Преглед на метаболизма

Метаболизмът е общата сума на всички химични реакции, участващи в поддържането на живото състояние на клетките и по този начин на организма. Като цяло метаболизмът може да бъде разделен на две категории: катаболизъм или разграждане на молекули за получаване на енергия; и анаболизъм или синтез на всички съединения, необходими на клетките (примери са ДНК, РНК, протеинов синтез). Диаграмата вляво съдържа обобщение на всички видове метаболизъм, които ще бъдат изследвани. В този модул се изследва електронно-транспортната верига.

Биоенергетиката е термин, който описва биохимичните или метаболитните пътища, по които клетката в крайна сметка получава енергия.

Храненето е наука, която се занимава с връзката между хранителните вещества и живите същества. При изследването на храненето трябва да се вземат предвид следните елементи: а) телесни изисквания за различни вещества; б) функция в тялото; в) необходима сума; г) ниво, под което се получава лошо здраве. Основните храни доставят енергия (калории) и доставят необходимите химикали, които самото тяло не може да синтезира. Храната осигурява разнообразни вещества, които са от съществено значение за изграждането, поддържането и възстановяването на телесните тъкани и за ефективното функциониране на тялото.

Пълната диета трябва да доставя елементите; въглерод, водород, кислород, азот, фосфор, сяра и поне 18 други неорганични елемента. Основните елементи се доставят във въглехидратите, липидите и протеините. Освен това са необходими поне 17 витамини и вода. Ако от диетата се пропусне основно хранително вещество, се появяват определени симптоми на дефицит.

човешкото тяло

Минералите в храните не допринасят пряко за енергийните нужди, но са важни като регулатори на тялото и като основни съставки в много жизненоважни вещества в тялото. МИНЕРАЛ е доста слабо дефиниран като всеки елемент, който обикновено не е част от структурите на въглехидратите, протеините и мазнините. Повече от 50 елемента се намират в човешкото тяло.

Установено е, че около 25 елемента са от съществено значение, тъй като дефицитът поражда специфични симптоми на дефицит. Понастоящем всички минерали, необходими на човешкото тяло, вероятно не са известни. Въпреки че минералите може да не са част от структурите на въглехидратите, протеините и мазнините, те се смесват в храните в следи в процеса на растеж чрез поглъщане от почвата.

Основните минерали включват: калций, фосфор, желязо, натрий, калий и хлоридни йони.

Други основни минерали включват: мед, кобалт, манган, цинк, магнезий, флуор и йод.

Витамините са основни органични съединения, които човешкото тяло не може да синтезира само по себе си и следователно трябва да присъстват в диетата. Терминът витамин (жизненоважни амини) е измислен от Касмир Фанк от латинското vita, което означава „живот“ (от съществено значение за живота) и амин, тъй като смята, че всички тези съединения съдържат функционална група амини.

Витамините, особено важни в метаболизма, включват:

Витамин А: Жълтите и зелените пигменти, открити в зеленчуците, се наричат ​​каротини, които са провитамини и се превръщат във витамин А. Ролята на витамин А във зрението вече е обсъждана на предишна страница.

Витамин В2 е по-известен като рибофлавин и е широко разпространен в много храни. Рибофлавин се използва за образуване на коензим FAD, важен за усвояването на кислорода в клетките.

Ниацинът, известен също като никотинова киселина, също е във В комплекса от витамини. Никотиновата киселина е получена за първи път от алкалоида никотин в тютюна и по-късно е открита в много растителни и животински тъкани като ниацин.

Никотинамидът е част от важния коензим, никотинамид аденин динуклеотид (NAD). Този NAD + коензим е важен по време на биологичните окисления и е обсъден подробно на следваща страница.

Пантотеновата киселина е изкуство на структурата на коензим А.

Храните доставят въглехидрати в три форми: нишесте, захар и целулоза (фибри). Нишестето и захарта са основните и съществени източници на енергия за хората. Липсата на въглехидрати в диетата вероятно би довела до недостатъчен брой калории в диетата. Целулозата дава основно количество в диетата.

Тъй като тъканите на тялото се нуждаят от глюкоза по всяко време, диетата трябва да съдържа вещества като въглехидрати или вещества, които да добиват глюкоза чрез храносмилане или метаболизъм. За по-голямата част от хората по света повече от половината от диетата се състои от въглехидрати от ориз, пшеница, хляб, картофи, макарони.

Целият живот се нуждае от протеин, тъй като той е главният строител на тъкани и част от всяка клетка в тялото. Наред с други функции, протеините помагат за: образуването на хемоглобин в кръвта, който пренася кислород до клетките; образуват антитела, които се борят с инфекцията; доставят азот за генетичен материал на ДНК и РНК; и доставят енергия.

Протеините са необходими за храненето, тъй като съдържат аминокиселини. Сред 20 или повече аминокиселини човешкото тяло не е в състояние да синтезира 8, следователно тези аминокиселини се наричат ​​незаменими аминокиселини. Храна, съдържаща протеин, може да има лоша биологична стойност, ако има дефицит на една или повече от 8-те незаменими аминокиселини: лизин, триптофан, метионин, левцин, изолевцин, фенилаланин, валин и треонин. Протеините от животински произход имат най-висока биологична стойност, тъй като съдържат по-голямо количество незаменими аминокиселини. Храните с най-качествени протеини са изброени в намаляващ ред на качеството: пълнозърнести яйца, мляко, соя, месо, зеленчуци и зърнени храни.

Мазнини и липиди:

Мазнините са концентрирани източници на енергия, тъй като те дават два пъти повече енергия от въглехидратите или протеините на база тегло. Функциите на мазнините са: да съставляват част от структурата на клетките, да образуват защитна възглавница и топлоизолация около жизненоважни органи, да носят мастноразтворими витамини и да осигуряват резервно съхранение на енергия.

Три ненаситени мастни киселини, които са от съществено значение, включват: линолова, линолинова и арахидонова и имат съответно 2, 3 и 4 двойни връзки. Наситените мазнини, заедно с холестерола, са замесени в артериосклерозата, "втвърдяване на артериите". Поради тази причина диетата трябва да бъде намалена с наситени мазнини (животински) и увеличена с ненаситени мазнини (растителни).


а) MH + NAD + ---> NADH + H + + M + енергия

б) ADP + P + енергия ---> ATP + H2O

Преглед на метаболизма:

Както вече споменахме, метаболизмът се отнася до химичните реакции, проведени вътре в клетката. Основните метаболитни реакции, които ще проучим, са тези, включващи катаболизъм, който е разграждането на по-големи молекули за извличане на енергия. Ще фокусираме дискусията си върху отделните стъпки в метаболитните реакции, където се произвежда енергия. Известно внимание ще бъде отделено и на синтеза на други биомолекули.

Цялостната реакция за изгаряне на глюкоза е написана:

Въпреки че горното уравнение представлява цялостната метаболитна реакция за въглехидратите, всъщност има над тридесет индивидуални реакции. Всяка реакция се контролира от различен ензим. Неизправността на ензима може да има сериозни и евентуално фатални последици. Малко по-малко от половината от 686 ккал/мол от енергията, произведена при изгаряне, е на разположение за съхранение и използване от клетката, а останалото количество се разсейва като топлина.