生物体为维持其生命而在细胞中发生的化学反应的总和被称为新陈代谢。新陈代谢是生命的一种属性,由分子之间的有序相互作用产生。这些过程使生物体能够生长、繁殖、响应环境并维持其结构。新陈代谢分为两种一般类型的反应。从广义上讲,分解代谢是分解分子的所有化学反应。这要么是提取能量,要么是产生简单的分子,然后构建其他分子。合成代谢是指从更简单的分子构建或组装更复杂的分子的所有代谢反应。

分解代谢和合成代谢的过程

所有合成代谢过程都是建设性的,使用生物体内的基本分子,然后产生更专业和更复杂的化合物。合成代谢也被称为“生物合成”,即由多种成分产生最终产品。该过程需要ATP作为能量的一种形式,将动能转化为势能。它被认为是一个内膜过程,这意味着它是一种非自发反应,需要能量。该过程消耗能量来制造最终产品,例如组织和器官。这些复杂的分子是生物体所需要的,作为生长、发育和细胞分化的手段3。合成代谢过程不使用氧气。

分解代谢过程是破坏性的,更复杂的化合物被分解,能量以ATP或热量的形式释放 - 而不是像合成代谢那样消耗能量。势能从体内的储存转化为动能。这导致代谢周期的形成,分解代谢分解通过合成代谢产生的分子。然后,生物体经常使用这些分子中的许多,这些分子在各种过程中再次使用。分解代谢过程确实利用氧气。

在细胞水平上,合成代谢使用单体形成聚合物,导致形成更复杂的分子。一个常见的例子是将氨基酸(单体)合成成更大、更复杂的蛋白质(聚合物)。最常见的分解代谢过程之一是消化,其中摄入的营养物质被转化为更简单的分子,然后生物体可以将其用于其他过程。

分解代谢过程可分解许多不同的多糖,如糖原、淀粉和纤维素。这些被转化为单糖,包括葡萄糖、果糖和核糖,被生物体用作一种能量形式。由合成代谢产生的蛋白质通过分解代谢转化为氨基酸,用于进一步的合成代谢过程。DNA或RNA中的任何核酸都会分解代谢成较小的核苷酸,这些核苷酸是自然愈合过程的组成部分,并用于能量需求。

生物体根据其使用的分解代谢类型进行分类:

  • 有机营养→ 从有机来源获取能量的生物体
  • Lithotroph → 一种从无机基质中获取能量的生物
  • 光养→ 一种从阳光中获得能量的生物

激素

生物体内发生的许多代谢过程都受到激素的调节。激素是化合物,通常分为合成代谢或分解代谢激素,具体取决于它们的整体效果。

合成代谢激素:

  • 雌激素:一种存在于女性和男性中的激素。它主要在卵巢中产生,主要调节女性的性特征(如臀部和乳房生长),并且还被发现影响骨量5和月经周期的调节6。
  • 睾酮:一种存在于男性和女性中的激素。它主要在睾丸内产生,主要调节男性性特征(如声音和面部毛发),增强骨量,并有助于建立和维持肌肉质量8。
  • 生长激素: 一种在垂体内产生的激素,生长激素刺激并随后调节生物体在早期生命的生长成年后,它还调节骨骼修复。
  • 胰岛素:β细胞在胰腺内产生这种激素。它调节葡萄糖水平和在血液中的使用。葡萄糖是主要的能量来源,但是没有胰岛素就无法加工。如果胰腺挣扎或无法产生胰岛素,则可能导致糖尿病。

分解代谢激素:
胰高血糖素:胰高血糖素由α细胞在胰腺内产生,负责刺激糖原储存分解成葡萄糖。糖原存在于储存在肝脏中的储液库中,当身体需要更多的能量(如运动、高压力水平或战斗)时,胰高血糖素会刺激糖原的分解代谢,导致葡萄糖进入血液。
肾上腺素:也称为“肾上腺素”,它在肾上腺内产生。肾上腺素在称为“战斗或逃跑”的生理反应中起着基本作用。在生理反应期间,细支气管打开,心率加快以增强氧气吸收。它还负责将葡萄糖注入体内,从而提供快速的能量来源。
皮质醇:也称为“压力荷尔蒙”,它在肾上腺中合成。当生物体经历焦虑、长期不适或紧张时,皮质醇就会释放出来。结果血压升高,血糖水平飙升,免疫系统受到抑制。
细胞因子:一种非常小的蛋白质激素,调节体内细胞之间的相互作用和交流。细胞因子不断产生,这些细胞因子也不断被分解,氨基酸被生物体重复使用。一个常见的例子是淋巴因子和白细胞介素,它们在异物(细菌、病毒、肿瘤或真菌)入侵后或受伤后产生免疫反应后释放。

运动期间的分解代谢和合成代谢过程

生物体的体重由分解代谢和合成代谢决定。从本质上讲,通过合成代谢释放的能量减去通过分解代谢使用的能量等于其总重量。任何未通过分解代谢燃烧的多余能量都以糖原或脂肪的形式储存在肝脏和肌肉储备中。虽然这是对这两个过程如何相互作用的简化解释,但它更容易理解某些分解代谢和合成代谢运动如何结合起来确定体重.

合成代谢过程通常会导致肌肉质量增加,例如等距或举重。任何其他无氧运动,如短跑、间歇训练和其他高强度活动,也是合成代谢。在此类活动期间,身体会立即消耗能量储存,并去除肌肉中积聚的乳酸。作为回应,肌肉质量增加,为任何进一步的努力做准备。这意味着分解代谢过程会产生更大、更强壮的肌肉,以及通过使用氨基酸增强骨骼和增加蛋白质储备,所有这些都结合在一起以增加体重。

通常,任何有氧运动都是分解代谢过程。这些包括游泳、慢跑和骑自行车,以及其他诱导从使用葡萄糖或糖原作为能量来源到燃烧脂肪以满足增加的能量需求的运动。时间对于激发分解代谢至关重要,因为它必须首先燃烧葡萄糖/糖原储备。虽然两者都是减少体脂量的关键,但合成代谢和分解代谢是导致整体体重增加或减少的代谢过程的对比。分解代谢和合成代谢相结合的运动使身体达到并保持理想的体重。

总的来说,分解代谢和合成代谢是新陈代谢的两个组成部分。这两个过程之间的关键根本区别在于每个过程所涉及的反应类型。合成代谢利用ATP作为能量的一种形式,将动能转化为存储在体内的势能,从而增加体重。它产生厌氧的内膜过程,发生在植物的光合作用过程中,以及动物的同化过程中。分解代谢释放能量,无论是ATP还是热量,将储存的势能转化为动能。它燃烧复杂的分子并减少体重并产生有氧运动过程,这些过程在细胞呼吸、消化和排泄过程中发生。

分解代谢和合成代谢的区别

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