Khái niệm cơ bản về trao đổi chất
Cơ thể chúng ta có được năng lượng cần thiết từ thực phẩm thông qua sự trao đổi chất, các phản ứng hóa học trong tế bào của cơ thể chuyển đổi nhiên liệu từ thức ăn thành năng lượng cần thiết để làm tất cả mọi thứ từ di chuyển đến suy nghĩ và phát triển.
Protein trong cơ thể kiểm soát các phản ứng hóa học của sự trao đổi chất, và mỗi phản ứng hóa học được phối hợp với cơ quan chức năng khác. Trong thực tế, hàng ngàn phản ứng trao đổi chất xảy ra tại cùng một thời điểm – theo tất cả các quy định của cơ thể – giữ cho các tế bào khỏe mạnh và làm việc.
Chuyển hóa là một quá trình liên tục mà bắt đầu khi chúng ta đang hình thành và kết thúc khi chúng ta chết. Nó là một quá trình quan trọng cho tất cả các hình thức cuộc sống – không chỉ là con người. Nếu quá trình chuyển hóa dừng lại, một sinh vật sống sẽ chết.
Dưới đây là một ví dụ về cách các quá trình trao đổi chất hoạt động trong con người – và nó bắt đầu với thực vật. Đầu tiên, cây xanh hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Cây xanh sử dụng năng lượng này và các phân tử chất diệp lục (chất tạo nên màu xanh trên lá) để xây dựng đường từ nước và carbon dioxide trong một quá trình quang hợp.
Khi con người và động vật ăn thực vật (hoặc, nếu họ ăn thịt, khi họ ăn thịt động vật đã ăn các thực vật), ta hấp thu năng lượng ở dạng đường.
Bước tiếp theo của cơ thể là để phá vỡ đường chuyển hóa thành năng lượng phân phối đi khắp nơi trong cơ thể, và được sử dụng làm nhiên liệu cho các tế bào của cơ thể.
Enzymes
Sau khi thức ăn được ăn, các phân tử trong hệ thống tiêu hóa được gọi là enzyme phá vỡ các protein thành các axit amin, các chất béo thành axit béo, và carbohydrate thành đường đơn giản (ví dụ, glucose). Ngoài đường, cả hai loại axit amin và axit béo có thể được sử dụng như là nguồn năng lượng của cơ thể khi cần thiết. Các hợp chất này được hấp thu vào máu, vận chuyển đến các tế bào.
Sau khi chúng thâm nhập vào các tế bào, các enzym khác hành động để tăng tốc độ hoặc điều chỉnh các phản ứng hóa học liên quan với “chuyển hóa” các hợp chất này. Trong quá trình này, năng lượng từ các hợp chất này có thể được phân phối để sử dụng cho cơ thể hoặc được lưu trữ trong các mô, đặc biệt là gan, cơ bắp, và chất béo cơ thể.
Bằng cách này, quá trình trao đổi chất thực sự là một hành động cân bằng liên quan đến hai loại hoạt động vào cùng một lúc – việc xây dựng các mô cơ thể và năng lượng dự trữ và việc chuyển xuống các mô cơ thể và năng lượng dự trữ để tạo ra nhiên liệu hơn cho chức năng cơ thể:
Đồng hóa, hoặc chuyển hóa có tính xây dựng, là tất cả về xây dựng và lưu trữ: Nó hỗ trợ sự tăng trưởng của các tế bào mới, duy trì các mô cơ thể, và lưu trữ năng lượng để sử dụng trong tương lai. Trong suốt quá trình đồng hóa, các phân tử nhỏ được biến đổi thành phân tử lớn phức tạp hơn của carbohydrate, protein, và chất béo.
Dị hóa, hoặc chuyển hóa phá hoại, là quá trình sản xuất năng lượng cần thiết cho tất cả các hoạt động trong các tế bào. Trong quá trình này, các tế bào phá vỡ các phân tử lớn (chủ yếu là carbohydrate và chất béo) để giải phóng năng lượng. Giải phóng năng lượng này cung cấp nhiên liệu cho quá trình đồng hóa, làm nóng cơ thể, làm cho cơ bắp co lại và di chuyển cơ thể. Là đơn vị hóa học phức tạp được chia thành các chất đơn giản hơn, các sản phẩm thải ra trong quá trình dị hóa được loại bỏ khỏi cơ thể qua da, thận, phổi và ruột.
Hệ thống nội tiết
Một số kích thích tố của hệ thống nội tiết có liên quan trong việc kiểm soát tốc độ và hướng của sự trao đổi chất. Thyroxine, một hormone được sản xuất và phát hành bởi tuyến giáp, đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định nhanh hoặc chậm phản ứng hóa học của sự trao đổi chất trong cơ thể của một người.
Tuyến khác, tuyến tụy tiết ra kích thích tố giúp xác định xem các hoạt động trao đổi chất chính của cơ thể tại một thời điểm cụ thể sẽ được đồng hóa hay dị hóa. Ví dụ, sau khi ăn một bữa ăn, hoạt động anabolic thường xảy ra do ăn uống làm tăng mức độ glucose – nhiên liệu quan trọng nhất của cơ thể – trong máu. Tuyến tụy cảm nhận được mức tăng này của glucose và tiết các hormone insulin, phát tín hiệu cho tế bào tăng các hoạt động đồng hóa của chúng.
Chuyển hóa là một quá trình hóa học phức tạp, vì vậy không mấy ngạc nhiên khi nhiều người nghĩ về nó theo nghĩa đơn giản nhất như: một cái gì đó dễ dàng ảnh hưởng đến cơ thể chúng ta đạt được hay mất trọng lượng. Đó là nơi mà năng lượng lấy vào. Calorie là một đơn vị đo lường năng lượng , năng lượng có trong các loại thực phẩm chúng ta ăn. Một thanh sô cô la có nhiều calo hơn so với một quả táo, do đó, nó cung cấp cho cơ thể nhiều năng lượng hơn – và đôi khi có thể là quá nhiều. Cũng giống như một chiếc xe lưu khí vào thùng xăng cho đến khi nó cần thiết để cung cấp nhiên liệu cho động cơ, các cửa hàng calo của cơ thể – chủ yếu là chất béo. Nếu bạn đỗ xăng quá đầy, thì nó sẽ bị tràn. Tương tự như vậy, nếu một người ăn quá nhiều calo, chúng sẽ tích tụ dưới dạng mỡ dư thừa.
Số lượng calo đốt cháy của một người là phụ thuộc vào các vận động trong ngày của người đó, lượng chất béo và cơ bắp trong cơ thể của mình, và tốc độ chuyển hóa cơ bản của người đó (hoặc BMR). BMR là thước đo mức độ mà cơ thể của một người “đốt cháy” năng lượng, trong lúc vận động, hay trong lúc nghỉ ngơi.
Các BMR có thể đóng một vai trò trong xu hướng của một ai đó để đạt được trọng lượng. Ví dụ, một người có BMR thấp (do đó người đốt cháy calo ít hơn trong khi nghỉ ngơi hoặc ngủ) sẽ có xu hướng béo ra theo thời gian, so với một người có cùng kích thước với một BMR trung bình những người ăn cùng một lượng thực phẩm và nhận được cùng một lượng tập thể dục.
Các yếu tố ảnh hưởng đến BMR?
Đến một mức độ nhất định, BMR được thừa hưởng. Đôi khi vấn đề sức khỏe có thể ảnh hưởng đến BMR, nhưng những người thực sự có thể thay đổi BMR của họ theo những cách nhất định. Ví dụ, tập thể dục nhiều hơn sẽ không chỉ để đốt cháy nhiều calo trực tiếp từ các hoạt động của chính nó, mà sức khỏe sẽ ngày càng tăng BMR.
BMR cũng bị ảnh hưởng bởi thành phần cơ thể – những người có nhiều cơ bắp hơn và ít chất béo thường có BMRs cao hơn.
Rối loạn chuyển hóa
Trong một nghĩa rộng, một rối loạn chuyển hóa là bất kỳ bệnh được gây ra bởi một phản ứng hóa học bất thường trong các tế bào của cơ thể. Hầu hết các rối loạn liên quan đến việc cấp, bất thường của enzyme, hormon hoặc vấn đề với các hoạt động của những enzyme hoặc hormone.
Khi sự trao đổi chất của cơ thể bị cấm hoặc bị lỗi, nó có thể gây ra một sự tích tụ của các chất độc hại trong cơ thể hoặc sự thiếu hụt các chất cần thiết cho các chức năng cơ thể bình thường, một trong số đó có thể dẫn đến các triệu chứng nghiêm trọng.
Một số bệnh chuyển hóa được thừa kế. Chúng được gọi là lỗi bẩm sinh về sự trao đổi chất. Khi em bé được sinh ra, chúng trải qua các thử nghiệm trong một xét nghiệm sàng lọc sơ sinh. Nhiều sai sót bẩm sinh về sự trao đổi chất có thể dẫn đến những biến chứng nghiêm trọng hoặc thậm chí tử vong nếu chúng không được kiểm soát với chế độ ăn uống hoặc thuốc từ khi còn nhỏ.
Thiếu hụt G6PD: Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) chỉ là một trong rất nhiều enzyme có vai trò trong chuyển hóa tế bào. G6PD được sản xuất bởi các tế bào hồng cầu (RBCs) và giúp cơ thể chuyển hóa carbohydrate. Nếu không có đủ G6PD bình thường để giúp hồng cầu xử lý các chất độc hại nào đó, các tế bào có thể bị hư hỏng hoặc bị phá hủy, dẫn đến thiếu máu tán huyết. Trong một quá trình gọi là tán huyết, hồng cầu bị phá hủy sớm, và tủy xương (mềm, phần xốp của xương sản xuất các tế bào máu mới) có thể không sản xuất đủ tế bào hồng cầu mới.
Trẻ em bị thiếu hụt G6PD có thể xanh xao, mệt mỏi, nhịp tim đập và thở nhanh. Họ cũng có thể có một lá lách mở rộng hoặc vàng da (vàng da và mắt). Thiếu hụt G6PD thường được điều trị bằng cách ngưng thuốc , điều trị các bệnh nhiễm trùng hoặc gây ra những căng thẳng trên hồng cầu.
Galactose: Trẻ em sinh ra có bẩm sinh về chuyển hóa thiếu enzyme chuyển đổi galactose (một trong hai loại đường được tìm thấy trong lactose) thành glucose, một loại đường cơ thể có thể sử dụng. Kết quả là, sữa (kể cả sữa mẹ) và các sản phẩm từ sữa khác phải được loại bỏ khỏi khẩu phần ăn. Nếu không, galactose có thể xây dựng trong hệ thống và gây tổn hại các tế bào của cơ thể và các cơ quan, dẫn đến mù lòa, chậm phát triển tâm thần nặng, thiếu tăng trưởng, và thậm chí tử vong.
Cường giáp: Đây là khi một tuyến giáp hoạt động quá mức Gland tiết ra quá nhiều các hormone thyroxine, làm tăng BMR. Nó gây ra các triệu chứng như giảm cân, tăng nhịp tim và huyết áp, mắt lồi, và sưng ở cổ từ một tuyến giáp to (bướu cổ). Bệnh có thể được kiểm soát bằng thuốc, thông qua phẫu thuật hoặc xạ trị liệu.
Suy giáp: Đây là khi một tuyến giáp hoạt động kém hoặc không hoat động (do một vấn đề hay bệnh tuyến giáp phát triển) làm giải phóng quá ít các thyroxine hormone, làm giảm BMR.
Nếu không được điều trị, tình trạng này có thể dẫn đến tăng trưởng còi cọc và chậm phát triển tâm thần ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Suy giáp làm chậm quá trình phát triển cơ thể và gây mệt mỏi, nhịp tim chậm, tăng cân quá mức, và táo bón. Trẻ em và thanh thiếu niên bị tình trạng này có thể được điều trị bằng hormone tuyến giáp.
Phenylketonuria: Còn được gọi là PKU, là do khiếm khuyết trong các enzyme phân hủy các phenylalanine amino acid. Axit amin này là cần thiết cho sự tăng trưởng bình thường ở trẻ sơ sinh và trẻ em và cho sản xuất protein bình thường. Tuy nhiên, nếu quá nhiều sẽ tích tụ trong cơ thể, mô não bị ảnh hưởng và chậm phát triển tâm thần.
Chẩn đoán sớm và hạn chế ăn uống của các axit amin có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm mức độ nghiêm trọng của các biến chứng.
Đái tháo đường típ 1: Điều này xảy ra khi tuyến tụy không sản xuất và tiết ra đủ insulin. Các triệu chứng của bệnh này bao gồm khát nước, đi tiểu, đói, và giảm cân. Về lâu dài, nó có thể gây ra vấn đề về thận, đau do tổn thương thần kinh, mù mắt, bệnh tim và mạch máu.
Trẻ em và thanh thiếu niên bị bệnh tiểu đường loại 1 cần phải được thường xuyên tiêm insulin và kiểm soát mức độ đường trong máu để giảm nguy cơ biến chứng phát triển.
Đái tháo đường loại 2: Điều này xảy ra khi cơ thể không thể đáp ứng bình thường với insulin. Các triệu chứng tương tự như bệnh tiểu đường loại 1. Nhiều đứa trẻ phát triển bệnh tiểu đường loại 2 là thừa cân, và điều này được cho là một trong những phản ứng giảm insulin.
Một số có thể được điều trị thành công bằng việc thay đổi chế độ ăn uống, tập thể dục, và thuốc uống, nhưng tiêm insulin là cần thiết trong các trường hợp khác. Kiểm soát lượng đường trong máu làm giảm nguy cơ phát triển của bệnh để sức khỏe được lâu dài.
