Metabolismul

Metabolismul cuprinde transformările chimice prin care celulele își construiesc componentele, descompun substanțe și schimbă energie. Două direcții se completează. În anabolism, molecule mai simple sunt folosite pentru sinteza unor molecule mai complexe; procesul cere, de regulă, energie. În catabolism, moleculele sunt degradate, iar o parte din energia lor poate fi captată în ATP. Sinteza proteinelor din aminoacizi și utilizarea glucozei pentru energie sunt exemple diferite, nu etape identice ale aceleiași reacții.

Metabolismul nu se oprește în timpul somnului. Inima, respirația, transportul prin membrane și menținerea temperaturii continuă să consume energie. Metabolismul bazal se referă la cheltuiala energetică măsurată în condiții standard de repaus, nu la energia consumată într-o zi obișnuită, cu mișcare și digestie. Metabolismul energetic compară energia obținută și folosită de organism.

Nutrimentele furnizează materie și, pentru multe dintre ele, energie. Glucidele, lipidele și proteinele au roluri diferite, dar căile lor se pot întâlni în metabolismul intermediar. Pentru a urmări tema, începe cu Etapele metabolismului intermediar și Nutrimentele și rația alimentară, apoi studiază separat căile glucidelor, lipidelor și proteinelor. Nu confunda energia din hrană cu ATP: ATP este o formă celulară de transfer al energiei, produsă prin transformări succesive.

Metabolismul intermediar descrie reacțiile prin care nutrimentele absorbite sunt transformate în celule. O cale metabolică este o succesiune de reacții catalizate de enzime, nu o singură „ardere” a moleculei. Catabolismul degradează molecule mari și eliberează energie, parte captată în ATP; anabolismul folosește ATP și precursori pentru sinteza moleculelor proprii (glicogen, proteine, lipide). Cele două procese se desfășoară simultan și sunt legate prin ATP și prin purtători de electroni.

Metabolismul bazal este cheltuiala energetică minimă necesară menținerii funcțiilor vitale (activitatea inimii, respirația, transportul membranar, menținerea temperaturii). Se măsoară în condiții standard: la jeun de 12–14 ore, în repaus fizic și psihic, în poziție culcată, la temperatura de confort termic. În calculele școlare este de aproximativ $1kcal/(\mathrm{kg}\cdot \mathrm{h})$. El este mai mare la copii, față de greutate, și la bărbați decât la femei, crește cu hormonii tiroidieni și cu febra (aproximativ 13% pentru fiecare grad Celsius) și scade în hipotiroidism și în foame prelungită. Metabolismul energetic (necesarul energetic total) adaugă metabolismului bazal energia pentru efortul fizic, pentru termoreglare și pentru digestie. Digestia consumă energie prin acțiunea dinamic specifică a alimentelor: aproximativ 30% din energia proteinelor, 5–6% din cea a glucidelor și 4% din cea a lipidelor se pierd ca energie de prelucrare. Energia se exprimă în kilocalorii; $1\mathrm{kcal}=4,18\mathrm{kJ}$. În bilanțul alimentar școlar, glucidele și proteinele furnizează $4,1kcal/g$, iar lipidele $9,3kcal/g$.

Exemplu rezolvat 1: metabolismul bazal și necesarul total. O femeie de 60 kg și un bărbat de 80 kg, ambii sedentari.

1. Metabolismul bazal al femeii: $60\cdot 1\cdot 24=1440$ kcal/zi.
2. Metabolismul bazal al bărbatului: $80\cdot 1\cdot 24=1920$ kcal/zi.
3. Diferența: $1920-1440=480$ kcal/zi, determinată de masa corporală.
4. Necesarul total este mai mare, pentru că se adaugă efortul, digestia și termoreglarea; de exemplu, dacă activitatea adaugă 40% la valoarea bazală, bărbatul are nevoie de $1920\cdot 1,4\approx 2690$ kcal/zi.

Exemplu rezolvat 2: anabolic sau catabolic?

1. Oxidarea glucozei până la $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ și apă: catabolic, deoarece degradează și eliberează energie.
2. Sinteza glicogenului din glucoză: anabolic, deoarece consumă ATP.
3. Sinteza proteinelor din aminoacizi: anabolic.
4. Hidroliza trigliceridelor în glicerol și acizi grași: catabolic.
5. Cuplarea: ATP format în oxidarea glucozei este folosit în sinteza glicogenului din ficat.

Rata metabolică variază cu condițiile: în somn scade cu aproximativ 10%, iar în efort intens poate crește de 10–15 ori față de repaus. Țesuturile se deosebesc după cheltuiala de energie: ficatul, creierul, inima și rinichii, care reprezintă mai puțin de jumătate din greutatea corpului, consumă majoritatea energiei bazale, iar mușchii scheletici în repaus consumă mai puțin, dar în efort devin principalii consumatori.

În itemii de admitere, clasifică fiecare exemplu: glicogenogeneza și sinteza proteinelor sunt anabolice; degradarea glicogenului și oxidarea glucozei sunt catabolice. Separă metabolismul bazal de cheltuiala zilnică totală și nu atribui ATP-ului rolul de rezervă energetică pe termen lung. Urmărește legăturile cu Metabolismul glucidic, Metabolismul lipidic și Metabolismul proteic.

Reține condițiile determinării metabolismului bazal (la jeun, repaus, confort termic) și factorii care îl modifică: vârstă, sex, suprafață corporală, hormoni tiroidieni, temperatură. Necesarul zilnic al unui adult sedentar este de ordinul a 2 000–2 400 kcal, iar al unui sportiv de performanță poate ajunge la 3 500–4 500 kcal. ATP nu este depozit de energie; ținem rezerva în glicogen și în trigliceride. Ficatul, creierul, inima și rinichii consumă cea mai mare parte din energia bazală; creierul singur consumă aproximativ o cincime din energie, deși reprezintă 2% din greutatea corpului.

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre metabolism sunt corecte afirmațiile:

1. Glicogenogeneza este un proces catabolic.
2. Metabolismul bazal include energia cheltuită pentru digestia alimentelor.
3. Hormonii tiroidieni scad metabolismul bazal.
4. ATP transferă energia în reacțiile celulare, dar nu este o rezervă de energie pe termen lung.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: d. Afirmația 1 este falsă: glicogenogeneza este o sinteză, deci un proces anabolic. Afirmația 2 este falsă: metabolismul bazal se măsoară la jeun, în repaus, iar energia pentru digestie și efort se adaugă în metabolismul energetic total. Afirmația 3 este falsă: hormonii tiroidieni cresc metabolismul bazal. Afirmația 4 este adevărată: rezerva pe termen lung se păstrează în glicogen și în trigliceride.

Greșeli frecvente

• Greșit: Anabolismul descompune moleculele, iar catabolismul le construiește.
  Corect: Anabolismul construiește molecule, iar catabolismul le descompune.
• Greșit: ATP este o rezervă de energie de lungă durată ca țesutul adipos.
  Corect: ATP transferă energie în reacțiile celulare; rezervele pe termen lung au alte forme.
• Greșit: Metabolismul bazal este egal cu necesarul energetic zilnic.
  Corect: Necesarul zilnic cuprinde și energia pentru efort, digestie și termoreglare, deci este mai mare decât metabolismul bazal.

Înainte și după