متابولیسم چیست؟

متابولیسم چیست؟

متابولیسم مجموعه ای از واکنش های شیمیایی است که حیات یک موجود زنده به آن وابسته است. سه هدف اصلی متابولیسم عبارتند از: تبدیل غذا / سوخت به انرژی برای اجرای فرایندهای سلولی. تبدیل غذا / سوخت به عناصر سازنده پروتئین ها، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک و برخی کربوهیدرات ها و از بین بردن مواد زائد متابولیکی. این واکنش های کاتالیز شده با آنزیم به ارگانیسم ها اجازه می دهد تا رشد و تولید مثل کنند، ساختارهای خود را حفظ کنند و به محیط خود پاسخ دهند. کلمه متابولیسم همچنین می تواند به مجموعه واکنش های شیمیایی موجود در موجودات زنده از جمله هضم و انتقال مواد به داخل و بین سلول های مختلف اشاره داشته باشد، در این صورت مجموعه واکنشهای فوق الذکر درون سلولها متابولیسم واسطه یا واسطه نامیده می شوند. متابولیسم در بیماری های مختلف، مانند دیابت نوع II، سندرم متابولیک و سرطان، متابولیسم طبیعی مختل می شود.

واکنش های متابولیکی ممکن است به عنوان کاتابولیک دسته بندی شوند – تجزیه ترکیبات (به عنوان مثال تجزیه گلوکز به پیروات توسط مکانیسم تنفس سلولی)؛ یا آنابولیک – ایجاد (سنتز) ترکیبات (مانند پروتئین ها، کربوهیدرات ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک). معمولاً کاتابولیسم انرژی آزاد می کند و آنابولیسم انرژی مصرف می کند.

واکنش های شیمیایی متابولیسم به مسیرهای متابولیکی سازمان یافته اند، که در آن یک ماده شیمیایی از طریق یک سری مراحل به ماده شیمیایی دیگری تبدیل می شود و هر مرحله توسط آنزیم خاصی تسهیل می شود. آنزیم ها برای متابولیسم بسیار مهم هستند زیرا به ارگانیسم ها اجازه می دهند واکنش های مطلوبی را که نیاز به انرژی دارند و به خودی خود اتفاق نمی افتد، از طریق اتصال آن ها به واکنش های خود به خودی که انرژی آزاد می کنند، هدایت کنند. آنزیم ها به عنوان کاتالیزور عمل می کنند – آن ها اجازه می دهند عکس العمل با سرعت بیشتری انجام شود – و همچنین امکان تنظیم میزان واکنش متابولیک را فراهم می کنند.

سیستم متابولیک یک ارگانیسم خاص تعیین می کند که کدام ماده را مغذی و کدام یک را سمی تشخیص دهد. به عنوان مثال، برخی از پروکاریوت ها از سولفید هیدروژن به عنوان ماده مغذی استفاده می کنند، با این حال این گاز برای حیوانات سمی است. میزان متابولیسم پایه یک موجود زنده اندازه گیری میزان انرژی مصرف شده توسط تمام این واکنش های شیمیایی است.

یک ویژگی بارز متابولیسم شباهت مسیرهای متابولیکی اساسی در بین گونه های کاملا متفاوت است. به عنوان مثال، مجموعه ای از اسیدهای کربوکسیلیک که به عنوان واسطه در چرخه اسید سیتریک شناخته می شوند، در همه ارگانیسم های شناخته شده وجود دارد و در گونه های متنوعی مانند باکتری تک سلولی اشریشیا کلی و ارگانیسم های بزرگ چند سلولی مانند فیل ها یافت می شود. این شباهت ها در مسیرهای متابولیکی احتمالاً به دلیل ظهور زودهنگام آن ها در تاریخ تکاملی و احتباس آن ها به دلیل اثربخشی آن ها است. متابولیسم سلول های سرطانی با متابولیسم سلول های طبیعی متفاوت است و می توان از این تفاوت ها برای یافتن اهدافی برای مداخله درمانی در سرطان استفاده کرد.