Περιεχόμενο
- Επισκόπηση του μεταβολισμού
- Υποστρώματα Μεταβολισμού
- Τι είναι ο αναβολικός μεταβολισμός;
- Τι είναι ο καταβολικός μεταβολισμός;
- Διατήρηση ισορροπίας αναβολικού και καταβολικού μεταβολισμού
- Φυσική Άσκηση: Μυϊκή Ανάπτυξη και Απώλεια Λιπιδίων
Τα κύτταρα είναι οι μικρότερες μονάδες ζωντανών πραγμάτων που διαθέτουν όλες τις ιδιότητες που σχετίζονται με τη ζωή. Ένα από αυτά τα καθοριστικά χαρακτηριστικά είναι μεταβολισμός, ή τη χρήση μορίων ή ενέργειας που συγκεντρώθηκαν από το περιβάλλον για να πραγματοποιήσουν τις βιοχημικές αντιδράσεις που απαιτούνται για να παραμείνουν ζωντανές και τελικά να αναπαραχθούν.
Οι μεταβολικές διεργασίες, που συχνά ονομάζονται μεταβολικές οδοί, μπορούν να χωριστούν σε αυτές που είναι αναβολικά, ή που περιλαμβάνουν τη σύνθεση νέων μορίων και εκείνων που είναι καταβολικός, τα οποία περιλαμβάνουν την κατανομή των υφιστάμενων μορίων.
Συμπληρωματικά, οι αναβολικές διαδικασίες είναι για την οικοδόμηση ενός σπιτιού και την αντικατάσταση των πραγμάτων όπως τα παράθυρα και τα υδρορροές ανάλογα με τις ανάγκες και οι καταβολικές διεργασίες αφορούν στη λήψη φθαρμένων ή σπασμένων τεμαχίων του σπιτιού. Αν αυτά γίνονται με συναίνεση με το σωστό ρυθμό, το σπίτι θα υπάρχει σε μια σταθερή κατάσταση όσο το δυνατόν, αλλά ποτέ παθητικά.
Επισκόπηση του μεταβολισμού
Τα κύτταρα και οι ιστοί που σχηματίζουν υποβάλλονται συνεχώς σε "αμφίδρομο" μεταβολισμό, πράγμα που σημαίνει ότι ενώ κάποια πράγματα ρέουν σε μια αναβολική κατεύθυνση, άλλα πηγαίνουν προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Αυτό είναι ίσως πιο εμφανές στο επίπεδο ολόκληρων οργανισμών: Αν καίγεται γλυκόζη ενώ τραγουδάτε για να καλύψετε το σκύλο σας (καταβολική διαδικασία), το χαρτί που κόβεται στο χέρι σας από την προηγούμενη ημέρα συνεχίζει να επουλώνεται (αναβολική διαδικασία). Αλλά η ίδια διχοτόμηση λειτουργεί στην ατομική κυψέλη.
Οι κυτταρικές αντιδράσεις καταλύονται από ειδικά μόρια σφαιριδιακών πρωτεϊνών που ονομάζονται ένζυμα, οι οποίες εξ ορισμού συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις χωρίς να αλλάξουν οι ίδιοι στο τέλος. Επιταχύνουν σε μεγάλο βαθμό τις αντιδράσεις - μερικές φορές από έναν παράγοντα πάνω από χίλιες - και ως εκ τούτου λειτουργούν ως καταλύτες.
Αναβολικές αντιδράσεις συνήθως απαιτούν ενέργεια εισόδου και συνεπώς ενδοθερμική (χαλαρά μεταφρασμένη, "θερμότητα προς τα μέσα"). Αυτό βγάζει νόημα; δεν μπορείτε να αυξήσετε ή να οικοδομήσετε μυς εκτός και αν τρώτε, με την πρόσληψη τροφής συνήθως κλιμακούμενη στην ένταση και τη διάρκεια μιας δεδομένης δραστηριότητας.
Καταβολικές αντιδράσεις είναι συνήθως εξώθερμο ("θερμότητα προς τα έξω") και απελευθερώνουν ενέργεια, μεγάλο μέρος των οποίων αξιοποιείται από το κύτταρο με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) και χρησιμοποιείται για άλλες μεταβολικές διεργασίες.
Υποστρώματα Μεταβολισμού
Τα κύρια δομικά στοιχεία του σώματος και τα μόρια που απαιτούνται για το καύσιμο συν την ανάπτυξη ιστού και την αντικατάσταση αποτελούνται από μονομερή, ή μικρές επαναλαμβανόμενες μονάδες μέσα σε ένα μεγαλύτερο σύνολο, που ονομάζεται a πολυμερές.
Αυτές οι μονάδες μπορεί να είναι ίδιες, όπως με τα μόρια γλυκόζης που είναι διατεταγμένα σε μεγάλες αλυσίδες του καυσίμου αποθήκευσης γλυκογόνο, ή μπορεί να είναι παρόμοια και να έρχονται σε "γεύσεις", όπως με τα νουκλεϊνικά οξέα και τα νουκλεοτίδια που τα κάνουν.
Οι τρεις μεγάλες μακροθρεπτικό τάξεις μακρομορίων στην ανθρώπινη διατροφή, που ονομάζεται υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και λίπη, το καθένα αποτελείται από δικό του τύπο μονομερούς.
Η γλυκόζη είναι το θεμελιώδες υπόστρωμα όλης της ζωής στη Γη, με κάθε ζωντανό κύτταρο ικανό να το μεταβολίζει για ενέργεια. Όπως σημειώνεται, τα μόρια γλυκόζης μπορούν να συνδεθούν σε "αλυσίδες" για να σχηματίσουν γλυκογόνο, το οποίο στους ανθρώπους βρίσκεται κυρίως στους μύες και στο ήπαρ. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μονομερή που προέρχονται από μια σακκούλα 20 διαφορετικών αμινοξέων.
Τα λίπη δεν είναι πολυμερή επειδή αποτελούνται από τρία λιπαρά οξέα που συνδέονται με μια "ραχοκοκαλιά" του μορίου τριών ατόμων άνθρακα γλυκερόλη. Όταν αναπτύσσονται ή συρρικνώνονται, αυτό συμβαίνει μέσω της προσθήκης ή απομάκρυνσης ατόμων στα άκρα των αλυσίδων λιπαρών οξέων, μάλλον σαν ένα κεφάλαιο "Ε" με το κατακόρυφο τμήμα να παραμένει το ίδιο μέγεθος, αλλά οι οριζόντιες ράβδοι ποικίλουν σε μήκος.
Τι είναι ο αναβολικός μεταβολισμός;
Εξετάστε το ενδεχόμενο να δοθεί ένα κουτί των δομικών στοιχείων του παιχνιδιού απεριόριστου μεγέθους. Πολλοί είναι πανομοιότυποι εκτός από το χρώμα τους. άλλα είναι διαφορετικά μεγέθη, αλλά μπορούν να ενωθούν μαζί. άλλοι δεν προορίζονται να συνδεθούν ανεξάρτητα από τη διαμόρφωση που επιλέγετε. Μπορείτε να δημιουργήσετε ταυτόσημα κατασκευάσματα που περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, τρία έως πέντε τεμάχια, και να τα συνδέσετε μεταξύ τους κατά τέτοιο τρόπο ώστε οι διασταυρώσεις των κατασκευών αυτών να είναι ταυτόσημες.
Αυτό είναι ουσιαστικά αναβολικός μεταβολισμός σε δράση. Οι μεμονωμένες ομάδες τριών έως πέντε τεμαχίων παιχνιδιών αντιπροσωπεύουν "μονομερή" και το τελικό προϊόν είναι ανάλογο με το "πολυμερές". Και στα κελιά, αντί για τα χέρια σας που κάνουν το έργο της τοποθέτησης των κομματιών μαζί, τα ένζυμα καθοδηγούν τη διαδικασία. Και στις δύο περιπτώσεις, η βασική πτυχή είναι μια εισροή ενέργειας για τη δημιουργία μορίων μεγαλύτερης πολυπλοκότητας (και συνήθως μεγαλύτερο μέγεθος).
Παραδείγματα αναβολικών διεργασιών περιλαμβάνουν, εκτός από τη σύνθεση πρωτεϊνών, γλυκονενογένεση (η σύνθεση γλυκόζης από διάφορα ανάντη υποστρώματα), η σύνθεση λιπαρών οξέων, λιπογένεση (η σύνθεση λιπών από λιπαρά οξέα και γλυκερόλη) και ο σχηματισμός του ουρία και κετόνες.
Τι είναι ο καταβολικός μεταβολισμός;
Τις περισσότερες φορές, οι καταβολικές διεργασίες, στο επίπεδο των μεμονωμένων αντιδράσεων, δεν είναι απλώς οι αντίστοιχες αναβολικές αντιδράσεις που εκτελούνται με αντίστροφη αν και πολλές από αυτές είναι οι ίδιες. Συνήθως, εμπλέκονται διαφορετικά ένζυμα.
Για παράδειγμα, το πρώτο βήμα στο γλυκόλυση (ο καταβολισμός της γλυκόζης) είναι η προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας στη γλυκόζη, ευγενική προσφορά του ενζύμου εξοκινάση, για να σχηματίσει 6-φωσφορική γλυκόζη. Αλλά το τελικό στάδιο της γλυκονεογένεσης, η απομάκρυνση του φωσφορικού από 6-φωσφορική γλυκόζη προς σχηματισμό γλυκόζης, καταλύεται από γλυκόζη-6-φωσφατάση.
Άλλες ζωτικές καταβολικές διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα σας είναι γλυκογονόλυση (η διάσπαση του γλυκογόνου στους μύες ή στο ήπαρ), λιπόλυση (η απομάκρυνση των λιπαρών οξέων από τη γλυκερόλη), β-οξείδωση (η "καύση" λιπαρών οξέων) και η αποικοδόμηση κετονών, πρωτεϊνών ή μεμονωμένων αμινοξέων.
Διατήρηση ισορροπίας αναβολικού και καταβολικού μεταβολισμού
Η διατήρηση του σώματος σε αρμονία με τις ανάγκες του σε πραγματικό χρόνο απαιτεί υψηλό βαθμό ανταπόκρισης και συντονισμού. Οι ρυθμοί αναβολικών και καταβολικών αντιδράσεων μπορούν να ελεγχθούν μεταβάλλοντας την ποσότητα του ενζύμου ή του υποστρώματος που κινητοποιείται σε ένα δεδομένο τμήμα του κυττάρου ή με αναστολής ανάδρασης, στην οποία η συσσώρευση ενός προϊόντος σηματοδοτεί την αντίδραση ανάντη να προχωρήσει πιο αργά.
Επίσης, και από τη σκοπιά της ολιστικής απεικόνισης του μεταβολισμού, τα υποστρώματα από ένα μονοπάτι μακροθρεπτικών μπορούν να μεταφερθούν σε αυτό ενός άλλου όπως απαιτείται.
Ένα παράδειγμα αυτής της ενσωμάτωσης των οδών είναι ότι τα αμινοξέα αλανίνη και γλουταμίνη, πέραν του ότι χρησιμεύουν ως δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών, μπορούν επίσης να εισέλθουν στη γλυκονεογένεση. Για να συμβεί αυτό, πρέπει να ρίξουν το άζωτο τους, το οποίο χειρίζεται με ένζυμα που ονομάζονται τρανσαμινάσες.
Φυσική Άσκηση: Μυϊκή Ανάπτυξη και Απώλεια Λιπιδίων
Η σωματική ικανότητα είναι μια μεγάλη ανησυχία του κοινού σε χώρες όπου οι άνθρωποι συχνά έχουν την πολυτέλεια της προαιρετικής άσκησης.
Πολλοί από τους κοινούς τρόπους στοχεύουν έντονα προς την κατεύθυνση μίας ή της άλλης διαδικασίας, όπως η άρση βαρών για την κατασκευή μυϊκής μάζας (αναβολικές ασκήσεις) ή η χρήση ενός ελλειπτικού προπονητή ή διάδρομου για «καρδιο» και η πτώση μάζας ή λιπώδους μάζας σώματος βάρος) για απώλεια βάρους (καταβολικές ασκήσεις).
Ένα παράδειγμα και των δύο συστημάτων σε δράση είναι ένας δρομέας μαραθωνίου που προετοιμάζει και τρέχει μια κούρσα μήκους 42,2 χλμ. Την προηγούμενη εβδομάδα, πολλοί άνθρωποι σκόπιμα φορτώνουν τροφές πλούσιες σε υδατάνθρακες, ενώ αναπαύονται για την προσπάθεια.
Λόγω της καθημερινής εκπαίδευσής τους και της συνεχούς ανάγκης αντικατάστασης του καταβολισμένου καυσίμου, αυτοί οι αθλητές έχουν υψηλά επίπεδα δραστηριότητας του ενζύμου γλυκογόνο συνθάση, που επιτρέπει στους μύες και το συκώτι τους να συνθέσουν γλυκογόνο με ασυνήθιστη αυθαιρεσία.
Κατά τη διάρκεια του μαραθωνίου, αυτό το γλυκογόνο μετατρέπεται σε γλυκόζη για να τροφοδοτεί τον δρομέα για ώρες στο τέλος, αν και οι αθλητές αυτοί συνήθως λαμβάνουν πηγές γλυκόζης (π.χ. αθλητικά ποτά) καθ 'όλη τη διάρκεια της εκδήλωσης καθώς επίσης και για να αποτρέψουν το «χτύπημα στον τοίχο».