Метаболизм относится ко всем химическим реакциям, происходящим внутри живых клеток. Бесчисленные химические реакции происходят в клетках и отвечают за все действия организмов. Вместе эти реакции составляют метаболизм организма.
Химические вещества, участвующие в этих реакциях, называются метаболитами.
Во всех реакциях:
Когда происходит химическая реакция, энергия либо поглощается, либо высвобождается. Это зависит от относительной силы разрываемых и образующихся связей.
В экзергонической реакции энергия передается в окружающую среду. Образовавшиеся узы прочнее разрываемых.
При эндергонической реакции энергия поглощается из окружающей среды. Образующиеся узы слабее разрываемых.
В клетке протекают два типа метаболических реакций:
Анаболические реакции расходуют энергию. Они эндергоничны. В анаболической реакции маленькие молекулы соединяются, чтобы образоваться более крупные. Например,
Катаболические реакции отдают энергию. Они экзэргонические. В катаболической реакции большие молекулы распадаются на более мелкие. Например
При дыхании глюкоза соединяется с кислородом и высвобождает полезную энергию, углекислый газ и воду. Эта полезная энергия хранится в соединении, называемом АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ - это энергетическая молекула, используемая всеми клетками организма для поддержки вторичных реакций, которые поддерживают нашу жизнь. АТФ - это химический энергетический нуклеотид, который связывает катаболизм и анаболизм.
Амфиболический путь - биохимический путь, который обслуживает как анаболические, так и катаболические процессы, называется амфиболическим путем. Важным примером амфиболического пути является цикл Кребса, который включает как катаболизм углеводов и жирных кислот, так и синтез анаболических предшественников для синтеза аминокислот.
Все метаболические пути должны регулироваться и контролироваться, чтобы остановить накопление конечного продукта, который не нужен. Клетка может контролировать метаболический путь посредством присутствия или отсутствия определенного фермента. Ферменты - это особые белковые молекулы, функция которых состоит в том, чтобы облегчить или иным образом ускорить большинство химических реакций в клетках. Они просто биологические катализаторы.
Различные химические вещества могут влиять на активность ферментов. Ингибиторы можно использовать для предотвращения связывания фермента с его субстратом. В результате ингибиторы могут напрямую контролировать ход метаболического пути.
Есть три типа торможения:
а. Конкурентное ингибирование - это происходит, когда молекула ингибитора связывается с активным сайтом фермента и препятствует связыванию субстрата. Они могут конкурировать с субстратом, потому что имеют похожую молекулярную форму. Пример: зарин
б. Неконкурентное ингибирование - это происходит, когда ингибитор не связывается с активным сайтом, но связывается с другой частью фермента и изменяет форму активного сайта. Это останавливает связывание субстрата с ферментом и сокращает время реакции. Неконкурентное ингибирование нельзя отменить путем увеличения концентрации субстрата. Пример: цианид, ртуть и серебро.
c. Подавление обратной связи. Другой способ управления метаболическим путем - подавление обратной связи. Это когда конечный продукт метаболического пути связывается с ферментом в начале пути. Этот процесс останавливает метаболический путь и, таким образом, предотвращает дальнейший синтез конечного продукта до тех пор, пока его концентрация не снизится. Чем выше концентрация конечного продукта, тем быстрее останавливается метаболический путь.
