Metabolizma Nedir?
Metabolizma (yapım-yıkım), canlıda yaşamın sürdürülmesi sırasında gerçekleşen tüm kimyasal tepkimelerdir.
Her organizma; büyüme, gelişme, ısı, hareket, üreme gibi yaşamsal etkinlikleri sürdürebilmek için dış çevreden bazı maddeler ve enerji almak zorundadır. Bu maddeler ve enerji, yaşamsal etkinliklerin sürdürülebilmesi için gereken organik moleküllerin sentezlenmesinde kullanılacaktır. Dış çevreden alınan organik ya da inorganik moleküller, ya önce parçalanarak, yıkıma uğratılarak ya da yıkıma gerek kalmadan gerekli moleküllerin sentezlenmesinde kullanılır.
Daha karmaşık yapıdaki moleküllerden oluşan maddelerin organizmada, daha basit yapılı moleküllere yıkımı süreçlerine metabolizmanın katabolizma süreçleri denilir. Daha basit yapıdaki molleküllerin, daha karmaşık yapıdaki molleküllerin sentezinde kullanılması ise anabolizma tepkimeleridir. Organizmada bir reaksiyonun başlangıç maddesinden ürüne dönüşmesi süresince meydana gelen kimyasal değişikliklere ara metabolizma, bu değişiklikler sırasında meydana gelen ara ürünlere metabolitler adı verilir.
Başlıca Metabolizma Reaksiyonları:
Hidroliz reaksiyonları
Kondensasyon reaksiyonları
Oksidoredüksiyon (redoks) reaksiyonları
Fosforilasyon reaksiyonları
Transaminasyon reaksiyonları
Transaçilasyon reaksiyonları
Transmetilasyon reaksiyonları
Transpeptidasyon reaksiyonları
Karboksilasyon/dekarboksilasyon reaksiyonları
Metabolizma ve Enerji
Besin maddeleri metabolizma için anahtar noktadır. Metabolizmanın işleyişi besin maddelerinin parçalanarak bunlardan enerji elde edilmesine dayanır. Ortaya çıkan enerji vücudun yeni proteinleri, nükleik asitleri (DNA, RNA) sentezlemesinde kullanılır.
Metabolizmayla ilgili besin maddeleri vücuttaki fonksiyonların gerçekleşmesi için gerekli olduğundan bunlardaki eksiklik sağlık sorunlarının ortaya çıkmasına sebep olur.
Temel besin maddeleri enerji (kalori) ve vücudun kendi kendine sentezleyemediği kimyasalları tedarik ederler. Yiyecekler bu açıdan hücrelerin oluşumunda, devamlılığında, dokuların tamirinde ve vücudun etkili bir şekilde çalışmasında etkilidirler.
Normal bir diyet karbon, hidrojen, oksijen, nitrojeni fosfor, sülfür ve başka 20 inorganik elemente ihtiyaç duyar. Önemli elementler karbonhidratlar, yağlar ve proteinler aracılığıyla sağlanır. Bunlara ek olarak vitaminler, mineraller ve su da gereklidir.
Karbonhidrat Metabolizması
Yiyecekler karbonhidratları üç formda sağlarlar: nişasta, şeker ve lif. Nişasta ve şeker insanlar için büyük ve temel enerji kaynaklarıdır. Lif ise sindirimin ve diğer sistemlerin daha sağlıklı çalışmasını sağlayan maddedir.
Vücut dokuları bütün faaliyetleri için glikoza ihtiyaç duyar. Karbonhidratlar sindirim veya metabolizma sayesinde glikoza dönüşerek bu ihtiyacı sağlamış olurlar.
Çoğu insanın diyetinin %50’den fazlası karbonhidratlardan oluşmaktadır. Bu karbonhidratlar genel olarak ekmek, pirinç, patates, makarna ve tatlılardan gelmektedir.
Protein Metabolizması
Proteinler vücuttaki temel doku üreticileridir. Vücuttaki bütün hücrelerin bir parçası olan proteinler hücre yapısının oluşmasına, hücre fonksiyonlarına oksijen taşımada kullanılan hemoglobinin üretimine, hayati reaksiyonlarda rol alan enzimlere ve vücuttaki diğer işlemlere yardım ederler. Proteinler ayrıca DNA ve RNA genetik materyalleri için nitrojen taşınmasında ve enerji üretiminde aktif görev alırlar.
Proteinler içerdikleri aminoasitler dolayısıyla da büyük önem taşırlar. 20 civarındaki aminoasitlerden vücut 8 tanesini sentezleyemez. Bu Temel aminoasitler şunlardır:
Lizin
Triptofan
Metionin
Lösin
İzolesin
Fenilanin
Valin
Treonin
Kaliteli protein içeren gıdalar şunlardır: yumurta, et, süt, soya fasulyesi, sebzeler ve tahıllar
Yağ Metabolizması
Yağlar yoğunlaşmış enerji kaynaklarıdır. Ağırlıklarına oranla karbonhidratlar ve yağların iki katı enerji üretirler. Yağların fonksiyonları şunlardır:
Hücre yapısını oluşmasına yardımcı olma
Hayati organların etrafında koruyucu bir yapı oluşturma
Yağda çözünen vitaminlerin emilimine yardım erme
Enerji için depolanmış enerji sağlama
Temel yağ asitleri linoleik, linolinik ve araşidonik asitler gibi doymamış yağ asitleridir. Bunlar diyetle beraber alınması elzem olan besin maddelerindendir. Doymuş yağ asitleri ise kolesterolle birlikte kalp rahatsızlıklarına ve damar sertliği oluşumuna zemin hazırlarlar.
Mineral ve Vitaminlerin Metabolizması
Yiyeceklerdeki mineraller enerji ihtiyacına direkt olarak katkıda bulunmasalar da düzenleyici olarak ve metabolizmanın işleyişine dahil olarak önemli bir görev alırlar. İnsan vücudunda 50’den fazla element bulunmuştur. Bunların 25 kadarının temel besin maddelerinden olduğu düşünülüyor. Yani bunların eksikliğinde vücutta çeşitli problemlerin ortaya çıkması ihtimali artıyor.
Kalsiyum
Fosfor
Demir
Sodyum
Potasyum
Klor
Bakır
Kobalt
Mangan
Çinko
Magnezyum
Flor
İyot
Vitaminler ise vücudun sentezleyemediği temel organik bileşenlerdir. Metabolizmada direkt olarak rol alan vitaminler şunlardır:
A vitamini
B2 vitamini (Riboflavin)
B3 vitamini (Niasin
B5 vitamini (Pantotenik Asit)
Metabolik Yollar
Metabolizmanın kimyasal reaksiyonları metabolik yollar olarak organize edilir. Bunlar temel kimyasalların besin maddelerinden birçok adım sonrası başka bir kimyasala dönüşmesine izin verirler. Enzimlerin bir dizi işlemi bu noktada önemli bir faktördür.
Enzimler metabolizma için çok önemlidir çünkü enerji gerektiren reaksiyonların organizmalar ile sürdürülmesine olanak sağlarlar. Bu reaksiyonlar gerçekleşmek için enerjiye ihtiyaç duyarlarken sonunda da enerji ortaya çıkarırlar. Enzimler katalizöt olarak reaksiyonların daha hızlı ve etkili bir şekilde gerçekleşmesine imkan verirler. Enzimler ayrıca hücrelerin çevresinin veya diğer hücrelerden gelen sinyallerin değişimine cevap vererek metabolik yolların düzenlenmesinde görev alırlar.
Katabolizma
Yadımlama veya Katabolizma, enerjice zengin ve büyük moleküllü moleküllerin daha küçük moleküllere parçalanması olayı ve bu işlemler sürecidir. Yani metabolizmanın yıkım aşamaları olarak da genellenebilir. Katabolizma kapsamında besin maddeleri niteliğinde olan uzun moleküllerin hücre içinde enzimlerin katalizörlüğünde parçalanarak, molekül bağlarında depolanmış enerji açığa çıkarılıp kullanılır.
Katabolizma tepkimeleri sırasında ortaya çıkan enerjinin bir bölümü, hücrenin yaşamsal etkinliklerinde kullanılırken bir bölümü de ATP molekülünün fosfat bağlarında, daha sonra kullanılmak üzere depolanır. Fotosentez bu olay için örnek olarak gösterilebilir.
Katabolizma süreçleriyle enerjinin açığa çıkması üç aşamada gerçekleşir:
Birinci aşamada polisakkaritler, yağlar ve proteinler parçalanır. Bu işlemde bir miktar ısı ortaya çıkacaktır.
İkinci aşamada bu ısının da katkısıyla ATP molekülleri sentezlenir.
Üçüncü aşama ise Krebs döngüsü adı verilen tepkimeler zinciriyle besin maddelerinin su ve karbondioksite kadar yıkımları sağlanır.
Besin maddeleri olarak tanımlanan, enerji içeren organik bileşiklerin hücre içinde yıkımıyla ATP sentezlenmesi süreçleri, iki kategoride incelenir. Bunlar;
Oksijenli (aerobik) ve
Oksijensiz (anaerobik) katabolizma süreçleridir.
Oksijensiz Katabolizma
Oksijensiz katabolizma süreçlerinde besin maddelerinin oksijen kullanılmaksızın yıkımı sonucunda ATP sentezlenir. Ancak bu moleküllerin oksijen kullanılmadan yıkımı, karbondioksit ve suya kadar sürdürülemeyeceği için, moleküler bağlar arasındaki kimyasal enerjinin büyük bir bölümü, ATP sentezi için kullanılamaz.
Oksijensiz katabolizma, büyük oranda fermantasyon tepkimeleridir. Ancak hayvansal hücrelerde de belirli durumlarda oksijensiz katabolizma tepkimelerinden yararlanılır. Retina ve kıkırdak hücrelerinde esas olan oksijensiz tepkimeler iken, kas hücrelerinde, yeterli oksijen ulaşmadığında kullanılan tepkimelerdir. Öte yandan kısa bir süre içinde yüksek efor gerektiren hareketlerde –örneğin yüzme, kısa mesafe koşu gibi sportif etkinliklerde- oksijensiz katabolizma yoluyla enerji sağlamanın daha kısa sürede gerçekleşmesi nedeniyle bu tepkimeler devreye girecektir.
Oksijenli Katabolizma
Oksijenli katabolizma süreçlerinde ise besin maddelerinin yıkımı, karbondioksit ve suya kadar sürdürülebilir ve içerdikleri tüm kimyasal enerji açığa çıkarılabilir. Ancak bu enerjinin sadece yarısı ATP sentezinde kullanılabilir, kalan yarısı ısı enerjisine dönüşür.
Hücre, katabolizma tepkimelerini ister oksijenli ister oksijensiz olarak yapsın, başlangıç reaksiyonları hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir ve hep aynıdır. Bu reaksiyon dizisi glikozun pürivata kadar parçalandığı süreçtir ve glikoliz olarak adlandırılır.
Anabolizma
Özümleme, asimilasyon veya anabolizma, basit yapıdaki moleküllerin, daha karmaşık yapıdaki moleküllerin sentezinde kullanılması ve bunlara ilişkin kimyasal değişimlerdir. Metabolizmanın yapım faaliyetleri olarak da tanımlanabilirler. Bu tür olaylara genel olarak sentez gibi isimler de verilebilir.
Fotosentez, monosakkaritlerden, disakkarit ve polisakkarit üretimi anabolik reaksiyonlara örnek olarak gösterilebilir.
Özümlemede kullanılan insan hormonları
Büyüme hormonu
İnsülin
Testosteron
Östrojen
Oreksin ve Hipokretin (bir üreme hormonu)
Melatonin
