12. Metabolismus a jeho obecné rysy

 

 

Jako metabolismus označujeme soubor pochodů přeměny látek v živých organismech, především chemické reakce, ale též jiné pochody, kdy sice nedochází k reakcí chemickým, ale jsou s nimi funkčně spojeny v jeden celek – např. transportní pochody. Mnohdy nalezneme u některého procesu stránku jak chemickou tak fysikální a nelze je tak jednoznačně klasifikovat; to ostatně většinou nemá ani smysl.

 

Metabolismus můžeme rozdělit podle několika hledisek. Dílčí pochody i jejich komplexní celek mají stránku materiálovou (sledujeme které látky a jak se přeměňují) a stránku energetickou. Obě tyto charakteristiky jsou vzájemně propojeny a i když druhou z nich často v popisu jednotlivých pochodů opomíjíme (v rovnicích uvádíme jen popis sloučenin – reaktantů a produktů), je to složka rozhodující ve smyslu směru reakce a tak nesmíme ani při tomto zjednodušení energetickou složku chemických reakcí i fysikálních pochodů ztratit ze zřetele.

 

Je tedy možno metabolismus charakterisovat jako komplexní pochod zajišťující organismům jak materiál tak potřebnou energii k výstavbě jejich struktur (biomasy), energie je zapotřebí též k zajištění dalších životně důležitých procesů. Z těchto hledisek pak metabolismus dělíme na 2 základní části: anabolismus, znamenající výstavbu složitějších látek z jednodušších, výstavbu vlastních struktur a katabolismus, soubor degradačních procesů – rozklad složitějších látek na jednodušší. Pro první je nutno dodat materiál (nízkomolekulární látky) a energii – obojí zajišťují buď katabolické procesy nebo je energie získávána z jiných zdrojů, nejvýznamnější je využití světelné energie slunečního záření. Organismy se pak dělí podle způsobu získávání energie i stavebního materiálu (rozšíření pro biologické směry).

Je třeba si uvědomit, že anabolismus a katabolismus probíhají společně, ovšem s různou intensitou a převládajícím typem, přitom jejich poměr závisí též na podmínkách (kupř. rostliny s převahou anabolismu získávají potřebnou energii za tmy katabolickými reakcemi, odlišně pak i v jednotlivých částech,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chemické reakce

 

 

Stručné termodynamické základy – uzavřený systém

 

            A + B                        C + D + ΔG

 

v1 = k1 . [A] . [B]     v2 = k2 . [C] . [D]  v1 = v2

 

k1/k2 = K = [C] . [D] / [A] . [B]

 

 

 

ΔG0  = - RT . ln K                   K = e-( ΔG0/RT)

 

 

 

            ΔG    =  ΔG0 + RT . ln ([C] . [D] / [A] . [B])v

           

 

            ([C] . [D] / [A] . [B])v  < K                          ΔG < 0

 

                                            >                             ΔG > 0

 

                                            =                                       ΔG = 0

 

 

Směr reakce – spontánní – ΔG < 0