Sadržaj
- Pregled metabolizma
- Podloge metabolizma
- Što je anabolički metabolizam?
- Što je katabolički metabolizam?
- Održavanje ravnoteže anaboličkog i kataboličkog metabolizma
- Tjelesna vježba: rast mišića i gubitak masnoće
Stanice su najmanje jedinice živih bića koje se mogu pohvaliti svim svojstvima koja su povezana sa životom. Jedna od tih glavnih karakteristika je metabolizamili upotreba molekula ili energije prikupljene iz okoliša za provođenje biokemijskih reakcija potrebnih da ostanu živi i, na kraju, da se razmnože.
Metabolički procesi, često nazvani metabolički putevi, mogu se podijeliti u one koji jesu anabolički, ili koji uključuju sintezu novih molekula, i onih koje su katabolički, koji uključuju raspad postojećih molekula.
Kolokvijalno, anabolički procesi odnose se na izgradnju kuće i zamjenu stvari poput prozora i oluka po potrebi, a katabolički procesi uključuju uklanjanje istrošenih ili polomljenih komada kuće. Ako se to odvija u skladu s pravom brzinom, kuća će postojati u što stabilnijem stanju, ali nikada pasivno.
Pregled metabolizma
Stanice i tkiva koje tvore kontinuirano su podvrgnuti "dvosmjernom" metabolizmu, što znači da, dok neke stvari teku u anaboličkom smjeru, druge idu u suprotnom smjeru.
To je možda očiglednije na razini čitavih organizama: Ako sagorijevate glukoza dok pjevate kako biste se uhvatili za psa (katabolički proces), isječeni papir na vašoj ruci od dan prije nastavlja se zaliječiti (anabolički proces). Ali ista je dihotomija na djelu u pojedinim stanicama.
Stanične reakcije kataliziraju posebne globularne proteinske molekule zvane enzimi, koji po definiciji sudjeluju u kemijskim reakcijama bez da se na kraju mijenjaju. Oni znatno ubrzavaju reakcije - ponekad i faktorom većim od tisuću - i tako funkcioniraju kao katalizatori.
Anaboličke reakcije obično zahtijevaju unos energije i zato su endotermički (slabo prevedeno, "toplina iznutra"). Ovo ima smisla; ne možete rasti ili graditi mišiće osim ako ne jedete, pri čemu unos hrane obično skalira na intenzitet i trajanje određene aktivnosti.
Kataboličke reakcije su obično egzotermičan ("toplina izvana") i oslobađaju energiju, koju velik dio stanica koristi u obliku adenosin trifosfata (ATP) i koristi za druge metaboličke procese.
Podloge metabolizma
Sastavljeni su glavni strukturni elementi tijela i molekule potrebne za gorivo, rast i zamjena tkiva monomeriili male ponavljajuće jedinice u većoj cjelini, a polimer.
Ove jedinice mogu biti identične kao kod molekula glukoze raspoređenih u duge lance goriva za skladištenje glikogenili mogu biti slični i dolaze u "okusima" kao s nukleinskim kiselinama i nukleotidima koji ih čine.
Tri glavna macronutrient klase makromolekula u prehrani ljudi, nazvan ugljikohidrati, proteini i masti, svaki se sastoji od vlastite vrste monomera.
Glukoza je temeljni supstrat cijelog života na Zemlji, a svaka živa stanica sposobna je metabolizirati u energiju. Kao što je napomenuto, molekule glukoze mogu se povezati u "lance" kako bi tvorile glikogen koji se kod ljudi nalazi prije svega u mišićima i jetri. Proteini se sastoje od monomera izvučenih iz vrećice s 20 različitih aminokiselina.
Masti nisu polimeri jer se sastoje od tri masne kiseline povezane "kralježnicom" molekule tri ugljika glicerol, Kada rastu ili se smanjiju, to se događa dodavanjem ili uklanjanjem atoma na krajevima lanaca masnih kiselina, radije poput velikog slova „E“, pri čemu vertikalni dio ostaje iste veličine, ali vodoravne šipke variraju u dužini.
Što je anabolički metabolizam?
Razmislite o tome da vam damo kutiju igračaka neograničenih dimenzija. Mnogi su identični osim po boji; drugi su različitih veličina, ali mogu se spojiti zajedno; još uvijek nisu namijenjeni povezivanju bez obzira na konfiguraciju koju ste odabrali. Možete stvoriti identične konstrukte koji uključuju, recimo, tri do pet dijelova, i povezati ih na takav način da su spojevi ovih konstrukcija istovjetni.
To je u osnovi anabolički metabolizam na djelu. Pojedinačne skupine od tri do pet komada igračaka predstavljaju "monomere", a gotovi proizvod analogan je "polimeru". I u stanicama, umjesto da vaše ruke rade sastavljanje komada, enzimi vode proces. U oba slučaja, ključni aspekt je unos energije za stvaranje molekula veće složenosti (a obično i veće veličine).
Primjeri anaboličkih procesa uključuju, osim sinteze proteina, gluconeogeneze (sinteza glukoze iz različitih uzlaznih supstrata), sinteza masnih kiselina, lipogenaza (sinteza masti iz masnih kiselina i glicerola) i stvaranje urea i ketonska tijela.
Što je katabolički metabolizam?
Većinu vremena katabolički procesi, na razini pojedinačnih reakcija, nisu jednostavno odgovarajuće anaboličke reakcije koje se odvijaju obrnuto, iako su mnoge od njih iste. Obično su uključeni različiti enzimi.
Na primjer, prvi korak u glikoliza (katabolizam glukoze) je dodavanje fosfatne skupine glukozi, ljubaznošću enzima heksokinaze, za stvaranje glukoze-6-fosfata. Ali posljednji korak glukoneogeneze, uklanjanje fosfata iz glukoze-6-fosfata u tvorbu glukoze, katalizira glukoza-6-fosfataza.
Ostali vitalni katabolički procesi koji se odvijaju u vašem tijelu jesu glikogenolizu (raspad glikogena u mišićima ili jetri), lipoliza (uklanjanje masnih kiselina iz glicerola), beta-oksidacije ("sagorijevanje" masnih kiselina) i razgradnju ketona, proteina ili pojedinih aminokiselina.
Održavanje ravnoteže anaboličkog i kataboličkog metabolizma
Održavanje tijela usklađeno s njegovim potrebama u stvarnom vremenu zahtijeva visok stupanj reakcije i koordinacije. Brzina anaboličkih i kataboličkih reakcija može se kontrolirati variranjem količine enzima ili supstrata mobiliziranog za određeni dio stanice ili inhibicija povratnih informacija, pri čemu akumulacija proizvoda signalizira da reakcija uzvodno teče sporije.
Također, što je najvažnije s gledišta holističkog metabolizma, supstrati s jednog makronutrientnog puta mogu se prema potrebi premještati u drugi.
Primjer ove integracije puteva je da aminokiseline alanin i glutamin, osim što služe kao građevni blokovi proteina, mogu ući i u glukoneogenezu. Da bi se to dogodilo, trebaju proliti dušik, kojim se upravljaju enzimi zvani transaminaza.
Tjelesna vježba: rast mišića i gubitak masnoće
Tjelesna kondicija glavna je briga javnosti u zemljama u kojima ljudi često imaju luksuznu vježbu.
Mnogi od uobičajenih modaliteta snažno su usmjereni u smjeru jednog ili drugog procesa, poput podizanja utega za izgradnju mišićne mase (anaboličke vježbe) ili korištenja eliptičnog trenera ili trkačke staze za "kardio" i izbacivanja mršave ili masne tjelesne mase (ili tijela težina) za mršavljenje (kataboličke vježbe).
Jedan od primjera oba sustava u akciji je maratonski trkač koji se priprema za trčanje dugog 42,2 kilometra. Prije tjedan dana, mnogi se namjerno opterećuju namirnicama bogatim ugljikohidratima odmarajući se uloženi napor.
Zbog svakodnevnih treninga trčanja i stalne potrebe za zamjenom kataboliziranog goriva, ovi sportaši imaju visoku razinu aktivnosti enzima glikogen sintaze, koji omogućava njihovim mišićima i jetri da sintetiziraju glikogen s neobičnom spremnošću.
Tijekom maratona, taj se glikogen pretvara u glukozu kako bi napajao trkača satima na kraju, iako ti sportaši obično uzimaju izvore glukoze (npr. Sportska pića) tijekom cijelog događaja i sprječavaju "udarce u zid".