Metabolismus organismu je souhrn všech chemických reakcí, které v něm probíhají. Tyto chemické reakce se dělí do dvou základních kategorií:
- Anabolismus: stavba polymerů (velkých molekul, které buňka potřebuje).
- Katabolismus: rozklad polymerů za účelem uvolnění energie.
To znamená, že metabolismus se skládá ze syntézy (anabolismu) a degradace (katabolismu) (obr. 1).
Důležité je vědět, že chemické reakce metabolických drah neprobíhají samy o sobě. Každý reakční krok je usnadněn neboli katalyzován bílkovinou zvanou enzym. Enzymy jsou důležité pro katalýzu všech typů biologických reakcí – těch, které vyžadují energii, i těch, které energii uvolňují. Pokud si potřebujete toto téma připomenout, vraťte se ke kapitole o enzymech.
Podívejte se na metabolismus cukru (sacharid). Jedná se o klasický příklad jednoho z mnoha buněčných procesů, které využívají a produkují energii. Živé organismy spotřebovávají cukry jako hlavní zdroj energie, protože molekuly cukru mají ve svých vazbách uloženo velké množství energie. Většinou tyto cukry produkují fotosyntetizující organismy, jako jsou rostliny. Při fotosyntéze rostliny využívají energii (původně ze slunečního záření) k přeměně plynného oxidu uhličitého (CO2) na molekuly cukru (jako je glukóza: C6H12O6). Spotřebovávají přitom oxid uhličitý a jako odpadní produkt produkují kyslík. Tato reakce se dá shrnout takto:
6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2
Připomeňte si z chemie, že zkratka „CO2“ znamená „jeden atom uhlíku kovalentně vázaný na dva atomy kyslíku“. Voda, „H2O“, jsou dva atomy vodíku kovalentně vázané na jeden atom kyslíku. A „C6H12O6“ má 6 atomů uhlíku, 12 atomů vodíku a 6 atomů kyslíku, které jsou kovalentně vázány dohromady.
Proces výroby glukózy z oxidu uhličitého a vody vyžaduje ke svému průběhu dodání energie, protože glukóza obsahuje ve svých molekulárních vazbách více energie než oxid uhličitý.
Naopak molekuly uchovávající energii, jako je glukóza, se spotřebovávají, aby se rozložily a využila se jejich energie. Reakci, která sklízí energii molekuly cukru v buňkách vyžadujících k přežití kyslík, lze shrnout pomocí obrácené reakce k fotosyntéze. Při této reakci se spotřebovává kyslík a jako odpadní produkt se uvolňuje oxid uhličitý. Reakci lze shrnout takto:
C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2
Obě tyto reakce zahrnují mnoho kroků.
Procesy tvorby a odbourávání molekul cukru ilustrují dva příklady metabolických drah. Metabolická dráha je řada chemických reakcí, při nichž se vezme výchozí molekula a postupně se modifikuje prostřednictvím řady metabolických meziproduktů, přičemž nakonec vznikne konečný produkt. V příkladu metabolismu cukru první metabolická dráha syntetizuje cukr z menších molekul a druhá dráha rozkládá cukr na menší molekuly.
Pokud není uvedeno jinak, obrázky na této stránce jsou licencovány pod CC-BY 4.0 společností OpenStax.
Text převzat z: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. May 18, 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]
.