Warunkiem istnienia każdego żywego organizmu jest stałe dostarczanie składników odżywczych i usuwanie końcowych produktów rozkładu.
Czym jest metabolizm w biologii
Metabolizm lub przemiana materii to specjalny zestaw reakcji chemicznych, które zachodzą w każdym żywym organizmie w celu utrzymania jego aktywności i życia. Reakcje te umożliwiają organizmowi rozwój, wzrost i reprodukcję przy zachowaniu jego struktury i reagowaniu na bodźce środowiskowe.
Metabolizm dzieli się zwykle na dwa etapy: katabolizm i anabolizm. W pierwszym etapie wszystkie złożone substancje ulegają rozkładowi i stają się prostsze. Po drugie, wraz z kosztami energii syntetyzowane są kwasy nukleinowe, lipidy i białka.
Najważniejszą rolę w procesie metabolicznym odgrywają enzymy, które są aktywnymi katalizatorami biologicznymi. Są w stanie zmniejszyć energię aktywacji reakcji fizycznej i regulować szlaki metaboliczne.
Łańcuchy metaboliczne i składniki są absolutnie identyczne dla wielu gatunków, co jest dowodem jedności pochodzenia wszystkich żywych istot. To podobieństwo pokazuje stosunkowowczesne pojawienie się ewolucji w historii rozwoju organizmów.
Klasyfikacja według typu metabolizmu
Czym jest metabolizm w biologii, szczegółowo opisano w tym artykule. Wszystkie żywe organizmy, które istnieją na planecie Ziemia, można podzielić na osiem grup, kierując się źródłem węgla, energią i utlenialnym podłożem.
Żywe organizmy mogą wykorzystywać energię reakcji chemicznych lub światło jako źródło pożywienia. Jako utlenialny substrat można stosować zarówno substancje organiczne, jak i nieorganiczne. Źródłem węgla jest dwutlenek węgla lub materia organiczna.
Istnieją mikroorganizmy, które w różnych warunkach bytowania wykorzystują inny rodzaj metabolizmu. Zależy to od wilgotności, oświetlenia i innych czynników.
Organizmy wielokomórkowe można scharakteryzować tym, że ten sam organizm może mieć komórki z różnymi typami procesów metabolicznych.
Katabolizm
Biologia bada metabolizm i energię poprzez takie pojęcie jak „katabolizm”. Termin ten odnosi się do procesów metabolicznych, podczas których rozkładane są duże cząsteczki tłuszczów, aminokwasów i węglowodanów. Podczas katabolizmu pojawiają się proste cząsteczki, które uczestniczą w reakcjach biosyntezy. To dzięki tym procesom organizm jest w stanie zmobilizować energię, zamieniając ją w dostępną formę.
W organizmach żyjących w procesie fotosyntezy (sinice iroślin), reakcja przeniesienia elektronu nie uwalnia energii, lecz kumuluje się dzięki światłu słonecznemu.
U zwierząt reakcje katabolizmu wiążą się z rozpadem złożonych elementów na prostsze. Substancje te to azotany i tlen.
Katabolizm zwierząt dzieli się na trzy etapy:
- Dzielenie złożonych substancji na prostsze.
- Dzielenie prostych cząsteczek na jeszcze prostsze.
- Uwalnianie energii.
Anabolizm
Metabolizm (klasa 8 biologii bierze pod uwagę tę koncepcję) charakteryzuje się również anabolizmem - zestawem metabolicznych procesów biosyntezy ze zużyciem energii. Złożone cząsteczki, które są bazą energetyczną struktur komórkowych, są sekwencyjnie tworzone z najprostszych prekursorów.
Najpierw syntetyzowane są aminokwasy, nukleotydy i monosacharydy. Wtedy powyższe pierwiastki stają się aktywnymi formami dzięki energii ATP. A na ostatnim etapie wszystkie aktywne monomery są łączone w złożone struktury, takie jak białka, lipidy i polisacharydy.
Warto zauważyć, że nie wszystkie żywe organizmy syntetyzują aktywne molekuły. Biologia (metabolizm szczegółowo opisany w tym artykule) wyróżnia organizmy takie jak autotrofy, chemotrofy i heterotrofy. Otrzymują energię z alternatywnych źródeł.
Energia ze światła słonecznego
Czym jest metabolizm w biologii? Proces, dzięki któremu istnieją wszystkie żywe istotyna Ziemi i odróżnia organizmy żywe od materii nieożywionej.
Energia słoneczna żywi się niektórymi pierwotniakami, roślinami i sinicami. U tych przedstawicieli metabolizm zachodzi w wyniku fotosyntezy – procesu pochłaniania tlenu i uwalniania dwutlenku węgla.
Trawienie
Cząsteczki, takie jak skrobia, białka i celuloza, są rozkładane, zanim zostaną wykorzystane przez komórki. Trawienie obejmuje specjalne enzymy, które rozkładają białka na aminokwasy, a polisacharydy na monosacharydy.
Zwierzęta mogą wydzielać te enzymy tylko ze specjalnych komórek. Ale mikroorganizmy uwalniają takie substancje do otaczającej przestrzeni. Wszystkie substancje wytwarzane przez enzymy pozakomórkowe dostają się do organizmu za pomocą „transportu aktywnego”.
Sterowanie i regulacja
Czym jest metabolizm w biologii, możesz przeczytać w tym artykule. Każdy organizm charakteryzuje homeostaza - stałość wewnętrznego środowiska organizmu. Obecność takiego stanu jest bardzo ważna dla każdego organizmu. Ponieważ wszystkie są otoczone stale zmieniającym się środowiskiem, aby utrzymać optymalne warunki wewnątrz komórek, wszystkie reakcje metaboliczne muszą być prawidłowo i dokładnie regulowane. Dobry metabolizm umożliwia żywym organizmom stały kontakt ze środowiskiem i reagowanie na jego zmiany.
Informacje historyczne
Czym jest metabolizm w biologii? Definicja znajduje się na początku artykułu. Pojęcie „metabolizmu” po raz pierwszyużywany przez Theodora Schwanna w latach czterdziestych XIX wieku.
Naukowcy badali metabolizm od kilku stuleci, a wszystko zaczęło się od prób badania organizmów zwierzęcych. Ale termin „metabolizm” został po raz pierwszy użyty przez Ibn al-Nafisę, który uważał, że całe ciało jest stale w stanie odżywienia i rozkładu, więc charakteryzuje się ciągłymi zmianami.
Lekcja biologii „Metabolizm” ujawni całą istotę tego pojęcia i opisze przykłady, które pomogą pogłębić wiedzę.
Pierwszy kontrolowany eksperyment dotyczący badania metabolizmu został przeprowadzony przez Santorio Santorio w 1614 roku. Opisał swój stan przed i po jedzeniu, pracy, piciu wody i spaniu. Jako pierwszy zauważył, że większość spożywanej żywności została utracona podczas procesu „cichego parowania”.
We wstępnych badaniach nie znaleziono reakcji metabolicznych, a naukowcy wierzyli, że żywa tkanka jest kontrolowana przez żywą siłę.
W XX wieku Eduard Buchner wprowadził pojęcie enzymów. Od tego czasu badanie metabolizmu rozpoczęło się od badania komórek. W tym okresie biochemia stała się nauką.
Czym jest metabolizm w biologii? Definicję można podać w następujący sposób – jest to specjalny zestaw reakcji biochemicznych, które wspierają istnienie organizmu.
Minerały
Substancje nieorganiczne odgrywają bardzo ważną rolę w metabolizmie. Wszystkie związki organiczne składają się z dużych ilości fosforu, tlenu, węgla i azotu.
Większość związków nieorganicznych pozwala kontrolować poziom ciśnienia wewnątrz komórek. Również ich koncentracjapozytywnie wpływa na funkcjonowanie komórek mięśniowych i nerwowych.
Metale przejściowe (żelazo i cynk) regulują aktywność białek transportowych i enzymów. Wszystkie nieorganiczne pierwiastki śladowe są wchłaniane przez białka transportowe i nigdy nie pozostają w stanie wolnym.
