Ainevahetus

in Ainevahetus see on biokeemiliste ainete muundamine organismide ensüümsüsteemi poolt. Moodustuvad vahesaadused, mida nimetatakse ka metaboliitideks. Kogu ainevahetus põhineb keemiliste ainete pideval metabolismil.

Mis on ainevahetus?

Mõistet ainevahetus kasutatakse bioloogias ja meditsiinis ning see kirjeldab keemilise aine muundamist või lagunemist ainevahetuse käigus. Kreeka keeles viidatakse terminile metabolism ka ainevahetusele. Ainevahetus on vajalik organismi elutähtsate funktsioonide säilitamiseks.

Seal toimub nn kataboolne ja anaboolne metabolism. Näiteks kataboolse metabolismi käigus lagunevad toidust suure energiatarbega kõrge polümeeriga bioained energia eraldumisega. Demonteerimine toimub kolmes etapis. Sel viisil luuakse üksikud ehitusplokid algselt polüsahhariididest (mitme suhkruga), rasvadest ja valkudest. Polüsahhariidide puhul on need heksoosid (glükoos, fruktoos) ja pentoosid. Rasvad jaotatakse rasvhapeteks ja glütseriiniks ning valgud on omakorda üksikute aminohapete allikad. Kõik need monomeerid on metabolismi metaboliidid, kuna neid saab täiendavalt lagundada või aidata kaasa keha enda bioloogiliste ainete kogunemisele.

Anaboolne metabolism tagab, et keha enda keerulised ühendid on üles ehitatud lihtsamatest lähtematerjalidest. Kataboolse metabolismi metaboliite nimetatakse kataboliitideks ja anaboolse metabolismi metaboliite nimetatakse anaboliitideks. Anaboolse ja kataboolse metabolismi vaheline liides on nn vahepealne metabolism. Paljud metaboliidid on nii anaboolsete kui kataboolsete protsesside lähtematerjalid.

Samuti metaboliseeruvad kehas võõrad ained ja muunduvad vees lahustuvaks vormiks, mida saab erituda. Nende võõraste ainete hulka kuuluvad ravimid, aga ka mürgid.

Funktsioon ja ülesanne

Ainevahetusel on keha jaoks suur tähtsus. Keha varustatakse energiaga ainete pideva muundamise kaudu (suure energiatarbega, suure molekulaarse biomolekuliga lagunemise ajal). Lähteühendite keemiline energia vabastatakse ja muundatakse soojuseks ja kineetiliseks energiaks, et säilitada füüsilisi funktsioone. See tekitab süsinikdioksiidi ja vett kataboolsete protsesside madalaimas otsas. See lagunemine toimub mitmete vaheainete kaudu, mida saab uuesti integreerida anaboolsetesse kehaprotsessidesse nn metaboliitidena. Vabanenud energia salvestub lagunemisprotsesside ajal ajutiselt fosfaatsidemesse (vt ATP, GTP või muud).

Fosfaatsideme lõhestamisel vabaneb energia, mida saab anaboolse protsessi käigus muundada makromolekula keemiliseks energiaks. Kataboolsed ja anaboolsed metaboolsed rajad on seetõttu tihedalt seotud.

Lisaks moodustuvad kataboolse või anaboolse metaboolse raja igal etapil metaboliidid, mis kas lagundatakse või kasutatakse keerukamate ühendite moodustamiseks. Pole määrav, millisest metabolismi rajast üksik metaboliit pärineb. Seda liidest kataboolse ja anaboolse metabolismi vahel nimetatakse vahepealseks metabolismiks.

Organism on alati sisse viidud ja eemaldatud keemiliste ainete tasakaalus. Loomsed organismid kasutavad orgaaniliste ainete keemilist energiat, mis jaguneb lihtsateks anorgaanilisteks aineteks. Taimeorganismid neelavad päikeseenergiat valguse kujul ja muundavad selle keemiliseks energiaks, anorgaanilistest ainetest orgaaniliste ainete moodustades.

Lisaks absorbeerunud võõrkehade metabolismile toimub ka normaalse metabolismi käigus. Need metabolism toimub alati maksas. Need on enamasti võõrutusreaktsioonid. Need ravimid alluvad ka ravimitele. Üldiselt viidatakse sellele kui biotransformatsioonile. Esimeses etapis toimuvad oksüdeerimis- või redutseerimisreaktsioonid või hüdrolüüs.

Peamiselt toimiva mürgi või peamiselt toimiva raviaine korral toime väheneb. Kuid kui ravim imendub eelravimina, muutub see efektiivseks alles pärast 1. faasi reaktsioone. Sama võib juhtuda peamiselt mittetoksilise ainega. Mõned mürgid arenevad kehas ainult sobiva metabolismi kaudu. Faasis 1 moodustunud metaboliidid tehakse teises faasis täiendavate transformatsioonide kaudu vees lahustuvaks, nii et need saavad erituda neerude kaudu.

Haigused ja tervisehäired

Kui metaboliiti ei saa lagundada või see on halvasti lagunenud, võib ainevahetuse ja vastavate metabolismite taustal tekkida märkimisväärne terviseprobleem. Kui vastupidi, teatud oluliste metaboliitide moodustumisel ei toimu reaktsioone, võib eeldada ka tagajärgi tervisele. Sellistes olukordades on väga sageli geneetiline defekt või kromosoomi muutus.

Teatavaid ensüüme ei saa toota või saab neid toota ainult ebapiisavalt. Sama efekti põhjustab defektne ensüüm. Seetõttu näitavad paljud metaboolsed haigused teatud metaboliitide kuhjumist. Muude haiguste korral ei moodustu olulisi metaboliite isegi. Mõlemal juhul katkestatakse keerukate reaktsioonide ahel ja mõned elulised reaktsioonid enam ei toimu.

Niinimetatud säilitushaiguste korral kogunevad teatud ained või metaboliidid rakkudesse või rakkudest väljapoole üha enam. See põhjustab sageli olulist elundikahjustust. Mürkide ja ravimite puhul peaks ainevahetus üldiselt põhjustama ainete lagunemist ja nõrgestama nende mõju. Siiski on ka juhtumeid, kus ainevahetusprotsessid muudavad suhteliselt kahjutud lähtematerjalid aktiivseteks metaboliitideks, mis loovad oma mürgise toime alles selles etapis. Võõrkehade ainevahetusprotsessid on mittespetsiifilised ja toimuvad seetõttu alati ainult vastavalt skeemile. Seetõttu võib vahel juhtuda, et nende konkreetsete ainete metabolism on tegelik probleem.