細胞は、生命に関連するすべての特性を誇る生物の最小単位です。 これらの明確な特徴の1つは 代謝、または環境から収集された分子またはエネルギーを使用して、生き続け、最終的には繁殖するために必要な生化学反応を実行します。
代謝経路と呼ばれることが多い代謝プロセスは、次のようなものに分けることができます。 同化、または新しい分子の合成を伴うもの、および 異化、既存の分子の分解を含みます。
口語的には、同化プロセスは家を建て、窓や 必要に応じて側溝があり、異化プロセスとは、家の使い古された部分や壊れた部分を 縁石。 これらが適切なペースで協調して行われる場合、家は可能な限り安定した状態で存在しますが、受動的には存在しません。
代謝の概要
細胞とそれらが形成する組織は継続的に「双方向」を受けています 代謝、つまり、同化方向に流れているものもあれば、反対方向に流れているものもあります。
これはおそらく生物全体のレベルでより明白です：あなたが燃え尽きている場合 グルコース あなたの犬に追いつくために全力疾走している間（異化プロセス）、前日からあなたの手でカットされた紙は治癒し続けます（同化プロセス）。 しかし、同じ二分法が個々の細胞で機能しています。
細胞反応は、と呼ばれる特別な球状タンパク質分子によって触媒されます 酵素、定義上、最終的に自分自身を変えることなく化学反応に参加します。 それらは反応を大幅にスピードアップし（時には1000倍をはるかに超える）、したがって次のように機能します。 触媒.
同化反応 通常、エネルギーの入力が必要であるため、 吸熱 （大まかに翻訳すると、「内部への熱」）。 意味あり; 食事をしない限り、筋肉を成長させたり構築したりすることはできません。通常、食事の摂取量は、特定の活動の強度と期間に比例します。
異化反応 通常 発熱 （「外部への熱」）そしてエネルギーを解放し、その多くは細胞によって次の形で利用されます アデノシン三リン酸（ATP） そして他の代謝プロセスに使用されます。
代謝の基質
体の主要な構造要素と、燃料に加えて組織の成長と置換に必要な分子は、 モノマー、またはより大きな全体内の小さな繰り返し単位、と呼ばれる ポリマー.
これらのユニットは、貯蔵燃料の長鎖に配置されたグルコース分子と同じである可能性があります。 グリコーゲン、またはそれらは類似していて、と同様に「フレーバー」で提供される場合があります 核酸 そしてそれらを構成するヌクレオチド。
3つの主要な 主要栄養素 のクラス 高分子 人間の栄養学では、 炭水化物, タンパク質 そして 脂肪、それぞれが独自のタイプのモノマーで構成されています。
ブドウ糖は地球上のすべての生命の基本的な基質であり、すべての生きている細胞はそれをエネルギーとして代謝することができます。 前述のように、グルコース分子は「鎖」に結合してグリコーゲンを形成することができます。グリコーゲンは、人間では主に筋肉と肝臓に見られます。 タンパク質は、20種類のグラブバッグから引き出されたモノマーで構成されています アミノ酸.
脂肪は3つで構成されているため、ポリマーではありません 脂肪酸 3炭素分子の「バックボーン」にリンクされています グリセリン. それらが成長または収縮するとき、これは脂肪酸鎖の末端への原子の追加または除去を介して発生します。 大文字の「E」のように、垂直部分は同じサイズのままですが、水平バーは 長さ。
同化代謝とは何ですか？
無制限のサイズのおもちゃのビルディングブロックの箱を与えられることを検討してください。 多くは色を除いて同じです。 他のものはサイズが異なりますが、一緒に結合することができます。 さらに、選択した構成に関係なく接続することを意図していないものもあります。 たとえば、3〜5個のピースを含む同一のコンストラクトを作成し、これらのコンストラクトのジャンクションも同一になるようにこれらをリンクすることができます。
これは本質的に、作用している同化代謝です。 3〜5個のおもちゃの個々のグループは「モノマー」を表し、完成品は次のようになります。 "ポリマー。" そして細胞内では、あなたの手が断片を組み立てる作業をする代わりに、酵素が 処理する。 どちらの場合も、重要な側面は、より複雑な（そして通常はより大きなサイズの）分子を生成するためのエネルギーの入力です。
同化プロセスの例には、タンパク質合成に加えて、 糖新生 （さまざまな上流基質からのグルコースの合成）、脂肪酸の合成、 脂質生成 （脂肪酸とグリセロールからの脂肪の合成）と 尿素 そして ケトン体.
異化代謝とは何ですか？
ほとんどの場合、個々の反応のレベルでの異化プロセスは、それらの多くは同じですが、単に対応する同化反応が逆に実行されるわけではありません。 通常、さまざまな酵素が関与しています。
たとえば、の最初のステップ 解糖 （グルコースの異化作用）は、酵素のおかげで、グルコースへのリン酸基の付加です。 ヘキソキナーゼ、グルコース-6-リン酸を形成する。 しかし、糖新生の最終段階であるグルコース-6-リン酸からリン酸を除去してグルコースを形成することは、グルコース-6-ホスファターゼによって触媒されます。
あなたの体で起こっている他の重要な異化プロセスは グリコーゲン分解 （筋肉または肝臓のグリコーゲンの分解）、 脂肪分解 （グリセロールからの脂肪酸の除去）、 ベータ酸化 （脂肪酸の「燃焼」）、およびケトン、タンパク質、または個々のアミノ酸の分解。
同化代謝と異化代謝のバランスを保つ
身体をそのニーズにリアルタイムで調和させるには、高度な応答性と調整が必要です。 同化反応および異化反応の速度は、細胞の特定の部分に動員される酵素または基質の量を変えることによって、またはによって制御することができます。 フィードバック抑制、生成物の蓄積は、上流の反応に信号を送り、よりゆっくりと進行します。
また、そして重要なことに、代謝を全体的に視覚化する観点から、ある主要栄養素経路からの基質を、必要に応じて別の経路の基質に分流させることができます。
この経路の統合の例は、アミノ酸のアラニンとグルタミンが、タンパク質の構成要素として機能することに加えて、糖新生に入る可能性があることです。 これが起こるために、彼らは彼らの窒素を流す必要があります、そしてそれは呼ばれる酵素によって扱われます トランスアミナーゼ。
- 脂肪分解の産物であるグリセロールは、糖新生経路にも入ることができます。これは、大まかに言えば、脂肪から糖を得る1つの方法です。 しかし、今日まで、脂肪酸酸化の生成物が糖新生に入る可能性があるという証拠はありません。
運動：筋肉の成長と脂肪の減少
体力は、人々がオプションの運動の贅沢をしばしば持っている国の主要な公共の関心事です。
一般的なモダリティの多くは、ウェイトを持ち上げて筋肉量を増やすなど、あるプロセスまたは別のプロセスの方向に強く向けられています（アナボリック エクササイズ）または「カーディオ」にエリプティカルトレーナーまたはトレッドミルを使用し、減量（異化作用）のために痩せたまたは脂肪の多い体重（または体重）を落とす 演習）。
動作中の両方のシステムの一例は、42.2 km（26.2マイル）のレースの準備と実行を行うマラソンランナーです。 前の週、多くの人々は努力のために休んでいる間、意図的に炭水化物が豊富な食品を積み込みます。
彼らの毎日のランニングトレーニングと異化燃料を交換する絶え間ない必要性のために、これらのアスリートは高いレベルを持っています 酵素グリコーゲンシンターゼの活性の分析は、筋肉と肝臓が異常なグリコーゲンを合成することを可能にします アビディティ。
マラソン中、このグリコーゲンはブドウ糖に変換され、ランナーに何時間も力を与えますが、これらは アスリートは通常、イベント全体を通してブドウ糖の供給源（スポーツドリンクなど）を摂取し、「 壁。"
- 体が脂肪酸からブドウ糖を生成できないことが、炭水化物が重要であると考えられている理由です。 脂肪酸のベータ酸化は、それに追いつくのに十分なATPをもたらさないため、高強度の持続的な運動 代謝の必要性。