Innhold
- Oversikt over metabolisme
- Substrater av metabolisme
- Hva er anabole metabolisme?
- Hva er katabolsk metabolisme?
- Å holde en balanse av anabole og katabolske stoffskifte
- Fysisk trening: Muskelvekst og fett tap
Celler er de minste enhetene med levende ting som kan skryte av alle egenskapene forbundet med livet. En av disse definerende egenskapene er metabolisme, eller bruk av molekyler eller energi samlet fra omgivelsene for å utføre de biokjemiske reaksjonene som kreves for å forbli i live og til slutt reprodusere.
Metabolske prosesser, ofte kalt metabolske veier, kan deles inn i de som er anabole, eller som involverer syntese av nye molekyler, og de som er katabole, som involverer nedbrytning av eksisterende molekyler.
Vanligvis handler anabole prosesser om å bygge et hus og erstatte ting som vinduer og takrenner etter behov, og katabolske prosesser handler om å ta utslitte eller ødelagte deler av huset til å dempe. Hvis disse gjøres på konsert i riktig tempo, vil huset eksistere i en så stabil tilstand som mulig, men aldri passivt.
Oversikt over metabolisme
Celler og vevene de danner gjennomgår kontinuerlig "toveis" metabolisme, noe som betyr at mens noen ting flyter i en anabole retning, går andre i motsatt retning.
Dette er kanskje tydeligere på nivået med hele organismer: Hvis du brenner igjennom glukose mens du synger for å ta igjen hunden din (katabolisk prosess), fortsetter papirskjæret på hånden din fra dagen til å heles (anabole prosesser). Men den samme dikotomien er i arbeid i individuelle celler.
Cellulære reaksjoner katalyseres av spesielle kuleformede proteinmolekyler enzymer, som per definisjon deltar i kjemiske reaksjoner uten å bli endret selv til slutt. De fremskynder reaksjoner sterkt - noen ganger med en faktor på over tusen - og fungerer dermed som katalysatorer.
Anabole reaksjoner krever vanligvis tilførsel av energi og er derfor endoterm (løst oversatt, "varme til innsiden"). Dette gir mening; du kan ikke vokse eller bygge muskler med mindre du spiser, mens matinntaket vanligvis skaleres til intensiteten og varigheten av en gitt aktivitet.
Katabolske reaksjoner er vanligvis eksotermisk ("varme til utsiden") og frigjør energi, hvorav mye utnyttes av cellen i form av adenosintrifosfat (ATP) og brukes til andre metabolske prosesser.
Substrater av metabolisme
De viktigste strukturelle elementene i kroppen og molekylene det krever for drivstoff pluss vevsvekst og erstatning er sammensatt av monomerer, eller små repeterende enheter i en større helhet, kalt a polymeren.
Disse enhetene kan være identiske, som med glukosemolekylene anordnet i lange kjeder av lagringsdrivstoffet glykogen, eller de kan være like og kommer i "smaker", som med nukleinsyrer og nukleotidene som utgjør dem.
De tre store macronutrient klasser av makromolekyler i menneskets ernæring, kalt karbohydrater, proteiner og fett, består hver av sin egen type monomer.
Glukose er det grunnleggende underlaget for alt liv på jorden, med hver levende celle som kan metabolisere den for energi. Som nevnt kan glukosemolekyler kobles til "kjeder" for å danne glykogen, som hos mennesker først og fremst finnes i muskler og lever. Proteiner består av monomerer trukket fra en pakke med 20 forskjellige aminosyrer.
Fett er ikke polymerer fordi de består av tre fettsyrer knyttet til en "ryggrad" av det tre-karbon molekylet glyserol. Når de vokser eller krymper, skjer dette ved tilsetning eller fjerning av atomer til endene av fettsyrekjedene, snarere som en "E" med den vertikale delen som forblir i samme størrelse, men de horisontale stengene varierer i lengde.
Hva er anabole metabolisme?
Vurder å bli gitt en eske med leketøybyggesteiner av ubegrenset størrelse. Mange er identiske bortsett fra i fargen; andre har forskjellige størrelser, men kan settes sammen; andre er ikke ment å koble til uansett hvilken konfigurasjon du velger. Du kan lage identiske konstruksjoner som inkluderer si, tre til fem stykker, og koble disse sammen på en slik måte at kryssene til disse konstruksjonene også er identiske.
Dette er hovedsakelig anabole metabolisme i handling. De individuelle gruppene på tre til fem leketøystykker representerer "monomerer", og det ferdige produktet er analogt med "polymer." Og i celler, i stedet for at hendene dine gjør arbeidet med å sette sammen bitene, leder enzymer prosessen. I begge tilfeller er det sentrale aspektet et tilførsel av energi for å generere molekyler med større kompleksitet (og vanligvis også større størrelse).
Eksempler på anabole prosesser inkluderer, i tillegg til proteinsyntese, glukoneogenesen (syntesen av glukose fra forskjellige oppstrømsunderlag), syntesen av fettsyrer, lipogenese (syntesen av fett fra fettsyrer og glyserol) og dannelsen av urea og ketonlegemer.
Hva er katabolsk metabolisme?
Det meste av tiden er katabolske prosesser, på nivå med individuelle reaksjoner, ikke bare de tilsvarende anabole reaksjonene kjøres i omvendt retning, selv om mange av dem er de samme. Vanligvis er forskjellige enzymer involvert.
For eksempel første skritt i glykolyse (katabolismen av glukose) er tilsetningen av en fosfatgruppe til glukose, takket være enzymet heksokinaseløsning, for å danne glukose-6-fosfat. Men det siste trinnet av glukoneogenese, fjerning av fosfat fra glukose-6-fosfat for å danne glukose, katalyseres av glukose-6-fosfatase.
Andre viktige katabolske prosesser som foregår i kroppen din er glykogenolyse (nedbrytningen av glykogen i muskler eller lever), lipolyse (fjerning av fettsyrer fra glyserol), beta-oksidasjon ("forbrenningen" av fettsyrer), og nedbrytningen av ketoner, proteiner eller individuelle aminosyrer.
Å holde en balanse av anabole og katabolske stoffskifte
Å holde kroppen i harmoni med dens behov i sanntid krever en høy grad av respons og koordinering. Hastighetene for anabole og katabolske reaksjoner kan kontrolleres ved å variere mengden enzym eller substrat som mobiliseres til en gitt del av cellen, eller ved å tilbakemeldingshemming, hvor akkumulering av et produkt signaliserer reaksjonen oppstrøms for å gå saktere.
Også, og viktigst fra synspunktet om å visualisere stoffskifte helhetlig, kan underlag fra en makronæringsvei omstilles til den til en annen etter behov.
Et eksempel på denne integrasjonen av stier er at aminosyrene alanin og glutamin, i tillegg til å tjene som byggesteinene til proteiner, også kan gå inn i glukoneogenese. For at dette skal skje, må de kaste nitrogenet sitt, som håndteres av enzymer som kalles transaminaser.
Fysisk trening: Muskelvekst og fett tap
Fysisk kondisjon er en viktig offentlig bekymring i land der folk ofte har luksusen av valgfri trening.
Mange av de vanlige modalitetene er sterkt rettet mot retning av en eller annen prosess, for eksempel å løfte vekter for å bygge muskelmasse (anabole øvelser) eller bruke en elliptisk trener eller tredemølle for "kardio" og kaste mager eller fet kroppsmasse (eller kropp vekt) for vekttap (katabolske øvelser).
Et eksempel på begge systemene i aksjon er en maratonløper som forbereder seg på og løper et løp på 42,2 km (26,2 mil). Uken før belaster mange mennesker med vilje på karbohydratrik mat mens de hviler på innsatsen.
På grunn av deres daglige løpstrening og det stadige behovet for å erstatte katabolisert drivstoff, har disse utøverne høye aktivitetsnivåer av enzymet glykogensyntase, noe som gjør at musklene og leveren deres kan syntetisere glykogen med uvanlig avid.
Under maraton blir dette glykogen omdannet til glukose for å drive løperen med i timevis, selv om disse utøverne vanligvis inntar kilder til glukose (f.eks. Sportsdrikk) gjennom hele arrangementet, for å forhindre "å slå veggen."