μεταβολισμός

Το σύνολο των βιοχημικών διεργασιών που επιτελούνται από έναν οργανισμό. Διακρίνονται σε αντιδράσεις αφομοίωσης και σύνθεσης (αναβολισμός) και σε αντιδράσεις αποικοδόμησης (καταβολισμός) των οργανικών ουσιών. Ο αναβολισμός συνίσταται στην ένωση μικρότερων μορίων σε μεγαλύτερα και απαιτεί την κατανάλωση ενέργειας, ενώ, αντίθετα, ο καταβολισμός αφορά τη διάσπαση μεγαλομορίων στα επιμέρους συστατικά τους, διαδικασία μέσω της οποίας απελευθερώνεται ενέργεια. Αυτές οι δύο διεργασίες θα πρέπει να βρίσκονται σε ισορροπία, προκειμένου η μάζα των ιστών να διατηρείται σταθερή· σε διαφορετική περίπτωση, παρατηρείται είτε πρόσληψη (όταν υπερτερεί ο αναβολισμός) είτε απώλεια βάρους (για παράδειγμα σε περιόδους πείνας, τραυματισμού ή ασθένειας). Μια άλλη διάκριση μπορεί να γίνει μεταξύ ενεργειακού μ., που σχετίζεται με την παραγωγή θερμότητας στον οργανισμό, και ενδιάμεσου μ., που αναφέρεται στις αντιδράσεις, οι οποίες επιτελούνται στο εσωτερικό των κυττάρων και των ιστών. Προκειμένου να γίνουν πιο κατανοητές οι διεργασίες του μ., συνηθίζεται να εξετάζονται χωριστά οι μεταβολικές αντιδράσεις των επιμέρους ουσιών· αναφερόμαστε δηλαδή σε μ. των υδατανθράκων, μ. των λιπών, μ. των πρωτεϊνών, μ. του σιδήρου, μ. του ύδατος κ.ά. Σε κάθε οργανισμό, ωστόσο, όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις αλληλοσυνδέονται, με αποτέλεσμα οι επιμέρους μεταβολές να επιδρούν στη συνολική ισορροπία του συστήματος. Όλες οι αντιδράσεις του μ. είναι ενζυμικές, πραγματοποιούνται, δηλαδή, με τη δράση κάποιου ενζύμου· κάθε ένζυμο έχει την ιδιότητα να δρα σε συγκεκριμένη ουσία, η οποία καλείται υπόστρωμα. Αυτή η ειδικότητα της δράσης των ενζύμων αποτελεί ένα από τα θεμέλια των μεταβολικών διεργασιών. Η σειρά των αντιδράσεων στις οποίες πρέπει να υποβληθεί μια ουσία, από τη στιγμή που εισέρχεται στον οργανισμό, καθορίζεται από μια μεταβολική οδό· αυτή αποτελείται από συστήματα ενζύμων, στα οποία το προϊόν της κάθε αντίδρασης συνιστά το υπόστρωμα για την επόμενη αντίδραση, γι’ αυτό αναφέρεται συχνά και με τον όρο μεταβολικός καταρράκτης. Για την αποτελεσματική εξέλιξη της μεταβολικής διεργασίας μιας ουσίας, δεν είναι απαραίτητη η γειτνίαση των ενζύμων. Η κανονική διαδοχή των αντιδράσεων μπορεί να τελεσθεί με τη σύγχρονη παρουσία όλων των ενζύμων ή ακόμα και, όταν τα ένζυμα βρίσκονται διεσπαρμένα σε διαφορετικές περιοχές του σώματος, αρκεί το υπόστρωμα να έχει την ικανότητα να μεταφέρεται στο εσωτερικό του οργανισμού. Τα περισσότερα συστήματα ενζύμων, ωστόσο, εντοπίζονται σε συγκεκριμένα κυτταρικά οργανίδια· στα μιτοχόνδρια, για παράδειγμα, συναντάται μεγάλο μέρος των ενζύμων που αποτελούν τον κύκλο τους Κρεμπς. Οι αλυσίδες των μεταβολικών αντιδράσεων μπορεί να είναι διατεταγμένες σε σειρά ή κυκλικά. Στις πρώτες, η αρχική ουσία υποβάλλεται σε διεργασίες σύνθεσης ή αποικοδόμησης, έως ότου βγει από την αλυσίδα, για να χρησιμοποιηθεί, να αποβληθεί ή να εισέλθει σε ένα άλλο μεταβολικό σύστημα. Στη δεύτερη περίπτωση μεταβολικών αντιδράσεων, που καλούνται και μεταβολικοί κύκλοι, και των οποίων κλασικό παράδειγμα είναι ο κύκλος του Κρεμπς, η αρχική ένωση –αφού υποστεί μια σειρά τροποποιητικών αντιδράσεων– επανέρχεται στην αρχική της μορφή για να εισέλθει πάλι στον μεταβολικό κύκλο. Τέτοιου είδους συστήματα, αποτελούν σημαντικούς μηχανισμούς βιοχημικής ισορροπίας. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση των ζευγών ενζυμικών αντιδράσεων, όπου ορισμένες αντιδράσεις του μ. συνοδεύονται από απελευθέρωση ενέργειας, ενώ άλλες, αντίθετα, απαιτούν εξωγενή παροχή ενέργειας για να πραγματοποιηθούν. Για τον λόγο αυτό δύο ή περισσότερες αντιδράσεις μπορούν να συνδυαστούν με τέτοιο τρόπο, ώστε μία αντίδραση που παράγει ενέργεια να χρησιμοποιείται για να επιτρέψει την πραγματοποίηση μίας άλλης. Ως πηγή ενέργειας, σε όλες τις περιπτώσεις, χρησιμοποιείται το μόριο της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στα μεταβολικά μονοπάτια των πρωτεϊνών, των υδατανθράκων και των λιπών, τα οποία αποτελούν τα κύρια μακρομόρια που λαμβάνονται μέσω της τροφής. Τα μεταβολικά μονοπάτια αυτών των τριών συστατικών διασταυρώνονται σε διάφορα σημεία, ενώ περιλαμβάνουν και κάποιες κοινές αντιδράσεις· μπορούν και τα τρία, για παράδειγμα, να συμμετάσχουν στον σχηματισμό του μορίου ακετυλο-συνένζυμο Α, το οποίο έχει τη δυνατότητα να οξειδώνεται προς CO₂ και Η₂Ο, με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας, ή να συμμετέχει στη σύνθεση άλλων ουσιών του σώματος, όπως είναι οι ορμόνες. Κοινά στοιχεία συναντώνται, επίσης, ανάμεσα στον μ. φυτών και ζώων· ο μ., παραδείγματος χάριν, των υδατανθράκων των φυτών προσιδιάζει σε μεγάλο βαθμό με τον αντίστοιχο των ζωικών οργανισμών. Κάθε οργανισμός συνθέτει τις ουσίες από τις οποίες αποτελείται, όπως είναι οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα, χρησιμοποιώντας υλικά που λαμβάνει με την αποικοδόμηση των τροφών που καταναλώνει. Δεν διαθέτουν, όμως, όλοι οι οργανισμοί την ικανότητα σύνθεσης του συνόλου των απαραίτητων ουσιών· για κάθε είδος οργανισμού, μάλιστα, υπάρχουν ορισμένες ουσίες που πρέπει να ληφθούν αναγκαστικά από το περιβάλλον, με τη μορφή που συναντώνται μέσα στον ίδιο τον οργανισμό. Αυτές οι απαραίτητες ουσίες καλούνται και θεμελιώδεις· για τον άνθρωπο απαραίτητες ουσίες είναι πολλές βιταμίνες, μερικά αμινοξέα, μερικά λίπη κ.ά. Οι μεταβολικές διαδικασίες του οργανισμού επηρεάζονται, κατά τη διάρκεια της ζωής, από τη γήρανση, τη διατροφή, διάφορους μολυσματικούς (βακτήρια, ιοί, μύκητες και παράσιτα), φυσικούς (ακτινοβολία, θερμοκρασία) και χημικούς παράγοντες. Μεταβολικές διαταραχές. Πρόκειται για νοσήματα του μ. που προκαλούνται από την ανεπάρκεια μίας ή περισσοτέρων βιοχημικών αντιδράσεων και σχετίζονται με την έλλειψη ή υπερπαραγωγή ενός μεταβολικού προϊόντος. Όλες οι μ.δ. έχουν γενετικό υπόβαθρο και ορισμένες από αυτές αποτελούν συγκεκριμένες γενετικές ασθένειες. Τέτοια μεταβολικά νοσήματα είναι, για παράδειγμα, ο σακχαρώδης διαβήτης, η πορφυνουρία, η ουρική αρθρίτιδα, η αλκαπτονουρία κ.ά. Τρεις επιπλέον παράγοντες που ελέγχουν και μπορεί να οδηγήσουν τον οργανισμό σε μ.δ. είναι το ορμονικό, το νευρικό και το ανοσολογικό σύστημα. Οι ενεργειακές ανάγκες ενός οργανισμού σε πλήρη ανάπαυση, δηλαδή η ποσότητα ενεργείας που καθίσταται απαραίτητη για τη διατήρηση ενός οργανισμού στη ζωή, καλείται βασικός μ. και συνήθως εκφράζεται ως κατανάλωση οξυγόνου. Ο βασικός μεταβολισμός ποικίλλει σε πλήθος φυσιολογικών και παθολογικών καταστάσεων και μεταβάλλεται ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος, καθώς και με την επίδραση πολυάριθμων φαρμάκων. Η μέτρηση του βασικού μ. εκτελείται, συνήθως, ως διαγνωστική μέθοδος για τις παθήσεις του θυρεοειδούς αδένα, όπου παρατηρούνται σημαντικές μεταβολές της φυσιολογικής του τιμής. Σήμερα αυτή η μέθοδος τείνει να αντικατασταθεί, όσον αφορά τη διαγνωστική των παθήσεων του θυρεοειδούς, από άλλες μεθόδους, που επηρεάζονται πολύ λιγότερο από εξωθυρεοειδικούς παράγοντες. ρυθμός μ. Ποσότητα ενέργειας, που χρησιμοποιείται από το σώμα σε δεδομένη χρονική περίοδο. Προσδιορισμός του βασικού μεταβολισμού. Η ασθενής αναπνέει μέσα σε ένα κλειστό κύκλωμα, όπου μετριέται η κατανάλωση του οξυγόνου.

* * *

ο

βιολ.

1. το σύνολο τών διεργασιών που συντελούνται στα κύτταρα τών ζωντανών οργανισμών και που τούς καθιστούν ικανούς να αυξάνονται, να διατηρούν την ταυτότητά τους και να αναπαράγονται, δηλαδή η ανταλλαγή ύλης και ενέργειας τών κυττάρων μεταξύ τους και με το περιβάλλον

2. φρ. α) «βασικός μεταβολισμός» — η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας την οποία έχει ανάγκη ο οργανισμός για διατήρηση τών διεργασιών τής ζωής χωρίς παροχή εργασίας από το μυϊκό ή από άλλο σύστημα

β) «ενδιάμεσος μεταβολισμός» — το σύνολο τών μεταβολών που υφίσταται μια ουσία από τη στιγμή τής εισαγωγής της στο εσωτερικό περιβάλλον τού οργανισμού ώς το τέλος τής οξείδωσής της.