Обзор метаболизма

Содержание:

Метаболизм или обмен веществ – это сумма всех химических реакций протекающих в живом организме, связанных с поддержанием жизни клеток и, следовательно, организма в целом. Метаболизм можно условно разделить на две составляющие:

  • Катаболизм – разрушение (разложение) сложных молекул до более простых, обычно выделяя необходимую для жизнедеятельности энергию.
  • Анаболизм – синтез всех необходимых клеткам соединений (из более простых в более сложные вещества, примерами являются ДНК, РНК, синтез белка) и это сопровождается затратами энергии.

Обзор метаболизма

Метаболизм тесно связан с питанием и наличием питательных веществ. Образование энергии является одним из важнейших компонентов метаболизма.

Биоэнергетика – это термин, который описывает биохимические или метаболические пути, по которым клетка в конечном итоге получает энергию.

Питание, обмен веществ и энергия

Питание (нутрициология) – это наука, которая интерпретирует (истолковывает, обьясняет) взаимодействие питательных и других веществ содержащихся в пище по отношению к поддержанию, росту, размножению, здоровью и болезням организма. В нее включаются процессы потребления пищи, всасывания (абсорбция), усвоения (ассимиляция), синтеза (биосинтез), катаболизма (разложение) и выделения (экскреция).

В науке и медицине человека нутрициология (питание) – это наука или практика потребления и использования продуктов. Нутрициология (в переводе с греческого “пищевая наука”) изучает, как организм разрушает пищу (катаболизм) и как он восстанавливает и создает клетки и ткань (анаболизм). Катаболизм и анаболизм вместе также упоминаются как метаболизм. Помимо перечисленного, нутрициология изучает еще целый ряд аспектов питания – от исследования мотивов выбора человеком тех или иных пищевых продуктов до внутриклеточных процессов и их влияние на организм.

При изучении питания необходимо учитывать следующие аспекты:

  1. потребность организма в различных веществах;
  2. функция в организме;
  3. необходимое количество;
  4. уровень, ниже которого ухудшается состояние здоровья.

Основные продукты питания снабжают энергией (калориями) и необходимыми химическими веществами, которые сам организм не может синтезировать. Еда обеспечивает разнообразие веществ необходимых для строительства, поддержания и ремонта тканей организма, а также для эффективного функционирования организма.

Углеводы в метаболизме

Продукты питания содержат углеводы в трех формах: крахмал, сахар и целлюлоза (волокно). Крахмалы и сахара являются основными и важными источниками энергии для человека. Отсутствие углеводов в рационе, с большой степенью вероятности, приведет к недостаточному количеству калорий в рационе. Волокна вносят большой вклад в диету.

Так как ткани организма нуждаются в глюкозе для всех видов деятельности, рацион должен содержать углеводы или вещества, которые будут давать глюкозу путем пищеварения или обмена веществ.

Большинство людей потребляют около половины своего рациона в виде углеводов: риса, пшеницы, хлеба, картофеля, макаронных изделий, макарон и т. Д.

Общая реакция на сжигание (полное окисление в живом организме) глюкозы:

C6H12O6 + 6 O2 —–> 6 CO2 + 6 H2O + энергия

Белки в метаболизме

Белки являются основным строительным материалом для тканей и частью каждой клетки организма. Помимо множества других функций, белки участвуют: в формирований структуры клеток, образовании гемоглобина в крови для переноса кислород в клетки, формировании анти-тел для борьбы с инфекциями.

Белки также жизненно важны в поставках азота для генетического материала ДНК и РНК и производства энергии.

Поскольку белки содержат аминокислоты, они просто необходимы для питания. Среди 20 (или более) аминокислот человеческое тело неспособно синтезировать 8, поэтому эти аминокислоты называются незаменимыми аминокислотами.

Пищевой белок может иметь низкую биологическую ценность, если он содержит одну или несколько из 8 незаменимых аминокислот:

  • лизин
  • триптофан
  • метионин
  • лейцин
  • изолейцин
  • фенилаланин
  • валин
  • треонин

Белки животного происхождения имеют самую высокую биологическую ценность, поскольку они содержат большее количество незаменимых аминокислот.

Продукты с наилучшим качеством белка (перечислены по мере снижении качества): яйца, молоко, соевые бобы, мясо, овощи и зерно.

Жиры и липиды в метаболизме

Жиры – это концентрированные источники энергии. Они обеспечивают в два раза большим количеством энергии, чем углеводы или белки при аналогичном весе.

Функции жиров заключаются в следующем:

  • составляют часть структуры клеток,
  • образуют защитную подушку и теплоизоляцию вокруг жизненно важных органов,
  • несут жирорастворимые витамины,
  • обеспечивают резервное хранение энергии.

К основным жирным кислотам относятся ненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая, линолиновая и арахидоновая кислоты. Их необходимо включать в свой рацион. Насыщенные жиры, наряду с холестерином, были связаны с возникновением артериосклероза (затвердение артерий) и заболеваниями сердца.

По этой причине в питании должно быть уменьшено количество насыщенных жиров (животных) и увеличено ненасыщенных жиров (растительных).

Минералы и витамины в метаболизме

Минералы в пищевых продуктах не вносят непосредственный вклад в энергетические потребности, но важны как регуляторы и играют роль в метаболических путях организма.

В организме человека содержится более 50 элементов. Было обнаружено, что около 25 элементов имеют важное значение, поскольку дефицит вызывает специфические симптомы дефицита.

Все минералы, требуемые человеку, в настоящее время неизвестны. Хотя минералы не могут быть частью структур углеводов, белков и жиров, они смешиваются в пищевых продуктах в очень малых количествах во время процесса роста путем поглощения из почвы.

К важным минералам относятся:

  • кальций
  • фосфор
  • железо
  • натрий
  • калий
  • ионы хлорида
  • медь
  • кобальт
  • марганец
  • цинк
  • магний
  • фтор
  • йод

Витамины являются важными органическими соединениями, которые организм человека не может синтезировать самостоятельно и поэтому должны присутствовать в рационе.

Термин витамин (жизненные амины) в 1911 был придуман Казимиром Функом от латинской vita (означающей жизнь, жизненно важный) и амин (азотсодержащее соединение), потому что он считал, что все эти соединения содержат функциональную группу амина.

Витамины особенно важны в обмене веществ (метаболизме):

  1. Витамин А
  2. B2 (рибофлавин)
  3. Ниацин или никотиновая кислота
  4. Пантотеновая кислота и т. Д.

Метаболические пути

Химические реакции метаболизма называют метаболическими путями. Проходя через них, одни химические вещества, при участии ферментов, через несколько этапов превращаются другие.

Продукты ферментативной реакции, известны как метаболиты, которые модифицированы с помощью последовательности химических реакций, катализируемых с помощью ферментов. Метаболиты различают на промежуточные, первичные, вторичные (подвергающимися дальнейшим биотрансформациям) и конечные (не подвергающимися дальнейшей биотрансформации и выделяемыми из организма).

Ферменты имеют решающее значение в метаболических процессах, они позволяют организму стимулировать желаемые реакции, требующие энергии. Эти реакции также связаны с теми, которые выделяют энергию. Поскольку ферменты действуют как биологические катализаторы, они позволяют этим реакциям протекать быстро и эффективно.

Ферменты также позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.

Метаболические пути представляют собой фермент-опосредованные биохимические реакции, которые приводят к биосинтезу (анаболизму) или расщеплению (катаболизму) небольших молекул природного продукта внутри клетки или ткани.

Существует два типа метаболических путей, которые характеризуются их способностью либо синтезировать молекулы с использованием энергии (анаболический путь), либо разрушать сложные молекулы, выделяя энергию в процессе (катаболический путь).

Два пути дополняют друг друга тем, что энергия, выделяемая из однго, используется другим.

Деградирующий процесс катаболического пути обеспечивает энергию, необходимую для проведения биосинтеза анаболического пути.

В дополнение к двум различным метаболическим путям – амфиболический путь, который может быть либо катаболическим, либо анаболическим, исходя из потребности или наличия энергии.

Микробиом кишечника и метаболизм.

Источники:
  1. What is Metabolism?
  2. Overview of Metabolism

Все материалы носят ознакомительный характер. [Отказ от ответственности krok8.com]