Metabolismul reprezintă totalitatea reacțiilor biochimice de sinteză și degradare, care implică consum sau producere de energie și au loc în organismele vii.
Aceste reacții asigură menținerea vieții și permit adaptarea organismului la condițiile mediului înconjurător, printr-un schimb continuu de substanțe și energie.
În funcție de rolul biologic al reacțiilor biochimice, procesele metabolice se împart în:
Aceste două tipuri de procese se influențează reciproc, fie stimulându-se, fie inhibându-se unul pe celălalt.
Catabolismul
Procesele catabolice au ca rezultat producerea de energie prin descompunerea substanțelor macromoleculare provenite din alimente (exogene) sau din structurile celulare proprii (endogene) până la compuși simpli.
O parte din energia eliberată prin catabolism este pierdută sub formă de căldură (aproximativ 55%), în timp ce restul este stocată în compuși macroergici, precum adenozintrifosfatul (ATP), care poate înmagazina și transfera cantități mari de energie necesare proceselor celulare.
Anabolismul
Anabolismul cuprinde totalitatea reacțiilor biochimice prin care moleculele absorbite la nivelul tubului digestiv sau cele rezultate din procesele catabolice sunt utilizate pentru sinteza macromoleculelor necesare celulelor.
Aceste procese necesită consum energetic și contribuie la refacerea structurilor celulare uzate, asigurând creșterea, dezvoltarea și funcționarea optimă a organismului.
În mod obișnuit, procesele anabolice și catabolice sunt menținute într-un echilibru dinamic.
Totuși, intensitatea fiecăruia variază în funcție de etapa vieții și de starea organismului:
Pentru o mai bună înțelegere, procesele metabolice pot fi analizate din două perspective:
Metabolismul intermediar (MI) cuprinde totalitatea reacțiilor chimice în care sunt implicați produșii absorbiți la nivelul tubului digestiv.
Aceste reacții permit fie înglobarea substanțelor în structurile macromoleculare ale organismului, fie degradarea lor până la forme excretabile.
Desfășurarea acestor procese este posibilă datorită enzimelor, care acționează ca biocatalizatori, accelerând reacțiile metabolice.
După absorbția la nivel intestinal, glucoza, fructoza și galactoza sunt transportate prin vena portă la ficat. Aici, galactoza (în totalitate) și cea mai mare parte a fructozei sunt convertite în glucoză, aceasta fiind principala formă utilizată de către celule.
La nivel hepatic, glucoza poate:
Glicogenogeneza
Glicogenogeneza reprezintă procesul de formare a glicogenului, un polimer de glucoză cu masă moleculară mare, ce servește drept rezervă energetică. Această reacție are loc în diverse celule ale organismului, dar predominant în ficat și mușchi.
În caz de necesitate, glicogenul poate fi rapid mobilizat printr-un proces de degradare numit glicogenoliză, care implică depolimerizarea glicogenului în glucoză.
Acest proces este activat de adrenalină și glucagon, hormonii care intervin în reglarea nivelului glicemiei.
Glicoliza
Glicoliza reprezintă procesul de descompunere a unei molecule de glucoză în două molecule de acid piruvic. Acest proces metabolic are loc în citoplasmă și se desfășoară în zece etape succesive, fiecare catalizată de o enzimă specifică.
În prezența oxigenului, cele două molecule de acid piruvic sunt convertite în acetil coenzima A, care intră în ciclul acizilor tricarboxilici (ciclul Krebs), desfășurat în matricea mitocondrială.
La sfârșitul ciclului Krebs, bilanțul energetic net este de două molecule de ATP per moleculă de glucoză, similar cu cel obținut prin glicoliza anaerobă.
Producerea de ATP
Deși glicoliza și ciclul Krebs contribuie la sinteza ATP, cantitatea generată este relativ mică. Majoritatea energiei (aproximativ 95%) este produsă în mitocondrii, printr-un proces numit fosforilare oxidativă, care implică oxidarea hidrogenului rezultat din glicoliză și ciclul Krebs.
Fosforilarea oxidativă este un proces extrem de complex, posibil datorită structurilor specializate din mitocondrii, care, prin reacții enzimatice controlate, furnizează energie ce este stocată sub formă de ATP. În această etapă, se obțin 34 de molecule de ATP.
Eficiența energetică
În urma catabolismului unui mol de glucoză, eficiența transferului de energie este de 66%, restul fiind transformat în căldură.
Rolul ADP în glicoliză și oxidarea glucozei
ADP (adenozindifosfat) joacă un rol esențial în reglarea glicolizei și a oxidării glucozei, deoarece este necesar în diferite etape pentru conversia sa în ATP.
În absența ADP, procesul de degradare a glucozei se oprește, deoarece nu mai există substratul necesar pentru sinteza ATP. Astfel, odată ce tot ADP-ul a fost transformat în ATP, întregul proces glicolitic și oxidativ se blochează.
Glicoliza anaerobă – eliberarea de energie fără oxigen
În anumite situații, oxigenul poate deveni indisponibil sau insuficient, ceea ce face ca celulele să recurgă la glicoliza anaerobă pentru a produce energie. Deoarece formarea acidului piruvic nu necesită oxigen, celulele pot continua să genereze o cantitate mică de ATP prin acest mecanism.
Deși eficiența glicolizei anaerobe este foarte scăzută (doar 3%), acest proces este vital pentru supraviețuirea celulară în momentele în care oxigenul lipsește temporar.
În aceste condiții, acidul piruvic este transformat în acid lactic, care difuzează în afara celulei, permițând astfel continuarea glicolizei.
Atunci când oxigenul devine din nou disponibil, acidul lactic este reconvertit în acid piruvic, care poate intra în ciclul Krebs pentru a fi oxidat complet, generând o cantitate suplimentară de energie.
Căi alternative de eliberare a energiei din glucoză
Pe lângă procesele metabolice discutate anterior, energia din glucoză poate fi obținută și printr-o cale alternativă, numită calea pentozo-fosfaților.
Aceasta joacă un rol important în producerea NADPH (necesar în reacțiile de sinteză) și a ribozei-5-fosfat, esențială pentru sinteza acizilor nucleici.
Gluconeogeneza
Atunci când glicemia scade din cauza aportului insuficient de glucoză sau a utilizării excesive a acesteia, organismul activează un mecanism compensator numit gluconeogeneză.
Acest proces constă în transformarea acizilor grași (rezultați din scindarea lipidelor) sau a aminoacizilor (proveniți din catabolizarea proteinelor) în glucoză, astfel încât să fie menținută o concentrație adecvată a glucozei în sânge.
În situațiile în care nivelul glucozei este prea ridicat, iar celulele nu mai pot consuma întreaga cantitate disponibilă, glucoza este transformată în trigliceride, care sunt stocate sub formă de lipide de rezervă în țesutul adipos.
Acest mecanism explică de ce aportul excesiv de glucide sau reducerea consumului energetic (sedentarismul) favorizează acumularea de țesut adipos și creșterea în greutate.
Mecanismele de reglare a glicemiei
Glicemia, adică nivelul glucozei în sânge, variază în limite relativ constante (65–110 mg/100 mL sânge), datorită unui echilibru între procesele metabolice:
Rolul insulinei
Insulina, hormon secretat de pancreasul endocrin, reduce glicemia prin facilitarea pătrunderii și utilizării glucozei la nivel celular.
Aceasta promovează stocarea glucozei sub formă de glicogen și inhibă gluconeogeneza, contribuind astfel la menținerea unui nivel stabil al glicemiei.
Hormonii cu efect opus insulinei
Pe lângă insulină, care scade glicemia, există mai mulți hormoni care au efect hiperglicemiant, stimulând eliberarea de glucoză în sânge:
Rolurile glucidelor în organism
Glucidele au multiple funcții esențiale, dintre care rolul energetic este primordial.
Rol energetic
Degradarea completă a 1 gram de glucoză prin glicoliză și oxidare generează 4,1 kcal.
Avantajele utilizării glucidelor ca sursă de energie sunt:
Glicogenul, depozitat în ficat și mușchi, reprezintă o rezervă energetică rapid accesibilă (aproximativ 3 000 kcal), mobilizată în situații precum:
Rol plastic
Anumite structuri glucidice participă la formarea țesuturilor și membranelor celulare, contribuind la stabilitatea și funcționalitatea acestora.
Rol funcțional
Glucidele au și funcții esențiale în procesele biologice, prin intermediul:
După digestie, chilomicronii formați în enterocite ajung în limfă prin vasele chilifere, iar ulterior sunt transportați în sânge. Sub acțiunea enzimei lipoproteinlipază, aceștia sunt descompuși în:
Acești compuși sunt apoi utilizați la nivelul țesuturilor.
Acizii grași și utilizarea lor:
Soarta acizilor grași în celule:
Mecanisme de reglare a metabolismului lipidic
Reglarea metabolismului intermediar al lipidelor este influențată de mai mulți hormoni:
Rolurile lipidelor în organism
Rol energetic:
Rol funcțional:
Proteinele reprezintă aproximativ un sfert din masa corporală și sunt esențiale pentru numeroase funcții biologice.
Sinteza lor implică utilizarea aminoacizilor proveniți din alimentație, a celor formați din precursori glucidici și lipidici, precum și a celor rezultați din catabolismul proteinelor.
Metabolismul aminoacizilor
Concentrația normală a aminoacizilor în sânge variază între 35 și 65 mg/100 mL plasmă.
Deoarece moleculele aminoacizilor sunt prea mari pentru a difuza liber prin membranele celulare, acestea sunt transportate prin:
Pe lângă sinteza proteinelor, aminoacizii participă și la alte procese metabolice esențiale.
Mecanisme de reglare a metabolismului proteic
Echilibrul dintre anabolismul proteic (sinteză) și catabolism (degradare) este influențat de:
Hormonii care stimulează sinteza proteinelor (anabolism):
Hormonii care stimulează degradarea proteinelor (catabolism):
Sistemul nervos influențează echilibrul metabolic:
Rolurile proteinelor în organism
Rol plastic
Proteinele constituie scheletul structural al celulelor și sunt esențiale pentru formarea:
Rol funcțional
Proteinele sunt implicate în numeroase procese biologice:
Rol energetic
Proteinele sunt utilizate pentru energie doar în cazuri extreme, când rezervele de glicogen și lipide sunt epuizate.
1 gram de proteine furnizează 4,1 kcal.
Metabolismul energetic cuprinde schimburile de energie dintre organism și mediu, luând în considerare:
Această energie este esențială atât pentru menținerea proceselor vitale, cât și pentru adaptarea organismului la cerințele externe prin activitatea principalelor sisteme funcționale.
Pentru producerea de ATP, celulele pot utiliza trei categorii principale de macronutrienți:
ATP-ul astfel obținut servește drept sursă energetică pentru procesele celulare esențiale, inclusiv sinteza moleculelor, contracția musculară, transportul activ și semnalizarea celulară.
ATP și fosfocreatina în metabolismul energetic
ATP (adenozin-trifosfat) este utilizat pe scară largă ca sursă principală de energie datorită marii cantități de energie liberă pe care o înmagazinează în cele două legături fosfat macroergice.
În condiții fiziologice, fiecare legătură fosfat macroergică eliberează 12 000 de calorii pe mol, ceea ce face ca ATP să fie esențial în transferul de energie către procesele celulare.
Cu toate acestea, ATP nu este cel mai abundent depozit de energie sub formă de legături fosfat macroergice din celulă.
Fosfocreatina (PC), deși nu poate acționa direct ca agent de transfer energetic între substraturile nutritive și funcțiile celulare, are un rol crucial în menținerea rezervei energetice.
Rolul fosfocreatinei (PC):
Acest circuit rapid de regenerare a ATP-ului asigură un suport energetic imediat, esențial în procesele care necesită un consum rapid de energie, cum ar fi contracția musculară, transportul activ și sinteza moleculară.
Interrelațiile biochimice ale fosfocreatinei și nucleotidelor adenozinice
Conversia energetică dintre fosfocreatină (PC) și nucleotidele adenozinice (AMP, ADP, ATP) este mediată de enzime specifice:
PC+ADP↔Creatina˘+ATP
2ADP↔ATP+AMP
Aceste mecanisme asigură un echilibru energetic rapid în celulă, facilitând sinteza ATP atunci când cerințele energetice cresc brusc.
Rata metabolismului indică viteza cu care organismul utilizează energia, măsurată în calorii sau kilocalorii.
Factori care cresc rata metabolismului:
Metabolismul bazal reprezintă cheltuiala energetică minimă necesară pentru menținerea funcțiilor vitale (respirație, circulație, activitate neuronală).
Determinarea MB:
Acești parametri permit estimarea necesarului energetic individual și ajustarea aportului caloric în funcție de activitatea zilnică și metabolismul fiecărei persoane.
Factori care influențează metabolismul bazal
Valorile metabolismului bazal sunt medii, dar variază în funcție de mai mulți factori, inclusiv:
Metabolismul bazal poate fi exprimat procentual, raportat la valorile standard stabilite în funcție de vârstă, sex și talie. Se consideră normală o abatere de ±10% față de media standard.
Măsurarea metabolismului energetic
Există două metode principale de măsurare a metabolismului energetic:
Aceste metode sunt utilizate pentru evaluarea necesarului energetic și ajustarea aportului caloric în funcție de activitatea zilnică și de caracteristicile individuale ale fiecărei persoane.
Principalele nutrimente sunt:
Conținutul ăn nutrimente (principii alimentare) și valorea energetică la 100 g produs comestibil
O alimentație echilibrată nu presupune doar satisfacerea senzației de sațietate, ci asigurarea unui aport adecvat de nutrimente în funcție de vârstă, activitate fizică, anotimp și condiții climaterice.
O dietă corectă trebuie să ofere:
Conținutul energetic al alimentelor reprezintă energia eliberată prin oxidarea completă a nutrimentelor până la CO₂ și H₂O.
Compoziția optimă a dietei:
Necesarul zilnic de macronutrienți depinde de digestie, metabolism și activitatea zilnică.
Coeficientul respirator (CR)
Coeficientul respirator este raportul dintre CO₂ eliberat și O₂ consumat în procesul de oxidare a nutrimentelor.
Coeficientul respirator este un indicator important al tipului de combustibil utilizat de organism (glucide, lipide sau proteine).
Reglarea aportului alimentar:
Aceste mecanisme sunt reglate de sistemul nervos central, în special de hipotalamus, care controlează senzația de foame și sațietate.
Sațietatea și reglarea aportului alimentar
Sațietatea este opusul foamei, reprezentând senzația de împlinire după ingestia de alimente.
Centrii nervoși implicați în reglarea alimentației
Reglarea aportului alimentar este controlată de mai mulți centri nervoși, localizați în:
Tipuri de reglare a aportului alimentar
Reglarea aportului alimentar poate fi de două tipuri:
Recomandări pentru un aport alimentar echilibrat:
Tulburări ale reglării aportului alimentar
Obezitatea:
Inaniția:
Aceste tulburări reflectă importanța echilibrului alimentar și a mecanismelor precise de reglare metabolică pentru menținerea sănătății.
S.C. MEDECOPEDIA INVEST S.R.L.
CUI: 44780242
Reg. Com: J13/2854/2021
Acest text nu poate fi copiat.
Malabsorbție – Alterarea resorbției sau absorbției intestinale a grăsimilor, proteinelor, glucidelor, vitaminelor (îndeosebi a vitaminei B12).
s.f. / malabsorption, s. f. / malabsorption. (Lat. malus = rău; absorbitio, -onis, de la absoarbere = a înghiți; ab = de la; sorbere = a suge, a bea).
