Trao đổi chất là tổng hợp các phản ứng hóa học cần thiết để duy trì sự sống, bao gồm chuyển đổi năng lượng trong tế bào, tổng hợp vật liệu xây dựng và loại bỏ chất thải trao đổi chất. Các quá trình này hoạt động như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về thế giới hóa sinh bí ẩn này.
Quá trình trao đổi chất có thể được tóm tắt thành hai loại chính: dị hóa và đồng hóa. Dị hóa là sự phân hủy các phân tử lớn thành các thành phần nhỏ hơn, giải phóng năng lượng được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp. Đồng hóa là sự kết hợp của các phân tử nhỏ thành các đại phân tử sinh học phức tạp, một quá trình đòi hỏi năng lượng.
Chìa khóa của các phản ứng trao đổi chất là sự xúc tác của các enzyme, cho phép các phản ứng diễn ra nhanh chóng khi cần thiết.
Enzym là chất xúc tác trong quá trình trao đổi chất và là một phần không thể thiếu trong các phản ứng sinh hóa. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng hóa học, tăng tốc độ phản ứng và giúp kiểm soát tốc độ của quá trình trao đổi chất.
Trong quá trình chuyển hóa năng lượng, năng lượng giải phóng từ quá trình dị hóa chủ yếu được dự trữ dưới dạng adenosine triphosphate (ATP). ATP giống như "đồng tiền năng lượng" của tế bào và được sử dụng để hỗ trợ các quá trình khác nhau của tế bào, bao gồm tổng hợp các đại phân tử sinh học và duy trì cấu trúc tế bào.
Khi chúng ta ăn thức ăn, các đại phân tử trong thức ăn như protein, chất béo và carbohydrate trước tiên sẽ bị phân hủy, một quá trình được gọi là tiêu hóa. Những phân tử lớn này phải được chia thành các đơn vị nhỏ hơn, chẳng hạn như axit amin và đường đơn, trước khi chúng có thể được tế bào hấp thụ và sử dụng để sản xuất năng lượng.
Các phân tử nhỏ như glucose trong quá trình phân hủy thức ăn sẽ xâm nhập vào tế bào, sau đó trải qua một loạt các con đường trao đổi chất và chuyển hóa thành năng lượng.
Carbohydrate là nguồn năng lượng phổ biến nhất. Sau quá trình đường phân, glucose được chuyển hóa thành pyruvate. Quá trình này cũng tạo ra ATP và NADH. Tiếp theo, pyruvate tiếp tục được chuyển hóa thành acetyl-CoA và đi vào chu trình axit citric, cuối cùng giải phóng một lượng lớn năng lượng.
Sự phân hủy chất béo cũng quan trọng không kém. Chất béo bị thủy phân để tạo thành axit béo và glycerol, sau đó chuyển hóa thành acetyl coenzym A và đi vào chu trình axit citric. Axit keto được tạo ra từ quá trình khử amin protein có thể được sử dụng trực tiếp để sản xuất năng lượng hoặc chuyển hóa thành đường để tạo năng lượng.
Các phản ứng trao đổi chất của cơ thể có thể được chia thành nhiều con đường và sự giống nhau của các con đường trao đổi chất này rất có ý nghĩa giữa các loài khác nhau, điều này cho thấy cơ chế lưu giữ trong quá trình tiến hóa. Ví dụ, các sinh vật từ E. coli đến voi đều sử dụng các hợp chất tương tự trong chu trình axit citric để tạo ra năng lượng.
Quá trình trao đổi chất cũng có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường. Ví dụ, trong tình trạng bệnh tật, quá trình trao đổi chất bình thường sẽ bị gián đoạn, chẳng hạn như bệnh tiểu đường loại 2 hoặc ung thư, có thể dẫn đến mất cân bằng trong sản xuất năng lượng và thay đổi nhiều con đường trao đổi chất.
Khi hiểu rõ quá trình trao đổi chất, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về hoạt động và việc sử dụng năng lượng của cơ thể. Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta nên điều chỉnh chế độ ăn uống, lối sống như thế nào để thúc đẩy trạng thái trao đổi chất lành mạnh?