7.1: Metabolizma Nedir?
Genel Bakış
Metabolizma, molekülleri oluşturan reaksiyonlar (anabolizma) ve molekülleri parçalayanlar (katabolizma) dahil olmak üzere bir hücredeki tüm kimyasal aktiviteyi temsil eder. Anabolik reaksiyonlar enerji gerektirir, oysa katabolik reaksiyonlar bunu sağlar. Bu nedenle metabolizma, hücrelerin enerjiyi çeşitli kimyasal reaksiyonlarla nasıl dönüştürdüğünü ve genellikle enzimlerin yardımıyla daha verimli hale getirildiğini açıklar.
Metabolizma, Bir Organizmada Meydana Gelen Tüm Kimyasal Reaksiyonların Toplamıdır
Metabolizma, hücrelerdeki enerjinin yönetimidir ve üç temel işlev sağlar:
- çeşitli hücresel işlemleri yürütmek için yiyecekleri enerjiye dönüştürmek,
- hücre bileşenlerini oluşturmak için enerji üretmek ve
- atık ürünlerin uzaklaştırılması.
Enerji üretmek için, gıdalardaki makromoleküllerin — katabolik bir yolla— daha küçük moleküllere bölünmesi gerekir. Bu da —anabolik bir yoldan— daha küçük yapı taşlarından daha büyük moleküller oluşturmak için enerji sağlar. Başka bir deyişle, gıdalardaki — atomlar arasındaki bağlarda depolanan kimyasal enerjiden oluşan— potansiyel enerji hücresel reaksiyonlar için kullanılabilecek kinetik enerjiye dönüştürülebilir. Enzimler, gerekli enerji miktarını azaltarak birçok kimyasal reaksiyonu büyük ölçüde hızlandırdıkları için metabolik yollarda gerekli moleküler araçlardır.
Katabolik Yollar, Molekülleri Parçalar ve Enerjiyi Serbest Bırakır
Katabolizma, makromoleküllerin herhangi bir amaç için parçalanmasıdır. Bu, gıda moleküllerinin, ATP’ye aktarılan enerjiyi serbest bırakan bir süreç olan yapı taşları olarak kullanılabilen daha küçük moleküllere indirgenmesini içerir. Protein sindirimi, katabolizmanın bir örneğidir. Vücudun yediğimiz proteini kullanması için, büyük protein moleküllerinden daha küçük polipeptitlere ve ardından ayrı ayrı amino asitlere bölünmesi gerekir.
Uzaklaştırma için parçalanan fazla amino asitler nitrojen içeren amonyak salar. Bu amonyak yüksek seviyelerde toksiktir ve bu nedenle organizmaların kullanabileceği ve atabileceği daha güvenli bir biçime dönüştürülmelidir. İnsanlarda amonyak karbondioksit ile birleştirilir ve vücuttan idrar şeklinde atılmadan önce üreye dönüştürülür. Diğer organizmalar, kuşlarda ve sürüngenlerde ürik asit gibi farklı türde azotlu atık kullanır. Üre ile karşılaştırıldığında, ürik asit vücuttan çok daha az su salınmasını gerektirir ve bu nedenle belirli koşullarda adaptif değere sahiptir.
Anabolik Yollar, Karmaşık Molekülleri Sentezler
Anabolik yollar, enerji kullanarak (ATP biçiminde) daha küçük yapı taşı moleküllerinden daha büyük moleküller oluşturur. Örneğin, protein anabolizması, polipeptitleri oluşturmak için amino asitleri bir araya getirmeyi içerir. Sentezlenen polipeptitler daha sonra üç boyutlu protein yapılarına katlanır. Fazla amino asitler trigliserit yapmak ve yağ olarak saklamak için kullanılabilir veya glikoza dönüştürülerek ATP yapmak için kullanılabilir. Bu nedenle, enerji dengesini korumak için hem anabolik hem de katabolik yollar gereklidir.
Anabolizmanın daha az bilinen bir başka örneği, tohumlarda yoğunlaştırılmış tanenlerin üretimidir. Hayvanlar tarafından yenen tohumlar, tohum kabukları koyu renkli, yoğunlaştırılmış tanenler içeriyorsa sindirimden korunabilir. Bitkiler, polipeptitleri oluşturmak için kullanılan aynı dehidrasyon reaksiyonlarını kullanarak antosiyanin moleküllerini birbirine bağlayarak tanenler üretir.