Šūnas ir mazākās dzīvo būtņu vienības, kas lepojas ar visām īpašībām, kas saistītas ar dzīvi. Viens no šiem raksturīgajiem raksturlielumiem ir vielmaiņavai no apkārtējās vides iegūto molekulu vai enerģijas izmantošana bioķīmisko reakciju veikšanai, kas nepieciešamas, lai saglabātu dzīvību un galu galā vairotos.
Metabolisma procesus, ko bieži dēvē par vielmaiņas ceļiem, var iedalīt tajos, kas tādi ir anaboliskavai kas ietver jaunu molekulu un to molekulu sintēzi katabolisks, kas ietver esošo molekulu sadalīšanu.
Sarunvalodā anaboliskie procesi ir saistīti ar mājas celtniecību un tādu lietu nomaiņu kā logi un notekas pēc nepieciešamības, un katabolisma procesi ir saistīti ar nolietotu vai salauztu mājas gabalu nogādāšanu apmales. Ja tie tiek veikti saskaņoti pareizajā tempā, māja pastāvēs pēc iespējas stabilākā stāvoklī, bet nekad nebūs pasīva.
Metabolisma pārskats
Šūnas un to veidotie audi nepārtraukti tiek "divvirzienu" vielmaiņa, kas nozīmē, ka, kamēr dažas lietas plūst anaboliskā virzienā, citas iet pretējā virzienā.
Varbūt tas ir vairāk redzams visu organismu līmenī: Ja jūs degat cauri glikoze kamēr sprints, lai panāktu savu suni (kataboliskais process), papīrs, kas uz rokas tika sagriezts no iepriekšējās dienas, turpina dziedēt (anaboliskais process). Bet tā pati dihotomija darbojas atsevišķās šūnās.
Šūnu reakcijas katalizē īpašas lodveida olbaltumvielu molekulas, ko sauc fermenti, kas pēc definīcijas piedalās ķīmiskajās reakcijās, galu galā nemainot sevi. Tie ievērojami paātrina reakcijas - dažreiz ar koeficientu, kas ir krietni virs tūkstoš, un tādējādi darbojas kā katalizatori.
Anaboliskas reakcijas parasti prasa enerģijas ievadi un tāpēc ir endotermisks (brīvi tulkots: "siltums uz iekšu"). Tam ir jēga; jūs nevarat augt vai veidot muskuļus, ja vien jūs neēdat, ēdiena uzņemšana parasti ir atkarīga no konkrētās aktivitātes intensitātes un ilguma.
Kataboliskas reakcijas parasti ir eksotermisks ("siltums uz āru") un atbrīvo enerģiju, no kuras lielu daļu šūna izmanto adenozīna trifosfāts (ATP) un izmanto citiem vielmaiņas procesiem.
Metabolisma substrāti
Galvenie ķermeņa strukturālie elementi un molekulas, kas tam nepieciešamas degvielai, kā arī audu augšanai un aizstāšanai monomērivai mazas atkārtojošās vienības lielākā veselumā, sauktas par a polimērs.
Šīs vienības var būt identiskas, tāpat kā glikozes molekulām, kas sakārtotas uzglabāšanas degvielas garās ķēdēs glikogēns, vai arī tie var būt līdzīgi un nāk ar "garšu", tāpat kā ar nukleīnskābes un nukleotīdi, kas tos veido.
Trīs galvenie makroelements klases makromolekulas cilvēku uzturā, sauc ogļhidrāti, olbaltumvielas un tauki, katrs sastāv no sava veida monomēra.
Glikoze ir visas Zemes dzīves pamatsastāvs, un katra dzīvā šūna spēj to metabolizēt enerģijai. Kā atzīmēts, glikozes molekulas var savienot "ķēdēs", veidojot glikogēnu, kas cilvēkiem galvenokārt atrodas muskuļos un aknās. Olbaltumvielas sastāv no monomēriem, kas iegūti no 20 dažādu maisiņu aminoskābes.
Tauki nav polimēri, jo tie sastāv no trim taukskābes saistīts ar trīs oglekļa molekulas "mugurkaulu" glicerīns. Kad tie aug vai saraujas, tas notiek, pievienojot vai atdalot taukus taukskābju ķēžu galos, drīzāk kā lielais burts "E", kura vertikālā daļa paliek tāda paša izmēra, bet horizontālās joslas mainās garums.
Kas ir anaboliskā vielmaiņa?
Apsveriet iespēju saņemt neierobežotu izmēru rotaļlietu celtniecības bloku kastīti. Daudzi ir identiski, izņemot to krāsu; citi ir dažāda lieluma, bet tos var savienot kopā; vēl citi nav domāti savienojumam neatkarīgi no izvēlētās konfigurācijas. Jūs varat izveidot identiskas konstrukcijas, kas satur, piemēram, trīs līdz piecus gabalus, un sasaistīt tos kopā tā, lai arī šo konstrukciju krustojumi būtu identiski.
Būtībā tas ir anaboliskais metabolisms darbībā. Atsevišķas trīs līdz piecu rotaļlietu gabalu grupas apzīmē "monomērus", un gatavais produkts ir līdzīgs "polimērs". Šūnās tā vietā, lai rokas strādātu gabalu salikšanu, fermenti vada process. Abos gadījumos galvenais aspekts ir enerģijas ieguldījums, lai radītu sarežģītākas (un parasti arī lielāka izmēra) molekulas.
Anabolisko procesu piemēri papildus olbaltumvielu sintēzei ietver glikoneoģenēze (glikozes sintēze no dažādiem augšteces substrātiem), taukskābju, lipoģenēze (tauku sintēze no taukskābēm un glicerīna) un urīnviela un ketona ķermeņi.
Kas ir kataboliskā vielmaiņa?
Lielāko daļu laika kataboliskie procesi individuālo reakciju līmenī nav vienkārši atbilstošās anaboliskās reakcijas, kas notiek pretēji, lai gan daudzi no tiem ir vienādi. Parasti tiek iesaistīti dažādi fermenti.
Piemēram, pirmais solis glikolīze (glikozes katabolisms) ir fosfātu grupas pievienošana glikozei, pateicoties fermentam heksokināze, lai izveidotu glikozes-6-fosfātu. Bet glikoneoģenēzes pēdējais posms, fosfāta atdalīšana no glikozes-6-fosfāta, veidojot glikozi, tiek katalizēta ar glikozes-6-fosfatāzi.
Citi jūsu ķermenī notiekoši svarīgi katabolisma procesi ir glikogenolīze (glikogēna sadalīšanās muskuļos vai aknās), lipolīze (taukskābju atdalīšana no glicerīna), beta oksidēšana (taukskābju "dedzināšana"), kā arī ketonu, olbaltumvielu vai atsevišķu aminoskābju noārdīšanās.
Anaboliskā un kataboliskā metabolisma līdzsvara saglabāšana
Ķermeņa noturēšanai reāllaikā atbilstoši tā vajadzībām ir nepieciešama augsta reaģēšanas un koordinācijas pakāpe. Anabolisko un katabolisko reakciju ātrumu var kontrolēt, mainot fermenta vai substrāta daudzumu, kas mobilizēts noteiktā šūnas daļā, vai atgriezeniskās saites kavēšana, kurā produkta uzkrāšanās signalizē par reakciju augšup pa lēnu.
Turklāt, kas ir svarīgi no vielmaiņas holistiskas vizualizācijas viedokļa, substrātus no viena makroelementu ceļa pēc vajadzības var aizstāt ar citu.
Šīs ceļu integrācijas piemērs ir tas, ka aminoskābes alanīns un glutamīns papildus olbaltumvielu celtniecības blokiem var iekļūt arī glikoneoģenēzē. Lai tas notiktu, viņiem ir jāizlej slāpeklis, ko apstrādā fermenti, ko sauc transamināzes.
- Glicerīns, lipolīzes produkts, var iekļūt arī glikoneoģenēzes ceļā, kas ir viens veids, kā brīvā nozīmē iegūt cukuru no taukiem. Tomēr līdz šim nav pierādījumu, ka taukskābju oksidēšanās produkti varētu iekļūt glikoneoģenēzē.
Fiziskie vingrinājumi: muskuļu augšana un tauku zudums
Fiziskā sagatavotība rada lielas sabiedrības rūpes valstīs, kur cilvēkiem bieži vien ir grezna izvēles vingrošana.
Daudzas no kopīgajām metodēm ir vērstas uz viena vai otra procesa virzienu, piemēram, svara celšana muskuļu masas palielināšanai (anaboliskas vingrinājumi) vai izmantojot elipsveida trenažieri vai skrejceliņu "kardio" un liesas vai taukainas ķermeņa masas (vai ķermeņa svara) izdalīšanai svara zaudēšanai (katabolisms). vingrinājumi).
Viens piemērs abām darbojošajām sistēmām ir maratona skrējējs, kurš gatavojas 42,2 km (26,2 jūdzes) skrējienam un skrien. Nedēļu iepriekš daudzi cilvēki tīši ielādē pārtiku, kas bagāta ar ogļhidrātiem, vienlaikus atpūšoties.
Ņemot vērā viņu ikdienas skriešanas apmācību un pastāvīgo nepieciešamību nomainīt katabolizēto degvielu, šiem sportistiem ir augsts līmenis fermenta glikogēna sintāzes aktivitāte, kas ļauj viņu muskuļiem un aknām sintezēt glikogēnu ar neparastu aviditāte.
Maratona laikā šis glikogēns tiek pārvērsts glikozē, lai stundām ilgi darbinātu skrējēju, kaut arī šīs sportisti parasti uzņem glikozes avotus (piemēram, sporta dzērienus) visa pasākuma laikā, lai nepieļautu "sitienu uz sienas. "
- Ķermeņa nespēja no taukskābēm ģenerēt glikozi ir iemesls, kāpēc ogļhidrāti tiek uzskatīti par kritiskiem augstas intensitātes, ilgstošs vingrinājums, jo taukskābju beta-oksidēšanās rezultātā ATP nav pietiekami daudz, lai spētu iet kopsolī vielmaiņas vajadzības.