กระบวนการสร้างและสลาย

กระบวนการสร้างและสลาย หรือ กระบวนการสันดาปของร่างกาย หรือ เมแทบอลิซึม หรือ เมตาบอลิสม (อังกฤษ: metabolism) มาจากภาษากรีก μεταβολισμος ("metabolismos") มีความหมายว่า "เปลี่ยนแปลง" หรือ "โค่นล้ม" (Etymonline)) เป็นการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของสารประกอบเคมีในสิ่งมีชีวิตในระดับเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการชีวสังเคราะห์เพื่อการสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ขึ้น ซึงเรียกว่าแอแนบอลิซึม (anabolism) และในทางกลับกันกระบวนการย่อยสลาย ที่ทำให้โมเลกุลใหญ่เล็กลงเราเรียกว่าแคแทบอลิซึม (catabolism)

กระบวนการสร้างและสลายตามปกติแล้วจะประกอบด้วยขั้นตอนการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เรียกว่าเมแทบอลิก พาทเวย์ (metabolic pathway) ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

เมแทบอลิก พาทเวย์

เมแทบอลิก พาทเวย์ที่สำคัญมีดังนี้:

เมแทบอลิก พาทเวย์ทั่วไป

• กระบวนการสร้างและสลายคาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate metabolism)
• กระบวนการสร้างและสลายแฟตตี้แอซิด (Fatty acid metabolism)
• ซิตริก แอซิด ไซเคิล (Krebs cycle, tricarboxylic acid cycle)
• กระบวนการสร้างและสลายโปรตีน (Protein metabolism)

กระบวนการสลาย (Catabolism)

แคแทโบลิก พาทเวย์ คือกระบวนการย่อยสะลายโมเลกุลซับซ้อนไปสู่สารประกอบอย่างง่าย:

• การหายใจของเซลล์ (Cellular respiration) คือ แคแทโบลิกพาทเวย์ ที่สร้างพลังงาน(ATP และ NADPH) จาก โมเลกุล พลังงาน(fuel molecule) ซึ่งเป็นพาทเวย์ที่เกี่ยวข้องกับ การย่อย อาหารด้วย
  • กระบวนการสร้างและสลายคาร์โบไฮเดรต
    • ไกลโคเจโนไลสิส (Glycogenolysis) คือกระบวนการเปลี่ยนแป้ง ไกลโคเจน ไปเป็นน้ำตาล กลูโคส
    • ไกลโคไลสิส (Glycolysis) คือกระบวนการเปลี่ยนกลูโคสไปเป็น ไพรูเวต (pyruvate) และ ATPซึ่งไม่ต้องการ ออกซิเจน
      • เอมบ์เดน-ไทเยอร์ฮอฟ พาทเวย์ (Embden-Meyerhof pathway) เป็นไกลโคไลสิสพาทเวย์ธรรมดา
      • เอ็นต์เนอร์-ดูโดรอฟฟ์ พาทเวย์ (Entner-Doudoroff Pathway) เป็นไกลโคไลสิสพาทเวย์ทางเลือกใน แบคทีเรีย
    • เพนโตส ฟอสเฟต พาทเวย์ (hexose monophosphate shunt)สร้าง NADPH จากกลูโคส
  • โปรตีน แคแทบอลิซึม (Protein catabolism) คือการ ไฮโดรไลสิส โปรตีน ไปเป็นกรดอะมิโน
• การหายใจที่ใช้อากาศ (Aerobic respiration)
  • อิเล็กตรอน ทรานสเฟอร์ เชน (Electron transfer chain)
  • ออกซิเดตีฟ ฟอสฟอริเรชั่น (Oxidative phosphorylation)
• การหายใจที่ไม่ใช้อากาศ (Anaerobic respiration)
  • โคริ ไซเคิล (Cori cycle)
  • การหมักกรดแลคติก (Lactic acid fermentation)
  • การหมัก (Fermentation)
  • การหมักเอทานอล (Ethanol fermentation)

กระบวนการสร้าง (anabolism)

แอแนบอลิก พาทเวย์ เป็นกระบวนการสร้างโมเลกุลของสารที่ซับซ้อน จากสารประกอบตั้งต้นที่เรียบง่าย:

• ไกลโคเจนิสิส (Glycogenesis)
• กลูโคนีโอเจนิสิส (Gluconeogenesis)
• พอร์ไฟริน ซินทีสิส พาทเวย์
• เอชเอ็มจี-โคเอ รีดักเทส พาทเวย์ (HMG-CoA reductase pathway) ได้เป็น คอเลสเตอรอล และ ไอโซพรีนอยด์ (isoprenoid)
• เซคอนดารี่ เมแทบอลิซึม (secondary metabolism) เป็นเมตาโบลิก พาทเวย์ ที่ไม่สำคัญต่อการเจริญเติบโต พัฒนาการ หรือการสืบพันธ์ แต่มันมีความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อม
• การสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis)
  • ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสง (light reaction)
  • ปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง (dark reaction)
• เคลวิน ไซเคิล (Calvin cycle)
• คาร์บอน ฟิกเซชั่น (Carbon fixation)
• การสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์ (Nucleotide)

เมแทบอลิซึม ยา (Drug metabolism)

เมแทบอลิก พาทเวย์ เป็นการเปลี่ยนแปลงหรือทำลาย ยา และสารประกอบ ซีโนไบโอติก (xenobiotic) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบเอ็นไซม์ ดังต่อไปนี้:

• ระบบ ไซโตโครม พี450 ออกซิเดส (Cytochrome P450 oxidase)
• ระบบ ฟลาวิน-คอนเทนนิ่ง โมโนออกซิเจเนส (Flavin-containing monooxygenase system)
• ระบบ แอลกอฮอล์ เมแทบอลิซึม (Alcohol metabolism)

เมแทบอลิซึม ไนโตรเจน (Nitrogen metabolism)

ไนโตรเจน เมตาโบลิซึม ประกอบด้วยพาทเวย์ สำหรับหมุนเวียนและกำจัด ไนโตรเจน ในสิ่งมีชีวิต และกระบวนการทางชีววิทยาของ วงจรชีวธรณีเคมี (biogeochemical cycle) วงจรไนโตรเจน มีดังนี้:

• วงจรยูเรีย (Urea cycle) มีความสำคัญต่อการกำจัดไนโตรเจน เป็นยูเรีย
• ชีววิทยาของ ไนโตรเจน ฟิกเซชัน (nitrogen fixation)
• ไนโตรเจน แอสซิมิเลชัน (Nitrogen assimilation)
• ไนตริฟิเคชัน (Nitrification)
• เดนิตริฟิเคชัน (Denitrification)

ดูเพิ่ม

• Metabolomics
• Metabolome
• Basal metabolic rate
• Thermic effect of food
• Iron-sulfur world theory, a "metabolism first" theory of the origin of life.
• Biodegradation

แหล่งข้อมูลอื่น

• Interactive Flow Chart of the Major Metabolic Pathways
• Metabolism, Cellular Respiration and Photosynthesis - The Virtual Library of Biochemistry and Cell Biology
• The Biochemistry of Metabolism at Rensselaer Polytechnic Institute
• Flow Chart of Metabolic Pathways at ExPASy
• Santorio Santorio's experiments