متابولیسم اصطلاحی است که برای توصیف تمام واکنشهای شیمیایی درگیر در حفظ وضعیت زندگی سلولها و ارگانیسم به کار میرود. متابولیسم را میتوان به راحتی به دو دسته تقسیم کرد:
- کاتابولیسم: تجزیه مولکولها برای به دست آوردن انرژی
- آنابولیسم: سنتز تمام ترکیبات مورد نیاز سلولها
متابولیسم ارتباط نزدیکی با تغذیه و در دسترس بودن مواد مغذی دارد. بیوانرژتیک اصطلاحی است که مسیرهای بیوشیمیایی یا متابولیکی را توصیف می کند که سلول از طریق آن در نهایت انرژی به دست می آورد. تشکیل انرژی یکی از اجزای حیاتی متابولیسم است.
تغذیه، متابولیسم و انرژی
تغذیه کلید متابولیسم است. مسیرهای متابولیسم متکی به مواد مغذی است که برای تولید انرژی تجزیه میشوند. این انرژی به نوبه خود توسط بدن برای سنتز مولکولهایی مانند پروتئینهای جدید و اسیدهای نوکلئیک (DNA، RNA) مورد نیاز است.
مواد مغذی در رابطه با متابولیسم شامل عواملی مانند نیازهای بدن به مواد مختلف، عملکردهای فردی در بدن، میزان مورد نیاز و سطحی است که در زیر آن سلامت ضعیف به وجود میآید.
مواد مغذی ضروری انرژی (کالری) و مواد شیمیایی لازم را تامین میکنند که خود بدن قادر به سنتز آنها نیست. غذا انواع مختلفی از مواد را فراهم میکند که برای ساخت، نگهداری و ترمیم بافت های بدن و برای عملکرد موثر بدن ضروری هستند.
رژیم غذایی به مواد مغذی ضروری مانند کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر، گوگرد و حدود 20 عنصر معدنی دیگر نیاز دارد. عناصر اصلی در کربوهیدراتها، لیپیدها و پروتئینها تامین میشوند. علاوه بر این، ویتامینها، مواد معدنی و آب نیز لازم است.
کربوهیدرات در متابولیسم
غذاها کربوهیدراتها را به سه شکل تامین میکنند: نشاسته، شکر و سلولز (فیبر). نشاستهها و قندها منابع اصلی و ضروری انرژی برای انسان هستند. فیبرها در رژیم غذایی نقش عمدهای دارند.
بافتهای بدن برای همه فعالیتها به گلوکز وابسته هستند. کربوهیدراتها و قندها با هضم یا متابولیسم گلوکز تولید میکنند.
واکنش کلی برای احتراق گلوکز به صورت زیر نوشته می شود:
C6H12O6 + 6 O2 —–> 6 CO2 + 6 H2O + energy
اکثر مردم حدود نیمی از رژیم غذایی خود را به عنوان کربوهیدرات مصرف میکنند که از غذاهایی مانند برنج، گندم، نان، سیب زمینی و ماکارونی به دست میآید.
پروتئین در متابولیسم
پروتئینها سازنده اصلی بافت در بدن هستند. آنها بخشی از هر سلول بدن هستند. پروتئینها به ساختار سلولی، عملکردها، تشکیل هموگلوبین برای حمل اکسیژن، آنزیمها برای انجام واکنشهای حیاتی و تعداد بیشماری از عملکردهای دیگر در بدن کمک میکنند. پروتئینها همچنین در تامین نیتروژن برای مواد ژنتیکی DNA ،RNA و تولید انرژی حیاتی هستند.
پروتئینها به دلیل داشتن آمینو اسید برای تغذیه ضروری هستند. از بین 20 آمینو اسید، بدن تنها قادر به تجزیه 8 نوع آن است که به آنها آمینو اسیدهای ضروری میگویند.
آمینو اسیدهای ضروری عبارتند از:
- لیزین
- تریپتوفان
- متیونین
- لوسین
- ایزولوسین
- فنیل آلانین
- والین
- ترئونین
مواد غذایی با بهترین کیفیت پروتئین شامل تخم مرغ، شیر، سویا، گوشت، سبزیجات و غلات هستند.
چربی در متابولیسم
چربیها منابع متمرکز انرژی هستند. آنها دو برابر کربوهیدرات یا پروتئین بر اساس وزن انرژی تولید میکنند.
وظایف چربیها عبارتند از:
- کمک به تشکیل ساختار سلولی؛
- تشکیل یک بالشتک محافظ و عایق در اطراف اندامهای حیاتی؛
- کمک به جذب ویتامینهای محلول در چربی،
- تامین ذخیره انرژی
اسیدهای چرب ضروری شامل اسیدهای چرب غیراشباع مانند اسیدهای لینولئیک، لینولنیک و آراشیدونیک هستند. اینها باید در رژیم غذایی مصرف شوند. چربیهای اشباع شده، همراه با کلسترول، در تصلب شرایین و بیماریهای قلبی نقش دارند.
مواد معدنی و ویتامینها در متابولیسم
مواد معدنی موجود در غذاها به طور مستقیم با انرژی مورد نیاز بدن در ارتباط نیستند، اما به عنوان تنظیم کنندههای بدن مهم هستند و در مسیرهای متابولیک بدن نقش دارند. بیش از 50 عنصر در بدن انسان یافت میشود که حدود 25 عنصر ضروری هستند، به این معنی که کمبود آنها موجب بروز علائم ناشی از نبود آنها در بدن میشود.
مواد معدنی مهم عبارتند از:
- کلسیم
- فسفر
- اهن
- سدیم
- پتاسیم
- یون کلرید
- فلز مس
- کبالت
- منگنز
- فلز روی
- منیزیم
- فلوئور
- ید
ویتامینها ترکیبات آلی ضروری هستند که بدن انسان به تنهایی قادر به سنتز آنها نیست و بنابراین باید در رژیم غذایی وجود داشته باشد. ویتامینهایی که در متابولیسم بسیار مهم هستند عبارتند از:
- ویتامین A
- B2 (ریبوفلاوین)
- نیاسین یا اسید نیکوتینیک
- اسید پانتوتنیک
مسیرهای متابولیک
واکنشهای شیمیایی متابولیسم در مسیرهای متابولیکی سازماندهی میشوند. اینها به مواد شیمیایی اساسی حاصل از تغذیه اجازه میدهند که طی یک سری مراحل به یک ماده شیمیایی دیگر، توسط دنبالهای از آنزیمها تبدیل شوند.
آنزیمها برای متابولیسم بسیار مهم هستند؛ زیرا به ارگانیسمها اجازه میدهند تا واکنشهای مطلوبی را که نیاز به انرژی دارند انجام دهند. این واکنشها نیز با واکنشهایی که انرژی آزاد میکنند همراه هستند. از آنجایی که آنزیمها به عنوان کاتالیزور عمل میکنند، به این واکنشها اجازه میدهند تا به سرعت و کارآمد پیش بروند. آنزیمها همچنین اجازه تنظیم مسیرهای متابولیک را در پاسخ به تغییرات در محیط سلول یا سیگنالهای سایر سلولها میدهند.
منابع
