Metabolism

Metabolism ehk ainevahetus (kreeka keeles μεταβολή metabolē 'muutus') tähendab organismis aset leidvaid sünteesi- ja lagundamisprotsesse. Metabolism on kõikide elusorganismide rakkudes toimuvate keemiliste reaktsioonide, mille osalusel toimuvad elusrakkudes keemilise energia protsessid, tulem.[1] Terves organismis on sünteesi- ja lagundamisprotsessid omavahel tasakaalus. Oluline osalejamolekul metabolismis on vesi. Metabolism hõlmab biokeemilisi reaktsioone näiteks selliste orgaaniliste molekulidega nagu:

Ainevahetuse moodustavad kaks vastandprotsessi – katabolism ja anabolism.

Vaata ka

Viited

  1. ingl k , V. B. Rastogi, B. Kishore, A Complete Course in ISC Biology, Chapter 3: Being Alive:What Does it Mean?, 2009, ISBN 81-209-0822-8, Google`i raamat online (vaadatud 13.04.2013)

Välislingid

A-vitamiin

A-vitamiin on retinoolitaoliselt mõjuvate ainete geneeriline nimetus, ka bioaktiivsete biomikromolekulide rühm ja asendamatu rasvlahustuv vitamiin. A-vitamiin on tähtis paljude organismide sigimiseks, luu kasvuks ja nägemisteravuse hoidmiseks, immuunsuseks, aga ka antioksüdantse regulaatorina. A-vitamiin on mikrokogustes igapäevaselt vajalik osa organismide mitmete normaalsete füsioloogiliste protsesside toimimiseks. A-vitamiini täielik puudumine (ka bioaktiivsuse minetanuna) toidus või kestev defitsiit võib organismile kahjulik ning koguni ohtlik olla, põhjustades haiguslikke seisundeid.

Aminohapped

Aminohapped ehk aminokarboksüülhapped on bioloogilise tähtsusega orgaanilised ühendid, mis sisaldavad funktsionaalsete rühmadena amino- (-NH2) ja karboksüülrühma (-COOH) ning aminohappespetsiifilist kõrvalahelat.

Aminohappeid on võimalik mitmeti klassifitseerida. Struktuuri alusel jaotatakse aminohapped funktsionaalrühmade asukoha järgi alfa (α-), beeta- (β-), gamma- (γ-) ja delta- (δ-) aminohapeteks; veel on võimalik jaotada polaarsuse, pH ja kõrvalahela tüübi alusel (alifaatne, tsükliline, väävlit või hüdroksüülrühma sisaldav jne). Olles vee järel teisel kohal, moodustavad aminohapped (valkude koosseisus) keskmiselt 17% inimkeha massist.Biokeemiliselt erilise tähtsusega on aminohapped, kus nii amino- kui ka karboksüülrühm on seotud esimese (alfa-) süsinikuga. Neid nimetatakse alfaaminohapeteks (α-aminohapeteks) üldvalemiga H2NCHRCOOH (v.a proliin), kus R tähistab orgaanilist asendajat – kõrvalahelat; tavaliselt käsitletakse "aminohapetena" just selliseid. Nende hulgas on 23 valkudes esinevat aminohapet, mis moodustavad peptiidahelaid (polüpeptiide) – need ongi valkude (proteiinide) ehituskivideks. Kõik sellised aminohapped on L-stereoisomeerid (-enantiomeerid), kuigi näiteks bakterite rakukestades esineb D-stereoisomeere. 23 aminohappest 20 on "standardsed" ja need on kodeeritud geneetilise koodi alusel otse koodontriplettide poolt. Ülejäänud 3 ("mittestandardsed") on pürrolüsiin (esineb metanogeensetes organismides ja teistes prokarüootides), selenotsüsteiin (esineb nii paljudes pro- kui ka enamikus eukarüootides) ja N-formüülmetioniin. Näiteks sisaldavad 25 inimese valku oma primaarstruktuuris selenotsüsteiini (Sec) ning sellised struktuurselt karakteriseeritud ensüümid (selenoensüümid) kasutavad selenotsüsteiini katalüütilise funktsionaalrühmana reaktsioonitsentrites.Mitmetel tähtsatel proteinogeensetel (valke moodustavatel) ja mitteproteinogeensetel aminohapetel on organismis ka valkudega mitte seotud rolle. Näiteks glutamiinhape ja gammaaminovõihape ehk GAVH (ka GABA (ingl. k. Gamma-AminoButyric Acid)) on inimese ajus vastavalt põhilised eksitatoorsed ja inhibitoorsed virgatsained; hüdroksüproliin (üks kollageeni põhikomponentidest) sünteesitakse proliinist; glütsiini kasutatakse porfüriinide sünteesis, mida kasutavad vere punalibled; ja karnitiin on kasutusel lipiidide transpordis.

20 "standardsest" aminohappest 9 on inimesele "asendamatud", mis tähendab, et neid ei saa inimkeha muudest ainetest endale ise sünteesida ja neid peab omandama toidust. Osad neist võivad olla teatud tingimustel (vanus, haiguslik seisund) asendamatud. Asendamatud aminohapped võivad liikide vahel erineda.

Arhed

Arhed ehk ürgid (ladina keeles Archaea; on kasutatud ka nimetusi arhead, arhebakterid ehk ürgbakterid (Archaebacteria) ja metabakterid) on eluslooduse domeen ja ainuraksete mikroorganismide riik. Arhed on prokarüoodid, mis tähendab, et nende rakus puudub rakutuum ja teised membraaniga ümbritsetud organellid.

Esimesed arhede domeeni esindajad olid metanogeenid ja arvatakse, et selline metabolism peegeldab primitiivse Maa atmosfääri ja nende organismide iidsust.

Varem arvati arhed bakterite hulka ning kasutusel oli nimetus arhebakterid, kuid see klassifikatsioon on vananenud. Arhede rakkudel on unikaalsed omadused, mis eristavad neid bakteritest ja eukarüootidest.Esimestena avastatud ning siiani tuntuimad arhed elavad äärmuslikes elukeskkondades. Neid nimetatakse ekstremofiilideks. Näiteks termofiilsed ehk kuumalembesed arhed elavad kuumaveeallikates, kus veetemperatuur võib ulatuda 100°C. Halofiilsed arhed vajavad kõrget soolade kontsentratsiooni ning elavad ülisoolastes järvedes (näiteks Surnumeri), kus soolsus ulatub 300 promillini (maailmamere soolsus on 34...36 promilli).Mõned arhed elavad inimese sooles ja toodavad seal metaani, neid nimetatakse metanogeenideks.

Ensüüm

Ensüümid on kõrgmolekulaarsed bioloogilised katalüsaatorid, mis kiirendavad keemiliste reaktsioonide toimumist.Ensüümid on valdavalt valgud, kuid tuntakse ka mõningaid katalüütilisi RNA molekule, mida nimetatakse sageli ensüümide asemel ribosüümideks. Valgulised ensüümid koosnevad aminohappejääkidest ja nende süntees on allutatud geneetilisele kontrollile.

Nad on biokatalüsaatorid, mille toimel muundatakse substraatmolekuli nii, et reaktsioonide toimumine kiireneb ja ensüümimolekul vabaneb reaktsioonist muutumatul kujul. Ensüümid on hädavajalikud, et rakkudes läbiviidavad metaboolsed reaktsioonid toimuksid piisava kiirusega toetamaks elu toimimist.

Ensüümid jaotatakse kuude põhiklassi: oksüdoreduktaasid, transferaasid, hüdrolaasid, lüaasid, isomeraasid ja ligaasid. Lisaks võidaks neid liigitada ehituse (lihtensüümid ja liitensüümid), toimekeskkonna (eksogeensed ja endogeensed ensüümid) ning muude näitajate alusel.

Ensüümid on ensümoloogia uurimisobjektiks.

Ensüümkatalüüsitud reaktsioonide kiirust alandavaid aineid nimetatakse inhibiitoriteks.

Glutamiinhape

Glutamiinhape (lühend Glu või E, brutovalem C5H9NO4) on toidu- ja organismivalkudes esinev happeline aminohape. Glutamiinhape kuulub asendatavate aminohapete hulka ja on väga polaarne molekul. Sisaldab funktsionaalrühmi, mis annavad veega vesiniksidemeid, ja seetõttu on vees hästi lahustuv. Glutamiinhapet on kahe erisuguse isomeerina: looduslikult ainult L-vormina, kuid esineb ka D-vormis olevat glutamiinhapet. Glutamiinhappele vastavad koodonid GAA ja GAG.

Glutamiinhappe karboksülaatanioonid (kõrvalahela -COOH on deprotoneeritud, andes COO-) ja soolad (deprotoneeritud kõrvalahelale liidetakse näiteks K+) on tuntud kui glutamaadid.

Glutamaat on väga oluline neurotransmitter, olles tähtis õppimise juures ja mälestuste loomisel. Glutamaati kasutatakse ravimitööstuses ning ka lõhna- ja maitsetugevdajana. Glutamiinhape on oluline suhkrute ja rasvade metabolismis.

Glükoos

Glükoos ehk viinamarjasuhkur on monosahhariid, mis kuulub disahhariidide sahharoosi ja laktoosi koostisse. Glükoos tekib taimedes fotosünteesi tulemusena.

Glükoos on püsisoojaste loomade eelistatud energiaallikas. Nad varuvad glükoosi lihastesse ja maksa glükogeeni kujul.

Glükoos on tselluloosi polümeerse molekuli elementaarlülina oluline taime rakukesta komponent. Taimede glükoosivarud on tärklise kujul põhiliselt seemnetes ja mugulates.

Keemiline valem on C6H12O6.

Glütserool

Glütserool (ehk glütseriin) on lihtne värvitu, lõhnatu ja viskoosne polüoolne ühend, mida kasutatakse laialdaselt farmaatsiatööstuses.

Glütserooli kolm hüdroksüülrühma tingivad tema lahustuvuse vees ja hügroskoopsed omadused. Glütseroolne tsenter on ühtede oluliste lipiidide, triglütseroolide, selgrooks. Vaba glütserool on magusamaitseline ja madala toksilisusega.

Karotenoidid

Karotenoidid on tetraterpenoidsed pigmendid, mis jagunevad kaheks rühmaks: ainult süsinikku ja vesinikku sisaldavateks karoteenideks ning nende oksüdeneerunud derivaatideks ksantofüllideks.

Looduses on kirjeldatud üle 700 karotenoidi. Nende värvus varieerub kollasest punaseni.

Karotenoide suudavad sünteesida kõik fotosünteesivad taimed, protistid ja bakterid ning mõned heterotroofsed bakterid ja seened. Loomadest on üks lehetäi liik omandanud horisontaalsel geeniülekandel karotenoidide sünteesiks vajalikud geenid.. Ülejäänud loomariigi esindajad peavad saama karotenoide toidust.

Karotenoidid neelavad valgust spektri sinises ja rohelises alas, suurendades sellega fotosünteesis neelduva energia hulka ning osaledes valgusenergia ülekandel klorofüllile. Lisaks sellele kaitsevad karotenoidid fotosünteesivat membraani oksüdeerumise eest ning on laialdasemalt tuntud antioksüdatiivsete omaduste poolest.

Taimedes on karotenoidid olulised õitele ja viljadele tolmeldajaid ja seemnete levitajaid ligimeelitava värvuse andjatena.

Karotenoidsete pigmentide lagunemisel taimedes tekib lõhnaaineid. Tomatitele ja arbuusidele punase värvuse andva lükopeeni degradeerumisel tekib üle 400 erineva lõhnaaine, sealhulgas näiteks sidrunilõhnaline tsitraal.Loomariigis osalevad karotenoidid kalade, lindude ja selgrootude pigmentatsioonis. Lindude puhul on sulestiku värvus tähtis sugulise valiku tunnus, imetajatel täidavad karotenoidid antioksüdatiivset funktsiooni.

Katabolism

Katabolism ehk dissimilatsioon ehk lagundav ainevahetus (kreeka katabolē 'allaviskamine', sõnadest κατά kata, "allapoole" ja βάλλειν ballein, "viskama") on organismis hapniku kaasabil toimuv keemiline protsess, ainevahetuse osa, milles keerulisematest ainetest tekivad lihtsamad ja milles vabaneb energiat.

Katabolism on polümeeride biolagundamine ensüümide toimel monomeerideni (näiteks tselluloos glükoosini) või lihtsate orgaaniliste aineteni (glükoosi lagundamine CO2 ja H2O-ni).

Dissimilatsiooni moodustavad organismi kõik lagundamisprotsessid. Toiduga saadavad või organismis sünteesitud orgaanilised ühendid lõhustatakse ensüümide abil järk-järgult lihtsama ehitusega molekulideks. Selles protsessis võime eristada biopolümeeride hüdrolüüsi (nt. tärklise lagundamist glükoosi molekulideks) ja sellele järgnevat monomeeride (nt. glükoosi) oksüdatsiooni. Enamiku dissimilatsiooni protsessidega kaasneb energia vabanemine. See talletatakse energiarikastesse ehk makroergilistesse ühenditesse umbes 40% kasuteguriga. Üheks peamiseks makroergiliseks ühendiks on ATP (adenosiintrifosfaat). Viimasel on oluline roll ka assimilatsiooni protsessides. Dissimilatsioonist ja assimilatsioonist koosneb organismi metabolism.

Lipiidid

Lipiidid (inglise keeles lipids) on väga erineva struktuuriga orgaaniliste biomolekulide, enamasti estrilise ehitusega vees mittelahustuvate looduslike ühendite rühm, mis koosneb alkoholidest ja rasvhappejääkidest.

Lipoproteiinid

Lipoproteiin on vees lahustuv valgu (ehk proteiini) ja lipiidi ühend.Lipoproteiinid (kreeka lipos rasv kr protos 'esimene') on enamiku selgroogsete organismide rakkude mikro- ja makrokeskkonna olulised biomolekulid – lipiidide ja valkude ühendid. Organismid vajavad lipoproteiine ainete transpordiks läbi veerikka keskkonna enamiku rakkudeni ning energiaallikatena.Lipoproteiinide süntees, metabolism ja katabolism, patoloogia ning klassifikatsioon ja nimetused on erinevatel organismidel erinevad:

selgrootutel on klassifitseeritud üks lipoproteiinide rühm nimetusega lipoforiinid (inglise lipophorins), kes transpordivad vajalikke aineid (sh kolesterool) pea kõikidesse rakkudesse;

bakterid – lipoproteiinid on tegevad enamikul elavatel bakteritel

seened – seente rakumembraanid sisaldavad samuti lipoproteiine;

selgroogsetel on klassifitseeritud neli lipoproteiinide klassi:

CM ehk külomikron (ka hülomikron)

VLDL ehk väga väikese tihedusega lipoproteiinid

LDL ehk madaltihedusega lipoproteiinid

HDL ehk kõrgtihedusega lipoproteiinid

taimedel on klassifitseeritud mitmeid fütosteroole;

vetikatel on tuvastatud lipoproteiinid;

viirustel paljud viirused on ümbritsetud lipoproteiinidest kestaga (ingl envelope).Lipoproteiinid on paljud ensüümid, transportvalgud, valgud, antigeenid, adhesiinid ja toksiinid.

Organism

Organism (pärineb kr. k. ὀργανισμός – organismos, mis tuleneb sõnast ὄργανον – organon, "tööriist") ehk elusolend ehk elusorganism on elav terviklik rakuline süsteem. Rakkude arvu järgi jaotatakse organisme üherakulisteks ja hulkrakseteks. Organismid jagunevad taksonoomiliselt prokarüootideks ja eukarüootideks. Prokarüoodid liigitatakse omakorda bakteriteks ja arhebakteriteks ehk arhedeks. Eukarüoodid jagunevad protistideks, seenteks, taimedeks ja loomadeks.

Pagaripärm

Pagaripärm ehk leiva-pärmkottseen (Saccharomyces cerevisiae) on kottseente hulka kuuluv tuntuim pärmseeneliik, mida kasutatakse kääritamisel, küpsetamisel ja veinitööstuses. Pagaripärmi rakud on ümmargused, diameetriga 5–10 mikromeetrit. Paljunemise viisiks on pungumine.Neid kasutatakse ka eukarüootide mudelorganismina molekulaar- ja rakubioloogias. Paljud inimese bioloogias olulised valgud (nt rakutsükli valgud, signaalvalgud ja ensüümid) avastati nende pärmides asuvate homoloogide uurimisel.

Rasvhapped

Rasvhapped on pika alifaatse ahelaga karboksüülhapped, mis võivad esineda nii küllastunud kui ka küllastumata ühenditena. Enamiku looduslike rasvhapete süsinikuahel on 4–28 C-aatomit pikk. Rasvhapped on enamiku lipiidide ehitusüksused – nad kuuluvad nii triglütseriidide, vahade, fosfolipiidide kui ka glükolipiidide koostisse. Vabad rasvhapped on need rasvhapped, mis ei ole seotud teiste ühenditega. Rasvhapped on organismis, eriti luustiku ja südamelihaste rakkudes, oluline energiaallikas, sest rasvhapete oksüdatsiooni käigus eraldub suures koguses ATP-d. Ajurakud kasutavad rasvhappeid energiaallikana vaid vähesel määral, sest eelistavad energiat toota glükoosist ja ketoonist.

Sahharoos

Sahharoos ehk suhkur ehk lauasuhkur (ladina saccharum) on looduslikult taimset päritolu disahhariid (süsivesik) ja süsivesikuline toiduaine. Sahharoos on levinuim suhkruliik, mida leidub ka mees.

Sahharoos sisaldub varu- ja kaitseainena peaaegu kõigis taimedes.

Happelises keskkonnas või ensüümi sahharaas toimel laguneb sahharoos glükoosiks ja fruktoosiks ning tekib invertsuhkur.Sahharoosi keemiline valem on C12H22O11.

Sool (anatoomia)

Sool ehk soolikas (mitmuses sooled, ladina intestinum, mitmus intestina) on paljudel organismidel torujas elund. Sooled moodustavad soolestiku ehk soolkonna.

Paljudel selgroogsetel loomadel on sool seedekanali osa, mis algab maolukutist ning lõpeb olenevalt liigist kas päraku või kloaagiga.

Soolestiku funktsioonideks on toitainete (põhitoitained, mineraalid, vitamiinid) metabolism (mehaaniline töötlus ja seedimine ensüümide kaasabil), vee homöostaasi tagamine ja immuunsüsteemi rakkude ning hormoonide ja teiste bioaktiivsete signaalmolekulide komplekteerimine ja imendumine verre ja lümfi ning jääkainete väljutamine.

Soolestiku normaalfloora koosneb paljudest bakteritest, arhedest ja päristuumsetest organismidest.

Soolestiku areng, anatoomia, asend, kuju, morfoloogia, histoloogia ja patoloogia võivad suuresti erineda nii liigiti kui ka indiviiditi.

Leidub seoseid teatud keerukamat iseloomu haiguste ja soolestiku tervisliku seisukorra vahel.

Sotsiaalne metabolism

Sotsiaalne metabolism (inglise social metabolism) on ühiskonna tarbimise füüsiline dimensioon, mida mõõdetakse materjalivoo analüüsi abil.

Sotsiaalset metabolismi kasutatakse elukvaliteedi, materjalikulu ja energiamahukuse vaheliste seoste uurimisel.

Toitumine

Toitumine ka toiduahel on organismide üldine eluavaldus, ka energia hankimise protsess, mille käigus toimub toidu hankimine, ära söömine, metabolism (oksüdatsioon jpm) ja seedimine koos toitainete omastamise ja väljutamisega. Eksogeensetest looduslikest allikatest saadavate toitainete biomolekulid tuleb organismil energia, ja teiste essentsiaalsete protsesside töös hoidmiseks, töödelda ja omastada. Toitumisprotsesside normaalne kulgemine organismides on aluseks kasvamisele, arenemisele ja tervise säilitamisele ning paljunemisele.

Ubikinoonid

Ubikinoonid ehk Q-vitamiin ehk vitamiin Q ja koensüüm Q on lähedase ehituse ja antioksüdantse toimega vitamiinilaadsete biomolekulide ja orgaaniliste rasvlahustuvate ühendite rühm, ka aktiivsed koensüümid, mida iseloomustab bensokinoongrupp ja pikk isopreenüksustest varieeruv külgahel. Ubikinoonide rühma erinevad liikmed on tegevad enamikus prokarüootsetes ja eukorüootsetes organismides, kuid inimorganismis domineerib koensüüm Q10, 2–7% langeb Q9 arvele.

Q10-vitamiin pole rangelt võttes klassikaline vitamiin enamiku organismide puhul. Kuna toit on oluline ubikinoonide allikas, siis normaalse füsioloogia korral sünteesitakse igapäevaselt vajalik kogus Q10 inimorganismis atsetüül-CoA baasil.

Teistes keeltes

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.