Hvad er metabolisme i simpelt sprog: definition og beskrivelse

Mange mennesker tror, ​​at stofskiftet og fødevarens fordøjelseshastighed er synonymt, men det er forkert. Vi giver den korrekte definition af metabolisme og forstår, hvad der bestemmer dets hastighed, og hvad der kan forårsage problemer og fejl.

Metabolisme (også kaldet metabolisme) er grundlaget for vitale processer i kroppen. Metabolisme forstås som alle biokemiske processer, der forekommer inde i celler. Kropet tager konstant sig af sig selv ved at bruge (eller deponere i reserve depot) de opnåede næringsstoffer, vitaminer, mineraler og sporstoffer for at sikre alle kroppsfunktioner.

For metabolisme, som kontrolleres, herunder endokrinologiske og nervesystemer, er hormoner og enzymer (enzymer) af største vigtighed. Traditionelt er leveren det vigtigste organ i stofskifte.

For at opfylde alle dets funktioner har kroppen brug for energi, som den trækker fra proteiner, fedtstoffer og kulhydrater, der er opnået med mad. Derfor kan processen med assimilering af mad betragtes som en af ​​de nødvendige betingelser for metabolisme.

Metabolisme sker automatisk. Det er det der gør det muligt for celler, organer og væv at genvinde uafhængigt efter indflydelsen af ​​visse eksterne faktorer eller interne fejl.

Hvad er kernen i stofskiftet?

Metabolisme er forandringen, transformationen, behandlingen af ​​kemikalier samt energien. Denne proces består af 2 hovedforbundne faser:

  • Katabolisme (fra det græske ord for "destruktion"). Katabolisme indebærer nedbrydning af komplekse organiske stoffer, der kommer ind i kroppen, til mere enkle. Dette er en særlig energimetabolisme, der opstår under oxidation eller nedbrydning af et bestemt kemisk eller organisk stof. Som følge heraf frigives energi i kroppen (det meste af det er udslettet som varme, resten bruges senere i anabolske reaktioner og i dannelsen af ​​ATP);
  • Anabolisme (fra det græske ord "stigning"). Under denne fase er dannelsen af ​​stoffer vigtige for kroppen - aminosyrer, sukker og protein. Denne plastudveksling kræver store energikostnader.

Simpelthen er katabolisme og anabolisme to lige store processer i metabolismen, successivt og cyklisk at erstatte hinanden.

Hvad påvirker mængden af ​​metaboliske processer

En af de mulige årsager til langsom metabolisme er en genetisk defekt. Der er en antagelse om, at hastigheden i processen med brændende energi ikke kun afhænger af alder (vi diskuterer nedenstående) og kroppens struktur, men også om tilstedeværelsen af ​​et bestemt individgenet.

I 2013 blev der foretaget en undersøgelse, hvor det blev klart, at årsagen til den langsomme metabolisme kunne være KSR2-mutationen, genet ansvarlig for metabolisme. Hvis den indeholder en defekt, hans carrier eller ihændehaverpapirer ikke kun øget appetit, men også langsommere (sammenlignet med raske personer), den basale stofskifte (ca. Ed:.. På de vigtigste udveksling indebærer et minimum af energi, der kræves af kroppen om morgenen for normalt liv i den udsatte stilling og vækkende tilstand før det første måltid). Men i betragtning af at denne genetiske defekt er til stede hos mindre end 1% af voksne og hos mindre end 2% af overvægtige børn, kan denne hypotese næppe betegnes som den eneste sande.

Med meget større tillid siger forskerne, at stofskiftet afhænger af kønnet hos personen.

Så de nederlandske forskere fandt ud af, at mænd virkelig har et mere aktivt stofskifte end kvinder. De forklarer dette fænomen med, at mænd har en tendens til at have mere muskelmasse, knogler dem tungere, og procentdel af kropsfedt er mindre, så i hvile (tale om den vigtigste udveksling), som den bevæger sig, de forbruger mere energi.

Også metabolisme sænkes med alderen, og hormoner er skyldige. Så jo ældre en kvinde er, jo mindre østrogen producerer kroppen sin: dette medfører forekomst (eller stigning i eksisterende) af fedtindskud i bukområdet. Hos mænd reduceres testosteronniveauet, hvilket fører til et fald i muskelmasse. Derudover - og denne gang taler vi om mennesker af begge køn - i løbet af tiden begynder kroppen at producere mindre og mindre væksthormon, somatotropin, som er designet til at stimulere nedbrydning af fedt.

Svar 5 spørgsmål for at finde ud af, hvor hurtigt dit stofskifte er!

Føler du ofte varmt? Personer med god metabolisme har tendens til at være varmere oftere end mennesker med dårlig (langsom) metabolisme, de er langt mindre kolde. Hvis du ikke har haft en før-menopausal periode, kan et positivt svar på dette spørgsmål betragtes som et tegn på, at dit stofskifte er i orden.

Hvor hurtigt bliver du bedre? Hvis du er tilbøjelig til hurtig vægtøgning, kan vi antage, at dit stofskifte ikke virker helt korrekt. Med den rigtige metabolisme bliver den modtagne energi brugt næsten øjeblikkeligt og deponeres ikke som fedt i depotet.

Føler du ofte munter og energisk? Mennesker med langsommere metabolisme føler sig ofte trætte og overvældede.

Fordøjer du mad hurtigt? Personer med god metabolisme kan normalt prale af god fordøjelse. Hyppig forstoppelse er ofte et signal om, at noget er forkert med stofskiftet.

Hvor ofte og hvor meget spiser du? Føler du ofte sulten og spiser meget? En god appetit indikerer normalt, at mad hurtigt absorberes af kroppen, og dette er et tegn på hurtig metabolisme. Men det er selvfølgelig ikke en grund til at opgive ordentlig ernæring og en aktiv livsstil.

Bemærk, at for hurtigt metabolisme, som mange drømmer om, også har mange problemer: det kan føre til søvnløshed, nervøsitet, manglende vægt og endda problemer med hjerte og blodkar.

Hvordan laver man udvekslinger med mad?

Der er en masse mad, der kan gavnligt påvirke metabolismen, for eksempel:

  • grøntsager rig på grove fibre (rødbeder, selleri, kål, gulerødder);
  • magert kød (skindfri kyllingefilet, kalvekød);
  • grøn te, citrusfrugter, ingefær;
  • fosforrig fisk (især saltvand);
  • eksotiske frugter (avokadoer, kokosnødder, bananer);
  • grønne grøntsager (dill, persille, basilikum).

Kontroller, om du laver fejl i spiseadfærd, der fører til unødvendig afmatning af stofskiftet!

Fejl nummer 1. Din kost har for lidt sundt fedt.

Er du interesseret i produkter mærket med lys? Sørg for at forbruge nok umættede fedtsyrer, der findes i samme laks eller avocado. De hjælper også med at holde insulinniveauet i det normale interval og forhindre, at stofskiftet nedsættes.

Fejl nummer 2. Der er mange bekvemmelighed fødevarer og færdige måltider i din kost.

Læs omhyggeligt etiketterne, sandsynligvis vil du opdage, at sukker er en del af selv de produkter, hvor det ikke burde være overhovedet. Det er han, der er ansvarlig for springene i blodglukose. Du må ikke arrangere krops madbanen. Tross alt regner kroppen med sådanne dråber som et signal om, at det er på tide at fylde mere fedt.

Fejl nummer 3. Du ignorerer ofte hungersnød og hopper over måltider

Det er vigtigt ikke kun hvad du spiser, men når du gør det (du skal spise regelmæssigt og samtidig). Enhver, der venter, indtil maven begynder at dreje sultne spasmer (eller ignorerer kroppens signaler i det hele taget) risikerer at have negativ indflydelse på stofskiftet. Intet godt kan forventes i dette tilfælde. I det mindste falder ikke de brutale udbrud af sult om aftenen, som ikke kan undgås, i kategorien "god".

Årsager og virkninger af metaboliske fejl

Blandt årsagerne til manglende metaboliske processer kan kaldes patologiske ændringer i binyrerne, hypofysen og skjoldbruskkirtlen.

Desuden er manglende overholdelse af kosten (tør mad, hyppig overspisning, smertefuld entusiasme for hårde kostvaner) samt dårlig arvelighed blandt forudsætningerne for fiasko.

Der er en række eksterne tegn, som du selvstændigt kan lære at genkende problemerne med katabolisme og anabolisme:

  1. utilstrækkelig eller overdreven kropsvægt
  2. somatisk træthed og hævelse af øvre og nedre ekstremiteter;
  3. svækkede negleplader og skørt hår;
  4. hududslæt, acne, skrælning, pallor eller rødme i huden.

Hvis metabolismen er fremragende, vil kroppen være slank, hår og negle - stærk, hud - uden kosmetiske defekter og velvære - godt.

stofskifte

Metabolisme er et sæt processer af biokemiske transformationer af stoffer og energi i levende organismer (synonym - metabolisme), der tager sigte på at opretholde processerne af vital aktivitet og bevare konstancen af ​​deres indre miljø. [1]

Diagram over metaboliske processer

Metaboliske processer

Metabolisme omfatter to grupper af vitale processer - katabolisme (energi metabolisme) og anabolisme (biosyntese eller plastmetabolisme). [3]

  • Katabolisme er et sæt processer til opdeling af næringsstoffer, der hovedsageligt skyldes oxidationsreaktioner. Som et resultat frigives energi. De vigtigste former for katabolisme i mikroorganismer er gæring og respiration. Under gæring sker ufuldstændig nedbrydning af komplekse organiske stoffer med frigivelse af en lille mængde energi og akkumulering af energirige slutprodukter. Når man trækker vejret (aerob), oxideres forbindelserne sædvanligvis fuldstændigt med frigivelsen af ​​store mængder energi. [3]
  • Anabolisme kombinerer processerne for syntese af molekyler fra enklere stoffer, som er til stede i miljøet. Anabolske reaktioner er forbundet med forbruget af fri energi, som produceres i respirationsprocesser, fermentering. Flowet af plastisk stofskifte kræver indtræden af ​​næringsstoffer i kroppen, hvorved de strukturelle bestanddele af celler fornyes med deltagelse af den energi, der frigives under katabolisme, sker vækst og udvikling. [3]

Katabolisme og anabolisme fortsætter parallelt, mange af deres reaktioner og mellemprodukter er almindelige. I forskellige perioder af eksistens er intensiteten af ​​plast- og energimetabolisme imidlertid ikke den samme. Således råder syntetiske processer i løbet af ynglesæsonen til at smelte under de tidlige udviklingsfaser (æg, larve) over processerne for forfald. Samtidig kan visse degenerative forandringer i kroppen (aldring, sygdomme) føre til en dominans af katabolismens intensitet over anabolisme, hvilket undertiden truer en levende objekts død. [3] (foto)

Omdannelse af sulfoxid til sulfon

Pesticidmetabolisme

Pesticidmetabolisme - omdannelse af pesticider under påvirkning af affaldsprodukter fra forskellige levende organismer - bakterier, svampe, højere planter og dyr. [4]

Som et resultat af biotransformation af toksiske stoffer, er der i de fleste tilfælde dannet mindre giftige produkter (metabolitter), der er mere opløselige og let fjernet fra kroppen. I nogle tilfælde er toksiciteten af ​​metabolitter højere end stofferne i kroppen. Udveksling af industrielle giftstoffer er mulig på grund af reaktionerne af oxidation, reduktion, hydrolytisk spaltning, methylering, acylering mv. [1]

I pesticidernes metabolisme er reaktionerne af oxidation af svovlatomet i molekylerne af visse stoffer af stor betydning, hvilket typisk er for eksempel af insekticider fra gruppen af ​​carbamiske og phosphorsyrederivater. Oxideringen af ​​svovl i disse forbindelser forekommer uanset resten af ​​molekylets struktur med den tilsvarende sulfoxid først dannelse og derefter sulfonen: (foto) Oxidationsprodukterne adskiller sig ikke i toksicitet fra det oprindelige stof, men de er meget mere resistente over for hydrolyse.

Oxidering af thionophosphater

A-thionophosphat, B-phosphat, 1 og 2-frie radikaler, 3-syrerest

Metabolske reaktioner, der forekommer i planter, forårsager en langvarig insekticid virkning på en række phosphorsyreestere med et thioetherradikal. Oxidationen af ​​thionophosphater i forskellige organismer betragtes som et aktiveringstrin i metabolisme af disse stoffer. [2] (foto)

Reaktionsproduktets toksicitet for pattedyr og insekter stiger med tiere og hundredvis af gange sammenlignet med det oprindelige stof. Imidlertid hydrolyseres disse toksiske metabolitter let og forbliver derfor i biologiske omgivelser i kort tid. [2]

Metabolisme. Metabolisme eller metabolisme - et sæt kemiske reaktioner i kroppen, der giver det stoffer og energi

Metabolisme eller metabolisme - et sæt kemiske reaktioner i kroppen, der giver det de stoffer og energi, der er nødvendige for livet. I metabolismen kan man skelne mellem to hovedfaser: forberedende - når stoffet, der modtages af mødemetoden, undergår kemiske transformationer, som følge heraf kan det komme ind i blodet og derefter trænge ind i cellerne, og selve metabolismen, dvs. kemiske transformationer af forbindelser, der har trængt ind i cellerne.

Den metaboliske vej er karakteren og sekvensen af ​​kemiske transformationer af et bestemt stof i kroppen. Mellemprodukter, der dannes under stofskiftet, kaldes metabolitter, og den sidste forbindelse af metabolisk vej er det endelige produkt.

Processen med nedbrydning af komplekse stoffer til enklere dem kaldes katabolisme. Således bryder proteiner, fedtstoffer, kulhydrater leveret af fødevarer under virkningen af ​​fordøjelseskanalerne enzymer sig i enklere bestanddele (aminosyrer, fedtsyrer og monosaccharider). Dette frigiver energi. Den omvendte proces, dvs. syntesen af ​​komplekse forbindelser fra enklere, kaldes anabolisme. Det kommer med spild af energi. Nye cellulære proteiner, phospholipider af membraner og polysaccharider syntetiseres fra celler dannet som følge af fordøjelse af aminosyrer, fedtsyrer og monosaccharider i celler.

Der er begrebet amfibolisme, når en forbindelse ødelægges, men den syntetiserer en anden.

Den metaboliske cyklus er en metabolisk vej, hvoraf en af ​​de endelige produkter er identiske med en af ​​forbindelserne involveret i denne proces.

En privat metabolisk vej er en kombination af transformationer af en specifik forbindelse (kulhydrater eller proteiner). Den generelle metaboliseringsvej er, når der er involveret to eller flere typer af forbindelser (kulhydrater, lipider og delvist proteiner er involveret i energi metabolisme).

Substrat af stofskifte - forbindelser der kommer fra mad. Blandt dem udsender de vigtigste næringsstoffer (proteiner, kulhydrater, lipider) og mindre, som kommer i små mængder (vitaminer, mineraler).

Stoffets intensitet bestemmes af behovet for cellen for bestemte stoffer eller energi, reguleringen udføres på fire måder:

· Den totale reaktionshastighed for en bestemt metabolisk vej bestemmes ved koncentrationen af ​​hver af disse enzymers enzymer, pH-værdien af ​​mediet, den intracellulære koncentration af hvert af de mellemliggende produkter, koncentrationen af ​​cofaktorer og coenzymer.

· Aktiviteten af ​​regulatoriske (allosteriske) enzymer, som normalt katalyserer de indledende stadier af metaboliske veje. De fleste af dem er hæmmet af slutproduktet af denne vej, og denne type hæmning kaldes "på basis af feedback".

· Genetisk kontrol, der bestemmer syntesehastigheden af ​​et enzym. Et slående eksempel er udseendet af inducerbare enzymer i en celle som reaktion på indgangen af ​​et tilsvarende substrat.

· Hormonal regulering. En række hormoner er i stand til at aktivere eller hæmme mange enzymer af de metaboliske veje.

Levende organismer er termodynamisk ustabile systemer. Til dannelse og drift er en kontinuerlig energiforsyning i en form egnet til multidimensionel brug nødvendig. For at opnå energi har næsten alle levende væsener på planeten tilpasset sig til hydrolyse af et af pyrophosphatbindingerne af ATP. I den henseende er en af ​​de vigtigste opgaver for bioenergetik af levende organismer genopfyldning af anvendt ATP fra ADP og AMP.

Den vigtigste energikilde i cellen er oxidationen af ​​substrater med atmosfærisk oxygen. Denne proces udføres på tre måder: ved tilsætning af oxygen til et carbonatom ved fjernelse af hydrogen eller ved tab af en elektron. I cellerne fortsætter oxidationen i form af sekventiel overførsel af hydrogen og elektroner fra substratet til oxygen. Oxygen spiller i dette tilfælde rollen som en reducerende forbindelse (oxidant). Oxidative reaktioner fortsætter med frigivelse af energi. Til biologiske reaktioner karakteriseret ved relativt små ændringer i energi. Dette opnås ved at knuse oxidationsprocessen i en række mellemliggende trin, hvilket gør det muligt at opbevare det i små portioner i form af makroergiske forbindelser (ATP). Reduktionen af ​​et oxygenatom når det interagerer med et par protoner og elektroner fører til dannelsen af ​​et vandmolekyle.

Dato tilføjet: 2015-05-30; visninger: 911; ORDER SKRIVNING ARBEJDE

Metabolisme: Beregning af metabolisme og energi i menneskekroppen

Metabolisme - et sæt biokemiske processer, der giver kroppen med næringsstoffer og energi, der er nødvendige for livet. Komplekse stoffer i fordøjelsesprocessen opdeles i elementer, der tjener til at danne kemiske forbindelser til fodring af organernes celler med den aktive virkning af oxygen. Fjernelsen af ​​henfaldsprodukter fra kroppen udføres ved anvendelse af ekskretionssystemet.

Metabolisme (metabolisme) består af to tæt indbyrdes forbundne metaboliske processer i menneskekroppen: katabolisme og anabolisme, vedligeholdelse af homeostase - konstancen af ​​det indre miljø.

Katabolisme - energimetabolisme, under hvilken der forekommer i tre faser:

  1. 1. Forberedende - omdannelsen af ​​komplekse organiske forbindelser ind i sammensætningen af ​​fødevareprodukter til enklere dem: proteiner omdannes til aminosyrer, fedtstoffer - til fedtsyrer og glycerin, polysaccharider - i monosaccharider, nukleinsyrer - til nukleotider. Disse reaktioner forekommer i mave-tarmkanalen under den katalytiske virkning af enzymer. Den frigivne energi omdannes til varme og spredes. Endvidere gennemgår de dannede organiske forbindelser oxidation eller deltager i syntesen af ​​stoffer, der er nødvendige for kroppen.
  2. 2. Oxygenfri (ufuldstændig oxidation) - kendetegnet ved yderligere opdeling af organiske stoffer uden ilt. Den vigtigste energikilde i cellen er glucose. Processen med anoxisk oxidation af glucose kaldes glycolyse.
  3. 3. Åndedræt (fuldstændig oxidation) - fasede oxidative reaktioner, der involverer ilt, hvilket fører til dannelse af kuldioxid og vand.

Anabolisme (assimilering) er en proces, der involverer omdannelsen af ​​enkle forbindelser som følge af katabolisme i komplekse organiske stoffer.

Den energi, der frigives under katabolisme er nødvendig for assimilering, der sikrer dannelsen af ​​enzymer. Sidstnævnte tjener som katalysator for kemiske reaktioner, der forekommer under katabolisme. Den energi, der frigives under dekomponeringen af ​​organiske stoffer, anvendes ikke umiddelbart af cellen, men opbevares i form af en ATP-forbindelse (adenosintrifosfat). Cellular lager af ATP genopfyldes i vejrtrækningen.

Metabolismen biologi styres af regulatoriske mekanismer: nerve og hormon, der påvirker syntese af enzymer direkte eller ved at ændre permeabiliteten af ​​cellemembraner opad.

METABOLISM: Hvad er det, og hvordan man kan forbedre det

Metabolisme er en proces med kemiske transformationer af næringsstoffer, der kommer ind i vores kroppe. Metabolisme i enkle ord er, når kroppen bryder ned den mad, som vi har forbrugt i små komponenter og bygger nye molekyler af vores krop ud af dem.

Udtrykket Metabolisme blev dannet ud fra det græske ord "Metabole", som oversættes som "forandring" eller "transformation". Alt for meget indeholder dette ord i sig selv - og hormonale træk og egenskaber i kroppen og den direkte afhængighed af kroppen på antallet af kalorier du forbruger. Derfor, for at afklare, lad os håndtere alt i orden.

Hvad er stofskifte og hvordan man gør det bedre

Først og fremmest bør de, der beskæftiger sig med "kompetent" vægttab, tænke på stofskiftet. Tale groft, men forståeligt nok er stofskifte en slags ovn, hvis magt bestemmer hastigheden for at forbrænde vores kalorier. Et højt niveau af stofskifte virker vidundere generelt - det reducerer mængden af ​​hadede kalorier til en sådan tilstand, at kroppen begynder at fodre på sine egne reserver. Så går fedtet.

Hvad er stofskiftet?

RMR (Resting Metabolic Rate) - Antallet af kalorier, som er nok til at understøtte kroppens vitale funktioner. For hver enkelt person er denne indikator individuel - det er en ren genetisk virkelighed.

Den næste væsentlige del af metabolisme er kropsmasse og muskelmasse. Her er der en direkte afhængighed af den ene på den anden - højere muskelmasse - højere metabolisme og omvendt. Hvorfor ville det? Ja, kun et halvt kilo muskel "ødelægger" 35-50 kalorier om dagen. Den samme mængde fedt sparer kun 5-10 kalorier.

Komponent nummer 3 - din skjoldbruskkirtel. Derfor er værdifulde råd til dem, der er over 30, det er fornuftigt at gå til lægen og passere alle test for hormoner + ultralyd af skjoldbruskkirtlen. At den har en direkte fusion om metabolisme og fedtforbrænding.

Anabolisme og katabolisme

To lige vigtige begreber direkte relateret til sund metabolisme.

Anabolisme - et sæt kemiske processer ansvarlige for væv, celler i din krop, deres udvikling og til syntese af aminosyrer.

Katabolisme - opdeling af fødevaremolekyler til deres efterfølgende transformation i din kropps energi.

Det er den energi, der stammer fra katabolisme, der er nødvendig for organismens fulde liv.

Så hvordan bruger du virkelig din indbyggede fedtforbrænder i den rigtige retning? Ja, alting er generelt ikke svært.

Den indledende fase - står foran spejlet, vurder dig selv objektivt og bestemme typen af ​​din kropsbygning - dette er, hvad stofskiftet er direkte forbundet med og faktisk det første skridt til at begynde at styre din egen fedtforbrændingsmaskine.

Vi er alle forskellige, men de fleste forskere er enige om tre typer strukturer af menneskelige kroppe:

ectomorphy

Den har en lille krop;

Brystets form er flad;

Muskelmasse er ret svært at vinde;

Meget hurtig metabolisme.

Hvis du er den "skinny" ectomorph, så er der behov for at indtage et stort antal kalorier. Og her er der en lille utvivlsomt glæde - det er nødvendigt for ektomorf at spise før sengetid for at deaktivere katabolismeprocesserne. Næsten al fysisk anstrengelse i ektomorfer bør rettes mod specifikke muskelgrupper. Det ville være rart at bruge sports kosttilskud.

mesomorph

Bygningen er atletisk, atletisk;

Kropsform er rektangulær;

Mesomorphs er normalt meget stærke;

Oplever ikke problemer med at opbygge muskler;

Kan opleve problemer med overvægt.

Har ikke problemer med muskelopbygning samt opbygning af overskydende fedt. Dette er ikke godt - skal du altid sørge for at spise og i hvilken mængde. Det vil sige, at for mesomorferne er en veludvalgt diæt afgørende. Der kan heller ikke gøres uden regelmæssig cardio.

endomorph

Runde figur af figuren;

Og muskel og fedtmasse vokser, som de siger, "med et slag";

Har problemer med at tabe sig

Den vigtigste ting for endomorphs er protein kost beregnet ud fra kalorier + regelmæssig cardio træning - løb, cykling og gå.

Den næste fase er at håndtere de begreber, der følger af ovenstående - hurtig og langsom metabolisme.

Langsom metabolisme - udtrykt i høj appetit og manglende ønske om at bevæge sig og engagere sig i aktiv sport. Her er det først og fremmest vigtigt at ændre kost og spisevaner generelt. Herefter vil resultatet være lettere at opretholde fysisk aktivitet.

Hurtig metabolisme - tværtimod er udtrykt i ønsket om at spise mindre og flytte mere. Sådanne mennesker er ofte trist af det faktum, at det er katastrofalt svært at få muskelmasse på trods af alle anstrengelser. Personer med hurtig metabolisme har brug for en ordentlig kost med højt kalorieindhold og et gennemtænkt træningssystem, der omdanner den modtagne energi til den rigtige retning.

Det sidste stadium. Slankning og brug af metaboliske processer i din krop klogt.

Hvad afhænger stofskiftet af?

1. Alder, vægt, højde, køn, krop (læs om kropstyper, se ovenfor);

2. Ernæring, motion (og deres korrekte kombination afhængigt af typen af ​​kropsstruktur);

3. Sundhedsstatus (stabil hormonel baggrund, som kontrolleres af en læge-endokrinolog);

4. Mental sundhed (manglende stress og andre psykotiske faktorer).

Metabolisme processer i fedtvæv er utrolig langsom i forhold til metabolisme i muskelvæv. Dem, der virkelig har problemer med overskydende vægt, har brug for mindre energi, men spiser stadig mere end nødvendigt. Denne ekstra "spises" energi forbruges ikke, men går hurtigt ind i vores krops fede "reserver" - og hvor ellers kan vi sætte det? Naturligvis er det ikke muligt at tabe med en sådan metabolisme.

Overskydende fedt, som gradvist trænger ind i de indre organer, påvirker stabiliteten af ​​det endokrine system og ryster vores hormoner. Hos kvinder for eksempel forårsager overskydende kropsfedt forsinkelser eller permanente cyklusfejl. Der er sandsynligheden for at udvikle metabolisk syndrom.

Hvad er metabolisk syndrom?

Dette er en tilstand, hvor det subkutane fedt fører til alvorlige krænkelser af de interne metaboliske processer - lipid og kulhydrat. Dette er tilfældet, hvor en person begynder at "svulme" bogstaveligt fra alt. Der er hjerteproblemer og arteriel hypertension. Trykket og mængden af ​​sukker i blodet stiger kraftigt.

Det skal dog bemærkes, at alle disse symptomer ikke vedrører det metaboliske syndrom, hvis indikatorerne på din fysik (talje størrelse og vægt) er normale. Skønt selv i dette tilfælde er et besøg hos lægen påkrævet.

Hvordan fremskynde dit stofskifte til at tabe sig?

Stop med at narre dig selv!

Fjern fra fedtstoffer og simple kulhydrater (chokolade, brød, kager, smør osv.)

Begræns fedtfattige proteiner (kyllingebryst, mælk, æggehvide) og fiber (frugt, grøntsager). Så du forbedrer din metabolisme og fremskynder dit stofskifte.

Reducer kulhydrater - tværtimod sænker de stofskiftet.

Hvad er "metabolisme" (metabolisme) og hvorfor er det vigtigt at definere det?

Udtrykket "metabolisme" (metabolisme) på græsk betyder "ændring" eller "transformation". Så hvad konverteres?

Metabolisme er totaliteten af ​​alle biokemiske og energiprocesser i kroppen, hvor den indgående mad, vand, luft omdannes til energi og en række stoffer, der er nødvendige for at opretholde livet. Denne funktion gør det muligt for vores krop at bruge mad og andre ressourcer til at opretholde sin struktur, reparere skader, slippe af med toksiner, reproduktion. Metabolismen er med andre ord en nødvendig proces, uden hvilken levende organismer vil dø.

Metabolisme funktioner:

  1. vedligeholdelse af kroppens indre miljø i stadigt skiftende eksistensforhold og tilpasning til ændringer i ydre forhold.
  2. livsstøtte, udvikling og selvgengivelse.

Metabolisme begynder med absorptionen af ​​de næringsstoffer, der er nødvendige for at opretholde livet. Men vi absorberer andres proteiner, fedtstoffer og kulhydrater! Og du skal bygge din egen. Hvad skal du gøre? Det er rigtigt! Opdel de indkomne komplekse stoffer i enklere komponenter, og derefter opbygger de individuelle proteiner, fedtstoffer og kulhydrater. Det vil sige, du skal først adskille og derefter bygge.

Derfor kan hele metabolismen opdeles i 2 nært beslægtede komponenter, de to dele af en proces - metabolisme.

1. Katabolisme er sådanne processer i kroppen, der tager sigte på at opdele mad såvel som dets egne molekyler til enklere stoffer, samtidig med at energi frigives og opbevares i form af adenosintrifosfat (ATP).
Den første fase af katabolisme er fordøjelsesprocessen, hvor proteiner nedbrydes i aminosyrer, kulhydrater til glucose, lipider til glycerol og fedtsyrer. Derefter transformeres disse molekyler i cellerne til endnu mindre, for eksempel fedtsyrer - til acetyl-CoA, glucose - i pyruvat, aminosyrer - i oxaloacetat, fumarat og succinat mv. De vigtigste slutprodukter af katabolisme er vand, kuldioxid, ammoniak, urinstof.

Ødelæggelsen af ​​komplekse stoffer er nødvendig for de akutte behov for at opnå energi og opbygge nye stoffer. Uden katabolisme ville kroppen forblive uden energi, hvilket betyder, at den ikke kunne eksistere. Denne energi vil trods alt blive fokuseret på syntesen af ​​de nødvendige stoffer, skabelsen af ​​væv og fornyelsen af ​​kroppen, det vil sige anabolisme. Energi er også nødvendig for muskelkontraktion, transmission af nerveimpulser, opretholdelse af kropstemperatur osv.

2. Anabolisme - disse er metaboliske processer i kroppen, der er rettet mod dannelsen af ​​celler og væv i denne organisme. Mange stoffer, der opnås som følge af katabolisme, bruges senere af kroppen til at syntetisere (anabolisme) andre stoffer.
Anabole processer forekommer altid med absorptionen af ​​ATP-energi. I løbet af anabole metabolisme er større molekyler struktureret fra mindre molekyler, mere komplekse strukturer dannes fra enklere strukturer.
På grund af katabolisme og den efterfølgende anabolisme er proteiner, fedtstoffer og kulhydrater derfor karakteristiske for organismen fra næringsstoffer, der kommer ind i kroppen.

Tabel 1. Sammenligning af anabolisme og katabolisme.

På trods af modsætning til anabolisme og katabolisme er de uløseligt forbundet og kan ikke fortsætte uden hinanden.
Kombinationen af ​​anabolisme og katabolisme processer er metabolisme eller metabolisme.
Balancen mellem disse to komponenter er reguleret af hormoner og gør kroppen til at arbejde harmonisk. Enzymer spiller rollen som katalysatorer i metaboliske processer.

Hvordan måles metabolismen? Hvad er metabolismen?

Ved at måle niveauet af stofskifte tæller ingen naturligvis antallet af nydannede eller ødelagte celler eller væv.
Niveauet af metabolisme måles ved mængden af ​​absorberet og frigivet energi. Vi taler om den energi, der kommer ind i kroppen med mad, og det, som en person bruger i livets proces. Det måles i kalorier.
Kalorier til kroppen - det er ligesom benzin til en bil. Dette er en kilde til energi, hvorigennem hjertet slår, musklerne kontrakt, hjernefunktionerne, og en person trækker vejret.

Når de siger "øget eller nedsat metabolisme" henviser til en forøget eller nedsat rate (eller intensitet) af udveksling.

Metabolismen er kroppens forbrug af energi i kalorierne i en vis periode.

Hvor mange kalorier om dagen bruges af en sund person?
Den energi, som en person bruger i livets proces, omfatter 3 komponenter:
1) Energiforbruget til hovedmetabolikken (dette er den vigtigste indikator for metabolisme) +
2) Energien brugt på assimilering af mad - den specifikke dynamiske virkning af mad (SDDP) +
3) Energien, der bruges til fysisk aktivitet.

Men når det kommer til individuel forøget eller nedsat metabolisme, er det netop den basale metaboliske hastighed.

Basal udveksling - hvad er det?

Basal metabolisme er den mindste mængde energi, som kroppen behøver for at opretholde sin normale vitale aktivitet under fuldstændige hvileperioder 12 timer efter at have spist mad i vækkende tilstand og udelukker indflydelsen af ​​alle eksterne og interne faktorer.
Denne energi bruges til at opretholde kropstemperatur, blodcirkulation, respiration, udskillelse, det endokrine system, nervesystemets funktion og processerne ved cellulær metabolisme.
Hovedudvekslingen viser hvor intensivt stofskiftet og energien i kroppen flyder.
Basal metabolisme afhænger af køn, vægt, alder, tilstand af indre organer, påvirkning af eksterne faktorer på kroppen (mangel eller overskydende ernæring, intensitet i motion, klima osv.)
Basal metabolisme kan stige eller falde, når den udsættes for eksterne eller interne faktorer. Sænkning af den eksterne temperatur øger hovedudvekslingen. En stigning i omgivelsestemperatur reducerer basal metabolisk hastighed.

Hvorfor er det vigtigt at kende hovedudvekslingen?

fordi hovedmetabolisme er en indikator for intensiteten af ​​stofskifte og energi i kroppen, så dets ændringer kan indikere tilstedeværelsen af ​​visse sygdomme.
Med henblik herpå sammenlignes "due main exchange" med "faktiske hovedudveksling".

Korrekt basal metabolisme er et gennemsnit, der blev oprettet ud fra resultaterne af en undersøgelse af et stort antal sunde mennesker. Det anses for at være normen.
Ifølge disse resultater blev der udarbejdet særlige tabeller, der angiver den korrekte basale metabolisme under hensyntagen til køn, alder og vægt.
Grund grundudveksling er taget som 100%. Det måles i kcal i 24 timer.
Den egentlige basale metabolisme hos en sund voksen er ca. 1 kcal pr. 1 kg legemsvægt efter 1 time.

Den egentlige basale udveksling er individets individuelle basale udveksling. Det udtrykkes som en procentdel afvigelse fra den forfaldne. Hvis den faktiske hovedudveksling øges - med et plustegn, hvis det sænkes - med et minustegn.

En afvigelse fra den korrekte værdi på +15 eller -15% betragtes som acceptabel.
Afvigelser fra + 15% til + 30% betragtes som tvivlsomme, for hvilke observation og kontrol er nødvendige.
Afvigelser fra + 30% til + 50% betragtes som moderate afvigelser, fra + 50% til + 70% er tunge, og mere end + 70% betragtes som meget tunge.
En reduktion i basal metabolisk hastighed med 30-40% anses også for at være relateret til sygdommen, som kræver behandling af denne sygdom.

Den faktiske basale metaboliske hastighed bestemmes ved kalorimetri i specielle laboratorier.

stofskifte

Metabolisme (fra græsk. Μεταβολή - "transformation, change") eller metabolisme - et sæt kemiske reaktioner, der forekommer i en levende organisme for at opretholde livet. Disse processer tillader organismer at vokse og formere sig, opretholde deres strukturer og reagere på miljøpåvirkninger. Metabolisme er normalt opdelt i to faser: under katabolisme kompliceres organiske stoffer til enklere; Ved anabolisme med omkostningerne ved energi syntetiseres stoffer som proteiner, sukkerarter, lipider og nukleinsyrer.

Metabolismen forekommer mellem cellerne i kroppen og det ekstracellulære væske, hvis konstantitet i sammensætningen opretholdes af blodcirkulationen. Under blodets passage i kapillærerne gennem kapillærernes gennemtrængelige vægge er blodplasma 40 gange fuldstændigt fornyet med interstitialvæske. En række kemiske metaboliske reaktioner kaldes metaboliske veje, hvor nogle biologisk signifikante molekyler med deltagelse af enzymer successivt omdannes til andre. Enzymer spiller en vigtig rolle i metaboliske processer, fordi:

  • fungere som biologiske katalysatorer og reducere aktiveringsenergien af ​​en kemisk reaktion
  • tillader dig at regulere metabolske veje som reaktion på ændringer i cellemiljøet eller signaler fra andre celler.

Funktioner af metabolisme påvirker, om et bestemt molekyle vil være egnet til brug af kroppen som en energikilde. For eksempel bruger nogle prokaryoter hydrogensulfid som en energikilde, men denne gas er giftig for dyr. [1] Metabolismen påvirker også mængden af ​​mad, der er nødvendig for kroppen.

De vigtigste metaboliske veje og deres bestanddele er de samme for mange arter, som angiver oprindelsesenheden for alle levende væsener. [2] For eksempel er nogle carboxylsyrer, som er tricarboxylsyrecyklusmellemprodukter, til stede i alle organismer, fra bakterier til multicellulære eukaryote organismer. [3] Ligheder i metabolismen er sandsynligvis relateret til de høje virkningsgrader af metaboliske veje samt deres tidlige udseende i evolutionens historie. [4] [5]

Indholdet

Biologiske molekyler

Organiske stoffer, der udgør alle levende ting (dyr, planter, svampe og mikroorganismer) er hovedsageligt repræsenteret af aminosyrer, kulhydrater, lipider (ofte kaldet fedtstoffer) og nukleinsyrer. Da disse molekyler er essentielle for livet, er metaboliske reaktioner fokuseret på at skabe disse molekyler, når de bygger celler og væv eller ødelægger dem for at kunne bruge dem som energikilde. Mange vigtige biokemiske reaktioner kombinerer sammen for at syntetisere DNA og proteiner.

Aminosyrer og proteiner

Proteiner er lineære biopolymerer og består af aminosyrerester forbundet med peptidbindinger. Nogle proteiner er enzymer og katalyserer kemiske reaktioner. Andre proteiner udfører en strukturel eller mekanisk funktion (for eksempel danner de cytoskelettet). [6] Proteiner spiller også en vigtig rolle i signaltransduktion i celler, immunresponser, celleaggregering, aktiv membrantransport og cellecyklusregulering. [7]

lipider

Lipider er en del af biologiske membraner, for eksempel plasmamembraner, er komponenter af coenzymer og energikilder. [7] Lipider er hydrofobe eller amfifile biologiske molekyler, som er opløselige i organiske opløsningsmidler, såsom benzen eller chloroform. [8] Fedtstoffer er en stor gruppe af forbindelser, der indeholder fedtsyrer og glycerin. Et trehydrisk glycerolalkoholmolekyle, der danner tre esterbindinger med tre fedtsyremolekyler, kaldes et triglycerid. [9] Sammen med fedtsyrerester kan komplekse lipider omfatte fx sphingosin (sphingolipider), hydrofile phosphatgrupper (i phospholipider). Steroider, såsom kolesterol, er en anden stor klasse af lipider. [10]

kulhydrater

Sukkerarter kan eksistere i ring eller lineær form i form af aldehyder eller ketoner, har flere hydroxylgrupper. Kulhydrater er de mest almindelige biologiske molekyler. Kulhydrater udfører følgende funktioner: energilagring og transport (stivelse, glykogen), strukturelle (plantecellulose, chitin hos dyr). [7] De mest almindelige monomerer af sukkerarter er hexoser - glucose, fructose og galactose. Monosaccharider er en del af mere komplekse lineære eller forgrenede polysaccharider. [11]

nukleotider

Polymer-DNA og RNA-molekyler er lange uforgrenede nukleotidkæder. Nukleinsyrer udfører funktionen til lagring og implementering af genetisk information, der udføres under replikationsprocesserne, transkription, translation og proteinbiosyntese. [7] Information kodet i nukleinsyrer er beskyttet mod ændringer ved reparationssystemer og replikeres ved anvendelse af DNA-replikation.

Nogle vira har et RNA-indeholdende genom. For eksempel bruger human immunodeficiency virus revers transkription til at danne en DNA-skabelon fra sit eget RNA-holdige genom. [12] Nogle RNA-molekyler har katalytiske egenskaber (ribozymer) og er en del af spliceosomer og ribosomer.

Nukleosider er produkterne af tilsætning af nitrogenholdige baser til ribosukker. Eksempler på nitrogenholdige baser er heterocykliske nitrogenholdige forbindelser, derivater af puriner og pyrimidiner. Nogle nukleotider virker også som coenzymer i funktionelle gruppeoverførselsreaktioner. [13]

coenzymer

Metabolisme omfatter en bred vifte af kemiske reaktioner, hvoraf de fleste vedrører flere grundlæggende typer overførselsreaktioner af funktionelle grupper. [14] For at overføre funktionelle grupper mellem enzymer, der katalyserer kemiske reaktioner, anvendes coenzymer. [13] Hver klasse af kemiske overførselsreaktioner af funktionelle grupper katalyseres af individuelle enzymer og deres cofaktorer. [15]

Adenosintrifosfat (ATP) er et af de centrale coenzymer, en universel kilde til celleenergi. Dette nukleotid anvendes til at overføre den kemiske energi, der er lagret i de makroergiske bindinger mellem forskellige kemiske reaktioner. I celler er der en lille mængde ATP, som konstant regenereres fra ADP og AMP. Den menneskelige krop bruger på dagen en masse ATP, der svarer til massen af ​​sin egen krop. [15] ATP virker som en forbindelse mellem katabolisme og anabolisme: ATP former i kataboliske reaktioner, og energi forbruges i anabolske reaktioner. ATP virker også som en donor af phosphatgruppen i phosphoryleringsreaktioner.

Vitaminer er lavmolekylære organiske stoffer, der er nødvendige i små mængder, og for eksempel hos mennesker, er de fleste vitaminer ikke syntetiseret, men opnås med mad eller via mikroflora CT. Hos mennesker er de fleste vitaminer cofaktorer af enzymer. De fleste vitaminer erhverver biologisk aktivitet i en modificeret form, for eksempel er alle vandopløselige vitaminer i celler phosphorylerede eller kombineret med nukleotider. [16] Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) er et derivat af vitamin B3 (niacin), og er en vigtig coenzym - hydrogenacceptor. Hundredvis af forskellige dehydrogenase enzymer fjerner elektroner fra substratmolekyler og overfører dem til NAD + -molekyler, hvilket reducerer det til NADH. Den oxiderede form af coenzym er et substrat for forskellige reduktaser i cellen. [17] NAD i en celle findes i to beslægtede former, NADH og NADPH. NAD + / NADH er vigtigere for kataboliske reaktioner, og NADP + / NADPH anvendes mere almindeligt i anabolske reaktioner.

Mineraler og Cofaktorer

Uorganiske elementer spiller en afgørende rolle i metabolisme. Omkring 99% af massen af ​​et pattedyr består af kulstof, nitrogen, calcium, natrium, magnesium, chlor, kalium, hydrogen, fosfor, ilt og svovl. [18] Biologisk signifikante organiske forbindelser (proteiner, fedtstoffer, kulhydrater og nukleinsyrer) indeholder store mængder kulstof, hydrogen, oxygen, nitrogen og phosphor. [18]

Mange uorganiske forbindelser er ioniske elektrolytter. Det vigtigste for kroppen er ioner af natrium, kalium, calcium, magnesium, chlorider, fosfater og bicarbonater. Balancen af ​​disse ioner inde i cellen i det ekstracellulære miljø bestemmer det osmotiske tryk og pH. [19] Ion koncentrationer spiller også en vigtig rolle i funktionen af ​​nerve- og muskelceller. Aktionspotentialet i excitære væv opstår under udvekslingen af ​​ioner mellem det ekstracellulære væske og cytoplasma. [20] Elektrolytter indfører og forlader cellen gennem ionkanaler i plasmamembranen. For eksempel transporteres under muskelkontraktion i plasmamembranen, cytoplasma og T-rør, calcium, natrium og kaliumioner. [21]

Overgangsmetaller i kroppen er sporstoffer, de mest almindelige er zink og jern. [22] [23] Disse metaller anvendes af nogle proteiner (for eksempel enzymer som cofaktorer) og er vigtige for regulering af enzymer og transportproteins aktivitet. [24] Cofaktorer af enzymer er sædvanligvis stærkt forbundet med et specifikt protein, men de kan modificeres under katalysationsprocessen, men efter afslutningen af ​​katalyse vender de altid tilbage til deres oprindelige tilstand (de forbruges ikke). Metalsporelementer absorberes af kroppen ved hjælp af særlige transportproteiner og findes ikke i kroppen i fri tilstand, da de er forbundet med specifikke bærerproteiner (fx ferritin eller metallothioniner). [25] [26]

katabolisme

Katabolisme refererer til metaboliske processer, hvor relativt store organiske molekyler af sukkerarter, fedtstoffer og aminosyrer bryder sammen. Under katabolisme dannes enklere organiske molekyler, som er nødvendige for reaktionerne fra anabolisme (biosyntese). Det er ofte i reaktioner katabolisme krop mobiliserer energi konvertere kemisk energi af organiske molekyler, opnået under fordøjelsen af ​​mad, de tilgængelige former: i form af ATP og reducerede coenzymer transmembrane elektrokemiske potentiale. Katabolisme udtryk ikke synonymt med "energiudveksling ': i mange organismer (fx y fototrofer) de vigtigste energilagring processer ikke er direkte relateret med spaltning af organiske molekyler. Klassificering af organismer ved metabolisme kan baseres på energikilde og kulstof, hvilket afspejles i tabellen nedenfor. Det organiske molekyle anvendes som en energikilde organotrophs, lithotrophs anvende uorganiske substrater og fototrofer forbruge energien af ​​sollys. Men alle disse forskellige former for metabolisme afhænger af redoxreaktioner, som indebærer overførsel af elektroner fra donormolekyler genvundet, såsom organiske molekyler, vand, ammoniak, hydrogensulfid, til acceptormolekyler såsom oxygen, nitrat eller sulfat. [27] I dyr kombineres disse reaktioner med opdelingen af ​​komplekse organiske molekyler til enklere, såsom kuldioxid og vand. De fotosyntetiske organismer - planter og cyanobakterier - elektronoverførselsreaktioner ikke frigive energi, men de anvendes som en måde at lagre energi, der absorberes fra sollys. [28]

Katabolisme hos dyr kan opdeles i tre hovedfaser. For det første nedbrydes store organiske molekyler som proteiner, polysaccharider og lipider i mindre komponenter udenfor cellerne. Endvidere kommer disse små molekyler ind i cellerne og omdannes til endnu mindre molekyler, for eksempel acetyl CoA. Til gengæld oxideres acetylgruppen af ​​coenzym A til vand og kuldioxid i Krebs-cyklen og respirationskæden, mens den frigiver den energi, der opbevares i form af ATP.

fordøjelse

Macromolekyler, såsom stivelse, cellulose eller proteiner, skal nedbrydes i mindre enheder, før de kan anvendes af celler. Flere klasser af enzymer er involveret i nedbrydning: proteaser, der spalter proteiner til peptider og aminosyrer, glycosidaser, der spalter polysaccharider til oligo- og monosaccharider.

Mikroorganismer udskiller hydrolytiske enzymer i rummet omkring dem, [29] [30] end forskelligt fra dyr, der udelukkende udskiller sådanne enzymer fra specialiserede glandulære celler. [31] Aminosyrer og monosaccharider, der er resultatet af aktiviteten af ​​ekstracellulære enzymer, indtaster derefter cellerne gennem aktiv transport. [32] [33]

At få energi

I løbet af kulhydratkatabolisme nedbrydes komplekse sukkerarter til monosaccharider, som absorberes af cellerne. [34] Omvendt omdannes sukkerarter (fx glucose og fructose) til pyruvat under glycolyse, hvilket producerer en vis mængde ATP. [35] Pyruvinsyre (pyruvat) er et mellemprodukt i flere metaboliske veje. Den primære vej til pyruvatmetabolisme er omdannelsen til acetyl CoA og derefter indtræden af ​​tricarboxylsyrer i cyklussen. I dette tilfælde lagres en del af energien i Krebs-cyklen i form af ATP, og også molekylerne NADH og FAD genoprettes. Under glycolyse og tricarboxylsyrecyklussen dannes kuldioxid, hvilket er et biprodukt af vital aktivitet. Under anaerobe betingelser, som følge af pyruvat fra glycolyse af enzymet lactatdehydrogenase lactat er dannet, og oxidationen af ​​NADH sker til NAD +, som genbruges i reaktioner af glycolyse. Der er også den alternative vej af monosaccharider - pentosephosphatvejen i de reaktioner, som energien lagres i form af reduceret coenzym NADPH dannes og pentoser, fx ribose, nødvendig til syntese af nukleinsyrer.

Fedtstoffer i den første fase af katabolisme hydrolyseres for at frigøre fedtsyrer og glycerin. Fedtsyrer deles i processen med beta-oxidation med dannelsen af ​​acetyl-CoA, som igen er kataboliseret i Krebs-cyklen eller går til syntese af nye fedtsyrer. Fedtsyrer frigør mere energi end kulhydrater, da fedt indeholder mere hydrogenatomer i deres struktur.

Aminosyrer anvendes enten til syntese af proteiner og andre biomolekyler, eller oxideres til urea, carbondioxid og tjener som energikilde. [36] Den oxidative vej af aminosyre katabolisme begynder med fjernelsen af ​​en aminogruppe ved transaminase enzymer. Aminogrupper anvendes i urinstofcyklusen; aminosyrer uden aminogrupper kaldes keto syrer. Nogle keto syrer er mellemprodukter af Krebs cyklen. For eksempel dannes alfa-ketoglutarsyre under deaminering af glutamat. [37] Glykogene aminosyrer kan også omdannes til glucose i gluconeogenesereaktioner. [38]

Energitransformationer

Oxidativ phosphorylering

Ved oxidativ phosphorylering overføres elektroner fjernet fra fødevaremolekyler i metaboliske veje (for eksempel i Krebs-cyklen) til oxygen, og den frigivne energi anvendes til at syntetisere ATP. I eukaryoter udføres denne proces med deltagelse af et antal proteiner, der er fastgjort i mitokondrierens membraner, kaldet respiratoriske kæde af elektronoverførsel. I prokaryoter er disse proteiner til stede i den indre membran i cellevæggen. [39] Proteinerne i elektronoverførselskæden bruger den energi, der opnås ved at overføre elektroner fra reducerede molekyler (for eksempel NADH) til oxygen for at transportere protoner gennem membranen. [40]

Når protoner pumpes, opstår der en forskel i koncentrationerne af hydrogenioner, og der opstår en elektrokemisk gradient. [41] Denne kraft returnerer protoner tilbage til mitokondrier gennem basen af ​​ATP syntase. Protonstrømmen får ringen til at rotere fra enzymets c-underenheder, som et resultat af hvilket syntasets aktive center ændrer formen og phosphorylerer adenosindiphosphat og omdanner det til ATP. [15]

Energi fra uorganiske forbindelser

Kemolitotrofer kaldes prokaryoter, der har en særlig type metabolisme, hvor energi dannes som et resultat af oxidationen af ​​uorganiske forbindelser. Chemolithotrophs kan oxidere molekylært hydrogen, [42] svovlforbindelser (for eksempel sulfider, hydrogensulfid og thiosulfat), [1] jern (II) oxid [43] eller ammoniak. [44] I dette tilfælde dannes energien fra oxidationen af ​​disse forbindelser ved hjælp af elektronacceptorer, såsom oxygen eller nitrit. [45] Processerne for at opnå energi fra uorganiske stoffer spiller en vigtig rolle i biogeokemiske cyklusser som acetogenese, nitrifikation og denitrifikation. [46] [47]

Energi fra sollys

Solens energi absorberes af planter, cyanobakterier, lilla bakterier, grønne svovlbakterier og nogle protozoer. Denne proces kombineres ofte med omdannelsen af ​​kuldioxid til organiske forbindelser som en del af fotosynteseprocessen (se nedenfor). Energiefangst og karbonfiksationssystemer i nogle prokaryoter kan fungere separat (fx i lilla og grønne svovlbakterier). [48] ​​[49]

I mange organismer svarer absorptionen af ​​solenergi i princippet til oxidativ phosphorylering, da energi opbevares i form af en protonkoncentrationsgradient, og protonkraften fører til ATP-syntese. [15] De elektroner, der er nødvendige for denne transportkæde, kommer fra lyshøstende proteiner, der kaldes centre for fotosyntiske reaktioner (et eksempel på rhodopsiner). Afhængigt af typen af ​​fotosyntetiske pigmenter klassificeres to typer reaktionscentre; I øjeblikket har de fleste fotosyntetiske bakterier kun én type, mens planter og cyanobakterier er to. [50]

I planter, alger og cyanobakterier bruger Photosystem II lysenergi til fjernelse af elektroner fra vand, mens molekylært ilt frigives som et biprodukt af reaktionen. Elektronerne indtaster derefter cytokrom b6f-komplekset, som bruger energi til at overføre protoner gennem thylakoidmembranen i chloroplaster. [7] Under virkningen af ​​en elektrokemisk gradient bevæger protoner tilbage gennem membranen og udløser ATP-syntase. Elektronerne passerer derefter gennem fotosystemet I og kan bruges til at oxidere coenzymet NADP + til brug i Calvin-cyklen eller genbrug for at danne yderligere ATP-molekyler. [51]

anabolisme

Anabolisme - et sæt metaboliske processer af biosyntese af komplekse molekyler med udgifterne til energi. De komplekse molekyler, der udgør de cellulære strukturer, syntetiseres sekventielt fra enklere prækursorer. Anabolisme omfatter tre hovedfaser, som hver især er katalyseret af et specialiseret enzym. I første fase syntetiseres precursormolekyler, for eksempel aminosyrer, monosaccharider, terpenoider og nukleotider. I anden fase omdannes forgængerne med udgifterne til ATP-energi til aktiverede former. I det tredje trin kombineres de aktiverede monomerer til mere komplekse molekyler, for eksempel proteiner, polysaccharider, lipider og nukleinsyrer.

Ikke alle levende organismer kan syntetisere alle biologisk aktive molekyler. Autotrofer (for eksempel planter) kan syntetisere komplekse organiske molekyler fra sådanne enkle uorganiske lavmolekylære stoffer som kuldioxid og vand. Heterotrophs har brug for en kilde til mere komplekse stoffer, såsom monosaccharider og aminosyrer, for at skabe mere komplekse molekyler. Organismer klassificeres efter deres primære energikilder: photoautotrophs fotogeterotrofy og modtage energi fra sollys, mens chemoautotrophs hemogeterotrofy og modtage energi fra uorganiske oxidationsreaktioner.

Carbon sekvestrering

Fotosyntese er processen med biosyntese af sukkerarter fra kuldioxid, hvor den nødvendige energi absorberes fra sollys. I planter, cyanobakterier og alger forekommer fotolyse af vand under oxygen fotosyntese, mens oxygen frigives som et biprodukt. At konvertere CO2 ATP og NADPH gemt i fotosystemer anvendes i 3-phosphoglycerat. Den carbonbindende reaktion udføres ved anvendelse af enzymet ribulose-bisfosfatcarboxylase og er en del af Calvin-cyklen. [52] I planter klassificeres tre typer fotosyntese - langs trekolmolekylernes vej langs vejen for firecarbonmolekyler (C4) og CAM fotosyntese. Tre typer fotosyntese adskiller sig i vejen for binding af carbondioxid og dets indtræden i Calvin-cyklen; i C3 planter, CO binding2 forekommer direkte i Calvin-cyklen og ved C4 og CAM CO2 tidligere indbefattet i andre forbindelser. Forskellige former for fotosyntese er tilpasninger til den intense strøm af sollys og tørre forhold. [53]

Ved fotosyntese af prokaryoter er carbonbindende mekanismer mere forskellige. Kuldioxid kan fastsættes i Calvin-cyklen, i den omvendte Krebs-cyklus [54] eller i acetyl-CoA-carboxyleringsreaktioner. [55] [56] Prokaryoter - kemoautotrofer binder også CO2 gennem Calvins cyklus, men til reaktionen ved anvendelse af energi fra uorganiske forbindelser. [57]

Kulhydrater og glycaner

I processen med sukkeranabolisme kan enkle organiske syrer omdannes til monosaccharider, for eksempel glucose, og anvendes derefter til at syntetisere polysaccharider, såsom stivelse. Dannelsen af ​​glucose fra forbindelser som pyruvat, lactat, glycerin, 3-phosphoglycerat og aminosyrer hedder gluconeogenese. I processen med gluconeogenese omdannes pyruvat til glucose-6-phosphat gennem en række mellemprodukter, hvoraf mange også dannes under glycolyse. [35] Glukoneogenese er imidlertid ikke kun glykolyse i den modsatte retning, da flere kemiske reaktioner katalyserer særlige enzymer, som gør det muligt at regulere processerne for dannelse og nedbrydning af glucose selvstændigt. [58] [59]

Mange organismer opbygge lagre næringsstoffer i form af lipider og fedtstoffer, men hvirveldyr har enzymer, som katalyserer omdannelsen af ​​acetyl-CoA (produkt fra fedtsyremetabolisme) til pyruvat (substrat af glukoneogenese). [60] Efter en lang hurtig begynder hvirveldyr at syntetisere ketonlegemer fra fedtsyrer, som kan erstatte glukose i væv som hjernen. [61] I planter og bakterier, denne metaboliske problem løses ved hjælp af glyoxylat cyklus, som omgår decarboxyleringstrinnet i citronsyrecyklen og gør det muligt at konvertere acetyl-CoA til oxalacetat og derefter anvendt til syntese af glucose. [60] [62]

Polysaccharider operere strukturelle og metaboliske funktioner, og kan også kobles til lipider (glycolipider) og proteiner (glycoproteiner) under anvendelse oligosaharidtransferaz enzymer. [63] [64]

Fedtsyrer, isoprenoider og steroider

Fedtsyrer dannes ved syntaser af fedtsyrer fra acetyl CoA. Carbonskeletet af fedtsyrer forlænges i en reaktionscyklus, hvor en acetylgruppe først tilsluttes, derefter reduceres carbonylgruppen til en hydroxylgruppe, så udtørring og efterfølgende reduktion finder sted. Fedtsyrebiosyntese enzymer klassificeres i to grupper: dyr og svampe alle reaktioner fedtsyresyntese udføres en multifunktionel protein type I, [65] i plastiderne af planter og bakterier i hver fase II enzymer katalyserer separate type. [66] [67]

Terpener og terpenoider er repræsentanter for den mest talrige klasse af plante naturlige produkter. [68] Repræsentanter for denne gruppe af stoffer er afledt af isopren og er dannet af aktiverede precursorer af isopentylpyrophosphat og dimethylmethylphosphrophat, som igen dannes i forskellige metaboliske reaktioner. [69] I dyr og archae syntetiseres isopentylpyrophosphat og dimethylallylpyrophosphat fra acetyl CoA i mevalonatvejen [70], mens underlagene i non-memalonat-vejen i planter og bakterier er pyruvat og glyceraldehyd-3-phosphat. [69] [71] I steroidbiosyntesereaktioner kombineres isoprenmolekyler til dannelse af squalen, som danner dan cykliske strukturer til dannelse af lanosterol. [72] Lanosterol kan omdannes til andre steroider, såsom kolesterol og ergosterol. [72] [73]

proteiner

Organer adskiller sig i deres evne til at syntetisere 20 almindelige aminosyrer. De fleste bakterier og planter kan syntetisere alle 20, men pattedyr kan kun syntetisere 11 essentielle aminosyrer. [7] I tilfælde af pattedyr skal der således opnås 9 essentielle aminosyrer fra fødevarer. Alle aminosyrer syntetiseres fra mellemprodukter af glycolyse, citronsyrecyklus eller pentosemonophosphatvejen. Overførslen af ​​aminogrupper fra aminosyrer til alfa-keto syrer kaldes transaminering. Donoraminogrupper er glutamat og glutamin. [74]

Aminosyrer forbundet med peptidbindinger danner proteiner. Hvert protein har en unik sekvens af aminosyrerester (den primære struktur af proteinet). Ligesom bogstaverne i alfabetet kan kombineres til at danne næsten uendelige ordvariationer, kan aminosyrer binde i en sekvens eller en anden og danne forskellige proteiner. Enzymet Aminoacyl-tRNA-syntetase katalyserer ATP-afhængig binding af aminosyrer til tRNA ved esterbindinger med dannelsen af ​​aminoacyl-tRNA. [75] Aminoacyl-tRNA er substrater for ribosomer, som kombinerer aminosyrer i lange polypeptidkæder under anvendelse af en mRNA-template. [76]

nukleotider

Nukleotider dannes fra aminosyrer, carbondioxid og myresyre i en reaktionskæde, som kræver en stor mængde energi at strømme. [77] [78] Derfor har de fleste organismer effektive systemer til bevaring af tidligere syntetiserede nukleotider og nitrogenholdige baser. [77] [79] Puriner syntetiseres som nukleosider (hovedsageligt forbundet med ribose). Adenin og guanin er dannet af inosinmonophosphat, som syntetiseres fra glycin, glutamin og aspartat med deltagelse af methylentetrahydrofolat. Pyrimidiner syntetiseres fra orotat, som er dannet ud fra glutamin og aspartat. [80]

Xenobiotika og oxidativ metabolisme

Alle organismer udsættes konstant for forbindelser, hvis ophobning kan være skadelig for celler. Sådanne potentielt farlige udenlandske forbindelser kaldes xenobiotika. [81] Xenobiotika, såsom syntetiske stoffer og giftstoffer af naturlig oprindelse, er afgifte af specialiserede enzymer. I mennesker er sådanne enzymer repræsenteret for eksempel af cytokromoxidaser, [82] glucuronyltransferase, [83] og glutathion-S-transferase. [84] Dette enzymsystem virker i tre faser: I første fase oxideres xenobiotika, og der forekommer konjugering af vandopløselige grupper i molekyler, så kan modificerede vandopløselige xenobiotika fjernes fra celler og metaboliseres, inden de udskilles. De beskrevne reaktioner spiller en vigtig rolle i mikrobiel nedbrydning af forurenende stoffer og bioremediering af forurenede marker og olieudslip. [85] Mange sådanne reaktioner forekommer med deltagelse af multicellulære organismer, men på grund af den utrolige mangfoldighed overholder mikroorganismer et langt bredere spektrum af xenobiotika end multicellulære organismer og kan endda ødelægge persistente organiske forurenende stoffer, såsom organisk chlorforbindelser. [86]

Et beslægtet problem for aerobe organismer er oxidativ stress. [87] Under processen med oxidativ phosphorylering og dannelsen af ​​disulfidbindinger under lægningen af ​​proteinet dannes aktive oxygenformer, såsom hydrogenperoxid. [88] Disse skadelige oxidanter fjernes af antioxidanter, såsom glutathion og catalase og peroxidase enzymer. [89] [90]

Termodynamik af levende organismer

Levende organismer adlyder termodynamikens principper, som beskriver omdannelser af varme og arbejde. Den anden lov i termodynamikken siger, at entropi ikke falder i noget isoleret system. Selvom levende organismers utrolige kompleksitet naturligvis er i modstrid med denne lov, er livet muligt, da alle organismer er åbne systemer, der udveksler materie og energi med miljøet. Således er levende systemer ikke i termodynamisk ligevægt, men fungerer i stedet som et dissipative system, der opretholder deres tilstand af kompleks organisation, hvilket forårsager en større stigning i entropi af miljøet. [91] Ved cellemetabolismen opnås dette ved at kombinere spontan katabolisme med ikke-spontan anabolisme. Ved termodynamiske forhold opretholder stofskiftet orden ved at skabe lidelse. [92]

Regulering og kontrol

Homeostase er konstancen af ​​kroppens indre miljø. Da miljøet omkring de fleste organismer ændrer sig konstant, for at opretholde konstante betingelser inde i cellerne, skal metaboliske reaktioner være nøjagtigt reguleret. [93] [94] Regulering af metabolisme gør det muligt for organismer at reagere på signaler og aktivt interagere med miljøet. [95] I tilfælde af et enzym består reguleringen i at øge og formindske dets aktivitet som svar på signaler. På den anden side har enzymet en vis kontrol over den metaboliske vej, som defineres som effekten af ​​at ændre enzymets aktivitet på en given metabolisk vej. [96]

Der er flere niveauer af regulering af metabolisme. I den metaboliske vej forekommer selvregulering på niveauet af substratet eller produktet; for eksempel kan et fald i mængden af ​​produkt kompensere for en forøget strøm af reaktionssubstrat langs denne bane. [97] Denne type regulering omfatter ofte allosterisk regulering af aktiviteten af ​​visse enzymer i de metaboliske veje. [98] Ekstern kontrol omfatter en celle i en multicellular organisme, der ændrer sin metabolisme som svar på signaler fra andre celler. Disse signaler, som regel i form af opløselige budbringere, såsom hormoner og vækstfaktorer, bestemmes af specifikke receptorer på celleoverfladen. [99] Disse signaler transmitteres derefter i cellen ved hjælp af et system af anden budbringere, som ofte er forbundet med proteinphosphorylering. [100]

Et godt undersøgt eksempel på ekstern kontrol er reguleringen af ​​glukosemetabolismen af ​​insulin. [101] Insulin produceres som reaktion på en stigning i blodglukoseniveauer. Hormonet binder sig til insulinreceptoren på celleoverfladen, hvorefter en kaskade af proteinkinaser aktiveres, som sikrer absorptionen af ​​glucosemolekyler af cellerne og omdanner dem til fedtsyremolekyler og glycogen. [102] Glykogenmetabolisme styres af fosforylaseaktiviteten (enzymet der nedbryder glycogen) og glycogensyntase (enzymet der danner det). Disse enzymer er indbyrdes forbundne; phosphorylering inhiberes af glycogensyntase, men aktiveres af phosphorylase. Insulin forårsager glycogensyntese ved at aktivere proteinphosphataser og reducerer fosforyleringen af ​​disse enzymer. [103]

evolution

De vigtigste metaboliske veje beskrevet ovenfor, for eksempel glycolyse og Krebs-cyklen, er til stede i alle tre områder af levende væsener og findes i den sidste universelle fælles forfader. [3] [104] Denne universelle forfader var en prokaryote og sandsynligvis en metan med aminosyre, nukleotid, kulhydrat og lipidmetabolisme. [105] [106] Bevarelsen af ​​disse gamle metaboliske veje i evolution kan skyldes, at disse reaktioner er optimale til løsning af specifikke problemer med metabolisme. Således dannes de endelige produkter af glycolyse og Krebs-cyklen med høj effektivitet og med et minimum antal trin. [4] [5] De første metaboliske veje baseret på enzymer kunne være en del af purinukleotidmetabolismen fra de tidligere metaboliske veje var en del af den antikke RNA-verden. [107]

Mange modeller er blevet foreslået til at beskrive de mekanismer, hvormed nye metaboliske veje udviklede sig. Disse omfatter den sekventielle tilføjelse af nye enzymer til en kort forfadervej, dobbeltarbejde og divergensen af ​​alle veje samt et sæt allerede eksisterende enzymer og deres samling i en ny reaktionsvej. [108] Den relative betydning af disse mekanismer er uklar, men genomiske undersøgelser har vist, at enzymer i den metaboliske vej sandsynligvis har en fælles oprindelse, hvilket tyder på, at mange stier har udviklet sig trin for trin med nye funktioner, der er skabt fra allerede eksisterende stadier af stien. [109] En alternativ model baseret på forskning, der sporer udviklingen af ​​proteinstrukturen i metaboliske bindinger; antyder, at enzymer blev samlet til at udføre lignende funktioner i forskellige metaboliske veje [110] Disse samlingsprocesser førte til udviklingen af ​​en enzymatisk mosaik. [111] Nogle dele af metabolismen eksisterede muligvis som "moduler", som kunne genanvendes på forskellige måder til at udføre lignende funktioner. [112]

Evolution kan også føre til tab af metaboliske funktioner. For eksempel er metaboliske processer, der ikke er vigtige for overlevelse, tabt i nogle parasitter, og færdige aminosyrer, nukleotider og kulhydrater opnås fra værten. [113] Lignende forenklinger af metabolisk kapacitet observeres i endosymbiotiske organismer. [114]

Forskningsmetoder

Klassisk undersøges metabolismen ved en forenklet tilgang, der fokuserer på en enkelt metabolisk vej. Særligt værdifuldt er brugen af ​​mærkede atomer på det organisme, væv og cellulære niveauer, som bestemmer stierne fra precursorer til slutprodukter ved at identificere radioaktivt mærkede mellemprodukter. [115] De enzymer, som katalyserer disse kemiske reaktioner, kan derefter isoleres for at studere deres kinetik og respons på inhibitorer. En parallel tilgang er at identificere små molekyler i celler eller væv; Det komplette sæt af disse molekyler kaldes et metabolisme. Generelt giver disse undersøgelser en god forståelse af strukturen og funktionerne i enkle metaboliske veje, men er utilstrækkelige til anvendelse på mere komplekse systemer, såsom en fuldstændig metabolisme af en celle. [116]

Ideen om kompleksiteten af ​​metaboliske netværk i celler, der indeholder tusindvis af forskellige enzymer, afspejles i billedet til højre, der kun viser interaktioner mellem 43 proteiner og 40 metabolitter, som er reguleret af 45.000 gener. [117] Det er imidlertid muligt at anvende sådanne genomdata til at genskabe et komplet netværk af biokemiske reaktioner og danne mere holistiske matematiske modeller, der kan forklare og forudsige deres adfærd. [118] Disse modeller er særligt stærke, når de bruges til at integrere pathway- og metabolitdata fra klassiske metoder med genekspressionsdata fra proteomiske og DNA-mikroarray-studier. [119] Med disse metoder oprettes der en model for menneskelig metabolisme, som vil tjene som en vejledning for fremtidig lægemiddelforskning og biokemisk forskning. [120] Disse modeller anvendes i øjeblikket i netværksanalyse til at klassificere menneskelige sygdomme i grupper, der afviger i totale proteiner eller metabolitter. [121] [122]

Et slående eksempel på bakterielle metaboliske netværk er sløjfeanordningen [123] [124] [125], hvis struktur tillader indførelse af en bred vifte af næringsstoffer og produktion af et bredt udvalg af produkter og komplekse makromolekyler under anvendelse af forholdsvis få almindelige mellemprodukter.

Det vigtigste teknologiske grundlag for denne information er metabolisk teknik. Her er organismer som gær, planter eller bakterier genetisk modificerede for at gøre dem mere effektive inden for bioteknologi og hjælp til fremstilling af lægemidler, såsom antibiotika eller industrielle kemikalier, såsom 1,3-propandiol og shikiminsyre. [126] Disse genetiske modifikationer har som regel til formål at reducere mængden af ​​energi, der bruges til at producere produkter, øge udbyttet og reducere produktionsaffald. [127]

Historien om

Historien om undersøgelsen af ​​metabolisme dækker flere århundreder. Undersøgelser begyndte med undersøgelsen af ​​dyreorganismer i moderne biokemi, hvor man studerede individuelle metaboliske reaktioner. Begrebet metabolisme opstår først i Ibn al-Nafis-værkerne (1213-1288), som skrev, at "kroppen og dens dele er i en konstant tilstand af nedbrydning og ernæring, så det uundgåeligt gennemgår permanente ændringer". [128] De første kontrollerede forsøg på menneskelig metabolisme blev offentliggjort af Santorio Santorio i 1614 på italiensk. Ars de statica medicina. [129] Han fortalte, hvordan han selv vejede før og efter at have spist, sovet, arbejdede, sex, i tom mave efter at have drukket og urin. Han fandt ud af, at det meste af den mad han tog, gik tabt som følge af en proces kaldet "usynlig fordampning".

I de tidlige studier blev mekanismerne for metaboliske reaktioner ikke fundet, og det blev antaget, at levende væv kontrollerer levende væv. [130] I det 19. århundrede konkluderede Louis Pasteur, at han studerede fermenteringen af ​​sukkeralkohol med gær, at fermentering katalyseres af stoffer fra gærceller, som han kaldte enzymer. Pasteur skrev, at "alkoholisk gæring er en handling forbundet med livet og er organiseret af gærceller og er ikke forbundet med død eller nedbrydning af celler." [131] Denne opdagelse viste sammen med publikationen af ​​Friedrich Wöhler i 1828 om kemisk syntese af urinstof [132], at organiske forbindelser og kemiske reaktioner, der findes i celler, i princippet ikke adskiller sig som alle andre kemiområder.

Opdagelsen af ​​enzymer i begyndelsen af ​​det 20. århundrede af Edward Buchner adskilt undersøgelsen af ​​metaboliske reaktioner fra undersøgelsen af ​​celler og gav anledning til udviklingen af ​​biokemi som en videnskab. [133] En af de succesrige biokemikere fra det tidlige tyvende århundrede var Hans Adolph Krebs, der yder et enormt bidrag til undersøgelsen af ​​metabolisme. [134] Krebs beskrev urinstofcyklussen og senere arbejdede med Hans Kornberg, citronsyrecyklusen og glyoxylatcyklusen. [135] [62] I moderne biokemiske studier anvendes nye metoder i stor udstrækning, såsom kromatografi, røntgendiffraktion, NMR-spektroskopi, elektronmikroskopi og metoden for klassisk molekylær dynamik. Disse metoder giver dig mulighed for at opdage og studere i detaljer de mange molekyler og metaboliske veje i celler.

Prothrombin: norm, protrombinindeks og tid, forøget, sænket, årsager

Samlet kolesterol 7,0 - 7,9 mmol / l - er det farligt og hvad skal man gøre?