Метаболические пути

Различные типы ячеек могут обрабатывать различные виды топлива. Чтобы увидеть, какие метаболические процессы может выполнять каждый тип клеток, выберите Тип клетки . Чтобы просмотреть более подробную информацию о том, как обрабатывается конкретное питательное вещество, выберите «Сжигание» или «Сохранение» .

Расщепление молекул пищи для получения энергии называется «клеточным дыханием». Этот тип дыхания, осуществляемый клетками, отличается от типа, осуществляемого нашей «дыхательной системой», которая позволяет нам дышать.
Тем не менее, дыхание и клеточное дыхание связаны. Когда мы дышим, наши легкие вдыхают воздух. Кислород из воздуха поступает в кровоток и попадает в наши клетки, где используется в клеточном дыхании. Клеточное дыхание вырабатывает углекислый газ, который поступает в кровоток и выходит через легкие.
Если мы перестанем дышать, наши клетки не получат кислород. Без кислорода наши клетки больше не могут накапливать энергию и начинают умирать.
Частота дыхания увеличивается во время упражнений, потому что мышечным клеткам требуется больше кислорода.

Дыхательная система и клеточное дыхание взаимосвязаны. Кислород поступает, а углекислый газ выходит.

Метаболические реакции происходят в определенных местах клетки. Гликолиз, синтез жирных кислот и синтез гликогена происходят в цитоплазме, наряду с некоторыми этапами распада аминокислот.
Несколько метаболических путей находятся в определенных местах внутри митохондрий. Митохондрии представляют собой органеллы, окруженные двумя слоями мембраны. Матрица, которая находится внутри обеих мембран, является местом бета-окисления, цикла лимонной кислоты и некоторых стадий распада аминокислот.
Компоненты окислительного фосфорилирования — цепь переноса электронов и АТФ-синтаза — встроены во внутреннюю митохондриальную мембрану. Протоны (+) перекачиваются из матрикса в заполненное жидкостью пространство между двумя мембранами, также называемое «межмембранным пространством».
Кислород, углекислый газ и другие небольшие молекулы свободно диффундируют в митохондрии и из них. Но более крупные молекулы, такие как трехуглеродный пируват, могут проходить только в том случае, если они переносятся транспортными белками.

Печень является метаболической электростанцией. Он может осуществлять тысячи различных химических реакций и выполняет около 500 метаболических функций. Он может сжигать что угодно в качестве топлива. Он вырабатывает глюкозу, гарантируя, что наши голодные клетки мозга будут накормлены. Он может образовывать 11 заменимых жирных кислот и производить большую часть холестерина в организме. Он расщепляет спирт и сжигает его в качестве топлива. Он превращает аминогруппы аминокислот в мочевину, которая выводится с мочой. И это главный центр детоксикации, разбирающий наркотики и токсины, чтобы их можно было удалить из организма.
Это также производственный, складской и транспортный центр. Он вырабатывает желчь, которая помогает нам переваривать жиры. В нем хранится запас железа и витаминов А и D на несколько месяцев. Он не только вырабатывает, но и упаковывает жиры, холестерин и другие липиды для транспортировки по телу (описано на странице «Пищеварение» ) .

Печень является наиболее метаболически сложным органом в организме.

В интерактивном изображении, показанном в верхней части страницы, мышечные клетки рассматриваются как один тип клеток. Но на самом деле у нас есть несколько типов мышц. Все мышцы похожи в том, что они сокращаются и могут осуществлять большинство одних и тех же метаболических реакций. Тем не менее, каждый тип отличается.
Сердце состоит из клеток сердечной мышцы. Эти клетки сжигают очень мало глюкозы. В качестве топлива они используют в основном жирные кислоты и не запасают гликоген.
Листы гладкомышечных клеток обвивают кровеносные сосуды, пищеварительный тракт и многие наши органы. Они работают вне нашего контроля и осознания, например, продвигают пищу по мере ее переваривания и регулируют кровяное давление. Клетки гладкой мускулатуры могут запасать гликоген и сжигать как глюкозу, так и жирные кислоты, как описано выше.
Скелетные мышцы являются наиболее распространенным типом. Эти мышцы прикрепляются к нашим костям и координируют все наши произвольные движения. Они хранят большую часть гликогена в организме и могут сжигать как глюкозу, так и жирные кислоты. Работающая мышечная клетка может пройти через АТФ примерно в 100 раз быстрее, чем мышца в состоянии покоя. По мере увеличения рабочей нагрузки скелетные мышцы начинают сжигать больше глюкозы.
Скелетные мышцы делятся на быстро сокращающиеся и медленно сокращающиеся клетки. У всех нас есть оба типа, но у людей они в разных пропорциях. Медленно сокращающиеся клетки более многочисленны у марафонцев, и они постоянно сжигают топливо в течение длительных периодов времени. Эти клетки заполнены митохондриями, и во время упражнений они склонны полностью расщеплять сахар на углекислый газ и воду.
Быстросокращающиеся клетки более многочисленны у спринтеров. В этих клетках меньше митохондрий, но они сокращаются сильнее, чем медленно сокращающиеся клетки. Быстросокращающиеся клетки работают короткими всплесками и производят большую часть своего АТФ за счет гликолиза. Вместо полного окисления глюкозы они расщепляют ее до трехуглеродного пирувата, а затем до лактата (также называемого молочной кислотой). Лактат может быть поглощен и сожжен сердечной мышцей и медленно сокращающимися мышечными клетками, или же он может быть поглощен печенью и снова соединен с образованием глюкозы.