Der Stoffwechsel bezieht sich auf alle chemischen Reaktionen, die in lebenden Zellen stattfinden. Unzählige chemische Reaktionen finden in Zellen statt und sind für alle Aktionen von Organismen verantwortlich. Zusammen bilden diese Reaktionen den Stoffwechsel eines Organismus.
Die an diesen Reaktionen beteiligten Chemikalien werden als Metaboliten bezeichnet.
Bei allen Reaktionen:
Wenn eine chemische Reaktion stattfindet, wird Energie entweder aufgenommen oder freigesetzt. Dies hängt von den relativen Stärken der abgebrochenen und gebildeten Bindungen ab.
Bei einer exergonischen Reaktion wird Energie an die Umgebung abgegeben. Die gebildeten Bindungen sind stärker als die gebrochenen Bindungen.
Bei einer endergonischen Reaktion wird Energie aus der Umgebung absorbiert. Die gebildeten Bindungen sind schwächer als die gebrochenen Bindungen.
In der Zelle finden zwei Arten von Stoffwechselreaktionen statt:
Anabole Reaktionen verbrauchen Energie. Sie sind endergonisch. Bei einer anabolen Reaktion verbinden sich kleine Moleküle zu größeren. Beispielsweise,
Katabolische Reaktionen geben Energie ab. Sie sind exergonisch. Bei einer katabolen Reaktion werden große Moleküle in kleinere zerlegt. Beispielsweise
Bei der Atmung wird Glukose mit Sauerstoff kombiniert und setzt nutzbare Energie, Kohlendioxid und Wasser frei. Diese nutzbare Energie wird in einer Verbindung namens ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert. ATP ist das Kraftmolekül, das von allen Zellen eines Organismus verwendet wird, um die Sekundärreaktionen anzutreiben, die uns am Leben erhalten. ATP ist ein chemisches Energienukleotid, das Katabolismus und Anabolismus verbindet.
Amphibolischer Weg - Ein biochemischer Weg, der sowohl anabolen als auch katabolen Prozessen dient, wird als amphibolischer Weg bezeichnet. Ein wichtiges Beispiel für einen amphibolischen Weg ist der Krebszyklus, der sowohl den Abbau von Kohlenhydraten und Fettsäuren als auch die Synthese von anabolen Vorläufern für die Aminosäuresynthese umfasst.
Alle Stoffwechselwege müssen reguliert und kontrolliert werden, um den Aufbau eines nicht benötigten Endprodukts zu stoppen. Die Zelle kann einen Stoffwechselweg durch die Anwesenheit oder Abwesenheit eines bestimmten Enzyms steuern. Enzyme sind spezielle Proteinmoleküle, deren Funktion darin besteht, die meisten chemischen Reaktionen in Zellen zu erleichtern oder auf andere Weise zu beschleunigen. Sie sind einfach biologische Katalysatoren.
Verschiedene Chemikalien können die Enzymaktivität beeinflussen. Inhibitoren können verwendet werden, um die Bindung eines Enzyms an sein Substrat zu verhindern. Infolgedessen können Inhibitoren den Fortschritt eines Stoffwechselweges direkt steuern.
Es gibt drei Arten der Hemmung:
ein. Kompetitive Hemmung - Dies tritt auf, wenn ein Inhibitormolekül an das aktive Zentrum des Enzyms bindet und die Bindung des Substrats stoppt. Sie können mit dem Substrat konkurrieren, weil sie eine ähnliche Molekülform haben. Beispiel: Sarin
b. Nicht kompetitive Hemmung - Dies tritt auf, wenn ein Inhibitor nicht an das aktive Zentrum bindet, sondern an einen anderen Teil des Enzyms bindet und die Form des aktiven Zentrums ändert. Dies stoppt die Substratbindung an das Enzym und verkürzt die Reaktionszeit. Eine nicht kompetitive Hemmung kann nicht durch Erhöhen der Substratkonzentration rückgängig gemacht werden. Beispiel: Cyanid, Quecksilber und Silber.
c. Rückkopplungshemmung - Eine andere Möglichkeit, einen Stoffwechselweg zu steuern, ist die Rückkopplungshemmung. Dies ist der Fall, wenn das Endprodukt in einem Stoffwechselweg zu Beginn des Weges an ein Enzym bindet. Dieser Prozess stoppt den Stoffwechselweg und verhindert so die weitere Synthese des Endprodukts, bis die Endproduktkonzentration abnimmt. Je höher die Konzentration des Endprodukts ist, desto schneller stoppt der Stoffwechselweg.
