Ocena brak

Co to jest metabolizm?

Autor /Aniela Dodano /31.01.2012

Podobnie jak maszyna, organizm ludzki potrzebuje do pracy stałych dostaw energii. Energia jest potrzebna do pracy mięśni i do produkowania nowych związków biochemicznych, bez których wzrost i regeneracja komórek i tkanek byłyby niemożliwe. Jest także niezbędna dla utrzymania właściwej temperatury. Energię pobieramy z pożywienia. Palony kawałek węgla podlega gwałtownej syntezie z tlenem, w wyniku czego powstaje energia w postaci dużej ilości ciepła.
W organizmie żywym paliwo, czyli pokarm, wolniej łączy się z tlenem atmosferycznym, zatem wyzwalana energia nie jest tak duża, by zapoczątkowała proces spalania. W celu dotarcia do komórek pożywienie musi zostać rozłożone na małe cząsteczki, które będą w stanie przedostać się przez ścianki jelit, wędrować krwiobiegiem i przeniknąć przez błony komórkowe. Następuje to podczas procesu chemicznego zwanego trawieniem. Białka są rozkładane na aminokwasy, węglowodany na cukry, a tłuszcze na glicerol i substancje zwane kwasami tłuszczowymi. Tlen jest transportowany z płuc do komórek przez czerwone krwinki. Czerwone krwinki są bowiem wyposażone w zawierający żelazo pigment o nazwie hemoglobina, który może luźno łączyć się z tlenem.

Reakcje biochemiczne odpowiedzialne za rozkładanie złożonych cząsteczek na związki prostsze nazywamy reakcjami katabolicznymi. Reakcje obejmujące syntezę, czyli budowanie cząstek złożonych, na przykład tłuszczów, nazywamy reakcjami anabolicznymi. Oba wymienione rodzaje reakcji razem wzięte tworzą metabolizm organizmu - jego system przemiany materii.

Pokarm dostarcza użytecznych substancji, czyli składników odżywczych, stanowiących surowiec dla procesów metabolicznych. W komórkach składniki pokarmowe powoli łączą się z tlenem, co stopniowo wyzwala zawartą w nich energię. Gram białka lub węglowodanu dostarcza 4,1 cal energii, a gram tłuszczu daje 9,2 cal. Osoba dorosła potrzebuje około 3300 kcal dziennie, z czego 3000 kcal zostaje zamienionych w ciepło, a tylko 300 kcal służy do wykonania innych zadań. Ciepło, rozprowadzane wokół organizmu przez krew, wykorzystuje się do utrzymania temperatury ciała na poziomie około 37°C.

Wszystkie reakcje metaboliczne są kontrolowane przez specjalne białka, zwane enzymami. Istnieje ponad 1000 różnych rodzajów enzymów, a każdy z nich jest katalizatorem wspomagającym przebieg tylko jednej reakcji chemicznej. Na przykład jeden z enzymów umożliwia rozkład węglowodanu sukrozy (pospolitego cukru) na glukozę i fruktozę. Enzymy nie biorą bezpośredniego udziału w reakcji i mogą być ciągle od nowa wykorzystywane jako katalizatory.

Podczas trawienia jedna cząsteczka enzymu może wywołać ten sam rodzaj reakcji 100 tys. razy na sekundę. Cząsteczki enzymów pracują jedynie w określonych warunkach, a jednym z nich jest właśnie temperatura około 37°C. Większość enzymów nie składa się wyłącznie z białka. Zawierają także inne związki chemiczne, zwane koenzymami. Funkcję koenzymów spełniają często witaminy znajdujące się w pożywieniu. Witaminy są niezbędne do prawidłowego wzrostu organizmu i zapewniają odporność na infekcje, ale organizm nie potrafi ich sam wyprodukować.
Większość reakcji chemicznych zachodzących w komórkach przebiega etapami. Na przykład glukoza łączy się z tlenem w około 30 etapach. Reakcje chemiczne dostarczają organizmowi energii oraz dwutlenku węgla i wody jako produktów ubocznych. Gdyby cała energia została wydzielona równocześnie, komórka obumarłaby z powodu przegrzania. Z tego względu energia jest wyzwalana w małych ilościach i zostaje natychmiast zużyta do produkcji związku zwanego kwasem adenozynotrójfosforowym (ATP). Wykorzystywanie składników odżywczych do produkcji energii nazywamy katabolizmem. Przy produkcji nowych białek czy innych związków biochemicznych komórki zużywają część ATP w procesie zwanym anabolizmem.

W reakcjach komórkowych zużywa się więcej ATP niż wytwarza, dlatego właśnie musimy spożywać pokarmy, by uzupełnić jego niedobór. Niewątpliwie najwięcej energii zużywa się do produkcji białka, które potrzebne jest głównie do budowania nowych komórek. Na przykład komórki skóry i krwi żyją tylko kilka tygodni lub miesięcy, ale w każdej minucie każda z nich produkuje ok. 3500 nowych cząsteczek białka, będących materiałem budulcowym nowych komórek.

Podobne prace

Do góry