Czym jest metabolizm?

Metabolizm odnosi się do wszystkich reakcji chemicznych w ciele wykorzystywanych do produkcji energii w tym do trawienia i transportu substancji do różnych komórek i pomiędzy nimi.

Metabolizm wytwarza zatem energię do wykonywania wszystkich funkcji różnych tkanek w ciele. Metabolizm działa poprzez rozkładanie pokarmów w diecie lub związków w organizmie na ich mniejsze składniki. Mogą one następnie wejść w specjalne reakcje na wytwarzanie ATP. Pozostałe składniki są poddawane recyklingowi przez organizm i wykorzystywane do regeneracji. Mówiąc o metabolizmie nie można zapomnieć o TDEE, BMR, TEF, NEAT, TEA oraz EPOC

W naszym ciele najważniejszy jest metabolizm trzech makrocząsteczek:

Węglowodany

Są to związki cukrowe w organizmie. Węglowodany pochodzą z żywności, takiej jak ryż, płatki owsiane, ziemniaki, owoce i produkty zawierające cukier lub napoje mleczne. Gdy węglowodany są trawione w układzie żołądkowo – jelitowym , rozkładają się na mniejsze cząsteczki, takie jak glukoza (cukier prosty).

Głównymi magazynierami węglowodanów w ciele jest wątroba i mięśnie.

Kwasy tłuszczowe – Lipidy

Lipidy są rozkładane na mniejsze składniki zwane kwasami tłuszczowymi dla energii. Dlatego lipidy są tak naprawdę połączonymi łańcuchami kwasów tłuszczowych.

Białka

Stanowią prawie 3/4 wszystkich stałych substancji w ciele. Proteiny są zatem podstawowymi składnikami strukturalnymi w ciele. Składają się z mniejszych środków zwanych aminokwasami – uważanych za budulec białek. Białko jest obecne w żywności, takiej jak mięso, jaja, orzechy i produkty mleczne.

Węglowodany

Ogólnie węglowodany stanowią główne źródło energii dla organizmu. Są najbardziej wydajne w produkcji ATP lub energii. Organizm najpierw rozkłada węglowodany, a następnie tłuszcze i białka, tylko gdy pozostałe dwa paliwa są wyczerpane. Jest to ważne, ponieważ białka generalnie mniej wydajnie generują energię. Ponadto białka spełniają wiele ważnych funkcji, więc gdyby zostały spalone, kilka systemów mogłoby zawieść.

Aby zilustrować przykład, w przypadku głodu organizm ma mniej dostępnych węglowodanów, więc zacznie rozkładać zasoby tłuszczu w ciele. Gdy wszystkie dostępne zasoby węglowodanów i tłuszczu zostaną wyczerpane, organizm zacznie rozkładać białka w celu dostarczenia energii.

Przegląd metabolizmu

Przemiana tlenowa

Metabolizm tlenowy odnosi się do procesów metabolicznych zachodzących w obecności tlenu. Tlen działa jako czynnik utleniający w spalaniu różnych paliw. Występują specjalne reakcje, które ostatecznie prowadzą do powstania elektronów akceptujących tlen (małe ujemnie naładowane cząstki). Powoduje to uwolnienie energii i wytworzenie ATP. Produkty odpadowe to woda i dwutlenek węgla, które można łatwo wydalić z organizmu. Węglowodany są głównym paliwem używanym do metabolizmu tlenowego.

Przemiana beztlenowa

W przypadku braku tlenu pewne reakcje nie są możliwe. Występuje inny proces z udziałem kwasu pirogronowego, który również prowadzi do produkcji ATP. Mechanizmy te pozwalają komórkom przetrwać kilka dodatkowych minut, gdy są pozbawione tlenu. Metabolizm anaerobowy powoduje narastanie kwasu mlekowego. Ponadto jest to mniej efektywny sposób wytwarzania energii. Mniej ATP jest wytwarzany na cząsteczkę oryginalnego paliwa.

Metabolizm węglowodanów

Kiedy węglowodany rozkładają się w jelitach, przekształcają się w mniejsze cukry proste, które mogą zostać zaabsorbowane. Glukoza zostaje pobrana do komórek i albo natychmiast ulega rozkładowi w celu wytworzenia energii, albo zostaje przekształcona w glikogen (forma magazynująca glukozę). Główne zapasy glikogenu w organizmie są w wątrobie i mięśniach. Te źródła mogą być wykorzystywane do energii, jeśli jest to wymagane.

Glikogen

Glikogen jest rozkładany w celu odtworzenia glukozy . Glukoza przechodzi serię reakcji, aby ostatecznie wytworzyć ATP. Reakcje te zależą od odpowiedniego zaopatrzenia w tlen i glukozę. Jeśli brakuje tlenu, glukoza może zostać rozbita na inny zestaw reakcji, jak opisano powyżej.

Metabolizm glukozy obejmuje następujące etapy:

Glikoliza

Zasadniczo odnosi się do rozpadu glukozy na czynnik zwany kwasem pirogronowym. W wyniku tej reakcji powstaje para cząsteczek ATP.

Cykl Krebsa

Kwas pirogronowy wchodzi w cykl Krebu, przekształcając go w acetylo-CoA. To znowu seria reakcji, które prowadzą do rozpadu paliw na dwutlenek węgla i wodę. Generuje to więcej użytecznej energii. Oryginalny związek jest regenerowany, aby cykl mógł być kontynuowany.

Cykl Krebsa występuje w mitochondriach komórek. Są to małe owalne, podwójne membrany, małe narządy komórek, które działają jak elektrownie komórkowe.

Fosforylacja oksydacyjna

Podczas cyklu Krebsa wiele potencjalnej energii jest przenoszonych jako elektrony do innego związku zwanego NAD. Jest to rozbite w łańcuchu transportu elektronów. Łańcuch reakcji zachodzi, gdy elektrony są przekazywane do następnego związku w linii. Ostatnim czynnikiem akceptującym elektrony jest tlen. Ten proces generuje dużo energii, która jest przekształcana w ATP.

Metabolizm lipidów

Lipidy są zasadniczo tłuszczami w organizmie, które zawierają cholesterol, triglicerydy i fosfolipidy. Głównymi składnikami są kwasy tłuszczowe, które są uwalniane, gdy lipidy są rozkładane. Kwasy tłuszczowe są wchłaniane przez jelita i są pobierane przez układ limfatyczny. Tłuszcze mogą być wykorzystywane do celów energetycznych lub mogą być przechowywane jako tkanki tłuszczowe.

Metabolizm lipidów obejmuje następujące procesy:

Lipoliza

Odnosi się do rozkładu tłuszczów w ich kwas tłuszczowy i inne składniki. Niektóre z tych środków mogą wejść bezpośrednio do cyklu Krebsa w celu utlenienia.  Trójglicerydy rozkładają się na kwasy tłuszczowe i glicerol. Ten ostatni przekształca się w kwas pirogronowy, który może wejść w cykl Krebsa.

Beta-oksydacja

Odnosi się do rozpadu kwasów tłuszczowych w mitochondriach. Z tego procesu powstaje ATP, a także acetylo-CoA, który może wejść w cykl Krebsa i wytworzyć więcej energii.
Metabolizm lipidów jest skuteczny pod względem produkcji ATP. Jednak lipidy nie rozpuszczają się we krwi, więc ich produkty mogą być trudno dostępne. W związku z tym nie są one wykorzystywane do produkcji dużych ilości ATP w krótkim czasie, ale raczej są wykorzystywane, gdy zasoby węglowodanów są ograniczone.

Ketoza

Ketoza odnosi się do zwiększonej koncentracji ciał ketonowych we krwi. Najczęściej wytwarzanym ketonem jest kwas octowy . Jest to spowodowane metabolizmem głównie tłuszczów przy braku dostatecznego metabolizmu węglowodanów. Jest to zatem cecha głodu, cukrzycy (ponieważ insulina nie jest dostępna do transportu glukozy do komórek) i czasami pojawia się, gdy diety składają się prawie wyłącznie z tłuszczu.

Gdy węglowodany są niedostępne dla energii, organizm przestawia się na metabolizm kwasów tłuszczowych . Ciało bierze je z tkanki tłuszczowej (tkanki tłuszczowej ciała). Wytworzone kwasy tłuszczowe mogą być rozbite na energię lub mogą zostać przekształcone w ciałka ketonowe w wątrobie. Niektóre ketony mogą być wydalane w wydychanym powietrzu i nadają mu słodki zapach (oddech acetonowy).

Metabolizm białek

Ciało składa się z dużej różnorodności białek o różnych strukturach i funkcjach. Głównym składnikiem białek są aminokwasy. Około 20 różnych aminokwasów tworzy bloki budulcowe wszystkich białek.

Aminokwasy są sklasyfikowane jako niezbędne (co oznacza, że ​​są wymagane w diecie, ponieważ organizm nie może ich syntetyzować) i nie są niezbędne (co oznacza, że ​​organizm może je wygenerować w razie potrzeby).

Potrzebna jest prawidłowa równowaga aminokwasów, aby można było syntetyzować wszystkie ważne białka. Kiedy białka są trawione, wiązania między aminokwasami są zrywane i uwalniane. Normalnie aminokwasy zostaną poddane recyklingowi i wykorzystane do wytworzenia nowych białek. Jednakże, jeśli źródła energii są ograniczone, aminokwasy mogą być wykorzystywane do generowania energii. Powinno to nastąpić tylko wtedy, gdy zasoby węglowodanów i tłuszczu są wyczerpane, ponieważ białka tworzą kilka ważnych struktur w organizmie. Jeśli są one intensywnie metabolizowane, mogą zakłócać działanie tkanek.

Następujące procesy zachodzą w metabolizmie białek:

Deaminacja

Pierwszym krokiem do rozbicia aminokwasów jest usunięcie grupy aminowej (części struktury aminokwasowej zawierającej azot i wodór). Amoniak powstaje w wyniku tego procesu, który przekształca się w wątrobę w mocznik. Mocznik może być następnie wydalany z moczem. Aminokwas przekształca się w związek zwany kwasem ketonowym, który może wejść w cykl Krebsa.

Utlenianie aminokwasów

Odnosi się do rozpadu ketokwasów i wytwarzania ATP, podobnie jak acetylo-CoA w metabolizmie węglowodanów i lipidów. Ilość ATP wytworzonego z metabolizmu białka jest nieco mniejsza niż metabolizm glukozy dla równoważnych mas.

Utrata wagi

Niektóre diety wykorzystują powyższe zasady metabolizmu do generowania spadku masy ciała. Aby schudnąć, twoje ciało musi spalić więcej kalorii (poprzez ćwiczenia) niż pobiera z diety. Niektóre diety ograniczają ogólną liczbę kalorii, które w oczywisty sposób spowodują utratę wagi, ponieważ wykorzysta się zasoby energii w organizmie. Inne diety działają, próbując zmienić normalną równowagę między metabolizmem węglowodanów, lipidów i białek. Pamiętaj, że ciało najpierw spala węglowodany, a potem tłuszcze i białka tylko wtedy, gdy pozostałe dwie są wyczerpane. Dlatego jeśli węglowodany w diecie są ograniczone, organizm zacznie spalać zapas tłuszczu. Niskokaloryczne diety (LCD) i programy zastępujące posiłki, takie jak dieta Tony’ego Fergusona, działają dokładnie według tego mechanizmu.

Interesujące fakty metaboliczne

• Wbrew powszechnym przekonaniom powolny metabolizm rzadko powoduje nadmierne przybieranie na wadze.
• Anabolizm jest zestawem konstruktywnych procesów metabolicznych, w których energia uwalniana przez katabolizm jest wykorzystywana do syntezy złożonych molekuł.
• Metabolizm obejmuje szeroki zakres reakcji chemicznych, ale większość z nich podlega kilku podstawowym typom reakcji, które obejmują przenoszenie grup funkcyjnych atomów i ich wiązań w cząsteczkach.
• Chude osoby prawie zawsze mają wolniejsze spoczynkowe metabolizmy.
• Katabolizm węglowodanów jest rozkładem węglowodanów na mniejsze cząstki.
• Metabolizm odnosi się do wszystkich procesów fizycznych i chemicznych w ciele, które przekształcają lub zużywają energię.
• Jednym z łatwych sposobów na zwiększenie metabolizmu jest budowanie mięśni poprzez podnoszenie ciężarów.
• Większość struktur składających się na zwierzęta, rośliny i drobnoustroje składa się z trzech podstawowych klas cząsteczek: aminokwasów, węglowodanów i lipidów (często nazywane tłuszczami).
• Twój metabolizm jest regulowany przez mały gruczoł w kształcie motyla, znany jako tarczycy.