Metabolismo

Metabolismo , a soma de reações químicas que acontecem dentro de cada célula de um organismo vivo e que fornecem energia para processos vitais e para sintetizar novos materiais orgânicos.

mitocôndrias e respiração celular

mitocôndrias e respiração celular Micrografia eletrônica de células de hepatócitos mostrando mitocôndrias (amarelo). A função primária da mitocôndria é gerar grandes quantidades de energia na forma de ATP, que captura a energia química da quebra metabólica das moléculas dos alimentos. SERCOMI — BSIP / age fotostock



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Os organismos vivos são únicos porque podem extrair energia de seus ambientes e usá-lo para realizar atividades como movimento, crescimento e desenvolvimento e reprodução. Mas como os organismos vivos - ou suas células - extraem energia de seus ambientes e como as células usam essa energia para sintetizar e montar os componentes dos quais as células são feitas?



As respostas a essas perguntas encontram-se no enzima - reações químicas mediadas que ocorrem na matéria viva (metabolismo). Centenas de reações coordenadas em várias etapas, alimentadas por energia obtida de nutrientes e / ou energia solar , em última análise, converter os materiais prontamente disponíveis nas moléculas necessárias para o crescimento e manutenção.

As propriedades físicas e químicas dos componentes dos seres vivos tratados neste artigo são encontradas nos artigos carboidrato ; célula ; hormônio; lipídio; fotossíntese; e proteína .



Um resumo do metabolismo

A unidade de vida

No nível de organização celular, os principais processos químicos de toda a matéria viva são semelhantes, senão idênticos. Isso é verdadeiro para animais, plantas, fungos ou bactérias ; onde ocorrem variações (como, por exemplo, na secreção de anticorpos por alguns Bolores ), os processos variantes são apenas variações sobre temas comuns. Assim, toda matéria viva é composta de grandes moléculas chamadas proteínas , que fornecem suporte e movimento coordenado, bem como armazenamento e transporte de pequenas moléculas, e, como catalisadores , permitem que as reações químicas ocorram rapidamente e especificamente sob temperatura amena, concentração relativamente baixa e condições neutras (isto é, nem ácidas nem básicas). As proteínas são montadas a partir de cerca de 20 aminoácidos e, assim como as 26 letras do alfabeto podem ser reunidas de maneiras específicas para formar palavras de vários comprimentos e significados, também podem dezenas ou mesmo centenas das 20 letras de aminoácidos serem unidas para formar proteínas específicas. Além disso, as porções de moléculas de proteína envolvidas no desempenho de funções semelhantes em diferentes organismos, muitas vezes incluir as mesmas sequências de aminoácidos.

Existe a mesma unidade entre as células de todos os tipos na maneira como os organismos vivos preservam sua individualidade e a transmitem aos seus descendentes. Por exemplo, a informação hereditária é codificada em uma sequência específica de bases que compõem o GOTA (ácido desoxirribonucleico) molécula no núcleo de cada célula. Apenas quatro bases são usadas na síntese de DNA: adenina, guanina, citosina e timina. Assim como o Código Morse consiste em três sinais simples - um traço, um ponto e um espaço - cujo arranjo preciso basta para transmitir mensagens codificadas, de forma que o arranjo preciso das bases no DNA contenha e transmita as informações para a síntese e montagem dos componentes celulares. Algumas formas de vida primitivas, no entanto, usam RNA (ácido ribonucleico; um ácido nucleico diferindo do DNA por conter o açúcar ribose em vez do açúcar desoxirribose e a base uracila em vez da base timina) no lugar do DNA como transportador primário da informação genética. A replicação do material genético nesses organismos deve, entretanto, passar por uma fase de DNA. Com pequenas exceções, o Código genético usado por todos os organismos vivos é o mesmo.

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As reações químicas que ocorrem nas células vivas também são semelhantes. As plantas verdes usam a energia da luz solar para converter a água (HdoisO) e dióxido de carbono (O QUEdois) para carboidratos (açúcares e amidos), outros orgânicos ( carbono -contendo) compostos , e molecular oxigênio (OUdois) O processo de fotossíntese requer energia, na forma de luz solar, para dividir uma molécula de água na metade de uma molécula de oxigênio (Odois; o agente oxidante) e dois hidrogênio átomos (H; o agente redutor), cada um dos quais se dissocia em um íon hidrogênio (H+) e um elétron . Por meio de uma série de reações de oxidação-redução, os elétrons (denotados é -) são transferidos de uma molécula doadora (oxidação), neste caso água, para uma molécula aceitante (redução) por uma série de reações químicas; esse poder redutor pode ser acoplado, em última instância, à redução do dióxido de carbono ao nível de carboidrato. Na verdade, o dióxido de carbono aceita e se liga ao hidrogênio, formando carboidratos (C n [HdoisOU] n )



Os organismos vivos que precisam de oxigênio revertem esse processo: eles consomem carboidratos e outros materiais orgânicos, usando o oxigênio sintetizado pelas plantas para formar água, dióxido de carbono e energia. O processo que remove átomos de hidrogênio (contendo elétrons) dos carboidratos e os passa para o oxigênio é uma série de reações que produzem energia.

Nas plantas, todas as etapas do processo que converte o dióxido de carbono em carboidratos, exceto duas, são iguais às que sintetizam açúcares a partir de matérias-primas mais simples em animais, fungos e bactérias. Da mesma forma, a série de reações que pegam um determinado material de partida e sintetizam certas moléculas que serão utilizadas em outras sintético as vias são semelhantes ou idênticas entre todos os tipos de células. Do ponto de vista metabólico, os processos celulares que ocorrem em um leão são apenas ligeiramente diferentes daqueles que ocorrem em um dente-de-leão.

Biológico energia trocas

As mudanças de energia associadas aos processos físico-químicos são da província de termodinâmica , uma especialidade da física. As duas primeiras leis da termodinâmica afirmam, em essência, que a energia não pode ser criada nem destruída e que o efeito das mudanças físicas e químicas é aumentar a desordem, ou aleatoriedade (ou seja, entropia ), Do universo. Embora se possa supor que os processos biológicos - por meio dos quais os organismos crescem de maneira altamente ordenada e complexa, mantêm a ordem e a complexidade ao longo de sua vida e passam as instruções de ordem para as gerações seguintes - estão em contravenção com essas leis, isso não é tão. Os organismos vivos não consomem nem criam energia: eles só podem transformá-la de uma forma para outra. De meio Ambiente eles absorvem energia de uma forma útil para eles; para o meio Ambiente eles retornam uma quantidade equivalente de energia em uma forma biologicamente menos útil. A energia útil, ou energia livre, pode ser definida como energia capaz de realizar trabalho em condições isotérmicas (condições nas quais não existe diferencial de temperatura); a energia livre está associada a qualquer mudança química. A energia menos útil do que a energia livre é devolvida ao meio ambiente, geralmente na forma de calor. O calor não pode funcionar em sistemas biológicos porque todas as partes das células têm essencialmente a mesma temperatura e pressão.



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