Mis on kiirenenud ainevahetus kehas

Keemiliste ja energeetiliste reaktsioonide kombinatsiooni, mille eesmärk on tagada normaalne eluprotsess ja enesetervendamine, nimetatakse ainevahetuseks. See on ainevahetus, mille tõttu keha kohaneb väliste teguritega, toimub iseseisva taastumise nähtus..

Ainevahetuse etapid

Ainevahetus jaguneb 3 tingimuslikuks etapiks. Need sisaldavad:

  1. Vajalike komponentide hankimine toiduga. Ensüümide, rasvade, süsivesikute mõjul lagunevad valgud vees lahustuvateks ühenditeks (aminohapped, glütseriin). Nad sisenevad seedetrakti kõigisse sektsioonidesse ja imenduvad lümfi abil verre..
  2. Toitainete vedu kudedesse vereringe kaudu. Seejärel algab rakulise ainevahetus - jagunemine lõpptoodeteks, mis on keha normaalse eksisteerimise ehitusmaterjal. Elementide jagamisega kaasneb energia tootmine, et tagada kõigi süsteemide kooskõlastatud töö.
  3. Laguproduktide väljund higi, rooja, uriini ja kopsude kaudu.

Ainevahetus koosneb kahest vastandlikust, kuid omavahel seotud nähtusest - katabolismist ja anabolismist. Tavaliselt täiendavad nad üksteist, tagades keha koordineeritud töö. Neid protsesse reguleerivad hormoonid ja ensüümid toimivad katalüsaatorina..

Katabolism

Metaboolsete nähtuste komponenti, mis ühendab keerukate ühendite lõhestamise ensümaatilisi reaktsioone lihtsamateks, nimetatakse katabolismiks. Protsessi iseloomustab lihtsate ja keerukate ühendite oksüdeerimine või lagunemine, millega kaasneb energia vabanemine. Kui katabolismi tugevdavad teatud tegurid, kiireneb ka metaboolne aktiivsus..

Anaboolia

Valgu, suhkru ja hapete moodustumise protsessi, mille tulemusel kulutatakse teatud kogus energiat, nimetatakse anabooliks. See plastivahetus võimaldab kehal rakke uuendada, uusi kudesid kasvatada. Kiirendatud ainevahetus tähendab aeglasemat anaboolset protsessi.

Mis põhjustab ainevahetuse kiirenemist

Igal inimesel on oma ainevahetuse kiirus, mis sõltub:

  • Kehamass - õhuke inimene kulutab kaloreid palju vähem kui kokku.
  • Sugu - mehed kulutavad suurema füüsilise aktiivsuse ja väiksema kaalu tõttu rohkem energiat kui naised.
  • Vanus - vanematel inimestel väheneb lihasmass ja suureneb rasvamass, mis aeglustab metaboolsete nähtuste kiirust.
  • Füüsiline aktiivsus - selle puudumine aeglustab toidust saadavate kalorite mittekasutamise tõttu kulutatud energia hulka.
  • Geneetiline eelsoodumus - määrab metaboolsete protsesside kiiruse kogu elu jooksul.

Ainevahetuse kiirenemine on tingitud teatud teguritest. Nemad on:

  • Veebilanss - veetarve kuni 2 liitrit päevas.
  • Fraktsionaalne toitumine - 4-5 korda päevas.
  • Valgutoidu olemasolu - kiirendatud energia vabanemine.
  • Kohustuslik hommikusöök - käivitab ainevahetusprotsessid.
  • Tsitrusviljade söömine - suurendab energia tootmist.
  • Suurendage lihasmassi - kiirendatud kalorikulu.
  • Suurenenud treeningu intensiivsus - kiirendab toitainete tarbimist.
  • Oomega-3-sid sisaldavate toitude regulaarne tarbimine.
  • Terve öö uni (8-9 tundi).
  • Orgaaniliste ainete sünteesi kiirendavate ravimite võtmine, lipiidide-valkude metabolismi aktiveerimine.
  • Erand karmidest dieetidest.

Kiirendatud ainevahetuse mõju organismile

Suurenenud ainevahetus võib mõnel juhul keha kahjustada. Kiirendatud metaboolsete nähtuste kahjulik mõju seisneb võimatuses assimileerida vitamiine, mikro- ja makroelemente, mis on olulised komponentide eluea jaoks. Sel põhjusel on oht aneemia, rahhiidi, hüpoglükeemia, endokriinsete häirete tekkeks.

Suurenenud ainevahetuse nähud

Kiirendatud ainevahetuse saate kindlaks teha teatud märkide olemasolu järgi. Need sisaldavad:

  • ebapiisav kehakaal koos hea toitumisega;
  • pidev letargia, väsimus;
  • nahalööbed, akne;
  • juuste (rabedus, kaotus) ja küünte halvenemine (habras).

Ilma dieedita: kuidas kiirendada ainevahetust kehakaalu langetamiseks

Ainevahetus (ainevahetus) on keha oluline omadus. See peegeldab toidu lagunemise ja energiaks muundamise protsesside kiirust. Need, kes soovivad kaalust alla võtta, peate lihtsalt teadma, kuidas ainevahetust kiirendada.

Ainevahetusaktiivsust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas keha koostis (rasva ja lihasmassi suhe), inimese sugu ja vanus, kehaline aktiivsus, toitumine. Kuidas kiirendada ainevahetust - me mõistame seda materjali.

Treeningu stress

Üks tõhusamaid viise ainevahetuse kiirendamiseks on jõutreening. Pärast treeningut suureneb ainevahetuse kiirus mitu korda, seega kulutab keha lihaste taastumiseks rohkem energiat.

Üldiselt on kehakaalu kaotamiseks kasulik igasugune füüsiline tegevus. Kui te ei harjuta jõuharjutusi, lisage ka kõndimine, tantsimine, ujumine ja ronimine lifti asemel treppidele.

Hea unistus

Hea vähemalt 8 tunni pikkune uni võib ainevahetust kiirendada, sest rasvapõletus toimub isegi öösel. Lisaks unepuuduse korral aeglustuvad kehas toimuvad protsessid, inimene tunneb end unisena ja kulutab vähem kaloreid. Võib-olla olete märganud, et kui te ei maga piisavalt magada, tõmmatakse teid sööma midagi kahjulikku, magusat ja kõrge kalorsusega. Nii et proovite täiendada energiavarusid, mida napib.

Murdosa toitumine

Küsimusele, kuidas parandada ainevahetust, annavad toitumisspetsialistid selle vastuse: „Sa peaksid sööma iga 3 tunni tagant. Optimaalne söögikordade arv - 5-6 korda päevas väikeste portsjonitena ".

Vastupidiselt paljude naiste arvamusele ei tööta paastumine ainevahetuse kiirendamiseks. Vastupidi, see vähendab kehakaalu langetamisel teie võimalusi saavutada püsiv tulemus..

Joogivesi

Regulaarne joomise režiim aitab parandada ainevahetust, kuna see kõrvaldab dehüdratsiooni ja stimuleerib kõigi kehasüsteemide tööd. Vedeliku kiirus arvutatakse järgmise valemi abil: 40 ml vett 1 kg kehakaalu kohta jagatakse kahega.

Õige toitumine

Kui lisate oma igapäevasesse menüüsse valku ja köögivilju, premeerib keha teid kiire ainevahetusega. See on tingitud asjaolust, et sellise toidu töötlemiseks kulub palju rohkem energiat kui lihtsate süsivesikute lagunemisele. Ainevahetuse kiirendamiseks võib dieeti lisada maitseaineid: must pipar, kaneel, ingver, sidrunikoor ja teised.

Kuidas muidu kehakaalu langetamiseks ainevahetust kiirendada? Muidugi vähendage dieedis kahjulike toitude hulka. Seda ei ole lihtne teha, kuid oleme leidnud teie jaoks tõesti tõhusad viisid, kuna jahu ja magusat on vähem.

Suurenenud ja aeglustunud ainevahetuse märgid, loetelu toitudest, mis kiirendavad ainevahetust

Inimkeha vajab kõigi kehasüsteemide toimimise tagamiseks palju toitaineid, energiat. Kõik need protsessid on vastus küsimusele, mis on ainevahetus - need on kõik kehas toimuvad metaboolsed protsessid, mis toimuvad ööpäevaringselt. Mida parem on inimesel ainevahetus, seda paremini toimivad kõik süsteemid. See protsess vastutab tervise, välimuse, jõudude suuruse eest, mida keha on võimeline genereerima..

Mis on ainevahetus

Ainevahetus on mis tahes kujul kehasse sisenevate toitainete muundamise keemiline protsess. Pärast toidu sisenemist makku algab lõhenemisprotsess, see laguneb väikesteks komponentideks, mis muutuvad väikesteks molekulideks, millest toimub meie keha ehitus. See on kollektiivne termin, mis hõlmab paljusid kehas toimuvaid protsesse, mis mõjutavad kehaehitust, hormonaalseid omadusi, imendumiskiirust ja toidu töötlemise astet.

Mis mõjutab ainevahetust

Ainevahetuse kiirus võib olla normaalne, kõrge või aeglane. Selle indikaatori mõjutamiseks on olemas teatud loetelu teguritest. Teadmine, mis võib ainevahetust mõjutada, aitab teil seda protsessi kontrollida, vältida liigseid kilosid või vastupidi, kasu saada. Kõik need tegurid on seotud toitumise ja harjumustega, näiteks:

  1. Lihasmass. Lihaste olemasolu on määrav tegur, mis mõjutab ainevahetuse kiirust. Üks kilogramm lihaseid põletab päevas kuni 200 kcal, rasvkude säästab selle aja jooksul mitte rohkem kui 50 kcal. Sel põhjusel pole sportlastel probleeme ülekaaluga, intensiivne treenimine kiirendab kogunemiste põletamise protsessi. Lihasmass mõjutab ainevahetusprotsesse 24 tundi ööpäevas. Ja mitte ainult spordi ajal.
  2. Sagedus, söögikordade arv. Toidukordade suured vahed mõjutavad kahjulikult ainevahetust. Keha hakkab varusid tegema, pikkade pauside ajal nälja korral kõrvale panema. Kõik toitumisspetsialistid soovitavad teha osade kaupa toitumist 5-6 korda päevas, väikeste portsjonitena, et vaigistada nälga, kuid mitte üle süüa. Optimaalne intervall söögikordade vahel - 3 tundi.
  3. Toit. See, mida sööte, mõjutab otseselt ka ainevahetust. Sageli välistavad dieedid toidust loomad, taimsed rasvad, kuid nende puudumine põhjustab hormoonide aeglasemat tootmist, mis aeglustab ainevahetust.
  4. Joogid. Joogirežiim aitab kiirendada jagamist piisava koguse puhta veega, teed, kohvi või mahla ei võeta üldises veebilansis arvesse. Soovitatav on juua vähemalt 1,5–2,5 liitrit vett päevas.
  5. Geneetika. Metabolism toimub rakus, nii et geneetilised andmed programmeerivad nad kindlasse režiimi. Paljude inimeste kiirenenud ainevahetus on vanemate kingitus.
  6. Ainevahetus kehas võib tõsiselt aeglustada psühho-emotsionaalseid tugevaid šokke..
  7. Dieedid. Need dieedid, mis kehtestavad teatud toitudele ranged piirangud, põhjustavad sageli ainevahetuse kiiruse järsku langust, mis mõjutab kahjulikult kogu keha.
  8. Haigused Erinevad patoloogiad, hormonaalsed kõrvalekalded mõjutavad ainevahetust ja energiat.
  9. Sugu Meestel ja naistel on ainevahetusprotsessides erinevused.

Millised protsessid on iseloomulikud ainevahetusele

See kontseptsioon hõlmab kogu töötlemistsüklit, kehasse saabuvaid aineid. Kuid on ka spetsiifilisemaid osi, mida nimetatakse ainevahetuseks. Ainevahetus jaguneb kahte tüüpi:

  1. Anaboolia. See on nukleiinhapete, valkude, hormoonide, lipiidide sünteesiprotsess uute ainete, rakkude ja kudede loomiseks. Sel ajal kogunevad rasvad, moodustuvad lihaskiud, energia imendub (koguneb) ja see koguneb.
  2. Katabolism. Ülalkirjeldatud protsessidele vastupidiselt lagunevad kõik keerulised komponendid lihtsamaks. Toimub energia genereerimine ja vabastamine. Sel ajal toimub lihaskiudude hävimine, mida sportlased üritavad pidevalt vältida, rasvad ja süsivesikud lagunevad toidust lisaenergia saamiseks.

Lõpptooted

Iga protsess kehas ei kao jäljetult, sinna jääb alati jääke, mis hiljem kehast eemaldatakse. Neid nimetatakse lõppsaadusteks ja ainevahetuses on ka neid, kõrvaldamisest eristatakse järgmisi võimalusi:

  • keha keha kaudu (süsinikdioksiid);
  • imendumine tagumises soolestikus (vesi);
  • eritunud eritus (ammoniaak, kusihape, karbamiid).

Ainevahetuse tüübid

Ainevahetuse kontseptsioonis on kaks peamist tüüpi - süsivesikud ja valk. Viimane hõlmab selle loomse ja taimse päritoluga komponendi töötlemist. Inimkeha täielikuks toimimiseks on vaja mõlemat nimetatud ainete rühma. Kehas ei esine valkude ühendite ladestumist rasva kujul. Kõik inimese valmistatud valgud läbivad lagunemisprotsessi, seejärel sünteesitakse uus valk suhtega 1: 1. Lastel domineerib katabolismi protsess anabolismi üle keha kiire kasvu tõttu. Eristatakse kahte tüüpi valke:

  • täisväärtuslik - sisaldab 20 aminohapet, leidub ainult loomsetes toodetes;
  • halvem - iga valk, milles pole vähemalt ühte asendamatut aminohapet.

Suurema osa energiast loob süsivesikute metabolism. Segatakse keerulisi ja lihtsaid süsivesikuid. Esimene tüüp hõlmab köögivilju, leiba, puuvilju, teravilja ja teravilja. Seda liiki nimetatakse ka “kasulikuks”, kuna lõhestamine toimub pika aja jooksul ja annab kehale pika laengu. Lihtsad või kiired süsivesikud - valgest jahust tooted, suhkur, saiakesed, gaseeritud joogid, maiustused. Inimkeha saab ilma nendeta üldse hakkama, neid töödeldakse väga kiiresti. Neil kahel tüübil on järgmised omadused:

  • keerulised süsivesikud moodustavad glükoosi, mille sisaldus on alati ligikaudu sama;
  • kiiresti muudavad selle indikaatori kõikuma, mis mõjutab inimese tuju, heaolu.

Hea ainevahetuse märgid

See mõiste hõlmab ainevahetuse kiirust, mille korral inimesel ei ole probleeme rasvumisega ega kontrollimatu kaalukaotusega. Hea ainevahetus on see, kui ainevahetusprotsess ei lähe liiga kiiresti ega liiga aeglaselt. Iga inimene püüab seda küsimust parandada, võtta kontrolli alla ja saavutada optimaalne ainevahetus, mis ei kahjustaks keha.

Ainevahetus peab vastama normile, igal inimesel on see oma, kuid kui on ülekaal või vastupidi, valulik kõhnus, siis on kehas midagi valesti. Hea metaboolse protsessi peamised tunnused on elundisüsteemi, naha ja inimese närvisüsteemi tervis:

  • löövete puudumine nahal;
  • lihaste ja keharasva optimaalne suhe;
  • juuste hea seisund;
  • seedetrakti normaalne toimimine;
  • kroonilise väsimuse puudumine.

Ainevahetushäired

Ainevahetusprotsesside kõrvalekallete põhjus võib olla mitmesugused patoloogilised seisundid, mis mõjutavad endokriinsete näärmete tööd või pärilikke tegureid. Meditsiin võitleb haigustega edukalt, kuid seni pole geneetilise eelsoodumusega hakkama saadud. Enamikul juhtudest on halva ainevahetuse põhjuseks alatoitumus või liiga ranged toidupiirangud. Rasvaste toitude kuritarvitamine, madala kalorsusega toitumine, nälga toitumine põhjustab metaboolsete protsesside talitlushäireid. Halvad harjumused halvendavad seisundit:

  • alkoholi joomine;
  • suitsetamine;
  • passiivne eluviis.

Ainevahetushäirete sümptomid

Kõik ülaltoodud põhjused põhjustavad halva metabolismi ilminguid. Tingimus väljendub reeglina liigse kehakaalu, naha ja juuste seisundi halvenemise kujul. Kõigist negatiivsetest sümptomitest on võimalik vabaneda ainult ainevahetushäirete algpõhjuse (haigused, kehv toitumine, passiivne eluviis) kõrvaldamisega. Järgmiste kõrvalekallete ilmnemisel peaksite oma tervise eest hoolitsema ja kehas ainevahetust normaliseerima:

  • tugev turse;
  • hingeldus;
  • ülekaal;
  • küünte haprus;
  • naha värvimuutus, selle seisundi halvenemine;
  • juuste väljalangemine.

Kuidas aeglustada

Võib tekkida ka vastupidine olukord, kus liiga kiire ainevahetus töötleb sissetulevaid komponente nii aktiivselt, et inimene muutub liiga õhukeseks, ei saa lihasmassi ega rasva. Seda seisundit ei peeta normiks ja ainevahetusprotsesse tuleb aeglustada. Selleks saate teha järgmist:

  • juua veel natuke kohvi;
  • piirake magamise aega;
  • jooma rohkem piima;
  • hommikusööki tund pärast ärkamist;
  • kui tegelete aktiivselt spordiga, siis vähendage koormust;
  • sööge rangelt 3 korda päevas, portsjonid peaksid tekitama täieliku täiskõhutunde;
  • loobuma rohelisest teest, tsitrusviljadest, kõrge valgusisaldusega toitudest.

Kuidas kiirendada ainevahetust ja ainevahetust

Seda küsimust küsitakse sagedamini, eriti inimestele, kes soovivad kaalust alla võtta. Kui pärast testid veendute, et rasvumise põhjus pole pärilik eelsoodumus (geneetilised häired) ega endokriinsüsteemi haigus, võite hakata oma dieeti ja füüsilist aktiivsust kontrollima. Allpool on toodud võimalused, mis koos kasutamisel aitavad aeglase ainevahetusega toime tulla..

Tooted

Madala ainevahetuse korral tuleb esimene asi muuta toitumine. 90% juhtudest on see toode kaalukaotuse prioriteet. Soovitatav on järgida järgmisi reegleid:

  1. Tselluloos. Selle toote dieedis peaks olema palju, see komponent imendub seedetraktis pikka aega, küllastades keha pikka aega. Uuringute kohaselt kiirendab see aine dieedis ainevahetust 10%. Kiudaineid saate osta toidupoodides, seda leidub ka kõvas makaronides, teraviljas, täisteraleibas.
  2. Valgu toit. Valgul on olulised termilised omadused, selle töötlemiseks peab keha kulutama palju kaloreid. Samuti osaleb ta lihasmassi ülesehitamisel, millel on positiivne mõju ka ainevahetuse kiiruse suurenemisele. Kana munades, kanalihas, piimatoodetes ja hapupiimatoodetes leidub palju valku.
  3. Tsitruselised. Need aitavad stimuleerida seedetrakti, kiirendavad tarbetu vee eemaldamist kehast. Greibi peetakse parimaks võimaluseks tsitrusviljade salendamiseks.Sa võid süüa ka mandariine, apelsine, sidruneid..
  4. Ingver osaleb toitainete transpordis ja nende imendumises. Toode aitab kehal hapnikku kiiremini kogu kehas kanda ja see stimuleerib rasvapõletusprotsessi. Saate toote kaasata mis tahes kujul. See ei kaota oma omadusi isegi kuumtöötlemise ajal.
  5. Vähendage suhkru kogust veres kaneeliga. See mitte ainult ei ole vahend diabeedi ennetamiseks, vaid aitab ka ainevahetust hajutada. See komponent aitab ainult pikaajalisel kasutamisel..

Joogid

Rakkudele piisava veega varustamisel toimub regenereerimine kiiremini, mis tagab naha noorusliku, kehale toksilise toimega lagunemisproduktide kiire elimineerimise. Vesi normaliseerib ja kiirendab lõhenemist, seedimist. Vedeliku mahu arvutamisel võetakse arvesse suppe, kuid kohvi või teed sellesse rühma ei kuulu. Need joogid võtavad vett ära, nii et pärast nende joomist peaksite jooma paar tassi tavalist vett.

Kõigi jookide tarbimise peamine tingimus on suhkru puudus, soovi korral saate lisada asendaja. Soovitatavad on järgmised vedelikud:

  • puuviljajook;
  • kompotid;
  • hibisk;
  • väikestes kogustes värskelt pressitud mahlad;
  • valge, roheline tee;
  • taimsed dekoktid.

Ettevalmistused

Ravimid ei saa ainevahetuse kiirust drastiliselt mõjutada, neil on vajalik mõju ainult integreeritud lähenemisviisi osana: sport, toitumine, halbade harjumuste tagasilükkamine. Järgmisi võimalusi peetakse populaarseteks ravimiteks ainevahetuse parandamiseks:

  1. Steroidid. Neid nõuab eriti kulturist, kuid neil on väga käegakatsutav mõju keha hormonaalsele taustale. Tüdrukutel võivad need ained esile kutsuda menstruaaltsükli lakkamise, juuste vägivaldse kasvu kehal ja hääle tembri muutust. Meestel vähendab see ravim libiidot, alandab potentsi. Steroidide võtmise lõpetamisel ilmneb väga kiire kaalutõus, tugev immuunsuse langus.
  2. Amfetamiin, kofeiin, fenamiin ja muud stimulandid. Pikaajaline kontrollimatu tarbimine põhjustab unetust, depressiooni ja kiiret sõltuvust..
  3. Kasvuhormoon või kasvuhormoon. Õrn preparaat, mis aitab lihasmassi juurde saada ja millel pole palju kõrvaltoimeid, stimuleerib pikka aega ainevahetust.
  4. L-türoksiin. Sellel on kilpnäärme talitlust stimuleeriv toime, mis aitab kiiresti kaotada kaalu ilma seda tagastamata. Miinustest on: ärrituvus, närvilisus, higistamine, mõne kehasüsteemi töö häirimine.
  5. Klenbuterool. Dramaatiliselt suurendab ainevahetusprotsesside kiirust, vähendab kiiresti kehakaalu. Kõrvaltoimetest näitavad tahhükardia esinemist, kehatemperatuuri hüppeid.
  6. Vitamiinide kompleksid. Need parandavad üldist heaolu, küllastavad keha vajalike ainetega kõigi kehasüsteemide täielikuks tööks. See on inimese täisväärtusliku elu oluline allikas, vitamiinid toetavad kõigi keha organite tööd. Parem on kasutada valmis vitamiinide kompleksi, mis on rikas igat tüüpi mikroelementide poolest.

Harjutused

Kui aeglane ainevahetus pole keha geneetiliste omaduste tõttu diagnoos, on sport kõige olulisem samm ainevahetuse parandamisel. Iga arst soovitab suurendada füüsilist aktiivsust, kui soovite eemaldada liigse kehakaalu. Ebapiisavad igapäevased energiakoormused põhjustavad kehas stagneerunud protsesse, aeglustavad vereringet, mis kahjustab rakkude ja organite toitumist. Igapäevane treening kiirendab märkimisväärselt ainevahetust.

Nendel eesmärkidel pole spetsiifilisi ja spetsiaalseid harjutusi, on vaja regulaarselt kehale koormust anda. Võite seda võtta osana ravist, mis tõstab oluliselt kogu raviskeemi kvaliteeti. Dieedi, ravimite efektiivsus ainevahetuse kiirendamiseks sõltub spordist. Nendel eesmärkidel on soovitatav läbi viia igapäevane karidotreening:

  • jooksmine jooksulindil või õues;
  • Jalgpall;
  • korvpall;
  • jooga;
  • sobivus;
  • Pilates;
  • vormimine;
  • aeroobika;
  • jalgrattasõit või treeningratas.

Ainevahetus

Mis on ainevahetus ja kuidas toimub metabolism inimese kehas

Ainevahetus (metabolism) on inimkehas toimuvate keemiliste protsesside ja energiareaktsioonide kompleks. See mõjutab inimese tervist, välimust, tema elu kvaliteeti ja kestust.

Mis on ainevahetus??

Iga elusorganism, ka inimene, on tohutu keemialabor. Ained, mis sisenevad kehasse toidu, hingamise ja muude protsesside käigus, toimivad pidevalt vastastikmõjuna keha molekulide ja aatomitega, mille tulemusel vabaneb siseorganite tööks vajalik energia.

Ainevahetusprotsessid on seotud:

  • toiduainete töötlemine;
  • nende ainete muundamine lihtsateks komponentideks;
  • keharakkude vabastamine jäätmeelementidest;
  • rakkude varustamine vajaliku materjaliga.

Ilma ainevahetuseta on elusorganismide olemasolu võimatu. Ainevahetus võimaldab inimesel kohaneda erinevate väliste tegurite mõjuga. Loodus osutus nii targaks, et muutis vahetusprotsessi automaatseks. Ainevahetusreaktsioonid võimaldavad rakkudel, kudedel ja elunditel taastuda pärast sisemisi rikkeid ja negatiivseid väliseid mõjusid ise. Ainevahetus tagab regenereerimisprotsesside käigu. See muudab inimkeha äärmiselt keerukaks, hästi organiseeritud süsteemiks, mis on võimeline eneseregulatsiooniks ja enesesäilitamiseks; osaleb hingamise, kudede uuenemise, kasvu, paljunemise jms protsessides.

Ainevahetuse olemus

Uurime üksikasjalikumalt, mis on metabolism. Ainevahetusprotsessid kehas seisnevad kemikaalide töötlemises, nende muutmises ja energiaks muutmises. Need koosnevad kahest etapist, mis on lahutamatult seotud.

  1. Katabolism (hävitamine)
  2. Anaboolia (tõus)

Need kaks protsessi toimuvad samaaegselt, kuid samal ajal erinevad nad põhimõtteliselt üksteisest. Katabolism põhjustab kehasse siseneva toidu lagunemist kõigepealt makroelementideks ja seejärel lihtsateks komponentideks. Selle protsessi käigus vabaneb kilokalorites mõõdetud energia. Selle energia põhjal ehitatakse molekulid keha kudede ja rakkude jaoks. Anaboolia on suunatud lihtsate ainete sünteesimiseks keerukateks ja see nõuab märkimisväärseid energiakulusid.

Ainevahetusprotsesside käigus toodetav energia kulub keha sisemiste protsesside voolamisele, aga ka füüsilisele tegevusele. Ligikaudu 80% energiast kulub sisemistele protsessidele, ülejäänud energia kulub inimese füüsilisele tegevusele.

Ainevahetushäired

Inimese ainevahetus mõjutab tema kehas eluks vajalike ainete tarbimist. Ainevahetushäireid põhjustavad mitmesugused füsioloogilised häired, näiteks rasvumine..

Meestel on ainevahetusprotsessid intensiivsemad kui naistel. Meeste ja naiste metaboolse kiiruse erinevus on umbes 20%. Selle põhjuseks on meeste kehas suurem lihaste ja luustiku mass..

Ainevahetusprotsesside tõrkeid võivad põhjustada mitmesugused tegurid. Nende hulka kuuluvad kokkupuude keskkonnaga, halvad harjumused, krooniline stress, toitumisvead, kilpnäärmehaigused jne..

Ainevahetushäirete sümptomid

Niisiis, saime aru, mis on ainevahetus. Nüüd kaalume, milles selle rikkumised väljenduvad. Aeglustunud või kiirenenud ainevahetus põhjustab muutusi keha töös. Võib ilmneda järgmised sümptomid:

  • rabedad küüned, rabedad juuksed, nahaprobleemid, hammaste kiire lagunemine;
  • pidev näljatunne või janu;
  • naistel - menstruatsiooni ebakorrapärasused;
  • järsk, ebamõistlik kaalu langus või suurenemine;
  • lõtv väljaheide, krooniline kõhukinnisus.

Ülaltoodud iseloomulike tunnuste ilmnemine võib olla signaal mitte ainult ainevahetushäiretest, vaid ka terviseprobleemide ilmnemisest. Sellistel juhtudel peate uurimise ja diagnoosi saamiseks pöörduma spetsialisti endokrinoloogi poole.

Aeglane ja kiirendatud ainevahetus

Ainevahetus võib olla normaalne, aeglane või liiga kiire. Aeglane ainevahetus - mis see on? See on kehaseisund, mille käigus sinna sisenevate toitainete energia muundamine pole piisavalt intensiivne. Ainevahetuse aeglustumise tõttu ei põle kõik kehasse sisenevad kalorid, mis põhjustab liigse rasva moodustumist. Selle tagajärjel tekivad inimesel rasvkoed.

Kiire ainevahetus - mis see on? Kiirendatud ainevahetusega kaalub inimene liiga vähe. Veelgi enam, ta ei saa taastuda isegi tõhustatud toitumisega, kuna paljud tema kehasse sattuvad kasulikud ained ja vitamiinid lihtsalt ei imendu. Kiirendatud vahetusega inimene tunneb pidevalt nõrkust. Selle immuunsus on nõrgenenud, keha on vastuvõtlik erinevatele infektsioonidele. Sageli on selle seisundi põhjuseks türeotoksikoos - kilpnäärmehaigus.

Tehke kokkuvõte. Selles artiklis mõistsime, mis on ainevahetus ja mis põhjused võivad selle ebaõnnestumisi põhjustada. Sisuliselt õige ainevahetus - mis see on? See on inimese kõigi organite ja süsteemide tasakaalustatud töö. Normaalse ainevahetuse korral kulub kogu väljastpoolt saadav energia elundite, aga ka inimkeha süsteemide tööks. Normaalse ainevahetusega inimene pole ülekaaluline ja tal on tugev immuunsus, mis kaitseb teda haiguste eest.

Meditsiiniliste küsimuste korral pöörduge kindlasti arsti poole.

AINETE VAHETAMISE KIIRESTI: METABOLISMI KIIRUSTAMISEKS 7 VÕIMALUST

Ainevahetuse aeglustumine on paljude terviseprobleemide, näiteks rasvumise või II tüüpi diabeedi alus. Seetõttu on nii oluline teada, kuidas ainevahetust kiirendada.

Ainevahetuse aeglustumine on paljude terviseprobleemide, näiteks rasvumise või II tüüpi diabeedi alus. Seetõttu on nii oluline teada, kuidas ainevahetust kiirendada. Kuid kõigepealt mõistame, millised protsessid on ainevahetusele iseloomulikud, millised sümptomid näitavad ainevahetusprotsesside kiiruse vähenemist.

Kuidas kiirendada ainevahetust - 7 meetodit

Sisu

1. Ainevahetus - mis on lihtne keel?
2. Ainevahetuse kiiruse tüübid
3. Ainevahetuse kiirust mõjutavad tegurid
4. Kas on tõsi, et mõnedel inimestel on ainevahetus sünnist kiirenenud?
5. Naiste ja meeste metaboolsete häirete sümptomid
6. Mis aeglustab ainevahetust?
7. Rasked dieedid
8. Toit, mis aeglustab ainevahetust
9. Kuidas kiirendada ainevahetust?
10. Madala kalorsusega dieediga
11. Une normaliseerimine
12. Füüsilise tegevuse optimeerimine
13. Intensiivne intervalltreening (ITVI)
14. Võimsuskoormused

Ainevahetus - mis on lihtne keel?


Ainevahetus ehk ainevahetus on termin, mis kirjeldab kehas toimuvate biokeemiliste reaktsioonide kogumit. Ainevahetusele on iseloomulikud kahte tüüpi reaktsioonid:

katabolismi - molekulide hävitamise protsess koos energia eraldumisega;

anabolism - suurte bioloogiliste molekulide loomise protsess väiksematest komponentidest, mis sisenevad kehasse väljastpoolt.

Toitumine on kogu ainevahetuse alus. Mõned molekulid sisenevad kehasse toiduga ja lagunevad selles, vabastades energiat. See energia läheb teiste eluks vajalike molekulide - valkude, nukleiinhapete, neurotransmitterite jne - sünteesiks..

Kuid toiduga kehasse sisenevate molekulide ülesandeks pole mitte ainult energia pakkumine, vaid ka kõigi nende ainete omastamise tagamine, mis on vajalikud keha enda molekulide sünteesiks..

See tähendab, et normaalse elu jaoks tuleb toiduga varustada vajalik kogus elemente nagu süsinik, vesinik, hapnik, lämmastik, fosfor, väävel, kaltsium, kaalium, naatrium, tsink jne. Nagu ka keemilised ühendid - aminohapped, rasvhapped, teatud süsivesikud, vitamiinid jne..

Iga elundisüsteem alates sisesekretsioonist kuni seedeelunditeni sõltub sellest, kui kiiresti rakud on võimelised energiat tootma. Ja mida aktiivsem on ainevahetus, seda kõrgem on immuunsus, parem viljakus ja seksuaaltervis, pikem eluiga jne..

Ainevahetuse kiiruse tüübid

Basal ehk peamine. See on minimaalne ainevahetuse kiirus, mis ilmneb täiesti puhkeasendis, näiteks unerežiimis.

Kiirus on rahulik. Inimene ei maga, vaid ei liigu - valetab rahulikult või istub. Tavaliselt moodustab seda tüüpi ainevahetus 50–70% päevas põletatud kaloritest.

Toidu termiline mõju. See on kalorikogus, mille keha kulutab toidu seedimisele. Tavaliselt põletati päevas 10% kõigist ressurssidest.

Treeningu soe mõju. Intensiivse füüsilise tegevuse ajal põletatud kalorite arv.

Ebasportlik termogenees. Mitteintensiivsetele füüsilistele tegevustele kulutatud kalorite arv - aeglane kõndimine, keha vertikaalse positsiooni säilitamine, kehahoia muutmine.

Ainevahetuse kiirust mõjutavad tegurid

Vanus. Mida vanem inimene, seda aeglasemad on ainevahetusprotsessid..

Lihasmassi kogus. Mida rohkem lihaseid, seda kiirem on ainevahetus..

Kehasuurus. Mida suurem on inimene, seda kiiremini põletab tema keha kaloreid.

Ümbritseva õhu temperatuur. Mida külmem, seda rohkem kaloreid põleb.

Kehaline aktiivsus.

Hormonaalne seisund. Paljud hormonaalsed häired võivad ainevahetuse kiirust järsult muuta..

Kas on tõsi, et mõnedel inimestel kiireneb ainevahetus sünnist alates?


Ei, see pole tõsi. Sageli kurdavad ülekaalulised inimesed, et nende ainevahetus on olemuselt nii aeglane. Nii saavad nad rasva meie silme ees ja õhust. Kuid neile, kellel on normaalne kehakaal, põleb kõik läbi, sest geneetiliselt on ainevahetus tohutu kiirusega. See on väga mugav teooria õigustamiseks liigse kaalu korral. Kuid see ei toeta midagi teaduslikult. Vastupidiselt on saadud tõendeid, mis viitavad sellele, et ülekaalulistel inimestel on ainevahetuse kiirus sageli kõrgem. Teistes uuringutes näidati, et rasvunud inimestel võib ainevahetuse kiirus olla pisut aeglasem kui nende normaalse füüsise eakaaslastel, kuid mitte rohkem kui 8%.

Naiste ja meeste metaboolsete häirete sümptomid


Oleme harjunud arvama, et madal ainevahetuse kiirus on peamiselt seotud liigse kehakaaluga. Muidugi ühendatud. Keha, mis metaboolsete protsesside aeglustumise tõttu kõige rohkem kannatab, on aga aju. See võib tunduda kummaline, aju kulutab oma tööle 16 korda rohkem energiat kui skeletilihased vajavad selle elutähtsate funktsioonide toetamiseks. Seetõttu on metaboolsete protsesside kiiruse vähenemise märgid väga polümorfsed ja paljud neist on seotud neuroloogiliste sümptomite ilmnemisega. Naistel ja meestel on häirunud ja aeglustunud ainevahetuse nähud enam-vähem samad. Siiski on erinevusi. Näiteks kogevad naised sageli menstruaaltsükli häireid, samuti muutusi tselluliidi ilmingus.

Ülekaalu probleemid:

  • kehakaal on suurenenud ja seda ei saa kuidagi vähendada, kõik need meetodid, mis kunagi töötasid, ei aita enam;
  • võimetus kaalust alla võtta isegi regulaarse füüsilise koormuse korral, näiteks treenides 5 korda nädalas;
  • võimetus kaalust alla võtta isegi kalorite tarbimise väga tugeva piiramise korral, mõnikord peaaegu nälja ajal;
  • suur kõht;
  • rasva kogunemine kehasse, kus seda varem ei täheldatud.

Allergiline, immuunne ja üldine:

  • krooniline väsimus;
  • kehatemperatuuri langus;
  • pidev külmatunne;
  • allergiad
  • kummaline ülitundlikkus teatud toodete jms suhtes;
  • võimetus ennast füüsiliselt aktiivseks sundida;
  • püsivad nohu.

Seedetrakti tööga seotud:

  • krooniline kõhukinnisus või kõhulahtisus;
  • sagedane puhitus ja kõhupuhitus;
  • liigne kohin pärast söömist kõhus;
  • aeglane seedimine (lõunasöögi ajal võite tunda maos raskustunnet õhtul);
  • kõrvetised.

Vaimne ja neuroloogiline:

  • rahutu öö uni;
  • Depressioon ja / või ärevus
  • keskendumisraskused;
  • elu, nagu unenäos, teatud teadvuse segadus;
  • pearinglus;
  • suurenenud tundlikkus ereda valguse ja valjude helide suhtes;
  • kõrge ärrituvus.

Dermatoloogiline:

  • Õhukesed juuksed;
  • õhuke nahk, mis kergesti praguneb (eriti kontsad);
  • haprad aeglaselt kasvavad küüned.

Seksuaalne:

  • vähenenud libiido;
  • impotentsus meestel;
  • naiste jäikus;
  • menstruatsiooni puudulikkus naistel.

Söömiskäitumise muutus: lisaks suurele näljatundele on metaboolsete protsesside kiiruse vähenemise iseloomulik märk maiustuste iha, mis on eriti terav keskpäeval. Tavaliselt hõlmavad aeglase metabolismi kahjustatud naisnähud tselluliidiladestuste lokaliseerimise olemuse muutumist. Tselluliit tuharatel, reite seljal ja külgedel on täiesti normaalne nähtus, mis ei viita terviseprobleemidele. Kuid kui tselluliit hakkab ilmnema puusade, kõhu, käte esipinnal, näitab see juba seda, et ainevahetus on aeglustunud.

Mõnikord võib ainevahetuse kiiruse langus näidata suukuivust ja pidevat janu, mida ei seostata suure hulga soolaste ja vürtsikute toitude lisamisega dieeti. See sümptom sarnaneb diabeediga, kuid võib avalduda isegi ilma raske diabeedita..

Ainevahetuse kiiruse vähenemise vähetuntud tunnuste hulka kuuluvad õlgade kukutamine ja suurenenud väljaheide. See sümptom on meestel rohkem väljendunud, eriti neil, kellel oli varem üsna hästi arenenud õlavöötmik..

Kui olete leidnud üsna palju ülaltoodud aeglase ainevahetuse märke, siis tõenäoliselt on see probleem teie elus tegelikult olemas. Kuid ärge heitke meelt. See on ravitav. Saate ainevahetust kiirendada, sealhulgas ka oma kodus..

Et mõista, kuidas taastada ainevahetus kehas, peame kõigepealt välja selgitama peamised tegurid, mis põhjustavad ainevahetushäireid.

Rasked dieedid

Vaatamata asjaolule, et teadlased on tõestanud, et kalorite arvestamine õige kaalukaotuse jaoks on praktiliselt kasutu, piinavad paljud inimesi endiselt rangete dieetidega, loevad kaloreid ja kaotavad märkimisväärse koguse toitaineid. Ja selle tulemusel aeglustage ainevahetusprotsesse.

Miks see juhtub? Väga lihtne. Ainevahetus sõltub täielikult toitainete tarbimisest. Ilma nendeta pole energia tootmine ja keha enda molekulide süntees võimatu. Kui vähendate kehasse sisenevate kalorite hulka märkimisväärselt, peate samal ajal vähendama ka toitainete hulka.

Sellistes tingimustes rasvapõletus väheneb keha poolt, kuna ta hindab olukorda näljaks, mis võib lõppeda surmaga. Ja see hakkab ennast säästma, minimeerides energiatarbimist ehk aeglustades ainevahetusprotsesse.

Teie keha ei huvita, miks te seda ei toida: sellepärast, et soovite kaalust alla võtta või seetõttu, et viibite piiranguga linnas. Ta teab üht - toitu pole piisavalt. Ja seetõttu peame liikuma kõigi ressursside, sealhulgas keharasva, kõige rangemasse säästmisse.

Muide, just kehasse päevas sisenevate kalorite äärmiselt tugev piiramine on kaalulangetuse ajal platoo efekti üks põhjuseid.

Ainevahetust aeglustavad tooted

Kõik maiustused. Kõik tähendab kõike. Sealhulgas "kasulik looduslik". See on tingitud asjaolust, et kõik magusad ühendid põhjustavad "metaboolset segadust" ja aeglustavad seetõttu ainevahetust. Muidugi on erinevate suhkrurikaste toitude ainevahetusele avalduva negatiivse mõju raskusaste erinev.

Nii on kõige ohtlikumad tavalised lauasuhkrud, fruktoos (ja paljud seda sisaldavad “looduslikud tervislikud” tooted, näiteks puuviljamahlad) ja kunstlikud magusained. Nagu ka looduslikud suhkruasendajad, mis sisuliselt ei ole mingid asendajad, kuid on sama lauasuhkur ja fruktoos ainult teiste nimede all. Nende magusainete hulka kuuluvad agaavnektar või vahtrasiirup. Muud looduslikud suhkruasendajad, näiteks stevia või erütritool, on vähem kahjulikud. Kuid need aeglustavad ainevahetust..

Teravili. Peaaegu kõik saavad aru, et mõned kuklid ja pasta ei aita kaalust alla võtta ning ainevahetus ei stimuleeri selgelt. Kuid paljud usuvad ekslikult, et täisteraviljadest valmistatud toit, ainevahetus ainult parandab. Kahjuks ei ole. Kõigi teraviljade puhul (erinevas koguses ja vahekorras) on kolm ebamaist komponenti:

  • gluteen, kehale on kahju väga suur;
  • tärklis, mis muutub kergesti suhkruks;
  • fütiinhape, mis takistab teatud mikroelementide imendumist, see tähendab, et see imiteerib keha nälga, mille suhtes see aeglustab ainevahetust.
Paljud taimsed ja transrasvad


Enamik taimeõlisid, eriti neid, mis on odavad ja väga levinud, nagu päevalille- või rapsiõli, on organismile äärmiselt kahjulikud. Nad löövad tegelikult kogu ainevahetuse maha. Transrasvad on sarnase toimega..

Kuidas kiirendada ainevahetust?

Alla kalorite dieediga! On juba üksikasjalikult selgitatud, miks dieet, mis piirab rangelt kaloreid, viib ainevahetuse aeglustumiseni ja selle tagajärjel kehakaalu suurenemiseni. Niisiis on selliste rangete dieetide tagasilükkamine ainevahetuse kiirendamise eeltingimus. Ja siin on väga oluline märkida, et kõik need, kes keelduvad dieedist ja lubavad kehal absorbeerida nii palju kaloreid kui vaja, ootavad täiendavat “kuklit”, nimelt toidule õigema hoiaku kujundamine. On kindlaks tehtud, et inimestel, kes ei allu oma kehale perioodiliste pikaajaliste nälgade (loe - dieetide) all, on väiksem kalduvus pidevale snäkile, neil on lihtsam maiustustest keelduda.

Une normaliseerimine

Puhkepuudus mõjutab ainevahetust samamoodi nagu toidu puudumine - see aeglustab seda. Selgitus on jällegi lihtne. Keha usub, et see võib olla koormava olukorra tingimustes, mis võib olla ohtlik selle olemasolu jaoks. Ja hakkab energiat säästma, aeglustades ainevahetusprotsesse. Seega, kui avastate aeglase ainevahetuse märke, peaksite kohe tähelepanu pöörama oma unele. Ja kui öösel puhkamisel on ilmseid probleeme, proovige seda igati normaliseerida. Selleks võite proovida tõsta unehormooni - melatoniini taset.

Füüsilise tegevuse optimeerimine


Üsna sageli võib ainevahetuse aeglustumise sümptomeid leida noortel, kes üritavad elada nn tervislikku eluviisi ja piinavad end seetõttu füüsilise tegevusega. Fitness on kasulik, sealhulgas kaalu langetamiseks. See on vaieldamatu. Kuid ainult füüsiline aktiivsus peaks olema normaalne. Ületreening aeglustab ainevahetust samamoodi nagu unepuudus ja ranged dieedid aeglustavad seda. Keha saab ka stressi ja hakkab energiat säästma..

Pealegi tõuseb veres ületreeningu korral stressihormooni kortisooli tase. Ja selle taustal väheneb insuliinitundlikkus, mis põhjustab paratamatult kehakaalu tõusu. Seetõttu treenige mõõdukalt ainevahetuse loomiseks ja kehakaalu langetamiseks. Minu parimate võimaluste piires. See tähendab, et te ei pea treenima, kui te pole veel eelmisest õppetundist taastunud, kui teil on lihasvalu või kui neil lihtsalt pole jõudu. Ja ärge vaadake sõpru ja tüdruksõpru, kes õppisid koos teiega viimast korda, ja täna hüppavad nad reipalt. Igal inimesel on oma taastumise määr.

Suure intensiivsusega intervalltreening (ITVI)

XXI sajandi alguses tõestasid teadlased, et kõrge intensiivsusega intervalltreening kiirendab märkimisväärselt ainevahetust ja võtab kaalust alla kui klassikalised fitnessitunnid, näiteks traditsioonilised kardiotreeningud. See on tingitud hormonaalsest vastusest, mis moodustab keha vastusena füüsilisele tegevusele..

Võimsuse koormus

Kui mehed käivad treenimas ja ükskõik mis eesmärgil, siis ei julge nad ka jõuharjutusi teha. Kuid seda tüüpi kehalise aktiivsusega naistel on sageli probleeme, kuna daamid usuvad millegipärast, et nad ei vaja ainult jõu koormust. Need on neile ohtlikud, kuna need põhjustavad keha suuruse suurenemist ja keha ümberkorraldamist vastavalt meessoost tüübile. Muidugi on see eksitus. Ja see on väga kahjulik. Kuna see häirib treenimistreeninguid neile suunatud töö tegemisel, kiirendavad need ainevahetust ja vabanevad liigsest keharasvast.

Fakt on see, et ilma energiakoormusteta on lihaste ehitamine äärmiselt keeruline. Ja ilma märkimisväärse koguse lihasmassita pole ainevahetust kiirendada, kuna lihased tagavad paljuski ainevahetusprotsesside kiire läbimise.

Seetõttu peavad nii mehed kui ka naised treeningtundides tähelepanu pöörama jõutreeningule. Ja selleks, et inimkonna nõrga poole esindajad saaksid end mehelikult taastada, peate võtma hormonaalseid ravimeid. See lihtsalt ei tööta iseenesest..

Kui soovite ainevahetust hajutada, peate loobuma maiustustest ja süsivesikutest. Kui magusat pole võimalik täielikult kaotada, on vaja see vähemalt asendada kõige vähem kahjulike võimalustega - stevia.


Esiteks on need valguproduktid, kuna neil on väga kõrge termiline toime ja kiirendavad seetõttu ainevahetust.

Roheline tee ja must naturaalne kohv on kaks jooki, mis on tuntud oma võime tõttu parandada ainevahetust..

Küüslaugul, nagu ka lihatoodetel, on kõrge termiline toime..

Soojendavad vürtsid on tooted, mis kiirendavad ainevahetust ja põletavad rasva. Samuti on neil head termogeensed omadused. Kaneeli, ingveri, kurkumitöö.

Tooted, millel on madal glükeemiline indeks, kuid mis on samal ajal väga rahuldavad. Need on pähklid ja seemned, kaunviljad, igasugused kapsad ja muud leht rohelised köögiviljad, tomatid, baklažaan.

Kõik need tooted, eriti pähklid, aitavad kaasa kõhunäärme polüpeptiidi PPY arengule, mis asendab inimese soovi maiustuste ja muude süsivesikute järele ning soovib süüa rasvu. See suurendab märkimisväärselt rasvapõletuse määra.

See toiming on vastupidine näljahormoonide mõjule, mis põhjustab inimese vastupidi rohkem süsivesikute söömist..

Metabolism koosneb kahest osast: katabolism - kehasse sisenevate ühendite hävitamine ja anabolism - tema enda molekulide süntees. Selleks, et ainevahetuse kiirus oleks kõrge, peavad kõik vajalikud ained ja energia sisenema kehasse. Seetõttu peate kiire ainevahetuse jaoks täielikult sööma, mitte istuma kõva dieedil ja piinama end füüsilise tegevusega. Paljud kahjulikud toidud võivad ainevahetust märkimisväärselt aeglustada. Seetõttu peaksid kõik, kes soovivad seda kiirendada, need riknevad toidud dieedist täielikult eemaldada ja asendada need toodetega, mis kiirendavad ainevahetust ja tagavad rasvade põletamise..

Ikka on küsimusi - küsige neid siit

P.S. Ja pidage meeles, et lihtsalt muudame oma teadvust - koos muudame ka maailma! © ökonet

Kas teile meeldib artikkel? Kirjuta oma arvamus kommentaaridesse.
Telli meie FB:

Kiirendatud Vikipeedia metabolism

Orgaanilisi aineid, mis moodustavad kõik elusolendid (loomad, taimed, seened ja mikroorganismid), esindavad peamiselt aminohapped, süsivesikud, lipiidid (sageli rasvad) ja nukleiinhapped. Kuna need molekulid on eluks hädavajalikud, keskenduvad metaboolsed reaktsioonid nende molekulide loomisele rakkude ja kudede ehitamisel või energiaallikana kasutamiseks hävitamiseks. Paljud olulised biokeemilised reaktsioonid ühendavad DNA ja valke..

Molekuli tüüpMonomeeri vormi nimiPolümeervormi nimiNäited polümeeridest
AminohappedAminohappedValgud (polüpeptiidid)Fibrillaarsed ja globaalsed valgud
SüsivesikudMonosahhariididPolüsahhariididTärklis, glükogeen, tselluloos
NukleiinhappedNukleotiididPolünukleotiididDNA ja RNA

Aminohapped ja valgud

Valgud on lineaarsed biopolümeerid ja koosnevad peptiidsidemetega ühendatud aminohappejääkidest. Mõned valgud on ensüümid ja katalüüsivad keemilisi reaktsioone. Muud valgud täidavad struktuurilist või mehaanilist funktsiooni (moodustavad näiteks tsütoskeleti). [6] Valgud mängivad olulist rolli ka signaalide ülekandmisel rakkudesse, immuunvastustes, rakkude agregatsioonis, aktiivses transpordis läbi membraanide ja rakutsükli regulatsioonis. [7]

Lipiidid

Lipiidid on osa bioloogilistest membraanidest, näiteks plasmamembraanid, koensüümide ja energiaallikate komponendid. [7] Lipiidid on hüdrofoobsed või amfifiilsed bioloogilised molekulid, mis lahustuvad orgaanilistes lahustites nagu benseen või kloroform. [8] Rasvad on suur ühendite rühm, mis sisaldab rasvhappeid ja glütseriini. Trihüdroksüglütserooli glütseroolimolekuli, mis moodustab kolme rasvhappemolekuliga kolm kompleksset estersidet, nimetatakse triglütseriidiks. [9] Koos rasvhapete jääkidega võivad keerulised lipiidid sisaldada näiteks sfingosiini (sfingolipiidid), hüdrofiilsete fosfaatrühmi (fosfolipiidides). Steroidid, näiteks kolesterool, on veel üks suur lipiidide klass. [10]

Süsivesikud

Suhkrud võivad esineda ümmarguse või lineaarse vormis aldehüüdide või ketoonide kujul, neil on mitu hüdroksüülrühma. Süsivesikud on kõige tavalisemad bioloogilised molekulid. Süsivesikud täidavad järgmisi funktsioone: energia salvestamine ja transport (tärklis, glükogeen), struktuurne (taimetselluloos, loomne kitiin). [7] Kõige tavalisemad suhkru monomeerid on heksoosid - glükoos, fruktoos ja galaktoos. Monosahhariidid on osa keerukamatest lineaarsetest või hargnenud polüsahhariididest. [üksteist]

Nukleotiidid

Polümeerne DNA ja RNA molekulid on pikad, hargnemata ahelaga nukleotiidid. Nukleiinhapped täidavad geneetilise teabe säilitamise ja rakendamise funktsiooni, mis viiakse läbi replikatsiooni, transkriptsiooni, translatsiooni ja valkude biosünteesi protsessides. [7] Nukleiinhapetes kodeeritud teave on kaitstud muutuste eest reparatsioonisüsteemidega ja korrutatakse DNA replikatsiooniga.

Mõnel viirusel on RNA-d sisaldav genoom. Näiteks kasutab inimese immuunpuudulikkuse viirus pöördtranskriptsiooni, et luua DNA matriits omaenda RNA-d sisaldavast genoomist. [12] Mõnel RNA molekulil on katalüütilised omadused (ribosüümid) ja need on osa splitsosoomidest ja ribosoomidest.

Nukleosiidid on riboosisuhkru lisamisel lämmastikalused. Lämmastikaluste aluste näideteks on heterotsüklilised lämmastikku sisaldavad ühendid - puriinide ja pürimidiinide derivaadid. Mõned nukleotiidid toimivad koensüümidena ka funktsionaalrühma ülekandereaktsioonides. [kolmteist]

Koensüümid

Ainevahetus hõlmab laias valikus keemilisi reaktsioone, millest enamik on seotud funktsionaalrühma üleviimise mitme peamise tüübiga. [14] Koensüüme kasutatakse funktsionaalrühmade ülekandmiseks ensüümide vahel, mis katalüüsivad keemilisi reaktsioone. [13] Funktsionaalrühmade ülekandmise keemiliste reaktsioonide iga klassi katalüüsivad üksikud ensüümid ja nende kofaktorid. [viisteist]

Adenosiintrifosfaat (ATP) on üks kesksetest koensüümidest, raku energia universaalne allikas. Seda nukleotiidi kasutatakse makroergilistes sidemetes salvestatud keemilise energia ülekandmiseks erinevate keemiliste reaktsioonide vahel. Rakkudes eksisteerib väike kogus ATP-d, mida regenereeritakse pidevalt ADP-st ja AMP-st. Inimkeha tarbib päevas ATP massi, mis on võrdne tema enda keha massiga. [15] ATP toimib lingina katabolismi ja anaboolsuse vahel: ATP moodustub kataboolsete reaktsioonide ajal ja energia kulub anaboolsete reaktsioonide ajal. ATP toimib fosforüülimisreaktsioonides ka fosfaatrühma doonorina.

Vitamiinid on madala molekulmassiga orgaanilised ained, mida on vaja väikestes kogustes, ja näiteks enamik vitamiine ei sünteesita inimestel, vaid saadakse toiduga või KT mikrofloora kaudu. Inimese kehas on enamik vitamiine ensüümide kofaktorid. Enamik vitamiine omandab muutunud bioloogilise aktiivsuse, näiteks kõik rakkudes olevad vees lahustuvad vitamiinid fosforüülitakse või kombineeritakse nukleotiididega. [16] Nikotiinamiidadeniindinukleotiid (NADH) on B-vitamiini derivaat3 (niatsiin) ja on oluline koensüüm - vesiniku aktseptor. Sajad erinevad dehüdrogenaasensüümid eemaldavad substraadide molekulidest elektronid ja viivad need NAD + molekulidesse, redutseerides selle NADH-ks. Koensüümi oksüdeeritud vorm on raku mitmesuguste reduktaaside substraat. [17] NAD on rakus NADH ja NADPH kahes sarnases vormis. NAD + / NADH on olulisem kataboolsete reaktsioonide korral ja NADP + / NADPH kasutatakse sagedamini anaboolsetes reaktsioonides.

Mineraalid ja kofaktorid

Anorgaanilised elemendid mängivad ainevahetuses üliolulist rolli. Umbes 99% imetaja massist koosneb süsinikust, lämmastikust, kaltsiumist, naatriumist, magneesiumist, kloorist, kaaliumist, vesinikust, fosforist, hapnikust ja väävlist. [18] Bioloogiliselt olulised orgaanilised ühendid (valgud, rasvad, süsivesikud ja nukleiinhapped) sisaldavad suures koguses süsinikku, vesinikku, hapnikku, lämmastikku ja fosforit. [kaheksateist]

Paljud anorgaanilised ühendid on ioonsed elektrolüüdid. Keha olulisemad ioonid on naatrium, kaalium, kaltsium, magneesium, kloriidid, fosfaadid ja vesinikkarbonaadid. Nende ioonide tasakaal rakuvälises keskkonnas määrab osmootse rõhu ja pH. [19] Ioonide kontsentratsioonil on oluline roll ka närvi- ja lihasrakkude töös. Erutuvate kudede aktsioonipotentsiaal tuleneb ioonide vahetusest rakuvälise vedeliku ja tsütoplasma vahel. [20] Elektrolüüdid sisenevad rakku ja väljuvad rakust plasmamembraani ioonikanalite kaudu. Näiteks lihase kontraktsiooni ajal liiguvad plasmamembraanis, tsütoplasmas ja T-torudes kaltsiumi, naatriumi ja kaaliumi ioonid. [21]

Keha siirdemetallid on mikroelemendid, tsink ja raud on kõige tavalisemad. [22] [23] Neid metalle kasutavad mõned valgud (näiteks ensüümid kofaktoritena) ja need on olulised ensüümide ja transportvalkude aktiivsuse reguleerimiseks. [24] Ensüümide kofaktorid on tavaliselt kindla valguga seotud, kuid neid saab katalüüsi ajal modifitseerida ja pärast katalüüsi lõppu naasevad nad alati algsesse olekusse (neid ei tarbita). Mikroelemendid imenduvad kehas spetsiaalsete transpordivalkude abil ja neid ei leidu kehas vabas olekus, kuna need on seotud konkreetsete kandjavalkudega (näiteks ferritiin või metallotioneiinid). [25] [26]

Katabolism

Metabolismiks nimetatakse metaboolseid protsesse, mille käigus lagunevad suhteliselt suured suhkrute, rasvade, aminohapete orgaanilised molekulid. Katabolismi ajal moodustuvad lihtsamad orgaanilised molekulid, mis on vajalikud anabolismi (biosünteesi) reaktsioonideks. Sageli mobiliseerib keha katabolismi reaktsioonide ajal energiat, muutes toidu seedimisel saadud orgaaniliste molekulide keemiliste sidemete energia kättesaadavateks vormideks: ATP, redutseeritud koensüümide ja transmembraanse elektrokeemilise potentsiaali kujul. Mõiste katabolism ei ole sünonüüm "energia metabolismile": paljudes organismides (näiteks fototroofid) pole energia salvestamise peamised protsessid otseselt seotud orgaaniliste molekulide lagunemisega. Organismide klassifitseerimine ainevahetuse tüübi järgi võib põhineda energia- ja süsinikuallikal, mida kajastub allpool olevas tabelis. Organotroofid kasutavad energiaallikana orgaanilisi molekule, litotroofid kasutavad anorgaanilisi substraate ja fototroofid tarbivad päikesevalguse energiat. Kuid kõik need erinevad metabolismi vormid sõltuvad redoksreaktsioonidest, mis on seotud molekulide, näiteks orgaaniliste molekulide, vee, ammoniaagi, vesiniksulfiidi, taandatud molekulide, näiteks hapniku, nitraatide või sulfaadi, siirdamisega molekulide taandatud doonoritelt. [27] Loomadel hõlmavad need reaktsioonid keerulisi orgaanilisi molekule, näiteks süsinikdioksiidi ja vett, lihtsamateks. Fotosünteetilistes organismides - taimedes ja sinivetikates - elektronide ülekandereaktsioonid ei vabasta energiat, kuid neid kasutatakse päikesevalgusest neeldunud energia talletamiseks. [28]

Organismide klassifikatsioon nende metabolismi alusel
Energiaallikaspäikesevalgusfototroofid
Primaarsed molekulidkemotroofid
ElektrondoonorOrgaaniline ühendorganotroofid
Anorgaaniline ühendlitotroofid
SüsinikuallikasOrgaaniline ühendheterotroofid
Anorgaaniline ühendautotroofid

Loomade katabolismi võib jagada kolme põhietappi. Esiteks lagunevad suured orgaanilised molekulid nagu valgud, polüsahhariidid ja lipiidid väiksemateks komponentideks väljaspool rakke. Lisaks sisenevad need väikesed molekulid rakkudesse ja muutuvad veelgi väiksemateks molekulideks, näiteks atsetüül-CoA. Koensüümi A atsetüülrühm omakorda oksüdeerub Krebsi tsüklis ja hingamisahelas veeks ja süsinikdioksiidiks, vabastades samal ajal energiat, mis talletub ATP kujul.

Seedimine

Enne kui rakud saavad neid kasutada, tuleb makromolekulid, nagu tärklis, tselluloos või valgud, jagada väiksemateks ühikuteks. Lagunemises osalevad mitmed ensüümiklassid: proteaasid, mis lagundavad valgud peptiidideks ja aminohapeteks, glükosidaasid, mis lagundavad polüsahhariidid oligo- ja monosahhariidideks.

Mikroorganismid eritavad hüdrolüütilisi ensüüme nende ümbritsevasse ruumi, [29] [30] kuidas nad erinevad loomadest, kes eritavad selliseid ensüüme ainult spetsialiseerunud näärmerakkudest. [31] Rakuväliste ensüümide aktiivsusest tulenevad aminohapped ja monosahhariidid sisenevad rakkudesse aktiivse transpordi kaudu. [32] [33]

Energia saamine

Süsivesikute katabolismi ajal lagunevad keerulised suhkrud monosahhariidideks, mis imenduvad rakkudesse. [34] Pärast sisenemist muundatakse suhkrud (näiteks glükoos ja fruktoos) glükolüüsi käigus püruvaadiks ja toodetakse teatud kogus ATP-d. [35] Püruvichape (püruvaat) on vaheühend mitmetes ainevahetuse radades. Püruvaadi metabolismi peamine rada on muundamine atsetüül-CoA-ks ja seejärel trikarboksüülhappe tsükliks. Samal ajal salvestub Krebsi tsüklis osa energiast ATP kujul ning taastatakse ka NADH ja FAD molekulid. Glükolüüsi ja trikarboksüülhappe tsükli käigus moodustub süsinikdioksiid, mis on elu kõrvalsaadus. Anaeroobsetes tingimustes püruvaadist glükolüüsi tulemusel ensüümi laktaatdehüdrogenaasi osalusel moodustub laktaat ja NADH oksüdeeritakse NAD + -ks, mida kasutatakse uuesti glükolüüsireaktsioonides. Samuti on olemas monosahhariidide metabolismi alternatiivne rada - pentoosfosfaadi rada, mille jooksul energia salvestub redutseeritud koensüümi NADPH kujul ja moodustuvad pentoosid, näiteks riboos, mis on vajalik nukleiinhapete sünteesiks..

Katabolismi esimese etapi rasvad hüdrolüüsitakse vabadeks rasvhapeteks ja glütseriiniks. Beetaoksüdeerimise käigus lagundatakse rasvhapped atsetüül-CoA moodustamiseks, mis omakorda kataboliseerub Krebsi tsüklis või läheb uute rasvhapete sünteesile. Rasvhapped eraldavad rohkem energiat kui süsivesikud, kuna rasvade struktuur sisaldab rohkem vesinikuaatomeid..

Aminohappeid kasutatakse kas valkude ja teiste biomolekulide sünteesimiseks või oksüdeeritakse karbamiidiks, süsinikdioksiidiks ja toimitakse energiaallikana. [36] Aminohapete katabolismi oksüdatiivne rada algab aminorühma eemaldamisega transaminaasensüümide poolt. Karbamiiditsüklis kasutatakse aminorühmi; aminohappeid, milles puuduvad aminorühmad, nimetatakse ketohapeteks. Mõned ketohapped on Krebsi tsükli vaheühendid. Näiteks glutamaadi deamiinimisel saadakse alfa-ketoglutaarhape. [37] Glükogeenseid aminohappeid saab glükoneogeneesi reaktsioonides muundada ka glükoosiks. [38]

Energia muundamine

Oksüdatiivne fosforüülimine

Oksüdatiivse fosforüülimise korral kanduvad metaboolsetes radades (näiteks Krebsi tsüklis) toidumolekulidest eemaldatud elektronid hapniku sisse ja vabanenud energiat kasutatakse ATP sünteesimiseks. Eukarüootides viiakse see protsess läbi paljude mitokondriaalsetes membraanides fikseeritud valkude osalusel, mida nimetatakse elektronide ülekandmise hingamisahelaks. Prokarüootides esinevad need valgud rakuseina sisemembraanis. [39] Elektroniülekandeahela valgud kasutavad energiat, mis saadakse elektronide ülekandmisel redutseeritud molekulidest (nt NADH) hapnikusse, et membraane prootonite kaudu pumbata. [40]

Prootonite pumpamisel tekib vesinikuioonide kontsentratsiooni erinevus ja tekib elektrokeemiline gradient. [41] See jõud tagastab ATP süntaasi baasi kaudu prootonid tagasi mitokondritesse. Prootonite voog põhjustab ensüümi c-subühikute ringi pöörlemise, mille tagajärjel muutub süntaasi aktiivne keskus selle kuju ja fosforüülib adenosiindifosfaati, muutes selle ATP-ks. [viisteist]

Anorgaanilistest ühenditest saadav energia

Hemolitotroofideks nimetatakse prokarüoote, millel on eritüüpi metabolism, milles anorgaaniliste ühendite oksüdeerimise tagajärjel moodustub energia. Kemolitotroofid võivad oksüdeerida molekulaarset vesinikku, [42] väävliühendeid (näiteks sulfiide, vesiniksulfiidi ja tiosulfaati), [1] raud (II) oksiidi [43] või ammoniaaki. [44] Sel juhul tekivad nende ühendite oksüdeerumisel tekkivad energia elektronaktseptorid, näiteks hapnik või nitritid. [45] Anorgaanilistest ainetest energia saamise protsessid mängivad olulist rolli sellistes biogeokeemilistes tsüklites nagu atsetogenees, nitrifikatsioon ja denitrifikatsioon. [46] [47]

Päikesevalgusest saadav energia

Päikesevalguse energiat neelavad taimed, sinivetikad, lillad bakterid, rohelise väävli bakterid ja mõned algloomad. Seda protsessi kombineeritakse sageli fotosünteesi käigus süsinikdioksiidi muundamisega orgaanilisteks ühenditeks (vt allpool). Mõne prokarüooti energia kogumise ja süsiniku fikseerimise süsteemid võivad töötada eraldi (näiteks lilla ja rohelise väävli bakterites). [48] ​​[49]

Paljude organismide jaoks on päikeseenergia neeldumine põhimõtteliselt sarnane oksüdatiivse fosforüülimisega, kuna sel juhul salvestub energia prootonite kontsentratsioonigradiendi kujul ja prootonite edasiviiv jõud viib ATP sünteesini. [15] Selle ülekandeahela jaoks vajalikud elektronid pärinevad valguse kogumisega valkudest, mida nimetatakse fotosünteesi reaktsioonikeskusteks (näiteks rodopsiinid). Sõltuvalt fotosünteetiliste pigmentide tüübist klassifitseeritakse kahte tüüpi reaktsioonikeskmeid; Praegu on enamikul fotosünteetilistel bakteritel ainult üks tüüp, samas kui taimi ja sinivetikaid on kaks. [viiskümmend]

Taimedes, vetikates ja tsüanobakterites kasutab fotosüsteem II valguse energiat elektronide eemaldamiseks veest, reaktsiooni kõrvalsaadusena eraldub molekulaarne hapnik. Seejärel sisenevad elektronid b6f-tsütokroomikompleksi, mis kasutab energiat prootonite pumpamiseks läbi tülakoidmembraani kloroplastides. [7] Elektrokeemilise gradiendi mõjul liiguvad prootonid läbi membraani tagasi ja vallandavad ATP süntaasi. Seejärel läbivad elektronid fotosüsteemi I ja neid saab kasutada NADP + koensüümi oksüdeerimiseks, kasutamiseks Calvini tsüklis või ringlussevõtuks täiendavate ATP-molekulide moodustamiseks. [51]

Anaboolia

Anaboolia on komplekssete molekulide biosünteesi ainevahetusprotsesside kogum energiakuluga. Rakulised struktuurid moodustavad keerulised molekulid sünteesitakse järjestikku lihtsamatest eellastest. Anaboolia hõlmab kolme peamist etappi, millest igaüks katalüüsitakse spetsiaalse ensüümi poolt. Esimeses etapis sünteesitakse eellasmolekulid, näiteks aminohapped, monosahhariidid, terpenoidid ja nukleotiidid. Teises etapis muundatakse ATP-energia tarbimisega eellased aktiveeritud vormideks. Kolmandas etapis ühendatakse aktiveeritud monomeerid keerukamateks molekulideks, näiteks valkudeks, polüsahhariidideks, lipiidideks ja nukleiinhapeteks.

Mitte kõik elusorganismid ei suuda sünteesida kõiki bioloogiliselt aktiivseid molekule. Autotroofid (näiteks taimed) suudavad sünteesida keerukaid orgaanilisi molekule lihtsatest anorgaanilistest madalamolekulaarsetest ainetest nagu süsinikdioksiid ja vesi. Heterotroofid vajavad keerukamate molekulide loomiseks keerukamate ainete, näiteks monosahhariidide ja aminohapete allikat. Organisme klassifitseeritakse nende peamiste energiaallikate järgi: fotoautotroofid ja fotoheterotroofid saavad energiat päikesevalgusest, kemoautotroofid ja kemoheterotroofid saavad energiat anorgaanilistest oksüdatsioonireaktsioonidest.

Süsiniku sidumine

Fotosüntees on suhkrute süsinikdioksiidist biosünteesi protsess, milles vajalik energia imendub päikesevalgusest. Taimedes, sinivetikates ja vetikates toimub vee fotolüüs hapniku fotosünteesi ajal, samal ajal kui hapnik eraldub kõrvalsaadusena. CO teisendamiseks2 3-fosfoglütseraat kasutab fotosüsteemides talletatud ATP ja NADPH energiat. Süsiniku sidumisreaktsioon viiakse läbi ensüümi ribuloosbisfosfaatkarboksülaasi abil ja see on osa Calvini tsüklist. [52] Taimedes liigitatakse kolme tüüpi fotosünteesi - kolme süsiniku molekulide, nelja süsiniku molekulide (C4) ja CAM fotosünteesi teel. Kolm tüüpi fotosünteesi erinevad süsinikdioksiidi sidumise ja Calvini tsüklisse sisenemise viisist; C3 taimedes CO sidumine2 toimub otse Calvini tsüklis ning C4 ja CAM CO juures2 mis on varem lisatud teistesse ühenditesse. Fotosünteesi erinevad vormid on kohanemine päikesevalguse intensiivse voolu ja kuivade tingimustega. [53]

Fotosünteetilistes prokarüootides on süsiniku sidumise mehhanismid mitmekesisemad. Süsinikdioksiidi saab fikseerida Calvini tsüklis, Krebsi pöördtsüklis [54] või atsetüül-CoA karboksüülimisreaktsioonides. [55] [56] Prokarüootid - kemoautotroofid seovad ka CO-d2 läbi Calvini tsükli, kuid reaktsiooni läbiviimiseks kasutatakse anorgaanilistest ühenditest saadavat energiat. [57]

Süsivesikud ja glükaanid

Suhkru anabolismi protsessis saab lihtsad orgaanilised happed muundada näiteks sahhariidideks, näiteks glükoosiks, ja seejärel polüsahhariidide, näiteks tärklise sünteesiks. Glükoosi moodustumist sellistest ühenditest nagu püruvaat, laktaat, glütseriin, 3-fosfoglütseraat ja aminohapped nimetatakse glükoneogeneesiks. Glükoneogeneesi käigus muundatakse püruvaat vaheühendite seeria kaudu glükoos-6-fosfaadiks, millest paljud moodustuvad ka glükolüüsi käigus. [35] Kuid glükoneogenees ei ole ainult vastupidises suunas glükolüüs, kuna mitmed keemilised reaktsioonid katalüüsivad spetsiaalseid ensüüme, mis võimaldab iseseisvalt reguleerida glükoosi moodustumise ja lagunemise protsesse. [58] [59]

Paljud organismid säilitavad toitaineid lipiidide ja rasvade kujul, kuid selgroogsetel ei ole ensüüme, mis katalüüsiksid atsetüül-CoA (rasvhapete metabolismi saadus) muundumist püruvaadiks (glükoneogeneesi substraat). [60] Pärast pikaajalist nälgimist hakkavad selgroogsed ketoonkehasid sünteesima rasvhapetest, mis võivad asendada glükoosi sellistes kudedes nagu aju. [61] Taimedes ja bakterites lahendatakse see metaboolne probleem glüoksülaadi tsükli abil, mis möödub sidrunhappe tsükli dekarboksüleerimise etapist ja võimaldab atsetüül-CoA muundada oksaloatsetaadiks ning seejärel kasutatakse seda glükoosi sünteesiks. [60] [62]

Polüsahhariidid täidavad struktuurseid ja metaboolseid funktsioone ning neid saab kombineerida ka lipiidide (glükolipiidide) ja valkudega (glükoproteiinidega), kasutades oligosahhariidi transferaasi ensüüme. [63] [64]

Rasvhapped, isoprenoidid ja steroidid

Rasvhapped moodustuvad atsetüül-CoA-st rasvhapete sünteesi teel. Rasvhapete süsinikuahelat pikendatakse nende reaktsioonide tsüklis, milles kõigepealt ühineb atsetüülrühm, seejärel redutseeritakse karbonüülrühm hüdroksüülrühmaks, seejärel toimub dehüdratsioon ja sellele järgnev taastumine. Rasvhapete biosünteesi ensüümid jaotatakse kahte rühma: loomadel ja seentel viivad kõik rasvhapete sünteesi reaktsioonid läbi ühe multifunktsionaalse I tüüpi valgu, [65] taimeplastilistes ja bakterites, iga tüüpi katalüüsivad üksikud II tüüpi ensüümid. [66] [67]

Terpeenid ja terpenoidid on looduslike taimsete toodete suurima klassi esindajad. [68] Selle ainete rühma esindajad on isopreeni derivaadid ja need moodustatakse isopentüülpürofosfaadi ja dimetüülalüülpürofosfaadi aktiveeritud eelkäijatest, mis omakorda moodustuvad erinevates metaboolsetes reaktsioonides. [69] Loomades ja arhajas sünteesitakse isopentüülpürofosfaati ja dimetüülalüülpürofosfaati atsetüül-CoA-st mevalonaadi raja teel, [70] samal ajal kui taimedes ja bakterites on püruvaat ja glütseraldehüüd-3-fosfaat mittemevalonaadilise raja substraadid. [69] [71] Steroidide biosünteesi reaktsioonides ühendavad ja moodustavad isopreeni molekulid skvaleeni, mis seejärel moodustavad tsüklilisi struktuure, moodustades lanosterooli. [72] Lanosterooli saab muuta teisteks steroidideks, näiteks kolesterooliks ja ergosterooliks. [72] [73]

Oravad

Organismid erinevad võime poolest sünteesida 20 tavalist aminohapet. Enamik baktereid ja taimi suudab sünteesida kõiki 20, kuid imetajad suudavad sünteesida ainult 11 asendamatut aminohapet. [7] Seega tuleb imetajate puhul toidust saada 9 asendamatut aminohapet. Kõik aminohapped sünteesitakse glükolüüsi vaheühenditest, sidrunhappe tsüklist või pentoosmonofosfaadi rajast. Aminorühmade ülekandmist aminohapetest alfa-ketohapetesse nimetatakse transamineerimiseks. Aminorühma doonoriteks on glutamaat ja glutamiin. [74]

Peptiidsidemete kaudu ühendatud aminohapped moodustavad valke. Igal valgul on ainulaadne aminohappejääkide järjestus (primaarne valgu struktuur). Nii nagu tähestiku tähti saab kombineerida sõnade peaaegu lõputute variatsioonide moodustamisega, võivad aminohapped siduda ühes või teises järjestuses ja moodustada mitmesuguseid valke. Aminoatsüül-tRNA süntetaasi ensüüm katalüüsib aminohapete ATP-sõltuvat lisamist tRNA-le estersidemetega ja moodustuvad aminoatsüül-tRNA-d. [75] Aminoatsüül-tRNA-d on ribosoomide substraadid, mis ühendavad aminohapped mRNA maatriksi abil pikkadeks polüpeptiidahelateks. [76]

Nukleotiidid

Nukleotiidid moodustuvad aminohapetest, süsinikdioksiidist ja sipelghappest reaktsioonide ahelas, mille voolavuseks on vaja palju energiat. [77] [78] Seetõttu on enamikul organismidel tõhusad eelnevalt sünteesitud nukleotiidide ja lämmastikaluste kaitsesüsteemid. [77] [79] Puriine sünteesitakse nukleosiididena (peamiselt seotud riboosiga). Adeniin ja guaniin moodustatakse inosiinmonofosfaadist, mis sünteesitakse glütsiinist, glutamiinist ja aspartaadist metüültetrahüdrofolaadi osalusel. Pürimidiinid sünteesitakse orotaadist, mis moodustatakse glutamiinist ja aspartaadist. [80]

Ksenobiootikumid ja oksüdatiivne metabolism

Kõik organismid puutuvad pidevalt kokku ühenditega, mille kogunemine võib rakkudele kahjulik olla. Selliseid potentsiaalselt ohtlikke võõrühendeid nimetatakse ksenobiootikumideks. [81] Ksenobiootikumid, nagu sünteetilised narkootikumid ja looduslikult esinevad mürgid, detoksitseeritakse spetsiaalsete ensüümide abil. Inimestel esindavad selliseid ensüüme näiteks tsütokroomoksüdaasid, [82] glükuronüültransferaas, [83] ja glutatiooni S-transferaas. [84] See ensüümsüsteem töötab kolmes etapis: esimeses etapis oksüdeeritakse ksenobiootikumid, seejärel konjugeeritakse vees lahustuvad rühmad molekulidega, seejärel saab modifitseeritud vees lahustuvad ksenobiootikumid rakkudest eemaldada ja enne eritumist metaboliseerida. Kirjeldatud reaktsioonidel on oluline roll saasteainete lagundamisel mikroobide poolt ning saastunud maa-alade ja naftareostuse bioremondimisel. [85] Paljud sellised reaktsioonid leiavad aset mitmerakuliste organismide osalusel, kuid nende uskumatu mitmekesisuse tõttu tulevad mikroorganismid toime ksenobiotikumide palju laiema spektriga kui mitmerakulised organismid ja võivad isegi hävitada püsivad orgaanilised saasteained, näiteks kloororgaanilised ühendid. [86]

Aeroobsete organismide probleem on oksüdatiivne stress. [87] Oksüdatiivse fosforüülimise ja disulfiidsidemete moodustumisel valgu voltimisel moodustuvad reaktiivsed hapnikuühendid, nagu vesinikperoksiid. [88] Need kahjulikud oksüdeerijad eemaldatakse antioksüdantide, näiteks glutatiooni, katalaasi ja peroksüdaasi ensüümide abil. [89] [90]

Elusorganismide termodünaamika

Elusorganismid järgivad termodünaamika põhimõtteid, mis kirjeldavad soojuse ja töö muutumist. Termodünaamika teine ​​seadus väidab, et entroopia ei vähene üheski isoleeritud süsteemis. Ehkki elusorganismide uskumatu keerukus on selle seadusega ilmselgelt vastuolus, on elu võimalik, kuna kõik organismid on avatud süsteemid, mis vahetavad ainet ja energiat keskkonnaga. Seega ei ole elavad süsteemid termodünaamilises tasakaalus, vaid toimivad pigem dissipseeriva süsteemina, mis säilitab nende keeruka korralduse oleku, põhjustades keskkonna entroopia suuremat kasvu. [91] Rakkude metabolismis saavutatakse see katabolismi spontaansete protsesside ja spontaanselt anabolismi protsesside kombineerimise teel. Termodünaamilistes tingimustes säilitab ainevahetus korra, luues häireid. [92]

Reguleerimine ja kontroll

Homöostaasi nimetatakse keha sisekeskkonna püsivuseks. Kuna enamikku organisme ümbritsev väliskeskkond on pidevas muutumises, peavad rakkude siseste püsitingimuste säilitamiseks olema metaboolsed reaktsioonid täpselt reguleeritud. [93] [94] Ainevahetuse reguleerimine võimaldab organismidel reageerida signaalidele ja aktiivselt suhelda keskkonnaga. [95] Ensüümi korral hõlmab regulatsioon selle aktiivsuse suurendamist ja vähendamist vastuseks signaalidele. Teisest küljest kontrollib ensüüm teatud määral metaboolse raja üle, mida defineeritakse kui ensüümi aktiivsuse muutuse mõju antud metaboolsele rajale. [96]

Eristatakse mitut metaboolse regulatsiooni taset. Metaboolse raja korral toimub eneseregulatsioon substraadi või toote tasemel; näiteks võib toote koguse vähenemine kompenseerida reaktsioonisubstraadi voolu suurenemist antud teel. [97] Seda tüüpi regulatsioon hõlmab sageli metaboolsete radade teatud ensüümide aktiivsuse allosteerilist regulatsiooni. [98] Väline kontroll hõlmab mitmerakulise organismi rakku, mis muudab oma metabolismi vastusena teiste rakkude signaalidele. Need signaalid, tavaliselt lahustuvate sõnumitoojate kujul, näiteks hormoonid ja kasvufaktorid, määratakse raku pinnal spetsiifiliste retseptoritega. [99] Seejärel edastatakse need signaalid rakku sekundaarsete sõnumitoojate süsteemi abil, mis on sageli seotud valgu fosforüülimisega. [100]

Hästi uuritud välise kontrolli näide on glükoosi metabolismi reguleerimine insuliini abil. [101] Insuliin toodetakse vastusena vere glükoosisisalduse suurenemisele. Hormoon seostub raku pinnal oleva insuliiniretseptoriga, seejärel aktiveeritakse proteiinkinaaside kaskaad, mis tagab glükoosimolekulide imendumise rakkude poolt ja muundab need rasvhappe- ja glükogeenimolekulideks. [102] Glükogeeni metabolism toimub fosforülaasi (glükogeeni lagundava ensüümi) ja glükogeeni süntaasi (seda moodustava ensüümi) aktiivsuse kaudu. Need ensüümid on omavahel seotud; fosforüülimist pärsib glükogeeni süntaas, kuid aktiveerib fosforülaas. Insuliin põhjustab glükogeeni sünteesi, aktiveerides valgu fosfataase ja vähendades nende ensüümide fosforüülimist. [103]

Evolutsioon

Peamised ülalkirjeldatud metaboolsed rajad, näiteks glükolüüs ja Krebsi tsükkel, esinevad kõigis kolmes elusolendite piirkonnas ja neid leidub viimases universaalses ühises esivanemas. [3] [104] See universaalne esivanem oli prokarüoot ja tõenäoliselt metanogeen aminohapete, nukleotiidide, süsivesikute ja lipiidide metabolismiga. [105] [106] Nende iidsete ainevahetusradade säilimine evolutsioonis võib olla tingitud asjaolust, et need reaktsioonid on optimaalsed konkreetsete metaboolsete probleemide lahendamiseks. Nii moodustuvad glükolüüsi ja Krebsi tsükli lõppsaadused suure tõhususega ja minimaalse etappide arvuga. [4] [5] Esimesed ensüümipõhised metaboolsed rajad võiksid olla nukleotiidide puriini metabolismi osad, kuna varasemad metaboolsed rajad olid osa RNA iidsest maailmast. [107]

Uute metaboolsete radade kujunemise mehhanismide kirjeldamiseks on pakutud palju mudeleid. Nende hulka kuulub uute ensüümide järjestikune lisamine lühikesele esivanemate rajale, dubleerimine ja seejärel kõigi radade lahknemine, samuti olemasolevate ensüümide valimine ja nende komplekteerimine uude reaktsiooniteedesse. [108] Nende mehhanismide suhteline tähtsus on ebaselge, kuid genoomiuuringud on näidanud, et metaboolse raja ensüümidel on kõige tõenäolisemalt ühine päritolu, mis viitab sellele, et paljud rajad on arenenud samm-sammult koos uute funktsioonidega, mis on loodud olemasolevatest raja etappidest. [109] Alternatiivne mudel põhineb uuringutel, mis jälgivad valkude struktuuri arengut metaboolsetes sidemetes; On soovitatud, et ensüümid monteeritaks sarnaste funktsioonide täitmiseks erinevates metaboolsetes radades [110].Need montaažiprotsessid viisid ensümaatilise mosaiigi evolutsioonini. [111] Mõned ainevahetuse osad võivad olla eksisteerinud moodulitena, mida saab erinevatel viisidel sarnaste funktsioonide täitmiseks uuesti kasutada. [112]

Evolutsioon võib põhjustada ka metaboolsete funktsioonide kaotuse. Näiteks kaotatakse mõnes parasiidis ainevahetusprotsessid, mis pole ellujäämise jaoks olulised, ja peremeesorganismist saadakse valmis aminohapped, nukleotiidid ja süsivesikud. [113] Sarnaseid metaboolse potentsiaali lihtsustusi täheldatakse ka endosümbiootiliste organismide puhul. [114]

Uurimismeetodid

Klassikaliselt uuritakse ainevahetust lihtsustatud lähenemisviisi abil, mis keskendub ühele ainevahetuse rajale. Eriti väärtuslik on märgistatud aatomite kasutamine kehas, kudedes ja raku tasandil, mis määravad radioaktiivselt märgistatud vaheühendite identifitseerimise teel lähteainetest lõpptoodeteni. [115] Neid keemilisi reaktsioone katalüüsivaid ensüüme saab seejärel eraldada, et uurida nende kineetikat ja vastust inhibiitoritele. Paralleelne lähenemisviis on väikeste molekulide tuvastamine rakkudes või kudedes; nende molekulide komplekti nimetatakse metabooliks. Üldiselt annavad need uuringud hea ülevaate lihtsate metaboolsete radade struktuurist ja funktsioonidest, kuid on ebapiisavad keerukamate süsteemide rakendamisel, näiteks raku täielikuks metabolismiks. [116]

Idee metaboolsete võrkude keerukusest rakkudes, mis sisaldavad tuhandeid erinevaid ensüüme, kajastub paremal oleval pildil, mis näitab interaktsioone ainult 43 valgu ja 40 metaboliidi vahel, mida reguleerib 45 000 geeni. [117] Kuid nüüd on selliseid andmeid genoomide kohta võimalik kasutada täieliku biokeemiliste reaktsioonide võrgu taasloomiseks ja terviklikemate matemaatiliste mudelite moodustamiseks, mis selgitavad ja ennustavad nende käitumist. [118] Need mudelid on eriti tugevad, kui neid kasutatakse klassikalistest meetoditest saadud radade ja metaboliitide andmete integreerimiseks proteoomiliste ja DNA mikromõõtmiste uuringute geeniekspressiooni andmetega. [119] Neid meetodeid kasutades luuakse inimese ainevahetuse mudel, mis on suuniseks edaspidiseks ravimiuuringuteks ja biokeemilisteks uuringuteks. [120] Neid mudeleid kasutatakse praegu võrguanalüüsides inimeste haiguste klassifitseerimiseks rühmadesse, mis erinevad tavaliste valkude või metaboliitide poolest. [121] [122]

Bakteriaalsete metaboolsete võrkude ilmekas näide on kikilipsu kujundamine [123] [124] [125], mille ülesehitus võimaldab sisse viia mitmesuguseid toitaineid ning toota väga erinevaid tooteid ja keerukaid makromolekule, kasutades suhteliselt vähe tavalisi vaheühendeid.

Selle teabe peamine tehnoloogiline alus on ainevahetuse tehnika. Siin muundatakse organisme, näiteks pärmi, taimi või baktereid, geneetiliselt muundatud, et muuta need biotehnoloogias efektiivsemaks ja aidata kaasa ravimite, näiteks antibiootikumide või selliste tööstuslike kemikaalide tootmisele nagu 1,3-propaandiool ja šikimiinhape. [126] Nende geneetiliste modifikatsioonide eesmärk on tavaliselt toodete tootmiseks kasutatava energiakoguse vähendamine, saagikuse suurendamine ja tootmisjäätmete vähendamine. [127]

Lugu

Ainevahetuse uurimise ajalugu hõlmab mitut sajandit. Uuringud algasid loomorganismide uurimisega, kaasaegses biokeemias uuritakse individuaalseid metaboolseid reaktsioone. Ainevahetuse kontseptsioon puutub esmakordselt kokku Ibn al-Nafise (1213-1288) töödes, kes kirjutasid, et "keha ja selle osad on pidevas lagunemise ja toitumise seisundis, nii et see läbib paratamatult pidevaid muutusi". [128] Esimesed kontrollitud katsed inimese ainevahetuse kohta avaldas Santorio Santorio 1614. aastal ühes itaalia raamatus. Ars de statica medicina. [129] Ta kirjeldas, kuidas ta kaalus end enne ja pärast söömist, magamist, töötamist, seksimist, tühja kõhuga, pärast joomist ja uriini väljutamist. Ta leidis, et suurem osa tema võetud toidust kadus nähtamatu aurustumise protsessi tagajärjel.

Varastes uuringutes metaboolseid reageerimismehhanisme ei tuvastatud ja usuti, et elusjõudu kontrollib elus kude. [130] 19. sajandil alkoholi kääritamise teel pärmi abil tehtud uuringus järeldas Louis Pasteur, et kääritamist katalüüsivad pärmirakkudest pärinevad ained, mida ta nimetas ensüümideks. Pasteur kirjutas, et "alkohoolne kääritamine - eluga seotud toiming, mida korraldavad pärmirakud, ei ole seotud rakkude surma ega lagunemisega". [131] See avastus koos Friedrich Wöhleri ​​1828. aastal karbamiidi keemilise sünteesi kohta avaldamisega [132] tõestas, et rakkudes leiduvad orgaanilised ühendid ja keemilised reaktsioonid ei erine põhimõtteliselt nagu kõik muud keemiasektsioonid..

Ensüümide avastamine 20. sajandi alguses Eduard Buchneri poolt eraldas metaboolsete reaktsioonide uurimise rakkude uurimisest ja andis aluse biokeemia kui teaduse arengule. [133] Üheks kahekümnenda sajandi alguse edukaks biokeemikuks oli Hans Adolf Krebs, kes andis tohutu panuse ainevahetuse uurimisse. [134] Krebs kirjeldas uurea tsüklit ja hiljem koos Hans Kornbergiga sidrunhappe tsüklit ja glüoksülaadi tsüklit. [135] [62] Kaasaegsetes biokeemilistes uuringutes kasutatakse laialdaselt uusi meetodeid, näiteks kromatograafiat, röntgendifraktsioonanalüüsi, TMR-spektroskoopiat, elektronmikroskoopiat ja klassikalist molekulaarse dünaamika meetodit. Need meetodid võimaldavad teil avastada ja üksikasjalikult uurida paljusid molekule ja metaboolseid rakke rakkudes..