Метаболизм относится ко всем химическим реакциям, участвующим в поддержании живого состояния клеток и организма. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, поддерживать свои структуры и реагировать на окружающую среду. Метаболизм можно разделить на две категории: катаболизм – распад молекул для получения энергии; и анаболизм – синтез всех необходимых клеткам соединений.
Пути метаболизма
Метаболические процессы обычно классифицируются по метаболическим путям, которые включают в себя серию химических реакций, в результате которых образуется продукт. Каждому этапу способствует определенный фермент. Метаболические пути следует понимать как пористые, то есть вещества поступают по другим путям, а промежуточные продукты уходят по другим путям. Эти пути ведут к синтезу или распаду молекул в зависимости от потребностей и состояния организма.
Производство энергии
Основная цель метаболизма – преобразование пищи в энергию для запуска клеточных процессов; преобразование пищи/топлива в строительные блоки для белков, липидов, нуклеиновых кислот и углеводов; и выведение отработанных веществ. Митохондрии в клетках используют питательные вещества из пищи для производства аденозинтрифосфата (АТФ), основной энергетической валюты клеток. Этот процесс включает в себя цикл Кребса и окислительное фосфорилирование.
Регулирование метаболических путей
Регуляция метаболических путей имеет решающее значение для поддержания гомеостаза в организме. Гормоны, нервная система и другие механизмы регулируют метаболизм для обеспечения баланса между потребностями в энергии и ее поступлением. Когда потребление пищи превышает затраты энергии, организм накапливает избыток питательных веществ; и наоборот, когда затраты энергии превышают потребление, организм использует накопленные питательные вещества. Эти запасенные питательные вещества жизненно необходимы в периоды голодания и физических нагрузок.
Роль гормонов
Различные гормоны по-разному влияют на метаболические процессы. Например, инсулин, гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, усиливает всасывание глюкозы из кровотока в клетки, способствуя ее утилизации и хранению. Напротив, глюкагон и эпинефрин стимулируют расщепление гликогена до глюкозы, которая затем может быть использована для получения энергии.
Нарушения метаболизма
Нарушения в метаболических путях могут привести к метаболическим расстройствам. Эти нарушения могут быть вызваны недостатком ферментов, резистентностью к инсулину или другими факторами. Примерами метаболических нарушений являются сахарный диабет, метаболический синдром и фенилкетонурия.