Ciclismo a través de la vida: el metabolismo

Metabolismo (del griego metabole, lo que significa " cambiar ") es la palabra para las reacciones químicas innumerables que ocurren en el cuerpo, particularmente en lo relativo a la generación, almacenamiento y gasto de energía. Todas las reacciones metabólicas son o bien catabólico o anabólico.

• Reacciones catabólicas romper las moléculas de los alimentos para liberar energía (punta de memoria: puede ser cataestrófica cuando las cosas se rompen).

• Reacciones anabólicos requieren una fuente de energía para construir compuestos que el cuerpo necesita.

La alteración química de las moléculas en la célula se conoce como metabolismo celular. Enzimas se puede utilizar como catalizadores, acelerando las reacciones químicas sin ser cambiado por las reacciones. Las moléculas que reaccionan con enzimas se denominan sustratos.

Trifosfato de adenosina (ATP) es una molécula que almacena energía en una célula hasta que la célula necesite. Como la tri- prefijo indica, una sola molécula de ATP se compone de tres grupos fosfato unidos a una base nitrogenada de adenina. La energía del ATP se almacena en enlaces de alta energía que unen el segundo y tercer grupos fosfato. (El enlace de alta energía es simbolizado por una línea ondulada.)

Cuando una célula necesita energía, que elimina uno o dos de estos grupos fosfato, la liberación de energía y la conversión de ATP en la molécula de dos fosfato difosfato de adenosina (ADP) o la molécula de una sola fosfato monofosfato de adenosina (AMP). Más tarde, a través de reacciones metabólicas adicionales, el segundo y tercer grupos fosfato que contienen energía se vuelven a unir a la adenosina, la reforma de una molécula de ATP hasta que se necesite la energía de nuevo.

La oxidación-reducción (redox) reacciones son un par importante de las reacciones que se producen en hidratos de carbono, lípidos y metabolismo de las proteínas. Cuando una sustancia se oxidada, pierde electrones. Cuando una sustancia se reducida, gana electrones. La oxidación y la reducción ocurren al mismo tiempo, por lo que cada vez que se oxida una sustancia, otra se reduce. El cuerpo utiliza este emparejamiento químico-reacción para el transporte de energía en un proceso conocido como la cadena respiratoria, o de la cadena de transporte de electrones.

Metabolismo de los carbohidratos implica una serie de reacciones respiración celular. Todos los carbohidratos de los alimentos son finalmente descomponen en glucosa, por lo tanto, el metabolismo de hidratos de carbono es realmente el metabolismo de la glucosa. Metabolismo de la glucosa produce energía que se almacena en moléculas de ATP.

El proceso de oxidación en el que la energía se libera a partir de moléculas, como la glucosa, y se transfiere a otras moléculas se llama respiración celular. Se produce en todas las células del cuerpo, y es la fuente de la célula de la energía. La oxidación completa de una molécula de glucosa producirá 38 moléculas de ATP. Se produce en tres etapas: glucólisis, el Ciclo de Krebs, y el cadena de transporte de electrones:

1. La glucólisis

   Del griego glico (azúcar) y lisis (descomposición), esta es la primera etapa de ambos aerobio (con oxígeno) y anaeróbico (sin oxígeno) de la respiración. El uso de energía a partir de dos moléculas de ATP y dos moléculas de NAD⁺(nicotinamida adenina di-nucleótido), glucólisis utiliza un proceso llamado fosforilación para convertir una molécula de glucosa de seis carbonos - la molécula más pequeña que el sistema digestivo puede producir durante la descomposición de un hidrato de carbono - en dos moléculas de tres carbonos- ácido pirúvico o piruvato, así como cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de NADH (dinucleótido de nicotinamida adenina).

   Teniendo lugar en el citoplasma de la célula, la glucólisis no requiere oxígeno que se produzca. El piruvato y NADH medida en la célula de mitocondrias, donde un aeróbica (con oxígeno) proceso los convierte en ATP.

2. Ciclo de Krebs

   También conocido como el ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo del ácido cítrico, esta serie de reacciones químicas que producen energía comienza en las mitocondrias después de piruvato llega de la glucólisis. Antes de que el ciclo de Krebs puede comenzar, el piruvato pierde un grupo de dióxido de carbono para formar acetil coenzima A (acetil CoA).

   Entonces acetil CoA se combina con una molécula de cuatro carbonos (ácido oxaloacético, o OAA) para formar una molécula de ácido cítrico de seis carbonos que luego entra en el ciclo de Krebs. El CoA se libera intacta para unirse con otro grupo acetilo. Durante la conversión, dos átomos de carbono se pierden como dióxido de carbono, y la energía se libera. Una molécula de ATP se produce cada vez que una molécula de acetil CoA se divide. El ciclo se repite a través de ocho pasos, la reordenación de los átomos de ácido cítrico para producir diferentes moléculas intermedias denominadas cetoácidos.

   El ácido acético se divide además por el carbono (o descarboxilado) Y oxidado, generando tres moléculas de NADH, una molécula de FADH2 (flavina adenina dinucleótido), y una molécula de ATP. La energía puede ser transportado a la cadena de transporte de electrones y se usa para producir más moléculas de ATP. OAA se regenera para obtener el siguiente ciclo de marcha, y dióxido de carbono producido durante este ciclo es exhalado de los pulmones.

3. Cadena de transporte de electrones

   La cadena de transporte de electrones es una serie de compuestos de energía unido a la membrana mitocondrial interna. Las moléculas de electrones en la cadena se denominan citocromos. Estas proteínas de transferencia de electrones contienen una hemo, o hierro, grupo. El hidrógeno a partir de fuentes de alimentos oxidados atribuye a coenzimas que a su vez se combinan con el oxígeno molecular. La energía liberada durante estas reacciones se utiliza para unir grupos fosfato inorgánicos para formar ADP y moléculas de ATP.

   Los pares de electrones transferidos a NAD⁺ pasar por el proceso de transporte de electrones y producir tres moléculas de ATP por fosforilación oxidativa. Los pares de electrones transferidos a FAD entran en el transporte de electrones después de la primera fosforilación y producen solamente dos moléculas de ATP. La fosforilación oxidativa es importante porque hace que la energía disponible en una forma que las células pueden utilizar.

   Al final de la cadena, dos moléculas de hidrógeno cargados positivamente se combinan con dos electrones y un átomo de oxígeno para formar agua. La molécula final a la que se pasan los electrones es el oxígeno. Los electrones se transfieren de una molécula a la siguiente, la producción de moléculas de ATP.

Metabolismo lipídico sólo requiere porciones de los procesos implicados en el metabolismo de hidratos de carbono. Los lípidos contienen alrededor de 99 por ciento de la energía almacenada en el cuerpo y pueden ser digeridos en las comidas, sino como personas que se quejan de las grasas de ir " directamente a sus caderas " puede dar fe, los lípidos son más proclives a ser almacenados en tejido adiposo - las cosas identifica en general con la grasa corporal.

Cuando el cuerpo está listo para metabolizar los lípidos, una serie de reacciones catabólicas se rompe dos átomos de carbono desde el final de una cadena de ácido graso para formar acetil CoA, que entonces entra en el ciclo de Krebs para producir ATP. Esas reacciones continúan para despojar a dos átomos de carbono en un momento hasta que toda la cadena de ácido graso se convierte en moléculas de acetil-CoA.

Metabolismo de las proteínas se centra en la producción de los aminoácidos necesarios para la síntesis de moléculas de proteína dentro del cuerpo. Pero además de la energía liberada en la cadena de transporte de electrones durante el metabolismo de proteínas, el proceso también produce subproductos, tales como el amoníaco y el ácido ceto.

Energía se libera entrando en la cadena de transporte de electrones. El hígado convierte el amoníaco en urea, que la sangre transporta a los riñones para su eliminación. El ácido ceto entra en el ciclo de Krebs y se convierte en ácidos pirúvico para producir ATP.

Una última cosa: Que el dolor severo y la fatiga se siente en los músculos después del ejercicio extenuante es el resultado de la acumulación de ácido láctico durante respiracion anaerobica. La glucólisis continúa, ya que no necesita oxígeno para llevarse a cabo. Pero la glucólisis necesita un suministro constante de NAD⁺, que por lo general viene de la cadena de transporte de electrones dependiente de oxígeno conversión de NADH en NAD vuelta⁺.

En su ausencia, el cuerpo comienza un proceso llamado la fermentación del ácido láctico, en el que una molécula de piruvato combina con una molécula de NADH para producir una molécula de NAD⁺ además de una molécula del ácido láctico subproducto tóxico.