Metabolizm – co to jest? Rodzaje metabolizmu

Metabolizm organizmu obejmuje wszystkie procesy, które zachodzą w jego komórkach. Należą do nich różne reakcje, które wiążą się z wykorzystaniem lub produkcją energii. Metabolizm i związane z nim zjawiska są określane jako przemiana materii. Procesy energetyczne mogą dotyczyć funkcjonowania całego organizmu albo konkretnych narządów, np. wątroby, nerek czy trzustki. Dowiedz się, co to jest metabolizm i jakie są jego rodzaje.

Co to jest metabolizm?

W komórkach organizmu zachodzą skomplikowane przemiany, które opierają się na reakcjach chemicznych. Wiele procesów zależy od siebie nawzajem i układa się w łańcuchy lub cykle. Przemiana materii może obejmować reakcje, które zachodzą na poziomie komórki, narządu lub całego organizmu.

W ramach metabolizmu wyróżnia się dwie grupy procesów – anabolizm i katabolizm. Reakcje mogą zależeć od kierunku przemiany, wykorzystanych związków i uzyskanych produktów.

Anabolizm obejmuje procesy, które wymagają energii do ich przebiegu. W wyniku takich przemian z prostych substancji powstają bardziej złożone produkty. Należą do nich np. reakcje tworzenia białek, tłuszczów, cukrów złożonych i materiału genetycznego.

Przemiany kataboliczne to takie procesy, podczas których uwalnia się energia. W ich wyniku ze złożonych związków powstają proste produkty. Wytworzona energia może uwalniać się w postaci ciepła lub napędzać inne reakcje. Do przemian katabolicznych należą np. oddychanie i trawienie.

Jak wygląda metabolizm w narządach?

Procesy metaboliczne, które zachodzą w poszczególnych narządach, umożliwiają właściwe działanie całego organizmu. Przebieg wielu reakcji zależy od innych zjawisk i układów, np. w przemianach cukru współdziałają ze sobą jelito, wątroba i część trzustki. Z tego powodu zaburzenia metaboliczne to zwykle choroby, które po pewnym czasie dotykają całego organizmu.

Wszystkie narządy mają jednak swoje wyznaczone zadania. Składają się ze specjalnych komórek, które są przystosowane do pełnienia właściwych funkcji, np. hepatocyty w wątrobie czy komórki alfa i beta trzustki.

Metabolizm wątroby

Wątroba stanowi ważne centrum przemiany materii. Zachodzi w niej wiele reakcji, które są niezbędne dla utrzymania równowagi całego organizmu. Bierze udział np. w przemianach cukrów. Jej komórki, czyli hepatocyty, produkują, magazynują i uwalniają glukozę w zależności od potrzeb organizmu i działania hormonów, np. insuliny i glukagonu.

Wątroba odgrywa też ważną rolę w gospodarce tłuszczów. Jej komórki produkują lipoproteiny LDL i HDL, cholesterol oraz fosfolipidy, które stanowią ważny składnik błon komórkowych. Zachodzą tam również przemiany cukrów w tłuszcze i rozkład lipidów do kwasów tłuszczowych.

Hepatocyty wytwarzają większość białek osocza, np. czynniki, które odpowiadają za krzepnięcie krwi. Komórki wątroby biorą także udział w przemianach aminokwasów do mocznika, który jest później usuwany z organizmu przez nerki.

Wątroba bierze także udział w przemianach hemoglobiny, która powstaje w wyniku rozpadu krwinek czerwonych. Szczególną rolę odgrywa w metabolizmie bilirubiny, która jest pośrednim produktem tego procesu. W hepatocytach do bilirubiny przyłącza się kwas glukuronowy. Taki kompleks jest następnie usuwany wraz z żółcią, a po dalszych przemianach także z moczem.

W wątrobie zachodzi produkcja żółci, która jest niezbędna podczas trawienia tłuszczu. W jej skład wchodzą m.in.: cholesterol, bilirubina, jony, lipidy i kwasy żółciowe.

Metabolizm trzustki

Trzustka pełni w organizmie dwie ważne funkcje. Po pierwsze bierze udział w trawieniu pokarmów w dwunastnicy. Komórki trzustki wydzielają sok trzustkowy, który zawiera mieszaninę enzymów. Mogą one rozkładać białka, tłuszcze, cukry oraz kwasy nukleinowe. Dodatkowo w soku trzustkowym znajdują się jony wodorowęglanowe, które zobojętniają kwaśną treść żołądkową. Dzięki temu sprawiają, że w dwunastnicy panuje odpowiednie środowisko do działania trzustkowych enzymów trawiennych.

Trzustka bierze także udział w regulowaniu gospodarki węglowodanowej organizmu. Kiedy obniża się stężenie cukrów we krwi, komórki alfa wydzielają glukagon. Natomiast po posiłku, kiedy wzrasta poziom glukozy, komórki beta uwalniają insulinę. Ma ona za zadanie obniżać stężenie cukru we krwi, np. umożliwia dostarczanie glukozy do wątroby i komórek tłuszczowych oraz pobudza tworzenie związków zapasowych. Kiedy komórki trzustki wydzielają zbyt mało insuliny lub tkanki przestają być na nią wrażliwe, rozwija się cukrzyca.

Metabolizm nerki

Nerki pełnią wiele istotnych funkcji, które umożliwiają zachowanie równowagi w organizmie, np.:

regulują objętość i skład płynów ustrojowych, ponieważ odpowiadają za usuwanie wody i jonów,
kontrolują gospodarkę kwasowo-zasadową,
wydalają zbędne produkty przemiany materii i związki toksyczne,
biorą udział w wytwarzaniu witaminy D,
wydzielają reninę, która pośrednio kontroluje ciśnienie krwi,
produkuje czynnik erytropoetyczny, który pobudza wytwarzanie krwinek czerwonych.

Z tego powodu zaburzenia czynności nerek, a zwłaszcza ich niewydolność, powodują zakłócenia pracy wielu innych narządów.

Przemiana materii a wiek

Proporcje między procesami anabolicznymi i katabolicznymi zmieniają się wraz z wiekiem. Ma to związek z innymi potrzebami i funkcjami organizmu na różnych etapach życia. U dzieci, które intensywnie rosną i rozwijają się, przeważa anabolizm. Z tego powodu czasem mówi się, że mają tzw. „szybki metabolizm”. Potrzebują zatem zbilansowanej diety, która dostarcza wszystkie składniki niezbędne do przebiegu tych reakcji. Później przemiany kataboliczne i anaboliczne równoważą się. U osób starszych dominuje natomiast katabolizm. Dlatego dorośli powinni dostosować swoją dietę do aktualnego zapotrzebowania organizmu na składniki odżywcze.

Autor: Monika Nowakowska

Bibliografia:

D.R. Ferrier, Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry, Wolters Kluwer, Philadelphia, 2014, s. 135–156, 176−202, 560−578.
P. Gajewski i in., Interna Szczeklika, „Medycyna Praktyczna”, Kraków 2017, s. 1075, 1124−1125, 1449−1150, 1499-1501.