Het metabolische water is het water dat in een organisme of levend wezen wordt gegenereerd als een product van het oxidatieve metabolisme van voedingsstoffen. Door katabolisme vindt de afbraak van voedingsstoffen plaats, met de productie van energie, kooldioxide en metabolisch water.
Metabool water wordt ook wel verbrandings-, oxidatiewater of water genoemd dat endogeen door het lichaam wordt geproduceerd. Het vertegenwoordigt een klein deel, slechts 8 tot 10%, van het totale water dat het lichaam nodig heeft.
Metabool water gegenereerd in de mitochondriën in de elektronentransportketen. Bron: Mitochondrial_electron_transport_chain-Etc4.svg: Fvasconcellos 22:35, 9 september 2007 (UTC) afgeleid werk: Masur
Een gemiddelde volwassene produceert ongeveer 300 tot 350 ml metabolisch water per dag. Deze hoeveelheid water die tijdens het metabolisme wordt gegenereerd, vormt slechts een kleine fractie van het water dat het lichaam nodig heeft om te leven.
De productie van metabolisch water is essentieel voor het levensonderhoud van sommige dieren in de woestijn, zoals kamelen. Het is beschreven als cruciaal voor insecten en andere dieren die in droge omgevingen leven.
Het is een indicator van de stofwisseling van het lichaam; de bepaling ervan is echter niet eenvoudig. Het is gemakkelijker om de uitgeademde of uitgeademde CO 2 te meten als gevolg van oxidatieve stofwisseling dan de hoeveelheid gegenereerde stofwisselingswater.
Metabole waterproductie
Metabool water wordt in het lichaam gegenereerd tijdens de enzymatische afbraak van organische stoffen zoals vetten, koolhydraten en eiwitten. Volledige oxidatie van deze voedingsstoffen vindt plaats door cellulair metabolisme dat wordt uitgevoerd onder aërobe omstandigheden of in aanwezigheid van zuurstof.
Nutriëntenoxidatie is een complex en langzaam proces dat verschillende chemische reacties omvat die plaatsvinden in katabole stadia of routes. Verschillende van deze routes zijn in het begin specifiek voor elk type voedingsstof, en eindigen het proces met routes of reacties die veel voorkomen.
Deze oxidatie eindigt met cellulaire ademhaling in het binnenmembraan van de mitochondriën met de productie van energie of ATP (Adenosine trifosfaat).
Gelijktijdig met oxidatieve fosforylering (ATP-productie) worden CO 2 en metabolisch water gevormd. Er zijn vier enzymen in het membraan: NADH-dehydrogenase, barnsteendehydrogenase, cytochroom C en cytochroomoxidase (ook bekend als het flavoproteïne-cytochroomsysteem).
In dit systeem worden de elektronen en waterstofatomen van NADH en FADH opgevangen, het product van de reacties van katabolisme of oxidatie van voedingsstoffen. Ten slotte voegen deze waterstofatomen zich in dit enzymatische complex samen met zuurstof om metabool water te produceren.
Van vetten
De oxidatie van vetten of lipiden vindt plaats bij de oxidatie van vrije vetzuren, zoals bijvoorbeeld tripalmitaat. Dit katabole proces omvat bèta-oxidatie, waarbij het vetzuur wordt geoxideerd om acetyl-CoA te vormen dat naar de Krebs-cyclus gaat.
Zodra acetyl-CoA in de cyclus is opgenomen, worden de reducerende equivalenten NADH en FADH 2 gevormd, die in de ademhalingsketen terechtkomen. Ten slotte worden de elektronen van de waterstofatomen getransporteerd naar de enzymen van de keten die ATP, CO 2 en metabolisch water produceren.
De vorming van metabolisch water door de oxidatie van het vetzuur tripalmitaat kan als volgt worden samengevat:
2C 51 H 98 O 6 + 145O 2 → 102CO 2 + 98H 2 O
Het katabolisme van het vet dat in de bult van kamelen is opgeslagen, voorziet hen van het water dat ze nodig hebben om te overleven in woestijngebieden.
Van koolhydraten
De oxidatieve route voor koolhydraten omvat de reacties van glycolyse met de productie van pyrodruivenzuur en een watermolecuul. In aanwezigheid van zuurstof komt pyrodruivenzuur de mitochondriale matrix binnen, waar het wordt omgezet in acetyl-CoA en zich aansluit bij de Krebs-cyclus.
Deze cyclus is de gebruikelijke route van het metabolisme van voedingsstoffen, de geproduceerde reducerende equivalenten worden geoxideerd in de ademhalingsketen.
De volgende vergelijking kan worden gebruikt om de metabolische waterproductie uit de volledige oxidatie van glucose samen te vatten:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
Wanneer glycogeen, een complex koolhydraat, wordt geoxideerd door een proces dat glycogenolyse wordt genoemd, komen metabolisch water en glucose vrij.
Van eiwitten
Eiwitkatabolisme is complexer dan beschreven voor vetten en koolhydraten, aangezien eiwitten niet volledig worden geoxideerd. Tot de eindproducten van eiwitkatabolisme behoren ureum, enkele stikstofverbindingen, evenals CO 2 en metabolisch water.
Productiebalans
De geschatte balans van de metabolische waterproductie kan worden uitgedrukt door de oxidatie van 100 g van elke voedingsstof. Het kan ook worden beschouwd als een geschatte of gemiddelde hoeveelheid water die in 24 uur of een dag wordt geproduceerd.
De productiebalans is bijna 110 g water voor elke 100 g geoxideerd vet. De hoeveelheid metabool water die in 24 uur wordt geproduceerd door de oxidatie van vetzuren is 107 ml.
Ongeveer 60 g metabolisch water wordt geproduceerd voor elke 100 g metabolisch geoxideerde koolhydraten in het lichaam. De hoeveelheid geproduceerd uit koolhydraten gemiddeld gedurende een dag is bijna 55 ml.
En met eiwitten wordt er minder water gegenereerd, ongeveer 42 gram voor elke 100 gram eiwit. Het eiwitoxidatiewater dat gedurende één dag wordt gegenereerd, is gemiddeld gelijk aan 41 ml.
Eerder werd vermeld dat een volwassene slechts 8 tot 10% metabolisch water produceert, van het totale water dat hij nodig heeft. Uw lichaam, in goede gezondheid, levert elke dag ongeveer 300 tot 350 ml metabool water.
Belang
Zoals gezegd, wordt de bijdrage aan de dagelijkse hoeveelheid water die het lichaam nodig heeft als klein beschouwd. De bijdrage ervan is echter aanzienlijk bij het voldoen aan de vochtbehoefte van de atleet tijdens langdurige inspanning.
Door oxidatie van voedingsstoffen wordt per dag ongeveer 300 tot 350 ml metabool water geproduceerd. De productie neemt echter ook toe in die gevallen waarin de wateropname afneemt.
Hoewel de fysiologische mechanismen niet goed gedefinieerd zijn, vormt de productie van metabolisch water een compensatiemechanisme voor het verlies van lichaamsvloeistoffen. Hoewel zijn bijdrage aan de waterhomeostase van het lichaam vaak wordt genegeerd, is het belangrijk om te overwegen.
Er zijn levende wezens die voor hun levensonderhoud uitsluitend afhankelijk zijn van metabolisch water, zoals kamelen die in de woestijn leven. Trekvogels die lange non-stop vluchten maken, zijn er ook exclusief van afhankelijk om te overleven, en dat geldt ook voor verschillende soorten insecten.
Referenties
- Diaz, OG (1987). Biochemie en fysiologie. Mexico: Interamerican.
- Edney EB (1977) Metabolisch water. In: Waterbalans in geleedpotigen op het land. Zoophysiology and Ecology, deel 9. Springer, Berlijn, Heidelberg.
- Ganong, WF (2004). Medische fysiologie. (19 een editie). Mexico: The Modern Manual.
- Murray, RK, Granner, DK Mayes, PA en Rodwell, VW (1992). Harper's Biochemistry. (12 e editie). Mexico: The Modern Manual.
- Wikipedia. (2019). Metabool water. Hersteld van: en.wikipedia.org