Vielmaiņa

Iekš Vielmaiņa tā ir bioķīmisko vielu pārveidošana, izmantojot organismu enzīmu sistēmu. Izveidojas starpprodukti, kurus sauc arī par metabolītiem. Visa metabolisma pamatā ir pastāvīga ķīmisko vielu metabolisms.

Kas ir metabolisms?

Terminu metabolisms lieto bioloģijā un medicīnā, un tas apraksta ķīmiskās vielas pārvēršanu vai sadalīšanos metabolisma gaitā. Grieķu valodā termins metabolisms tiek saukts arī par metabolismu. Metabolisms ir nepieciešams, lai uzturētu dzīvībai svarīgās organisma funkcijas.

Pastāv tā sauktais kataboliskais un anaboliskais metabolisms. Piemēram, katabolisma metabolisma kontekstā biodegvielas, kas satur daudz enerģijas, ar augstu polimēru daudzumu tiek sadalītas no pārtikas, atbrīvojot enerģiju. Demontāža notiek trīs posmos. Šādā veidā no polisaharīdiem (vairākiem cukuriem), taukiem un olbaltumvielām sākotnēji tiek veidoti atsevišķi bloki. Polisaharīdu gadījumā tās ir heksozes (glikoze, fruktoze) un pentozes. Tauki tiek sadalīti taukskābēs un glicerīnā, un olbaltumvielas savukārt ir atsevišķu aminoskābju avots. Visi šie monomēri ir metabolisma metabolīti, jo tos var tālāk sadalīt vai veicināt paša organisma bioloģisko vielu uzkrāšanos.

Anaboliskais metabolisms nodrošina, ka paša organisma sarežģītie savienojumi tiek veidoti no vienkāršākām izejvielām. Kataboliskā metabolisma metabolīti tiek saukti par katabolītiem, un anaboliskā metabolisma metabolīti tiek saukti par anabolītiem. Anaboliskā un kataboliskā metabolisma saskarne ir tā dēvētais starpposma metabolisms.Daudzi metabolīti ir gan anabolisko, gan katabolisko procesu sākummateriāls.

Arī svešās vielas organismā tiek metabolizētas un pārvēršas ūdenī šķīstošā formā, kas var izdalīties. Pie šīm svešām vielām pieder ne tikai narkotikas, bet arī indes.

Funkcija un uzdevums

Metabolismam ir liela nozīme ķermenī. Ķermenis tiek apgādāts ar enerģiju, nepārtraukti pārveidojot vielas (lielas enerģijas, lielmolekulāru biomolekulu sadalīšanās laikā). Izejvielu ķīmiskā enerģija tiek atbrīvota un pārveidota siltumā un kinētiskajā enerģijā, lai uzturētu fiziskās funkcijas. Tas rada oglekļa dioksīdu un ūdeni katabolisko procesu zemākajā galā. Šis sadalījums notiek caur vairākām starpproduktiem, kurus var arī atkārtoti integrēt ķermeņa anaboliskajos procesos kā tā sauktos metabolītus. Izdalītā enerģija īslaicīgi tiek glabāta fosfāta savienojumā sadalīšanās procesu laikā (sk. ATP, GTP vai citus).

Pārraujot fosfāta saiti, tiek atbrīvota enerģija, ko anaboliskā procesā var pārveidot atpakaļ makromolekulu ķīmiskajā enerģijā. Tāpēc katabolisma un anaboliskā metabolisma ceļi ir cieši saistīti.

Turklāt katrā kataboliskā vai anaboliskā metabolisma ceļa posmā veidojas metabolīti, kas tiek sadalīti vai izmantoti, lai izveidotu sarežģītākus savienojumus. Nav noteicošais, no kura metabolisma ceļa rodas individuālais metabolīts. Šo saskarni starp katabolisko un anabolisko metabolismu sauc par starpposma metabolismu.

Organisms vienmēr atrodas līdzsvarotā stāvoklī ķīmiskajām vielām, kuras tiek ievadītas un izņemtas. Dzīvnieku organismi izmanto organisko vielu ķīmisko enerģiju, kas tiek sadalīta vienkāršās neorganiskās vielās. Augu organismi absorbē saules enerģiju gaismas veidā un pārvērš to ķīmiskajā enerģijā, veidojot organiskas vielas no neorganiskām vielām.

Papildus absorbcijai svešās vielas tiek metabolizētas kā daļa no normāla metabolisma. Šīs metabolizācijas vienmēr notiek aknās. Pārsvarā tās ir detoksikācijas reakcijas. Šīs reakcijas ir pakļautas arī farmācijas līdzekļiem. Kopumā to sauc par biotransformāciju. Pirmajā fāzē notiek oksidācijas vai reducēšanās reakcijas vai hidrolīze.

Galvenokārt iedarbīgas indes vai primāri iedarbīgas zāles gadījumā efekts samazinās. Tomēr, ja zāles uzsūcas kā prodrug, tās būs efektīvas tikai pēc 1. fāzes reakcijām. Tas pats var notikt ar galvenokārt netoksisku vielu. Daži indes organismā attīstās tikai caur atbilstošu metabolismu. Metabolīti, kas rodas 1. fāzē, otrajā fāzē tiek padarīti ūdenī šķīstoši, veicot turpmākas pārvērtības, lai tie varētu izdalīties caur nierēm.

Slimības un kaites

Metabolisma un atbilstošo metabolizāciju kontekstā ievērojamas veselības problēmas var rasties, ja metabolītu nevar sadalīt vai tikai slikti. Ja gluži pretēji, nenotiek reakcija uz noteiktu svarīgu metabolītu veidošanos, ir sagaidāmas arī sekas veselībai. Šādās situācijās ļoti bieži ir ģenētisks defekts vai hromosomu izmaiņas.

Dažus fermentus nevar ražot, vai arī tos var ražot tikai nepietiekami. To pašu efektu rada nepietiekams enzīms. Tāpēc daudzās vielmaiņas slimībās ir uzkrāta noteikta metabolītu koncentrācija. Citās slimībās svarīgi metabolīti pat neveidojas. Abos gadījumos sarežģītu reakciju ķēde tiek pārtraukta, un dažas dzīvībai svarīgas reakcijas vairs nenotiek.

Tā saucamajās uzglabāšanas slimībās noteiktas vielas vai metabolīti arvien vairāk un vairāk uzkrājas šūnās vai ārpus tām. Tas bieži noved pie ievērojamiem orgānu bojājumiem. Indu un farmaceitisko līdzekļu gadījumā metabolisms parasti ir paredzēts vielu noārdīšanai un vājina to iedarbību. Tomēr ir arī gadījumi, kad vielmaiņas procesi salīdzinoši nekaitīgās izejvielas pārvēršas par aktīviem metabolītiem, kuru toksiskā iedarbība tikai šajā posmā attīstās. Ārvalstu vielu metabolisma procesi ir nespecifiski, un tāpēc vienmēr tie notiek tikai pēc shēmas. Tāpēc dažreiz var gadīties, ka šo konkrēto vielu metabolisma process ir īstā problēma.