Примеры метаболизма: Приведите пример метаболизма из жизни.

Что такое метаболизм — Здоровая Россия

20 Января 2011

Как энергия откладывается в жир, почему надо больше двигаться, если хочешь похудеть, и чем мужчины кардинально отличаются от женщин?

Слово «метаболизм» употребляют в речи диетологи и спортсмены, фитнес-инструкторы и вечно худеющие. Чаще всего термин употребляется в значении «обмен веществ». Но что это такое на самом деле, знают далеко не все. Попробуем разобраться.

Что это такое?

Метаболизм – это процессы, проходящие в любом живом организме для поддержания его жизни. Метаболизм позволяет телу расти, размножаться, заживлять повреждения и реагировать на окружающую среду. Для этого действительно необходим постоянный обмен веществ. Разделить процессы можно на два потока. Один разрушительный – катаболизм, другой созидательный – анаболизм.

Как похудеть с помощью спорта?

Основные правила тренировок, режим питания и полезные ссылки в специальном материале для тех, кто хочет похудеть.

Разборка на молекулярном уровне…

Любое питательное вещество, попадающее в организм, не может сразу пойти на его нужды. Например, белки из орехов, молока и человеческих мышц – совершенно разные, и друг друга заменить не могут. Однако они состоят из одних и тех же «кирпичиков» — аминокислот. Хотя в каждом из белков их разный набор и соотношение. Чтобы получить стройматериал для, например, бицепса, специальные ферменты разбирают содержащийся в молоке или котлете белок на отдельные аминокислоты, которые уже и идут в дело. Параллельно высвобождается энергия, измеряемая в калориях. Процесс разбора и есть катаболизм. Другой пример катаболизма – расщепление обычного сахара-рафинада на фруктозу и глюкозу.

… и сборочный цех

Организму недостаточно разобрать белки из съеденного на аминокислоты. Из них необходимо собрать новые белки для той же мышцы бицепса.

Мифы и правда о похудении

Можно ли сбросить несколько кило за одну тренировку, полезны ли миостимуляторы, и другие истории для ленивых.

Постройка сложных молекул из более мелких компонентов требует энергозатрат. На нее идут те самые калории, которые организм получил при «разборке». Этот процесс называется анаболизм. Еще пара наглядных примеров работы «сборочного цеха» организма – рост ногтей и заживление трещин в костях.

А откуда берется жир?

Если в процессе расщепления питательных веществ производится энергии больше, чем ее требуется на постройку новых клеток организма, появляется

явный избыток, который надо куда-то деть. Когда организм находится в состоянии покоя, метаболизм протекает в «фоновом» режиме и не требует активного расщепления и синтеза веществ. Но как только тело начинает двигаться, все процессы ускоряются и усиливаются. Возрастает и потребность в энергии и питательных веществах. Но даже у подвижного организма могут оставаться излишки калорий, если их поступает слишком много с пищей. Небольшая часть полученной и нерастраченной энергии складывается в виде углевода гликогена – источника энергии для активной работы мышц. Он запасается в самих мышцах и печени. Остальное накапливается в жировых клетках. Причем для их образования и жизни требуется гораздо меньше энергии, чем для постройки мышц или костей.

Как метаболизм связан с массой тела

Можно сказать, что вес тела — это катаболизм минус анаболизм. Другими словами, разница между количеством поступившей в организм энергии и использованной им. Так, один грамм съеденного жира дает 9 ккал, а то же количества белка или углевода – 4 ккал. Те же 9 ккал организм отложит в 1 грамм жира уже в своем теле, если не сумеет потратить. Несложный пример: съедаете бутерброд и ложитесь на диван. Из хлеба и колбасы организм получил жиры, белки, углеводы и 140 ккал. При этом лежащее тело потратит полученные калории только на расщепление съеденной пищи и немного на поддержание функций дыхания и кровообращения – около 50 ккал в час. Остальные 90 ккал превратятся в 10 г жира и отложатся в жировое депо. Если же любитель бутербродов выйдет на спокойную прогулку, полученные калории организм потратит примерно за час.

«Хороший» и «плохой» метаболизм?

Многие с завистью глядят на хрупкую девушку, регулярно лакомящуюся пирожными и не прибавляющую ни грамма веса. Принято считать, что у таких счастливчиков метаболизм хороший, а у тех, для кого кусочек сахара в чае грозит прибавкой веса – метаболизм плохой. На самом деле результаты исследований показывают, что действительно замедленный метаболизм наблюдается только при ряде заболеваний, например, гипотиреозе – недостатке гормона щитовидной железы. А у большинства людей с лишним весом нет никаких болезней, но наблюдается энергетический дисбаланс. То есть, энергии в организм поступает гораздо больше, чем ее нужно на самом деле, и она складируется про запас.

Статьи расхода калорий

Чтобы расход и получение калорий держать под контролем, стоит помнить основные направления дополнительных энергозатрат. 1. Чем выше масса тела, тем больше калорий ему требуется. Но, как мы знаем, жировой ткани надо совсем мало энергии для жизни, а вот мышечная потребляет достаточно. Поэтому 100-килограммовый культурист потратит больше калорий на ту же работу, что и его 100-килограммовый ровесник с неразвитыми мышцами и высоким процентом жира. 2. Чем старше становится человек, тем выше у него разница между поступлением энергии и ее тратами за счет гормонального дисбаланса и резкого снижения физической активности. 3. В метаболизме мужского организма активно участвует гормон тестостерон. Это настоящий естественный анаболик, заставляющий организм тратить энергию и ресурсы на выращивание дополнительных мышц. Именно поэтому мышечная масса у мужчин обычно гораздо выше, чем у женщин. А поскольку на поддержание жизнедеятельности мышц требуется гораздо больше энергии, чем для сохранения жира, то мужчина и женщина одного роста и веса тратят неодинаковое количество калорий на одни и те же действия. Проще говоря: мужчины больше тратят энергии, им требуется больше еды, а при желании они гораздо быстрее худеют.

Что надо знать о метаболизме

Вся жизнь организма – это баланс между расщеплением питательных веществ и получением из них энергии и энергозатратах при создании новых молекул и клеток. Если энергии поступает слишком много – она откладывается про запас в виде жировой ткани. Увеличить энергозатраты можно, много двигаясь или вырастив достаточное количество мышечной массы.

1 комментарий •

Чтобы оставить комментарий — необходимо быть авторизованным пользователем

Наследственные нарушения обмена веществ

Наследственные болезни обмена веществ (НБО)

Группа болезней, в которой нормальные метаболические процессы в тканях нарушены чаще всего из-за отсутствия или недостаточности определенного фермента и, как следствие, патологического накопления веществ, обладающих токсическим действием или нарушающих способность синтеза других жизненно важных соединений.

Что дает генетическое исследование?

Завершение диагностического поиска

Точный молекулярно-генетический анализ позволяет не проводить дальнейшие диагностические исследования и спрогнозировать реабилитационный потенциал пациента.

Подбор правильного лечения

Часть заболеваний из этой группы предполагает патогенетическое лечение, позволяющее избежать или значительно замедлить прогрессирование неврологической симптоматики.

Выявление риска передачи заболевания по наследству

Благодаря генетической диагностике можно просчитать риск заболевания в последующих поколениях и избежать повторных случаев в семье.

О заболевании: причины и виды

Мутации в отдельных генах приводят к нарушению синтеза или разрушению белков, углеводов, жиров и других продуктов обмена. Большинство из них связаны с дефектами ферментов или транспортных белков, в результате чего происходит блок определенного метаболического пути, перестает работать определенная биохимическая реакция и в клетках накапливаются субстраты этих реакций и их производные.

Основная симптоматика проявляется в результате накопления токсичных веществ перед блоком, патологических альтернативных путей метаболизма, уменьшения продукции энергетических субстратов или, как следствие, дефицита конечных продуктов биохимической реакции после блока метаболического пути.

Почти каждое заболевание из этой группы имеет несколько форм, которые различаются по возрасту его начала, клинической выраженности и нередко по типу наследования.

Основные формы НБО

• Нарушения обменов углеводов (например, болезни накопления гликогена)
• Аминоацидопатии (например, фенилкетонурия)
• Органические ацидопатии (например, алкаптонурия)
• Нарушения окисления жирных кислот (например, глутаровая ацидемия 2 типа)
• Лизосомные болезни (например, болезнь Гоше)

• Порфирии (например, острая перемежающаяся порфирия)
• Нарушение обмена пуринов и пиримидинов (например, синдром Леша–Найхана)
• Нарушение обмена стероидов (например, врожденная гиперплазия надпочечников)
• Пероксисомные болезни (например, синдром Цельвегера)
• Митохондриальные болезни (например, синдром Кернса–Сейра)

Панель: описание и возможности

Исследование проводится с помощью метода высокопроизводительного секвенирования (NGS) на секвенаторе Illumina NextSeq 500 со средним покрытием не менее 70–100х. В панель «Наследственные нарушения обмена веществ» входят более 500 генов, отвечающих за развитие наследственных болезней обмена, а также за часть заболеваний со схожими клиническими проявлениями, что позволяет облегчить дифференциальный поиск и выявление причины заболевания.

Показания к проведению исследования

В большинстве случаев врожденные нарушения метаболизма проявляются в первые дни жизни. Однако они могут остаться нераспознанными в период новорожденности, и диагноз может быть поставлен только через несколько месяцев и даже лет, а иногда дебютировать и во взрослом возрасте.

Врожденное нарушение обмена веществ должно рассматриваться как возможное состояние у любого ребенка с одним или более из указанных клинических проявлений:

Необъяснимое отставание умственного, двигательного развития, судороги

Повышенный уровень определенных метаболитов в крови или моче (например, при исследованиях мочи на органические ацидурии или крови с помощью тандемной масс- спектрометрии)

Необычный запах мочи или пота, в частности во время острого заболевания

Интермиттирующие эпизоды необъяснимой рвоты, ацидоза, нарушений психики, кома

Гепатомегалия

Почечные камни

Классические неврологические синдромы, ассоциированные с известными НБО

Синдром	Наследственные болезни обмена
Психоз, раздражительность, изменение настроения, гиперактивность, возбуждение или галлюцинации	Лизосомные болезни (болезнь Хантера, GM2 ганглиозидоз с поздним началом, болезнь Краббе, НЦЛ), нейрональный цероидный липофусциноз (НЦЛ), пероксисомные болезни, нарушение метаболизма пуринов, нарушение цикла мочевины, гомоцистинурия и другие.
Наследственные болезни обмена Лизосомные болезни (болезнь Хантера, GM2 ганглиозидоз с поздним началом, болезнь Краббе, НЦЛ), пероксисомные болезни, нарушение метаболизма пуринов, нарушение цикла мочевины, гомоцистинурия и другие.
Общая умственная отсталость/задержка развития с прогрессирующей неврологической симптоматикой, деменция	Лизосомные болезни, аминоацидопатии, органические ацидопатии, нарушение метаболизма углеводов, нарушение метаболизма микроэлементов (болезнь Вильсона–Коновалова), пероксисомные болезни
Наследственные болезни обмена Лизосомные болезни, аминоацидопатии, органические ацидопатии, нарушение метаболизма углеводов, нарушение метаболизма микроэлементов (болезнь Вильсона-Коновалова), пероксисомные болезни
Судороги	Преимущественно заболевания, поражающие серое вещество головного мозга, особенно пероксисомные болезни, некоторые лизосомные болезни (особенно нейрональный цероидный липофусциноз), пиридоксин-зависимые, биотин-обусловленные синдромы, нарушение обмена пируватов, митохондриальные заболевания
Наследственные болезни обмена Преимущественно заболевания, поражающие серое вещество головного мозга, особенно пероксисомные болезни, некоторые лизосомные болезни (особенно НЦЛ), пиридоксин-зависимые, биотин-обусловленные синдромы, нарушение обмена пирувата, митохондриальные заболевания
Потеря зрения	Вышеперечисленные синдромы
Наследственные болезни обмена Вышеперечисленные синдромы
Атрофия зрительного нерва	Наследственная атрофия зрительного нерва Лебера
Наследственные болезни обмена Наследственная атрофия зрительного нерва Лебера
Пигментный ретинит	Нарушения метаболизма пирувата, митохондриальные заболевания, синдром Рефсума, болезни накопления железа, абеталипопротеинемия
Наследственные болезни обмена Нарушения метаболизма пирувата, митохондриальные заболевания, синдром Рефсума, болезни накопление железа, абеталипопротеинемия
Симптом «вишневой косточки»	Болезнь Тея–Сакса, сиалидоз 2 типа
Наследственные болезни обмена Болезнь Тея-Сакса, сиалидоз 2 типа
Экстрапирамидные нарушения (в особенности ригидность, тремор или хорея)	Болезнь Вильсона–Коновалова, сидром Леша–Наяна, болезнь Сегавы, некоторые органические ацидопатии, нарушения гликолиза
Наследственные болезни обмена Болезнь Вильсона–Коновалова, сидром Леша–Наяна, болезнь Сегава, некоторые органические ацидопатии, нарушения гликолиза
Атаксия	Нарушение обмена пируватов, нарушение обмена аминокислот, органические ацидопатии, митохондриальные заболевания, дефекты цикла мочевины, нарушения обмена липопротеинов, пероксисомные болезни, некоторые лизосомные болезни
Наследственные болезни обмена Нарушение обмена пируватов, нарушение обмена аминокислот, органические ацидопатии, митохондриальные заболевания, дефекты цикла мочевины, нарушения обмена липопротеинов, пероксисомные болезни, некоторые лизосомные болезни
Пирамидная симптоматика и мозжечковый синдром с/без периферической нейропатии	Пероксисомные болезни (адренолейкодистрофия, синдром Цельвегера, позднее начало болезни Рефсума), болезнь Канавана, болезнь Александера, лизосомные болезни
Наследственные болезни обмена Пероксисомные болезни (адренолейкодистрофия, синдром Цельвейгера, позднее начало болезни Рефсума), болезнь Канавана, болезнь Александера, лизосомные болезни
Периферическая нейропатия с/без дизавтономии	Острая перемежающаяся порфирия, пероксисомные болезни, некоторые случаи болезни Рефсума, некоторые случаи абеталипопротеинемии, семейный амилоидоз
Наследственные болезни обмена Острая перемежающаяся порфирия, пероксисомные болезни, некоторые случаи болезни Рефсума, некоторые случаи абеталипопротеинемии, семейный амилоидоз
Миопатия	Нет данных
Наследственные болезни обмена Нет данных
Эпизодические крампи и миоглобинурия, связанные с физической нагрузкой	Нарушения гликолиза и гликогенолиза, нарушение окисления жирных кислот, нарушение цикла карнитина и его производных
Наследственные болезни обмена Нарушения гликолиза и гликогенолиза, нарушение окисления жирных кислот, нарушение цикла карнитина и его производных
Синдромы с «рваными красными волокнами»	Митохондриальные болезни
Наследственные болезни обмена Митохондриальные болезни

Преимущества генетического исследования

Генетические исследования позволяют выявлять мутации в известных генах, ассоциированных с НБО. Со временем уже существующие панели генов дополняются и расширяются с учетом мировых баз данных.

Точный молекулярно-генетический анализ позволяет не проводить дальнейшие диагностические исследования и более точно прогнозировать течение заболевания.

Анализ проходит быстро и безболезненно. Всё, что для него требуется — это образец крови. Специалисты сравнивают результаты с панелью, которая позволяет определить возможную причину заболевания.

Пациент получает точные результаты, на основании которых специалисты могут назначить максимально эффективное лечение.

При проведении процедуры строго соблюдается конфиденциальность.

Лечение

Большинство наследственных болезней обмена в настоящее время являются неизлечимыми, и работа врача сводится к симптоматической и патогенетической терапии: проведению диетотерапии (ограничению поступления в организм определенных веществ, употреблению специальных лечебных продуктов питания), назначению препаратов, направленных на снижение образования токсичных метаболитов, восполнению некоторых метаболитов, которых не хватает в организме, фермент-заместительной терапии.

При некоторых формах НБО (мукополисахаридозе 1 типа, ряде анемий и наследственных нарушениях иммунной системы) эффективно проведение трансплантации гемопоэтических стволовых клеток.

Поэтому важно установить диагноз как можно раньше, чтобы лечение было более эффективно.

Генетика лекарственного метаболизма

Подробнее

Генетика предрасположенностей

Подробнее

Генетика зачатия и беременности

Подробнее

Генетика наследственного рака

Подробнее

Остались вопросы?

Позвоните по номеру горячей линии
+7 (800) 333-45-38 или заполните форму!

Определение, таблица и примеры I StudySmarter

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что поддерживает вашу жизнь? Это еда? Это вода? Или это процессы, которые происходят в вашем организме? Ну, это на самом деле все они! Вода, которую мы пьем, и пища, которую мы едим, перевариваются организмом и превращаются в сахара, которые мы используем для получения энергии.

Пути, которыми наши тела переваривают то, что мы потребляем, можно рассматривать как метаболизм. Мы должны понимать эти процессы, потому что они постоянно происходят в нашем организме, поддерживают наше функционирование и обеспечивают круговорот питательных веществ в разных организмах, чтобы поддерживать баланс нашей экосистемы.

Итак, давайте углубимся в метаболических путей !

• Сначала мы рассмотрим определение метаболического пути.
• Затем мы изучим различные типы метаболических путей.
• После этого мы рассмотрим схему, показывающую некоторые метаболические пути.
• Наконец, мы рассмотрим несколько примеров, связанных с метаболическими путями.

Определение метаболического пути

Начнем с определения метаболического пути .

метаболический путь представляет собой серию химических реакций, связанных между собой промежуточными продуктами в живом организме.

Метаболизм можно рассматривать как все химические изменения, происходящие в живом организме.

Метаболические пути существуют, потому что клеткам необходимо выполнять химические реакции для поддержания функций организма, чтобы поддерживать вашу жизнь. Эти процессы превращают то, что мы едим и пьем, в энергию для работы нашего тела!

Слово «метаболизм» происходит от греческого слова «9».0037 метаболизмос », что означает изменение. Это изменение относится ко всем химическим процессам, происходящим внутри организма.

Метаболические пути обычно состоят из последовательности реакций, активируемых ферментами, где продукт предыдущей реакции становится отправной точкой или реагентом для следующей реакции.

• Ферменты — это белки, ускоряющие или катализирующие химические реакции в организме.

• Белки — это органических соединений , которые выполняют важные функции, такие как транспортировка материалов, контроль физиологических процессов, таких как рост, ускорение химических реакций, хранение вещей и т. д. Они состоят из более мелких молекул, называемых аминокислотами, которые могут быть связаны друг с другом с образованием полипептидов.

• Органические соединения — это соединения, которые содержат в основном углерод и могут поддерживать жизнь. Органические соединения также обычно состоят из водорода, кислорода или азота.

Основные метаболические пути в основном состоят из синтеза органических соединений, которые способствуют размножению, росту клеток, восстановлению, потреблению энергии и т. д.

Типы метаболических путей

Существует три типа метаболических путей, которые вам знаком с: анаболическими , катаболическими и амфиболическими путями.

Анаболические пути — это пути, которые требуют энергии для наращивания или построения молекул, как показано на рисунке 1. Например, накопление углеводов является примером анаболического пути.

Катаболические пути создают энергию за счет распада молекул, как показано на рисунке 1. Например, расщепление углеводов является примером катаболического пути.

Амфиболические пути — это пути, которые включают как анаболические, так и катаболические процессы.

Один из наиболее важных метаболических путей может включать расщепление или накопление органических соединений, называемых углеводами, для синтеза энергии для нашего тела.

• Углеводы представляют собой органические соединения, состоящие из водорода, углерода и кислорода, которые хранят энергию. Они являются основным источником энергии для организма.

Один из способов запомнить, что катаболические пути связаны с расщеплением молекул, состоит в том, чтобы подумать, что с в слове катаболический означает «расщепление» молекул. Напротив, анаболический эффект был бы противоположностью катаболическому.

Рисунок 1: Типы метаболических путей. Даниэла Лин, StudySmarter Originals.

Другим примером анаболического пути является производство сахара из углекислого газа или построение полипептидов из аминокислот. Расщепление аминокислот до их промежуточных соединений, с другой стороны, является примером катаболического пути .

Схема метаболических путей

Существует множество метаболических путей, некоторые из которых показаны в таблице ниже (рис. 2). Итак, давайте сделаем обзор некоторых наиболее важных метаболических путей человека:

Название процесса	Тип пути	Описание
Гликогенез	Анаболический	Этот процесс включает образование гликогена из глюкозы или сахара.
Гликолиз	Катаболический	Гликолиз — это процесс расщепления глюкозы.
Глюконеогенез	Анаболический	Глюконеогенез – это образование глюкозы из неуглеводов. Это происходит, когда нашему организму не хватает глюкозы или углеводов.
Окисление жирных кислот	Катаболизм	Процесс расщепления жирных кислот до продукта для запуска цикла лимонной кислоты.
Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса или цикл трикарбоновой кислоты)	Амфиболовая кислота	Начинается с продукта гликолиза и восстанавливает его до НАДН (никотинамидадениндинуклеотид).
Окислительное фосфорилирование (цепь переноса электронов)	Катаболическое	Процесс синтеза АТФ происходит путем распада переносчиков электронов.
Пентозофосфатный путь (PPP)	Амфиболический	Расщепляет промежуточные продукты гликолиза с образованием важных компонентов РНК и ДНК.
Цикл мочевины	Катаболический	Выводит токсичный аммиак из организма, расщепляя его до мочевины, которая затем выводится с мочой.

Основные определения для понимания процессов в таблице выше и в следующих нескольких разделах:

• Гликоген — это полисахарид, используемый животными, грибами и бактериями для хранения энергии. Гликоген состоит из множества связанных молекул глюкозы. Напротив, глюкоза, моносахарид, представляет собой простейшую форму сахара, из которой можно построить углеводы.

Если приведенная выше диаграмма не показывает, насколько сложен обмен веществ, то рисунок 2, безусловно, показывает! На первый взгляд это просто беспорядок из линий, но эти линии представляют соединения всех реагентов, промежуточных продуктов и продуктов взаимосвязанных процессов. Наше тело действительно многое делает для того, чтобы мы жили!

Рисунок 2: Проиллюстрированы метаболические пути в организме. Даниэла Лин, StudySmarter Originals.

Вас уже ошеломила общая картина? Ну, не волнуйтесь! Далее мы рассмотрим некоторые из наиболее важных примеров метаболических путей, чтобы лучше понять метаболизм.

Примеры метаболических путей

Давайте рассмотрим два наиболее важных процесса, которые позволяют живым организмам получать энергию и расщеплять ее для использования: фотосинтез и клеточное дыхание .

Фотосинтез — это анаболический путь

Фотосинтез — это процесс, используемый растениями для производства энергии.

Фотосинтез — это общий анаболический процесс, поскольку растения получают энергию от солнца для преобразования углекислого газа (\(CO_2\)) в глюкозу (\(C_6H_{12}O_6\)) или сахар.

Растения используют эти сахара для собственных нужд, но мы можем потреблять растения для получения их энергии. Общая реакция фотосинтеза:

$$ 6CO_2+ 6H_2O + \text{солнечная энергия} \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 $$

шагов фотосинтеза :

1. Светозависимые реакции: солнечная энергия преобразуется в химическую энергию в виде АТФ и НАДФН.

2. Светонезависимые реакции или цикл Кальвина: использует химическую энергию светозависимых реакций для образования глюкозы.

Клеточное дыхание — катаболический путь

Далее у нас клеточное дыхание .

Клеточное дыхание — это процесс, который мы используем для расщепления глюкозы для получения энергии, что делает его общим катаболическим процессом.

Общая реакция клеточного дыхания:

\(C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \longrightarrow 6CO_2+ 6H_2O + \text {химическая энергия}\)

, Гликолиз: Гликолиз – это процесс расщепления глюкозы, что делает его катаболическим процессом.

2. Окисление пирувата

• Превращение или окисление пирувата из гликолиза в ацетил-КоА, важный кофактор.

• Этот процесс является катаболическим, так как он включает окисление пирувата в ацетил-КоА.

3. Цикл лимонной кислоты (TCA или цикл Кребса):

• Начинается с продукта окисления пирувата и восстанавливает его до NADH (никотинамидадениндинуклеотид).

• Этот процесс является амфиболическим или одновременно анаболическим и катаболическим.

• Катаболическая часть происходит, когда ацетил-КоА окисляется до углекислого газа.

• Анаболическая часть происходит при синтезе НАДН и \(\text {FADH}_2\).

4. Окислительное фосфорилирование:

• Окислительное фосфорилирование включает расщепление переносчиков электронов НАДН и \(\text {FADH}_2\) с образованием АТФ.

• Расщепление переносчиков электронов делает его катаболическим процессом.

Обратите внимание, что общие реакции клеточного дыхания и фотосинтеза почти противоположны. Это потому, что они работают в тандеме, поскольку растения используют энергию солнца для преобразования углекислого газа, выделяемого другими организмами посредством клеточного дыхания, в глюкозу, которую мы расщепляем для получения энергии.

Одновременно растения выделяют кислород, который мы используем для дыхания и клеточного дыхания. Расщепленная глюкоза позволяет нам использовать химическую энергию в форме АТФ, которая может обеспечивать энергию для многих клеточных процессов. Этот «жизненный цикл» показан на рисунке 3 и имеет решающее значение для выживания.

Рисунок 3: Сравнение метаболических процессов. Даниэла Лин, StudySmarter Originals.

Имейте в виду, что существуют и другие метаболические процессы, которые не являются аэробными или не включают кислород. Эти процессы называются анаэробными процессами, такими как ферментация. Анаэробный метаболизм может расщеплять углеводы для получения энергии в отсутствие кислорода.

Ученые считают, что анаэробные процессы, такие как гликолиз, возникли много лет назад, когда в атмосфере не было кислорода. Несмотря на сложность метаболизма, живые организмы по-прежнему имеют общие пути, указывающие на нашу общую эволюционную историю.

Метаболические пути – основные выводы

• Метаболический путь представляет собой ряд химических реакций, связанных промежуточными продуктами.
• Метаболические пути существуют, потому что клеткам необходимо выполнять химические реакции для поддержания функций организма, чтобы поддерживать вашу жизнь. Эти процессы превращают то, что мы едим и пьем, в энергию для работы нашего тела.
• Анаболические пути — это пути, требующие энергии для наращивания или построения молекул. Например, фотосинтез является важным анаболическим путем.
• Катаболические пути — это пути, которые создают энергию за счет распада молекул. Например, клеточное дыхание является основным катаболическим путем.
• Амфиболические пути — это пути, которые включают как анаболические, так и катаболические процессы.

---

Ссылки

1. https://openoregon.pressbooks.pub/nutritionscience/chapter/3b-photogenesis-and-metabolism/
2. http://www.metabolicpathways.teithe.gr/?part=all〈= en
3. https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-morphic-biology/metabolic-pathway
4. http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/integration.htm#:~:text=В%20людей%2C%20%20самых%20важных,%20гликолиза%20и%20лимонной%20кислоты%20цикла.
5. https://openstax.org/books/biology-2e/pages/8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules
6. https://openstax.org/books/biology-2e /pages/6-1-энергия-и-метаболизм

Метаболические пути | Биология для неспециалистов I

Результаты обучения

• Определение различных типов метаболических путей

Рассмотрим метаболизм сахара. Это классический пример одного из многих клеточных процессов, использующих и производящих энергию. Живые существа потребляют сахара в качестве основного источника энергии, потому что молекулы сахара имеют большое количество энергии, хранящейся в их связях. По большей части фотосинтезирующие организмы, такие как растения, производят эти сахара. Во время фотосинтеза растения используют энергию (первоначально от солнечного света) для преобразования углекислого газа (CO ₂ ) в молекулы сахара (например, глюкозу: C ₆ H ₁₂ O ₆ ). Они потребляют углекислый газ и производят кислород в качестве побочного продукта. Эта реакция резюмируется следующим образом:

[латекс]6\текст{CO}_2+6\текст{H}_2\текст{O}\to\text{C}_6\text{H}_{12}\text {O}_6+6\text{O}_2[/latex]

Поскольку этот процесс включает синтез молекулы, запасающей энергию, для его продолжения требуется затрата энергии. Во время световых реакций фотосинтеза энергия обеспечивается молекулой, называемой аденозинтрифосфатом (АТФ), которая является основной энергетической валютой всех клеток. Точно так же, как доллар используется в качестве валюты для покупки товаров, клетки используют молекулы АТФ в качестве энергетической валюты для выполнения непосредственной работы. Напротив, молекулы-аккумуляторы энергии, такие как глюкоза, потребляются только для того, чтобы расщепляться для использования своей энергии. Реакция, которая собирает энергию молекулы сахара в клетках, нуждающихся в кислороде для выживания, может быть обобщена как реакция, обратная фотосинтезу. В этой реакции потребляется кислород, а в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ. Реакция резюмируется как:

[латекс]\текст{C}_6\текст{H}_{12}\текст{O}_6\to6\текст{H}_2\текст{O}+6\текст{CO}_2[/латекс ]

Обе эти реакции включают много стадий.

Процессы создания и расщепления молекул сахара иллюстрируют два примера метаболических путей. Метаболический путь представляет собой серию химических реакций, в которых исходная молекула шаг за шагом модифицируется через ряд метаболических промежуточных продуктов, в конечном итоге давая конечный продукт. В примере метаболизма сахара первый метаболический путь синтезирует сахар из более мелких молекул, а другой путь расщепляет сахар на более мелкие молекулы. Эти два противоположных процесса — первый, требующий энергии, и второй, производящий энергию, — называются анаболическими путями (строительство полимеров) и катаболическими путями (расщепление полимеров на мономеры) соответственно. Следовательно, метаболизм состоит из синтеза (анаболизма) и деградации (катаболизма) (рис. 1).

Рисунок 1. Катаболические пути – это те, которые вырабатывают энергию за счет расщепления более крупных молекул. Анаболические пути — это те, которые требуют энергии для синтеза более крупных молекул. Оба типа путей необходимы для поддержания энергетического баланса клетки.

Важно знать, что химические реакции метаболических путей не происходят сами по себе. Каждый этап реакции облегчается или катализируется белком, называемым ферментом. Ферменты играют важную роль в катализе всех типов биологических реакций — как тех, которые требуют энергии, так и тех, которые высвобождают энергию.