Apa itu metabolisme?

• Hipoglikemia

Tentang metabolisme atau metabolisme sekarang ada banyak bicara. Namun, kebanyakan orang tidak tahu apa itu metabolisme dan proses apa yang terus-menerus terjadi di tubuh kita.

Apa itu metabolisme?

Metabolisme adalah suatu transformasi kimia yang terjadi dalam tubuh setiap orang ketika nutrisi disuplai dan hingga saat ketika produk akhir dari semua transformasi dan transformasi diturunkan darinya ke lingkungan eksternal. Dengan kata lain, metabolisme dalam tubuh adalah serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalamnya untuk mempertahankan aktivitas vitalnya. Semua proses yang digabungkan oleh konsep ini memungkinkan organisme apa pun untuk berkembang biak dan berkembang, sambil mempertahankan semua strukturnya dan menanggapi pengaruh lingkungan.

Proses metabolisme

Sebagai aturan, proses metabolisme dibagi menjadi 2 tahap yang saling terkait, dengan kata lain, metabolisme terjadi dalam tubuh dalam dua tahap:

• Tahap I Anabolisme adalah proses kombinasi proses kimia, yang ditujukan untuk pembentukan sel dan komponen jaringan tubuh. Jika Anda mengungkapkan proses kimia, maka itu menyiratkan sintesis asam amino, nukleotida, asam lemak, monosakarida, protein.
• Tahap II. Katabolisme adalah proses pemisahan bahan makanan dan molekulnya sendiri menjadi zat yang lebih sederhana, sekaligus membebaskan energi yang terkandung di dalamnya. Keseimbangan tahap-tahap di atas memberikan kerja yang harmonis dan perkembangan tubuh, dan diatur oleh hormon. Enzim adalah penolong penting lainnya dalam proses metabolisme. Dalam proses metabolisme, mereka bertindak sebagai semacam katalis dan membuat beberapa bahan kimia dari yang lain.

Peran metabolisme dalam tubuh manusia

Anda harus tahu bahwa metabolisme terdiri dari semua reaksi, akibatnya berbagai sel dan jaringan tubuh dibangun dan energi yang berguna diekstraksi. Karena proses anabolik pada organisme apa pun berhubungan dengan pengeluaran energi untuk pembangunan sel dan molekul baru, dan proses katabolik melepaskan energi dan membentuk produk akhir seperti karbon dioksida, amonia, urea, dan air.

Dari penjelasan di atas, dapat dicatat bahwa proses metabolisme yang terkoordinasi dengan baik di dalam tubuh adalah kunci dari kerja semua organ manusia yang terkoordinasi dengan baik dan stabil, selain itu juga berfungsi sebagai indikator kesehatan yang baik. Karena laju metabolisme mempengaruhi kerja semua organ manusia. Ketidakseimbangan dalam proses metabolisme dapat menyebabkan konsekuensi serius bagi tubuh, yaitu - berbagai jenis penyakit.

Gangguan metabolisme dapat terjadi dengan berbagai perubahan pada setiap sistem tubuh, tetapi seringkali ini terjadi pada sistem endokrin. Kegagalan dapat terjadi dengan berbagai diet dan diet yang tidak sehat, dengan ketegangan saraf yang berlebihan dan stres. Karena itu disarankan untuk memperhatikan gaya hidup dan nutrisi Anda. Karena itu, jika Anda peduli dengan kesehatan Anda, perlu untuk melakukan pemeriksaan tubuh secara berkala, membersihkannya dari racun, dan, tentu saja, makan dengan benar, karena normalisasi metabolisme adalah kunci kesehatan Anda.

Sekarang Anda tahu segalanya tentang metabolisme, dan Anda tidak akan heran, metabolisme, apa itu? Dan Anda dapat pergi ke dokter tepat waktu untuk gangguan sekecil apa pun, yang selanjutnya akan membantu Anda menghindari banyak masalah.

Metabolisme (metabolisme) dan transformasi energi dalam tubuh

Metabolisme (metabolisme)

Metabolisme, atau metabolisme, adalah kombinasi dari proses biokimia dan proses aktivitas sel. Memastikan keberadaan organisme hidup. Ada proses asimilasi (anabolisme) dan disimilasi (katabolisme). Proses-proses ini adalah aspek yang berbeda dari satu proses metabolisme dan konversi energi pada organisme hidup.

Asimilasi

Asimilasi adalah proses yang terkait dengan penyerapan, asimilasi dan akumulasi bahan kimia yang digunakan untuk mensintesis senyawa yang diperlukan untuk tubuh.

Pertukaran plastik

Metabolisme plastik adalah seperangkat reaksi sintesis yang memastikan dimulainya kembali komposisi kimia, pertumbuhan sel.

Dissimilasi

Dissimilasi adalah proses yang berhubungan dengan penguraian zat.

Pertukaran energi

Metabolisme energi adalah kombinasi dari pemisahan senyawa kompleks dengan pelepasan energi. Organisme dari lingkungan dalam proses kehidupan dalam bentuk tertentu menyerap energi. Kemudian mereka mengembalikan jumlah yang setara dalam bentuk lain.

Proses asimilasi tidak selalu seimbang dengan proses disimilasi. Akumulasi zat dan pertumbuhan dalam organisme berkembang disediakan oleh proses asimilasi, sehingga mereka menang. Proses disimilasi mendominasi dengan kurangnya nutrisi, pekerjaan fisik yang intensif, dan penuaan.

Proses asimilasi dan disimilasi berkaitan erat dengan jenis-jenis nutrisi organisme. Sumber utama energi untuk organisme hidup di Bumi adalah sinar matahari. Secara tidak langsung atau langsung memenuhi kebutuhan energi mereka.

Autotroph

Autotrof (dari bahasa Yunani. Autos - diri dan piala - makanan, nutrisi) adalah organisme yang dapat mensintesis senyawa organik dari anorganik menggunakan jenis energi tertentu. Ada fototrof dan chemotroph.

Phototrophs

Phototrophs (dari bahasa Yunani. Foto - cahaya) - organisme yang untuk sintesis senyawa organik dari anorganik menggunakan energi cahaya. Beberapa prokariota (fotosintesis bakteri sulfur dan cyanobacteria) dan tanaman hijau milik mereka.

Chemotroph

Chemotrophs (dari bahasa Yunani. Kimia - Kimia) untuk sintesis senyawa organik dari anorganik menggunakan energi dari reaksi kimia. Ini termasuk beberapa prokariota (bakteri besi, bakteri belerang, pengikat nitrogen, dll.). Proses autotrofik lebih terkait dengan proses asimilasi.

Heterotrof

Heterotrof (dari bahasa Yunani. Heteros - yang lain) - adalah organisme yang mensintesis senyawa organik mereka sendiri dari senyawa organik jadi yang disintesis oleh organisme lain. Sebagian besar prokariota, jamur, dan hewan adalah milik mereka. Bagi mereka, sumber energi adalah bahan organik yang mereka terima dari makanan: organisme hidup, residu atau produk limbah mereka. Proses utama organisme heterotrofik - penguraian zat - didasarkan pada proses disimilasi.

Energi dalam sistem biologis digunakan untuk menyediakan berbagai proses dalam tubuh: panas, mekanik, kimia, listrik, dll. Sebagian energi selama reaksi pertukaran energi dihamburkan sebagai panas, sebagian disimpan dalam ikatan kimia berenergi tinggi dari senyawa organik tertentu. Zat universal semacam itu adalah adenosin trifosfat ATP. Ini adalah akumulator kimiawi universal dari energi dalam sel.

Di bawah aksi enzim, satu residu asam fosfat dibelah. Kemudian ATP berubah menjadi adenosin difosfat - ADP. Dalam hal ini, sekitar 42 kJ energi dilepaskan. Penghapusan dua residu asam fosfat menghasilkan adenosin monofosfat - ATP (84 kJ energi dilepaskan). Molekul AMP dapat dibelah. Dengan demikian, selama pemecahan ATP, sejumlah besar energi dilepaskan, yang digunakan untuk mensintesis senyawa yang diperlukan tubuh, untuk mempertahankan suhu tubuh tertentu, dll.

Sifat ikatan makroergik ATP akhirnya tetap tidak diklarifikasi, meskipun mereka melebihi intensitas energi dari ikatan biasa beberapa kali.

Apa itu metabolisme?

Hemat waktu dan jangan melihat iklan dengan Knowledge Plus

Hemat waktu dan jangan melihat iklan dengan Knowledge Plus

Jawabannya

Jawabannya diberikan

Kami sudah cukup

Proses metabolisme dalam tubuh :)

Hubungkan Knowledge Plus untuk mengakses semua jawaban. Dengan cepat, tanpa iklan dan istirahat!

Jangan lewatkan yang penting - hubungkan Knowledge Plus untuk melihat jawabannya sekarang.

Tonton video untuk mengakses jawabannya

Oh tidak!
Tampilan Tanggapan Sudah Berakhir

Hubungkan Knowledge Plus untuk mengakses semua jawaban. Dengan cepat, tanpa iklan dan istirahat!

Jangan lewatkan yang penting - hubungkan Knowledge Plus untuk melihat jawabannya sekarang.

Tonton video untuk mengakses jawabannya

Oh tidak!
Tampilan Tanggapan Sudah Berakhir

• Komentar
• Tandai pelanggaran

Jawabannya

Jawabannya diberikan

Lola Stuart

seperangkat reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup untuk menopang kehidupan. Proses-proses ini memungkinkan organisme untuk tumbuh dan berlipat ganda, mempertahankan struktur mereka dan menanggapi pengaruh lingkungan. Metabolisme biasanya dibagi menjadi dua tahap: dalam godecatabolisme, zat organik kompleks terdegradasi menjadi yang lebih sederhana; Dalam proses anabolisme dengan biaya energi, zat seperti protein, gula, lipid dan asam nukleat disintesis.

METABOLISME

METABOLISME, atau metabolisme, transformasi kimia yang terjadi sejak saat nutrisi memasuki organisme hidup hingga saat ketika produk akhir dari transformasi ini dilepaskan ke lingkungan eksternal. Metabolisme mencakup semua reaksi, sebagai akibatnya elemen struktural sel dan jaringan dibangun, dan proses di mana energi diekstraksi dari zat yang terkandung dalam sel. Kadang-kadang, demi kenyamanan, kedua sisi metabolisme dipertimbangkan secara terpisah - anabolisme dan katabolisme, mis. proses penciptaan zat organik dan proses perusakannya. Proses anabolik biasanya dikaitkan dengan pengeluaran energi dan mengarah pada pembentukan molekul kompleks dari yang lebih sederhana, proses katabolik disertai dengan pelepasan energi dan menghasilkan pembentukan produk akhir seperti (limbah) metabolisme seperti urea, karbon dioksida, amonia dan air.

Istilah "metabolisme" telah memasuki kehidupan sehari-hari sejak dokter mulai mengasosiasikan kelebihan berat badan atau kekurangan berat badan, kegugupan berlebihan atau, sebaliknya, kelesuan pasien dengan metabolisme meningkat atau menurun. Untuk penilaian tentang intensitas metabolisme, lakukan tes untuk "metabolisme primer". Metabolisme basal adalah indikator kemampuan tubuh untuk menghasilkan energi. Tes dilakukan pada perut kosong saat istirahat; mengukur penyerapan oksigen (O₂) dan pelepasan karbon dioksida (CO₂). Membandingkan nilai-nilai ini, tentukan seberapa penuh tubuh menggunakan ("membakar") nutrisi. Hormon kelenjar tiroid mempengaruhi intensitas metabolisme, oleh karena itu, ketika mendiagnosis penyakit yang terkait dengan gangguan metabolisme, dokter semakin mengukur tingkat hormon ini dalam darah. Lihat juga GLAND TIRROID.

Metode penelitian.

Ketika mempelajari metabolisme salah satu nutrisi, semua transformasinya dilacak dari bentuk di mana ia memasuki tubuh hingga produk akhir yang dikeluarkan dari tubuh. Dalam studi tersebut, satu set metode biokimia yang sangat beragam digunakan.

Penggunaan hewan atau organ utuh.

Senyawa yang diteliti diberikan pada hewan, dan kemudian produk konversi yang mungkin (metabolit) dari zat ini ditentukan dalam urin dan kotorannya. Informasi yang lebih spesifik dapat diperoleh dengan memeriksa metabolisme organ tertentu, seperti hati atau otak. Dalam kasus ini, zat disuntikkan ke pembuluh darah yang sesuai, dan metabolitnya ditentukan dalam darah yang mengalir dari organ.

Karena prosedur semacam ini sangat sulit, seringkali bagian tipis organ digunakan untuk penelitian. Mereka diinkubasi pada suhu kamar atau pada suhu tubuh dalam larutan dengan penambahan zat, metabolisme yang dipelajari. Sel-sel dalam sediaan seperti itu tidak rusak, dan karena bagian-bagiannya sangat tipis, zat tersebut dengan mudah menembus ke dalam sel dan dengan mudah meninggalkannya. Terkadang kesulitan muncul karena zat melewati membran sel terlalu lambat. Dalam kasus ini, jaringan dihancurkan untuk menghancurkan membran, dan tumbuk sel diinkubasi dengan zat uji. Dalam percobaan tersebut, ditunjukkan bahwa semua sel hidup mengoksidasi glukosa menjadi CO₂ dan air dan hanya jaringan hati yang mampu mensintesis urea.

Penggunaan sel.

Bahkan sel adalah sistem yang sangat kompleks. Mereka memiliki nukleus, dan di sitoplasma sekitarnya ada tubuh yang lebih kecil, yang disebut. organel dengan berbagai ukuran dan tekstur. Dengan menggunakan teknik yang tepat, jaringan dapat "dihomogenisasi," dan kemudian mengalami sentrifugasi diferensial (pemisahan) dan formulasi yang hanya mengandung mitokondria, hanya mikrosom, atau cairan bening - sitoplasma. Obat-obatan ini dapat secara terpisah diinkubasi dengan senyawa yang metabolismenya dipelajari, dan dengan cara ini dapat ditentukan struktur subseluler tertentu yang terlibat dalam transformasi berturut-turut. Ada kasus ketika reaksi awal terjadi di sitoplasma, produknya mengalami transformasi menjadi mikrosom, dan produk dari transformasi ini masuk ke dalam reaksi baru yang sudah ada di mitokondria. Inkubasi bahan yang diteliti dengan sel-sel hidup atau dengan homogenat jaringan biasanya tidak mengungkapkan tahap-tahap individu dari metabolisme, dan hanya percobaan berurutan di mana satu atau struktur subselular lainnya digunakan untuk inkubasi memungkinkan kita untuk memahami seluruh rantai peristiwa.

Penggunaan isotop radioaktif.

Untuk mempelajari metabolisme suatu zat, seseorang perlu: 1) metode analitik yang tepat untuk menentukan zat ini dan metabolitnya; dan 2) metode untuk membedakan zat yang ditambahkan dari zat yang sama yang sudah ada dalam persiapan biologis. Persyaratan ini berfungsi sebagai hambatan utama dalam studi metabolisme sampai isotop radioaktif unsur dan, pertama-tama, karbon radioaktif 14 C. Ditemukan dengan munculnya senyawa berlabel 14 C, serta instrumen untuk mengukur radioaktivitas lemah, kesulitan ini diatasi. Jika asam lemak berlabel 14 C ditambahkan ke sediaan biologis, misalnya, ke suspensi mitokondria, maka tidak diperlukan analisis khusus untuk menentukan produk dari transformasinya; untuk memperkirakan tingkat penggunaannya, cukup untuk mengukur radioaktivitas fraksi mitokondria yang diproduksi secara sukses. Teknik yang sama memudahkan untuk membedakan molekul asam lemak radioaktif yang diperkenalkan oleh peneliti dari molekul asam lemak yang sudah ada dalam mitokondria pada awal percobaan.

Kromatografi dan elektroforesis.

Selain persyaratan di atas, seorang ahli biokimia juga membutuhkan metode untuk memisahkan campuran yang terdiri dari sejumlah kecil zat organik. Yang paling penting dari mereka - kromatografi, yang didasarkan pada fenomena adsorpsi. Pemisahan komponen campuran dilakukan baik di atas kertas atau dengan adsorpsi pada sorben, yang diisi kolom (tabung kaca panjang), diikuti oleh elusi bertahap (pelindian) dari masing-masing komponen.

Pemisahan dengan elektroforesis tergantung pada tanda dan jumlah muatan molekul terionisasi. Elektroforesis dilakukan di atas kertas atau pada beberapa pembawa inert (tidak aktif), seperti pati, selulosa, atau karet.

Metode pemisahan yang sangat sensitif dan efisien adalah kromatografi gas. Ini digunakan dalam kasus-kasus ketika zat-zat yang akan dipisahkan berada dalam keadaan gas atau dapat dipindahkan ke sana.

Isolasi Enzim.

Hewan, organ, bagian jaringan, homogenat dan fraksi organel seluler menempati tempat terakhir dalam rangkaian - enzim yang mampu mengkatalisasi reaksi kimia tertentu. Isolasi enzim dalam bentuk yang dimurnikan adalah bagian penting dalam studi metabolisme.

Kombinasi dari metode-metode ini memungkinkan kami untuk melacak jalur metabolisme utama di sebagian besar organisme (termasuk manusia), untuk menentukan secara tepat di mana berbagai proses ini terjadi, dan untuk mengetahui tahapan berturut-turut dari jalur metabolisme utama. Sampai saat ini, ribuan reaksi biokimia individu diketahui, dan enzim yang terlibat di dalamnya telah dipelajari.

Metabolisme sel.

Sel hidup adalah sistem yang sangat terorganisir. Ini memiliki berbagai struktur, serta enzim yang dapat menghancurkannya. Ini juga mengandung makromolekul besar yang dapat memecah menjadi komponen yang lebih kecil sebagai hasil hidrolisis (membelah di bawah aksi air). Sel biasanya mengandung banyak kalium dan natrium sangat sedikit, meskipun sel ada di lingkungan di mana ada banyak natrium dan kalium yang relatif sedikit, dan membran sel mudah ditembus oleh kedua ion. Akibatnya, sel adalah sistem kimia, sangat jauh dari keseimbangan. Kesetimbangan terjadi hanya dalam proses autolisis post-mortem (pencernaan sendiri di bawah aksi enzimnya sendiri).

Kebutuhan energi.

Untuk menjaga sistem dalam keadaan yang jauh dari keseimbangan kimia, maka diperlukan untuk melakukan pekerjaan, dan untuk keperluan ini energi diperlukan. Memperoleh energi ini dan melakukan pekerjaan ini adalah kondisi yang sangat diperlukan bagi sel untuk tetap dalam keadaan stasioner (normal), jauh dari keseimbangan. Pada saat yang sama, ia juga melakukan pekerjaan lain yang berkaitan dengan interaksi dengan lingkungan, misalnya: dalam sel otot, kontraksi; dalam sel saraf - melakukan impuls saraf; dalam sel-sel ginjal - pembentukan urin, berbeda secara signifikan dalam komposisi dari plasma darah; dalam sel-sel khusus saluran pencernaan - sintesis dan sekresi enzim pencernaan; dalam sel-sel kelenjar endokrin - sekresi hormon; dalam sel kunang-kunang - bersinar; dalam sel-sel beberapa ikan - generasi pelepasan listrik, dll.

Sumber energi.

Dalam salah satu contoh di atas, sumber energi langsung yang digunakan sel untuk menghasilkan kerja adalah energi yang terkandung dalam struktur adenosine trifosfat (ATP). Karena sifat strukturnya, senyawa ini kaya akan energi, dan pemutusan ikatan antara gugus fosfatnya dapat terjadi sedemikian rupa sehingga energi yang dilepaskan digunakan untuk produksi pekerjaan. Namun, energi tidak dapat dibuat tersedia untuk sel dengan pemecahan hidrolitik sederhana dari ikatan fosfat ATP: dalam hal ini, ia terbuang, dilepaskan sebagai panas. Proses tersebut harus terdiri dari dua tahap berturut-turut, yang masing-masing melibatkan produk antara, ditunjuk di sini X - F (dalam persamaan di atas X dan Y berarti dua zat organik yang berbeda; Φ - fosfat; ADP - adenosin difosfat):

Karena ATP diperlukan untuk hampir semua manifestasi aktivitas sel, tidak mengherankan bahwa aktivitas metabolisme sel-sel hidup terutama ditujukan pada sintesis ATP. Berbagai rangkaian reaksi kompleks yang menggunakan energi kimia potensial yang terkandung dalam molekul karbohidrat dan lemak (lipid) melayani tujuan ini.

METABOLISME KARBOHIDRAT DAN LIPIDA

Sintesis ATP.

Anaerob (tanpa oksigen). Peran utama karbohidrat dan lemak dalam metabolisme seluler adalah bahwa pembelahannya menjadi senyawa yang lebih sederhana menghasilkan sintesis ATP. Tidak ada keraguan bahwa proses yang sama berjalan pada sel pertama yang paling primitif. Namun, di atmosfer yang kekurangan oksigen, oksidasi karbohidrat dan lemak menjadi CO₂ itu tidak mungkin. Sel-sel primitif ini memiliki semua mekanisme di mana restrukturisasi struktur molekul glukosa menyediakan sintesis sejumlah kecil ATP. Kita berbicara tentang proses yang disebut mikroorganisme fermentasi. Pencernaan glukosa menjadi etil alkohol dan CO paling baik dipelajari.₂ dalam ragi.

Selama 11 reaksi berurutan yang diperlukan untuk menyelesaikan transformasi ini, sejumlah produk antara terbentuk, yaitu ester fosfat (fosfat). Kelompok fosfat mereka ditransfer ke adenosin difosfat (ADP) dengan pembentukan ATP. Hasil bersih ATP adalah 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang terbelah dalam proses fermentasi. Proses serupa terjadi di semua sel hidup; karena mereka memasok energi yang diperlukan untuk aktivitas vital, mereka kadang-kadang (tidak benar) disebut respirasi sel anaerob.

Pada mamalia, termasuk manusia, proses seperti itu disebut glikolisis dan produk akhirnya adalah asam laktat, bukan alkohol dan CO.₂. Seluruh urutan reaksi glikolisis, dengan pengecualian pada dua tahap terakhir, benar-benar identik dengan proses yang terjadi dalam sel-sel ragi.

Aerob (menggunakan oksigen). Dengan munculnya oksigen di atmosfer, sumber yang tampaknya adalah fotosintesis tanaman, selama evolusi dikembangkan suatu mekanisme yang memastikan oksidasi lengkap glukosa menjadi CO₂ dan air, proses aerobik di mana hasil bersih ATP adalah 38 molekul ATP per molekul glukosa teroksidasi. Proses konsumsi oksigen oleh sel-sel untuk pembentukan senyawa yang kaya energi ini dikenal sebagai respirasi sel (aerob). Berbeda dengan proses anaerob, yang dilakukan oleh enzim sitoplasma, proses oksidatif terjadi di mitokondria. Dalam mitokondria, asam piruvat, produk antara yang terbentuk dalam fase anaerob, dioksidasi menjadi CO.₂ dalam enam reaksi berurutan, di mana masing-masing pasangan elektron ditransfer ke akseptor - koenzim nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). Urutan reaksi ini disebut siklus asam tricarboxylic, siklus asam sitrat, atau siklus Krebs. Dari setiap molekul glukosa 2 molekul asam piruvat terbentuk; 12 pasang elektron terpecah dari molekul glukosa selama oksidasi, dijelaskan oleh persamaan:

Transfer elektron

Setiap mitokondria memiliki mekanisme dimana NAD tereduksi (NAD HN, di mana H adalah hidrogen) terbentuk dalam siklus asam trikarboksilat mentransfer pasangan elektronnya ke oksigen. Namun, transfer tidak terjadi secara langsung. Elektron ditransmisikan "dari tangan ke tangan" dan, hanya setelah melewati rantai pembawa, mereka bergabung dengan oksigen. "Rantai transpor elektron" ini terdiri dari komponen-komponen berikut:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid ® Coenzyme Q ®

® Sitokrom b ® Sitokrom c ® Sitokrom a ® O₂

Semua komponen sistem ini yang berada di mitokondria tetap dalam ruang dan saling terhubung satu sama lain. Keadaan mereka memfasilitasi transfer elektron.

NAD mengandung asam nikotinat (vitamin Niacin), dan flavin adenine dinucleotide mengandung riboflavin (vitamin B₂). Koenzim Q adalah kuinon molekul tinggi yang disintesis di hati, dan sitokrom adalah tiga protein berbeda, yang masing-masing, seperti hemoglobin, mengandung hemogroup.

Dalam rantai transfer elektron untuk setiap pasangan elektron yang ditransfer dari NAD H ke O₂, 3 molekul ATP disintesis. Karena 12 pasang elektron dipisahkan dari masing-masing molekul glukosa dan ditransfer ke molekul NAD, total 3 ґ 12 = 36 molekul ATP dibentuk per molekul glukosa. Proses pembentukan ATP selama oksidasi disebut fosforilasi oksidatif.

Lipid sebagai sumber energi.

Asam lemak dapat digunakan sebagai sumber energi dengan cara yang sama seperti karbohidrat. Oksidasi asam lemak berlangsung dengan pembelahan fragmen bikarbon secara berurutan dari molekul asam lemak untuk membentuk asetil koenzim A (asetil KoA) dan transfer simultan dua pasang elektron ke rantai transfer elektron. Asetil KoA yang dihasilkan adalah komponen normal dari siklus asam trikarboksilat, dan kemudian nasibnya tidak berbeda dengan asetil KoA yang dipasok oleh metabolisme karbohidrat. Dengan demikian, mekanisme sintesis ATP dalam oksidasi asam lemak dan metabolit glukosa hampir sama.

Jika tubuh hewan menerima energi hampir seluruhnya karena oksidasi asam lemak saja, dan ini terjadi, misalnya, selama puasa atau diabetes mellitus, laju pembentukan asetil-KoA melebihi laju oksidasi dalam siklus asam tricarboxylic. Dalam hal ini, molekul tambahan asetil KoA bereaksi satu sama lain, menghasilkan pembentukan asam asetoasetat dan asam b-hidroksibutirat. Akumulasi mereka adalah penyebab kondisi patologis, yang disebut. ketosis (sejenis asidosis), yang pada diabetes parah dapat menyebabkan koma dan kematian.

Penyimpanan energi.

Hewan makan secara tidak teratur, dan tubuh mereka perlu entah bagaimana menyimpan energi yang terkandung dalam makanan, yang sumbernya adalah karbohidrat dan lemak yang diserap oleh hewan. Asam lemak dapat disimpan sebagai lemak netral, baik di hati atau di jaringan adiposa. Karbohidrat, dalam jumlah besar, di saluran pencernaan dihidrolisis menjadi glukosa atau gula lain, yang kemudian diubah menjadi glukosa yang sama di hati. Di sini, glikogen polimer raksasa disintesis dari glukosa dengan menempelkan residu glukosa satu sama lain dengan menghilangkan molekul air (jumlah residu glukosa dalam molekul glikogen mencapai 30.000). Ketika ada kebutuhan energi, glikogen terdisintegrasi kembali menjadi glukosa dalam reaksi, yang produknya adalah glukosa fosfat. Glukosa fosfat ini diarahkan ke jalur glikolisis, suatu proses yang membentuk bagian dari jalur oksidasi glukosa. Di hati, glukosa fosfat juga dapat mengalami hidrolisis, dan glukosa yang dihasilkan memasuki aliran darah dan dikirim oleh darah ke sel-sel di berbagai bagian tubuh.

Sintesis lipid dari karbohidrat.

Jika jumlah karbohidrat yang diserap dari makanan pada satu waktu lebih besar dari apa yang dapat disimpan dalam bentuk glikogen, maka kelebihan karbohidrat diubah menjadi lemak. Urutan awal reaksi bertepatan dengan cara oksidatif yang biasa, yaitu Pada awalnya, asetil-KoA dibentuk dari glukosa, tetapi kemudian asetil-KoA ini digunakan dalam sitoplasma sel untuk mensintesis asam lemak rantai panjang. Proses sintesis dapat digambarkan sebagai pembalikan dari proses oksidasi sel lemak normal. Asam lemak kemudian disimpan sebagai lemak netral (trigliserida) yang menumpuk di berbagai bagian tubuh. Ketika energi dibutuhkan, lemak netral menjalani hidrolisis dan asam lemak memasuki darah. Di sini mereka diserap oleh molekul protein plasma (albumin dan globulin) dan kemudian diserap oleh sel dari berbagai jenis. Tidak ada mekanisme yang mampu mensintesis glukosa dari asam lemak pada hewan, tetapi tanaman memiliki mekanisme seperti itu.

Metabolisme lipid.

Lipid masuk ke dalam tubuh terutama dalam bentuk trigliserida asam lemak. Dalam usus di bawah aksi enzim pankreas, mereka menjalani hidrolisis, produk yang diserap oleh sel-sel dinding usus. Di sini, lemak netral baru disintesis dari mereka, yang memasuki darah melalui sistem limfatik dan diangkut ke hati atau disimpan di jaringan adiposa. Telah ditunjukkan di atas bahwa asam lemak juga dapat disintesis lagi dari prekursor karbohidrat. Perlu dicatat bahwa, meskipun dimasukkannya satu ikatan rangkap dalam molekul asam lemak rantai panjang (antara C - 9 dan C - 10) dapat terjadi dalam sel mamalia, sel - sel ini tidak mampu memasukkan ikatan rangkap kedua dan ketiga. Karena asam lemak dengan dua dan tiga ikatan rangkap memainkan peran penting dalam metabolisme mamalia, mereka pada dasarnya adalah vitamin. Oleh karena itu, linoleat (C_{18: 2}) dan linolenat (C_{18: 3}) Asam disebut asam lemak esensial. Pada saat yang sama, dalam sel mamalia, ikatan rangkap keempat dapat dimasukkan ke dalam asam linolenat dan asam arakidonat dapat dibentuk dengan memperpanjang rantai karbon (C_{20: 4}), juga merupakan peserta yang diperlukan dalam proses metabolisme.

Dalam proses sintesis lipid, residu asam lemak yang terkait dengan koenzim A (asil-CoA) dipindahkan ke gliserofosfat, ester asam fosfat dan gliserol. Akibatnya, asam fosfatidat terbentuk - senyawa di mana satu gugus hidroksil gliserol diesterifikasi dengan asam fosfat, dan dua kelompok dengan asam lemak. Ketika lemak netral terbentuk, asam fosfat dihilangkan dengan hidrolisis, dan asam lemak ketiga terjadi sebagai hasil reaksi dengan asil-KoA. Koenzim A terbentuk dari asam pantotenat (salah satu vitamin). Dalam molekulnya ada kelompok sulfhidril (- SH) yang mampu bereaksi dengan asam untuk membentuk thioester. Ketika fosfolipid terbentuk, asam fosfatidat bereaksi langsung dengan turunan teraktivasi dari salah satu basa nitrogen, seperti kolin, etanolamin atau serin.

Dengan pengecualian vitamin D, semua steroid yang ditemukan dalam tubuh hewan (turunan dari alkohol kompleks) mudah disintesis oleh tubuh itu sendiri. Ini termasuk kolesterol (kolesterol), asam empedu, hormon seks pria dan wanita dan hormon adrenal. Dalam setiap kasus, asetil CoA berfungsi sebagai bahan awal untuk sintesis: kerangka karbon dari senyawa yang disintesis dibuat dari gugus asetil dengan pengulangan berulang kali kondensasi.

PROTEIN METABOLISME

Sintesis Asam Amino

Tumbuhan dan sebagian besar mikroorganisme dapat hidup dan tumbuh di lingkungan di mana hanya mineral, karbon dioksida, dan air yang tersedia untuk nutrisi mereka. Ini berarti bahwa semua organisme yang ditemukan di dalamnya, organisme ini mensintesiskan diri. Protein yang ditemukan di semua sel hidup dibangun dari 21 jenis asam amino yang bergabung dalam urutan yang berbeda. Asam amino disintesis oleh organisme hidup. Dalam setiap kasus, serangkaian reaksi kimia mengarah pada pembentukan asam α-keto. Salah satu α-ketoasid tersebut, yaitu a-ketoglutaric (komponen biasa dari siklus asam tricarboxylic), terlibat dalam fiksasi nitrogen sesuai dengan persamaan berikut:

a - Asam Ketoglutaric + NH₃ + LEBIH DARI CH N ®

® Asam glutamat + NAD.

Nitrogen asam glutamat kemudian dapat ditransfer ke asam α-keto lainnya untuk membentuk asam amino yang sesuai.

Tubuh manusia dan sebagian besar hewan lainnya mempertahankan kemampuan untuk mensintesis semua asam amino dengan pengecualian sembilan yang disebut. asam amino esensial. Karena ketoasid yang sesuai dengan sembilan ini tidak disintesis, asam amino esensial harus berasal dari makanan.

Sintesis protein.

Asam amino diperlukan untuk biosintesis protein. Proses biosintesis berlangsung biasanya sebagai berikut. Dalam sitoplasma sel, setiap asam amino "diaktifkan" dalam reaksi dengan ATP, dan kemudian melekat pada kelompok terminal molekul asam ribonukleat khusus untuk asam amino khusus ini. Molekul kompleks ini berikatan dengan tubuh kecil, yang disebut. ribosom, pada posisi yang ditentukan oleh molekul asam ribonukleat yang lebih panjang yang melekat pada ribosom. Setelah semua molekul kompleks ini selaras dengan benar, ikatan antara asam amino asli dan asam ribonukleat terputus dan ikatan antara asam amino tetangga muncul - protein spesifik disintesis. Proses biosintesis memasok protein tidak hanya untuk pertumbuhan organisme atau untuk sekresi ke dalam medium. Semua protein sel hidup akhirnya membusuk menjadi asam amino penyusunnya, dan untuk mempertahankan hidup, sel harus disintesis lagi.

Sintesis senyawa yang mengandung nitrogen lainnya.

Pada mamalia, asam amino digunakan tidak hanya untuk biosintesis protein, tetapi juga sebagai bahan awal untuk sintesis banyak senyawa yang mengandung nitrogen. Asam amino tirosin adalah prekursor hormon adrenalin dan noradrenalin. Glisin asam amino paling sederhana adalah bahan awal untuk biosintesis purin yang membentuk asam nukleat, dan porfirin yang membentuk sitokrom dan hemoglobin. Asam aspartat adalah prekursor asam nukleat pirimidin. Kelompok metil metionin ditransmisikan ke sejumlah senyawa lain selama biosintesis kreatin, kolin, dan sarkosin. Selama biosintesis kreatin, kelompok arginin guanidin juga ditransfer dari satu senyawa ke senyawa lainnya. Tryptophan berfungsi sebagai prekursor asam nikotinat, dan vitamin seperti asam pantotenat disintesis dari valin pada tanaman. Semua ini hanyalah beberapa contoh penggunaan asam amino dalam proses biosintesis.

Nitrogen, yang diserap oleh mikroorganisme dan tanaman tingkat tinggi dalam bentuk ion amonium, dihabiskan hampir seluruhnya untuk pembentukan asam amino, yang darinya banyak senyawa nitrogen yang mengandung sel hidup kemudian disintesis. Baik tanaman maupun mikroorganisme tidak menyerap nitrogen berlebih. Sebaliknya, pada hewan, jumlah nitrogen yang diserap tergantung pada protein yang terkandung dalam makanan. Semua nitrogen masuk ke tubuh dalam bentuk asam amino dan tidak dikonsumsi dalam proses biosintesis, agak cepat dikeluarkan dari tubuh dengan urin. Itu terjadi sebagai berikut. Di hati, asam amino yang tidak digunakan mentransfer asam nitrogen a-ketoglutaric mereka untuk membentuk asam glutamat, yang dideaminasi, melepaskan amonia. Selanjutnya, nitrogen amonia dapat disimpan sementara oleh sintesis glutamin, atau segera digunakan untuk sintesis urea yang mengalir di hati.

Glutamin memiliki peran lain. Ini dapat dihidrolisis di ginjal untuk melepaskan amonia, yang masuk urin dengan imbalan ion natrium. Proses ini sangat penting sebagai sarana menjaga keseimbangan asam-basa dalam tubuh hewan. Hampir semua amonia, yang berasal dari asam amino dan, mungkin, dari sumber lain, diubah menjadi urea di hati, sehingga biasanya hampir tidak ada amonia bebas dalam darah. Namun, dalam beberapa kondisi, urin mengandung jumlah amonia yang cukup signifikan. Amonia ini terbentuk di dalam ginjal dari glutamin dan masuk ke urin sebagai ganti ion natrium, yang dengan demikian diserap kembali dan disimpan dalam tubuh. Proses ini ditingkatkan oleh perkembangan asidosis, suatu kondisi di mana tubuh membutuhkan jumlah tambahan kation natrium untuk mengikat ion bikarbonat berlebih dalam darah.

Jumlah pirimidin yang berlebihan juga larut dalam hati melalui serangkaian reaksi di mana amonia dilepaskan. Sedangkan untuk purin, kelebihannya mengalami oksidasi dengan pembentukan asam urat, yang diekskresikan dalam urin manusia dan primata lainnya, tetapi tidak pada mamalia lain. Pada burung, tidak ada mekanisme untuk sintesis urea, dan itu adalah asam urat, dan bukan urea, yang merupakan produk akhir dari pertukaran semua senyawa yang mengandung nitrogen.

Asam nukleat.

Struktur dan sintesis senyawa yang mengandung nitrogen ini dijelaskan secara rinci dalam artikel NUCLEIC ASAM.

PERWAKILAN UMUM DARI SUBSTANSI METABOLISME-ORGANIK

Anda dapat merumuskan beberapa konsep umum, atau "aturan" yang berkaitan dengan metabolisme. Berikut ini adalah beberapa "aturan" utama untuk lebih memahami bagaimana metabolisme berlangsung dan diatur.

1. Jalur metabolisme tidak dapat diubah. Peluruhan tidak pernah mengikuti jalan yang hanya akan menjadi pembalikan reaksi fusi. Ini melibatkan enzim lain dan zat antara lainnya. Seringkali proses yang diarahkan berlawanan terjadi di kompartemen sel yang berbeda. Jadi, asam lemak disintesis dalam sitoplasma dengan partisipasi satu set enzim, dan dioksidasi dalam mitokondria dengan partisipasi set yang sama sekali berbeda.

2. Enzim dalam sel-sel hidup sudah cukup sehingga semua reaksi metabolik yang diketahui dapat berlangsung jauh lebih cepat daripada yang biasanya diamati dalam tubuh. Akibatnya, ada beberapa mekanisme pengaturan dalam sel. Membuka berbagai jenis mekanisme semacam itu.

a) Faktor yang membatasi laju transformasi metabolisme suatu zat yang diberikan mungkin adalah asupan zat ini ke dalam sel; dalam hal ini, regulasi diarahkan tepat pada proses ini. Peran insulin, misalnya, terkait dengan fakta bahwa ia tampaknya memfasilitasi penetrasi glukosa ke dalam semua sel, sementara glukosa mengalami transformasi dengan kecepatan pemberiannya. Demikian pula, penetrasi zat besi dan kalsium dari usus ke dalam darah tergantung pada proses, yang kecepatannya diatur.

b) Zat yang jauh dari selalu bebas untuk berpindah dari satu kompartemen sel ke yang lain; Ada bukti bahwa transfer intraseluler diatur oleh beberapa hormon steroid.

c) Dua jenis servomekanisme “umpan balik negatif” diidentifikasi.

Pada bakteri, contoh-contoh ditemukan bahwa keberadaan produk dari beberapa rangkaian reaksi, seperti asam amino, menghambat biosintesis salah satu enzim yang diperlukan untuk pembentukan asam amino ini.

Dalam setiap kasus, enzim, biosintesis yang terpengaruh, bertanggung jawab untuk tahap "menentukan" pertama (reaksi 4 dalam skema) dari jalur metabolisme yang mengarah ke sintesis asam amino ini.

Mekanisme kedua dipelajari dengan baik pada mamalia. Ini adalah penghambatan sederhana oleh produk akhir (dalam kasus kami, asam amino) dari enzim yang bertanggung jawab untuk tahap "menentukan" pertama dari jalur metabolisme.

Jenis regulasi lain melalui tindakan umpan balik dalam kasus di mana oksidasi intermediet siklus asam tricarboxylic dikaitkan dengan pembentukan ATP dari ADP dan fosfat selama fosforilasi oksidatif. Jika seluruh stok fosfat dan / atau ADP dalam sel sudah habis, oksidasi berhenti dan hanya dapat dilanjutkan setelah cadangan ini mencukupi lagi. Jadi, oksidasi, yang artinya memasok energi bermanfaat dalam bentuk ATP, terjadi hanya ketika sintesis ATP dimungkinkan.

3. Sejumlah kecil blok bangunan terlibat dalam proses biosintesis, yang masing-masing digunakan untuk mensintesis banyak senyawa. Diantaranya adalah asetil koenzim A, gliserol fosfat, glisin, karbamil fosfat, yang memasok karbamil (H₂N - CO - kelompok, turunan asam folat yang berfungsi sebagai sumber gugus hidroksimetil dan formil, S-adenosylmethionine - sumber gugus metil, asam glutamat dan aspartat, yang memasok gugus amino, dan akhirnya, glutamin - sumber gugus amida. Dari jumlah yang relatif kecil ini komponen dibangun semua berbagai senyawa yang kita temukan dalam organisme hidup.

4. Senyawa organik sederhana jarang berpartisipasi dalam reaksi metabolisme secara langsung. Biasanya mereka harus "diaktifkan" terlebih dahulu dengan menempel pada salah satu dari sejumlah senyawa yang digunakan secara universal dalam metabolisme. Glukosa, misalnya, dapat mengalami oksidasi hanya setelah diesterifikasi dengan asam fosfat, untuk transformasi lainnya, ia harus diesterifikasi dengan uridin difosfat. Asam lemak tidak dapat terlibat dalam transformasi metabolisme sebelum mereka membentuk ester dengan koenzim A. Masing-masing aktivator ini terkait dengan salah satu nukleotida yang membentuk asam ribonukleat, atau berasal dari beberapa jenis vitamin. Dalam hubungan ini mudah dipahami mengapa vitamin dibutuhkan dalam jumlah kecil. Mereka dihabiskan untuk pembentukan "koenzim", dan setiap molekul koenzim digunakan berkali-kali sepanjang hidup organisme, tidak seperti nutrisi dasar (misalnya, glukosa), masing-masing molekul yang digunakan hanya sekali.

Sebagai kesimpulan, istilah "metabolisme", yang sebelumnya berarti tidak lebih rumit daripada hanya menggunakan karbohidrat dan lemak dalam tubuh, sekarang digunakan untuk merujuk pada ribuan reaksi enzimatik, seluruh rangkaian yang dapat direpresentasikan sebagai jaringan besar jalur metabolisme yang berpotongan berkali-kali ( karena adanya produk antara umum) dan dikendalikan oleh mekanisme regulasi yang sangat halus.

METABOLISME SUBSTANSI MINERAL

Konten relatif.

Berbagai unsur yang ditemukan dalam organisme hidup tercantum di bawah ini dalam urutan menurun tergantung pada kandungan relatifnya: 1) oksigen, karbon, hidrogen, dan nitrogen; 2) kalsium, fosfor, kalium dan belerang; 3) natrium, klor, magnesium dan zat besi; 4) mangan, tembaga, molibdenum, selenium, yodium dan seng; 5) aluminium, fluor, silikon dan litium; 6) bromin, arsenik, timbal, dan mungkin beberapa lainnya.

Oksigen, karbon, hidrogen, dan nitrogen adalah unsur-unsur yang membentuk jaringan lunak tubuh. Mereka adalah bagian dari senyawa seperti karbohidrat, lipid, protein, air, karbon dioksida dan amonia. Item yang tercantum dalam klausa 2 dan 3, berada di dalam tubuh biasanya dalam bentuk satu atau lebih senyawa anorganik, dan unsur-unsur nn. 4, 5 dan 6 hanya ada dalam jumlah jejak dan karenanya disebut unsur mikro.

Distribusi dalam tubuh.

Kalsium.

Kalsium hadir terutama dalam jaringan tulang dan gigi, terutama dalam bentuk fosfat dan dalam jumlah kecil dalam bentuk karbonat dan fluorida. Kalsium yang disuplai dengan makanan diserap terutama di usus bagian atas, yang memiliki reaksi asam lemah. Vitamin D berkontribusi pada penyerapan ini (pada manusia, hanya 20-30% kalsium yang diserap dalam makanan). Di bawah aksi vitamin D, sel-sel usus menghasilkan protein khusus yang mengikat kalsium dan memfasilitasi transfernya melalui dinding usus ke dalam darah. Penyerapan juga dipengaruhi oleh adanya beberapa zat lain, terutama fosfat dan oksalat, yang dalam jumlah kecil meningkatkan penyerapan, dan dalam jumlah besar, sebaliknya, menekannya.

Di dalam darah, sekitar setengah dari kalsium terikat pada protein, sisanya adalah ion kalsium. Rasio bentuk terionisasi dan non-terionisasi tergantung pada konsentrasi total kalsium dalam darah, serta pada kandungan protein dan fosfat dan konsentrasi ion hidrogen (pH darah). Proporsi kalsium yang tidak terionisasi, yang dipengaruhi oleh tingkat protein, memungkinkan untuk secara tidak langsung menilai kualitas nutrisi dan efisiensi hati, di mana protein plasma disintesis.

Jumlah kalsium terionisasi dipengaruhi, di satu sisi, oleh vitamin D dan faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan, dan di sisi lain oleh hormon paratiroid dan, mungkin, juga vitamin D, karena kedua zat ini mengatur laju pengendapan kalsium dalam jaringan tulang dan mobilisasinya. yaitu mencuci tulang. Hormon paratiroid yang berlebihan merangsang pelepasan kalsium dari jaringan tulang, yang mengarah pada peningkatan konsentrasi dalam plasma. Dengan mengubah laju penyerapan dan ekskresi kalsium dan fosfat, serta laju pembentukan jaringan tulang dan kerusakannya, mekanisme ini secara ketat mengontrol konsentrasi kalsium dan fosfat dalam serum darah. Ion kalsium berperan penting dalam banyak proses fisiologis, termasuk reaksi saraf, kontraksi otot, pembekuan darah. Ekskresi kalsium dari tubuh terjadi secara normal terutama (2/3) melalui empedu dan usus dan pada tingkat yang lebih rendah (1/3) melalui ginjal.

Fosfor.

Metabolisme fosfor - salah satu komponen utama jaringan tulang dan gigi - sangat tergantung pada faktor yang sama dengan metabolisme kalsium. Fosfor dalam bentuk fosfat juga ada dalam tubuh di ratusan ester organik penting secara fisiologis. Hormon paratiroid merangsang ekskresi fosfor dalam urin dan melepaskannya dari jaringan tulang; dengan demikian itu mengatur konsentrasi fosfor dalam plasma darah.

Natrium

Sodium, kation utama cairan ekstraseluler, bersama dengan protein, klorida dan bikarbonat, memainkan peran penting dalam mengatur tekanan osmotik dan pH (konsentrasi ion hidrogen) dari darah. Sebaliknya, sel mengandung sangat sedikit natrium, karena mereka memiliki mekanisme untuk menghilangkan ion natrium dan menjebak ion kalium. Semua natrium yang melebihi kebutuhan tubuh, sangat cepat dikeluarkan melalui ginjal.

Karena natrium hilang dalam semua proses ekskresi, maka natrium harus selalu dicerna dengan makanan. Dalam asidosis, ketika perlu bahwa sejumlah besar anion (misalnya, klorida atau asetat asetat) dihilangkan dari tubuh, ginjal mencegah kehilangan natrium yang berlebihan karena pembentukan amonia dari glutamin. Ekskresi natrium melalui ginjal diatur oleh hormon aldosteron korteks adrenal. Di bawah aksi hormon ini, natrium yang cukup dikembalikan ke darah untuk mempertahankan tekanan osmotik normal dan volume cairan ekstraseluler normal.

Kebutuhan harian untuk natrium klorida adalah 5-10 g. Nilai ini meningkat dengan penyerapan sejumlah besar cairan, ketika keringat meningkat dan lebih banyak urin dikeluarkan.

Kalium.

Tidak seperti natrium, kalium ditemukan dalam sel dalam jumlah besar, tetapi rendah cairan ekstraseluler. Fungsi utama kalium adalah untuk mengatur tekanan osmotik intraseluler dan menjaga keseimbangan asam-basa. Ini juga memainkan peran penting dalam melakukan impuls saraf dan dalam banyak sistem enzim, termasuk yang terlibat dalam kontraksi otot. Kalium tersebar luas di alam, dan berlimpah dalam makanan apa pun, sehingga kekurangan kalium secara spontan tidak dapat terjadi. Dalam plasma, konsentrasi kalium diatur oleh aldosteron, yang merangsang ekskresinya dalam urin.

Dengan makanan, belerang memasuki tubuh terutama sebagai bagian dari dua asam amino - sistin dan metionin. Pada tahap akhir metabolisme asam amino ini, belerang dilepaskan dan sebagai akibat dari oksidasi diubah menjadi bentuk anorganik. Dalam komposisi sistin dan metionin, sulfur hadir dalam protein struktural. Kelompok sulfhydryl (–SH) dari sistein, yang menjadi dasar aktivitas banyak enzim, juga memainkan peran penting.

Sebagian besar sulfur diekskresikan dalam urin sebagai sulfat. Sejumlah kecil sulfat yang diekskresikan biasanya dikaitkan dengan senyawa organik seperti fenol.

Magnesium.

Metabolisme magnesium mirip dengan metabolisme kalsium, dan dalam bentuk kompleks dengan fosfat, unsur ini juga membentuk bagian dari jaringan tulang. Magnesium hadir di semua sel hidup, di mana ia berfungsi sebagai komponen yang diperlukan dari banyak sistem enzim; Peran ini secara meyakinkan ditunjukkan oleh contoh metabolisme karbohidrat pada otot. Magnesium, seperti kalium, tersebar luas, dan kemungkinan kegagalannya sangat kecil.

Besi

Zat besi adalah komponen hemoglobin dan hemoprotein lain, yaitu mioglobin (hemoglobin otot), sitokrom (enzim pernapasan) dan katalase, serta pada beberapa enzim yang tidak mengandung hemogroup. Besi diserap di usus bagian atas, dan ini adalah satu-satunya unsur yang diserap hanya ketika pasokannya di dalam tubuh benar-benar habis. Dalam plasma, zat besi diangkut bersamaan dengan protein (transferrin). Zat besi tidak diekskresikan melalui ginjal; kelebihannya terakumulasi di hati bersama dengan protein khusus (feritin).

Melacak elemen

Setiap elemen jejak yang ada dalam tubuh memiliki fungsi khusus sendiri, dihubungkan dengan fakta bahwa ia merangsang kerja enzim ini atau itu atau dengan cara lain memengaruhinya. Seng diperlukan untuk kristalisasi insulin; Selain itu, itu adalah komponen karbonat anhidrase (enzim yang terlibat dalam pengangkutan karbon dioksida) dan beberapa enzim lainnya. Molibdenum dan tembaga juga merupakan komponen penting dari berbagai enzim. Yodium diperlukan untuk sintesis triiodothyronine, hormon tiroid. Fluoride (termasuk dalam enamel gigi) membantu mencegah kerusakan gigi.

PENGGUNAAN METABOLIT

Karbohidrat.

Hisap

Monosakarida, atau gula sederhana, dilepaskan selama pencernaan karbohidrat makanan, dipindahkan dari usus ke aliran darah sebagai hasil dari proses yang disebut penghisapan. Mekanisme pengisapan adalah kombinasi dari difusi sederhana dan reaksi kimia (pengisapan aktif). Salah satu hipotesis mengenai sifat fase kimia dari proses tersebut menunjukkan bahwa dalam fase ini monosakarida bergabung dengan asam fosfat dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim dari kelompok kinase, setelah itu mereka menembus ke dalam pembuluh darah dan di sini dilepaskan sebagai hasil dari defosforilasi enzimatik (penguraian ikatan fosfat) yang dikatalisis salah satu fosfatase. Karena penyerapan aktif, monosakarida yang berbeda diserap pada kecepatan yang berbeda dan karbohidrat diserap bahkan ketika kadar gula darah lebih tinggi daripada di usus, yaitu. dalam kondisi di mana wajar untuk mengharapkan mereka bergerak ke arah yang berlawanan - dari darah ke usus.

Mekanisme homeostasis.

Monosakarida yang memasuki aliran darah meningkatkan kadar gula darah. Saat puasa, konsentrasi glukosa dalam darah biasanya berkisar 70 hingga 100 mg per 100 ml darah. Level ini dipertahankan melalui mekanisme yang disebut mekanisme homeostasis (self-stabilization). Segera setelah kadar gula dalam darah naik akibat penyerapan dari usus, proses yang membawa gula keluar dari darah mulai berlaku, sehingga kadar gula tidak berfluktuasi terlalu banyak.

Seperti glukosa, semua monosakarida lainnya berasal dari aliran darah ke hati, di mana mereka dikonversi menjadi glukosa. Sekarang mereka tidak dapat dibedakan dari kedua glukosa, yang diserap, dan dari yang sudah ada dalam tubuh, dan mengalami transformasi metabolisme yang sama. Salah satu mekanisme homeostasis karbohidrat yang berfungsi di hati adalah glikogenesis, di mana glukosa ditransfer dari darah ke sel, di mana ia diubah menjadi glikogen. Glikogen disimpan di hati sampai terjadi penurunan kadar gula darah: dalam situasi ini, mekanisme homeostatis akan menyebabkan pemecahan akumulasi glikogen menjadi glukosa, yang lagi-lagi masuk ke dalam darah.

Transformasi dan penggunaan.

Karena darah memasok glukosa ke semua jaringan tubuh dan semua jaringan menggunakannya untuk energi, tingkat glukosa dalam darah berkurang terutama karena penggunaannya.

Di otot, glukosa darah diubah menjadi glikogen. Namun, glikogen otot tidak dapat digunakan untuk menghasilkan glukosa, yang akan masuk ke dalam darah. Ini mengandung pasokan energi, dan kecepatan penggunaannya tergantung pada aktivitas otot. Jaringan otot mengandung dua senyawa dengan pasokan besar energi yang tersedia dalam bentuk ikatan fosfat yang kaya energi - creatine phosphate dan adenosine triphosphate (ATP). Ketika gugus fosfat ini dibelah dari senyawa ini, energi dilepaskan untuk kontraksi otot. Agar otot berkontraksi lagi, senyawa ini harus dikembalikan ke bentuk semula. Ini membutuhkan energi, yang dipasok oleh oksidasi produk pemecahan glikogen. Dengan kontraksi otot, glikogen diubah menjadi glukosa fosfat, dan kemudian, melalui serangkaian reaksi, menjadi fruktosa difosfat. Fruktosa difosfat terurai menjadi dua senyawa tiga karbon, yang, setelah serangkaian langkah, asam piruvat dibentuk terlebih dahulu, dan akhirnya asam laktat, sebagaimana telah disebutkan dalam deskripsi metabolisme karbohidrat. Konversi glikogen menjadi asam laktat ini, disertai dengan pelepasan energi, dapat terjadi tanpa adanya oksigen.

Dengan kekurangan oksigen, asam laktat menumpuk di otot, berdifusi ke dalam aliran darah dan masuk ke hati, tempat glikogen terbentuk kembali darinya. Jika ada cukup oksigen, asam laktat tidak menumpuk di otot. Alih-alih, seperti dijelaskan di atas, ia sepenuhnya teroksidasi melalui siklus asam tricarboxylic menjadi karbon dioksida dan air untuk membentuk ATP, yang dapat digunakan untuk reduksi.

Metabolisme karbohidrat di jaringan saraf dan eritrosit berbeda dengan metabolisme otot yang tidak melibatkan glikogen di sini. Namun, di sini juga, produk antara adalah asam piruvat dan laktat, yang terbentuk selama pemisahan glukosa fosfat.

Glukosa digunakan tidak hanya dalam respirasi seluler, tetapi juga dalam banyak proses lain: sintesis laktosa (gula susu), pembentukan lemak, serta gula khusus yang membentuk polisakarida jaringan ikat dan sejumlah jaringan lainnya.

Glikogen hati, disintesis oleh penyerapan karbohidrat dalam usus, adalah sumber glukosa yang paling mudah diakses ketika absorpsi tidak ada. Jika sumber ini habis, proses glukoneogenesis dimulai di hati. Glukosa terbentuk dari beberapa asam amino (dari 100 g protein 58 g glukosa terbentuk) dan beberapa senyawa non-karbohidrat lainnya, termasuk dari residu gliserol lemak netral.

Beberapa, meskipun tidak begitu penting, peran dalam metabolisme karbohidrat adalah ginjal. Mereka mengeluarkan kelebihan glukosa dari tubuh ketika konsentrasinya dalam darah terlalu tinggi; pada konsentrasi yang lebih rendah, glukosa secara praktis tidak diekskresikan.

Beberapa hormon terlibat dalam pengaturan metabolisme karbohidrat, termasuk hormon pankreas, hipofisis anterior, dan korteks adrenal.

Hormon insulin pankreas menurunkan konsentrasi glukosa dalam darah dan meningkatkan konsentrasinya dalam sel. Ternyata, itu juga merangsang penyimpanan glikogen di hati. Kortikosteron, hormon korteks adrenal, dan adrenalin, yang diproduksi oleh medula adrenal, memengaruhi metabolisme karbohidrat, merangsang pemecahan glikogen (terutama di otot dan hati) dan sintesis glukosa (di hati).

Lipid.

Hisap

Di usus setelah pencernaan lemak, terutama asam lemak bebas tetap dengan campuran kecil kolesterol dan lesitin dan jejak vitamin yang larut dalam lemak. Semua zat ini sangat halus terdispersi karena pengemulsi dan pelarutan garam empedu. Tindakan pelarutan biasanya dikaitkan dengan pembentukan senyawa kimia yang tidak stabil antara asam lemak dan garam dari asam empedu. Kompleks ini menembus sel epitel usus kecil dan di sini terurai menjadi asam lemak dan garam empedu. Yang terakhir ditransfer ke hati dan dikeluarkan kembali dari empedu, dan asam lemak masuk ke dalam kombinasi dengan gliserol atau kolesterol. Lemak direkonstruksi yang dihasilkan memasuki pembuluh limfatik mesenterium dalam bentuk jus susu, yang disebut. "Hilusa." Dari pembuluh mesenterium, hylus memasuki sistem peredaran darah melalui sistem limfatik melalui saluran toraks.

Setelah mencerna makanan, kandungan lipid dalam darah meningkat dari sekitar 500 mg (tingkat puasa) hingga 1000 mg per 100 ml plasma. Lipid yang ada dalam darah adalah campuran asam lemak, lemak netral, fosfolipid (lesitin dan kefalin), kolesterol dan ester kolesterol.

Distribusi

Darah mengantarkan lipid ke berbagai jaringan tubuh dan terutama ke hati. Hati memiliki kemampuan untuk memodifikasi asam lemak yang masuk ke dalamnya. Ini khususnya diucapkan pada spesies yang menyimpan lemak dengan kandungan tinggi asam lemak jenuh atau, sebaliknya, tidak jenuh: di hati hewan-hewan ini, rasio asam jenuh dan tak jenuh berubah sedemikian rupa sehingga lemak yang disimpan sesuai dengan lemak yang melekat pada organisme ini.

Lemak dalam hati digunakan untuk energi, atau ditransfer ke darah dan dikirim ke jaringan yang berbeda. Di sini mereka dapat dimasukkan dalam elemen struktural jaringan, tetapi kebanyakan dari mereka disimpan di dalam depot lemak, di mana mereka disimpan sampai kebutuhan energi muncul; kemudian mereka dipindahkan lagi ke hati dan dioksidasi di sini.

Metabolisme lipid, seperti karbohidrat, diatur secara homeostatis. Mekanisme homeostasis yang mempengaruhi metabolisme lipid dan karbohidrat, tampaknya, terkait erat, karena metabolisme karbohidrat yang melambat meningkatkan metabolisme lipid, dan sebaliknya.

Transformasi dan penggunaan.

Asam empat karbon - asam asetoasetat (produk kondensasi dua unit asetat) dan b -hidroksibutirat - dan aseton senyawa tiga-karbon, terbentuk ketika satu atom karbon dipisahkan dari asam asetoasetat, secara kolektif dikenal sebagai badan keton (aseton). Biasanya, tubuh keton hadir dalam darah dalam jumlah kecil. Pembentukan mereka yang berlebihan pada diabetes yang parah menyebabkan peningkatan kandungan mereka dalam darah (ketonemia) dan dalam urin (ketonuria) - kondisi ini disebut dengan istilah "ketosis".

Tupai.

Hisap

Ketika mencerna protein dengan enzim pencernaan, campuran asam amino dan peptida kecil yang mengandung dari dua hingga sepuluh residu asam amino terbentuk. Produk-produk ini diserap oleh mukosa usus, dan di sini hidrolisis selesai - peptida juga terurai menjadi asam amino. Asam amino yang masuk ke dalam darah dicampur dengan asam amino yang sama yang ditemukan di sini. Darah mengandung campuran asam amino dari usus, terbentuk selama pemecahan protein jaringan dan disintesis oleh tubuh lagi.

Sintesis

Dalam jaringan, pemecahan protein dan neoplasma mereka sedang berlangsung. Asam amino yang terkandung dalam darah secara selektif diserap oleh jaringan sebagai bahan awal untuk membangun protein, dan asam amino lainnya memasuki darah dari jaringan. Tidak hanya protein struktural, tetapi juga protein plasma, serta hormon dan enzim protein, dapat mengalami sintesis dan pembusukan.

Pada organisme dewasa, asam amino atau protein praktis tidak disimpan, oleh karena itu pengangkatan asam amino dari darah terjadi pada tingkat yang sama dengan masuknya mereka dari jaringan ke dalam darah. Dalam organisme yang sedang tumbuh, jaringan baru terbentuk, dan proses ini mengkonsumsi lebih banyak asam amino daripada memasuki darah karena pemecahan protein jaringan.

Hati terlibat dalam metabolisme protein dengan cara yang paling aktif. Di sini, protein plasma darah disintesis - albumin dan globulin - serta enzim hati itu sendiri. Jadi, dengan hilangnya protein plasma, kandungan albumin dalam plasma dipulihkan - karena sintesis intensif - agak cepat. Asam amino dalam hati tidak hanya digunakan untuk pembentukan protein, tetapi juga dipecah, di mana energi yang terkandung di dalamnya diekstraksi.

Transformasi dan penggunaan.

Jika asam amino digunakan sebagai sumber energi, kelompok amino (-NH₂) dikirim ke pembentukan urea, dan residu bebas nitrogen dari molekul dioksidasi kira-kira dengan cara yang sama seperti glukosa atau asam lemak.

Yang disebut "siklus ornithine" menggambarkan bagaimana amonia dikonversi menjadi urea. Dalam siklus ini, gugus amino, terpisah dari asam amino dalam bentuk amonia, disatukan bersama dengan karbon dioksida ke molekul ornithine untuk membentuk citrulline. Citrulline menambahkan atom nitrogen kedua, kali ini dari asam aspartat, dan dikonversi menjadi arginin. Selanjutnya, arginin dihidrolisis untuk membentuk urea dan ornithine. Ornithine sekarang dapat memasuki kembali siklus, dan urea dihilangkan dari tubuh melalui ginjal sebagai salah satu produk akhir metabolisme. Lihat juga hormon; ENZYME; FAT DAN MINYAK; ASAM NUCLEIK; PROTEIN; VITAMIN.

Leninger A. Dasar-dasar biokimia, vol. 1–3. M., 1985
Streier L. Biokimia, vol. 1–3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Biokimia manusia, vol. 1–2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D., dkk. Biologi Sel Molekul, vol. 1–3. M., 1994