Wat is metabolisme in eenvoudige taal: definitie en beschrijving

Veel mensen denken dat metabolisme en de snelheid van voedselvertering synoniem zijn, maar dit is verkeerd. We geven de juiste definitie van metabolisme en begrijpen wat de snelheid bepaalt en wat problemen en storingen kan veroorzaken.

Metabolisme (ook wel metabolisme genoemd) is de basis van vitale processen in het lichaam. Metabolisme wordt begrepen als alle biochemische processen die zich in cellen voordoen. Het lichaam zorgt voortdurend voor zichzelf, gebruikt (of deponeert in reserve-depot) de verkregen voedingsstoffen, vitaminen, mineralen en sporenelementen om alle lichaamsfuncties te waarborgen.

Voor het metabolisme, dat onder controle is, inclusief het endocrinologische en zenuwstelsel, zijn hormonen en enzymen (enzymen) van het grootste belang. Traditioneel is de lever het belangrijkste orgaan in de stofwisseling.

Om al zijn functies te vervullen, heeft het lichaam energie nodig, dat het haalt uit eiwitten, vetten en koolhydraten, verkregen met voedsel. Daarom kan het proces van assimilatie van voedsel worden beschouwd als een van de noodzakelijke voorwaarden voor het metabolisme.

Het metabolisme vindt automatisch plaats. Op deze manier kunnen cellen, organen en weefsels onafhankelijk herstellen na de invloed van bepaalde externe factoren of interne storingen.

Wat is de essentie van metabolisme?

Metabolisme is de verandering, transformatie, verwerking van chemicaliën, evenals energie. Dit proces bestaat uit 2 hoofdverbindingsstappen:

  • Katabolisme (van het Griekse woord voor "vernietiging"). Katabolisme omvat de afbraak van complexe organische stoffen die het lichaam binnendringen, tot meer eenvoudige stoffen. Dit is een speciaal energiemetabolisme dat optreedt tijdens de oxidatie of afbraak van een bepaalde chemische of organische stof. Dientengevolge, wordt de energie vrijgegeven in het lichaam (het grootste deel wordt verdreven als hitte, de rest wordt later gebruikt in anabole reacties en in de vorming van ATP);
  • Anabolisme (van het Griekse woord "stijgen"). Tijdens deze fase, de vorming van stoffen die belangrijk zijn voor het lichaam - aminozuren, suiker en eiwitten. Deze plastic uitwisseling vereist grote energiekosten.

In eenvoudige termen zijn katabolisme en anabolisme twee gelijke processen in het metabolisme, die opeenvolgend en cyclisch elkaar vervangen.

Wat beïnvloedt de snelheid van metabolische processen

Een van de mogelijke oorzaken van langzame stofwisseling is een genetisch defect. Er is een aanname dat de snelheid van het proces van verbranding van energie niet alleen afhangt van de leeftijd (we zullen dit hieronder bespreken) en de structuur van het lichaam, maar ook van de aanwezigheid van een bepaald individueel gen.

In 2013 werd een onderzoek uitgevoerd, waarbij duidelijk werd dat de oorzaak van het langzame metabolisme de KSR2-mutatie zou kunnen zijn, het gen dat verantwoordelijk is voor het metabolisme. Als het een defect bevat, zijn drager of biljetten aan toonder, niet alleen toegenomen eetlust, maar ook langzamer (in vergelijking met gezonde personen), het basaal metabolisme (ca. Ed:.. Bij de hoofdcentrale impliceren een minimale hoeveelheid energie die nodig is door het lichaam in de ochtend voor normaal leven in buikligging en waaktoestand vóór de eerste maaltijd). Gezien het feit dat dit genetische defect aanwezig is in minder dan 1% van de volwassenen en in minder dan 2% van de kinderen met overgewicht, kan deze hypothese nauwelijks als de enige ware worden beschouwd.

Met een groter vertrouwen stellen wetenschappers dat het metabolisme afhankelijk is van het geslacht van de persoon.

Dus, de Nederlandse onderzoekers vonden dat mannen echt een actiever metabolisme hebben dan vrouwen. Zij verklaren dit fenomeen door het feit dat mannen de neiging om meer spiermassa, bot hebben ze zwaarder, en het percentage lichaamsvet is minder, zodat in rust (spraak over de belangrijkste wisselkoersen), als het beweegt, ze meer energie verbruiken.

Ook het metabolisme vertraagt ​​met de leeftijd, en hormonen zijn de schuld. Dus hoe ouder een vrouw is, hoe minder oestrogeen haar lichaam produceert: dit veroorzaakt de verschijning (of toename van bestaande) vetophopingen in de buikstreek. Bij mannen nemen de testosteronniveaus af, wat leidt tot een afname van de spiermassa. Bovendien - en dit keer hebben we het over mensen van beide geslachten - uiteindelijk het lichaam begint te minder groeihormoon somatotropine ontworpen met inbegrip van het stimuleren van lipolyse te produceren.

Beantwoord 5 vragen om erachter te komen hoe snel je metabolisme is!

Heb je het vaak warm? Mensen met een goede stofwisseling zijn vaker heter dan mensen met een slecht (langzaam) metabolisme, ze zijn veel minder koud. Als u geen pre-menopauzale periode heeft gehad, kan een positief antwoord op deze vraag worden beschouwd als een van de tekenen dat uw metabolisme in orde is.

Hoe snel word je beter? Als u snel tot gewichtstoename lijdt, kunnen we ervan uitgaan dat uw metabolisme niet behoorlijk werkt. Met het juiste metabolisme wordt de ontvangen energie bijna onmiddellijk verbruikt en niet als vet in het depot gestort.

Voel je je vaak opgewekt en energiek? Mensen met een langzamer metabolisme voelen zich vaak moe en overweldigd.

Verteren jullie snel voedsel? Mensen met een goede stofwisseling kunnen meestal bogen op een goede spijsvertering. Frequente constipatie is vaak een signaal dat er iets mis is met het metabolisme.

Hoe vaak en hoeveel eet je? Heb je vaak honger en eet je veel? Een goede eetlust geeft meestal aan dat voedsel snel door het lichaam wordt opgenomen en dit is een teken van snel metabolisme. Maar dit is natuurlijk geen reden om af te zien van de juiste voeding en een actieve levensstijl.

Merk op dat een te snel metabolisme, waar velen van dromen, ook vol zit met problemen: het kan leiden tot slapeloosheid, nervositeit, gebrek aan gewicht en zelfs problemen met het hart en de bloedvaten.

Hoe om uitwisselingen met voedsel te maken?

Er is veel voedsel dat de stofwisseling gunstig kan beïnvloeden, bijvoorbeeld:

  • groenten rijk aan grof vezel (bieten, selderij, kool, wortelen);
  • mager vlees (kipfilet zonder vel, kalfsvlees);
  • groene thee, citrusvruchten, gember;
  • fosforrijke vis (vooral zout water);
  • exotisch fruit (avocado's, kokosnoten, bananen);
  • greens (dille, peterselie, basilicum).

Controleer of je fouten maakt in het eetgedrag die leiden tot onnodige vertraging van het metabolisme!

Fout nummer 1. Je dieet heeft te weinig gezond vet.

Bent u geïnteresseerd in producten die met licht zijn gelabeld? Zorg ervoor dat u voldoende onverzadigde vetzuren gebruikt die te vinden zijn in dezelfde zalm of avocado. Ze helpen ook het insulinegehalte binnen het normale bereik te houden en te voorkomen dat het metabolisme vertraagt.

Fout nummer 2. Er zijn veel gemaksvoedsel en kant-en-klaarmaaltijden in uw dieet.

Lees zorgvuldig de etiketten, hoogstwaarschijnlijk zult u merken dat suiker deel uitmaakt van zelfs die producten waar het helemaal niet zou moeten zijn. Hij is degene die verantwoordelijk is voor de sprongen in de bloedglucose. De achtbaan van het lichaamsvoedsel niet regelen. Het lichaam beschouwt dergelijke druppels immers als een signaal dat het tijd is om meer vet op te slaan.

Fout nummer 3. Je negeert vaak periodes van honger en sla maaltijden over

Het is niet alleen belangrijk wat je eet, maar ook wanneer je het doet (je moet regelmatig en tegelijkertijd eten). Iedereen die wacht totdat de maag hongerige spasmen begint te verdraaien (of de signalen van het lichaam totaal negeert) riskeert een negatieve invloed op de stofwisseling. In dit geval is niets goeds te verwachten. Tenminste vallen de brutale aanvallen van honger 's avonds, die niet kunnen worden vermeden, in de categorie "goed" niet.

Oorzaken en effecten van metabole storingen

Onder de oorzaken van het falen van metabole processen kunnen pathologische veranderingen in de bijnieren, de hypofyse en de schildklier worden genoemd.

Bovendien zijn niet-naleving van het dieet (droog voedsel, frequente te veel eten, pijnlijk enthousiasme voor harde voeding), evenals slechte erfelijkheid één van de voorwaarden voor falen.

Er zijn een aantal uiterlijke tekens waarmee je zelfstandig de problemen van katabolisme en anabolisme kunt leren herkennen:

  1. onvoldoende of overmatig lichaamsgewicht;
  2. somatische vermoeidheid en zwelling van de bovenste en onderste ledematen;
  3. verzwakte spijkerplaten en broos haar;
  4. huiduitslag, acne, peeling, bleekheid of roodheid van de huid.

Als het metabolisme uitstekend is, zal het lichaam slank zijn, haar en nagels - sterk, huid - zonder cosmetische gebreken en welzijn - goed.

metabolisme

Metabolisme is een verzameling processen van biochemische transformaties van stoffen en energie in levende organismen (synoniem - metabolisme), gericht op het handhaven van de processen van vitale activiteit en het behoud van de constantheid van hun interne omgeving. [1]

Diagram van metabole processen

Metabolische processen

Metabolisme omvat twee groepen van vitale processen - katabolisme (energiemetabolisme) en anabolisme (biosynthese of plastic metabolisme). [3]

  • Katabolisme is een verzameling processen voor het splitsen van voedingsstoffen, die vooral door oxidatiereacties optreden. Als gevolg hiervan wordt energie vrijgegeven. De belangrijkste vormen van katabolisme in micro-organismen zijn fermentatie en ademhaling. Tijdens fermentatie vindt onvolledige ontbinding van complexe organische stoffen plaats met de afgifte van een kleine hoeveelheid energie en de accumulatie van energierijke eindproducten. Bij het ademen (aeroob) worden de verbindingen gewoonlijk volledig geoxideerd met de afgifte van grote hoeveelheden energie. [3]
  • Anabolisme combineert de processen van synthese van moleculen van eenvoudiger stoffen die aanwezig zijn in de omgeving. Anabole reacties worden geassocieerd met de consumptie van vrije energie, die wordt geproduceerd in de processen van ademhaling, fermentatie. De stroom van het plastic metabolisme vereist de opname van voedingsstoffen in het lichaam, op basis waarvan de structurele componenten van cellen worden vernieuwd met de participatie van de energie die vrijkomt tijdens katabolisme, groei en ontwikkeling. [3]

Katabolisme en anabolisme verlopen parallel, veel van hun reacties en tussenproducten komen vaak voor. Tijdens verschillende periodes van bestaan ​​is de intensiteit van het plastic en energiemetabolisme echter niet hetzelfde. Dus, in insecten tijdens het broedseizoen, vervelling, tijdens de vroege ontwikkelingsfasen (ei, larve), prevaleren synthetische processen boven de processen van verval. Tegelijkertijd kunnen bepaalde degeneratieve veranderingen in het lichaam (veroudering, ziekten) leiden tot een overheersing van de intensiteit van katabolisme ten opzichte van anabolisme, wat soms de dood van een levend object bedreigt. [3] (foto)

Conversie van sulfoxide naar sulfon

Het metabolisme van pesticiden

Bestrijdingsstofwisseling - de transformatie van pesticiden onder invloed van afvalproducten van verschillende levende organismen - bacteriën, schimmels, hogere planten en dieren. [4]

Als gevolg van biotransformatie van toxische stoffen worden in de meeste gevallen minder toxische producten (metabolieten), meer oplosbaar en gemakkelijk uit het lichaam verwijderd, gevormd. In sommige gevallen is de toxiciteit van metabolieten hoger dan de stoffen in het lichaam. De uitwisseling van industriële vergiften is mogelijk als gevolg van de reacties van oxidatie, reductie, hydrolytische splitsing, methylatie, acylering, enz. [1]

Het metabolisme van bestrijdingsmiddelen van belang oxidatiereactie van zwavelatoom in de moleculen van bepaalde stoffen, die typisch, bijvoorbeeld uit de groep van insecticiden en carbamaat derivaten van fosforzuren. De oxydatie van de zwavel in deze verbindingen optreedt onafhankelijk van de structuur van de rest van het molecuul, waarbij de eerst gevormde overeenkomstige sulfoxiden en sulfon: (foto) oxidatieproducten niet verschillen toxiciteit van het uitgangsmateriaal, maar zij zijn veel beter bestand tegen hydrolyse.

Oxidatie van thionofosfaten

A - thionofosfaat, B - fosfaat, 1 en 2 - vrije radicalen, 3 - zuurresidu

Metabolische reacties die in planten voorkomen, veroorzaken een langdurig insecticide effect op een aantal fosforzuuresters met een thioetherradicaal. De oxidatie van thionofosfaten in verschillende organismen wordt beschouwd als een activerende stap in het metabolisme van deze stoffen. [2] (foto)

De toxiciteit van het reactieproduct voor zoogdieren en insecten neemt tientallen en honderden malen toe in vergelijking met de oorspronkelijke stof. Deze toxische metabolieten hydrateren echter gemakkelijk en blijven daarom gedurende korte tijd in biologische omgevingen. [2]

Metabolisme. Metabolisme of metabolisme - een reeks chemische reacties in het lichaam die het stoffen en energie geven

Metabolisme of metabolisme - een reeks chemische reacties in het lichaam die het voorzien van de stoffen en energie die nodig zijn voor het leven. De stofwisseling kan onderscheiden twee hoofdstappen: voorbereidende - het hem alimentaire stof ingevoerde chemische reacties ondergaat, als gevolg waarvan het bloed kan binnengaan en vervolgens te dringen in de cellen en het juiste metabolisme, d.w.z. chemische transformaties van verbindingen die zijn doorgedrongen in de cellen.

De metabole route is de aard en volgorde van chemische transformaties van een specifieke stof in het lichaam. Tussenproducten die tijdens het metabolisme worden gevormd, worden metabolieten genoemd en de laatste verbinding van de metabolische route is het eindproduct.

Het proces van ontbinding van complexe stoffen in eenvoudiger stoffen wordt katabolisme genoemd. Dus in de voedselketen eiwitten, vetten, koolhydraten onder invloed van spijsverteringsenzymen breken tot eenvoudigere bestanddelen (aminozuren, vetzuren en monosacchariden). Dit geeft energie vrij. Het omgekeerde proces, d.w.z. de synthese van complexe verbindingen uit eenvoudigere, wordt anabolisme genoemd. Het komt met verspilling van energie. Uit de resulterende digestie waardoor aminozuren, vetzuren en monosacchariden in cellen synthetiseren nieuwe cellulaire eiwitten, membraan fosfolipiden en polysacchariden.

Er is het concept van amfibolie, wanneer een verbinding wordt vernietigd, maar het maakt een ander samen.

De metabole cyclus is een metabole route, waarvan een van de eindproducten identiek is aan een van de verbindingen die bij dit proces zijn betrokken.

Een private metabole route is een combinatie van transformaties van een specifieke verbinding (koolhydraten of eiwitten). De algemene route van het metabolisme is wanneer twee of meer soorten verbindingen zijn betrokken (koolhydraten, lipiden en deels eiwitten zijn betrokken bij het energiemetabolisme).

Substraten van het metabolisme - verbindingen afkomstig van voedsel. Onder hen stoten de belangrijkste voedingsstoffen (eiwitten, koolhydraten, lipiden) en kleine, die in kleine hoeveelheden (vitamines, mineralen).

De intensiteit van het metabolisme wordt bepaald door de behoefte van de cel aan bepaalde stoffen of energie, de regeling wordt op vier manieren uitgevoerd:

· Totaal percentage specifieke route reacties bepaald door de concentratie van elk van de enzymen van deze route, pH milieu, de intracellulaire concentratie van elk van de tussenproducten, concentratie van co-factoren en co-enzymen.

· De activiteit van regulatorische (allostere) enzymen die gewoonlijk de beginfasen van metabole routes katalyseren. De meeste van hen worden geremd door het eindproduct van dit pad en dit type remming wordt "op basis van feedback" genoemd.

· Genetische controle die de snelheid van de synthese van een enzym bepaalt. Een treffend voorbeeld is het verschijnen van induceerbare enzymen in een cel als reactie op de invoer van een overeenkomstig substraat.

· Hormonale regulatie. Een aantal hormonen kan vele enzymen van de metabolische routes activeren of remmen.

Levende organismen zijn thermodynamisch onstabiele systemen. Voor hun vorming en werking is een continue toevoer van energie in een vorm die geschikt is voor multidimensionaal gebruik noodzakelijk. Om energie te krijgen, hebben bijna alle levende wezens op de planeet zich aangepast om een ​​van de pyrofosfaatbindingen van ATP te hydrolyseren. In dit opzicht is een van de belangrijkste taken van bio-energetica van levende organismen de aanvulling van gebruikt ATP uit ADP en AMP.

De belangrijkste energiebron in de cel is de oxidatie van substraten met atmosferische zuurstof. Dit proces wordt op drie manieren uitgevoerd: door de toevoeging van zuurstof aan een koolstofatoom, door de verwijdering van waterstof of door het verlies van een elektron. In cellen verloopt de oxidatie in de vorm van opeenvolgende overdracht van waterstof en elektronen van het substraat naar zuurstof. Zuurstof speelt in dit geval de rol van een reducerende verbinding (oxidant). Oxidatieve reacties verlopen met het vrijkomen van energie. Voor biologische reacties die worden gekenmerkt door relatief kleine veranderingen in energie. Dit wordt bereikt door het oxidatieproces in een aantal tussenstadia te verpletteren, waardoor het in kleine porties in de vorm van macro-actieve verbindingen (ATP) kan worden opgeslagen. De reductie van een zuurstofatoom bij interactie met een paar protonen en elektronen leidt tot de vorming van een watermolecuul.

Datum toegevoegd: 2015-05-30; weergaven: 911; SCHRIJF HET WERK OP

Metabolisme: berekening van metabolisme en energie in het menselijk lichaam

Metabolisme - een set van biochemische processen die het lichaam voorzien van voedingsstoffen en energie die nodig is voor het leven. Complexe stoffen in het verteringsproces worden opgesplitst in elementen die dienen om chemische verbindingen te vormen voor het voeden van de cellen van organen met de actieve werking van zuurstof. Het verwijderen van vervalproducten uit het lichaam wordt uitgevoerd met behulp van het uitscheidingssysteem.

Metabolisme (metabolisme) bestaat uit twee nauw met elkaar verbonden metabolische processen in het menselijk lichaam: katabolisme en anabolisme, behoud van homeostase - de constantheid van de interne omgeving.

Katabolisme - energiemetabolisme, gedurende welke zich in drie fasen voordoet:

  1. 1. Voorbereidend - de transformatie van complexe organische verbindingen die de samenstelling van voedingsproducten binnenkomen in eenvoudigere: eiwitten veranderen in aminozuren, vetten - in vetzuren en glycerine, polysacchariden - in monosacchariden, nucleïnezuren - in nucleotiden. Deze reacties treden op in het maagdarmkanaal onder de katalytische werking van enzymen. De vrijgekomen energie wordt omgezet in warmte en dissipeert. Verder ondergaan de gevormde organische verbindingen oxidatie of nemen ze deel aan de synthese van substanties die nodig zijn voor het lichaam.
  2. 2. Zuurstofvrij (onvolledige oxidatie) - gekenmerkt door een verdere splitsing van organische stoffen zonder zuurstof. De belangrijkste energiebron in de cel is glucose. Het proces van anoxische oxidatie van glucose wordt glycolyse genoemd.
  3. 3. Ademen (volledige oxidatie) - gefaseerde oxidatieve reacties waarbij zuurstof betrokken is, leidend tot de vorming van koolstofdioxide en water.

Anabolisme (assimilatie) is een proces waarbij eenvoudige verbindingen die het gevolg zijn van katabolisme worden omgezet in complexe organische stoffen.

De energie die vrijkomt tijdens katabolisme is noodzakelijk voor assimilatie, en zorgt voor de vorming van enzymen. Deze laatste dienen als een katalysator voor chemische reacties die optreden tijdens katabolisme. De energie die vrijkomt bij de afbraak van organische stoffen wordt niet onmiddellijk door de cel gebruikt, maar wordt opgeslagen in de vorm van een ATP-verbinding (adenosinetrifosfaat). De cellulaire voorraad ATP wordt aangevuld tijdens het ademen.

De biologie van het metabolisme wordt gecontroleerd door regulerende mechanismen: zenuw en hormonaal, die de synthese van enzymen direct beïnvloeden of door de permeabiliteit van celmembranen naar boven te veranderen.

METABOLISME: wat het is en hoe het te verbeteren

Metabolisme is een proces van chemische transformaties van voedingsstoffen die ons lichaam binnenkomen. Metabolisme in eenvoudige woorden is wanneer het lichaam het voedsel dat we hebben geconsumeerd, afbreekt tot kleine componenten en daaruit nieuwe moleculen van ons lichaam bouwt.

De term metabolisme zelf is gevormd uit het Griekse woord "Metabole", wat zich vertaalt als "verandering" of "transformatie". Te veel omvat dit woord op zichzelf - en hormonale kenmerken en kenmerken van het lichaam en de directe afhankelijkheid van het lichaam van het aantal calorieën dat je consumeert. Daarom, om te verduidelijken, laten we alles in de juiste volgorde behandelen.

Wat is metabolisme en hoe kan het beter worden

Allereerst moeten degenen die zich bezighouden met "competent" gewichtsverlies nadenken over het metabolisme. Grofweg, maar begrijpelijk gesproken, metabolisme is een soort oven, waarvan de kracht de snelheid bepaalt waarmee onze calorieën worden verbrand. Een hoog niveau van metabolisme doet wonderen in het algemeen - het vermindert de hoeveelheid gehate calorieën tot een zodanige toestand dat het lichaam begint te voeden met zijn eigen reserves. Dus gaat het vet.

Wat is het metabolisme?

RMR (Resting Metabolic Rate) - het aantal calorieën, voldoende om de vitale functies van het lichaam te ondersteunen. Voor elk individu is deze indicator individueel - dit is een puur genetische realiteit.

Het volgende essentiële deel van het metabolisme is lichaamsmassa en spiermassa. Hier is er een directe afhankelijkheid van de ander: hogere spiermassa, hogere stofwisseling en omgekeerd. Waarom zou het? Ja, slechts een halve kilo spieren "vernietigt" 35-50 calorieën per dag. Dezelfde hoeveelheid vet bespaart slechts 5-10 calorieën.

Component nummer 3 - uw schildklier. Daarom is waardevol advies voor mensen boven de 30 jaar dat het zinvol is om naar de dokter te gaan en alle tests voor hormonen + echografie van de schildklier te doorstaan. Dat het een directe fusie heeft op metabolisme en vetverbranding.

Anabolisme en katabolisme

Twee even belangrijke concepten die direct verband houden met gezond metabolisme.

Anabolisme - een verzameling chemische processen die verantwoordelijk zijn voor de weefsels, cellen van uw lichaam, hun ontwikkeling en voor de synthese van aminozuren.

Katabolisme - het splitsen van voedselmoleculen voor hun latere transformatie in de energie van je lichaam.

Het is de energie afgeleid van katabolisme die nodig is voor het volledige leven van het organisme.

Dus hoe gebruik je echt je ingebouwde vetverbrander in de goede richting? Ja, alles is over het algemeen niet moeilijk.

De eerste fase - ga voor de spiegel staan, evalueer jezelf objectief en bepaal het type van je lichaamsbouw - dit is waar het metabolisme direct mee verbonden is, en in feite de eerste stap om je eigen vetverbrandingsmachine te controleren.

We zijn allemaal verschillend, maar de meeste wetenschappers zijn het eens over drie soorten structuren van menselijke lichamen:

ectomorfie

Het heeft een klein lichaam;

De vorm van de borst is vlak;

Spiermassa is vrij moeilijk te verkrijgen;

Zeer snel metabolisme.

Als u de "magere" ectomorf bent, dan is er behoefte aan een groot aantal calorieën. En hier is er een kleine ongetwijfeld vreugde - het is noodzakelijk dat de ectomorf vóór het naar bed gaan eet om de processen van katabolisme te deactiveren. Bijna alle fysieke inspanningen in ectomorfen moeten worden gericht op specifieke spiergroepen. Het zou leuk zijn om sportvoeding te gebruiken.

mesomorph

De build is atletisch, atletisch;

De vorm van het lichaam is rechthoekig;

Mesomorfen zijn meestal erg sterk;

Ervaar geen problemen met het opbouwen van spieren;

Kan problemen met overgewicht ondervinden.

Heb geen problemen met het opbouwen van spieren en het opbouwen van overtollig vet. Dit is niet goed - zorg er altijd voor dat je eet en in welke hoeveelheid. Dat wil zeggen, voor de mesomorfen is een goed gekozen dieet essentieel. Er kan ook niet zonder reguliere cardio worden gedaan.

endomorph

Ronde vorm van de figuur;

En spier- en vetmassa groeien, zoals ze zeggen, "met een knal";

Problemen hebben met afvallen;

Het belangrijkste voor endomorfen is het eiwitdieet berekend op basis van calorieën + reguliere cardiotraining - hardlopen, fietsen en wandelen.

De volgende fase is om te gaan met de concepten die volgen uit het bovenstaande - snel en langzaam metabolisme.

Langzaam metabolisme - uitgedrukt in hoge eetlust en gebrek aan verlangen om te bewegen en deel te nemen aan actieve sporten. Hier is het in de eerste plaats belangrijk om het eetpatroon en de voedingsgewoonten in het algemeen te veranderen. Na, zal het resultaat gemakkelijker zijn om fysieke activiteit te behouden.

Snel metabolisme - integendeel, komt tot uiting in de wens om minder te eten en meer te bewegen. Zulke mensen zijn vaak bedroefd door het feit dat het ondanks alle inspanningen catastrofaal moeilijk is om spiermassa te winnen. Mensen met een snel metabolisme hebben een goed, calorierijk dieet en een uitgebreid trainingssysteem nodig dat de ontvangen energie omzet in de juiste richting.

De laatste fase. Afslanken en metabole processen in uw lichaam verstandig gebruiken.

Waar hangt metabolisme van af?

1. Leeftijd, gewicht, lengte, geslacht, lichaam (lees over lichaamstypes, zie hierboven);

2. Voeding, oefening (en de juiste combinatie ervan, afhankelijk van het type lichaamsstructuur);

3. De gezondheidstoestand (stabiele hormonale achtergrond, die wordt gecontroleerd door een arts-endocrinoloog);

4. Geestelijke gezondheid (gebrek aan stress en andere psychotische factoren).

Stofwisselingsprocessen in vetweefsel zijn ongelooflijk traag in vergelijking met metabolisme in spierweefsel. Degenen die echt problemen hebben met overgewicht hebben minder energie nodig, maar eten nog steeds meer dan nodig is. Deze extra "opgegeten" energie wordt niet verbruikt, maar gaat snel in de vetreserves van ons lichaam - en waar anders kunnen we het stellen? Uiteraard is een dergelijk metabolisme om af te vallen niet mogelijk.

Overtollig vet, dat geleidelijk doordringt in de interne organen, beïnvloedt de stabiliteit van het endocriene systeem en schudt onze hormonen. Bij vrouwen veroorzaakt overtollig lichaamsvet bijvoorbeeld vertragingen of permanente cyclusstoringen. Er is de kans op het ontwikkelen van het metabool syndroom.

Wat is metabool syndroom?

Dit is een aandoening waarbij het onderhuidse vet leidt tot ernstige schendingen van de interne metabolische processen - lipide en koolhydraat. Dit is het geval waarin een persoon letterlijk van alles begint "op te zwellen". Er zijn hartproblemen en arteriële hypertensie. De druk en de hoeveelheid suiker in het bloed stijgt sterk.

Opgemerkt moet echter worden dat al deze symptomen geen verband houden met het metabool syndroom, als de indicatoren van uw lichaamsbouw (tailleomvang en gewicht) normaal zijn. Hoewel, zelfs in dit geval, is een bezoek aan de dokter vereist.

Hoe uw metabolisme te versnellen om gewicht te verliezen?

Stop jezelf voor de gek te houden!

Verwijder uit het dieet van vetten en eenvoudige koolhydraten (chocolade, brood, cakes, boter, enz.)

Beperk vetarme eiwitten (kipfilet, melk, eiwit) en vezels (fruit, groenten). Dus je verbetert eindelijk je stofwisseling en versnelt je metabolisme.

Verminder koolhydraten - integendeel, ze vertragen het metabolisme.

Wat is "metabolisme" (metabolisme) en waarom is het belangrijk om het te definiëren?

De term "metabolisme" (metabolisme) in het Grieks betekent "verandering" of "transformatie". Dus wat is er omgezet?

Metabolisme is de totaliteit van alle biochemische en energieprocessen in het lichaam, waarbij het binnenkomende voedsel, water, lucht wordt omgezet in energie en een aantal stoffen die nodig zijn voor het onderhoud van het leven. Deze functie stelt ons lichaam in staat om voedsel en andere middelen te gebruiken om de structuur te behouden, schade te herstellen, toxines te verwijderen, voortplanting. Met andere woorden, metabolisme is een noodzakelijk proces, zonder welke levende organismen zullen sterven.

Metabolismefuncties:

  1. behoud van de constantheid van de interne omgeving van het lichaam in voortdurend veranderende bestaansvoorwaarden en aanpassing aan veranderingen in externe omstandigheden.
  2. levensondersteuning, ontwikkeling en zelfreproductie.

Het metabolisme begint met de opname van de voedingsstoffen die nodig zijn om het leven te ondersteunen. Maar we absorberen de eiwitten, vetten en koolhydraten van iemand anders! En je moet je eigen bouwen. Wat moet je doen? Dat klopt! Splits de binnenkomende complexe stoffen in eenvoudiger componenten en bouw daaruit individuele eiwitten, vetten en koolhydraten. Dat wil zeggen, je moet eerst demonteren en dan bouwen.

Daarom kan het hele proces van metabolisme worden onderverdeeld in 2 nauw verwante componenten, de twee delen van één proces - het metabolisme.

1. Katabolisme zijn dergelijke processen in het lichaam die gericht zijn op het splitsen van voedsel evenals zijn eigen moleculen in eenvoudiger substanties, terwijl het energie vrijgeeft en het opslaat in de vorm van adenosine trifosfaat (ATP).
De eerste fase van katabolisme is het proces van de spijsvertering, waarbij eiwitten worden afgebroken tot aminozuren, koolhydraten tot glucose, lipiden tot glycerol en vetzuren. Vervolgens worden deze moleculen in de cellen omgezet in nog kleinere, bijvoorbeeld vetzuren - in acetyl-CoA, glucose - in pyruvaat, aminozuren - in oxaalacetaat, fumaraat en succinaat, enz. De belangrijkste eindproducten van katabolisme zijn water, koolstofdioxide, ammoniak, ureum.

De vernietiging van complexe stoffen is noodzakelijk voor de dringende behoeften van het verkrijgen van energie en het bouwen van nieuwe stoffen. Zonder katabolisme zou het lichaam zonder energie blijven, wat betekent dat het niet zou kunnen bestaan. Immers, deze energie zal in de toekomst gericht zijn op de synthese van noodzakelijke stoffen, het creëren van weefsels en de vernieuwing van het lichaam, dat wil zeggen anabolisme. Energie is ook nodig voor spiercontractie, overdracht van zenuwimpulsen, handhaving van de lichaamstemperatuur, enz.

2. Anabolisme - dit zijn stofwisselingsprocessen in het lichaam, die gericht zijn op de vorming van cellen en weefsels van dit organisme. Veel stoffen die worden verkregen als gevolg van katabolisme worden later door het lichaam gebruikt om andere stoffen (anabolisme) te synthetiseren.
Anabole processen vinden altijd plaats met de absorptie van ATP-energie. In de loop van het anabole metabolisme worden grotere moleculen gestructureerd uit kleinere moleculen, meer complexe structuren worden gevormd uit eenvoudiger structuren.
Dus, als gevolg van katabolisme en het daaropvolgende anabolisme, zijn eiwitten, vetten en koolhydraten karakteristiek voor het organisme van voedingsstoffen die het lichaam binnenkomen.

Tabel 1. Vergelijking van anabolisme en katabolisme.

Ondanks het tegenovergestelde van anabolisme en katabolisme, zijn ze onlosmakelijk met elkaar verbonden en kunnen ze niet zonder elkaar.
De combinatie van anabolisme en katabolisme processen is metabolisme of metabolisme.
Het evenwicht van deze twee componenten wordt gereguleerd door hormonen en zorgt ervoor dat het lichaam harmonieus werkt. Enzymen spelen de rol van katalysatoren in metabole processen.

Hoe wordt het metabolisme gemeten? Wat is het metabolisme?

Door het metabolisme te meten telt niemand natuurlijk het aantal nieuw gevormde of vernietigde cellen of weefsels.
Het niveau van metabolisme wordt gemeten door de hoeveelheid geabsorbeerde en afgegeven energie. We hebben het over de energie die het lichaam binnendringt met voedsel en wat iemand doorbrengt in het proces van het leven. Het wordt gemeten in calorieën.
Calorieën voor het lichaam - het is net benzine voor een auto. Dit is een energiebron waardoor het hart klopt, spieren samentrekken, de hersenen functioneren en een persoon ademt.

Wanneer ze zeggen 'verhoogd of verlaagd metabolisme', verwijst dit naar een verhoogde of verlaagde snelheid (of intensiteit) van uitwisseling.

De stofwisseling is het energieverbruik van het lichaam in de calorieën gedurende een bepaalde periode.

Hoeveel calorieën per dag wordt door een gezond persoon uitgegeven?
De energie die een persoon in het proces van het leven doorbrengt, omvat 3 componenten:
1) De energie die wordt verbruikt voor het hoofdmetabolisme (dit is de belangrijkste indicator van het metabolisme) +
2) De energie besteed aan de assimilatie van voedsel - de specifieke dynamische actie van voedsel (SDDP) +
3) De energie die wordt besteed aan lichamelijke activiteit.

Maar als het gaat om individueel verhoogd of verlaagd metabolisme, is dit precies de basale stofwisseling.

Basale uitwisseling - wat is het?

Basaal metabolisme is de minimale hoeveelheid energie die het lichaam nodig heeft om zijn normale vitale activiteit te handhaven onder omstandigheden van volledige rust 12 uur na het eten van voedsel in de waaktoestand en exclusief de invloed van alle externe en interne factoren.
Deze energie wordt besteed aan het in stand houden van de lichaamstemperatuur, de bloedcirculatie, ademhaling, uitscheiding, het endocriene systeem, de werking van het zenuwstelsel en de processen van cellulair metabolisme.
De hoofdruil toont hoe intensief het metabolisme en de energie in het lichaam stroomt.
Basaal metabolisme is afhankelijk van geslacht, gewicht, leeftijd, toestand van de interne organen, de invloed van externe factoren op het lichaam (gebrek aan of overmatige voeding, intensiteit van lichaamsbeweging, klimaat, enz.)
Basaal metabolisme kan toenemen of afnemen bij blootstelling aan externe of interne factoren. Dus het verlagen van de externe temperatuur verhoogt de hoofduitwisseling. Een verhoging van de omgevingstemperatuur verlaagt de basale stofwisseling.

Waarom is het belangrijk om de hoofdruil te kennen?

omdat belangrijkste metabolisme is een indicator van de intensiteit van het metabolisme en de energie in het lichaam, dan kunnen de veranderingen wijzen op de aanwezigheid van bepaalde ziekten.
Hiertoe wordt "due main exchange" vergeleken met "werkelijke hoofdruil".

Correct basaal metabolisme is een gemiddelde dat werd vastgesteld op basis van de resultaten van een onderzoek onder een groot aantal gezonde mensen. Het wordt als de norm beschouwd.
Volgens deze resultaten werden speciale tabellen opgesteld, die wijzen op het juiste basale metabolisme, rekening houdend met geslacht, leeftijd en gewicht.
De vereiste basisuitwisseling wordt als 100% beschouwd. Het wordt 24 uur lang in kcal gemeten.
Het juiste basale metabolisme van een gezonde volwassene is ongeveer 1 kcal per 1 kg lichaamsgewicht na 1 uur.

De feitelijke basisuitwisseling is de individuele basisuitwisseling van het individu. Het wordt uitgedrukt als een procentuele afwijking van de verschuldigde. Als de feitelijke hoofdruil wordt verhoogd - met een plusteken, als deze wordt verlaagd - met een minteken.

Een afwijking van de juiste waarde van +15 of -15% wordt als acceptabel beschouwd.
Afwijkingen van + 15% tot + 30% worden als twijfelachtig beschouwd, waarvoor observatie en controle noodzakelijk zijn.
Afwijkingen van + 30% tot + 50% worden beschouwd als matige afwijkingen, van + 50% tot + 70% zijn zwaar en meer dan + 70% worden als zeer zwaar beschouwd.
Een vermindering van de basale metabolische snelheid met 30-40% wordt ook beschouwd als gerelateerd aan de ziekte, waarvoor behandeling van deze ziekte nodig is.

De actuele basaalstofwisseling wordt bepaald door calorimetrie in speciale laboratoria.

metabolisme

Metabolisme (uit het Grieks. Μεταβολή - "transformatie, verandering"), of metabolisme - een reeks chemische reacties die in een levend organisme voorkomen om het leven te ondersteunen. Deze processen laten organismen groeien en vermenigvuldigen, hun structuren behouden en reageren op milieu-invloeden. Metabolisme wordt gewoonlijk in twee fasen verdeeld: tijdens katabolisme nemen complexe organische stoffen af ​​tot eenvoudiger; In het proces van anabolisme met de kosten van energie, worden stoffen zoals eiwitten, suikers, lipiden en nucleïnezuren gesynthetiseerd.

Het metabolisme vindt plaats tussen de cellen van het lichaam en de extracellulaire vloeistof, waarbij de consistentie van de samenstelling wordt gehandhaafd door de bloedcirculatie: tijdens de passage van bloed in de capillairen door de permeabele wanden van de haarvaten, is bloedplasma 40 keer volledig vernieuwd met interstitiële vloeistof. Een reeks van chemische metabole reacties worden metabole routes genoemd, waarbij, met de deelname van enzymen, sommige biologisch significante moleculen achtereenvolgens worden omgezet in andere. Enzymen spelen een belangrijke rol in metabole processen, omdat:

  • fungeren als biologische katalysatoren en verminderen de activeringsenergie van een chemische reactie;
  • kunt u metabole routes reguleren als reactie op veranderingen in de celomgeving of signalen van andere cellen.

Kenmerken van het metabolisme beïnvloeden of een bepaald molecuul geschikt zal zijn voor gebruik door het lichaam als energiebron. Sommige prokaryoten gebruiken bijvoorbeeld waterstofsulfide als energiebron, maar dit gas is giftig voor dieren. [1] De stofwisseling heeft ook invloed op de hoeveelheid voedsel die nodig is voor het lichaam.

De belangrijkste metabole routes en hun componenten zijn voor veel soorten hetzelfde, wat de eenheid van oorsprong van alle levende wezens aangeeft. [2] Sommige carbonzuren, die tricarboxylzuurcyclus-tussenproducten zijn, zijn bijvoorbeeld in alle organismen aanwezig, van bacteriën tot multicellulaire eukaryote organismen. [3] Overeenkomsten in metabolisme hebben waarschijnlijk te maken met de hoge efficiëntie van metabole routes, evenals hun vroege verschijning in de geschiedenis van de evolutie. [4] [5]

De inhoud

Biologische moleculen

Organische stoffen die alle levende wezens vormen (dieren, planten, schimmels en micro-organismen) worden voornamelijk vertegenwoordigd door aminozuren, koolhydraten, lipiden (vaak vetten genoemd) en nucleïnezuren. Omdat deze moleculen essentieel zijn voor het leven, zijn metabolische reacties gericht op het maken van deze moleculen bij het bouwen van cellen en weefsels of vernietigen ze om ze te gebruiken als energiebron. Veel belangrijke biochemische reacties worden gecombineerd om DNA en eiwitten te synthetiseren.

Aminozuren en eiwitten

Eiwitten zijn lineaire biopolymeren en bestaan ​​uit aminozuurresiduen verbonden door peptidebindingen. Sommige eiwitten zijn enzymen en katalyseren chemische reacties. Andere eiwitten hebben een structurele of mechanische functie (zij vormen bijvoorbeeld het cytoskelet). [6] Eiwitten spelen ook een belangrijke rol bij signaaltransductie in cellen, immuunresponsen, celaggregatie, actief membraantransport en regulering van de celcyclus. [7]

lipiden

Lipiden maken deel uit van biologische membranen, plasmamembranen zijn bijvoorbeeld componenten van co-enzymen en energiebronnen. [7] Lipiden zijn hydrofobe of amfifiele biologische moleculen die oplosbaar zijn in organische oplosmiddelen zoals benzeen of chloroform. [8] Vetten zijn een grote groep verbindingen die vetzuren en glycerine bevatten. Een driewaardig glycerolalcoholmolecuul dat drie esterbindingen met drie vetzuurmoleculen vormt, wordt een triglyceride genoemd. [9] Samen met vetzuurresiduen kunnen complexe lipiden bijvoorbeeld sphingosine (sphingolipiden), hydrofiele fosfaatgroepen (in fosfolipiden) zijn. Steroïden, zoals cholesterol, zijn een andere grote klasse van lipiden. [10]

koolhydraten

Suikers kunnen bestaan ​​in een ring of lineaire vorm in de vorm van aldehyden of ketonen, hebben verschillende hydroxylgroepen. Koolhydraten zijn de meest voorkomende biologische moleculen. Koolhydraten vervullen de volgende functies: energieopslag en transport (zetmeel, glycogeen), structureel (plantaardige cellulose, chitine bij dieren). [7] De meest voorkomende monomeren van suikers zijn hexosen - glucose, fructose en galactose. Monosacchariden maken deel uit van complexere lineaire of vertakte polysacchariden. [11]

nucleotiden

Polymere DNA- en RNA-moleculen zijn lange onvertakte ketens van nucleotiden. Nucleïnezuren vervullen de functie van het opslaan en implementeren van genetische informatie, die wordt uitgevoerd tijdens de processen van replicatie, transcriptie, translatie en biosynthese van eiwitten. [7] Informatie gecodeerd in nucleïnezuren wordt beschermd tegen wijzigingen door reparatiesystemen en wordt gerepliceerd met behulp van DNA-replicatie.

Sommige virussen hebben een RNA-bevattend genoom. Humaan immunodeficiëntievirus maakt bijvoorbeeld gebruik van reverse transcriptie om een ​​DNA-matrijs te creëren uit zijn eigen RNA-bevattende genoom. [12] Sommige RNA-moleculen hebben katalytische eigenschappen (ribozymen) en maken deel uit van spliceosomen en ribosomen.

Nucleosiden zijn de producten van toevoeging van stikstofhoudende basen aan ribosesuiker. Voorbeelden van stikstofhoudende basen zijn heterocyclische stikstofbevattende verbindingen, derivaten van purines en pyrimidines. Sommige nucleotiden werken ook als co-enzymen in reacties voor overdracht van functionele groepen. [13]

co-enzymen

Metabolisme omvat een breed scala aan chemische reacties, waarvan de meeste betrekking hebben op verschillende basistypes van overdrachtsreacties van functionele groepen. [14] Om functionele groepen over te brengen tussen enzymen die chemische reacties katalyseren, worden co-enzymen gebruikt. [13] Elke klasse van chemische overdrachtsreacties van functionele groepen wordt gekatalyseerd door individuele enzymen en hun co-factoren. [15]

Adenosine trifosfaat (ATP) is een van de centrale co-enzymen, een universele bron van celenergie. Dit nucleotide wordt gebruikt om de chemische energie die is opgeslagen in de macro-chemische bindingen over te brengen tussen verschillende chemische reacties. In cellen is er een kleine hoeveelheid ATP, die voortdurend wordt geregenereerd vanuit ADP en AMP. Het menselijk lichaam besteedt op de dag een massa ATP, gelijk aan de massa van zijn eigen lichaam. [15] ATP werkt als een verband tussen katabolisme en anabolisme: ATP-vormen in katabole reacties, en energie wordt geconsumeerd in anabole reacties. ATP werkt ook als een donor van de fosfaatgroep in fosforyleringsreacties.

Vitaminen zijn laagmoleculaire organische stoffen die in kleine hoeveelheden nodig zijn, en bijvoorbeeld bij mensen worden de meeste vitamines niet gesynthetiseerd, maar worden ze met voedsel of via de microflora-CT verkregen. Bij de mens zijn de meeste vitamines cofactoren van enzymen. De meeste vitamines krijgen biologische activiteit in een gemodificeerde vorm, bijvoorbeeld alle in water oplosbare vitamines in cellen worden gefosforyleerd of gecombineerd met nucleotiden. [16] Nicotinamide-adenine-dinucleotide (NADH) is een derivaat van vitamine B3 (niacine), en is een belangrijke co-enzym-waterstofacceptor. Honderden verschillende dehydrogenase-enzymen nemen elektronen weg uit substraatmoleculen en dragen ze over aan NAD + -moleculen, waardoor ze worden gereduceerd tot NADH. De geoxideerde vorm van co-enzym is een substraat voor verschillende reductasen in de cel. [17] NAD in een cel bestaat in twee gerelateerde vormen, NADH en NADPH. NAD + / NADH is belangrijker voor katabole reacties en NADP + / NADPH wordt vaker gebruikt bij anabole reacties.

Mineralen en Cofactoren

Anorganische elementen spelen een cruciale rol in het metabolisme. Ongeveer 99% van de massa van een zoogdier bestaat uit koolstof, stikstof, calcium, natrium, magnesium, chloor, kalium, waterstof, fosfor, zuurstof en zwavel. [18] Biologisch significante organische verbindingen (eiwitten, vetten, koolhydraten en nucleïnezuren) bevatten grote hoeveelheden koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor. [18]

Veel anorganische verbindingen zijn ionische elektrolyten. De belangrijkste voor het lichaam zijn ionen van natrium, kalium, calcium, magnesium, chloriden, fosfaten en bicarbonaten. Het evenwicht van deze ionen in de cel in de extracellulaire omgeving bepaalt de osmotische druk en pH. [19] Ionenconcentraties spelen ook een belangrijke rol bij het functioneren van zenuw- en spiercellen. Het actiepotentieel in exciteerbare weefsels treedt op tijdens de uitwisseling van ionen tussen de extracellulaire vloeistof en het cytoplasma. [20] Elektrolyten gaan de cel in en verlaten deze via ionkanalen in het plasmamembraan. Tijdens spiercontractie in het plasmamembraan, cytoplasma en T-buizen worden bijvoorbeeld calcium-, natrium- en kaliumionen getransporteerd. [21]

Overgangsmetalen in het lichaam zijn sporenelementen, de meest voorkomende zijn zink en ijzer. [22] [23] Deze metalen worden door sommige eiwitten gebruikt (bijvoorbeeld enzymen als cofactoren) en zijn belangrijk voor het reguleren van de activiteit van enzymen en transporteiwitten. [24] Cofactoren van enzymen zijn meestal stevig geassocieerd met een specifiek eiwit, maar ze kunnen tijdens het proces van katalyse worden gewijzigd, maar na het einde van de katalyse keren ze altijd terug naar hun oorspronkelijke staat (ze worden niet geconsumeerd). Metalen-sporenelementen worden door het lichaam opgenomen met behulp van speciale transporteiwitten en worden niet in het lichaam aangetroffen in een vrije toestand, omdat ze worden geassocieerd met specifieke dragereiwitten (bijvoorbeeld ferritine of metallothioneïnes). [25] [26]

katabolisme

Katabolisme verwijst naar metabole processen waarbij relatief grote organische moleculen van suikers, vetten en aminozuren afbreken. In de loop van het katabolisme worden eenvoudiger organische moleculen gevormd die nodig zijn voor de reacties van anabolisme (biosynthese). Vaak is het tijdens de reacties van katabolisme dat het lichaam energie mobiliseert, de energie van chemische bindingen van organische moleculen die verkregen zijn in het proces van voedselvertering omzet in beschikbare vormen: in de vorm van ATP, verminderde co-enzymen en transmembraan elektrochemisch potentieel. De term katabolisme is niet synoniem met "energiemetabolisme": in veel organismen (bijvoorbeeld in fototrofen) zijn de basisprocessen van energieopslag niet direct gerelateerd aan het splitsen van organische moleculen. De indeling van organismen door metabolisme kan gebaseerd zijn op de bron van energie en koolstof, wat in de onderstaande tabel wordt weergegeven. Organische moleculen worden gebruikt als een energiebron door organotrofen, lithotrofen gebruiken anorganische substraten en fototrofen verbruiken de energie van zonlicht. Al deze verschillende vormen van metabolisme zijn echter afhankelijk van redoxreacties, die geassocieerd zijn met de overdracht van elektronen uit gereduceerde donormoleculen, zoals organische moleculen, water, ammoniak, waterstofsulfide, naar acceptormoleculen, zoals zuurstof, nitraten of sulfaat. [27] Bij dieren gaan deze reacties gepaard met het splitsen van complexe organische moleculen in eenvoudiger, zoals koolstofdioxide en water. In fotosynthetiserende organismen - planten en cyanobacteriën - geven elektronenoverdrachtsreacties geen energie af, maar ze worden gebruikt als een manier om energie op te slaan die wordt geabsorbeerd door zonlicht. [28]

Katabolisme bij dieren kan worden onderverdeeld in drie hoofdfasen. Ten eerste worden grote organische moleculen zoals eiwitten, polysacchariden en lipiden afgebroken tot kleinere componenten buiten de cellen. Verder komen deze kleine moleculen de cellen binnen en veranderen in nog kleinere moleculen, bijvoorbeeld acetyl-CoA. Op zijn beurt wordt de acetylgroep van co-enzym A geoxideerd tot water en koolstofdioxide in de Krebs-cyclus en ademhalingsketen, terwijl de energie wordt vrijgemaakt die is opgeslagen in de vorm van ATP.

spijsvertering

Macromoleculen zoals zetmeel, cellulose of eiwitten moeten worden opgesplitst in kleinere eenheden voordat ze door cellen kunnen worden gebruikt. Verschillende klassen van enzymen zijn betrokken bij afbraak: proteasen die eiwitten splitsen in peptiden en aminozuren, glycosidasen die polysacchariden splitsen in oligo- en monosacchariden.

Micro-organismen scheiden hydrolytische enzymen uit in de ruimte om hen heen, [29] [30] dan anders dan dieren die dergelijke enzymen alleen uit gespecialiseerde glandulaire cellen afscheiden. [31] Aminozuren en monosacchariden, die het resultaat zijn van de activiteit van extracellulaire enzymen, gaan vervolgens de cellen binnen via actief transport. [32] [33]

Energie krijgen

In de loop van koolhydraatkatabolisme worden complexe suikers afgebroken tot monosacchariden, die door de cellen worden opgenomen. [34] Eenmaal binnen worden suikers (bijvoorbeeld glucose en fructose) tijdens glycolyse omgezet in pyruvaat, waardoor een bepaalde hoeveelheid ATP wordt geproduceerd. [35] Pyruvic acid (pyruvate) is een tussenproduct in verschillende metabole routes. De belangrijkste route van het pyruvaatmetabolisme is de omzetting in acetyl-CoA en vervolgens de intrede van tricarbonzuren in de cyclus. In dit geval wordt in de Krebs-cyclus in de vorm van ATP een deel van de energie opgeslagen en ook de moleculen NADH en FAD worden hersteld. Tijdens glycolyse en de tricarbonzuurcyclus wordt kooldioxide gevormd, dat een bijproduct is van vitale activiteit. Onder anaerobe omstandigheden produceert glycolyse van pyruvaat met de deelname van het enzym lactaatdehydrogenase lactaat en wordt NADH geoxideerd tot NAD +, dat opnieuw wordt gebruikt in glycolysereacties. Er is ook een alternatieve route voor het metabolisme van monosacchariden - de pentosefosfaatroute, waarbij reactiesergie wordt opgeslagen in de vorm van gereduceerd co-enzym NADPH en pentosen worden gevormd, bijvoorbeeld ribose, noodzakelijk voor de synthese van nucleïnezuren.

Vetten in de eerste fase van katabolisme worden gehydrolyseerd tot vrije vetzuren en glycerine. Vetzuren worden gesplitst in het proces van beta-oxidatie met de vorming van acetyl-CoA, die op zijn beurt verder wordt gekataboliseerd in de Krebs-cyclus, of gaat naar de synthese van nieuwe vetzuren. Vetzuren geven meer energie af dan koolhydraten, omdat vetten meer waterstofatomen bevatten in hun structuur.

Aminozuren worden ofwel gebruikt voor de synthese van eiwitten en andere biomoleculen, of worden geoxideerd tot ureum, koolstofdioxide en dienen als energiebron. [36] De oxidatieve route van aminozuurkatabolisme begint met de verwijdering van een aminogroep door transaminase-enzymen. Aminogroepen worden gebruikt in de ureumcyclus; aminozuren zonder aminogroepen worden ketozuren genoemd. Sommige ketozuren zijn tussenproducten van de Krebs-cyclus. Alfa-ketoglutaarzuur wordt bijvoorbeeld gevormd tijdens de deaminatie van glutamaat. [37] Glycogene aminozuren kunnen ook worden omgezet in glucose in gluconeogenese-reacties. [38]

Energie transformaties

Oxidatieve fosforylatie

Bij oxidatieve fosforylatie worden elektronen die in voedselmoleculen in metabole routes worden verwijderd (bijvoorbeeld in de Krebs-cyclus) overgebracht naar zuurstof en de vrijgemaakte energie wordt gebruikt om ATP te synthetiseren. In eukaryoten wordt dit proces uitgevoerd met de deelname van een aantal eiwitten gefixeerd in de membranen van mitochondria, de ademhalingsketen van elektronenoverdracht genoemd. In prokaryoten zijn deze eiwitten aanwezig in het binnenmembraan van de celwand. [39] De eiwitten van de elektronoverdrachtsketen maken gebruik van de energie die wordt verkregen door elektronen van gereduceerde moleculen (bijvoorbeeld NADH) over te brengen naar zuurstof om protonen door het membraan te transporteren. [40]

Wanneer protonen worden gepompt, ontstaat een verschil in de concentraties van waterstofionen en ontstaat een elektrochemische gradiënt. [41] Deze kracht geeft de protonen terug naar de mitochondria via de basis van ATP-synthase. De protonstroom zorgt ervoor dat de ring van de c-subunits van het enzym roteert, waardoor het actieve centrum van het synthase de vorm verandert en adenosinedifosfaat fosforyleert, waardoor het in ATP verandert. [15]

Energie van anorganische verbindingen

Chemolithotropen worden prokaryoten genoemd die een speciaal type metabolisme hebben, waarbij energie wordt gevormd als gevolg van de oxidatie van anorganische verbindingen. Chemolithotrofen kunnen moleculaire waterstof, [42] zwavelverbindingen (bijvoorbeeld sulfiden, waterstofsulfide en thiosulfaat), [1] ijzer (II) oxide [43] of ammoniak oxideren. [44] In dit geval wordt de energie van de oxidatie van deze verbindingen gevormd met behulp van elektronenacceptoren, zoals zuurstof of nitrieten. [45] De processen voor het verkrijgen van energie uit anorganische stoffen spelen een belangrijke rol in biogeochemische cycli zoals acetogenese, nitrificatie en denitrificatie. [46] [47]

Energie uit zonlicht

De energie van zonlicht wordt geabsorbeerd door planten, cyanobacteriën, paarse bacteriën, groene zwavelbacteriën en sommige protozoa. Dit proces wordt vaak gecombineerd met de omzetting van koolstofdioxide in organische verbindingen, als onderdeel van het fotosyntheseproces (zie hieronder). Energieopvang en koolstoffixatie systemen in sommige prokaryoten kunnen afzonderlijk werken (bijvoorbeeld in paarse en groene zwavelbacteriën). [48] ​​[49]

In veel organismen is de absorptie van zonne-energie in principe vergelijkbaar met oxidatieve fosforylatie, omdat energie wordt opgeslagen in de vorm van een protonconcentratiegradiënt en de proton-aandrijvende kracht leidt tot ATP-synthese. [15] De elektronen die nodig zijn voor deze transportketen zijn afkomstig van licht-oogstende eiwitten, centra van fotosynthetische reacties genoemd (een voorbeeld van rhodopsins). Afhankelijk van het type fotosynthetische pigmenten worden twee soorten reactiecentra geclassificeerd; momenteel hebben de meeste fotosynthetische bacteriën slechts één type, terwijl planten en cyanobacteriën twee zijn. [50]

In planten, algen en cyanobacteriën gebruikt Photosystem II lichtenergie om elektronen uit het water te verwijderen, terwijl moleculaire zuurstof vrijkomt als bijproduct van de reactie. De elektronen komen vervolgens in het cytochrome b6f-complex, dat energie gebruikt om protonen door het thylakoïde membraan in chloroplasten over te brengen. [7] Onder invloed van een elektrochemische gradiënt bewegen protonen terug door het membraan en activeren ATP-synthase. De elektronen passeren vervolgens door het fotosysteem I en kunnen worden gebruikt om het co-enzym NADP + te oxideren, voor gebruik in de Calvin-cyclus of recycling om extra ATP-moleculen te vormen. [51]

anabolisme

Anabolisme - een reeks metabole processen van de biosynthese van complexe moleculen met de uitgave van energie. De complexe moleculen die deel uitmaken van de cellulaire structuren worden achtereenvolgens gesynthetiseerd uit eenvoudiger precursors. Anabolisme omvat drie hoofdstadia, die elk worden gekatalyseerd door een gespecialiseerd enzym. In de eerste fase worden precursormoleculen gesynthetiseerd, bijvoorbeeld aminozuren, monosacchariden, terpenoïden en nucleotiden. In de tweede fase worden de voorgangers met de besteding van ATP-energie omgezet in geactiveerde vormen. In de derde fase worden de geactiveerde monomeren gecombineerd tot meer complexe moleculen, bijvoorbeeld eiwitten, polysacchariden, lipiden en nucleïnezuren.

Niet alle levende organismen kunnen alle biologisch actieve moleculen synthetiseren. Autotrophs (bijvoorbeeld planten) kunnen complexe organische moleculen van dergelijke eenvoudige anorganische laag-moleculaire stoffen zoals koolstofdioxide en water synthetiseren. Heterotrofen hebben een bron van complexere stoffen nodig, zoals monosachariden en aminozuren, om meer complexe moleculen te maken. Organismen worden geclassificeerd op basis van hun belangrijkste energiebronnen: photoautotrophs en photoheterotrophs ontlenen energie aan zonlicht, terwijl chemoautotrophs en hemoheterotrophs energie afleiden van anorganische oxidatiereacties.

Koolstofvastlegging

Fotosynthese is het proces van de biosynthese van suikers uit kooldioxide, waarbij de benodigde energie wordt geabsorbeerd door zonlicht. In planten, cyanobacteriën en algen vindt fotolyse van water plaats tijdens zuurstof fotosynthese, terwijl zuurstof wordt afgegeven als een bijproduct. CO. Converteren2 ATP en NADPH opgeslagen in fotosystemen worden gebruikt in 3-fosfoglyceraat. De koolstofbindende reactie wordt uitgevoerd met behulp van het enzym ribulose-bisfosfaatcarboxylase en maakt deel uit van de Calvin-cyclus. [52] In planten worden drie soorten fotosynthese geclassificeerd - langs het pad van drie-koolstofmoleculen, langs het pad van vier-koolstofmoleculen (C4) en CAM-fotosynthese. Drie soorten fotosynthese verschillen in de manier van bindend koolstofdioxide en zijn ingang in de Calvin-cyclus; in C3-planten, CO-binding2 komt rechtstreeks voor in de Calvin-cyclus en bij C4 en CAM CO2 eerder opgenomen in andere verbindingen. Verschillende vormen van fotosynthese zijn aanpassingen aan de intense stroom van zonlicht en droge omstandigheden. [53]

Bij fotosynthetiserende prokaryoten zijn koolstofbindende mechanismen meer divers. Koolstofdioxide kan worden vastgelegd in de Calvin-cyclus, in de omgekeerde Krebs-cyclus [54] of in acetyl-CoA-carboxyleringsreacties. [55] [56] Prokaryoten - chemoautotrofen binden ook CO2 door de cyclus van Calvijn, maar voor de reactie met behulp van energie uit anorganische verbindingen. [57]

Koolhydraten en glycanen

Tijdens het suikeranabolisme kunnen eenvoudige organische zuren worden omgezet in monosacchariden, bijvoorbeeld glucose, en vervolgens worden gebruikt voor het synthetiseren van polysacchariden, zoals zetmeel. De vorming van glucose uit verbindingen zoals pyruvaat, lactaat, glycerine, 3-fosfoglyceraat en aminozuren wordt gluconeogenese genoemd. In het proces van gluconeogenese wordt pyruvaat omgezet in glucose-6-fosfaat via een reeks tussenproducten, waarvan er veel ook tijdens glycolyse worden gevormd. [35] Gluconeogenese is echter niet alleen glycolyse in de tegenovergestelde richting, omdat verschillende chemische reacties speciale enzymen katalyseren, wat het mogelijk maakt om de processen van vorming en afbraak van glucose onafhankelijk te reguleren. [58] [59]

Veel organismen slaan voedingsstoffen op in de vorm van lipiden en vetten, maar gewervelde dieren hebben geen enzymen die de omzetting van acetyl-CoA (een product van vetzuurmetabolisme) in pyruvaat (gluconeogenese-substraat) katalyseren. [60] Na lang vasten beginnen vertebraten ketonlichamen te synthetiseren uit vetzuren, die glucose in weefsels zoals de hersenen kunnen vervangen. [61] In planten en bacteriën wordt dit metabolische probleem opgelost door de glyoxylate-cyclus te gebruiken, die de decarboxylatiestap in de citroenzuurcyclus omzeilt en het acetyl-CoA in oxaloacetaat laat omzetten en vervolgens voor de glucose-synthese gebruikt. [60] [62]

Polysacchariden voeren structurele en metabole functies uit en kunnen ook worden gekoppeld aan lipiden (glycolipiden) en eiwitten (glycoproteïnen) met behulp van oligosaccharide-transferase-enzymen. [63] [64]

Vetzuren, isoprenoïden en steroïden

Vetzuren worden gevormd door synthasen van vetzuren uit acetyl CoA. Het koolstofskelet van vetzuren wordt uitgebreid in een cyclus van reacties waarin een acetylgroep eerst samenkomt, vervolgens wordt de carbonylgroep gereduceerd tot een hydroxylgroep, vervolgens vindt dehydratie en daaropvolgende reductie plaats. Vetzuurbiosynthese-enzymen worden in twee groepen ingedeeld: bij dieren en schimmels worden alle vetzuursynthesereacties uitgevoerd door één multifunctioneel eiwit van type I, [65] in plantenplastiden en in bacteriën wordt elke fase gekatalyseerd door afzonderlijke type II-enzymen. [66] [67]

Terpenen en terpenoïden zijn vertegenwoordigers van de meest talrijke soorten plantaardige natuurlijke producten. [68] Vertegenwoordigers van deze groep stoffen zijn afgeleid van isopreen en worden gevormd uit geactiveerde precursoren van isopentylpyrofosfaat en dimethyl-methylpyrofosfaat, die op hun beurt in verschillende metabolische reacties worden gevormd. [69] In dieren en archaea worden isopentylpyrofosfaat en dimethylallylpyrofosfaat gesynthetiseerd uit de acetyl CoA in de mevalonaatroute [70], terwijl in planten en bacteriën de substraten van de niet-memalonaatroute pyruvaat en glyceraldehyde-3-fosfaat zijn. [69] [71] In steroïde biosynthesereacties combineren isopreenmoleculen squalene, dat vervolgens cyclische structuren vormt om lanosterol te vormen. [72] Lanosterol kan worden omgezet in andere steroïden, zoals cholesterol en ergosterol. [72] [73]

eiwitten

Organismen verschillen in hun vermogen om 20 gemeenschappelijke aminozuren te synthetiseren. De meeste bacteriën en planten kunnen alle 20 synthetiseren, maar zoogdieren kunnen slechts 11 essentiële aminozuren synthetiseren. [7] Dus, in het geval van zoogdieren, moeten 9 essentiële aminozuren worden verkregen uit voedsel. Alle aminozuren worden gesynthetiseerd uit tussenproducten van glycolyse, citroenzuurcyclus of de pentose monofosfaatroute. De overdracht van aminogroepen van aminozuren naar alfa-ketozuren wordt transaminatie genoemd. Donoramino-groepen zijn glutamaat en glutamine. [74]

Aminozuren verbonden door peptidebindingen vormen eiwitten. Elk eiwit heeft een unieke sequentie van aminozuurresiduen (de primaire structuur van het eiwit). Net zoals de letters van het alfabet kunnen worden gecombineerd om bijna oneindige woordvariaties te vormen, kunnen aminozuren in de ene volgorde of een andere binden en verschillende eiwitten vormen. Het enzym Aminoacyl-tRNA-synthetase katalyseert ATP-afhankelijke binding van aminozuren aan tRNA door esterbindingen, met de vorming van aminoacyl-tRNA. [75] Aminoacyl-tRNA zijn substraten voor ribosomen, die aminozuren combineren in lange polypeptideketens met behulp van een mRNA-template. [76]

nucleotiden

Nucleotiden worden gevormd uit aminozuren, kooldioxide en mierenzuur in een reeks reacties die een grote hoeveelheid energie nodig hebben om te stromen. [77] [78] Dat is de reden waarom de meeste organismen efficiënte systemen hebben voor het behoud van eerder gesynthetiseerde nucleotiden en stikstofhoudende basen. [77] [79] Purines worden gesynthetiseerd als nucleosiden (voornamelijk geassocieerd met ribose). Adenine en guanine worden gevormd uit inosine monofosfaat, dat wordt gesynthetiseerd uit glycine, glutamine en aspartaat met de deelname van methyleen-tetrahydrofolaat. Pyrimidines worden gesynthetiseerd uit orotaat, dat wordt gevormd uit glutamine en aspartaat. [80]

Xenobiotica en oxidatief metabolisme

Alle organismen worden voortdurend blootgesteld aan verbindingen waarvan de accumulatie schadelijk kan zijn voor de cellen. Dergelijke potentieel gevaarlijke vreemde stoffen worden xenobiotica genoemd. [81] Xenobiotica, zoals synthetische drugs en giftige stoffen van natuurlijke oorsprong, worden ontgift door gespecialiseerde enzymen. Bij de mens worden dergelijke enzymen bijvoorbeeld weergegeven door cytochrome oxidasen, [82] glucuronyltransferase, [83] en glutathione S-transferase. [84] Dit enzymsysteem werkt in drie stadia: in de eerste fase worden xenobiotica geoxideerd, dan komt conjugatie van in water oplosbare groepen in moleculen voor, vervolgens kunnen gemodificeerde wateroplosbare xenobiotica uit cellen worden verwijderd en worden gemetaboliseerd voordat ze worden uitgescheiden. De beschreven reacties spelen een belangrijke rol bij de microbiële afbraak van verontreinigende stoffen en bioremediatie van vervuilde gronden en olielozingen. [85] Veel van dergelijke reacties vinden plaats met de deelname van multicellulaire organismen, maar vanwege de ongelooflijke diversiteit, kunnen micro-organismen een veel groter aantal xenobiotica aan dan multicellulaire organismen, en kunnen zelfs persistente organische verontreinigende stoffen, zoals organochloorverbindingen, vernietigen. [86]

Een gerelateerd probleem voor aerobe organismen is oxidatieve stress. [87] Tijdens het proces van oxidatieve fosforylatie en de vorming van disulfidebindingen tijdens het leggen van het eiwit, worden actieve zuurstofvormen, zoals waterstofperoxide, gevormd. [88] Deze schadelijke oxidanten worden verwijderd door antioxidanten, zoals glutathion en katalase en peroxidase-enzymen. [89] [90]

Thermodynamica van levende organismen

Levende organismen gehoorzamen de principes van de thermodynamica, die de transformaties van warmte en werk beschrijven. De tweede wet van de thermodynamica zegt dat entropie niet afneemt in een geïsoleerd systeem. Hoewel de ongelooflijke complexiteit van levende organismen duidelijk in tegenspraak is met deze wet, is het leven mogelijk, omdat alle organismen open systemen zijn die materie en energie uitwisselen met de omgeving. Levende systemen bevinden zich dus niet in thermodynamisch evenwicht, maar fungeren in plaats daarvan als een dissipatief systeem dat hun staat van complexe organisatie handhaaft en een grotere toename van entropie door de omgeving veroorzaakt. [91] In het celmetabolisme wordt dit bereikt door spontaan katabolisme te combineren met niet-spontaan anabolisme. In thermodynamische omstandigheden handhaaft het metabolisme de orde door het creëren van wanorde. [92]

Regeling en besturing

Homeostase is de constantheid van de interne omgeving van het lichaam. Omdat de omgeving van de meeste organismen voortdurend verandert, om de omstandigheden in de cellen constant te houden, moeten de metabolische reacties nauwkeurig worden gereguleerd. [93] [94] De regulering van het metabolisme maakt het voor organismen mogelijk om op signalen te reageren en actief interactie te hebben met de omgeving. [95] In het geval van een enzym bestaat regulering uit het verhogen en verlagen van zijn activiteit als reactie op signalen. Aan de andere kant heeft het enzym enige controle over de metabole route, die wordt gedefinieerd als het effect van het veranderen van de activiteit van het enzym op een bepaalde metabolische route. [96]

Er zijn verschillende niveaus van regulatie van het metabolisme. In de metabole route vindt zelfregulatie plaats op het niveau van het substraat of product; bijvoorbeeld het verminderen van de hoeveelheid product kan een toename in de substraatstroom van de reactie langs een gegeven pad compenseren. [97] Dit type regulatie omvat vaak allosterische regulatie van de activiteit van bepaalde enzymen in de metabole routes. [98] Externe controle omvat een cel van een meercellig organisme dat het metabolisme verandert in reactie op signalen van andere cellen. Deze signalen, meestal in de vorm van oplosbare boodschappers, zoals hormonen en groeifactoren, worden bepaald door specifieke receptoren op het celoppervlak. [99] Deze signalen worden vervolgens in de cel verzonden door een systeem van tweede boodschappers, die vaak worden geassocieerd met eiwitfosforylering. [100]

Een goed bestudeerd voorbeeld van externe controle is de regulatie van het glucosemetabolisme door insuline. [101] Insuline wordt geproduceerd als reactie op een verhoging van de bloedglucosespiegels. Het hormoon bindt zich aan de insulinereceptor op het celoppervlak en vervolgens wordt een cascade van proteïnekinasen geactiveerd, die de opname van glucosemoleculen door de cellen waarborgen en deze omzetten in vetzuurmoleculen en glycogeen. [102] Glycogeenmetabolisme wordt gecontroleerd door de activiteit van fosforylase (het enzym dat glycogeen afbreekt) en glycogeensynthase (het enzym dat het vormt). Deze enzymen zijn met elkaar verbonden; fosforylering wordt geremd door glycogeensynthase, maar wordt geactiveerd door fosforylase. Insuline veroorzaakt glycogeensynthese door proteïnefosfatasen te activeren en vermindert de fosforylering van deze enzymen. [103]

evolutie

De belangrijkste metabole routes die hierboven zijn beschreven, bijvoorbeeld glycolyse en de Krebs-cyclus, zijn aanwezig in alle drie de domeinen van levende wezens en worden aangetroffen in de laatste universele gemeenschappelijke voorouder. [3] [104] Deze universele voorouder was een prokaryoot en waarschijnlijk een methaan met aminozuur-, nucleotide-, koolhydraat- en lipidemetabolisme. [105] [106] Het behoud van deze oude metabole routes in evolutie kan het gevolg zijn van het feit dat deze reacties optimaal zijn voor het oplossen van specifieke problemen met het metabolisme. Aldus worden de eindproducten van glycolyse en de Krebs-cyclus gevormd met hoge efficiëntie en met een minimum aantal trappen. [4] [5] De eerste metabole routes gebaseerd op enzymen konden deel uitmaken van het purine nucleotide metabolisme van de vorige metabole routes waren onderdeel van de oude RNA-wereld. [107]

Er zijn veel modellen voorgesteld om de mechanismen te beschrijven waarmee nieuwe metabole routes evolueerden. Deze omvatten de sequentiële toevoeging van nieuwe enzymen aan een korte voorouderlijke pathway, duplicatie en vervolgens de divergentie van alle pathways, evenals een set van reeds bestaande enzymen en hun assemblage in een nieuwe reactieweg. [108] Het relatieve belang van deze mechanismen is onduidelijk, maar genomische studies hebben aangetoond dat enzymen in de metabolische route hoogstwaarschijnlijk een gemeenschappelijke oorsprong hebben, wat suggereert dat veel paden stap voor stap zijn geëvolueerd met nieuwe functies die zijn gecreëerd op basis van reeds bestaande stadia van het pad. [109] Een alternatief model gebaseerd op onderzoek dat de evolutie van de structuur van eiwitten in metabole bindingen traceert; suggereren dat enzymen werden samengesteld om vergelijkbare functies uit te voeren in verschillende metabole routes [110] Deze assemblageprocessen leidden tot de evolutie van een enzymatisch mozaïek. [111] Sommige delen van het metabolisme bestonden mogelijk als "modules" die op verschillende manieren kunnen worden hergebruikt om vergelijkbare functies uit te voeren. [112]

Evolutie kan ook leiden tot verlies van metabole functies. In sommige parasieten bijvoorbeeld, gaan metabole processen die niet belangrijk zijn om te overleven verloren en worden kant-en-klare aminozuren, nucleotiden en koolhydraten verkregen van de gastheer. [113] Vergelijkbare endotybiotische organismen vereenvoudigen de metabole capaciteit. [114]

Onderzoeksmethoden

Klassiek wordt het metabolisme bestudeerd met een vereenvoudigde benadering die zich richt op een enkele metabole route. Vooral waardevol is het gebruik van gelabelde atomen op het organismische, weefsel- en cellulaire niveau, die de paden bepalen van voorlopers tot eindproducten door radioactief gemerkte tussenproducten te identificeren. [115] De enzymen die deze chemische reacties katalyseren, kunnen vervolgens worden geïsoleerd om hun kinetiek en respons op remmers te bestuderen. Een parallelle benadering is om kleine moleculen in cellen of weefsels te identificeren; de complete set van deze moleculen wordt een metabolisme genoemd. Over het algemeen bieden deze onderzoeken een goed inzicht in de structuur en functies van eenvoudige metabole routes, maar zijn ze onvoldoende voor toepassing op meer complexe systemen, zoals het volledige metabolisme van een cel. [116]

Het idee van de complexiteit van metabole netwerken in cellen, die duizenden verschillende enzymen bevatten, wordt weerspiegeld in de afbeelding rechts, die alleen interacties toont tussen 43 eiwitten en 40 metabolieten, die worden gereguleerd door 45.000 genen. [117] Het is nu echter mogelijk om dergelijke genoomgegevens te gebruiken om een ​​compleet netwerk van biochemische reacties na te bootsen en meer holistische wiskundige modellen te vormen die hun gedrag kunnen verklaren en voorspellen. [118] Deze modellen zijn met name sterk wanneer ze worden gebruikt voor het integreren van pathway- en metabolietgegevens die zijn afgeleid van klassieke methoden met genexpressiegegevens uit proteomische en DNA-microarraystudies. [119] Met deze methoden wordt een model van het menselijk metabolisme gecreëerd, dat zal dienen als een leidraad voor toekomstig geneesmiddelenonderzoek en biochemisch onderzoek. [120] Deze modellen worden momenteel gebruikt in netwerkanalyse om ziekten van de mens te classificeren in groepen die verschillen in totale eiwitten of metabolieten. [121] [122]

Een treffend voorbeeld van bacteriële metabole netwerken is de vlinderdasinrichting [123] [124] [125], waarvan de structuur de introductie mogelijk maakt van een breed scala aan voedingsstoffen en de productie van een grote verscheidenheid aan producten en complexe macromoleculen met relatief weinig gewone tussenproducten.

De belangrijkste technologische basis van deze informatie is metabolic engineering. Hier zijn organismen, zoals gist, planten of bacteriën, genetisch gemodificeerd om ze effectiever te maken in de biotechnologie en te helpen bij de vervaardiging van medicijnen, zoals antibiotica of industriële chemicaliën, zoals 1,3-propaandiol en shikiminezuur. [126] Deze genetische modificaties zijn meestal gericht op het verminderen van de hoeveelheid energie die wordt gebruikt om producten te produceren, de opbrengsten te verhogen en productieafval te verminderen. [127]

Geschiedenis van

De geschiedenis van de studie van het metabolisme bestrijkt verschillende eeuwen. Studies begonnen met de studie van dierlijke organismen, in de moderne biochemie, het bestuderen van individuele metabole reacties. Het concept van metabolisme komt het eerst voor in het werk van Ibn al-Nafis (1213-1288), die schreef dat "het lichaam en de delen ervan in een constante staat van desintegratie en voeding zijn, zodat het onvermijdelijk permanente veranderingen ondergaat". [128] De eerste gecontroleerde experimenten op het menselijk metabolisme werden gepubliceerd door Santorio Santorio in 1614 in het Italiaans. Ars de statica medicina. [129] Hij vertelde hoe hij zelf woog vóór en na het eten, slapen, werken, seks, op een lege maag, na het drinken en urine. Hij ontdekte dat het grootste deel van het voedsel dat hij nam verloren was als gevolg van een proces dat 'onzichtbare verdamping' wordt genoemd.

In vroege studies werden de mechanismen van metabole reacties niet gevonden en men dacht dat levend weefsel het levende weefsel controleert. [130] In de 19e eeuw concludeerde Louis Pasteur dat fermentatie wordt gekatalyseerd door stoffen uit gistcellen, die hij enzymen noemde. Pasteur schreef dat "alcoholische gisting een actie is die geassocieerd is met het leven en wordt georganiseerd door gistcellen en niet wordt geassocieerd met de dood of afbraak van cellen." [131] Deze ontdekking, samen met de publicatie van Friedrich Wöhler in 1828 over de chemische synthese van ureum [132], heeft aangetoond dat organische verbindingen en chemische reacties die in cellen worden aangetroffen, in principe niet verschillen, zoals bij andere secties van de chemie.

De ontdekking van enzymen aan het begin van de 20e eeuw door Edward Buchner scheidde de studie van metabole reacties uit de studie van cellen en leidde tot de ontwikkeling van biochemie als een wetenschap. [133] Een van de succesvolle biochemici van het begin van de twintigste eeuw was Hans Adolph Krebs, die een enorme bijdrage leverde aan de studie van het metabolisme. [134] Krebs beschreef de ureumcyclus en later, in samenwerking met Hans Kornberg, de citroenzuurcyclus en de glyoxylatiecyclus. [135] [62] In moderne biochemische studies worden op grote schaal nieuwe methoden gebruikt, zoals chromatografie, röntgendiffractie, NMR-spectroscopie, elektronenmicroscopie en de methode van klassieke moleculaire dynamica. Met deze methoden kunt u de vele moleculen en metabole routes in cellen gedetailleerd ontdekken en bestuderen.

Een kind op de hiel heeft een eelt of een sop: hoe te behandelen?

Dieet nummer 5 tafel - recepten