चयापचय ईंधन पदानुक्रम और सब्सट्रेट उपयोग
चयापचय ईंधन पदानुक्रम और सब्सट्रेट उपयोग यह वर्णन करते हैं कि शरीर किसी भी क्षण किस ईंधन को जलाने का चुनाव करता है। ग्लूकोज, फैटी एसिड, कीटोन बॉडी और अमीनो एसिड का परस्पर उपयोग नहीं किया जाता है; उनका उपयोग उपलब्धता, ऊतक की जरूरतों और चयापचय स्थिति के अनुसार श्रेणीबद्ध और समायोजित किया जाता है, और एक ईंधन का चुनाव दूसरों के उपयोग को दबा देता है।
Definition
चयापचय ईंधन पदानुक्रम और सब्सट्रेट उपयोग उपलब्ध ऊर्जा सब्सट्रेट्स — ग्लूकोज, फैटी एसिड, कीटोन बॉडी और अमीनो एसिड — के बीच प्राथमिकता वाले, विनियमित चयन को संदर्भित करते हैं, जिसके द्वारा ऊतक और संपूर्ण जीव ईंधन ऑक्सीकरण को उपलब्धता और मांग से मिलाते हैं, जिसमें एक सब्सट्रेट का उपयोग पारस्परिक रूप से दूसरों के उपयोग को सीमित करता है।
Scope
यह विषय उन ईंधनों के क्रम को शामिल करता है जिन्हें प्राथमिकता दी जाती है, ग्लूकोज और फैटी एसिड के बीच प्रतिस्पर्धा जिसे ग्लूकोज-फैटी एसिड चक्र द्वारा दर्शाया गया है, मस्तिष्क और लाल रक्त कोशिकाओं जैसे ऊतकों की विशेष ईंधन आवश्यकताएं, और कैसे सब्सट्रेट चयन भोजन के बाद और उपवास की स्थिति के बीच बदलता है। यह चयापचय जैव रसायन और शरीर विज्ञान में संदर्भ सामग्री है, न कि पोषण या नैदानिक नुस्खा।
Core questions
- एक ऊतक यह कैसे तय करता है कि किस ईंधन का ऑक्सीकरण करना है?
- ग्लूकोज और फैटी एसिड ईंधन के रूप में कैसे प्रतिस्पर्धा करते हैं?
- किन ऊतकों की अनिवार्य ईंधन आवश्यकताएं होती हैं?
- उपवास और भोजन के साथ ईंधन का चयन कैसे बदलता है?
Key concepts
- सब्सट्रेट प्रतिस्पर्धा
- ग्लूकोज-फैटी एसिड (रैंडल) चक्र
- अनिवार्य ग्लूकोज-उपयोग करने वाले ऊतक
- वैकल्पिक ईंधन के रूप में फैटी एसिड और कीटोन बॉडी
- ऊतक-विशिष्ट ईंधन प्राथमिकताएं
- ईंधन मिश्रण के सूचकांक के रूप में श्वसन भागफल
- ग्लूकोज की बचत
Key theories
- ग्लूकोज-फैटी एसिड (रैंडल) चक्र
- ग्लूकोज और फैटी एसिड ऑक्सीकरण के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं: फैटी एसिड की उपलब्धता और ऑक्सीकरण में वृद्धि से इंट्रासेल्युलर सिग्नल बढ़ते हैं जो ग्लूकोज के अवशोषण और उपयोग को रोकते हैं, और इसके विपरीत उच्च ग्लूकोज वसा ऑक्सीकरण को दबाता है, जिससे ईंधन चयन के लिए एक सब्सट्रेट-स्तर तंत्र प्रदान होता है।
- उपवास संक्रमण में ईंधन पदानुक्रम
- उपवास के दौरान, ईंधन का उपयोग उपलब्धता और ऊतक की आवश्यकता के अनुसार एक क्रम का पालन करता है: पहले आहार और संग्रहीत ग्लूकोज, फिर फैटी एसिड और उनसे प्राप्त कीटोन बॉडी, ग्लूकोज उन ऊतकों के लिए आरक्षित होता है जिन्हें इसकी आवश्यकता होती है।
Mechanisms
ईंधन का चयन उपलब्धता, हार्मोनल स्थिति और पारस्परिक जैव रासायनिक संकेतों द्वारा निर्धारित होता है। रैंडल द्वारा वर्णित ग्लूकोज-फैटी एसिड चक्र दर्शाता है कि जब फैटी एसिड ऑक्सीकरण अधिक होता है, तो एसिटाइल-सीओए और साइट्रेट में परिणामी वृद्धि प्रमुख ग्लाइकोलाइटिक चरणों को रोकती है, जिससे ग्लूकोज बचता है; इसके विपरीत, प्रचुर मात्रा में ग्लूकोज और इंसुलिन वसा ऑक्सीकरण को दबाते हैं। ऊतक अपनी प्राथमिकताओं में भिन्न होते हैं: हृदय आसानी से फैटी एसिड और लैक्टेट का उपयोग करता है, आराम करने वाली कंकाल की मांसपेशी फैटी एसिड को पसंद करती है, जबकि लाल रक्त कोशिकाएं ग्लूकोज पर निर्भर करती हैं क्योंकि उनमें माइटोकॉन्ड्रिया की कमी होती है, और मस्तिष्क ग्लूकोज का उपयोग करता है लेकिन लंबे समय तक उपवास के दौरान कीटोन बॉडी के अनुकूल हो जाता है। एएमपी-सक्रिय प्रोटीन किनेज जैसे ऊर्जा सेंसर ऊर्जा की स्थिति के अनुसार किस सब्सट्रेट का ऑक्सीकरण किया जाता है, इसे और अधिक ट्यून करते हैं। ईंधन के उपयोग के समग्र पैटर्न को श्वसन भागफल से अप्रत्यक्ष रूप से पढ़ा जा सकता है।
Clinical relevance
मधुमेह, मोटापा और गंभीर बीमारी में ईंधन का चयन बदल जाता है, और सब्सट्रेट प्रतिस्पर्धा की अवधारणा इस बात पर आधारित है कि शरीर उपवास, व्यायाम और बीमारी के अनुकूल कैसे होता है। यह प्रविष्टि इसे संदर्भ जैव रसायन और शरीर विज्ञान के रूप में प्रस्तुत करती है और आहार संबंधी नुस्खे या व्यक्तिगत चिकित्सा निर्णयों का आधार नहीं है।
History
ईंधन चयन का व्यवस्थित अध्ययन रैंडल और सहयोगियों के 1963 के ग्लूकोज-फैटी एसिड चक्र के विवरण के साथ आगे बढ़ा, जिसने दो मुख्य ईंधनों के बीच प्रतिस्पर्धा के लिए एक जैव रासायनिक तंत्र दिया। मानव उपवास के कहिल के अध्ययनों ने फिर यह बताया कि शरीर के पसंदीदा ईंधन समय के साथ कैसे बदलते हैं, और सेलुलर ऊर्जा सेंसर पर बाद के काम ने सब्सट्रेट पसंद को चयापचय के व्यापक विनियमन से जोड़ा।
Key figures
- Philip Randle
- George Cahill
- Eric Newsholme
- D. Grahame Hardie
Related topics
Seminal works
- randle-1963
- cahill-2006
Frequently asked questions
- चयापचय ईंधन पदानुक्रम से क्या अभिप्राय है?
- यह विचार है कि शरीर एक साथ सभी ईंधनों का समान रूप से उपयोग नहीं करता है, बल्कि उनके उपयोग को श्रेणीबद्ध और समायोजित करता है, उपलब्धता, ऊतक आवश्यकताओं और भोजन के बाद या उपवास की स्थिति के आधार पर विशेष सब्सट्रेट्स को प्राथमिकता देता है।
- सभी ऊतक उपलब्ध किसी भी ईंधन को क्यों नहीं जला सकते?
- ऊतक अपने एंजाइमों और संरचनाओं में भिन्न होते हैं: लाल रक्त कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया की कमी होती है और वे ग्लूकोज पर निर्भर करती हैं, मस्तिष्क सामान्य रूप से ग्लूकोज पर निर्भर करता है लेकिन कीटोन के अनुकूल हो सकता है, और मांसपेशियां और हृदय आसानी से फैटी एसिड का उपयोग करते हैं; ये अंतर ऊतक-विशिष्ट ईंधन प्राथमिकताएं बनाते हैं।