Anyagcsere

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A metabolizmus (vagy hétköznapi nevén anyagcsere) egy orvosi és biokémiai fogalom, mely az élő szervezetekben végbemenő anyag-, energia- és információáramlást jelenti.

A metabolizmus és felosztása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az anyagcsere lehet:

  1. Építő (bioszintézis, anabolizmus): Egyszerű anyagból összetett lesz, energiára van szükség. Szintézis folyamatok ilyenek, például fotoszintézis, fehérje szintézis.
  2. Lebontó (katabolizmus): Az összetett anyagok lebontódnak egyszerű anyagokra, energia szabadul fel. Ez az energia (katabolitikus energia) a sejtben átalakul munkavégzési- és tartalékenergiává, és egy része felszabadul mint hőenergia (KE = ME + TE + Q.)

A metabolizmus folyamatairól[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mindkettő folyamatnál, anabolizmusnál és katabolizmusnál egyaránt szükséges az oxigén. A glükóz adja a legnagyobb energiát, égéssel bontódik. Az energiát az ATP köti és tárolja, ha a sejtnek szüksége van, akkor munkavégzési energiára használja: mozgáshoz (izmok), életműködés fenntartásához, sejtfal feszültség fenntartásához, aktív szállításra. Maradhat viszont az ATP-ben is, vagy felszabadulhat hőként. Lebontó folyamatok: légzés.

Az anyagcsere biokémiai folyamatai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lebontó folyamatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A tápanyagokat a szervezet azért bontja le, hogy energiát nyerjen vele valamint a felépítő folyamatokhoz szükséges köztestermékeket állítsa vele elő a szervezet. A katabolizmus fő feladata az, hogy a nagy energiatartalmú redukált vegyületeket kis energiatartalmú oxidált vegyületekké alakítsa át. A tápanyagok lebontása a glükóz lebontásával kezdődik, majd a további vegyületek lebontása ebbe a folyamatba kerül.

Glükóz lebontása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A biológiai oxidáció bruttó egyenlete az alábbi:

  C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O

Ezt az egyenletet fel lehet osztani két egyenletre, melyek együttesen 38 ATP molekulányi energiafelszabadulást eredményeznek 1 darab glükózmolekulánként. Az első egyenlet a glükolízis és a citromsavciklus összesített egyenlete, amiből 2 ATP szabadul fel:

  C6H12O6 + 6 H2O = 6 CO2 + 24 H 

A glükolízis a sejtplazmában zajlik. Ahhoz azonban, hogy a glükózt le tudja bontani a szervezet, aktiválni kell azt. Ez úgy történik, hogy egy ATP molekula foszfátcsoportja helyettesíti a 6'-os szénatomon található OH- csoport H-ját és ezáltal glükóz-6-foszfát keletkezik, majd ez enzim hatására átalakul fruktóz-6-foszfáttá, majd az első lépés megismételésével fruktóz-1,6-difoszfát keletkezik. Ezt követően a molekula ketté hasad, ebből 2 ATP szabadul fel. A termék 2 darab glicerinaldehid-3-foszfát lesz, mely molekulák aztán glicerinsav-3-foszfát keletkezik, melyről a foszfátcsoport lekerül, majd az ADP foszforilációja következik be. Ezt követően a glicerinsavból oxidációval és 2 hidrogénatom elvonásával piroszőlősav keletkezik. A folyamat energiamérlege 2 ATP molekula. A 4 hidrogénatom a NAD+ -ra kerül és 2 darab szén-dioxid molekula és 2 darab acetilcsoport keletkezik.

Citromsavciklus[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A citromsavciklusnak vagy citrátkörnek nevezett folyamatban a glükolízisben keletkezett két szénatomos acetilcsoportot, melyet a KoA szállít a sejt mitokondriális mátrixába, a négy szénatomos oxálecetsavhoz. Az acetilcsoport hozzákapcsolódik az oxálecetsavhoz. Az így keletkezett hatszénatomos termék egy trikarbonsav, mely a citromsav. A citromsavból kiválik a szén-dioxid és a víz majd a hidrogének pedig a NAD+ szállítómolekulára kerülnek. Így a citromsav izocitráttá alakul, majd α-keto-glutársav keletkezik hosszú folyamatok útján. A folyamat során 4 szén-dioxid - , 20H (NAD+ - on) és 1 ATP molekula keletkezik. A folyamatról további információ a Citromsavciklus szócikkben található.

Terminális oxidáció[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az utolsó állomása a lebontó anyagcserének a terminális oxidáció, melynek során a citromsavciklusból a NAD+ - ra kerülő hidrogénatomok vízzé oxidálódnak. A folyamat a mitokondriumokban zajlik. A folyamatban 36 ATP keletkezik. A folyamat egyenlete:

 24 H + 6 O2 = 12 H2O    

A folyamat az ADP oxidatív foszforilációjával párhuzamosan zajlik.

Az energiamérés módszerei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Minden anyagcsere folyamatosan, szakaszosan játszódik le, enzimek szabályozzák. Az állatok energia szükségleteit táplálékkal biztosítjuk, amelyet átalakítanak, közben szabadul fel az energia, kJ-ban fejezik ki, a mérése kalorimetriai eljárással történik. Történhet:

  1. Közvetlen úton: a biztosított táplálékot elégetik egy kaloribombában és megállapítják a felszabaduló hő energiáját
  2. Indirekt úton:
    • Megetetjük az állatot, zárt helyre tesszük és a testhő által felmelegített fémdoboz melegedésének fokát figyeljük
    • Lemérjük mennyi oxigént fogyaszt az állat 24 óra alatt. 1 liter oxigén 21 kJ energiát szabadít fel. Alapanyagcsere (bazális metabolizmus) embernél is meghatározható.

A mérés előtt 12 órával nem szabad enni. Szobahőmérsékleten fekszik. Az alapanyagcsere az embernél 6720-7560 kJ energia között van. Ha az ember munkát végez, akkor nagyobb, minél nehezebb a munka, akár 33 000-re is nőhet az érték. A munka nehézségét az is megszabja, hogy mikor áll be a fáradtság. Az energiatermelés és a fogyasztás függ a test tömegétől és annak felületétől, de csak a homeoterm állatoknál. A tömeg "készíti" az energiát, a testfelület viszont "leadja".

Szervezetek fajtái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Konformatív szervezetek: Olyan szervezetek, amelyek követik a környezet változását (alacsonyabb rendű lények): szivacsok, férgek, tömlősök – a testfolyadék a hidrolimfa, azonos a külső környezettel. Nincs szabályzó rendszerük.
  2. Regulátor szervezetek: Magasabb rendű lényekre jellemző, függetlenek a környezettől, saját szabályzó központjuk van, saját só koncentrációjukat maguk állítják be.

Alkalmazkodás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Alkalmazkodáskor a külső tényezők kibillenthetik az állatot a beállt homeosztázisból (belső egyensúlyból) Külső környezetek:

  1. Vízi környezet
    • oxigén oldott állapotban van, a hőmérséklettől függ mennyisége
    • láthatóság kisebb
    • a hőmérséklet viszonylag állandó
  2. Szárazföldi környezet (szabadtéri)
    • ritka közeg
    • oxigén állandó
    • a láthatóság jó
    • a hőmérséklet nagyon változó

Az adaptálódást akklimatizációnak nevezzük. Klíma tényezők:

  • hőmérséklet
  • fény
  • légáramlatok
  • páratartalom
  • nyomás

Ablimáció: a tényezők közül csak egyhez kell alkalmazkodni, kísérletek, általában mesterségesen vannak előállítva.

Központi idegrendszer szabályzási módjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ha megváltoznak a tényezők, kibillentik a homeosztázist. Ha kicsi a változás. az élőlény fokozatosan tudja követni, de ha hirtelen történik, akkor stresszhelyzetbe kerül. Fennmaradáshoz nélkülözhetetlen az alkalmazkodás és az ingerek felvétele és arra reagálás. A központi idegrendszer két módon szabályoz:

  1. Irányítás: Az agy kiad egy utasító jelet a célszervnek, hogy változzon meg a működése (alacsonyabb rendeknél, az utasítás egy irányú)
  2. Szabályzás: Magasabb rendűeknél az agy utasít a célszervnek, a célszerv visszautasít az agynak, hogy hogyan változtassa meg (kétirányú).

Szabályzás mechanizmusa[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Akkor, ha valamilyen határok közt kell történni, akkor az agy kiadja az utasítást, KELL ÉRTÉK-et, a célszerv visszajelzést ad, hogy ennyi van, ez a VAN ÉRTÉK. Ha az értéket valami megváltoztatja, az agy hiába küldi, mert visszakapja a HIBA JELET. Az agy összehasonlítja a kezdő és van értéket, és színbe hozza, hogy visszaállhasson a normál érték. A testben az idegrendszer szabályoz (gyorsan), és a hormonális rendszer (lassan).

Lásd még a Wikipédiában[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Felhasznált forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Oláh Zsuzsa: Biológia 11.

Kiegészítő irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • szerk.: Láng Ferenc: Növényélettan. A növényi anyagcsere I-II. kötet, 3, ELTE Eötvös Kiadó Kft. (2008). ISBN 963 463 567 9 
  • Dr. Alexay Zoltán. Anyagcsere, Biológia I-II., Elektronikus jegyzetek környezetmérnök hallgatóknak. Széchenyi István Egyetem. Hozzáférés ideje: 2010. március 11. 

Egyéb kiegészítés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Publikációk. Diabetológia és Anyagcsere Alapítvány. (Hozzáférés: 2010. március 11.)
  • Horváth Judit. „5 mítosz az anyagcseréről”, Nők Lapja Cafe - Életmód, 2009. augusztus 31. (Hozzáférés ideje: 2009. augusztus 31.) 

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Wiktionary-logo-hu.png
Keress rá az anyagcsere címszóra a Wikiszótárban!