異化作用とは、複雑な分子をより小さな分子に分解するプロセスです。これは、解糖、クエン酸回路、酸化的脱アミノ化など、さまざまな経路を通じて行うことができます。これらのプロセスは、体が食物に蓄えられたエネルギーにアクセスするために必要です.ホルモンは、これらのプロセスの調節において重要な役割を果たします。
人間にとって、そして他のすべての生物にとって最も重要なニーズの 1 つは、エネルギーの消費と使用です。私たちの体を複雑な機械と考えると、機能するためには燃料が必要だと考えるのは自然なことです。人間にとって、このエネルギーは私たちが食べる食物の形で得られますが、それは私たちの体のエネルギーサイクルの始まりにすぎません.
ご存じのとおり、「代謝」という言葉は、体内の何千ものエネルギー生成および消費プロセスを表す広い用語です。私たちの体で起こることのほとんどは、意識的な制御なしに発生します。私たちの「代謝」は、これらの重要なプロセスを導く静かな手です.代謝の概念を 2 つに分けると、 アナボリズム に分けられます。 そして異化作用、 前者は単純な分子から複雑な分子を構築することに関連しています 、後者は複雑な分子をより小さな分子に分解するプロセスを説明しています .
カタボリズムとは?
簡単にするために、人間の観点から異化作用について説明しますが、すべての生物はエネルギー需要を満たすために異化反応と同化反応の両方を持っています.前述のように、人間の場合、私たちのエネルギーは主に食物から得られ、食物中の高分子 (タンパク質、脂肪、核酸、炭水化物) は、異化経路 (酸化) を介してより単純な分子に分解する必要があります。
したがって、異化作用は、高分子を単量体またはより単純な分子に変換する一連の代謝経路を表す包括的な用語です。これらのより単純な分子は、他のタンパク質、グリコーゲン、トリグリセリドなど、細胞 (したがって生物) が動作する必要がある他の分子の構成要素として使用できます。これらの分子の一部は単純に廃棄物に分解されます。これは、使用可能なエネルギーにアクセスするもう 1 つの方法です。
通常、酸化反応によって老廃物が生成されると、一定量のエネルギーが (化学結合から) 放出され、体内のエネルギー通貨の基本単位であるアデノシン三リン酸 (ATP) として保存されます。これらの異化反応のエネルギーの一部は熱として失われますが、プロセスは非常に効率的であり、代謝の基礎となる基盤を形成します.
異化プロセスを制御するものは?
同化プロセスと同様に、異化プロセスでも多くのホルモンが必要です。異化作用に関与する主なホルモンには、グルカゴン、コルチゾール、アドレナリン、サイトカインなどがあります。リソースが浪費されず、細胞が常に高効率で動作するように、すべての細胞および代謝プロセスを厳密に調整および制御する必要があることを覚えておくことが重要です。
ホルモンは、これらのプロセスの多くのシグナルです。全身のさまざまな腺から放出され、臓器、筋肉、組織に何をすべきかを伝えます.たとえば、危険な状況に陥ると、逃げるか戦うかの反応が始まり、コルチゾールとアドレナリンが血流に放出されます.これは次に、グリコーゲンをグルコースに分解する異化プロセスのカスケードを開始し、筋肉が機能して心臓をスピードアップするためのエネルギーを確保します.以下に概説するプロセスの多くは、ホルモンによって制御および調節されています。ホルモンは、脳が要求するものと体が提供するものとの間の行動上の接着剤として機能することがよくあります.
異化プロセス
異化作用の主なプロセスには、クエン酸回路、解糖、酸化的脱アミノ化、筋肉組織の分解、および脂肪の分解が含まれます。以下では、異化作用のこれらの重要な側面のそれぞれについて簡単に見ていきます.
解糖
これは非常に重要な異化プロセスであり、ATP と NADH の生成とともに、糖 (グルコースなど) をピルビン酸に分解するプロセスです。解糖は、1 つのグルコース分子から始まり、生成物として 2 つのピルビン酸分子を生成する 10 段階の反応です。キナーゼ、ムターゼ、デヒドロゲナーゼ、イソメラーゼ、リアーゼなどのさまざまな酵素を使用し、2 つの ATP を消費することで、この基本的なグルコース分子は 2 つのピルビン酸分子、2 つの NADH (後でさらに ATP を生成するために使用されます) に分解されます。 ) と 4 ATP。このプロセスのエネルギー消費部分で 2 つの ATP が消費されたので、グルコース分子を分解する正味のゲインは 2 ATP です。解糖に関与する個々の反応について知りたい場合は、こちらの記事をチェックしてください!
(写真提供:YassineMrabet/ウィキメディア・コモンズ)
クエン酸回路
クレブス回路としても知られるクエン酸回路は、ピルビン酸分子から始まるさらなるエネルギー生産のために、解糖の産物の一部を使用します。繰り返しますが、酵素はこれらのピルビン酸分子を操作し、それらを他の分子と結合して制御された方法でエネルギーを放出し、サイクルを永続させる上で重要な役割を果たします.クエン酸回路 (ピルビン酸 2 分子を使用) の 1 回転の生成物は、4 二酸化炭素分子、6 分子の NADH、2 分子の FADH2、および 2 分子の GTP で構成されます。 NADH と FADH2 は、さらに多くの ATP を生成するために電子伝達系に進みます。 <強い>
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
酸化的脱アミノ化
タンパク質やアミノ酸を分解し、それらに含まれるエネルギーにアクセスするには、酸化的脱アミノ化と呼ばれるあまり知られていないプロセスが必要です。タンパク質は通常分解され、さらなる分子の発達 (同化プロセス) の基質として使用されます。しかし、炭水化物や通常のエネルギー源が不足すると、タンパク質分解と呼ばれるプロセスを通じて、体はタンパク質をアミノ酸に分解し始めます.他のエネルギー源とは異なり、アミノ酸は窒素を持っているため、酸化的脱アミノ化という別の異化プロセスが必要です。
窒素基が除去されると、ケト酸として知られる基本的な炭素骨格が残ります。通常のグルコース分子と同様に、ケト酸はクレブス回路に入ってエネルギーを生成するか、さらに遊離脂肪酸に合成されます.アンモニアは、このタイプの脱アミノ化の副産物であり、少量であれば問題ありませんが、高レベルでは有毒です。体は、肝臓でアンモニアを尿素に変換することでこれに対抗します。そこでアンモニアは肝臓から腎臓に移動し、尿中に排泄されます.
脂肪分解（脂肪分解）
脂肪組織に蓄えられたトリグリセリドの脂肪貯蔵を分解することは、エネルギーを生成するもう1つの方法です.トリグリセリドは、グリセロ バックボーン、3 つの脂肪酸尾部、および前の 2 つのコンポーネントをリンクする 3 つのエステル結合で構成されます。 3 つのエステル結合を壊してエネルギーを放出する必要がありますが、これは加水分解反応によって行われます。 3 つの別々のステップで、これらの結合のそれぞれが切断されます。水 (H2o) の導入によって各脂肪酸が除去された後、最終生成物には、グリセロール分子、遊離した 2 つの脂肪酸、および使用可能なエネルギーが含まれます。このプロセスを刺激するホルモンには、コルチゾール、アドレナリン、グルカゴンが含まれます。インスリンはこのプロセスに逆らって働き、代わりにトリグリセリドを構築する同化プロセスを刺激します.
(写真提供:Boumphreyfr/Wikimedia Commons)
筋肉組織の内訳
ほとんどの人は何としても筋肉量の低下を避けようとしますが、それはしばしば困難です.ワークアウトの直後、または栄養素を長期間摂取していない朝に、体は筋肉組織の異化を開始する可能性があります。これは、さらに構築するために必要なアナボリック プロセスが不足しているからです。 筋肉組織。これは明らかに直感に反するように聞こえますが、この組織のエネルギーへの変換は、タンパク質源または炭水化物源のいずれかから体に十分な基本エネルギーを提供できないことに対応しています.
最後の言葉
体が異化プロセスを通じて使用可能なエネルギーと不可欠なビルディングブロックを生成できる方法は明らかに多くあります.可能性のある各エネルギー源が身体によってどのように処理され、利用されるかを理解することで、食べ物を賢く選択し、新陳代謝を最高の状態に保つことができます.
