A metabolizmus a biokémiai anyagok átalakulása az organizmusok enzimrendszere által. Kialakulnak köztitermékek, más néven metabolitok. A teljes anyagcsere a kémiai anyagok folyamatos metabolizmusán alapul.
Mi az anyagcsere?
Az anyagcsere kifejezést a biológiában és az orvostudományban használják egy kémiai anyag átalakulásának vagy lebontásának az anyagcsere részeként történő leírására. Az anyagcsere kifejezés a biológiában és az orvostudományban használatos, és egy kémiai anyag átalakulására vagy lebontására utal az anyagcsere részeként. A görögben az anyagcsere kifejezést anyagcserének is nevezik. Anyagcsere szükséges a szervezet létfontosságú funkcióinak fenntartásához. Vannak úgynevezett katabolikus és anabolikus anyagcsere. A katabolikus anyagcserében például az energiában gazdag, az élelmiszerekből származó, magas polimer tartalmú bioanyagok az energia felszabadulásával bomlanak le. A lebomlás három szakaszban történik. Először az egyes építőelemeket alkotják poliszacharidok (többszörös cukor), zsírok és fehérjék. Abban az esetben poliszacharidok, ezek a hexózok (szőlőcukor, fruktóz) és pentózisok. A zsírokat lebontják zsírsavak és a glicerinés fehérjék viszont az egyén forrása aminosavak. Mindezek a monomerek az anyagcsere metabolitjait képviselik, mivel vagy tovább bonthatók, vagy hozzájárulhatnak a test saját biométernek felépítéséhez. Az anabolikus anyagcsere biztosítja az endogén komplex vegyületek felépítését egyszerűbb kiindulási anyagokból. A katabolikus anyagcsere metabolitjait katabolitoknak, az anabolikus anyagcseréit anabolitoknak nevezzük. Az anabolikus és a katabolikus anyagcsere közötti interfész az úgynevezett köztes anyagcsere. Számos metabolit az anabolikus és katabolikus folyamatok kiindulási anyaga. Az idegen anyagok a testben is metabolizálódnak, és átalakulnak a vízoldható kiválasztható forma. Ezek az idegen anyagok a következők: szerek, hanem a méreganyagok is.
Funkció és feladat
Az anyagcsere nagy jelentőséggel bír a szervezet számára. A testet az anyagok állandó átalakulása (az energiadús, nagy molekulatömegű biomolekulák lebomlása során) látja el energiával. A kiindulási vegyületek kémiai energiája felszabadul és hővé és kinetikus energiává alakul a testi funkciók fenntartása érdekében. A folyamat, szén dioxid és víz a katabolikus folyamatok legalacsonyabb végén termelődnek. Ez a lebomlás több köztes anyag révén megy végbe, amelyek úgynevezett metabolitokként is visszahelyezhetők anabolikus testi folyamatokba. A lebomlási folyamatok során felszabaduló energiát ideiglenesen az a foszfát kötés (lásd ATP, GTP vagy mások). A foszfát kötés, felszabadul az energia, amely anabolikus folyamat során visszaalakítható egy makromolekula kémiai energiájává. A katabolikus és anabolikus anyagcsere útvonalak ezért szorosan összefüggenek. Ezenkívül a katabolikus vagy anabolikus anyagcsere útjának minden lépése olyan metabolitokat hoz létre, amelyek lebomlanak, vagy bonyolultabb vegyületek felépítéséhez használatosak. Az a metabolikus út, amelyből az egyes metabolit származik, nem kritikus. A katabolikus és anabolikus anyagcsere ezen felületét közbenső anyagcserének nevezzük. A szervezet mindig egyensúlyi állapotban van az eltávolított kémiai anyagokhoz szállított kémiai anyagoktól. Ebben a folyamatban az állati organizmusok szerves anyagokból származó kémiai energiát használnak fel, egyszerű szervetlen anyagokra bontva őket. A növényi organizmusok a napenergiát fény formájában elnyelik, és szervetlen anyagokból szerves anyagok felépítésével kémiai energiává alakítják. A normális anyagcsere részeként zajló metabolizálás mellett a lenyelt idegen anyagok is metabolizálódnak. Ezek az anyagcserék mindig a máj. Ezek többnyire méregtelenítés reakciókat. A gyógyszerek is ezen reakcióknak vannak kitéve. Összességében ezt biotranszformációnak nevezik. Az első fázisban oxidációs vagy redukciós reakciók vagy hidrolízis megy végbe. Elsődlegesen ható toxin vagy elsődlegesen ható gyógyszer esetében a hatás csökken. Ha azonban a gyógyszert prodrugként fogyasztják, akkor a hatékonyság csak az 1. fázisú reakciók után alakul ki. Ugyanez történhet egy elsősorban nem toxikus anyaggal is. Néhány toxin először a megfelelő anyagcserék révén fejlődik ki a szervezetben. Az 1. fázisban képződő metabolitok készülnek víz- további átalakításokkal oldódnak egy második fázisban, hogy a vesén keresztül ürülhessenek.
Betegségek és rendellenességek
Az anyagcsere és a megfelelő metabolizációk összefüggésében jelentős Egészség problémák léphetnek fel, ha egy metabolitot nem lehet lebontani, vagy rosszul bomlik le. Éppen ellenkezőleg, ha bizonyos fontos metabolitok képződéséhez szükséges reakciók nem fordulnak elő, Egészség következményekkel is számolni lehet. Nagyon gyakran ilyen helyzetekben genetikai hiba vagy kromoszóma-változás fordul elő. Bizonyos enzimek nem lehet előállítani, vagy csak nem megfelelően lehet előállítani. Ugyanezt a hatást a hibás enzim is okozza. Így számos anyagcsere-betegség bizonyos metabolitok felhalmozódását mutatja. Más betegségek esetén a fontos metabolitok egyáltalán nem termelődnek. Mindkét esetben megszakad a komplex reakciók láncolata, és a reakciók, amelyek közül néhány létfontosságú, már nem mennek végbe. Az úgynevezett tárolási betegségekben bizonyos anyagok vagy metabolitok egyre jobban felhalmozódnak a sejtekben vagy akár a sejteken kívül is. Ez gyakran jelentős szervkárosodáshoz vezet. Mérgek és gyógyszerek esetén az anyagcserének általában meg kell történnie vezet az anyagok lebomlásához, miközben gyengíti azok hatását. Vannak azonban olyan esetek is, amikor az anyagcsere folyamatai viszonylag ártalmatlan kiindulási anyagokból aktív metabolitok képződését eredményezik, amelyek csak ebben a szakaszban fejlesztik ki mérgező hatásukat. Az idegen anyagok metabolizációs folyamata nem specifikus, ezért mindig egyetlen mintát követ. Ezért néha előfordulhat, hogy ezen specifikus anyagok metabolizálódási folyamata jelenti a valódi problémát.
