Μεταβολισμός

Στο Μεταβολισμός είναι η μετατροπή των βιοχημικών ουσιών από το ενζυμικό σύστημα των οργανισμών. Τα ενδιάμεσα προϊόντα σχηματίζονται, τα οποία είναι επίσης γνωστά ως μεταβολίτες. Ολόκληρος ο μεταβολισμός βασίζεται στον συνεχή μεταβολισμό των χημικών ουσιών.

Τι είναι ο μεταβολισμός;

Ο όρος μεταβολισμός χρησιμοποιείται στη βιολογία και την ιατρική και περιγράφει τη μετατροπή ή τη διάσπαση μιας χημικής ουσίας κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού. Στα ελληνικά, ο όρος μεταβολισμός αναφέρεται επίσης ως μεταβολισμός. Ο μεταβολισμός είναι απαραίτητος για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών του οργανισμού.

Υπάρχει ο λεγόμενος καταβολικός και αναβολικός μεταβολισμός. Στο πλαίσιο του καταβολικού μεταβολισμού, για παράδειγμα, οι βιολογικές ουσίες υψηλής ενέργειας και υψηλής πολυμερούς διασπώνται από τα τρόφιμα με απελευθέρωση ενέργειας. Η αποσυναρμολόγηση πραγματοποιείται σε τρία στάδια. Με αυτόν τον τρόπο, τα επιμέρους δομικά στοιχεία δημιουργούνται αρχικά από πολυσακχαρίτες (πολλαπλά σάκχαρα), λίπη και πρωτεΐνες. Στην περίπτωση των πολυσακχαριτών, αυτές είναι οι εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη) και οι πεντόζες. Τα λίπη διασπώνται σε λιπαρά οξέα και γλυκερίνη και οι πρωτεΐνες με τη σειρά τους είναι η πηγή μεμονωμένων αμινοξέων. Όλα αυτά τα μονομερή είναι μεταβολίτες του μεταβολισμού, καθώς μπορούν είτε να κατανεμηθούν περαιτέρω είτε να συμβάλουν στη συσσώρευση των βιολογικών ουσιών του ίδιου του σώματος.

Ο αναβολικός μεταβολισμός διασφαλίζει ότι οι σύνθετες ενώσεις του ίδιου του σώματος δημιουργούνται από απλούστερες πρώτες ύλες. Οι μεταβολίτες του καταβολικού μεταβολισμού ονομάζονται καταβολίτες και εκείνοι του αναβολικού μεταβολισμού καλούνται αναβολίτες. Η διεπαφή μεταξύ του αναβολικού και του καταβολικού μεταβολισμού είναι ο λεγόμενος ενδιάμεσος μεταβολισμός. Πολλοί μεταβολίτες είναι τόσο το αρχικό υλικό των αναβολικών όσο και των καταβολικών διεργασιών.

Οι ξένες ουσίες μεταβολίζονται επίσης στο σώμα και μετατρέπονται σε υδατοδιαλυτή μορφή που μπορεί να απεκκρίνεται. Αυτές οι ξένες ουσίες περιλαμβάνουν ναρκωτικά, αλλά και δηλητήρια.

Λειτουργία & εργασία

Ο μεταβολισμός έχει μεγάλη σημασία για το σώμα. Το σώμα τροφοδοτείται με ενέργεια μέσω της συνεχούς μετατροπής των ουσιών (κατά τη διάσπαση των υψηλής ενέργειας, υψηλού μοριακού βιομορίου). Η χημική ενέργεια των αρχικών ενώσεων απελευθερώνεται και μετατρέπεται σε θερμότητα και κινητική ενέργεια για τη διατήρηση των φυσικών λειτουργιών. Αυτό δημιουργεί διοξείδιο του άνθρακα και νερό στο χαμηλότερο τέλος των καταβολικών διεργασιών. Αυτή η ανάλυση πραγματοποιείται μέσω αρκετών ενδιάμεσων ουσιών, οι οποίες μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε αναβολικές διαδικασίες του σώματος ως οι λεγόμενοι μεταβολίτες. Η ενέργεια που απελευθερώνεται αποθηκεύεται προσωρινά σε φωσφορικό δεσμό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών διάσπασης (βλέπε ATP, GTP ή άλλα).

Διασπώντας τον φωσφορικό δεσμό, απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία μπορεί να μετατραπεί σε χημική ενέργεια ενός μακρομορίου σε μια αναβολική διαδικασία. Οι καταβολικές και αναβολικές μεταβολικές οδοί είναι συνεπώς στενά συνδεδεμένες.

Επιπλέον, σε κάθε στάδιο μιας καταβολικής ή αναβολικής οδού μεταβολισμού, σχηματίζονται μεταβολίτες που είτε διασπώνται είτε χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πιο σύνθετων ενώσεων. Δεν είναι καθοριστική από ποια μεταβολική οδό προέρχεται ο μεμονωμένος μεταβολίτης. Αυτή η διεπαφή μεταξύ καταβολικού και αναβολικού μεταβολισμού ονομάζεται ενδιάμεσος μεταβολισμός.

Ο οργανισμός βρίσκεται πάντα σε σταθερή κατάσταση χημικών ουσιών που προστίθενται για απομάκρυνση. Οι ζωικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν τη χημική ενέργεια οργανικών ουσιών, οι οποίες κατανέμονται σε απλές ανόργανες ουσίες. Οι φυτικοί οργανισμοί απορροφούν την ηλιακή ενέργεια με τη μορφή φωτός και τη μετατρέπουν σε χημική ενέργεια δημιουργώντας οργανικές ουσίες από ανόργανες ουσίες.

Εκτός από το ότι μεταβολίζονται ως μέρος του φυσιολογικού μεταβολισμού, οι απορροφούμενες ξένες ουσίες μεταβολίζονται επίσης. Αυτοί οι μεταβολισμοί πραγματοποιούνται πάντα στο ήπαρ. Αυτές είναι κυρίως αντιδράσεις αποτοξίνωσης. Τα φαρμακευτικά προϊόντα υπόκεινται επίσης σε αυτές τις αντιδράσεις. Συνολικά, αυτό αναφέρεται ως βιομετασχηματισμός. Σε μια πρώτη φάση, λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις οξείδωσης ή αναγωγής ή υδρόλυση.

Στην περίπτωση ενός δηλητηρίου που δρα κυρίως ή ενός φαρμάκου που δρα κυρίως, το αποτέλεσμα μειώνεται. Ωστόσο, εάν το φάρμακο απορροφάται ως προφάρμακο, θα είναι αποτελεσματικό μόνο μετά τις αντιδράσεις της φάσης 1. Το ίδιο μπορεί να συμβεί με μια κυρίως μη τοξική ουσία. Ορισμένα δηλητήρια αναπτύσσονται μόνο στο σώμα μέσω κατάλληλου μεταβολισμού. Οι μεταβολίτες που σχηματίζονται στη φάση 1 καθίστανται υδατοδιαλυτοί σε μια δεύτερη φάση μέσω περαιτέρω μετασχηματισμών έτσι ώστε να μπορούν να απεκκρίνονται μέσω των νεφρών.

Ασθένειες και παθήσεις

Στο πλαίσιο του μεταβολισμού και των αντίστοιχων μεταβολισμών, μπορεί να προκύψουν σημαντικά προβλήματα υγείας εάν ένας μεταβολίτης δεν μπορεί να διαλυθεί ή μόνο άσχημα. Αν, αντίθετα, δεν υπάρχουν αντιδράσεις στο σχηματισμό ορισμένων σημαντικών μεταβολιτών, αναμένονται επίσης επιπτώσεις στην υγεία. Σε τέτοιες περιπτώσεις υπάρχει πολύ συχνά γενετικό ελάττωμα ή αλλαγή χρωμοσώματος.

Ορισμένα ένζυμα δεν μπορούν να παραχθούν ή μπορούν να παραχθούν ανεπαρκώς. Το ίδιο αποτέλεσμα προκαλείται από ένα ελαττωματικό ένζυμο. Πολλές μεταβολικές ασθένειες επομένως δείχνουν συσσώρευση ορισμένων μεταβολιτών. Σε άλλες ασθένειες, σημαντικοί μεταβολίτες δεν σχηματίζονται. Και στις δύο περιπτώσεις η αλυσίδα των πολύπλοκων αντιδράσεων διακόπτεται και ορισμένες ζωτικές αντιδράσεις δεν λαμβάνουν χώρα πλέον.

Στις λεγόμενες ασθένειες αποθήκευσης, ορισμένες ουσίες ή μεταβολίτες συσσωρεύονται όλο και περισσότερο στα κύτταρα ή έξω από τα κύτταρα. Αυτό συχνά οδηγεί σε σημαντική βλάβη οργάνων. Στην περίπτωση δηλητηρίων και φαρμακευτικών προϊόντων, ο μεταβολισμός θα πρέπει γενικά να οδηγήσει στην αποδόμηση των ουσιών και να αποδυναμώσει την επίδρασή τους. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου οι μεταβολικές διεργασίες μετατρέπουν σχετικά αβλαβείς πρώτες ύλες σε ενεργούς μεταβολίτες, οι οποίοι αναπτύσσουν μόνο την τοξική τους επίδραση σε αυτό το στάδιο. Οι διαδικασίες μεταβολισμού για ξένες ουσίες δεν είναι συγκεκριμένες και επομένως ακολουθούν πάντα μόνο ένα σχήμα. Μπορεί επομένως μερικές φορές να συμβεί ότι η διαδικασία μεταβολισμού αυτών των συγκεκριμένων ουσιών είναι το πραγματικό πρόβλημα.