Anyagcsere áttekintése

Az anyagcsere áttekintése

Az anyagcsere a sejtek és így a szervezet élő állapotának fenntartásában résztvevő összes kémiai reakció összessége. Az anyagcserét általában két kategóriába sorolhatjuk: katabolizmus vagy molekulák lebontása az energia megszerzése érdekében; és anabolizmus vagy a sejtek számára szükséges összes vegyület szintézise (például DNS, RNS, fehérjeszintézis). A bal oldali ábra összefoglalja az összes megvizsgálandó anyagcsere-típust. Ebben a modulban az elektrontranszport láncot vizsgáljuk.

A bioenergetika olyan kifejezés, amely leírja azokat a biokémiai vagy metabolikus utakat, amelyek révén a sejt végül energiát nyer.

A táplálkozás olyan tudomány, amely az élelmiszer-anyag és az élőlény viszonyával foglalkozik. A táplálkozás vizsgálatakor a következő elemeket kell figyelembe venni: a) a különböző anyagok testi szükséglete; b) működés a testben; c) a szükséges összeg; d) az a szint, amely alatt a rossz egészségi állapot következik be. Az esszenciális élelmiszerek energiát (kalóriát) szolgáltatnak és ellátják a szükséges vegyszereket, amelyeket a test maga nem tud szintetizálni. Az étel számos olyan anyagot tartalmaz, amelyek elengedhetetlenek a test szöveteinek felépítéséhez, fenntartásához és helyreállításához, valamint a test hatékony működéséhez.

A teljes étrendnek kell ellátnia az elemeket; szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor, kén és legalább 18 egyéb szervetlen elem. A fő elemeket szénhidrátok, lipidek és fehérje látják el. Ezenkívül legalább 17 vitaminra és vízre van szükség. Ha az étrendből elmarad egy esszenciális tápanyag, bizonyos hiánytünetek jelennek meg.

Az élelmiszerekben található ásványi anyagok nem járulnak hozzá közvetlenül az energiaigényhez, de fontosak a test szabályozói és a test számos létfontosságú anyagának alapvető alkotóelemei. Az ásványi anyagokat meglehetősen lazán definiálják, mint olyan elemeket, amelyek általában nem részei a szénhidrátok, fehérjék és zsírok szerkezetének. Több mint 50 elem található az emberi testben.

Körülbelül 25 elemet találtak alapvetőnek, mivel a hiány specifikus hiánytüneteket okoz. Az emberi test által szükséges összes ásványi anyag valószínűleg még nem ismert. Bár az ásványi anyagok nem lehetnek részei a szénhidrátok, fehérjék és zsírok szerkezetének, a növekedési folyamat során nyomokban keverednek az ételekben a talajból történő felvétel révén.

A legfontosabb ásványi anyagok a következők: kalcium-, foszfor-, vas-, nátrium-, kálium- és kloridionok.

Egyéb alapvető ásványi anyagok a következők: réz, kobalt, mangán, cink, magnézium, fluor és jód.

A vitaminok nélkülözhetetlen szerves vegyületek, amelyeket az emberi test önmagában nem képes szintetizálni, ezért jelen kell lenniük az étrendben. A vitamin (létfontosságú aminok) kifejezést Casmir Funk találta ki a latin vita kifejezésből, amely "élet" (az élet szempontjából nélkülözhetetlen) és az amin jelentése, mert úgy gondolta, hogy ezek a vegyületek mind amin funkciós csoportot tartalmaznak.

Az anyagcserében különösen fontos vitaminok a következők:

A-vitamin: A zöldségekben található sárga és zöld pigmenteket karotineknek nevezik, amelyek pro-vitaminok és A-vitaminná alakulnak. Az A-vitamin szerepe a látásban már egy korábbi oldalon tárgyalt.

A B2-vitamin jobban ismert riboflavin néven, és széles körben elterjedt számos ételben. A riboflavint egy koenzim FAD képződésére használják, amely fontos a sejtekben az oxigén hasznosításában.

A niacin, más néven nikotinsav, szintén a B-vitamin-komplexben található. A nikotinsavat először a dohány alkaloidjából állították elő, majd később számos növényi és állati szövetben niacinként találták meg.

A nikotinamid a fontos koenzim, a nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) része. Ez a NAD + koenzim fontos a biológiai oxidációk során, és egy későbbi oldalon részletesen tárgyaljuk.

A pantoténsav az A koenzim szerkezetének művészete.

Az ételek három formában látják el a szénhidrátokat: keményítő, cukor és cellulóz (rost). A keményítő és a cukor az emberek fő és nélkülözhetetlen energiaforrása. A szénhidrát hiánya az étrendben valószínűleg elegendő számú kalóriát eredményez az étrendben. A cellulóz nagy mennyiségben biztosítja az étrendet.

Mivel a test szöveteinek mindig szükségük van glükózra, az étrendnek tartalmaznia kell olyan anyagokat, mint például szénhidrátok, vagy olyan anyagokat, amelyek emésztéssel vagy anyagcserével glükózhoz jutnak. A világ népének többsége számára az étrend több mint fele rizsből, búzából, kenyérből, burgonyából, makaróniból álló szénhidrátokból áll.

Az egész élethez fehérje szükséges, mivel ez a fő szövetépítő és a test minden sejtjének része. A fehérjék más funkciók mellett segítenek: a vérben hemoglobint termelni, amely oxigént juttat a sejtekhez; antitesteket képeznek, amelyek küzdenek a fertőzéssel; ellátja a nitrogént a DNS és az RNS genetikai anyagához; és ellátja az energiát.

A fehérjék azért szükségesek a táplálkozáshoz, mert aminosavakat tartalmaznak. A 20 vagy több aminosav közül az emberi test nem képes szintetizálni a 8-at, ezért ezeket az aminosavakat esszenciális aminosavaknak nevezzük. A fehérjét tartalmazó étel rossz biológiai értékű lehet, ha hiányzik a 8 esszenciális aminosav egyike vagy többje közül: lizin, triptofán, metionin, leucin, izoleucin, fenilalanin, valin és treonin. Az állati eredetű fehérjék biológiai értéke a legmagasabb, mivel nagyobb mennyiségben tartalmaznak esszenciális aminosavakat. A legjobb minőségű fehérjét tartalmazó ételeket csökkenő minőségi sorrendben soroljuk fel: teljes tojás, tej, szójabab, hús, zöldség és gabonafélék.

Zsírok és lipidek:

A zsírok koncentrált energiaforrások, mert kétszer annyi energiát adnak, mint akár szénhidrátok, akár fehérje tömegre számítva. A zsírok feladata: a sejtek szerkezetének egy részét alkotják, védőpárnát és hőszigetelést képeznek a létfontosságú szervek körül, zsírban oldódó vitaminokat hordoznak, és tartalék energiát biztosítanak az energiának.

Három esszenciális telítetlen zsírsav közül a következők: linolsav, linolinsav és arachidonsav, amelyek 2, 3 és 4 kettős kötéssel rendelkeznek. A telített zsírokat a koleszterinnel együtt az arteriosclerosis, az "artériák megkeményedése" is szerepet játszik. Emiatt az étrendet csökkenteni kell a telített zsírokban (állati) és növelni kell a telítetlen zsírokat (növényi).

a) MH + NAD + ---> NADH + H + + M + energia

b) ADP + P + energia ---> ATP + H2O

Az anyagcsere áttekintése:

Mint már említettük, az anyagcsere a sejt belsejében végrehajtott kémiai reakciókat jelenti. A fő metabolikus reakciók a katabolizmust érintik, amely a nagyobb molekulák lebontása az energia kinyerése érdekében. Beszélgetésünket az energiatermelő anyagcsere-reakciók egyes lépéseire fogjuk összpontosítani. Némi figyelmet fordítanak más biomolekulák szintézisére is.

A glükóz elégetésének általános reakciója a következő:

Bár a fenti egyenlet a szénhidrátok teljes metabolikus reakcióját képviseli, valójában több mint harminc egyedi reakció van. Mindegyik reakciót egy másik enzim szabályozza. Egy enzim működésképtelenségének súlyos és esetleg halálos következményei lehetnek. Az égéssel előállított 686 kcal/mol energia valamivel kevesebb, mint a fele rendelkezésre áll tárolásra és felhasználásra a cellában, a fennmaradó hőmennyiség pedig eloszlik.