Ο μεταβολισμός είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει όλες τις χημικές αντιδράσεις που εμπλέκονται στη διατήρηση της ζωντανής κατάστασης των κυττάρων και του οργανισμού.
Ο μεταβολισμός περιλαμβάνει δύο κατηγορίες:
- Καταβολισμός: Η κατανομή των μορίων για την απόκτηση ενέργειας
- Αναβολισμός: Η σύνθεση όλων των ενώσεων που χρειάζονται τα κύτταρα
Διατροφή, μεταβολισμός και ενέργεια
Η διατροφή είναι το κλειδί του μεταβολισμού. Οι δίοδοι του μεταβολισμού βασίζονται στα θρεπτικά συστατικά που διασπώνται για να παράγουν ενέργεια. Αυτή η ενέργεια με τη σειρά της απαιτείται από το σώμα να συνθέσει νέες πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα (DNA, RNA) κλπ.
Τα θρεπτικά συστατικά σε σχέση με τον μεταβολισμό περιλαμβάνουν σωματικές απαιτήσεις για διάφορες ουσίες, μεμονωμένες λειτουργίες στο σώμα, αναγκαία ποσότητα ενέργειας και κατώτατο επίπεδο σωστής λειτουργίας.
Τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά παρέχουν την ενέργεια (θερμίδες) και τις εκείνες χημικές ουσίες που το ίδιο το σώμα δεν μπορεί να συνθέσει. Τα τρόφιμα παρέχουν μια ποικιλία ουσιών που είναι απαραίτητες για την κατασκευή, συντήρηση και επισκευή των ιστών του σώματος και για την αποτελεσματική λειτουργία του.
Η διατροφή ενός ατόμου πρέπει να περιέχει όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά όπως ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο, ο φώσφορος, το θείο και περίπου 20 άλλα ανόργανα στοιχεία. Τα κύρια στοιχεία παρέχονται σε υδατάνθρακες, λιπίδια και πρωτεΐνες. Επιπλέον, είναι απαραίτητες οι βιταμίνες, τα μέταλλα και, φυσικά, το νερό.
Μεταβολισμός: Τι ρόλο παίζουν οι υδατάνθρακες
Τα τρόφιμα παρέχουν στο σώμα υδατάνθρακες σε τρεις μορφές: άμυλο, ζάχαρη και κυτταρίνη (ίνες). Τα άμυλα και τα σάκχαρα αποτελούν σημαντικές και ουσιαστικές πηγές ενέργειας για τον άνθρωπο. Οι ίνες συμβάλλουν στο αίσθημα πληρότητας και καλής λειτουργία του εντέρου στη διατροφή.
Οι ιστοί εξαρτώνται από τη γλυκόζη για όλες τους τις δραστηριότητες. Οι υδατάνθρακες και τα σάκχαρα παράγουν γλυκόζη μέσω της πέψης ή του μεταβολισμού.
Η χημική αντίδραση για την καύση της γλυκόζης γράφεται ως:
C6H12O6 + 6O2 —–> 6 CO2 + 6 H2O + ενέργεια
Οι περισσότεροι άνθρωποι καταναλώνουν περίπου το ήμισυ της διατροφής τους σε υδατάνθρακες. Αυτοί προέρχονται από το ρύζι, το σιτάρι, το ψωμί, τις πατάτες, τα ζυμαρικά κλπ.
Μεταβολισμός: Τι ρόλο παίζουν οι πρωτεΐνες
Οι πρωτεΐνες είναι οι κύριοι κατασκευαστές ιστών στο σώμα. Είναι μέρος κάθε κυττάρου στο σώμα. Οι πρωτεΐνες βοηθούν στη δομή των κυττάρων, τις λειτουργίες, τον σχηματισμό αιμοσφαιρίνης για την μεταφορά οξυγόνου, τα ένζυμα για να πραγματοποιήσουν ζωτικές αντιδράσεις και μια πληθώρα άλλων λειτουργιών στο σώμα. Οι πρωτεΐνες είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την παροχή αζώτου για το γενετικό υλικό του DNA και του RNA και την παραγωγή ενέργειας.
Οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητες για τη διατροφή επειδή περιέχουν αμινοξέα. Μεταξύ των 20 ή περισσοτέρων αμινοξέων, το ανθρώπινο σώμα είναι ανίκανο να συνθέσει 8 και αυτά ονομάζονται απαραίτητα αμινοξέα.
Τα απαραίτητα αμινοξέα είναι:
- Λυσίνη
- Τρυπτοφάνη
- Μεθειονίνη
- Λευκίνη
- Ισολευκίνη
- Φαινυλαλανίνη
- Βαλίνη
- Θρεονίνη
Τα τρόφιμα με την καλύτερη ποιότητα πρωτεΐνης είναι τα αυγά, το γάλα, η σόγια, τα κρέατα, τα λαχανικά και οι σπόροι.
Μεταβολισμός: Τι ρόλο παίζει το λίπος
Τα λιπαρά είναι συμπυκνωμένες πηγές ενέργειας. Παράγουν δύο φορές περισσότερη ενέργεια από τους υδατάνθρακες, ή την πρωτεΐνη.
Τα λιπαρά:
- Συμβάλλουν στη διαμόρφωση της κυτταρικής δομής
- Σχηματίζουν ένα προστατευτικό «μαξιλάρι» και μόνωση γύρω από ζωτικά όργανα
- Βοηθούν στην απορρόφηση των λιποδιαλυτών βιταμινών
- Παρέχουν εφεδρική αποθήκευση ενέργειας
Τα απαραίτητα λιπαρά οξέα περιλαμβάνουν τα ακόρεστα λιπαρά οξέα (λινελαϊκά, λινολινικά και αραχιδονικά οξέα). Αυτά πρέπει να λαμβάνονται στη διατροφή. Τα κορεσμένα λιπαρά, μαζί με τη χοληστερόλη, προκαλούν αρτηριοσκλήρωση και καρδιακές παθήσεις.
Μεταβολισμός: Τι ρόλο παίζουν βιταμίνες και μέταλλα
Τα μέταλλα στα τρόφιμα δεν συμβάλλουν άμεσα στις ενεργειακές ανάγκες αλλά είναι σημαντικά ως ρυθμιστές και παίζουν ρόλο στις μεταβολικές οδούς του σώματος. Περισσότερα από 50 στοιχεία βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα. Περίπου 25 στοιχεία έχουν βρεθεί ότι είναι ουσιώδη, δεδομένου ότι μια πιθανή τους ανεπάρκεια παράγει συγκεκριμένα συμπτώματα.
Τα πιο σημαντικά μέταλλα είναι:
- ασβέστιο
- φώσφορος
- σίδηρος
- νάτριο
- κάλιο
- ιόντα χλωρίου
- χαλκός
- κοβάλτιο
- μαγγάνιο
- ψευδάργυρος
- μαγνήσιο
- φθόριο
- ιώδιο
Οι βιταμίνες είναι απαραίτητες οργανικές ενώσεις που το ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να συνθέσει από μόνο του και πρέπει συνεπώς να τις πάρει μέσω της διατροφής. Οι βιταμίνες που είναι ιδιαίτερα σημαντικές στον μεταβολισμό είναι:
- Βιταμίνη Α
- Βιταμίνη Β2 (ριβοφλαβίνη)
- Νιασίνη ή νικοτινικό οξύ
- Παντοθενικό οξύ
Μεταβολικές δίοδοι (metabolic pathways)
Οι χημικές αντιδράσεις του μεταβολισμού οργανώνονται σε μεταβολικές διόδους. Αυτές επιτρέπουν στα βασικά χημικά από τη διατροφή να μετασχηματιστούν μέσω μιας σειράς σταδίων σε μια άλλη χημική ουσία, μέσω μιας σειράς ενζύμων.
Τα ένζυμα είναι ζωτικής σημασίας για τον μεταβολισμό, επειδή επιτρέπουν στους οργανισμούς να συνθέτουν τις απαραίτητες αντιδράσεις που καταναλώνουν ενέργεια. Αυτές οι αντιδράσεις συνδέονται επίσης με εκείνες που απελευθερώνουν ενέργεια. Καθώς τα ένζυμα δρουν ως καταλύτες, επιτρέπουν σε αυτές τις αντιδράσεις να προχωρήσουν γρήγορα και αποτελεσματικά. Τα ένζυμα επιτρέπουν επίσης τη ρύθμιση των μεταβολικών οδών ως απόκριση σε αλλαγές στο περιβάλλον του κυττάρου ή σε σήματα από άλλα κύτταρα.