Огляд Метаболізм

Огляд метаболізму

Метаболізм - це загальна сума всіх хімічних реакцій, пов’язаних із підтриманням живого стану клітин, а отже і організму. Загалом метаболізм можна розділити на дві категорії: катаболізм або розпад молекул для отримання енергії; і анаболізм або синтез усіх сполук, необхідних клітинам (приклади - ДНК, РНК, синтез білка). Діаграма ліворуч містить зведення всіх типів метаболізму, які будуть досліджуватися. У цьому модулі розглядається електронно-транспортний ланцюг.

Біоенергетика - це термін, який описує біохімічні або метаболічні шляхи, за допомогою яких клітина в кінцевому підсумку отримує енергію.

Харчування - це наука, яка займається питаннями відношення харчової речовини до живих істот. При вивченні харчування слід враховувати такі пункти: а) фізична потреба в різних речовинах; б) функція в організмі; в) необхідна сума; г) рівень, нижчий за який погіршується стан здоров'я. Основні продукти харчування забезпечують енергією (калоріями) та забезпечують необхідними хімічними речовинами, які організм сам не може синтезувати. Їжа забезпечує різноманітні речовини, необхідні для побудови, утримання та відновлення тканин організму, а також для ефективного функціонування організму.

Повноцінний раціон повинен забезпечувати елементи; вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, сірка та принаймні 18 інших неорганічних елементів. Основні елементи постачаються у вуглеводи, ліпіди та білки. Крім того, необхідно щонайменше 17 вітамінів і води. Якщо важливу поживну речовину виключити з раціону, з’являються певні симптоми дефіциту.

Мінерали, що містяться в продуктах харчування, безпосередньо не сприяють енергетичним потребам, але вони важливі як регулятори організму та як важливі складові багатьох життєво важливих речовин в організмі. МІНЕРАЛ досить вільно визначається як будь-який елемент, який зазвичай не є частиною структур вуглеводів, білків та жирів. Понад 50 елементів знаходяться в організмі людини.

Встановлено, що близько 25 елементів є важливими, оскільки дефіцит викликає специфічні симптоми дефіциту. Усі мінерали, необхідні людському організму, на даний момент, мабуть, невідомі. Хоча мінерали можуть не входити до структур вуглеводів, білків і жирів, вони змішуються в продуктах у незначних кількостях під час процесу вирощування шляхом поглинання з ґрунту.

Основні мінерали включають: іони кальцію, фосфору, заліза, натрію, калію та хлоридів.

Інші основні мінерали включають: мідь, кобальт, марганець, цинк, магній, фтор та йод.

Вітаміни є важливими органічними сполуками, які людський організм не може синтезувати самостійно, і тому вони повинні бути присутніми в раціоні. Термін вітамін (життєво важливі аміни) був введений Касміром Функ від латинського vita, що означає "життя" (необхідне для життя) та амін, оскільки він вважав, що всі ці сполуки містять функціональну групу амінів.

Вітаміни, особливо важливі в обміні речовин, включають:

Вітамін А: Жовті та зелені пігменти, що містяться в овочах, називаються каротинами, які є провітамінами і перетворюються на вітамін А. Роль вітаміну А у зорі вже обговорювалася на попередній сторінці.

Вітамін В2 більш відомий як рибофлавін і широко поширюється в багатьох продуктах харчування. Рибофлавін використовується для утворення коферменту FAD, важливого для утилізації кисню в клітинах.

Ніацин, також відомий як нікотинова кислота, також входить до комплексу вітамінів групи В. Нікотинова кислота вперше була отримана з алкалоїду нікотину в тютюні, а згодом була знайдена в багатьох тканинах рослин і тварин як ніацин.

Нікотинамід входить до складу важливого коферменту, нікотинаміду аденіндинуклеотиду (NAD). Цей кофермент NAD + є важливим під час біологічних окиснень і детально обговорюється на наступній сторінці.

Пантотенова кислота - це мистецтво структури коферменту А.

Їжа постачає вуглеводи у трьох формах: крохмаль, цукор та целюлоза (клітковина). Крохмаль і цукор є основними та важливими джерелами енергії для людини. Брак вуглеводів у раціоні, ймовірно, призведе до недостатньої кількості калорій у раціоні. Целюлоза забезпечує основну частину раціону.

Оскільки тканини організму постійно потребують глюкози, дієта повинна містити такі речовини, як вуглеводи або речовини, які даватимуть глюкозу в результаті травлення або метаболізму. Для більшості людей у світі більше половини раціону складається з вуглеводів рису, пшениці, хліба, картоплі, макаронів.

Все життя потребує білка, оскільки він є головним будівельником тканин і частиною кожної клітини в організмі. Серед інших функцій білки допомагають: виробляти гемоглобін у крові, який несе кисень до клітин; утворюють антитіла, які борються з інфекцією; поставляти азот для генетичного матеріалу ДНК та РНК; і постачають енергію.

Білки необхідні для харчування, оскільки містять амінокислоти. Серед 20 і більше амінокислот людський організм не здатний синтезувати 8, отже, ці амінокислоти називаються незамінними амінокислотами. Їжа, що містить білок, може мати низьку біологічну цінність, якщо вона відчуває дефіцит однієї або кількох 8 незамінних амінокислот: лізину, триптофану, метіоніну, лейцину, ізолейцину, фенілаланіну, валіну та треоніну. Білки тваринного походження мають найвищу біологічну цінність, оскільки містять більшу кількість незамінних амінокислот. Їжа з найкращим якісним білком перерахована в порядку зменшення якості: цілі яйця, молоко, соя, м’ясо, овочі та зернові.

Жири та ліпіди:

Жири - це концентровані джерела енергії, оскільки вони дають удвічі більше енергії, ніж вуглеводи або білки на вагу. Функції жирів полягають у тому, щоб: складати частину структури клітин, формувати захисну подушку та теплоізоляцію навколо життєво важливих органів, нести розчинні у жирі вітаміни та забезпечувати запас енергії.

До трьох найважливіших ненасичених жирних кислот належать: лінолева, лінолінова та арахідонова та мають 2, 3 та 4 подвійні зв’язки відповідно. Насичені жири, поряд з холестерином, причетні до атеросклерозу, "затвердіння артерій". З цієї причини в раціоні слід зменшити вміст насичених жирів (тварини) та збільшити вміст ненасичених жирів (рослинний).

а) МН + НАД + ---> НАДН + Н + + М + енергія

б) ADP + P + енергія ---> ATP + H2O

Огляд метаболізму:

Як уже зазначалося, метаболізм відноситься до хімічних реакцій, що здійснюються всередині клітини. Основними метаболічними реакціями, які ми вивчатимемо, є реакції, що стосуються катаболізму, тобто розпаду більших молекул для вилучення енергії. Ми зосередимо нашу дискусію на окремих етапах метаболічних реакцій, де виробляється енергія. Деяку увагу також буде приділено синтезу інших біомолекул.

Загальна реакція на згоряння глюкози написана:

Хоча вищевказане рівняння представляє загальну метаболічну реакцію вуглеводів, насправді існує понад тридцять індивідуальних реакцій. Кожна реакція контролюється різним ферментом. Порушення функції ферменту може мати серйозні та, можливо, летальні наслідки. Трохи менше половини 686 ккал/моль енергії, виробленої згорянням, доступне для зберігання та використання клітиною, а решта кількості розсіюється у вигляді тепла.