متابولیسم چیست؟ تعریف علمی سوخت و ساز بدن + عملکرد و تاریخچه
متابولیسم یا سوخت و ساز، مجموعه‌ای پیچیده از واکنش‌های بیوشیمیایی است که در سلول‌های ما اتفاق می‌افتد. این واکنش‌ها دو وظیفه اصلی دارند: اول، ذخیره مولکول‌های سوختی مانند گلوکز و چربی‌ها. دوم، تبدیل این مولکول‌های ذخیره شده به انرژی مورد نیاز برای فعالیت‌های حیاتی سلول. به عبارت دیگر، متابولیسم فرایندی است که به سلول اجازه می‌دهد انرژی مورد نیاز خود را از غذا به دست آورد و مواد مورد نیاز برای رشد و ترمیم را تولید کند. ریشه کلمه "متابولیسم" از واژه یونانی "metabolē" به معنای "تغییر" گرفته شده است که به خوبی نشان دهنده ماهیت پویای این فرایند است.
دو روی یک سکه: آنابولیسم و کاتابولیسم
متابولیسم، فرایندی یکپارچه، از دو بخش مجزا تشکیل شده است: آنابولیسم (Anabolism) و کاتابولیسم (Catabolism). این دو فرایند در کنار هم، تعادل انرژی و مواد مورد نیاز سلول را حفظ می‌کنند.
- آنابولیسم: فرایندهای سازنده در سلول هستند. طی آنابولیسم، مولکول‌های ساده‌تر به مولکول‌های پیچیده‌تر مانند پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک (DNA و RNA)، کربوهیدرات‌ها و چربی‌ها تبدیل می‌شوند. این فرایندها برای رشد، ترمیم و نگهداری سلول ضروری هستند و به انرژی نیاز دارند.
- کاتابولیسم: فرایندهای تخریبی در سلول هستند. طی کاتابولیسم، مولکول‌های پیچیده به مولکول‌های ساده‌تر شکسته می‌شوند. این فرایندها اغلب انرژی آزاد می‌کنند. یک مثال خوب از کاتابولیسم، تجزیه گلوکز به پیروات در طی تنفس سلولی است که انرژی لازم برای فعالیت‌های سلول را فراهم می‌کند.
مهم‌ترین وظایف متابولیسم در بدن
متابولیسم نقش حیاتی در حفظ حیات سلولی و عملکرد صحیح بدن ایفا می‌کند. به طور خلاصه، سه وظیفه اصلی متابولیسم عبارتند از:
- تأمین انرژی: متابولیسم مواد غذایی را به انرژی مورد نیاز سلول‌ها و کل بدن تبدیل می‌کند. این انرژی برای انجام فعالیت‌های مختلف، از حرکت و تفکر گرفته تا رشد و ترمیم، ضروری است.
- تامین مواد اولیه: متابولیسم مواد غذایی را به اجزای سازنده مولکول‌های مورد نیاز سلول و بدن تبدیل می‌کند. این اجزا برای ساخت پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، چربی‌ها و سایر مولکول‌های حیاتی به کار می‌روند.
- دفع مواد زائد: متابولیسم مواد زائد نیتروژن‌دار را از بدن دفع می‌کند. این مواد زائد، محصول جانبی تجزیه پروتئین‌ها هستند و تجمع آن‌ها در بدن می‌تواند سمی باشد.
نگاهی به تاریخچه مطالعه متابولیسم
مطالعه متابولیسم ریشه‌ای عمیق در تاریخ دارد و به دوران یونان باستان بازمی‌گردد. ارسطو در کتاب "De Partibus Animalium" فرایند تبدیل غذا به مواد قابل استفاده، آزاد شدن گرما در حین استفاده از غذا و دفع ادرار و مدفوع را توصیف کرده است. در سال ۱۲۶۰ میلادی، ابن نفیس در کتاب "الرسالة الکاملیة فی السیرة النبویة" به ساخت و تخریب مداوم در بدن اشاره کرد. سانتوریو سانتوریو در سال ۱۶۱۴ آزمایش‌های کنترل‌شده‌ای بر روی متابولیسم انجام داد که نتایج آن را در کتاب "Ars de statica medicina" منتشر کرد. با این حال، مکانیسم‌های شیمیایی متابولیسم تا قرن نوزدهم به درستی درک نشدند و ساختار مولکول‌ها تا قرن بیستم ناشناخته باقی ماند.
- شیمی
- علم
