Metabolizam

Metabolizam (grč. μεταβολήσμός - metabolos = promjena) je biohemijski proces u kojem dolazi do mijenjanje hemijskih jedinjenja u živim organizmima i ćelijama. Metabolizam se dijeli na anabolizam odnosno biosintezu (stvaranje) kompleksnih organskih molekula i na katabolizam koji je obrnuti proces od anabolizma, a to je razlaganje složenih organskih jedinjenja u jednostavnije sastojke. Sveukupni biohemijski procesi u jednom organizmu se jednom riječju nazivaju metabolizam. Najveći uticaj u metabolizmu ima endokrini sistem. Metabolizam predstavlja određenu grupu hemijskih promjena kojima se održava život u ćelijama. Ove reakcije su katalizirane enzimima. One omogućavaju organizmima da rastu i da se reproduciraju, održe svoje strukture i odgovore na energetske utjecaje prirodne okoline. Naziv metabolizam se također može odnositi i na sve hemijske reakcije koje se odvijaju u živim organizmima, uključujuću varenje i prenos supstanci unutar i između različith ćelija. Skup hemijskih reakcija unutar ćelija naziva se intermedijarni metabolizam ili ćelijski metabolizam. ^[1]

Neorganske i organske supstance koje dospjevaju u ćeliju su podložne biohemijskim promjenama. Razlažu se unijete supstance, uz oslobađanje energije, a sinteziraju se nove koje ulaze u sastav ćelije, pri čemu se energija troši.

Ćelijski metabolizam je temelj svih životnih aktivnosti - od jednoćelijskih do najsloženijih višećelijskih oblika života - čini mreža metaboličkih procesa, povezanih u uskladenu i dinamičnu cjelinu organizma. Uravnotežen sistem na ovoj razini je također uslov za održavanje homeostaze. U tom sistemu prometa materije i energije u ćeliji, veoma su važne redukcijske i oksidacijske reakcije, koje omogućavaju preobrazbu odgovarajućih molekula. Oksidacija molekula je posljedica gubitka elektrona iz nekog od njihovih atoma, dok je redukcija suprotan proces. Oksidacija i redukcija uzajmno su povezane i uslovljene reakcije, jer ako jedan atom otpušta elektrone, neki drugi ih mora primiti (pošto oni ne mogu postojati nezavisno).

Prelazak elektrona iz jedne molekule u drugu praćen je oslobađanjem odgovarajućih količina energije. Stoga su oksidacija i redukcija posebno značajne u energetskom bilansu ćelije, kao svojevrsni pokazatelji intenziteta razgradnje postojećih supstanci (katabolizam) i izgradnje novih (anabolizam).^[2][3]

Osnovni energetski izvori su organski spojevi. Oslobođena energija tokom oksidacijsko-redukcijskih (redoks) procesa u ćeliji može se iskoristiti jedino posredstvom posebnih molekula, koje su u stanju vezati relativno mnogo energije, a zatim je trošiti u odgovarajućim sintetskim procesima. U tom pogledu, najznačajnije molekule su adenozin trifosfata (ATP). To je nukleotidni derivat adenina, koji ima tri fosfatne skupine. Otpuštanjem jedne od njih, nastaje adenozin-difosfat (ADP), uz oslobađanje značajne količine energije. Adenozin-monofosfat (AMP) ima malo energije, a nastaje od ADP (gubitkom jedne fosfatne skupine). Međutim, on i ADP imaju veoma jak afinitet prema fosfatnoj kiselini pa je povratna reakcija brza i djelotvorna u smjeru:

${\displaystyle AMP}$ + ${\displaystyle P}$ (+ energija) → ${\displaystyle ADP}$ + ${\displaystyle P}$(+ energija) → ${\displaystyle ATP}$.

Utrošena energija na oba koraka iznosi 29,3 kJ/mol.
Prema tomne, u vezamna fosfatne grupe i adenina deponira se odgovarajuća količina energije, koja se obrnutim slijedom reakcija veoma lahko oslobađa i iskorištava u ćelijskom metabolizmu.

Pored toga, na intenzitet ćelijskog metabolizma posebno utiče prostorni raspored enzima koji pokreću i usaglašavaju sve stupnjeve reakcije u ćeliji, te funkcionalnost pojedinih ćelijskih organela i struktura.

Proces fotosinteze je jedan od najilustrativnijih primjera anaboličkih procesa u živom svijetu.

1. ^ Voet D., Voet J. (1995): Biochemistry, 2nd Edition, Wiley, http://www.wiley.com/college/math/chem/cg/sales/voet.html |id=}}
2. ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
3. ^ Korene Z., Hadžiselimović R., Maslić E. (2001): Biologija za 8. razred osnovne škole. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-396-6.