расщеплением пищи для получения энергии, называются катаболическими реакциями. И наоборот, анаболические реакции используют энергию, производимую катаболическими реакциями, для синтеза более крупных молекул из более мелких, например, когда организм формирует белки, связывая аминокислоты. Оба набора реакций имеют решающее значение для поддержания жизни.

Поскольку катаболические реакции производят энергию, а анаболические реакции используют энергию, в идеале использование энергии должно уравновешивать производимую энергию.Если чистое изменение энергии положительное (катаболические реакции выделяют больше энергии, чем используют анаболические реакции), то организм накапливает избыточную энергию, создавая молекулы жира для длительного хранения. С другой стороны, если чистое изменение энергии отрицательное (катаболические реакции выделяют меньше энергии, чем используют анаболические реакции), организм использует накопленную энергию, чтобы компенсировать дефицит энергии, высвобождаемой катаболизмом.

Катаболические реакции

Катаболические реакции расщепляют большие органические молекулы на более мелкие, высвобождая энергию, содержащуюся в химических связях.Эти высвобождения энергии (преобразования) не эффективны на 100 процентов. Количество выделяемой энергии меньше общего количества, содержащегося в молекуле. Примерно 40 процентов энергии, выделяемой в результате катаболических реакций, напрямую передается высокоэнергетической молекуле аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ, энергетическая валюта клеток, можно немедленно использовать для питания молекулярных машин, которые поддерживают функции клеток, тканей и органов. Это включает создание новой ткани и восстановление поврежденной ткани.АТФ также можно хранить для удовлетворения будущих потребностей в энергии. Остальные 60 процентов энергии, высвобождаемой в результате катаболических реакций, выделяется в виде тепла, которое поглощают ткани и жидкости организма.

Структурно молекулы АТФ состоят из аденина, рибозы и трех фосфатных групп ((рисунок)). Химическая связь между второй и третьей фосфатными группами, называемая высокоэнергетической связью, представляет собой самый большой источник энергии в клетке. Это первая связь, которую разрушают катаболические ферменты, когда клеткам требуется энергия для работы.Продуктами этой реакции являются молекула аденозиндифосфата (АДФ) и одиночная фосфатная группа (P i ). АТФ, АДФ и P и постоянно проходят через реакции, которые создают АТФ и накапливают энергию, и реакции, которые разрушают АТФ и высвобождают энергию.

Структура молекулы АТФ

Аденозинтрифосфат (АТФ) — это энергетическая молекула клетки. Во время катаболических реакций создается АТФ, и энергия сохраняется до тех пор, пока она не понадобится во время анаболических реакций.

Энергия АТФ управляет всеми функциями организма, такими как сокращение мышц, поддержание электрического потенциала нервных клеток и поглощение пищи в желудочно-кишечном тракте. Метаболические реакции, которые производят АТФ, происходят из различных источников ((Рисунок)).

Источники ATP

Во время катаболических реакций белки расщепляются на аминокислоты, липиды — на жирные кислоты, а полисахариды — на моносахариды.Эти строительные блоки затем используются для синтеза молекул в анаболических реакциях.

Из четырех основных макромолекулярных групп (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), которые перерабатываются в процессе пищеварения, углеводы считаются наиболее распространенным источником энергии для питания организма. Они принимают форму сложных углеводов, полисахаридов, таких как крахмал и гликоген, или простых сахаров (моносахаридов), таких как глюкоза и фруктоза. Катаболизм сахара расщепляет полисахариды на отдельные моносахариды.Среди моносахаридов глюкоза является наиболее распространенным топливом для производства АТФ в клетках, и поэтому существует ряд механизмов эндокринного контроля, регулирующих концентрацию глюкозы в кровотоке. Избыточная глюкоза либо хранится в качестве запаса энергии в печени и скелетных мышцах в виде сложного полимерного гликогена, либо превращается в жир (триглицерид) в жировых клетках (адипоцитах).

Среди липидов (жиров) триглицериды чаще всего используются для получения энергии посредством метаболического процесса, называемого β-окислением.Около половины лишнего жира хранится в адипоцитах, которые накапливаются в подкожной клетчатке под кожей, тогда как остальная часть хранится в адипоцитах в других тканях и органах.

Белки, которые представляют собой полимеры, можно разделить на их мономеры, отдельные аминокислоты. Аминокислоты можно использовать в качестве строительных блоков новых белков или далее расщеплять для производства АТФ. Когда человек хронически голодает, такое использование аминокислот для производства энергии может привести к истощению организма, поскольку расщепляется все больше и больше белков.

Нуклеиновые кислоты присутствуют в большинстве продуктов, которые вы едите. Во время пищеварения нуклеиновые кислоты, включая ДНК и различные РНК, распадаются на составляющие их нуклеотиды. Эти нуклеотиды легко абсорбируются и транспортируются по всему телу для использования отдельными клетками во время метаболизма нуклеиновых кислот.

Анаболические реакции

В отличие от катаболических реакций, анаболические реакции включают соединение более мелких молекул в более крупные. Анаболические реакции объединяют моносахариды с образованием полисахаридов, жирные кислоты с образованием триглицеридов, аминокислоты с образованием белков и нуклеотиды с образованием нуклеиновых кислот.Эти процессы требуют энергии в виде молекул АТФ, генерируемых катаболическими реакциями. Анаболические реакции, также называемые реакциями биосинтеза, создают новые молекулы, которые образуют новые клетки и ткани, и оживляют органы.

Гормональная регуляция обмена веществ

Катаболические и анаболические гормоны в организме помогают регулировать метаболические процессы. Катаболические гормоны стимулируют расщепление молекул и выработку энергии. К ним относятся кортизол, глюкагон, адреналин / адреналин и цитокины.Все эти гормоны мобилизуются в определенное время для удовлетворения потребностей организма. Анаболические гормоны необходимы для синтеза молекул и включают гормон роста, инсулиноподобный фактор роста, инсулин, тестостерон и эстроген. (Рисунок) суммирует функцию каждого из катаболических гормонов, а (Рисунок) суммирует функции анаболических гормонов.

Катаболические гормоны
Гормон Функция
Кортизол Высвобождается из надпочечников в ответ на стресс; его основная роль заключается в повышении уровня глюкозы в крови путем глюконеогенеза (расщепление жиров и белков)
Глюкагон Высвобождается из альфа-клеток поджелудочной железы при голодании или когда организму требуется дополнительная энергия; стимулирует расщепление гликогена в печени, повышая уровень глюкозы в крови; его действие противоположно инсулину; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Адреналин / адреналин Высвобождается в ответ на активацию симпатической нервной системы; увеличивает частоту сердечных сокращений и сократимость сердца, сужает кровеносные сосуды, является бронходилататором, который открывает (расширяет) бронхи легких для увеличения объема воздуха в легких и стимулирует глюконеогенез
Анаболические гормоны
Гормон Функция
Гормон роста (GH) Синтезируется и выделяется гипофизом; стимулирует рост клеток, тканей и костей
Инсулиноподобный фактор роста (IGF) Стимулирует рост мышц и костей, одновременно подавляя гибель клеток (апоптоз)
Инсулин Производится бета-клетками поджелудочной железы; играет важную роль в метаболизме углеводов и жиров, контролирует уровень глюкозы в крови и способствует усвоению глюкозы клетками организма; заставляет клетки мышц, жировой ткани и печени поглощать глюкозу из крови и хранить ее в печени и мышцах в виде гликогена; его действие противоположно глюкагону; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Тестостерон Производится семенниками у мужчин и яичниками у женщин; стимулирует увеличение мышечной массы и силы, а также рост и укрепление костей
Эстроген Вырабатывается в основном яичниками, а также печенью и надпочечниками; его анаболические функции включают ускорение метаболизма и отложение жира

Заболевания…

Метаболические процессы: синдром Кушинга и болезнь Аддисона. Как и следовало ожидать от фундаментального физиологического процесса, такого как метаболизм, ошибки или сбои в метаболической обработке приводят к патофизиологии или, если их не исправить, к болезненному состоянию.Метаболические заболевания чаще всего являются результатом неправильной работы белков или ферментов, которые имеют решающее значение для одного или нескольких метаболических путей. Нарушение функции белка или фермента может быть следствием генетического изменения или мутации. Однако нормально функционирующие белки и ферменты также могут иметь вредные эффекты, если их доступность не соответствует метаболическим потребностям. Например, чрезмерное производство гормона кортизола (см. (Рисунок)) вызывает синдром Кушинга. Клинически синдром Кушинга характеризуется быстрым увеличением веса, особенно в области туловища и лица, депрессией и тревогой.Стоит упомянуть, что опухоли гипофиза, вырабатывающие адренокортикотропный гормон (АКТГ), который впоследствии стимулирует кору надпочечников высвобождать избыточное количество кортизола, имеют аналогичные эффекты. Этот косвенный механизм гиперпродукции кортизола называется болезнью Кушинга.

Пациенты с синдромом Кушинга могут иметь повышенный уровень глюкозы в крови и имеют повышенный риск ожирения. Они также показывают медленный рост, накопление жира между плечами, слабые мышцы, боли в костях (потому что кортизол заставляет белки расщепляться с образованием глюкозы посредством глюконеогенеза) и утомляемость.Другие симптомы включают чрезмерное потоотделение (гипергидроз), расширение капилляров и истончение кожи, что может привести к легким синякам. Все методы лечения синдрома Кушинга направлены на снижение чрезмерного уровня кортизола. В зависимости от причины избытка, лечение может быть таким простым, как прекращение использования мазей с кортизолом. В случае опухолей часто используется хирургическое вмешательство для удаления опухоли, вызывающей нарушение. Если операция нецелесообразна, лучевая терапия может использоваться для уменьшения размера опухоли или удаления частей коры надпочечников.Наконец, доступны лекарства, которые могут помочь регулировать количество кортизола.

Недостаточное производство кортизола также проблематично. Надпочечниковая недостаточность, или болезнь Аддисона, характеризуется снижением выработки кортизола надпочечниками. Это может быть следствием нарушения работы надпочечников — они не вырабатывают достаточного количества кортизола — или следствием снижения доступности АКТГ из гипофиза. Пациенты с болезнью Аддисона могут иметь низкое кровяное давление, бледность, крайнюю слабость, утомляемость, медленные или вялые движения, головокружение и тягу к соли из-за потери натрия и высокого уровня калия в крови (гиперкалиемия).Жертвы также могут страдать от потери аппетита, хронической диареи, рвоты, поражений во рту и неоднородного цвета кожи. Диагностика обычно включает анализы крови и визуализацию надпочечников и гипофиза. Лечение включает заместительную терапию кортизолом, которую, как правило, следует продолжать всю жизнь.

Реакции окисления-восстановления

Химические реакции, лежащие в основе метаболизма, включают перенос электронов от одного соединения к другому посредством процессов, катализируемых ферментами.Электроны в этих реакциях обычно исходят от атомов водорода, которые состоят из электрона и протона. Молекула отдает атом водорода в форме иона водорода (H + ) и электрона, разбивая молекулу на более мелкие части. Потеря электрона или окисление высвобождает небольшое количество энергии; и электрон, и энергия затем передаются другой молекуле в процессе восстановления или получения электрона. Эти две реакции всегда происходят вместе в реакции окисления-восстановления (также называемой окислительно-восстановительной реакцией) — когда электрон проходит между молекулами, донор окисляется, а реципиент восстанавливается.Окислительно-восстановительные реакции часто протекают последовательно, так что восстановленная молекула впоследствии окисляется, передавая не только только что полученный электрон, но и полученную энергию. По мере развития серии реакций накапливается энергия, которая используется для объединения P i и АДФ с образованием АТФ, высокоэнергетической молекулы, которую организм использует в качестве топлива.

Реакции окисления и восстановления катализируются ферментами, запускающими удаление атомов водорода. Коферменты работают с ферментами и принимают атомы водорода.Двумя наиболее распространенными коферментами окислительно-восстановительных реакций являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). Их соответствующие восстановленные коферменты — это НАДН и ФАДН 2 , которые являются энергосодержащими молекулами, используемыми для передачи энергии во время создания АТФ.

Обзор главы

Метаболизм — это сумма всех катаболических (расщепление) и анаболических (синтез) реакций в организме. Скорость метаболизма измеряет количество энергии, используемой для поддержания жизни.Организм должен потреблять достаточное количество пищи для поддержания скорости метаболизма, если он хочет выжить очень долго.

Катаболические реакции расщепляют более крупные молекулы, такие как углеводы, липиды и белки из принятой пищи, на составляющие более мелкие части. Они также включают расщепление АТФ, который высвобождает энергию, необходимую для метаболических процессов во всех клетках по всему телу.

Анаболические реакции, или биосинтетические реакции, синтезируют более крупные молекулы из более мелких составных частей, используя АТФ в качестве источника энергии для этих реакций.Анаболические реакции увеличивают костную и мышечную массу, а также создают новые белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Реакции окисления-восстановления переносят электроны через молекулы, окисляя одну молекулу и восстанавливая другую, и собирая высвободившуюся энергию для преобразования P i и АДФ в АТФ. Ошибки метаболизма изменяют переработку углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот и могут привести к ряду болезненных состояний.

Контрольные вопросы

При какой реакции образуется моносахарид из полисахарида?

  1. реакция окисления – восстановления
  2. анаболическая реакция
  3. катаболическая реакция
  4. биосинтетическая реакция

Если анаболические реакции превышают катаболические, результат будет ________.

  1. потеря веса
  2. прибавка в весе
  3. изменение скорости метаболизма
  4. Развитие болезни

Когда НАД становится НАДН, кофермент был ________.

  1. уменьшенный
  2. оксид
  3. метаболизируется
  4. гидролизованный

Анаболические реакции используют энергию на ________.

  1. превращение АДФ в АТФ
  2. удаление фосфатной группы из ATP
  3. производит тепло
  4. расщепление молекул на более мелкие части

Вопросы о критическом мышлении

Опишите, как можно изменить метаболизм.

Увеличение или уменьшение мышечной массы приведет к увеличению или уменьшению метаболизма.

Опишите, как лечить болезнь Аддисона.

Болезнь Аддисона характеризуется низким уровнем кортизола. Один из способов лечения болезни — дать пациенту кортизол.

Глоссарий

анаболические гормоны
гормоны, стимулирующие синтез новых, более крупных молекул
анаболические реакции
реакции, в результате которых молекулы меньшего размера превращаются в молекулы большего размера
реакции биосинтеза
реакции, которые создают новые молекулы, также называемые анаболическими реакциями
катаболические гормоны
гормоны, стимулирующие распад более крупных молекул
катаболические реакции
реакции, в ходе которых более крупные молекулы расщепляются на составные части
FADH 2
молекула с высокой энергией, необходимая для гликолиза
флавинадениндинуклеотид (FAD)

Кофермент

, используемый для производства FADH 2
метаболизм
сумма всех катаболических и анаболических реакций, происходящих в организме
НАДН
молекула с высокой энергией, необходимая для гликолиза
никотинамидадениндинуклеотид (НАД)

Коэнзим

, используемый для производства НАДН
окисление
потеря электрона
окислительно-восстановительная реакция
(также, окислительно-восстановительная реакция) пара реакций, в которых электрон переходит от одной молекулы к другой, окисляя одну и восстанавливая другую
редуктор
получение электрона

анаболических и катаболических реакций

Начнем с клеточной теории.Теория клетки состоит в том, что основной структурной и функциональной единицей жизни является клетка. Каждый из вас начинал как клетка из зиготы. Даже кит начинается как отдельная микроскопическая клетка. Из этой исходной зиготы вы просто увеличиваете количество клеток.

Слева: одноклеточный организм под названием амеба. Справа: единственная человеческая щечная клетка.

Амеба — одноклеточное простейшее, обитающее в пруду. Круглая клетка справа — это типичная человеческая клетка, взятая изнутри чьей-то щеки. Несмотря на то, насколько сильно они выглядят по-разному и в разных средах обитания, между всеми живыми клетками есть много общего.(1) Например, у них обоих есть клеточные мембраны. Цитоплазма внутри любой клетки примерно на 80% состоит из воды. Поскольку большая часть вещества внутри — это вода, ее также называют внутриклеточной жидкостью (ICF) . (2) Все живые клетки живут в водной среде. Водная среда, в которой живет амеба, называется прудовой водой. Жидкость, окружающая человеческие клетки, называется тканевой жидкостью. Поскольку это вода вне клетки, она известна как внеклеточная жидкость (ECF). Фактически, если вы соскоблите верхние омертвевшие клетки с кожи, немного белой жидкости начнет выходить.

Два основных типа метаболических (биохимических) реакций: анаболическая и катаболическая

Давайте поговорим о двух основных типах метаболических реакций. Слово метаболический означает биохимический. Эти два типа называются анаболическими и катаболическими.

Анаболические реакции связаны с ростом. Катаболические связаны с высвобождением энергии и производством энергии. В любой момент происходят обе реакции. В совокупности все эти реакции называются метаболизмом .

Анаболические реакции, в основном, захватывают то, что есть в вашей пище, и образуют большие сложные молекулы. Контекст, в котором вы все слышали анаболики раньше, заключается в том, что атлеты будут принимать анаболические стероиды для роста. Когда сахара соединяются вместе для образования гликогена, это анаболизм. Когда вы соединяете аминокислоты для образования белков, как в мышцах, это анаболическая реакция. Когда жирные кислоты в вашей пище соединяются с образованием триглицерида, это анаболическая реакция.

Катаболические реакции — это расщепление органических молекул для получения энергии. Расщепление сахара для получения энергии, жира для получения энергии и т. Д. — все это катаболические процессы. Чтобы вспомнить, что такое катаболизм, представьте себе КАТАСТРОФУ, когда все разваливается и разваливается на части. Вы также можете подумать о КОШКАХ, которые разрывают вашу мебель.

Поддержание массы тела

Если вы взрослый, то этого роста вы не получите. Никто из нас не растет выше. Есть только одно направление, в котором мы можем расти, и оно шире. Поскольку большинство из нас на самом деле не хочет расти шире, это означает, что мы должны расщеплять молекулы в нашем теле так же быстро, как мы их производим, иначе мы станем толстыми.Даже культурист, увеличивающий количество белков в клетках своего тела, никогда не вырастет выше, а станет шире. Если мы хотим похудеть, мы должны замедлить рост. Как? Меньше есть. Эти органические молекулы образуются из пищи. Меньше еды замедляет анаболические реакции. Если вы делаете что-то, требующее энергии, например, упражнения, это ускоряет расщепление жиров и углеводов для получения энергии и ускоряет катаболические реакции. Если вы хотите похудеть, ешьте меньше и занимайтесь спортом.Физические упражнения ускоряют катаболические реакции. Если мы, взрослые, сохраняем баланс между анаболическим и катаболическим, мы останемся с таким же весом.

У детей эти реакции не должны быть сбалансированными. У ребенка анаболические реакции должны быть сильнее катаболических. Мальчики начинают свой рывок роста вслед за девочками. Поэтому в 7-8 классе девочки все равно выше мальчиков. Мальчики меняются через пару лет после девочек. Парни могут набрать 2-3 дюйма в этом скачке роста в возрасте 14-17 лет.В течение этого периода выращивания они съедят всю пищу в вашем холодильнике. За это время они растут как сумасшедшие. Но что происходит с мальчиками и девочками в 18-19 лет, так это то, что если они будут продолжать есть одинаково, они больше не станут выше, а станут шире. Это явление замечают все.

Два типа анаболических реакций

1. Реакции синтеза при дегидратации

Анаболические реакции включают соединение более мелких молекул вместе с образованием более крупных и сложных молекул.Это происходит за счет реакций синтеза дегидратации. Это наиболее распространенные способы преобразования меньших органических молекул в более сложные, которые применяются для образования углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот.

Помните, мы объясняли, как делают маргарин? Вы начинаете с полиненасыщенных растительных масел и гидрируете их так, чтобы они выглядели как насыщенные жиры, как у животных. Мы не называли это раньше, но это реакция восстановления, потому что она включает добавление атомов водорода и электронов к молекуле, чтобы в ней было больше калорий энергии.

2. Реакция восстановления. («RIG»)

Реакция восстановления включает присоединение к молекуле атомов водорода и электронов. Каждый раз, когда вы это делаете, он получает калории энергии, потому что, когда вы расщепляете углеводородную связь, он высвобождает энергию.

Между прочим, мнемоника для запоминания этого…
НЕФТЯНАЯ БУРОВКА: O xidation I sa L oss (of H + и e ), R eduction28 I 904 G ain (из H + и e )

Два типа катаболических реакций

1.Реакции гидролиза

Катаболизм — это разделение молекул на более мелкие с высвобождением энергии. Примером катаболической реакции является пищеварение и клеточное дыхание, когда вы расщепляете сахара и жиры для получения энергии. Гидролиз — это способ, которым это делается, и это в основном обратная реакция дегидратации. Разрушение белка на аминокислоты или триглицерида на жирные кислоты или дисахарида на моносахариды — все это гидролизные или катаболические реакции.

2. Реакции окисления («НЕФТЬ»)

Реакции окисления включают удаление атомов водорода и электронов из органической молекулы.

Антиоксиданты

Поскольку мы только что говорили о реакциях окисления, давайте рассмотрим, что такое антиоксиданты.

Есть такие молекулы, называемые свободными радикалами, которые окисляют или, другими словами, отщепляют атомы водорода и электроны от сложных органических молекул. Похоже, что когда это делают свободные радикалы, они ускоряют старение клеток, а также могут вызывать превращение нормальных клеток в раковые.

Антиоксидант не дает свободным радикалам отщеплять атомы водорода, как показано справа. Например, витамин C и витамин E являются антиоксидантами. Таким образом, цель приема антиоксидантов или употребления в пищу продуктов, содержащих их много, — помочь замедлить старение и предотвратить образование рака.

Клеточное дыхание

Анаболизм — обзор | Темы ScienceDirect

Ремоделирование матрикса

В отличие от анаболизма и фенотипической модуляции, аналогии между катаболизмом хряща при ОА и ремоделированием матрикса во время эндохондральной оссификации выявить труднее.Провоспалительные цитокины интерлейкин-1β (ИЛ-1β) и фактор некроза опухоли-α (TNF-α), по-видимому, не являются «игроками» во время хондрогенеза в эмбриональной или постнатальной пластинке роста и являются механизмом исчезновения аггрекана в пластинке. гипертрофическая зона не выяснена. 95 MMPs действительно играют важную роль в ремоделировании матрикса в обоих процессах. Локализация экспрессии MMP-13 в глубокой зоне хряща OA привела к предположению, что гипертрофия хондроцитов и связанное с этим продвижение отметок и утолщение субхондральной кости являются основными признаками прогрессирования заболевания.

Недавние исследования по выявлению ассоциированных с ОА полиморфизмов в гене, кодирующем аспорин (который ингибирует анаболизм хряща путем связывания с TGF-β), и в FRZB (который кодирует секретируемый белок 3 [sFRP3], связанный с завитками) 159, 160 поддержать эту концепцию. Члены семейства sFRP, включая sFRP3, представляют собой гликопротеины, которые противодействуют передаче сигналов лигандов Wnt через завитые мембраносвязанные рецепторы. 161 Растворимые ингибиторы передачи сигналов Wnt, такие как sFRP1 и LRP5, участвуют в поддержании плотности костей взрослого человека. 162–164 Эктопическая передача сигналов Wnt / β-catenin ведет к усиленной оссификации и подавлению образования хондроцитов во время развития скелета, 78 и нарушение передачи сигналов Wnt в хрящах и костях взрослых может иметь патологические последствия. Например, sFRP1 ингибирует образование остеокластов путем связывания с RANKL, , 165, и sFRP3, ингибирует пролиферацию остеобластов и увеличивает дифференцировку остеобластов независимо от канонической передачи сигналов Wnt / β-катенина. 166

В хряще ОА sFRP может играть роль в апоптозе хондроцитов. 167 Поскольку активация β-катенина в зрелых хрящевых клетках стимулирует гипертрофию; матричная минерализация; и экспрессия VEGF, ADAMTS5, MMP-13 и некоторых других MMP, 83 дефектное ингибирование передачи сигналов Wnt из-за полиморфизма FRZB может нарушить нормальный гомеостаз (приводя к аномальному метаболизму хрящей и костей).

БИОХИМИЯ

Раздел 5

Обмен веществ — Сумма всех химических реакций
внутри клетки.Его также можно описать как катаболизм , + анаболизм .

Химические реакции

Некоторые реакции требуют энергии. Чтобы сделать
эти реакции происходят, и продукт (ы) будет на более высоком уровне энергии
чем реагенты. В обмене веществ многие анаболических реакций падают.
в эту категорию. Анаболические реакции требуют энергии. Катаболические реакции
высвободить энергию.

Не все энергетически предпочтительные реакции являются спонтанными.Много раз
необходимо добавить энергии активации . Например, бумага
(целлюлоза = C6h22O6)
стабильно существует в присутствии кислорода. Хотя быстрое окисление
целлюлозы с образованием СО2, ч3О
и C энергетически благоприятствует, бумага не горит (горение = быстрое
окисление целлюлозы), если энергия активации (тепло) не равна
применяемый.

I. ФЕРМЕНТЫ

В клетке энергия, необходимая для запуска анаболических реакций как
а также энергия активации, необходимая для проведения многих катаболических реакций
не может быть непосредственно применен как тепло.Вместо этого клетки используют ферменты
чтобы снизить количество энергии, необходимое для возникновения реакций. Таким образом
ферменты
называются катализаторами , потому что облегчают реакции и ускоряют
их вверх, но они не вступают в реакции.

Ферменты снижают энергию активации реакций, потому что ферменты
способны (1) связываться с реагентами (, субстрат ), (2) заставлять
реагенты ( молекул субстрата ) очень близко друг к другу и (3)
искривляют молекулы подложки и дестабилизируют их электронные конфигурации.Это делает молекулы нестабильными и реактивными.

E + S <---> E-S <---> E + P

II.
Компоненты фермента:

  • Место на ферменте, где связывается субстрат, называется субстратом .
    сайт связывания
    или активный сайт фермента . Аллостерический сайт
    это сайт, отличный от активного сайта.
  • Апофермент = белковая часть
  • Кофакторы = представляют собой небелковые атомы или молекулы, которые связываются с
    апофермент.Они разделены на органические молекулы = коферментов ,
    и неорганические элементы = ионы металлов .
  • Коэнзимы = НАД + (никотинамидадениндинуклеотид), ФАД (флавинаденин
    динуклеотид), КоА (кофермент А)
  • Ионы металлов = железо, медь, кальций, цинк, магний.
  • Холоэнзим
    = Апофермент + кофактор

III. Фактор, влияющий на функцию фермента: (не
забудь о насыщенности!)

1) pH

2) Температура

3) Концентрация субстрата

4) Концентрация фермента

IV.Подавление ферментов:

a) Конкурентное ингибирование: Молекула с аналогичной структурой.
к нормальному субстрату может занимать (и блокировать) активный центр фермента.
Можно обратить вспять, добавив больше субстрата. Например. синтетаза фолиевой кислоты связывает
ПАБА —> фолиевая кислота. Препарат сульфаниламид имеет очень химическую структуру.
аналогично PABA, и лекарство будет связываться с активным центром фермента.
Однако синтетаза фолиевой кислоты не способна преобразовывать сульфаниламид.
ни во что.

б) Неконкурентный
Ингибирование:
Ингибиторы (например, свинец или другие металлы) могут связываться с
аллостерический участок изменяет форму фермента. Теперь активный сайт
отличается и не может связываться с субстратом.


ПОТОК ЭНЕРГИИ ПРИ МЕТАБОЛИЗМЕ

Энергия в метаболизме часто протекает в виде электронов. Если электроны
УТЕРЯНЫ, это называется окислением . Если электроны НАБИРАЮТСЯ, это
называется сокращением . Окисление связано с восстановлением ; который
если что-то окисляется, то восстанавливается что-то еще (помните
первый и второй законы термодинамики!).

В большинстве процессов окисления и восстановления, которые мы будем изучать , электроны
(e-) будет перемещаться с протонами (H +)
. Поэтому наблюдение за водородом
обеспечивает удобный способ узнать, была ли молекула окислена или восстановлена.

Кроме того, во многих окислительно-восстановительных реакциях мы будем рассматривать:
молекула никотинамидадениндинуклеотида ( NAD ), которая служит
как электронный челнок . NAD может стать СОКРАЩЕННЫМ до NADH 2 ,
а затем переносят электроны в другую реакцию и ОКИСЛЯЮТСЯ
вернуться к NAD . Другими словами, NAD может забирать электроны из
одна реакция и перенести их на другую.

Обратите внимание, что когда молекула ОКИСЛЯЕТСЯ на , она ТЕРЯЕТ ЭНЕРГИЮ . Также,
чем более восстановлена ​​молекула, тем больше энергии она содержит. (См. Стр.121.
— 122, фиг. 5.8 и 5.9 для описания НАД и окисления-восстановления.
реакции.)

Конечная цель во многих случаях катаболизма — отобрать энергию
от молекулы (источника пищи) улавливать энергию и хранить ее как ATP .

Есть три способа сделать
СПС:

1.) Подложка
уровень фосфорилирования
— где высокоэнергетический фосфат от
промежуточная фосфорилированная метаболическая молекула переносится
непосредственно на АДФ катаболическим путем, превращая его в АТФ .

2.) Окислительное фосфорилирование где молекула (источник пищи)
окисляется
, и энергия извлекается из электронов электроном
транспортная цепь
. Затем извлеченная энергия используется для производства ATP
с помощью процесса, известного как хемиосмос .

3.) Фотофосфорилирование — Это наблюдается только в клетках, несущих
фотосинтез. Здесь световая энергия используется для генерации электронов
а затем энергия извлекается из электронов с помощью электронного транспорта
цепь
.Как и при окислительном фосфорилировании, извлеченная энергия используется
произвести ATP путем хемиосмоса .

БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ

  • Аэробное дыхание , в котором кислород является конечным акцептором электронов
  • Анаэробное дыхание , в котором неорганическая молекула, кроме
    кислород — конечный акцептор электронов
  • Ферментация , в которой органическая молекула является конечным электроном
    акцептор, и
  • Фотосинтез , во время которого лучистая энергия преобразуется в химическую
    энергия

1.АЭРОБНОЕ ДЫХАНИЕ

Дыхание глюкозы (углеводный обмен) в качестве источника топлива
происходит в 3 стадии: гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов.

Глюкоза + 6O 2 —-> 6CO 2
+ 6H 2 O + энергия

(а) ГЛИКОЛИЗ
— или Эмбден Мейерхоф Тропа

  • Частичный распад (окисление) молекулы глюкозы (молекула 6-C)
    на 2 молекулы пировиноградной кислоты (молекулы 3-C).
  • Использует 2 АТФ и производит 4 АТФ . Итак, чистая прибыль составляет 2.
    ATP
  • Делает 2 NADH 2

(б) КРЕБС
ЦИКЛ

  • Дальнейшее окисление молекул углерода
  • Пировиноградная кислота —> ацетил-КоА + CO2
  • Регенерация щавелевоуксусной кислотой (4C) + ацетил-КоА (2C)
  • Произведено много НАДН и выделено 6 молекул СО2.

(c) ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ
ЦЕПЬ

Это серия ферментов, встроенных в мембрану. Эти ферменты используют
мембрана для создания хемиосмотического градиента ионов водорода. Этот градиент
ионов водорода называется движущей силой протона , и эта сила
поставляет энергию для синтетазы АТФ.

Ферменты цепи переноса электронов представляют собой серию окислительно-восстановительных
молекулы-носители электронов и протонные насосы.Эти ферменты используют энергию
в электронах от гликолиза и цикла Кребса, чтобы переместить протоны против
градиент концентрации для формирования движущей силы протона .

В митохондриях эукариот «прокачиваются» 3 пары протонов.
«между внутренней и внешней мембранами митохондрий во время одного
выходят из строя транспортную систему электронов, и их повторный вход вызывает
образование 3-х молекул АТФ. Однако у прокариот часто
меньше протонов переносится через мембрану за один проход (2 пары
в г.coli ), поэтому вырабатывается меньше АТФ (2 в E. coli ). В
Однако принцип тот же.

(2) БРОЖЕНИЕ:

  • Метаболизм пировиноградной кислоты и использование органической молекулы в качестве конечного электрона.
    акцептор
  • Не требует кислорода
  • Регенерация НАД + и НАДФ +
  • Вырабатывается очень мало энергии (1-2 АТФ в основном за счет гликолиза)
  • Конечные продукты: молочная кислота, CO2, этанол, бутандиол,
    пропионовая кислота, янтарная кислота, уксусная кислота и др.
  • Нет цикла Кребса или цепи переноса электронов
  • Обнаружен только в анаэробных и факультативных бактериях

(3) ДЫХАНИЕ


Сравнение ферментации и аэробного дыхания.

Вовлеченные пути Конечный акцептор электронов Чистые продукты
Ферментация гликолиз Органические молекулы 2 АТФ, CO2, этанол,

молочная кислота и др.
Дыхание гликолиз, цикл Кребса,

цепь переноса электронов
кислород 38 АТФ, CO2, h3O

Сводка по аэробному дыханию:

  • Помните, это для одной молекулы глюкозы!
  • НАДН будет производить 3 молекулы АТФ
  • FADH будет производить 2 молекулы АТФ
Гликолиз Цикл Кребса Электронный транспорт Итого нетто-выпуск
Произведено АТФ 4 2 6
АТФ использованный -2 -2
НАДН произведено 2 8 10
FADH произведено 2 2
CO2 произведено 6 6
O2 использованный 6 6
h3O используется 6 6
Произведено АТФ 2 ATP 2 ATP 34 ATP 38 ATP

Резюме
Метаболизма:

  • Помните, что мы смотрим только на метаболизм углеводов, но метаболизм
    жирные кислоты и белки в значительной степени следуют одним и тем же катаболическим путям.
  • Мы также не искали никаких анаболических путей, путей, которые используются для
    сложные молекулы из простых компонентов.


  • Лекция 4.

    КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЗМОВ ПО ПИТАНИЮ:

    Энергия — это способность выполнять работу. Бактериям нужна энергия для
    подвижность, активный транспорт питательных веществ в клетку и биосинтез
    компонентов клетки, таких как нуклеотиды, РНК, ДНК, белки, пептидогликан,
    и т.п.Другими словами, энергия требуется для запуска различных химических реакций.

    Для получения энергии бактерии ( хемогетеротрофов ) принимают богатые энергией
    соединения, такие как глюкоза, попадают в клетку и ферментативно расщепляют их
    высвободить свою энергию. Следовательно, бактерии нужен способ ловушки .
    , что
    высвобожденная энергия, поэтому она не тратится впустую в виде тепла и сохраняет энергию в форме
    которые могут быть использованы клетками. В основном энергия улавливается и накапливается
    в виде аденозинтрифосфата или ATP .Много АТФ
    нужен для нормального роста. Например, типичная растущая клетка E. coli должна
    синтезировать примерно 2,5 миллиона молекул АТФ в секунду до
    поддерживать его энергетические потребности.

    1) ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

    • свет — фототроф
    • окисление-восстановление органических и неорганических соединений — хемотроф

    2) ИСТОЧНИК УГЛЕРОДА

    • углекислый газ — автотроф (самоподачи)
    • органические соединения — гетеротроф

    ПРИМЕРЫ:

    • Хемогетеротрофы = энергия и углерод из органических молекул
    • Хемоавтотрофы = энергия восстановленных неорганических соединений и CO2
      как источник углерода.


Анаболические и катаболические пути — Метаболические пути — Высшая версия биологии человека

Ферменты контролируют метаболические пути. Ферменты изменяют субстрат на каждом этапе метаболического пути, чтобы в конце получить конечный продукт.

Существуют различные типы метаболических путей:

  • анаболические — этот тип пути требует энергии и используется для создания больших молекул из более мелких (биосинтез).
  • катаболический — этот тип пути высвобождает энергию и используется для расщепления больших молекул на более мелкие (разложение).

Пример анаболической реакции — синтез гликогена из глюкозы.

Примером катаболической реакции является процесс переваривания пищи, когда различные ферменты расщепляют частицы пищи, чтобы они могли абсорбироваться тонкой кишкой.

Метаболические пути могут быть обратимыми или необратимыми .Почти все пути обратимы.

Если конкретный фермент или субстрат недоступен в каком-либо пути, то иногда конечный продукт все же может быть получен с использованием альтернативного маршрута (другой метаболический путь). Это может занять больше времени, но все же приведет к необходимому конечному продукту.

Что такое анаболическое состояние? / Фитнес / Бодибилдинг

Во время анаболического состояния ткани человеческого тела получают энергию для роста и поддержания жизнедеятельности.Анаболизм требует энергии для возникновения, в отличие от катаболизма, который на самом деле обеспечивает источник энергии для анаболического состояния.


Понимание анаболизма

Противоположность разрушения, определяемая как наращивание, служит прекрасным объяснением анаболизма. Анаболическое состояние действует как полная противоположность катаболическому состоянию, которое не требует энергии для возникновения.

Через начальный катаболический процесс расщепления более крупных молекул пищи на более мелкие источники энергии организм окисляет эти крошечные химические нити и использует большую часть энергии для продвижения анаболизма.

Представьте себе единственную сферу, входящую в человеческое тело. Процесс пищеварения разбивает этот объект на множество маленьких сфер. Затем мышцы, прошедшие физическое упражнение или работу, поглощают эти маленькие объекты, превращая их в первоначальную единую сферу. Баланс этих двух процессов позволяет телу поддерживать здоровые и нормальные физические функции.


Стремление к анаболическому состоянию

Чтобы тело могло столкнуться с анаболическим состоянием, оно должно потреблять источник энергии.Продукты или добавки с полезными питательными веществами позволяют мышечной ткани получать указанную энергию. Однако, когда люди не потребляют достаточное количество пищи, происходит более высокий уровень катаболизма. Этот эффект в конечном итоге наносит вред здоровым мышцам и тканям тела после продолжительного периода времени.

В крайних случаях голодания организм начинает истощать необходимые и здоровые жировые отложения вместе с мышечной тканью, чтобы выжить.

На самом деле, если бы люди были в состоянии поддерживать постоянное состояние чистого и здорового анаболизма, у всех была бы вздутая мышечная масса во всех частях тела.Многие профессиональные спортсмены использовали анаболические препараты или добавки, которые способствуют усвоению пищевой энергии и белка в мышечной ткани.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *