การเผาผลาญอาหาร

ใน การเผาผลาญอาหาร เป็นการเปลี่ยนสารชีวเคมีโดยระบบเอนไซม์ของสิ่งมีชีวิต เกิดผลิตภัณฑ์ระดับกลางขึ้นซึ่งเรียกอีกอย่างว่าสารเมตาบอไลต์ การเผาผลาญทั้งหมดขึ้นอยู่กับการเผาผลาญอย่างต่อเนื่องของสารเคมี

การเผาผลาญคืออะไร?

คำว่าเมแทบอลิซึมใช้ในชีววิทยาและการแพทย์และอธิบายถึงการเปลี่ยนรูปหรือการย่อยสลายของสารเคมีในบริบทของการเผาผลาญ ในภาษากรีกคำว่าเมแทบอลิซึมยังเรียกว่าการเผาผลาญ การเผาผลาญเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาหน้าที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต

มีการเผาผลาญที่เรียกว่า catabolic และ anabolic ในบริบทของการเผาผลาญแคตาบอลิกตัวอย่างเช่นสารชีวภาพที่มีพลังงานสูงโพลีเมอร์สูงจะถูกย่อยสลายออกจากอาหารด้วยการปล่อยพลังงาน การรื้อจะเกิดขึ้นในสามขั้นตอน ด้วยวิธีนี้การสร้างแต่ละส่วนเริ่มต้นสร้างขึ้นจากโพลีแซ็กคาไรด์ (น้ำตาลหลายชนิด) ไขมันและโปรตีน ในกรณีของโพลีแซ็กคาไรด์ ได้แก่ เฮกโซส (กลูโคสฟรุกโตส) และเพนโทส ไขมันจะถูกแบ่งออกเป็นกรดไขมันและกลีเซอรีนและโปรตีนจะเป็นแหล่งของกรดอะมิโนแต่ละชนิด โมโนเมอร์ทั้งหมดเหล่านี้เป็นสารเมตาบอลิซึมของเมแทบอลิซึมเนื่องจากอาจถูกทำลายลงไปอีกหรือมีส่วนในการสร้างสารชีวภาพของร่างกาย

เมแทบอลิซึมของ anabolic ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสารประกอบที่ซับซ้อนของร่างกายสร้างขึ้นจากวัสดุเริ่มต้นที่ง่ายกว่า สารเมตาบอลิซึมของ catabolic นั้นเรียกว่า catabolites และการเผาผลาญของ anabolic เรียกว่า anabolites การเชื่อมต่อระหว่างเมแทบอลิซึมแบบอะนาโบลิกและคาตาโบลิกคือสิ่งที่เรียกว่าการเผาผลาญระดับกลางสารเมตาบอไลต์จำนวนมากเป็นทั้งวัสดุเริ่มต้นของกระบวนการอะนาโบลิกและคาตาโบลิก

สารแปลกปลอมยังถูกเผาผลาญในร่างกายและเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่ละลายน้ำได้ซึ่งสามารถขับออกได้ สารแปลกปลอมเหล่านี้รวมถึงยา แต่ยังมีสารพิษ

ฟังก์ชันและงาน

ระบบเผาผลาญมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับร่างกาย ร่างกายได้รับพลังงานผ่านการแปลงสารอย่างต่อเนื่อง (ในระหว่างการสลายสารชีวโมเลกุลพลังงานสูงและโมเลกุลสูง) พลังงานเคมีของสารประกอบเริ่มต้นจะถูกปลดปล่อยออกมาและเปลี่ยนเป็นความร้อนและพลังงานจลน์เพื่อรักษาการทำงานทางกายภาพ สิ่งนี้จะสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ catabolic ที่ต่ำที่สุด การสลายนี้เกิดขึ้นผ่านสารตัวกลางหลายชนิดซึ่งสามารถรวมเข้ากับกระบวนการของร่างกายที่เป็นอะนาโบลิกได้เช่นกันเรียกว่าสารเมตาบอไลต์ พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวในพันธะฟอสเฟตระหว่างกระบวนการสลาย (ดู ATP, GTP หรืออื่น ๆ )

โดยการแยกพันธะฟอสเฟตพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาซึ่งสามารถเปลี่ยนกลับเป็นพลังงานเคมีของโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการอะนาโบลิก ดังนั้นเส้นทางการเผาผลาญ catabolic และ anabolic จึงเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด

นอกจากนี้ในทุกขั้นตอนของเส้นทางการเผาผลาญแคตาบอลิกหรืออะนาโบลิกเมตาบอไลต์จะถูกสร้างขึ้นซึ่งถูกย่อยสลายหรือใช้เพื่อสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น เส้นทางการเผาผลาญที่เมตาโบไลต์แต่ละชนิดมาจากแหล่งกำเนิดนั้นไม่ได้ชี้ขาด การเชื่อมต่อระหว่าง catabolic และ anabolic นั้นเรียกว่าการเผาผลาญระดับกลาง

สิ่งมีชีวิตอยู่ในสถานะคงที่ของสารเคมีที่ถูกนำเข้าและกำจัดออกไป สิ่งมีชีวิตของสัตว์ใช้พลังงานเคมีของสารอินทรีย์ซึ่งสิ่งเหล่านี้จะถูกแยกย่อยออกเป็นสารอนินทรีย์ที่เรียบง่าย สิ่งมีชีวิตในพืชดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของแสงและเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีโดยการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์

นอกเหนือจากการเผาผลาญในกระบวนการเผาผลาญปกติแล้วยังมีการเผาผลาญสารแปลกปลอมที่ดูดซึมอีกด้วย การเผาผลาญเหล่านี้เกิดขึ้นที่ตับเสมอ สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยาการล้างพิษ ยายังต้องเผชิญกับปฏิกิริยาเหล่านี้ โดยรวมแล้วเราพูดถึงการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ ในระยะแรกจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นหรือรีดักชันหรือไฮโดรไลซิส

ในกรณีของยาพิษที่ออกฤทธิ์หลักหรือยาที่ออกฤทธิ์หลักผลจะลดลง อย่างไรก็ตามหากยาถูกดูดซึมเป็น prodrug จะมีผลหลังจากปฏิกิริยาระยะที่ 1 เท่านั้น สิ่งเดียวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับสารที่ไม่เป็นพิษเป็นหลัก สารพิษบางชนิดจะพัฒนาในร่างกายโดยการเผาผลาญที่เหมาะสมเท่านั้น ในระยะที่สองเมตาบอไลต์ที่เกิดขึ้นในระยะที่ 1 จะถูกทำให้ละลายน้ำได้โดยการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถขับออกทางไตได้

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ในบริบทของการเผาผลาญและการเผาผลาญที่สอดคล้องกันปัญหาสุขภาพที่สำคัญอาจเกิดขึ้นได้หากสารเมตาบอไลต์ไม่สามารถย่อยสลายได้หรือไม่ดีเท่านั้น หากในทางตรงกันข้ามไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ ต่อการก่อตัวของสารสำคัญบางอย่างอาจเกิดผลกระทบต่อสุขภาพได้เช่นกัน ในสถานการณ์เช่นนี้มักมีความบกพร่องทางพันธุกรรมหรือการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม

เอนไซม์บางชนิดไม่สามารถผลิตได้หรือผลิตได้ไม่เพียงพอเท่านั้น ผลเช่นเดียวกันนี้เกิดจากเอนไซม์บกพร่อง โรคเกี่ยวกับการเผาผลาญหลายอย่างจึงแสดงถึงการสะสมของสารบางอย่าง ในโรคอื่น ๆ เมตาบอไลต์ที่สำคัญจะไม่เกิดขึ้นด้วยซ้ำ ในทั้งสองกรณีห่วงโซ่ของปฏิกิริยาที่ซับซ้อนจะหยุดชะงักและไม่เกิดปฏิกิริยาสำคัญบางอย่างอีกต่อไป

ในโรคที่เรียกว่าการกักเก็บสารหรือสารบางอย่างจะสะสมในเซลล์หรือนอกเซลล์มากขึ้นเรื่อย ๆ สิ่งนี้มักนำไปสู่ความเสียหายของอวัยวะอย่างมาก ในกรณีของสารพิษและยาโดยทั่วไปเมแทบอลิซึมน่าจะนำไปสู่การย่อยสลายของสารและทำให้ฤทธิ์ลดลง อย่างไรก็ตามยังมีบางกรณีที่กระบวนการเผาผลาญเปลี่ยนวัสดุเริ่มต้นที่ไม่เป็นอันตรายให้กลายเป็นสารออกฤทธิ์ซึ่งจะก่อให้เกิดพิษในขั้นตอนนี้เท่านั้น กระบวนการเผาผลาญสำหรับสารแปลกปลอมนั้นไม่เฉพาะเจาะจงดังนั้นจึงเป็นไปตามโครงการเท่านั้น บางครั้งอาจเกิดขึ้นได้ว่ากระบวนการเผาผลาญของสารเฉพาะเหล่านี้เป็นปัญหาที่แท้จริง