24.6: Mataifa ya Metabolic ya Mwili

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza kile kinachofafanua kila moja ya majimbo matatu ya metabolic
• Eleza taratibu zinazotokea wakati wa hali ya absorptive ya kimetaboliki
• Eleza taratibu zinazotokea wakati wa hali ya postabsorptive ya kimetaboliki
• Eleza jinsi mwili unavyofanya glucose wakati mwili una njaa ya mafuta

Unakula mara kwa mara siku nzima; hata hivyo, viungo vyako, hasa ubongo, vinahitaji ugavi unaoendelea wa glucose. Je! Mwili hukutana na mahitaji haya ya mara kwa mara ya nishati? Mwili wako unachukua chakula unachokula wote kutumia mara moja na, muhimu, kuhifadhi kama nishati kwa mahitaji ya baadaye. Ikiwa hapakuwa na njia ya kuhifadhi nishati ya ziada, ungehitaji kula daima ili kukidhi mahitaji ya nishati. Njia tofauti zipo ili kuwezesha hifadhi ya nishati, na kufanya nishati iliyohifadhiwa inapatikana wakati wa kufunga na njaa.

Jimbo la Absorptive

Hali ya kunyonya, au hali ya kulishwa, hutokea baada ya chakula wakati mwili wako unapokula chakula na kunyonya virutubisho (anabolism huzidi catabolism). Digestion huanza wakati unapoweka chakula ndani ya kinywa chako, kama chakula kinavunjika ndani ya sehemu zake za kuingizwa kupitia tumbo. Digestion ya wanga huanza kinywa, wakati digestion ya protini na mafuta huanza ndani ya tumbo na tumbo mdogo. Sehemu za sehemu za wanga hizi, mafuta, na protini hupelekwa kwenye ukuta wa matumbo na kuingia kwenye damu (sukari na amino asidi) au mfumo wa lymphatic (mafuta). Kutoka kwa matumbo, mifumo hii inawasafirisha kwenye ini, tishu za adipose, au seli za misuli ambazo zitatengeneza na kutumia, au kuhifadhi, nishati.

Kulingana na kiasi na aina za virutubisho zilizoingizwa, hali ya absorptive inaweza kukaa hadi saa 4. Kuingizwa kwa chakula na kupanda kwa viwango vya glucose katika damu huchochea seli za beta za kongosho kutolewa insulini ndani ya damu, ambapo huanzisha ngozi ya glucose ya damu na hepatocytes ya ini, na kwa seli za adipose na misuli. Mara moja ndani ya seli hizi, glucose mara moja hubadilishwa kuwa glucose-6-phosphate. Kwa kufanya hivyo, gradient ya mkusanyiko imeanzishwa ambapo viwango vya glucose ni vya juu katika damu kuliko katika seli. Hii inaruhusu glucose kuendelea kusonga kutoka damu hadi seli ambapo inahitajika. Insulini pia huchochea uhifadhi wa glucose kama glycogen katika seli za ini na misuli ambapo inaweza kutumika kwa mahitaji ya nishati ya baadaye ya mwili. Insulini pia inakuza awali ya protini katika misuli. Kama utakavyoona, protini ya misuli inaweza kuwa catabolized na kutumika kama mafuta wakati wa njaa.

Ikiwa nishati hutumiwa muda mfupi baada ya kula, mafuta ya chakula na sukari ambazo ziliingizwa tu zitatumiwa na kutumika mara moja kwa nishati. Ikiwa sio, glucose ya ziada huhifadhiwa kama glycogen katika seli za ini na misuli, au kama mafuta katika tishu za adipose; mafuta ya ziada ya chakula pia huhifadhiwa kama triglycerides katika tishu za adipose.

Kielelezo 24.21 kinafupisha taratibu za kimetaboliki zinazotokea katika mwili wakati wa hali ya kunyonya.

Kielelezo 24.21 Hali ya Absorptive Wakati wa hali ya absorptive, mwili hupiga chakula na inachukua virutubisho.

Jimbo la Postabsorptive

Hali ya postabsorptive, au hali ya kufunga, hutokea wakati chakula kimechomwa, kufyonzwa, na kuhifadhiwa. Wewe kawaida kufunga mara moja, lakini kuruka chakula wakati wa mchana unaweka mwili wako katika hali postabsorptive pia. Wakati wa hali hii, mwili lazima utegemee awali kwenye glycogen iliyohifadhiwa. Viwango vya glucose katika damu huanza kushuka kama inafyonzwa na kutumiwa na seli. Kwa kukabiliana na kupungua kwa glucose, viwango vya insulini pia vinashuka. Glycogen na triglyceride kuhifadhi kupungua. Hata hivyo, kutokana na mahitaji ya tishu na viungo, viwango vya damu ya glucose lazima zihifadhiwe katika kiwango cha kawaida cha 80—120 mg/DL. Kwa kukabiliana na kushuka kwa ukolezi wa damu ya glucose, glucagon ya homoni hutolewa kutoka seli za alpha za kongosho. Glucagon hufanya juu ya seli za ini, ambako huzuia awali ya glycogen na huchochea kuvunjika kwa glycogen iliyohifadhiwa tena kwenye glucose. Glucose hii inatolewa kutoka kwenye ini ili kutumiwa na tishu za pembeni na ubongo. Matokeo yake, viwango vya damu ya glucose huanza kuongezeka. Gluconeogenesis pia itaanza katika ini kuchukua nafasi ya glucose ambayo imetumiwa na tishu za pembeni.

Baada ya kumeza chakula, mafuta na protini hutengenezwa kama ilivyoelezwa hapo awali; hata hivyo, usindikaji wa glucose hubadilika kidogo. Tissue za pembeni hupendelea kunyonya glucose. Ini, ambayo kwa kawaida inachukua na inachukua glucose, haitafanya hivyo baada ya kufunga kwa muda mrefu. Gluconeogenesis ambayo imekuwa ikiendelea katika ini itaendelea baada ya kufunga kuchukua nafasi ya maduka ya glycogen kwamba walikuwa wazi katika ini. Baada ya maduka haya yamejazwa tena, glucose ya ziada inayoingizwa na ini itabadilishwa kuwa triglycerides na asidi ya mafuta kwa kuhifadhi muda mrefu. Kielelezo 24.22 kinafupisha taratibu za kimetaboliki zinazotokea katika mwili wakati wa hali ya postabsorptive.

Kielelezo 24.22 Hali ya Postabsorptive Wakati wa hali ya postabsorptive, mwili lazima utegemee glycogen iliyohifadhiwa kwa nishati.

Njaa

Wakati mwili unapunguzwa chakula kwa kipindi cha muda mrefu, huenda katika “hali ya kuishi.” Kipaumbele cha kwanza cha kuishi ni kutoa glucose ya kutosha au mafuta kwa ubongo. Kipaumbele cha pili ni uhifadhi wa amino asidi kwa protini. Kwa hiyo, mwili hutumia ketoni ili kukidhi mahitaji ya nishati ya ubongo na viungo vingine vinavyotegemea glucose, na kudumisha protini katika seli (angalia Mchoro 24.2). Kwa sababu viwango vya glucose ni ndogo sana wakati wa njaa, glycolysis itafungwa katika seli ambazo zinaweza kutumia nishati mbadala. Kwa mfano, misuli itabadilika kutoka kwa kutumia glucose kwa asidi ya mafuta kama mafuta. Kama ilivyoelezwa hapo awali, asidi ya mafuta yanaweza kubadilishwa kuwa CoA ya acetyl na kusindika kupitia mzunguko wa Krebs ili kufanya ATP. Piruvati, lactate, na alanine kutoka seli za misuli hazibadilishwa kuwa CoA ya acetyl na kutumika katika mzunguko wa Krebs, lakini husafirishwa kwa ini ili kutumika katika awali ya glucose. Kama njaa inaendelea, na glucose zaidi inahitajika, glycerol kutoka asidi ya mafuta inaweza kutolewa na kutumika kama chanzo cha gluconeogenesis.

Baada ya siku kadhaa za njaa, miili ya ketone inakuwa chanzo kikubwa cha mafuta kwa moyo na viungo vingine. Kama njaa inaendelea, asidi ya mafuta na maduka ya triglyceride hutumiwa kuunda ketoni kwa mwili. Hii inazuia kuvunjika kwa protini zinazoendelea kutumika kama vyanzo vya kaboni kwa gluconeogenesis. Mara baada ya maduka haya yamepungua kikamilifu, protini kutoka misuli hutolewa na kuvunjwa kwa awali ya glucose. Uhai wa jumla unategemea kiasi cha mafuta na protini iliyohifadhiwa katika mwili.