Съдържание
- Преглед на метаболизма
- Субстрати на метаболизма
- Какво е анаболен метаболизъм?
- Какво е катаболен метаболизъм?
- Поддържане на баланс на анаболен и катаболен метаболизъм
- Физически упражнения: мускулен растеж и загуба на мазнини
Клетките са най-малките единици живи същества, които се гордеят с всички свойства, свързани с живота. Една от тези определящи характеристики е метаболизъмили използването на молекули или енергия, събрана от околната среда за извършване на биохимичните реакции, необходими за да останат живи и в крайна сметка да се възпроизвеждат.
Метаболитните процеси, често наричани метаболитни пътища, могат да бъдат разделени на такива, които са анаболенили които включват синтеза на нови молекули и такива, които са катаболен, които включват разграждането на съществуващи молекули.
Разговорно, анаболните процеси се изразяват в изграждането на къща и подмяната на неща като прозорци и улуци според нуждите, а катаболните процеси са за извеждане на износени или счупени парчета от къщата, за да се ограничи. Ако това се направи съгласувано с правилното темпо, къщата ще съществува в възможно най-стабилно състояние, но никога пасивно.
Преглед на метаболизма
Клетките и тъканите, които образуват, непрекъснато се подлагат на „двупосочен“ метаболизъм, което означава, че докато някои неща протичат в анаболна посока, други вървят в обратна посока.
Това може би е по-очевидно на нивото на цели организми: Ако вие изгаряте гликоза докато пеете, за да наваксате кучето си (катаболен процес), хартията, нарязана на ръката ви от предния ден, продължава да лекува (анаболен процес). Но същата дихотомия работи в отделни клетки.
Клетъчните реакции се катализират от специални глобуларни протеинови молекули, наречени ензими, които по дефиниция участват в химични реакции, без да се променят в крайна сметка. Те значително ускоряват реакциите - понякога с коефициент над хиляда - и по този начин функционират като катализатори.
Анаболни реакции обикновено изискват влагане на енергия и затова са ендотермичен (свободно преведено, "топлина отвътре"). Това има смисъл; не можете да растете или да изграждате мускули, освен ако не ядете, като приема на храна обикновено се мащабира до интензитета и продължителността на дадена дейност.
Катаболни реакции обикновено са екзотермичен ("топлина отвън") и освобождават енергия, голяма част от която се използва в клетката под формата на аденозин трифосфат (АТФ) и се използва за други метаболитни процеси.
Субстрати на метаболизма
Основните структурни елементи на тялото и молекулите, от които се нуждае за гориво плюс растеж и замяна на тъканите, са съставени мономериили малки повтарящи се единици в по-голямо цяло, наречени a полимер.
Тези единици могат да бъдат идентични, както при глюкозните молекули, подредени в дълги вериги на горивото за съхранение гликогенили може да са сходни и да влизат в "аромати", както при нуклеиновите киселини и нуклеотидите, които ги съставят.
Трите основни хранителните съставки класове макромолекули в храненето на човека, наречени въглехидрати, протеини и мазнини, всеки от тях се състои от собствен тип мономер.
Глюкозата е основен субстрат на целия живот на Земята, като всяка жива клетка е способна да я метаболизира за енергия. Както бе отбелязано, молекулите на глюкозата могат да бъдат свързани във „вериги“, за да образуват гликоген, който при хората се намира предимно в мускулите и черния дроб. Протеините се състоят от мономери, извлечени от торба с 20 различни аминокиселини.
Мазнините не са полимери, защото се състоят от три мастни киселини, свързани с „гръбнака“ на три-въглеродната молекула глицерин, Когато те растат или се свиват, това става чрез добавянето или отстраняването на атоми към краищата на веригите на мастните киселини, по-скоро като главна "Е", като вертикалната част остава със същия размер, но хоризонталните пръти варират по дължина.
Какво е анаболен метаболизъм?
Помислете, дали ви е дадена кутия с играчки за неограничен размер. Много от тях са идентични с изключение на техния цвят; други са с различни размери, но могат да бъдат съединени заедно; други не са предназначени за свързване, независимо от избраната от вас конфигурация. Можете да създадете идентични конструкции, които включват, например, три до пет части, и да ги свържете по такъв начин, че съединенията на тези конструкции също да са идентични.
Това е по същество анаболен метаболизъм в действие. Отделните групи от три до пет парчета играчки представляват "мономери", а крайният продукт е аналог на "полимера". И в клетките, вместо ръцете ви да свършат работата, ензимите ръководят процеса. И в двата случая ключовият аспект е вход на енергия за генериране на молекули с по-голяма сложност (и обикновено по-голям размер).
Примерите за анаболни процеси включват, в допълнение към синтеза на протеини, глюконеогенезата (синтез на глюкоза от различни субстрати), синтез на мастни киселини, липогенезата (синтеза на мазнини от мастни киселини и глицерол) и образуването на урея и кетонови тела.
Какво е катаболен метаболизъм?
През повечето време катаболните процеси, на ниво отделни реакции, не са просто съответните анаболни реакции, които протичат в обратна посока, въпреки че много от тях са еднакви. Обикновено участват различни ензими.
Например, първата стъпка в гликолиза (катаболизмът на глюкозата) е добавянето на фосфатна група към глюкозата, любезното съдействие на ензима хексокиназа, за да се образува глюкозо-6-фосфат. Но последният етап на глюконеогенезата, отстраняването на фосфата от глюкозо-6-фосфат до образуване на глюкоза, се катализира от глюкозо-6-фосфатаза.
Други жизненоважни катаболни процеси протичат в тялото ви гликогенолизата (разграждането на гликоген в мускулите или черния дроб), липолиза (отстраняване на мастни киселини от глицерол), бета-окисление ("изгарянето" на мастни киселини) и разграждането на кетони, протеини или отделни аминокиселини.
Поддържане на баланс на анаболен и катаболен метаболизъм
Поддържането на тялото в тон с неговите нужди в реално време изисква висока степен на отзивчивост и координация. Скоростта на анаболните и катаболните реакции може да се контролира чрез промяна на количеството ензим или субстрат, мобилизиран в дадена част от клетката, или чрез инхибиране на обратна връзка, при което натрупването на продукт сигнализира реакцията нагоре да протече по-бавно.
Освен това, и което е важно от гледна точка на визуализирането на метаболизма целостно, субстратите от един макронутриентен път могат да се прехвърлят в тази на друга, ако е необходимо.
Пример за това интегриране на пътищата е, че аминокиселините аланин и глутамин, освен че служат като градивни елементи на протеините, могат да влязат и в глюконеогенеза. За да се случи това, те трябва да хвърлят азота си, който се обработва от наречените ензими трансаминази.
Физически упражнения: мускулен растеж и загуба на мазнини
Физическата годност е основна грижа за обществото в страни, в които хората често имат лукса на незадължителните упражнения.
Много от често срещаните модалности са насочени силно в посока на един или друг процес, като например повдигане на тежести за изграждане на мускулна маса (анаболни упражнения) или използване на елиптичен тренажор или бягаща пътека за „кардио“ и хвърляне на постна или тлъста телесна маса (или тяло тегло) за отслабване (катаболни упражнения).
Един пример за двете системи в действие е маратонски бягач, подготвящ се за бягане на 42,2 км (26,2 мили). Седмицата преди това много хора умишлено се зареждат с храни, богати на въглехидрати, докато почиват за усилията.
Поради ежедневните си тренировки за бягане и постоянната необходимост от заместване на катаболизирано гориво, тези спортисти имат високи нива на активност на ензима гликоген синтаза, което позволява на мускулите и черния дроб да синтезират гликоген с необичайна скръбност.
По време на маратона този гликоген се превръща в глюкоза, за да захранва бегача заедно с часове наред, въпреки че тези спортисти обикновено приемат източници на глюкоза (например спортни напитки) през цялото събитие, както и за да предотвратят „удара в стената“.