Метаболизм в биологии: виды и этапы обмена веществ в клетке

Какие существуют типы обмена веществ Биология

Для нормальной жизнедеятельности, здоровья, роста и развития организму необходимо питание. В процессе потребления пищи, переваривания и усвоения происходит целый набор различных реакций, превращающий потребляемые элементы в энергию. Эта совокупность последовательных действий называется в биологии метаболизмом.

Состав и характеристика

Метаболические процессы переваривания и усвоения пищи преследуют 3 конкретные цели:

  • образование клеточной энергии;
  • формирование строительных структур для белков, липидов, углеводов и вывод побочных продуктов жизнедеятельности из организма;
  • всё это способствует нормальным процессам жизнедеятельности и развитию организма.

Регуляция обмена веществ осуществляется с попадания питательных компонентов в организм и заканчивается выводом продуктов распада. Основными участниками обмена являются белки, жиры, углеводы, липиды, витамины и вода.

Катаболизм и анаболизм

Метаболизм в биологии

Метаболический синтез состоит из катаболизма и анаболизма. Подробнее их можно разобрать, рассмотрев схему:

Катаболические механизмы — совокупность реакций, приводящая к распаду сложных органических молекул на простые, что сопровождается синтезом энергии. Такой тип обмена называется энергетическим, или диссимиляцией.

В процессе катаболизма происходит распад органических компонентов на простые соединения (углекислый газ, вода, азотные соединения) и молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), являющиеся источником энергии для клетки. Завершающим этапом распада продуктов является амфиболизм.

АТФ — высокоэнергетический мононуклеотид, который запасается в клеточных структурах и расходуется на процессы синтеза — анаболизм.

Метаболизм

Определение анаболического синтеза или пластического обмена заключается в том, что во время реакционного процесса из простых соединений идёт синтез сложных органических молекул. К ассимиляции относят хемо и фотосинтез, синтез белков и углеводов и прочее. На эти действия активно используется энергия АТФ, которая образовалась в ходе диссимиляции питательных компонентов. Здесь важную роль играет тип питания организма — гетеротрофы производят перестройку молекул, а автотрофы способны к синтезу с нуля.

Оба процесса протекают при участии ферментов, которые катализируют (или ингибируют) стадии механизмов по необходимости, служат сигнальными молекулами в случае резких изменений в организме.

Пластический и энергетический баланс неразрывно связаны, так как образование энергии в ходе одного расходуется реакциями второго. Обратная связь заключается в том, что все шаги энергетического обмена могут существовать только при наличии ферментов, синтезируемых во время ассимиляции. Этапы представлены в таблице:

Метаболизм это

Регуляция всех обменных процессов протекает двумя путями — нервным и гуморальным. Нервный путь, за счёт гипоталамуса, регулирует уровень органических соединений, их распад, баланс тепла и энергии. Гуморальный тип — гормональные стимулы, регулирующие проницаемость клеточных мембран, активность и транспортировку ферментов.

Белковый обмен

Суть механизма белкового обмена заключается в синтезе, использовании и трансформации структурных единиц белка — аминокислот. Это очень важные молекулы в устройстве внутренних компонентов, потому в качестве источника энергии используются в самую последнюю очередь. Белки — структурная единица организма, выполняющая множество разных функций:

Метаболизм это в биологии

  1. Структурная.
  2. Защитная.
  3. Регулятивная.
  4. Транспортная.
  5. Сократительная.
  6. Двигательная.
  7. Запасающая.

В организме поступающие белки разрушаются до аминокислот во время пищеварения. Именно они являются побочным продуктом и служат конструктором для сбора белков, которые необходимы организму. Белковый механизм регулируется печенью, где соединения азота превращаются в мочевину и выводятся из организма. Избыток аминокислот уже идёт как энергетическая составляющая, синтезируя глюкозу для анаболических реакций.

Углеводный метаболизм

Существование углеводов является основой энергетического баланса. Главный сахарид, который используется — глюкоза. Именно она участвует во всех энергетических конструкциях, давая на основе своего распада молекулы АТФ. Недостаток глюкозы в крови приводит к нарушениям мозговой активности, что может понести за собой летальный исход.

Биология метаболизм это

Для поли и моносахаридов, которые попадают в организм, характерен вид крахмала, сахарозы, фруктозы и прочих сахаридов. Они всасываются в кровь стенками тонкого кишечника и окисляются до диоксида углерода и воды. Печень может запасать глюкозу в виде гликогена в своих клетках для использования при необходимости.

Регулируется углеводный обмен гормонами щитовидной железы, в первую очередь инсулином и глюкагоном. Нарушение регуляции уровня глюкозы называется сахарным диабетом. Инсулин способствует проведению вещества в клетки и регулирует уровень гликогена в печени, а глюкагон запускает синтез глюкозы из запасов гликогена. Такая система необходима для поддержания постоянного уровня сахара в крови.

Избыток сахаров, поступающих с пищей, приводит к образованию из них липидов и отложению жировых накоплений.

Класс липидов

Одна молекула липида запасает куда больше энергии, чем молекула углевода. Но при этом процесс окисления класса липидов куда сложнее и дольше. Первичный распад липидов происходит до глицерина и жирных кислот, которые всасываются в тонком кишечнике. Регулируется липидное взаимодействие железами внутренней секреции (поджелудочная железа).

Помимо запасания энергии, жиры несут ещё несколько важных функций:

Молекула липида

  1. Энергия, получаемая в ходе распада липидов, идёт на работу мышц, почек и печени.
  2. На основе липидов строятся все клеточные мембраны (двухслойное строение для соблюдения гидрофобности и гидрофильности).
  3. Жиры входят в состав гормонов и нейромедиаторов.
  4. Жировые прослойки защищают внутренние органы от сотрясений и повреждений.
  5. Липидный слой — идеальный способ терморегуляции в теле.

При избытке липидов они начинают откладываться, что приводит к ожирению. При недостатке — в липиды могут трансформироваться белки и углеводы.

Активные вещества

Биологически активные вещества, входящие в состав ферментов и иммунной системы называют витаминами. Их подразделяют на водорастворимые и жирорастворимые по способу их распада. Нехватка витаминов приводит к авитаминозу и различным смертельным заболеваниям.

Водорастворимые витамины (В1,2,5,6,9,12, РР, С) участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, регуляции кровотока, формировании компонентов иммунитета, белковом и липидном метаболизме, клеточном дыхании и диссимиляции.

Водорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины (A, D, E, K) формируют рост тканей, скелет, уровень кальция и фосфора, контролируют уровень свободных радикалов, и участвуют в процессах свёртываемости крови.

Многие витамины очень легко разрушаются при термической обработке пищи, потому необходимо соблюдать все условия приготовления и внимательно следить за этим. Наименее устойчивые — А, В1 и В2.

Механизм метаболизма в организме — основа всего функционирования от клеточного до органного уровня. Метаболизм регулирует и ускоряет практически все процессы, нуждающиеся в контроле из-за хрупкости своего постоянства. Именно пластический и энергетический обмены регулируют гомеостаз, как постоянство внутренней среды. От результата работы этой системы зависит рост и развитие организма, его здоровье и состояние на текущий момент.

Оцените статью
Na5.club
Добавить комментарий

Adblock
detector