Cechy przemian metabolicznych

Każdy organizm, niezależnie od stopnia złożoności, musi stale prowadzić wewnętrzne procesy umożliwiające mu przetrwanie i rozwój. Te procesy to uporządkowane przemiany chemiczne i energetyczne, które zachodzą w komórkach w sposób ciągły i wzajemnie powiązany. To właśnie one tworzą podstawę funkcjonowania życia i pozwalają komórkom reagować na potrzeby organizmu oraz zmieniające się warunki otoczenia.

Typy przemian metabolicznych

Anabolizm i katabolizm

Metabolizm (przemiana materii) to ogół reakcji chemicznych i towarzyszących im przemian energetycznych zachodzących w każdej komórce. Wyróżniamy dwa kierunki tych przemian: anabolizm i katabolizm.

Reakcje anaboliczne, czyli syntezy, prowadzą do powstawania złożonych związków (np. białek z aminokwasów, cukrów złożonych z cukrów prostych), w których wiązaniach chemicznych magazynowana jest energia. Produkty reakcji anabolicznych zawierają więc większą ilość energii niż ich substraty.

Wszystkie reakcje anaboliczne wymagają dostarczenia energii, są to więc reakcje endoergiczne. Energią wykorzystywaną do zachodzenia procesów anabolicznych czerpią głównie z rozkładu ATPATP (adenozynotrifosforan)ATP - wysokoenergetycznego związku chemicznego obecnego w każdej komórce. Przykładem procesu anabolicznego jest m.in. fotosynteza, podczas której energia świetlna zostaje najpierw zamieniona w energię wiązań chemicznych ATP, a ta z kolei w energię wiązań chemicznych w cukrach prostych.

RRQ3AMSDCE882

Grafika przedstawia wykres obrazujący zależność poziomu energii zawartej w związku (oś y) od rodzaju procesu (oś x). Wykres ma kształt paraboli z ramionami zwróconymi w dół. Pierwsza połowa paraboli obrazuje przemiany energii w procesach endoergicznych, w anabolizmie. U podstawy pierwszej połowy wykresu znajduje się napis "związki proste", a u szczytu, czyli w połowie paraboli znajduje się napis "związki złożone". W kierunku tej połowy wykresu skierowane są trzy strzałki podpisane jako "kumulowanie energii". Druga połowa paraboli obrazuje przemiany energii w procesach egzoergicznych, w katabolizmie. Biegnie ona od szczytu opisanego jako "związki złożone" w dół aż do osi x, gdzie znajduje się napis "związki proste". W kierunku tej połowy wykresu skierowane są trzy strzałki podpisane jako "uwalnianie energii".

Katabolizm to wszystkie reakcje, w wyniku których złożone cząsteczki są rozkładane do prostszych związków (np. białka do aminokwasów, a cukry złożone do cukrów prostych). Wiąże się to z uwalnianiem energii, czyli mamy w tym przypadku do czynienia z reakcjami egzoergicznymi. W rezultacie produkty reakcji katabolicznych zawierają mniej energii niż ich substraty. Przykładem procesu katabolicznego jest oddychanie komórkoweoddychanie komórkoweoddychanie komórkowe.

Intensywność przemian anabolicznych i katabolicznych jest ściśle kontrolowana i dostosowywana do warunków środowiskowych, co stanowi warunek utrzymania równowagi wewnątrzustrojowej (homeostazy). Natężenie przemian metabolicznych zmienia się również wraz z wiekiem – u młodych organizmów przeważają reakcje anaboliczne, w okresie dojrzewania intensywność obu typów reakcji wyrównuje się, natomiast w okresie starzenia przeważają reakcje kataboliczne.

Szlak i cykl metaboliczny

Szlak metaboliczny to szereg następujących po sobie reakcji metabolicznych, w których produkt jednej jest substratem kolejnej. Reakcje są katalizowane (przyspieszane) przez enzymyenzymenzymy, przebiegają w jednym kierunku i kończą się powstaniem określonego produktu.

R1N15TS5TNZBO

Schemat przedstawia szlak metaboliczny. Zapis w szeregu jest następujący: S strzałka w prawo, nad strzałką E1. A strzałka w prawo, nad strzałką E2. B strzałka w prawo, nad strzałką E3. C strzałka w prawo, nad strzałką E4. D strzałka w prawo, nad strzałką E5. E strzałka w prawo, nad strzałką E6. P.

Cykl metaboliczny różni się od szlaku tym, że podczas ostatniej reakcji odtwarzany jest substrat wyjściowy, dzięki czemu proces może on przebiegać od nowa.

R4VXNR9A4J3XS

Schemat przedstawia cykl metaboliczny. Zapis jest następujący. E strzałka w prawo, nad strzałką E1, dodatkowo nad strzałką S. A strzałka w prawo, nad strzałką E2. B strzałka w prawo, nad strzałką E4. Od B w bok strzałka w prawo do P, nad strzałką E3. Od B dalej w cyklu strzałka w prawo do C, nad strzałką E4. C strzałka w prawo, nad strzałką E5. D strzałka w prawo, nad strzałką E6. E, cykl powtarza się.

Polecenie 1

Zapoznaj się z treścią zadania. Swoją odpowiedź na pytanie zapisz w formularzu. Następnie obejrzyj film i sprawdź, czy twoje wyjaśnienie jest prawidłowe.

Zapoznaj się z treścią zadania. Swoją odpowiedź na pytanie zapisz w formularzu. Następnie zapoznaj się z filmem i sprawdź, czy twoje wyjaśnienie jest prawidłowe.

Metabolizm to całokształt przemian chemicznych zachodzących w komórkach wraz z towarzyszącymi im przemianami energetycznymi. Na metabolizm składają się dwie grupy procesów, przedstawione na schemacie.

RMqyHKUNKO7Fm

Schemat przedstawia procesy przemian chemicznych. Główny proces przechodzenia ADP + P indeks dolny i do ATP oraz w drugą stronę jest rozrysowany w centralnej części schematu. W górnej części schematu, wraz z przemianą ADP + P indeks dolny i do ATP, dopisano, że zachodzą procesy A czyli przemiana węglowodanów, tłuszczy, białek oraz tlenu do dwutlenku węgla i wody. W dolnej części schematu, wraz z przemianą ATP do ADP + P indeks dolny i, dopisano, że zachodzą procesy B czyli przemiana dwutlenku węgla i wody do węglowodanów, tłuszczy, białek oraz tlenu.

RqriYdj0X728u

Podaj nazwy (anabolizm/katabolizm) przedstawionych na schemacie grup procesów metabolicznych A i B. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając cechę charakteryzującą każdą z tych grup. (Uzupełnij).

RmqqDi8kSrHhA

Film nawiązujący do treści materiału pod tytułem "Podstawowe zasady metabolizmu".

Film nawiązujący do treści materiału pod tytułem "Podstawowe zasady metabolizmu".

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RmqqDi8kSrHhA

Film nawiązujący do treści materiału pod tytułem "Podstawowe zasady metabolizmu".

Podsumowanie

• Metabolizm to całokształt przemian chemicznych zachodzących w komórkach wraz z towarzyszącymi im przemianami energetycznymi.

• Procesy wchodzące w skład metabolizmu dzieli się na: anabolizm i katabolizm.

• Procesy anaboliczne i kataboliczne są zwykle wieloetapowe i mają postać: szlaków metabolicznych i cykli metabolicznych.

Ćwiczenia utrwalające