ไม่สำคัญว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่ (เช่น การอ่านบทความนี้) เพราะเซลล์ในร่างกายของคุณทำงานหนักมากเกินกว่าที่คุณรู้ พวกเขากำลังใช้พลังงานที่เก็บไว้ในพันธะเคมีเพื่อทำงานในร่างกายที่จำเป็นเพื่อให้คุณมีชีวิตอยู่และทำงานได้
ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในร่างกายของคุณจะเรียกรวมกันว่า เมแทบอลิซึม. ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกิดขึ้นเองหรือไม่เกิดขึ้นเองและอาจดูดซับพลังงานหรือปล่อยพลังงาน
ปฏิกิริยาที่ต้องใช้พลังงานใช้ประโยชน์จากพลังงานที่คุณให้ร่างกายเมื่อคุณกินอาหาร อาหารที่คุณกินจะถูกย่อยโดยร่างกายของคุณ เพื่อให้คุณมีพลังงานสำหรับกระบวนการต่างๆ ของเซลล์ รวมถึงการเจริญเติบโตและการซ่อมแซม
เส้นทางการเผาผลาญสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ได้: ไปสู่การสลายตัวของโมเลกุลหรือไปสู่การสร้างโมเลกุล
เส้นทางการเผาผลาญคืออะไร?
วิถีการเผาผลาญเป็นชุดของปฏิกิริยาเคมีที่เชื่อมโยงกันไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง โดยพื้นฐานแล้วผลคูณของปฏิกิริยาหนึ่งอาจเป็นตัวทำปฏิกิริยาของปฏิกิริยาถัดไป
มีสองประเภทของเส้นทางการเผาผลาญ:
1. คาตาโบลิก: วิถี Catabolic สลายโมเลกุลและปล่อยพลังงาน ตัวอย่างเช่น อาหารที่คุณกินเป็นน้ำตาลหรือไขมันมีพลังงานอยู่ในพันธะของโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ เมื่อโมเลกุลที่ซับซ้อนแตกออกเป็นส่วนประกอบ พลังงานที่เก็บไว้ในพันธะเหล่านั้นจะถูกปลดปล่อยออกมาและเซลล์สามารถนำมาใช้ได้
2. โบลิค: วิถี anabolic สร้างโมเลกุลจากส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลง และต้องการพลังงานที่ป้อนเข้ามา ตัวอย่างเช่น เมื่อเซลล์ของคุณต้องสร้าง DNA เพื่อจำลองกระบวนการสร้าง กระบวนการแต่ละส่วนจะเป็น anabolic
Catabolism: ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่สำคัญอย่างหนึ่งของแคแทบอลิซึมคือการสลายตัวของกลูโคสเพื่อสร้างพลังงาน สมการทั่วไปของกระบวนการที่ซับซ้อนมากนี้รวมถึงการสลายกลูโคส (เช่น น้ำตาลในเค้กที่คุณทำเป็นของหวาน) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (สิ่งที่คุณหายใจออก) และน้ำ:
เซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกายของคุณได้รับพลังงานที่ต้องการผ่านพลังงานที่ควบคุมจากการสลายกลูโคส พลังงานฟรี ปล่อยออกมาผ่านกระบวนการนี้ (การหายใจระดับเซลล์) คือ ΔG° = -2,880 kJ
ในเซลล์ ปฏิกิริยานี้ไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกันทั้งหมด แต่จะเกิดเป็นชุดของขั้นตอนผ่านการใช้เอนไซม์ พลังงานอิสระส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาระหว่างทางนั้นถูกใช้เพื่อสร้างอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟตหรือเอทีพี ATP คือ "สกุลเงิน" ของพลังงานของเซลล์ เอทีพีใช้เก็บพลังงานจนกว่าเซลล์จะต้องการ
เมื่อเซลล์ต้องการ ATP ก็สามารถใช้การไฮโดรไลซิสของ ATP จาก ATP ไปเป็น ADP (adenosine diphosphate) เพื่อปลดปล่อยพลังงาน 31 kJ สามารถใช้ทำอะไรบางอย่างในเซลล์ได้ ตัวอย่างเช่น การรวมอะลานีนและไกลซีน (กรดอะมิโนสองตัว) เข้าด้วยกันเพื่อสร้างไดเปปไทด์ต้องใช้พลังงานอิสระ 29 กิโลจูล ดังนั้นจึงไม่ใช่กระบวนการที่เกิดขึ้นเอง
อย่างไรก็ตาม เมื่อเอ็นไซม์ควบคู่กับการไฮโดรไลซิสของ ATP กับการสร้างไดเปปไทด์ ปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้เองเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานสุทธิอิสระแล้ว -2 กิโลจูล
แอแนบอลิซึม: ตัวอย่าง
คุณได้รับพลังงานของคุณที่ไหน? กลูโคสมาจากไหน? มันมาจากพืช! พืชสร้างน้ำตาลผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชใช้พลังงานแสงเพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำตาล:
ปฏิกิริยานี้โดยพื้นฐานแล้วตรงกันข้ามกับการหายใจของเซลล์ พืชเก็บกลูโคสบางส่วนไว้และสามารถใช้บางส่วนเพื่อสร้างเอทีพีได้เอง เมื่อคุณกินสลัด ร่างกายของคุณจะจบลงด้วยการใช้น้ำตาลในอาหารนั้นเพื่อย่อยสลายมันและสร้างเอทีพีในที่สุด