Sisältö
- Katsaus aineenvaihduntaan
- Aineenvaihdunnan substraatit
- Mikä on anabolinen aineenvaihdunta?
- Mikä on katabolinen aineenvaihdunta?
- Anabolisen ja katabolisen aineenvaihdunnan tasapainon pitäminen
- Fyysinen harjoittelu: Lihasten kasvu ja rasvan menetys
Solut ovat pienimmät elävien esineiden yksiköt, joilla on kaikki elämään liittyvät ominaisuudet. Yksi näistä määrittelevistä ominaisuuksista on aineenvaihduntatai ympäristöstä kerättyjen molekyylien tai energian käyttö sellaisten biokemiallisten reaktioiden suorittamiseen, jotka vaaditaan pysyäkseen hengissä ja viime kädessä lisääntymään.
Metaboliset prosessit, joita usein kutsutaan aineenvaihduntareiteiksi, voidaan jakaa niihin, jotka ovat anaboliset, tai jotka sisältävät uusien molekyylien synteesin, ja sellaisten, jotka ovat katabolista, joihin liittyy olemassa olevien molekyylien hajoaminen.
Kielellä anaboliset prosessit tarkoittavat talon rakentamista ja asioiden, kuten ikkunoiden ja kourujen, korvaamista tarvittaessa, ja kataboliset prosessit tarkoittavat kuluneiden tai rikki talon kappaleiden ottamista hillitsemään. Jos nämä tehdään yhdellä kertaa oikeassa tahdissa, talo tulee olemaan mahdollisimman tasaisessa tilassa, mutta ei koskaan passiivisesti.
Katsaus aineenvaihduntaan
Solut ja niiden muodostamat kudokset käyvät jatkuvasti läpi "kaksisuuntaisen" aineenvaihdunnan, mikä tarkoittaa, että vaikka jotkut asiat virtaavat anaboliseen suuntaan, toiset menevät vastakkaiseen suuntaan.
Tämä on ehkä selvempää kokonaisten organismien tasolla: Jos poltat läpi glukoosi kun laulat tarttuaksesi koiraasi (katabolinen prosessi), edellisestä päivästä kädellesi leikattu paperi paranee edelleen (anabolinen prosessi). Mutta sama kaksitahoisuus on toiminnassa yksittäisissä soluissa.
Solureaktioita katalysoivat erityiset globaalit proteiinimolekyylit, joita kutsutaan entsyymit, jotka määritelmän mukaan osallistuvat kemiallisiin reaktioihin muuttamatta itseään lopulta. Ne nopeuttavat reaktioita huomattavasti - joskus kertoimella yli tuhat - ja toimivat siten katalyyttejä.
Anaboliset reaktiot vaativat yleensä energian syötteen ja ovat siksi endoterminen (löysästi käännettynä, "lämpö sisälle"). Tässä on järkeä; et voi kasvattaa tai rakentaa lihaksia, ellet syö, ruoankulutuksesi skaalautuu yleensä tietyn toiminnan intensiteettiin ja kestoon.
Kataboliset reaktiot on yleensä eksoterminen ("Lämpö ulkopuolelle") ja vapauttaa energiaa, josta solu valjastaa suuren osan adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodossa ja jota käytetään muihin aineenvaihduntaprosesseihin.
Aineenvaihdunnan substraatit
Kehon tärkeimmät rakenneosat ja sen tarvitsemat polttoaineet sekä kudosten kasvu ja korvaaminen koostuvat monomeerittai pienempiä toistuvia yksiköitä suuremmassa kokonaisuudessa, nimeltään a polymeeri.
Nämä yksiköt voivat olla identtisiä, kuten glukoosimolekyylien kanssa, jotka on järjestetty varastointipolttoaineen pitkiin ketjuihin glykogeenin, tai ne voivat olla samanlaisia ja saada "makuja", kuten nukleiinihappojen ja niitä muodostavien nukleotidien kanssa.
Kolme suurta makroravintoaineiden ihmisen ravinnon makromolekyyliluokat, nimeltään hiilihydraatit, proteiineja ja rasvat, kukin koostuu oman tyyppisestä monomeeristään.
Glukoosi on koko maapallon elämän perusaine, jokainen elävä solu pystyy metaboloimaan sen energian tuottamiseksi. Kuten todettiin, glukoosimolekyylit voidaan kytkeä "ketjuihin" glykogeenin muodostamiseksi, jota ihmisillä esiintyy pääasiassa lihaksessa ja maksassa. Proteiinit koostuvat monomeereistä, jotka on otettu 20 erilaisesta aminohaposta koostuvasta tarttujasäkistä.
Rasvat eivät ole polymeerejä, koska ne koostuvat kolmesta rasvahaposta, jotka on kytketty kolmen hiilen molekyylin "runkoon" glyseroli. Kun ne kasvavat tai kutistuvat, tämä tapahtuu lisäämällä tai poistamalla atomeja rasvahappoketjujen päihin, pikemminkin kuin iso "E", pystysuoran osan ollessa samankokoinen, mutta vaakasuuntaisten tankojen pituus vaihtelemalla.
Mikä on anabolinen aineenvaihdunta?
Harkitse, että sinulle annetaan laatikko lelun rakennuspalikoita, joiden koko on rajoittamaton. Monet ovat identtisiä väriä lukuun ottamatta; toiset ovat erikokoisia, mutta ne voidaan yhdistää toisiinsa; vieläkään muiden ei ole tarkoitettu muodostavan yhteyttä muodostamaasi kokoonpanosta riippumatta. Voit luoda samanlaisia rakenteita, jotka sisältävät esimerkiksi kolme tai viisi kappaletta, ja yhdistää nämä toisiinsa siten, että myös näiden rakenteiden liitokset ovat identtiset.
Tämä on käytännössä anabolista aineenvaihduntaa toiminnassa. Yksittäiset 3 - 5 lelukappaleen ryhmät edustavat "monomeerejä" ja lopputuote on analoginen "polymeerin" kanssa. Ja soluissa entsyymit ohjaavat prosessia sen sijaan, että kädet suorittaisivat kappaleiden kokoamisen, sijasta. Molemmissa tapauksissa keskeinen näkökohta on energian syöttö molekyylien tuottamiseksi, joiden monimutkaisuus on suurempi (ja yleensä myös suuremman koon).
Esimerkkejä anabolisista prosesseista ovat proteiinisynteesin lisäksi glukoneogeneesin (glukoosin synteesi erilaisista ylävirran substraateista), rasvahappojen synteesi, lipogeneesiin (rasvojen synteesi rasvahapoista ja glyserolista) ja rasvan muodostuminen ureaa ja ketonirungot.
Mikä on katabolinen aineenvaihdunta?
Suurin osa ajasta, kataboliset prosessit, yksittäisten reaktioiden tasolla, eivät ole vain vastaavia anabolisia reaktioita, jotka menevät päinvastaisesti, vaikka monet niistä ovat samoja. Yleensä mukana ovat eri entsyymit.
Esimerkiksi ensimmäinen askel sisään Glykolyysivaiheen (glukoosin katabolismi) on fosfaattiryhmän lisääminen glukoosiin entsyymin myötä heksokinaasilla, glukoosi-6-fosfaatin muodostamiseksi. Mutta glukoneogeneesin viimeistä vaihetta, fosfaatin poistamista glukoosi-6-fosfaatista glukoosin muodostamiseksi, katalysoi glukoosi-6-fosfataasi.
Muut kehossa tapahtuvat elintärkeät kataboliset prosessit ovat glykogenolyysiä (glykogeenin hajoaminen lihaksessa tai maksassa), lipolyysiä (rasvahappojen poistaminen glyserolista), beeta-hapetus (rasvahappojen "palaminen") ja ketonien, proteiinien tai yksittäisten aminohappojen hajoaminen.
Anabolisen ja katabolisen aineenvaihdunnan tasapainon pitäminen
Kehon pitäminen tarpeiden kanssa reaaliajassa vaatii suurta reagointia ja koordinaatiota. Anabolisten ja katabolisten reaktioiden nopeutta voidaan hallita muuttamalla entsyymin tai substraatin määrää, joka on mobilisoitu tiettyyn solun osaan, tai palautteen esto, jossa tuotteen kertyminen merkitsee reaktiota ylävirtaan etenemään hitaammin.
Lisäksi, ja mikä on tärkeää aineenvaihdunnan kokonaisvaltaisuuden visualisoinnin kannalta, substraatit yhdestä makroravinnereitistä voidaan tarvittaessa siirtää toisen substraattiin.
Esimerkki tästä polkujen integraatiosta on, että aminohapot alaniini ja glutamiini toimivat proteiinien rakennuspalikoiden lisäksi myös glukoneogeneesiin. Jotta tämä tapahtuisi, heidän on tyhjennettävä typensä, jota hoitavat kutsutut entsyymit transaminaasien.
Fyysinen harjoittelu: Lihasten kasvu ja rasvan menetys
Fyysinen kunto on suuri julkinen huolenaihe maissa, joissa ihmisillä on usein ylellisyys valinnaisen liikunnan suhteen.
Monet yleisistä tavoista on suunnattu voimakkaasti yhden tai toisen prosessin suuntaan, kuten painotusten nostaminen lihasmassan rakentamiseksi (anaboliset harjoitukset) tai elliptisen valmentajan tai juoksumaton käyttäminen "sydän" varten ja laiha tai rasvaisen kehon massan (tai kehon) irtoamiseen. paino) laihtumiseen (kataboliset harjoitukset).
Yksi esimerkki molemmista järjestelmistä toiminnassa on maratonjuoksija, joka valmistautuu 42,2 km (26,2 mailin) kilpailuun ja ajaa sitä. Viikko aiemmin monet ihmiset tarkoituksella latautuvat hiilihydraattipitoisiin ruokia lepääen vaivan vuoksi.
Päivittäisen juoksutreenauksensa ja jatkuvan tarpeen korvata katabolysoitua polttoainetta vuoksi näillä urheilijoilla on korkea glykogeenisyntaasi-entsyymin aktiivisuus, joka antaa heidän lihaksilleen ja maksalleen syntetisoida glykogeenia epätavallisen aviditeetilla.
Maratonin aikana tämä glykogeeni muunnetaan glukoosiksi voiman juoksijaksi tuntikausia, vaikkakin nämä urheilijat ottavat tyypillisesti glukoosilähteitä (esim. Urheilujuomia) koko tapahtuman ajan myös "seinämälle osumisen" estämiseksi.