Katabolism och anabolism ; energiomsättning i cellen

Katabolism och anabolism ; energiomsättning i cellen.

· Bioenergetik : i cellen är processerna med avseende på energiomsättningen av två slag: exergona eller energigivande och endergona eller energikrävande. Vid nedbrytning av kolhydrater, fett och protein frigörs energi i en serie exergona reaktioner; denna energi utnyttjas vid de endergona reaktionerna , såsom vid biosyntes av makromolekyler, muskelarbete, elektrisk arbete vid nervimpulser, osmotiskt arbete mm…
Cellen är ett delvis öppet system med flöde genom cellmembranerna av värmeenergi och kemiska substanser, men i många fall är flödet underkastat regulativa processer. Genom dessa delvis kontrollerade flöden upprätthålls en balans så att cellen arbetar under konstanta betingelser avseende temperatur, tryck, koncentrationer. Cellens kemiska reaktioner är vidare oftast reversibla och enzymkatalyserade.

· Energirika föreningar: cellerna och organismerna har behov av att lagra och dirigera energi: välkända lagringsformer för energi är fett och kolhydratdepositioner. För snabba energiomsättningar föfogar organismerna över s k energirika föreningar. Många av dessa är fosfatestrar, som vid hydrolys avger en stor energimängd. Den kanske viktigaste av dessa är ATP, som utnyttjas för energiöverföringar mellan flertalet reaktioner i alla celler och organismer.

· Kolhydraternas metabolism: syntesen av kolhydrater ur CO₂ och H₂O genom fotosyntesen i de gröna växterna är en grundval för allt organiskt liv. Fotosyntesens slutprodukter stärkelse och cellulosa är energiråvaran för djurorganismerna och ger också material för syntes av andra substanser ( kolkälla).
Ämnesomsättningen i cellen , i kroppen, kallas metabolism .Man skiljer mellan katabolism och anabolism:
kataboliska reaktioner är nedbrytande och energigivande,
anaboliska reaktioner är syntetiserande och energikrävande.

·        Lipider och fettmetabolism: med lipider menas sådana vattenolösliga ämnen som kan extraheras ur biologiskt material med opolära lösningsmedel, som kloroform eller eter till ex.
Till lipider räknas neutralfett, fettsyror, fosfatider, vaxer, steroider, terpener, karotener….
De vanligaste fettsyrorna är:
                                         palmitinsyra   C₁₅H₃₁COOH               mättade
                                         stearinsyra      C₁₇H₃₅COOH

                                          oljesyra           C₁₇H₃₃COOH
                                          linolsyra           C₁₇H₃₁COOH
                                          linolensyra        C₁₇H₂₉COOH            omättade .
                                          arachidonsyra    C₁₉H₃₁COOH

Arten av fettsyror i fettet påverkar smältpunkten ; långa kedjor höjer den , medan dubbelbindningar(= omättnadsgraden) sänker den. Djur i arktiska klimat uppvisar depåfett med lägresmältpunkt än djur från områden med varmare klimat.
Fetterna tjänstgör som reservnäring, köldskydd och formgivare. De kan därför lätt metaboliseras. Vid god tillgång på föda syntetiseras och deponeras fetter; när födan saknas, bryts de ned och utnyttjas som energikälla och kolkälla.

· Proteinmetabolism: alla naturligt förekommande proteiner är polymerer, uppbyggda av omkring 20 olika alfa- aminosyror.Man skiljer mellan L och D –aminosyror; i proteiner förekommer endast L- aminosyror, medan D-aminosyror kan ingå i vissa andra biologiska substanser såsom cellvägar och antibiotika.
Nedbrytning av proteiner i mag och tarmkanalen och i viss omfattning även i cellerna sker under medverkan av proteolytiska enzymer; de frigjorda aminosyrorna utnyttjas för att ge energi genom nedbrytning, för ny syntes av proteiner eller för syntes av andra substanser.
Nedbrytningen av aminosyror kan grovt uppdelas på två skilda processer. För det första omsätts kvävet i aminosyran och bildar så småningom ammoniak eller i högre organismer urinämne vilka utsöndras. För det andra bryts aminosyrornas kolskelett ner ungefär som fettsyror och bildar så småningom acetyl-coenzym A eller andra metaboliter i citronsyra cykeln.