Metabolism - definiții

Metabolismul (metabolismul) este o colecție a tuturor reacțiilor chimice care apar în organism. Toate aceste reacții sunt împărțite în 2 grupuri.

1. Metabolismul plastic (anabolism, asimilare, biosinteză) este atunci când substanțele mai complexe sunt fabricate (sintetizate) din substanțe simple. De exemplu:

  • în timpul fotosintezei, glucoza este sintetizată din dioxid de carbon și apă
  • în celulele umane din substanțe organice simple (aminoacizi, glucoză etc.) aduse de sânge din sistemul digestiv, sunt sintetizate substanțe organice complexe, de exemplu, din aminoacizi - proteine, din glucoză - glicogen.

2. Metabolismul energetic (catabolism, disimilare, descompunere) - atunci când substanțele complexe se descompun în altele mai simple, iar energia este eliberată. De exemplu:

  • în sistemul digestiv uman, substanțele organice complexe din alimente (proteine, grăsimi, carbohidrați) se descompun în altele mai simple (proteine ​​în aminoacizi, glucide în glucoză), în timp ce energia este eliberată sub formă de căldură.
  • glucoza este oxidată de oxigen în dioxid de carbon și apă, în timp ce se formează energie, care este stocată în 38 ATP.

Atenție, ATF!
În timpul metabolismului energetic, toate substanțele se dezintegrează, iar ATP este sintetizat. În timpul schimbului de plastic, toate substanțele sunt sintetizate, iar ATP se descompune.

metabolism

Metabolismul, totalitatea proceselor chimice din organismele vii. transformări care le asigură creșterea, activitatea vitală, reproducerea, contactul constant și schimbul cu mediul. Mulțumesc lui O. V. există o divizare și sinteză a moleculelor care alcătuiesc celulele, formarea, distrugerea și reînnoirea structurilor celulare și a substanței intercelulare. De exemplu, la om, jumătate din proteinele tisulare sunt clivate și reconstruite în medie în decurs de 80 de zile, proteinele ficatului și serului sanguin sunt reînnoite la jumătate la fiecare 10 zile, iar proteinele musculare - 180, dep. enzime hepatice - la fiecare 2 - 4 ore O. sec. inseparabil de procesele de conversie a energiei: energie chimică potențială. conexiuni organice complexe. molecule ca rezultat al substanței chimice. transformările sunt transformate în alte tipuri de energie, utilizate pentru sinteza de noi compuși, pentru menținerea structurii și funcției celulelor, a temperaturii corpului, pentru efectuarea muncii etc. Toate reacțiile oxigenului. iar transformările energetice continuă cu participarea biolului. catalizatori - enzime. Într-o mare varietate de organisme O. sec. diferă în ordinea și asemănarea secvenței transformărilor enzimatice, în ciuda sortimentului mare de substanțe chimice. conexiunile implicate în schimb. În același timp, fiecare specie este caracterizată de un tip special de materie organică fixat genetic, condiționat de condițiile existenței sale..

O. în. constă din două procese interconectate care apar simultan în organism - asimilare și disimilare, sau anabolism și catabolism. În timpul catabolismului. transformările divizează organice mari. molecule la compuși simpli cu o eliberare simultană de energie, care este stocată sub formă de legături fosfat bogate în energie, Ch. arr. în molecula acidului adenozin trifosforic (ATP) și a altor compuși bogați în energie. Catabolice. transformările se efectuează de obicei ca rezultat al hidroliticului. și se oxidează, reacționează și se desfășoară atât în ​​absența oxigenului (cale anaerobă - glicoliză, fermentare), cât și cu participarea sa (cale aerobă - respirație). A doua cale este din punct de vedere evolutiv mai tânără și mai energică. mai avantajoasă în privința respectului. Oferă degradare organică completă. molecule la CO2 si H2O. Diverse organice conexiuni în timpul catabolice. procesele se transformă într-un număr limitat de molecule mici (pe lângă CO2 si H2O): carbohidrați - în trioză fosfați și (sau) piruvat, grăsimi - în acetil-CoA, propionil-CoA și glicerină, proteine ​​- în acetil-CoA, oxaloacetat, α-cetoglutarat, fumarat, succinat și produsele finale ale metabolismului azotului - uree, amoniac, acid urinar etc..

În timpul anabolizantului. transformări, apare biosinteza moleculelor complexe din molecule precursoare simple. Organismele autotrofe (plantele verzi și anumite bacterii) pot efectua sinteza primară a materiei organice. compuși din CO2 folosind energia luminii solare (fotosinteza) sau energia oxidării anorganice. substanțe. Heterotrofii sintetizează organic. compuși numai datorită energiei și produselor formate ca urmare a catabolismului. transformări. În acest caz, materia primă inițială pentru procesele de biosinteză este un număr mic de compuși, inclusiv acetil-CoA, succinil-CoA, riboză, acid piruvic, glicerină, glicină, aspartic, glutamic și alți aminoacizi. Fiecare celulă își sintetizează proteinele, grăsimile, carbohidrații și alți compuși caracteristici. De exemplu, glicogenul muscular este sintetizat în celulele musculare, mai degrabă decât eliberat din ficat de sânge. De regulă, sinteza include restaurarea, etapizarea și este însoțită de consum de energie.

Catabolismul și anabolismul apar în celule în același timp și vor încheia stadiul catabolismului. transformările reprezintă stadiul inițial al anabolismului. Cu toate acestea, catabolice. și anabolizanți. moduri de O. sec nu se potrivesc între ele. De exemplu, 12 enzime sunt implicate în divizarea glicogenului în lapte, fiecare catalizând departamentul. etapa acestui proces. Sinteza glicogenului din lapte în - tine include doar 9 etape enzimatice, reprezentând respectiv circulația. etapele catabolismului, iar cele 3 lipsă sunt înlocuite cu alte reacții enzimatice, secara este folosită doar pentru biosinteză. Catabolic nu se potrivesc. și anabolizanți. modalități de schimb între proteine ​​și aminoacizi sau între grăsimi to-tami și acetil-CoA. Mai mult, decomp. reacțiile metabolice sunt limitate la anumite părți ale celulei. Întregul sistem enzimatic al glicolizei este localizat în fracțiunea solubilă a citoplasmei. Procesele asociate cu biol sunt concentrate în mitocondrii. oxidare și oxidare. fosforilarea, în lizozomi - hidrolitici. enzimele, procesele de biosinteză a proteinelor se desfășoară în ribozomi, iar biosinteza lipidelor în endoplasmă. rețele etc. În dif. părți ale celulei sunt reacții localizate și incompatibile chimic. De exemplu, oxidarea acizilor grași este catalizată de un set de enzime localizate în mitocondrii, în timp ce sinteza acizilor grași din acetil-CoA este catalizată de un alt set de enzime localizate în citoplasmă.

Deși catabolică și anabolică. căile sunt efectuate de seturi specifice de enzime, sunt conectate constant de etapele generale ale secolului O. (vezi diagrama). Naib, un important produs intermediar comun al secolului O., care participă la toate procesele, este acetil-CoA. Ciclul transformărilor (acidul cytricarboxilic) are o mare importanță, în timpul căruia acetil-CoA este oxidat complet la CO printr-o serie de produse intermediare2 si H2O. În același timp, acetil-CoA începe sinteza acizilor grași, a colesterolului, a unui număr de compuși care conțin azot etc..

În procesul de evoluție, organismele au dezvoltat sisteme de reglare delicate, care asigură un grad ridicat de ordinea și consistența reacțiilor și le permit să se adapteze la schimbările condițiilor de mediu. Pentru toate organismele, există elemente de bază. sisteme identice de reglare care acționează la nivelul secolului O. celular. În acest caz, intensitatea și focalizarea biochimicului. reacțiile pot fi reglate afectând fie activitatea enzimei prin inhibarea sau activarea acesteia, fie sinteza sau degradarea acesteia. Un rol important în reglare îl are ordonarea strictă a aranjării enzimelor în structurile celulare, precum și selectiv. permeabilitate biol. membrane. Organismele foarte dezvoltate au mecanisme de reglare suplimentare - nervoase și hormonale. Atrofia țesuturilor după denervare indică importanța impulsurilor nervoase pentru secolul O. celular. Hormonii îndeplinesc funcții de control în celule și țesuturi, fie prin afectarea directă a enzimelor sau sinteza lor, fie prin afectarea permeabilității membranelor celulare, func. starea organelor celulare și sistemul ciclic. nucleotide.

METABOLISM

Vedeți ce este „SCHIMB DE SUBSTANȚE” în ​​alte dicționare:

SCHIMB DE SUBSTANȚE - (metabolism), un set de transformări chimice din organisme care asigură creșterea, activitatea vitală și reproducerea acestora. Baza metabolismului este formată din procese interconectate de sinteză (anabolism) și degradare (catabolism), care vizează...... Enciclopedia modernă

Metabolism - (metabolism), un set de transformări chimice în organisme care asigură creșterea, activitatea vitală și reproducerea acestora. Baza metabolismului este formată din procese interdependente de sinteză (anabolism) și degradare (catabolism), care vizează...... Dicționar enciclopedic ilustrat

SCHIMB DE SUBSTANȚE - (metabolism) un set de toate modificările chimice și toate tipurile de transformări ale substanțelor și energiei din organisme care asigură dezvoltarea, activitatea vitală și auto-reproducerea organismelor, relația lor cu mediul și adaptarea la schimbări......

Metabolism - vezi Metabolism. Dicționar enciclopedic ecologic. Chișinău: Redacția principală a Enciclopediei Sovietice Moldovenești. I.I. Bunicule. 1989. Metabolismul transformării substanțelor (și energiei) în organisme, asigurând viabilitatea lor... Dicționar ecologic

metabolism - metabolism Dicționar de sinonime rusești. metabolism n., număr de sinonime: 1 • metabolism (3) Dicționar de sinonime ASIS. V.N. Trishin... Dicționar de sinonime

Metabolism - EXCHANGE, a, m. Dicționarul explicativ al lui Ozhegov. SI. Ozhegov, N.Yu. Șvedova. 1949 1992... Dicționarul explicativ al lui Ozhegov

metabolism - vezi metabolism. (Sursa: „Microbiology: glossary of terms”, Firsov NN, M: Bustard, 2006)... Dicționar de microbiologie

metabolism - - [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Subiecte de biotehnologie EN metabolism... Ghidul traducătorului tehnic

Metabolism - Ficatul este cel mai important organ metabolic la animale (fotografia unui ficat de șobolan) Metabolism (din grecescul μεταβολή, „transformare, schimbare”), metabolismul este un proces complet de transformare a substanțelor chimice în organism, asigurând creșterea, dezvoltarea,...... Wikipedia

Metabolismul - sau metabolismul, care este baza vieții, ordinea naturală de transformare a substanțelor și a energiei în sistemele vii, care vizează conservarea și auto-reproducerea acestora; ansamblul tuturor reacțiilor chimice care au loc în organism. F. Engels,...... Marea enciclopedie sovietică

Metabolismul în organismele ființelor vii.

Metabolismul sau metabolismul este o gamă completă de reacții chimice și procese care au loc într-o celulă vie, asigurându-i activitatea vitală, creșterea, divizarea și interacțiunea cu mediul extern..

Metabolismul corect asigură defalcarea și asimilarea moleculelor substanțelor care alcătuiesc celulele sau sunt necesare pentru funcționarea, distrugerea, reînnoirea celulelor și a substanței intercelulare. Datorită metabolismului adecvat, învelișul tisular al corpului este reînnoit în 80 de zile, proteinele din fibre musculare sunt reînnoite în 180 de zile, celulele hepatice și serul sanguin sunt reînnoite în 10 zile, iar unele enzime hepatice - în doar 2-4 ore.

Metabolismul este indisolubil legat de conversia energiei. Ca urmare a reacțiilor chimice, energia potențială din moleculele organice complexe este convertită în alte tipuri de energie, care este utilizată pentru toate procesele vitale ale celulelor. Toate aceste procese au loc cu participarea catalizatorilor - enzime. Fiecare tip de organism viu are un metabolism unic, specific acestei specii. Metabolismul fiecărei specii se datorează în primul rând condițiilor habitatului și existenței sale în general..

Metabolismul constă din două procese principale, care sunt indisolubil legate între ele și continuă simultan:

  • Anabolism (asimilare);
  • Catabolism (disimilare).

Anabolismul (metabolismul plastic) este sinteza (construcția) moleculelor organice complexe din cele mai simple obținute ca urmare a catabolismului.

Procesele catabolice sunt un complex de reacții chimice care descompun molecule mari în altele mai mici care ar putea trece în celulă. În același timp, se eliberează energie, pe care organismele o depozitează de obicei în molecule de ATP (acid adenozin trifosforic). Catabolismul apare de obicei în timpul reacțiilor oxidative sau hidrolitice. În același timp, astfel de procese continuă atât cu participarea oxigenului (respirație, cale aerobă), cât și fără participarea acestuia (fermentare, glicoliză - cale anaerobă).

În funcție de tipul de metabolism, există două tipuri de organisme vii:

1) Heterotrofii sunt organisme care sintetizează compuși organici din produse care se formează ca urmare a catabolismului și a energiei eliberate în proces. Materiile prime inițiale pentru formarea țesuturilor unor astfel de organisme sunt substanțe organice simple. Din acești compuși, fiecare celulă sintetizează individual compușii de care are nevoie. Astfel, sinteza proteinelor poate apărea in situ (glicogenul este sintetizat direct în mușchi, mai degrabă decât alimentat cu sânge din ficat).

2) Autotrofele sunt organisme care pot sintetiza compuși organici din dioxid de carbon folosind reacții de oxidare (chemosinteză) și lumina soarelui (fotosinteză). Aceste organisme sunt unele tipuri de bacterii și plante verzi..

Odată cu dezvoltarea organismelor vii în timpul evoluției, sistemele de reglementare au devenit mai complexe și ordonate. Astăzi, organismele foarte dezvoltate au mecanisme hormonale de reglare suplimentare și mecanisme neuronale care fie afectează direct sinteza enzimelor, fie enzimele în sine, și pot afecta, de asemenea, sensibilitatea celulelor la o anumită enzimă..

Ce este metabolismul și care sunt motivele încălcării acestuia?

Oamenii de știință au dat mult timp o definiție precisă a metabolismului. Ce este metabolismul? Acesta este un complex de reacții chimice complexe care apar în corpul uman sau în alte ființe vii și care îi afectează viabilitatea, menținând vitalitatea, creșterea, dezvoltarea și reproducerea, precum și protecția împotriva efectelor negative ale mediului. Metabolismul este o condiție prealabilă pentru existența normală a unui organism viu.

Aprovizionarea regulată a substanțelor nutritive către celule, precum și excreția constantă a produselor de degradare finală rezultate din diferite procese chimice, stau la baza metabolismului biochimic și energetic. Esența acestor fenomene și rezultatul impactului lor asupra unui organism viu este studiat de o astfel de știință precum biologia. Ce este metabolismul, care este efectul ratei proceselor biochimice și energetice asupra modificărilor formei și structurii corpului, nutriției și stilului de viață, precum și adaptabilitatea la diferite condiții ale existenței umane? Toate acestea sunt categorii de cercetări biologice.

Principalele tipuri de metabolism

Să aruncăm o privire mai atentă asupra procesului în sine și a definiției acestuia. Ce este metabolismul? Acesta este un proces care facilitează procesarea substanțelor nutritive provenite din exterior (proteine, grăsimi, carbohidrați, vitamine, apă și minerale), în urma căreia organismul uman își creează propriile proteine, carbohidrați și grăsimi. În acest caz, produsele de descompunere (descompunere), cu alte cuvinte, deșeurile sunt excretate folosind sistemul excretor în mediul extern. Biologii au identificat mai multe tipuri principale de procese metabolice.

Acestea sunt metabolismul proteinelor, lipidelor (grăsimilor), glucidelor, sării și apei. Diferite enzime care sunt implicate în conversia diferiților nutrienți sunt în același timp o componentă necesară a digestiei. Ele ne structurează nutriția. În acest caz, metabolismul este reglat de enzime în direcția corectă..

Cele mai importante două etape interconectate ale procesului metabolic

Cum apar transformările biochimice în interiorul corpului? Cum fluctuează rata metabolică? La o persoană sănătoasă, procesele metabolice din organism sunt intense și rapide..

Tehnologia acestor reacții chimice include două etape paralele, interconectate, continue: disimilarea și asimilarea..

Anabolismul (asimilarea) este un proces asociat cu formarea compușilor necesari, în timpul sintezei cărora energia este absorbită.

Catabolismul (disimilarea) este un proces care, dimpotrivă, promovează descompunerea diferitelor substanțe și, ca urmare, eliberarea de energie. Principalul catalizator (accelerator) al acestui proces oxidativ este considerat pe bună dreptate oxigen.

Factori care afectează metabolismul bazal

Oferind o definiție a ceea ce este metabolismul, oamenii de știință au identificat cheltuielile minime necesare de nutrienți și energie pentru a menține activitatea vitală a corpului în condiții ideale de confort atunci când o persoană este odihnită. Intensitatea proceselor metabolice poate fi influențată de:

  • memoria genetică sau ereditatea;
  • vârsta persoanei (deoarece rata metabolică scade treptat de-a lungul anilor);
  • condiții climatice;
  • activitate fizică sau lipsa acesteia;
  • greutatea corpului uman (persoanele supraponderale au nevoie de mai multe calorii pentru a-și menține viața).

În căutarea unui răspuns la întrebarea care este metabolismul bazal sau metabolismul bazal, fiziologii propun să ia în considerare 4 factori: sex, vârstă, înălțime și greutatea corporală a unei persoane. În medie, intensitatea ratei metabolice bazale este de 1 kcal pe oră la 1 kg de greutate corporală. La bărbați, metabolismul bazal pe zi este de aproximativ 1500-1700 kcal. Pentru femei, această cifră este de aproximativ 1300-1500 kcal. La copii, metabolismul este de obicei mai mare decât la adulți, dar scade treptat de-a lungul anilor.

Metabolism și echilibru energetic

Fiecare persoană are un indicator individual al nivelului de metabolism și energie. Aportul de energie din exterior împreună cu hrana și cheltuielile acesteia pentru susținerea vieții corpului (metabolismul de bază plus consumul de energie pentru activitatea fizică și mentală) trebuie echilibrate. Această energie este măsurată în unități de căldură - kilocalorii. Echilibrul dintre cantitatea de energie furnizată și consumată asigură un echilibru energetic normal.

Reglarea proceselor metabolice

Sub influența factorilor care afectează metabolismul bazal și diferența dintre aportul și consumul de calorii, intensitatea proceselor metabolice se schimbă. Cel mai important rol în reglare la toate nivelurile aparține sistemului nervos. Modificările pot apărea direct în țesuturi sau în organe și pot fi, de asemenea, o consecință a reglării cantității și activității enzimelor și hormonilor.

Ce este tulburarea metabolică și care sunt cauzele acesteia

Cu diverse tulburări metabolice, pot apărea consecințe grave, uneori ireversibile. Întreruperile metabolismului glucidic pot provoca dezvoltarea diabetului zaharat, metabolismul necorespunzător al lipidelor poate duce la acumularea de colesterol dăunător, care provoacă boli vasculare și cardiace. Un exces de radicali liberi duce la îmbătrânire prematură și probleme de cancer. Motivele unor astfel de eșecuri pot fi atât interne, cât și externe..

Ce este tulburarea metabolică din interior? Acestea sunt diverse probleme genetice asociate cu un factor ereditar (mutația genică care codifică sinteza enzimelor care cauzează defecte metabolice). Alte cauze pot fi boli ale sistemului nervos, tulburări endocrine (disfuncție a glandei tiroide, hipofiză, suprarenale).

Din motive externe, fiziologii atribuie tulburări în dietă (supraalimentare, diete dezechilibrate și așa mai departe), ignorând regulile unui stil de viață sănătos. Aflând ce este un metabolism incorect, este necesar să ne amintim: există atât cauze individuale ale apariției acestuia, cât și complexe, când, împreună cu o boală, o persoană poate avea tulburări în dietă, inactivitate fizică.

Metabolismul grăsimilor

Metabolizarea lipidelor (grăsimilor) merită o discuție specială. Grăsimile din corpul uman sunt cea mai bogată sursă de energie. Ce este metabolismul lipidic? Oxidarea lipidelor eliberează mai multă energie decât carbohidrații și proteinele combinate. În plus față de o cantitate mare de energie, descompunerea grăsimilor creează multă umiditate, care susține schimbul de apă.

Grăsimile corporale sunt substanțe nutritive esențiale. Vitaminele individuale se dizolvă în lipide, ele servesc ca o componentă a membranelor celulare, material pentru sinteza anumitor hormoni și enzime și sunt implicate în transmiterea neuromusculară. Țesutul adipos îndeplinește o funcție termoizolantă și de protecție, înmoaie și hidratează pielea. O cantitate suficientă și echilibrată de grăsimi din dietă garantează metabolismul corect al lipidelor, sănătatea și aspectul excelent.

Ce este un metabolism rapid sau cum să te îngrași

Cât de des oamenii, nemulțumiți de slăbiciunea lor, se plâng că mâncarea nu le este bună. Nu pot câștiga greutate optimă datorită metabolismului rapid. Rata metabolică crescută este inerentă genetic la persoanele cu un tip de corp ectomorf. Acestea se caracterizează printr-o cantitate mică de grăsime subcutanată și o rată lentă de formare musculară. Ce este metabolismul rapid? Aceasta este o rată mare de reacții metabolice.

Persoanele cu un astfel de „dar al naturii” sunt recompensate cu o activitate sporită, o formă fizică bună și nu sunt supuse apariției excesului de greutate corporală. După 30 de ani, în special la femei, ca urmare a inactivității fizice și a malnutriției, poate apărea îngroșarea stratului de grăsime subcutanat în anumite părți ale corpului. Acest lucru este parțial rezultatul faptului că, la fiecare șase luni, începând cu această vârstă, rata metabolică scade cu 3-4%. Dar corectarea cifrei în aceste cazuri este foarte simplă: trebuie doar să respectați o dietă echilibrată și să creșteți activitatea fizică.

Cum se restabilește metabolismul corect?

Mulți iubitori de diete stricte dezechilibrate care garantează pierderea rapidă în greutate se găsesc în curând într-o dilemă. Continuând să reducă conținutul de calorii al dietei, primesc o scădere a ratei metabolice, ceea ce duce la fixarea săgeții solzilor. Un deficit de calorii nu mai duce la scăderea în greutate. În acest caz, nutriționiștii recomandă creșterea metabolismului. Ce este un metabolism accelerat? Acesta este un mic dejun obligatoriu de dimineață, mese echilibrate fracționate în timpul zilei, o cantitate mare de apă băută, antrenamente aerobe și anaerobe, plimbări în aer curat, vizite la saune și băi, somn de cel puțin 8-9 ore. În plus, este necesar să se includă în dietă alimente care accelerează metabolismul: condimente (piper, scorțișoară, ghimbir, muștar), fructe de mare, citrice (grapefruit), ginseng, vitamine B, ceai verde.

Practic, ce este ideal metabolismul? Acesta este un raport competent între cantitatea de alimente consumate și consumul acestora. Un mic dejun devreme va ajuta corpul să se „trezească” și să înceapă procesul metabolic, nutriția fracționată va furniza substanțe vitale fără foamea și dăunează organismului, iar activitatea fizică va conduce corpul la forma dorită. Pe de altă parte, foamea încetinește și oprește metabolismul, ceea ce duce la sfârșitul procesului de slăbire..

Concluzie

Prevenirea tulburărilor metabolice constă nu numai în vizite regulate la medic, ci și într-o dietă sănătoasă, program de lucru competent și odihnă adecvată, respectarea standardelor de mediu și sanitare (pe cât posibil) și activitate fizică. Știind ce este metabolismul, vă puteți asigura funcționarea impecabilă a corpului și puteți rămâne sănătos mulți ani!

Ce este metabolismul și cum poate fi de fapt îmbunătățit

Cuvântul metabolism sau metabolism este familiar pentru oricine slăbește sau încearcă să se îngrașe. Este obișnuit să îl înțelegem ca un complex de procese chimice și reacții energetice care apar în corpul uman. Metabolismul determină în mare măsură aspectul și sănătatea unei persoane, durata și calitatea vieții.

Ce este metabolismul

Orice organism viu, inclusiv unul uman, este un laborator chimic complex. Substanțele care pătrund în interior în timpul mâncării, respirației și altor procese intră în interacțiune continuă cu moleculele și atomii din corp, datorită cărora se eliberează energia necesară pentru activitatea organelor interne..

Procesele metabolice sunt asociate cu următoarele:

  • Prelucrarea componentelor care vin cu alimentele;
  • Transformarea lor în componente simple;
  • Eliberarea de elemente reziduale din celulele corpului;
  • Saturația celulelor cu materialul necesar.

Un organism viu nu poate exista fără metabolism. Vă permite să vă adaptați la influența diferiților factori externi. Natura înțeleaptă a făcut acest proces automat. Reacțiile de schimb permit celulelor, organelor și țesuturilor să se recupereze rapid singure după încălcări și factori negativi din exterior. Datorită metabolismului, procesele de regenerare sunt asigurate. Face din corpul uman un sistem extrem de complex extrem de organizat, care este capabil de autoreglare și autoconservare, participă la procesele respiratorii, regenerarea țesuturilor, reproducerea, creșterea și așa mai departe..

Dacă te interesezi despre ce este metabolismul sau metabolismul în cuvinte simple, atunci esența sa constă în procesarea componentelor chimice și transformarea lor în energie. Aceste procese constau din două etape, care sunt între ele:

Aceste două procese rulează simultan, dar sunt fundamental diferite. Catabolismul provoacă descompunerea alimentelor care intră în organism, mai întâi în macronutrienți și apoi în componente simple. Ca urmare a acestui proces, energia este eliberată, care este măsurată în kilocalorii. Pe baza acestei energii, moleculele sunt construite pentru celulele și țesuturile corpului. Anabolismul implică sinteza componentelor simple în unele complexe și necesită costuri energetice considerabile..

Energia eliberată ca rezultat al proceselor metabolice se îndreaptă spre activitatea fizică și cursul proceselor interne din corp. Mai mult, acesta din urmă ia aproximativ 80 la sută din acesta, restul este cheltuit pentru activitate fizică.

De asemenea, este obișnuit să se elimine metabolismul plastic și energetic. Metabolismul plastic implică procese în urma cărora se formează noi structuri și compuși caracteristici corpului în celule.

Metabolismul energetic este transformarea energiei, în urma căreia, datorită oxidării biologice, se eliberează energie, care este necesară pentru viața celulelor, a organelor, a țesuturilor și a corpului în ansamblu..

Metabolismul bazal și factorii care îl afectează

Ce este metabolismul bazal? Acest termen se referă la cantitatea de calorii pe care corpul o arde pentru a menține viața. Acest metabolism reprezintă până la 75% din toate caloriile consumate de organism. Următorii factori influențează rata metabolică bazală:

  • Podea. La bărbați, în condiții egale, nivelul metabolismului bazal este mai mare decât la femei, deoarece acestea au mai multă masă musculară.
  • Structura corpului. Cu cât sunt mai mulți mușchi, cu atât metabolismul este mai rapid. Un procent crescut de grăsime, pe de altă parte, o încetinește..
  • Creştere. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare rata metabolică bazală..
  • Vârstă. Cel mai înalt nivel de procese metabolice la copii, încetinește odată cu vârsta.
  • Activitate fizica. Exercitarea regulată vă poate ajuta să ardeți grăsimi și să măriți masa musculară, ceea ce vă ajută să vă accelerați metabolismul de bază.
  • Alimente. Atât supraalimentarea, cât și postul frecvent afectează în mod negativ metabolismul, încetinindu-l.

Tulburare metabolică: ce este

Metabolismul uman afectează intrarea în corpul său a tuturor componentelor necesare. Tulburările metabolice provoacă diverse tulburări fiziologice, de exemplu, creșterea în greutate și obezitatea.

Eșecurile proceselor metabolice pot fi provocate de o serie de factori: alimentație nesănătoasă, boli endocrine și alte boli, obiceiuri proaste, stres constant, factori de mediu și așa mai departe..

Tulburările metabolice, atât într-o direcție, cât și în cealaltă, provoacă schimbări în funcționarea corpului. Se pot simți prin următoarele simptome:

  • păr și unghii fragile, probleme cu pielea, cariile dentare;
  • foame sau sete constantă;
  • o creștere sau scădere bruscă a greutății fără niciun motiv;
  • constipație cronică sau scaune libere.

Aceste caracteristici pot indica nu numai tulburări metabolice, ci și probleme de sănătate, așa că trebuie să contactați un endocrinolog pentru examinare și diagnostic.

Pe lângă metabolismul normal, acesta poate fi accelerat sau încetinit. Metabolism lent - ce este? În această stare a corpului, intensitatea proceselor de transformare a nutrienților care intră în organism este extrem de scăzută. Datorită încetinirii proceselor metabolice, nu toate caloriile care intră în organism sunt arse, ceea ce provoacă formarea excesului de grăsime.

Dacă vorbim despre metabolismul accelerat, atunci o persoană în acest caz cântărește prea puțin și nu poate câștiga în greutate chiar și cu o nutriție intensivă, deoarece componentele care intră în corpul său nu sunt complet absorbite. S-ar părea, ce este în neregulă cu asta? Cu toate acestea, o persoană cu o astfel de problemă poate simți o slăbiciune constantă, poate avea o imunitate slabă și poate fi prea susceptibilă la diferite tipuri de infecții. Adesea cauza acestei afecțiuni este tirotoxicoza - o boală a glandei tiroide.

Cum să încetinească metabolismul accelerat

Există mai puțini astfel de oameni, dar, cu toate acestea, există cei pentru care un metabolism rapid este o problemă, atunci când nu se pot îngrășa și se confruntă cu o stare de sănătate precară din acest motiv. De asemenea, această afecțiune nu este considerată normă și, în anumite cazuri, procesele metabolice trebuie încetinite. Pentru aceasta, se utilizează următoarele măsuri:

  • Pentru a accelera metabolismul, este recomandat să dormi suficient. Dar pentru a-l încetini, puteți dormi puțin mai puțin (dar nu prea mult, deoarece lipsa somnului este plină de probleme grave de sănătate). Lipsa somnului crește nivelul de cortizol din organism, ceea ce încetinește metabolismul.
  • Se recomandă să luați micul dejun nu imediat după trezire, ci puțin mai târziu, deoarece micul dejun devreme activează procesele metabolice.
  • Cafeaua revigorează și accelerează metabolismul, astfel încât cei care doresc să se îmbunătățească sunt sfătuiți să nu se lase prea duși cu ea.
  • Este mai bine să mănânci mai rar și în cantități mari - la urma urmei, toată lumea știe că nutriția fracționată accelerează metabolismul.
  • Produsele precum condimentele, citricele, ceaiul verde, proteinele accelerează procesele metabolice, deci nu trebuie să vă sprijiniți pe ele.
  • Încercați să mâncați alimente bogate în calorii.
  • Nu beți apă rece, deoarece în acest caz corpul va cheltui multă energie pentru ao încălzi.

Metabolism lent: ce să faci?

O încetinire a proceselor metabolice este cauza multor probleme și nu este vorba doar de excesul de greutate, ci și de patologii grave precum, de exemplu, diabetul zaharat..

Prin urmare, este important să știți cum să accelerați și ce metode sunt sigure pentru aceasta. Pentru a vă accelera metabolismul, ar trebui să acordați atenție următoarelor recomandări:

  • Uitați de foame și de diete rigide. Toate acestea doar încetinesc metabolismul. Se recomandă să mâncați fracționat - des și în porții mici. Acest mod ajută la accelerarea metabolismului și favorizează pierderea în greutate..
  • Somnul suficient este important, deoarece lipsa somnului încetinește procesele metabolice. Acest lucru se explică prin faptul că organismul, aflat în condiții de stres crescut, începe să economisească energie și încetinește metabolismul. În plus, lipsa somnului provoacă și producerea de hormoni ai stresului și acest lucru are și un impact negativ..
  • Activitatea fizică este o condiție importantă pentru metabolismul normal. Ajută la creșterea masei musculare, respectiv metabolismul este accelerat.
  • Antrenamentul la intervale de intensitate mare este util. Aceasta este activitatea ideală pentru a accelera metabolismul..
  • Încărcările de putere sunt utile și nu numai pentru bărbați, ci și pentru femei. Vor ajuta la menținerea mușchilor într-o formă bună, iar corpul va cheltui mai multă energie..
  • Se recomandă minimizarea alimentelor care încetinesc metabolismul în dietă. Acestea sunt în principal carbohidrați simpli, dulciuri, fast-food și alte substanțe nocive. Căutați o alternativă mai utilă pentru ei..
  • Dintre produsele care accelerează procesele metabolice, merită evidențiate proteinele, ceaiul verde, cafeaua neagră, condimentele, usturoiul, precum și nucile, semințele, fructele, legumele, ierburile. Aceste produse necesită multă energie, respectiv metabolismul este accelerat.
  • Adesea, cei care slăbesc refuză să mănânce grăsimi, ceea ce este o greșeală, deoarece lipsa lor este plină de tulburări metabolice și perturbări grave în organism. Trebuie să alegeți sursele lor benefice - uleiuri vegetale, avocado, pește și așa mai departe..

Acum știi ce este metabolismul și cum să-l normalizezi. Folosind reguli simple, o puteți face fără a afecta sănătatea..

Metabolism

Definiție

Metabolismul celular implică multe reacții chimice care au loc în organite și sunt necesare pentru a menține viața..
Metabolismul implică două procese:

  • catabolism (disimilare, metabolism energetic) - un set de reacții chimice care vizează descompunerea substanțelor complexe cu formarea de energie;
  • anabolism (asimilare, metabolism plastic) - reacții de biosinteză în care se formează substanțe organice complexe cu cheltuirea energiei.

Figura: 1. Catabolism și anabolism.

Ambele procese au loc simultan și sunt în echilibru. Substanțele implicate în anabolism și catabolism provin din mediul extern. Pentru evoluția normală a metabolismului într-o celulă animală, sunt necesare proteine, grăsimi, carbohidrați, oxigen și apă. Plantele trebuie să primească apă, oxigen și lumina soarelui.

Disimilarea și asimilarea sunt procese interdependente care nu au loc izolat unul de celălalt. Pentru ca anabolismul să apară, este nevoie de energie, care este eliberată în timpul procesului de catabolism. Pentru clivaj (disimilare) sunt necesare enzime, care sunt sintetizate în procesul de asimilare.

Catabolism și anabolism

Disimilarea poate apărea în prezența sau absența oxigenului.
În ceea ce privește oxigenul, toate organismele sunt împărțite în două tipuri:

  • aerobii - trăiesc numai în prezența oxigenului (animale, plante, unele ciuperci);
  • anaerobi - pot exista în absența oxigenului (unele bacterii și ciuperci).

Când oxigenul este absorbit, are loc un proces de oxidare, iar substanțele complexe se descompun în altele mai simple. Fermentarea are loc într-un mediu fără oxigen. Ca urmare a acestor două procese, o cantitate mare de energie este eliberată..

Pentru organismele aerobe, catabolismul are loc în trei etape, descrise în tabel.

Ce se întâmplă

Unde se întâmplă

Energie

Defalcare enzimatică a compușilor organici: proteinele sunt descompuse în aminoacizi, amidon în glucoză, grăsimi în acizi grași și glicerină

În organismele unicelulare - în lizozomi, în organisme multicelulare - în tractul gastro-intestinal

O cantitate mică este disipată sub formă de căldură

Glucoza este descompusă în două molecule de acid piruvic (PVA). În absența suplimentară a oxigenului, PVC se descompune în timpul fermentării fie la alcool etilic (fermentare alcoolică), fie la acid lactic (fermentare cu acid lactic) Formarea a două molecule ATP

În citoplasma celulei

Cost sub formă de glucoză în timpul glicolizei

Oxidarea PVC-ului în dioxid de carbon și apă

Consumul de energie pentru formarea moleculelor de ATP

Figura: 2. Procesul de glicoliză.

Metabolismul anaerob include primele două etape.

Anabolismul apare după faza pregătitoare. Substanțele organice complexe caracteristice organismului sunt sintetizate din organisme mai simple. De exemplu, enzimele, proteinele purtătoare, pigmenții, acizii nucleici etc. se formează din aminoacizi. Substanțele formate contribuie la catabolism.

La plante, fotosinteza este anabolism, iar respirația este catabolism. În procesul de fotosinteză, se formează glucoza, care este stocată ca energie și cheltuită pentru construirea corpului. Respirația sau oxidarea favorizează eliberarea de energie prin descompunerea glucozei în apă și dioxid de carbon, care sunt apoi utilizate în procesul de fotosinteză.

Figura: 3. Fotosinteza și respirația plantelor.

Ce am învățat?

Metabolismul include metabolismul energetic și cel plastic. Ca rezultat al primului proces, se formează substanțe simple, al doilea proces vizează crearea unor substanțe organice complexe implicate în catabolism. Ambele procese sunt paralele și au loc cu consumul de energie.

METABOLISM

METABOLISMUL, sau metabolismul, transformări chimice care apar din momentul în care substanțele nutritive intră într-un organism viu până în momentul în care produsele finale ale acestor transformări sunt eliberate în mediul extern. Metabolismul include toate reacțiile care au ca rezultat construirea elementelor structurale ale celulelor și țesuturilor și procesele în care energia este extrasă din substanțele conținute în celule. Uneori, pentru comoditate, două părți ale metabolismului sunt considerate separat - anabolism și catabolism, adică procesele de creare a substanțelor organice și procesele de distrugere a acestora. Procesele anabolice sunt de obicei asociate cu cheltuirea energiei și duc la formarea moleculelor complexe din cele mai simple, în timp ce procesele catabolice sunt însoțite de eliberarea de energie și se încheie cu formarea produselor finale (deșeuri) ale metabolismului precum ureea, dioxidul de carbon, amoniacul și apa..

Termenul „metabolism” a intrat în viața de zi cu zi de când medicii au început să asocieze excesul de greutate sau insuficiența, nervozitatea excesivă sau, dimpotrivă, letargia pacientului cu metabolismul crescut sau scăzut. Pentru a judeca intensitatea metabolismului, ei au pus un test pentru „metabolismul bazal”. Rata metabolică bazală este un indicator al capacității organismului de a genera energie. Testul se efectuează pe stomacul gol în repaus; absorbția de oxigen (O2) și eliberarea de dioxid de carbon (CO2). Comparând aceste valori, ele determină cât de bine folosește corpul („arde”) substanțele nutritive. Rata metabolismului este influențată de hormonii tiroidieni, astfel încât medicii, atunci când diagnostichează boli asociate cu tulburări metabolice, au măsurat recent din ce în ce mai mult nivelul acestor hormoni din sânge. Vezi și TIROID.

Metode de cercetare.

Când se studiază metabolismul oricăruia dintre nutrienți, toate transformările sale sunt urmărite de la forma în care intră în organism până la produsele finale îndepărtate din corp. Astfel de studii utilizează un set foarte divers de metode biochimice..

Utilizarea animalelor sau organelor intacte.

Un animal este injectat cu compusul studiat și apoi în urină și excremente, sunt determinați posibili produși de conversie (metaboliți) ai acestei substanțe. Informații mai specifice pot fi obținute prin examinarea metabolismului unui anumit organ, cum ar fi ficatul sau creierul. În aceste cazuri, substanța este injectată în vasul de sânge adecvat, iar metaboliții sunt determinați în sângele care curge din acest organ..

Deoarece acest tip de procedură este asociat cu mari dificultăți, secțiuni subțiri de organe sunt adesea utilizate pentru cercetare. Acestea sunt incubate la temperatura camerei sau la temperatura corpului în soluții cu adăugarea substanței al cărei metabolism este studiat. Celulele din astfel de preparate nu sunt deteriorate și, deoarece secțiunile sunt foarte subțiri, substanța pătrunde cu ușurință în și din celule. Uneori apar dificultăți din cauza trecerii prea lente a unei substanțe prin membranele celulare. În aceste cazuri, țesuturile sunt zdrobite pentru a distruge membranele, iar nămolul celular este incubat cu substanța testată. În astfel de experimente s-a demonstrat că toate celulele vii oxidează glucoza la CO2 și apă și că numai țesutul hepatic este capabil să sintetizeze ureea.

Folosirea celulelor.

Chiar și celulele sunt sisteme organizate foarte complex. Au un nucleu, iar în citoplasma din jur există corpuri mai mici, așa-numitul. organite de diferite dimensiuni și consistențe. Folosind tehnica adecvată, țesutul poate fi „omogenizat” și apoi supus unei centrifugări diferențiale (separare) pentru a obține preparate care conțin doar mitocondrii, doar microzomi sau un lichid limpede - citoplasma. Aceste medicamente pot fi incubate separat cu compusul al cărui metabolism este studiat și, în acest fel, este posibil să se stabilească ce structuri subcelulare sunt implicate în transformările sale succesive. Există cazuri în care reacția inițială se desfășoară în citoplasmă, produsul său suferă transformări în microzomi, iar produsul acestei transformări intră într-o nouă reacție deja în mitocondrii. Incubația unei substanțe în studiu cu celule vii sau cu un omogenizat tisular nu dezvăluie de obicei etape individuale ale metabolismului său și numai experimentele succesive în care anumite structuri subcelulare sunt utilizate pentru incubație fac posibilă înțelegerea întregului lanț de evenimente.

Utilizarea izotopilor radioactivi.

Pentru a studia metabolismul unei substanțe, sunt necesare următoarele: 1) metode analitice adecvate pentru determinarea acestei substanțe și a metaboliților săi; și 2) metode pentru a distinge substanța adăugată de aceeași substanță deja prezentă în preparatul biologic. Aceste cerințe au servit drept principalul obstacol în studiul metabolismului până la descoperirea izotopilor radioactivi ai elementelor și, în primul rând, a carbonului radioactiv 14 C. Odată cu apariția compușilor etichetați cu 14 C, precum și a dispozitivelor pentru măsurarea radioactivității slabe, aceste dificultăți au fost depășite. Dacă un acid gras marcat cu 14C este adăugat la un preparat biologic, de exemplu, la o suspensie de mitocondrii, atunci nu sunt necesare analize speciale pentru a determina produsele transformărilor sale; pentru a estima rata utilizării sale, este suficient să se măsoare pur și simplu radioactivitatea fracțiilor mitocondriale obținute succesiv. Aceeași tehnică face ușoară diferențierea moleculelor de acizi grași radioactivi introduși de experimentator de moleculele de acizi grași deja prezenți în mitocondrii la începutul experimentului..

Cromatografie și electroforeză.

În plus față de cerințele menționate anterior, biochimistul are nevoie și de metode care să permită separarea amestecurilor constând din cantități mici de substanțe organice. Cea mai importantă dintre ele este cromatografia, care se bazează pe fenomenul adsorbției. Separarea componentelor amestecului se realizează fie pe hârtie, fie prin adsorbție pe un sorbent umplut cu coloane (tuburi lungi de sticlă), urmată de eluare treptată (spălare) a fiecăruia dintre componente.

Separarea prin electroforeză depinde de semnul și numărul de sarcini ale moleculelor ionizate. Electroforeza se efectuează pe hârtie sau pe un purtător inert (inactiv), cum ar fi amidonul, celuloza sau cauciucul.

O metodă de separare extrem de sensibilă și eficientă este cromatografia de gaze. Se folosește în cazurile în care substanțele care trebuie separate sunt în stare gazoasă sau pot fi transformate în ea..

Izolarea enzimelor.

Ultimul loc din seria descrisă - secțiunea de animale, organe, țesuturi, omogenizare și fracțiune de organite celulare - este ocupat de o enzimă capabilă să catalizeze o anumită reacție chimică. Izolarea enzimelor în formă purificată este o secțiune importantă în studiul metabolismului.

Combinarea metodelor de mai sus a făcut posibilă urmărirea principalelor căi metabolice în majoritatea organismelor (inclusiv oamenii), stabilirea exactă a locului în care apar aceste diverse procese și descoperirea etapelor succesive ale principalelor căi metabolice. Până acum, sunt cunoscute mii de reacții biochimice individuale, iar enzimele implicate în acestea au fost studiate..

Metabolismul celular.

O celulă vie este un sistem foarte organizat. Conține diverse structuri, precum și enzime care le pot distruge. De asemenea, conține macromolecule mari, care se pot descompune în componente mai mici ca urmare a hidrolizei (divizarea sub acțiunea apei). O celulă conține de obicei mult potasiu și foarte puțin sodiu, deși celula există într-un mediu în care există mult sodiu și relativ puțin potasiu, iar membrana celulară este ușor permeabilă pentru ambii ioni. În consecință, celula este un sistem chimic departe de echilibru. Echilibrul apare doar în procesul de autoliză post-mortem (auto-digestie sub influența propriilor enzime).

Necesarul de energie.

Pentru a menține sistemul într-o stare departe de echilibrul chimic, este nevoie de muncă și acest lucru necesită energie. Primirea acestei energii și efectuarea acestei lucrări este o condiție indispensabilă pentru ca celula să rămână în starea sa staționară (normală), departe de echilibru. În același timp, efectuează alte lucrări legate de interacțiunea cu mediul, de exemplu: în celulele musculare - contracție; în celulele nervoase - conducerea unui impuls nervos; în celulele renale - formarea urinei, semnificativ diferită în compoziție față de plasma sanguină; în celulele specializate ale tractului gastrointestinal - sinteza și eliberarea enzimelor digestive; în celulele glandelor endocrine - secreția de hormoni; strălucire în celulele licurici; în celulele unor pești - generarea de descărcări electrice etc..

Surse de energie.

În oricare dintre exemplele de mai sus, sursa directă de energie pe care celula o folosește pentru a produce muncă este energia conținută în structura adenozin trifosfatului (ATP). Datorită particularităților structurii sale, acest compus este bogat în energie, iar ruperea legăturilor dintre grupările sale fosfat poate avea loc în așa fel încât energia eliberată să fie utilizată pentru producția de muncă. Cu toate acestea, energia nu poate deveni disponibilă celulei printr-o simplă ruptură hidrolitică a legăturilor fosfatice ale ATP: în acest caz, este irosită, eliberată sub formă de căldură. Procesul ar trebui să fie format din două etape succesive, fiecare dintre acestea implicând un produs intermediar, desemnat aici X - F (în ecuațiile de mai sus, X și Y înseamnă două substanțe organice diferite; F este fosfat; ADP este adenozin difosfat):

Deoarece ATP este necesar pentru practic orice manifestare a activității celulare, nu este surprinzător faptul că activitatea metabolică a celulelor vii este îndreptată în principal către sinteza ATP. Acest scop este servit de diferite secvențe complexe de reacții care utilizează energia chimică potențială conținută în moleculele de carbohidrați și grăsimi (lipide).

METABOLISMUL CARBOHIDRAȚILOR ȘI LIPIDELOR

Sinteza ATP.

Anaerob (fără oxigen). Rolul principal al glucidelor și lipidelor în metabolismul celular este acela că descompunerea lor în compuși mai simpli asigură sinteza ATP. Nu există nicio îndoială că aceleași procese au avut loc în primele celule cele mai primitive. Cu toate acestea, într-o atmosferă lipsită de oxigen, oxidarea completă a carbohidraților și a grăsimilor la CO2 era imposibil. Aceste celule primitive aveau încă mecanisme prin care rearanjarea structurii moleculei de glucoză asigura sinteza unor cantități mici de ATP. Acestea sunt procese care se numesc fermentație în microorganisme. Cea mai bine studiată fermentare a glucozei în alcool etilic și CO2 în drojdie.

În cursul a 11 reacții succesive necesare finalizării acestei transformări, se formează un număr de produse intermediare, care sunt esteri ai acidului fosforic (fosfați). Grupul lor fosfat este transferat în adenozin difosfat (ADP) pentru a forma ATP. Randamentul net de ATP este de 2 molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză defalcate în timpul fermentării. Procese similare au loc în toate celulele vii; deoarece furnizează energia necesară activității vitale, uneori sunt numite (nu destul de corect) respirația celulelor anaerobe.

La mamifere, inclusiv la oameni, acest proces se numește glicoliză, iar produsul său final este acidul lactic, nu alcoolul și CO2. Întreaga secvență de reacții de glicoliză, cu excepția ultimelor două etape, este complet identică cu procesul care are loc în celulele de drojdie.

Aerob (folosind oxigen). Odată cu apariția oxigenului în atmosferă, a cărui sursă a fost aparent fotosinteza plantelor, în cursul evoluției s-a dezvoltat un mecanism care asigură oxidarea completă a glucozei la CO2 și apă, un proces aerob în care randamentul net al ATP este de 38 de molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză oxidată. Acest proces al celulelor care utilizează oxigenul pentru a forma compuși bogați în energie este cunoscut sub numele de respirație celulară (aerobă). Spre deosebire de procesul anaerob efectuat de enzimele citoplasmatice, procesele oxidative au loc în mitocondrii. În mitocondrii, acidul piruvic, un produs intermediar format în faza anaerobă, este oxidat la CO2 în șase reacții consecutive, în fiecare dintre care o pereche de electroni este transferată la un acceptor comun - coenzima nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD). Această secvență de reacții se numește ciclul acidului tricarboxilic, ciclul acidului citric sau ciclul Krebs. Din fiecare moleculă de glucoză se formează 2 molecule de acid piruvic; 12 perechi de electroni sunt despărțiți de molecula de glucoză în timpul oxidării sale, descrisă prin ecuație:

Transfer de electroni.

Fiecare mitocondrie are un mecanism prin care NAD redus (NAD CH H, unde H este hidrogen), format în ciclul acidului tricarboxilic, își transferă perechea de electroni în oxigen. Transferul, însă, nu are loc direct. Electronii sunt, parcă, transferați „de la mână la mână” și, numai după trecerea prin lanțul purtătorilor, se atașează la oxigen. Acest „lanț de transport al electronilor” constă din următoarele componente:

NADH P N ® Flavinadenină Dinkleotide ® Coenzima Q ®

® Citocrom b ® Citocrom c ® Citocrom a ® O2

Toate componentele acestui sistem, care se află în mitocondrii, sunt fixate în spațiu și legate între ele. Această stare facilitează transferul de electroni..

NAD conține acid nicotinic (vitamina niacină), iar flavin adenina dinucleotidă conține riboflavină (vitamina B2). Coenzima Q este o chinonă cu greutate moleculară mare sintetizată în ficat, iar citocromii sunt trei proteine ​​diferite, fiecare dintre care, la fel ca hemoglobina, conține un hemogrup.

În lanțul de transport al electronilor, pentru fiecare pereche de electroni transferați de la NAD P H la O2, Se sintetizează 3 molecule de ATP. Deoarece 12 perechi de electroni sunt scindate din fiecare moleculă de glucoză și transferate la moleculele NAD, se formează un total de 3 ґ 12 = 36 molecule ATP pentru fiecare moleculă de glucoză. Acest proces de formare a ATP în timpul oxidării se numește fosforilare oxidativă..

Lipidele ca sursă de energie.

Acizii grași pot fi folosiți ca sursă de energie la fel ca și carbohidrații. Oxidarea acizilor grași are loc prin scindarea secvențială a unui fragment de doi carbon dintr-o moleculă de acid gras cu formarea acetil coenzimei A (acetil-CoA) și transferul simultan a două perechi de electroni în lanțul de transfer al electronilor. Acetil-CoA rezultat este o componentă normală a ciclului acidului tricarboxilic, iar în viitor soarta sa nu diferă de soarta acetil-CoA furnizată de metabolismul glucidic. Astfel, mecanismele sintezei ATP în timpul oxidării atât a acizilor grași, cât și a metaboliților glucozei sunt practic aceleași..

Dacă corpul animalului primește energie aproape în totalitate datorită oxidării acizilor grași singuri și acest lucru se întâmplă, de exemplu, în timpul postului sau al diabetului zaharat, atunci rata de formare a acetil-CoA depășește rata de oxidare a acestuia în ciclul acidului tricarboxilic. În acest caz, excesul de molecule de acetil-CoA reacționează între ele, ca urmare a căruia se formează în cele din urmă acizii acetoacetici și β-hidroxibutirici. Acumularea lor este cauza stării patologice, așa-numita. cetoza (un tip de acidoză) care poate provoca comă și moarte în cazul diabetului sever.

Stocare a energiei.

Animalele nu mănâncă regulat, iar corpul lor trebuie să stocheze cumva energia conținută în alimente, a cărei sursă este carbohidrații și grăsimile absorbite de animal. Acizii grași pot fi depozitați ca grăsimi neutre fie în ficat, fie în țesutul adipos. Carbohidrații, furnizați în cantități mari, în tractul gastro-intestinal sunt hidrolizați în glucoză sau alte zaharuri, care sunt apoi transformate în aceeași glucoză în ficat. Aici, un polimer glicogen gigant este sintetizat din glucoză prin atașarea reziduurilor de glucoză una cu cealaltă prin eliminarea moleculelor de apă (numărul de reziduuri de glucoză din moleculele de glicogen ajunge la 30.000). Când apare nevoia de energie, glicogenul este din nou descompus la glucoză într-o reacție, al cărui produs este glucoză fosfat. Acest fosfat de glucoză este direcționat către calea glicolizei, un proces care face parte din calea de oxidare a glucozei. În ficat, fosfatul de glucoză poate fi, de asemenea, supus hidrolizei, iar glucoza rezultată intră în sânge și este livrată de sânge către celule din diferite părți ale corpului..

Sinteza lipidelor din carbohidrați.

Dacă cantitatea de carbohidrați absorbită din alimente la un moment dat este mai mare decât ceea ce poate fi stocat ca glicogen, atunci excesul de carbohidrați se transformă în grăsimi. Secvența inițială a reacțiilor coincide cu calea oxidativă obișnuită, adică în primul rând, acetil-CoA se formează din glucoză, dar apoi acest acetil-CoA este utilizat în citoplasma celulei pentru sinteza acizilor grași cu lanț lung. Procesul de sinteză poate fi descris ca inversarea procesului normal de oxidare a celulelor adipoase. Acizii grași sunt apoi depozitați sub formă de grăsimi neutre (trigliceride), care sunt depuse în diferite părți ale corpului. Când este necesară energie, grăsimile neutre sunt hidrolizate și acizii grași intră în sânge. Aici sunt adsorbiți de moleculele proteinelor plasmatice (albumine și globuline) și apoi absorbite de celule de diferite tipuri. Animalele nu au mecanisme capabile să sintetizeze glucoza din acizi grași, dar plantele au astfel de mecanisme..

Metabolizarea lipidelor.

Lipidele intră în organism în principal sub formă de trigliceride ale acizilor grași. În intestin, sub acțiunea enzimelor pancreatice, acestea suferă hidroliză, ale cărei produse sunt absorbite de celulele peretelui intestinal. Aici, din acestea sunt sintetizate din nou grăsimi neutre, care intră în sânge prin sistemul limfatic și sunt fie transportate în ficat, fie depozitate în țesutul adipos. S-a menționat deja mai sus că acizii grași pot fi, de asemenea, sintetizați din nou din precursorii carbohidraților. Trebuie remarcat faptul că, deși celulele mamiferelor pot include o legătură dublă în moleculele de acid gras cu lanț lung (între C-9 și C-10), aceste celule nu pot include a doua și a treia legătură dublă. Deoarece acizii grași cu două și trei legături duble joacă un rol important în metabolismul mamiferelor, aceștia sunt în esență vitamine. Prin urmare, linoleic (C18: 2) și linolenic (C18: 3) acizii se numesc acizi grași esențiali. În același timp, în celulele mamiferelor, o a patra dublă legătură poate fi încorporată în acidul linolenic, iar acidul arahidonic se poate forma prin prelungirea lanțului de carbon (C20: 4), de asemenea, un participant necesar la procesele metabolice.

În procesul de sinteză a lipidelor, reziduurile de acizi grași asociați cu coenzima A (acil-CoA) sunt transferate în glicerofosfat, un ester al acidului fosforic și glicerol. Ca rezultat, se formează acid fosfatidic - un compus în care o grupare hidroxil de glicerol este esterificată cu acid fosforic și două grupuri cu acizi grași. La formarea grăsimilor neutre, acidul fosforic este îndepărtat prin hidroliză, iar un al treilea acid gras își ia locul ca urmare a reacției cu acil-CoA. Coenzima A se formează din acid pantotenic (una dintre vitamine). Molecula sa conține o grupare sulfhidril (- SH) care poate reacționa cu acizii pentru a forma tioesterii. În formarea fosfolipidelor, acidul fosfatidic reacționează direct cu un derivat activat al uneia dintre bazele azotate, cum ar fi colina, etanolamina sau serina.

Cu excepția vitaminei D, toți steroizii (derivați de alcooli complecși) găsiți la animale sunt ușor sintetizați chiar de organism. Aceasta include colesterolul (colesterolul), acizii biliari, hormoni sexuali masculini și feminini și hormoni suprarenali. În fiecare caz, acetil-CoA servește ca materie primă pentru sinteză: scheletul de carbon al compusului sintetizat este construit din grupări acetil prin condensare repetată.

METABOLISMUL PROTEINELOR

Sinteza aminoacizilor.

Plantele și majoritatea microorganismelor pot trăi și crește într-un mediu în care sunt disponibile doar minerale, dioxid de carbon și apă pentru a le hrăni. Aceasta înseamnă că toate substanțele organice care se găsesc în ele sunt sintetizate de aceste organisme. Proteinele găsite în toate celulele vii sunt construite din 21 de tipuri de aminoacizi, conectați în diferite secvențe. Aminoacizii sunt sintetizați de organismele vii. În fiecare caz, o serie de reacții chimice duc la formarea a-cetoacidului. Un astfel de a-cetoacid, și anume acidul ketoglutaric (o componentă comună a ciclului acidului tricarboxilic), participă la legarea azotului în conformitate cu următoarea ecuație:

acid a-ketoglutaric + NH3 + PESTE CH N ®

® Acid glutamic + NAD.

Azotul glutamic al acidului poate fi apoi transferat la oricare dintre ceilalți α-cetoacizi pentru a forma aminoacidul corespunzător.

Corpul uman și majoritatea celorlalte animale și-au păstrat capacitatea de a sintetiza toți aminoacizii, cu excepția celor nouă așa-numiți. aminoacizi esențiali. Deoarece cetoacizii corespunzători acestor nouă nu sunt sintetizați, aminoacizii esențiali trebuie să fie obținuți din dietă..

Sinteza proteinei.

Aminoacizii sunt necesari pentru biosinteza proteinelor. Procesul de biosinteză se desfășoară de obicei după cum urmează. În citoplasma celulei, fiecare aminoacid este „activat” în reacție cu ATP și apoi se atașează la grupul terminal al unei molecule de acid ribonucleic specifice pentru acest aminoacid. Această moleculă complexă se leagă de un corp mic, așa-numitul. ribozom, într-o poziție determinată de o moleculă mai lungă de acid ribonucleic atașată la ribozom. După ce toate aceste molecule complexe s-au aliniat în consecință, legăturile dintre aminoacidul original și acidul ribonucleic se rup și legăturile apar între aminoacizii vecini - se sintetizează o proteină specifică. Procesul de biosinteză furnizează proteine ​​nu numai pentru creșterea organismului sau pentru secreția în mediu. Toate proteinele celulelor vii suferă în cele din urmă descompunerea la aminoacizii lor constituenți și, pentru a menține viața, celulele trebuie sintetizate din nou.

Sinteza altor compuși care conțin azot.

La mamifere, aminoacizii sunt folosiți nu numai pentru biosinteza proteinelor, ci și ca materie primă pentru sinteza multor compuși care conțin azot. Aminoacizii tirozina este un precursor al hormonilor adrenalină și noradrenalină. Cel mai simplu aminoacid glicină servește ca materie primă pentru biosinteza purinelor, care fac parte din acizii nucleici, și a porfirinelor, care fac parte din citocromi și hemoglobină. Acidul aspartic este un precursor al pirimidinelor acidului nucleic. Grupul metil al metioninei este transferat la un număr de alți compuși în timpul biosintezei creatinei, colinei și sarcozinei. În biosinteza creatinei, grupul guanidină al argininei este, de asemenea, transferat de la un compus la altul. Triptofanul servește ca precursor al acidului nicotinic, iar o vitamină precum acidul pantotenic este sintetizată din valină în plante. Toate acestea sunt doar câteva exemple de utilizare a aminoacizilor în procesele de biosinteză..

Azotul absorbit de microorganisme și plante superioare sub formă de ion de amoniu este cheltuit aproape în întregime pentru formarea aminoacizilor, din care sunt sintetizați mulți compuși ai celulelor vii care conțin azot. Nici plantele, nici microorganismele nu absorb cantități excesive de azot. În schimb, la animale, cantitatea de azot absorbit depinde de proteinele conținute în alimente. Tot azotul care intră în organism sub formă de aminoacizi și nu este consumat în procesele de biosinteză este excretat rapid din organism în urină. Se întâmplă după cum urmează. În ficat, aminoacizii neutilizați își transferă azotul în acidul a-ketoglutaric pentru a forma acid glutamic, care este dezaminat pentru a elibera amoniac. Mai mult, azotul de amoniac poate fi stocat temporar prin sinteza glutaminei, sau imediat utilizat pentru sinteza ureei, care are loc în ficat..

Glutamina are, de asemenea, un alt rol. Poate fi supus hidrolizei la rinichi pentru a elibera amoniac, care intră în urină în schimbul ionilor de sodiu. Acest proces este extrem de important ca mijloc de menținere a echilibrului acido-bazic în corpul animalului. Aproape tot amoniacul, derivat din aminoacizi și, eventual, din alte surse, este transformat în uree în ficat, deci există de obicei puțin amoniac liber în sânge. Cu toate acestea, în anumite condiții, urina conține cantități destul de semnificative de amoniac. Acest amoniac se formează în rinichi din glutamină și trece în urină în schimbul ionilor de sodiu, care sunt astfel reabsorbiți și reținuți în organism. Acest proces este îmbunătățit odată cu dezvoltarea acidozei - o afecțiune în care organismul are nevoie de cantități suplimentare de cationi de sodiu pentru a lega excesul de ioni de bicarbonat din sânge.

Cantitățile în exces de pirimidine sunt, de asemenea, descompuse în ficat printr-o serie de reacții în care se eliberează amoniac. În ceea ce privește purinele, excesul lor suferă oxidare odată cu formarea acidului uric, care este excretat în urină la oameni și la alte primate, dar nu la alte mamifere. Păsările nu au un mecanism de sinteză a ureei și este acidul uric și nu ureea, care este produsul final al schimbului de toți compușii care conțin azot..

Acizi nucleici.

Structura și sinteza acestor compuși care conțin azot sunt descrise în detaliu în articolul ACIDI NUCLEICI.

CONCEPTE GENERALE ALE SUBSTANȚELOR METABOLISMEORGANICE

Este posibil să se formuleze unele concepte generale sau „reguli” privind metabolismul. Următoarele sunt câteva „reguli” de bază pentru a înțelege mai bine modul în care metabolismul se desfășoară și este reglementat..

1. Căile metabolice sunt ireversibile. Decăderea nu urmează niciodată o cale care ar fi o simplă inversare a reacțiilor de fuziune. Implică alte enzime și alți intermediari. Adesea, procesele îndreptate opus au loc în diferite compartimente ale celulei. Deci, acizii grași sunt sintetizați în citoplasmă cu participarea unui set de enzime și sunt oxidați în mitocondrii cu participarea unui set complet diferit.

2. Există suficiente enzime în celulele vii pentru ca toate reacțiile metabolice cunoscute să se desfășoare mult mai repede decât se observă de obicei în organism. În consecință, există unele mecanisme de reglare în celule. Au fost descoperite diferite tipuri de astfel de mecanisme.

a) Factorul care limitează rata transformărilor metabolice a unei substanțe date poate fi intrarea acestei substanțe în celulă; în acest caz, reglementarea se îndreaptă către acest proces. Rolul insulinei, de exemplu, este legat de faptul că, aparent, facilitează pătrunderea glucozei în toate celulele, în timp ce glucoza suferă transformări cu viteza cu care intră. În mod similar, pătrunderea fierului și a calciului din intestin în sânge depinde de procese, a căror rată este reglată.

b) Substanțele sunt departe de a fi întotdeauna capabile să treacă liber dintr-un compartiment celular în altul; există dovezi că transportul intracelular este reglementat de unii hormoni steroizi.

c) Identificarea a două tipuri de mecanisme servo de „feedback negativ”.

S-au găsit exemple în bacterii că prezența unui produs al unei secvențe de reacții, cum ar fi un aminoacid, inhibă biosinteza uneia dintre enzimele necesare formării acestui aminoacid..

În fiecare caz, enzima a cărei biosinteză este afectată a fost responsabilă pentru prima etapă „definitorie” (reacția 4 din diagramă) a căii metabolice care duce la sinteza acestui aminoacid..

Al doilea mecanism este bine înțeles la mamifere. Aceasta este o simplă inhibare de către produsul final (în cazul nostru, un aminoacid) a enzimei responsabile pentru prima etapă „definitorie” a căii metabolice..

Un alt tip de control al feedback-ului funcționează în cazurile în care oxidarea produselor intermediare ale ciclului acidului tricarboxilic este asociată cu formarea de ATP din ADP și fosfat în timpul fosforilării oxidative. Dacă întreaga cantitate de fosfat și (sau) ADP disponibilă în celulă a fost deja epuizată, atunci oxidarea se oprește și se poate relua numai după ce această cantitate devine din nou suficientă. Astfel, oxidarea, al cărei punct este furnizarea de energie utilizabilă sub formă de ATP, are loc numai atunci când este posibilă sinteza ATP..

3. Un proces relativ mic de elemente de bază sunt implicate în procesele biosintetice, fiecare dintre acestea fiind utilizat pentru sinteza multor compuși. Printre acestea se numără acetil coenzima A, glicerofosfatul, glicina, fosfatul carbamilic, care furnizează carbamil (H2Grupa N - CO–), derivați ai acidului folic care servesc ca sursă de grupări hidroximetil și formil, S-adenosilmetionina - o sursă de grupări metil, acizi glutamici și aspartici, furnizează grupări amino și, în cele din urmă, glutamină - o sursă de grupări amide. Din acest număr relativ mic de componente sunt construiți toți diferiții compuși pe care îi găsim în organismele vii.

4. Compușii organici simpli rareori participă direct la reacțiile metabolice. De obicei, ele trebuie mai întâi „activate” prin atașarea la unul dintre compușii utilizați universal în metabolism. Glucoza, de exemplu, poate suferi oxidare numai după ce a fost esterificată cu acid fosforic; pentru celelalte transformări, trebuie esterificată cu difosfat de uridină. Acizii grași nu pot fi implicați în transformările metabolice înainte ca aceștia să formeze esteri cu coenzima A. Fiecare dintre acești activatori este fie legat de una dintre nucleotidele care alcătuiesc acidul ribonucleic, fie este format din unele vitamine. Prin urmare, este ușor de înțeles de ce sunt necesare vitamine în cantități atât de mici. Acestea sunt cheltuite pentru formarea „coenzimelor”, iar fiecare moleculă de coenzimă este utilizată în mod repetat pe tot parcursul vieții corpului, spre deosebire de nutrienții principali (de exemplu, glucoza), fiecare moleculă fiind utilizată o singură dată.

În concluzie, trebuie spus că termenul „metabolism”, care anterior nu însemna nimic mai complex decât simpla utilizare a carbohidraților și a grăsimilor în organism, este acum folosit pentru a desemna mii de reacții enzimatice, al căror ansamblu poate fi reprezentat ca o imensă rețea de căi metabolice, care se intersectează în mod repetat datorită prezenței intermediarilor comuni) și controlată de mecanisme de reglare foarte subtile.

METABOLISMUL SUBSTANȚELOR MINERALE

Conținut relativ.

Diferitele elemente găsite în organismele vii sunt enumerate mai jos în ordine descrescătoare, în funcție de abundența lor relativă: 1) oxigen, carbon, hidrogen și azot; 2) calciu, fosfor, potasiu și sulf; 3) sodiu, clor, magneziu și fier; 4) mangan, cupru, molibden, seleniu, iod și zinc; 5) aluminiu, fluor, siliciu și litiu; 6) brom, arsenic, plumb și, eventual, altele.

Oxigenul, carbonul, hidrogenul și azotul sunt elementele care alcătuiesc țesuturile moi ale corpului. Se găsesc în compuși precum carbohidrați, lipide, proteine, apă, dioxid de carbon și amoniac. Elementele enumerate în paragrafe. 2 și 3, se află în corp de obicei sub forma unuia sau mai multor compuși anorganici, iar elementele pp. 4, 5 și 6 sunt prezente doar în cantități de urme și, prin urmare, sunt numite oligoelemente..

Distribuția în corp.

Calciu.

Calciul este prezent în principal în oase și dinți, în principal sub formă de fosfat și în cantități mici sub formă de carbonat și fluor. Calciul furnizat cu alimente este absorbit în principal în părțile superioare ale intestinului, care au o reacție ușor acidă. Această absorbție (la om, doar 20-30% din calciul alimentar este absorbit aici) este facilitată de vitamina D. Sub acțiunea vitaminei D, celulele intestinale produc o proteină specială care leagă calciul și facilitează transferul acestuia prin peretele intestinal în sânge. Absorbția este, de asemenea, afectată de prezența anumitor alte substanțe, în special fosfat și oxalat, care în cantități mici favorizează absorbția și, dimpotrivă, în cantități mari, suprimă..

În sânge, aproximativ jumătate din calciu este asociat cu proteine, restul sunt ioni de calciu. Raportul formelor ionizate și neionizate depinde de concentrația totală de calciu din sânge, precum și de conținutul de proteine ​​și fosfat și de concentrația ionilor de hidrogen (pH din sânge). Proporția de calciu neionizat, care este influențată de nivelul proteinelor, face posibilă evaluarea indirectă a calității nutriției și a eficienței ficatului, în care sunt sintetizate proteinele plasmatice..

Cantitatea de calciu ionizat este influențată, pe de o parte, de vitamina D și de factorii care afectează absorbția și, pe de altă parte, de hormonul paratiroidian și, eventual, și de vitamina D, deoarece ambele substanțe reglează atât rata depunerii de calciu în țesutul osos, cât și mobilizarea acestuia, adică spălându-se din oase. Un exces de hormon paratiroidian stimulează eliberarea de calciu din țesutul osos, ceea ce duce la o creștere a concentrației sale în plasmă. Modificând ratele de absorbție și excreție de calciu și fosfat, precum și viteza de formare și distrugere a oaselor, aceste mecanisme controlează strict concentrația de calciu și fosfat din serul sanguin. Ionii de calciu joacă un rol de reglementare în multe procese fiziologice, inclusiv reacții nervoase, contracție musculară și coagulare a sângelui. Excreția de calciu din organism apare în mod normal (cu 2/3) prin bilă și intestine și într-o măsură mai mică (1/3) prin rinichi.

Fosfor.

Metabolismul fosforului - una dintre componentele principale ale oaselor și dinților - depinde în mare măsură de aceiași factori ca și metabolismul calciului. Fosforul sub formă de fosfat este, de asemenea, prezent în organism în sute de esteri organici diferiți din punct de vedere fiziologic. Hormonul paratiroidian stimulează excreția fosforului în urină și eliberarea acestuia din țesutul osos; prin aceasta reglează concentrația de fosfor din plasma sanguină.

Sodiu.

Sodiul, principalul cation din lichidul extracelular, împreună cu proteinele, clorura și bicarbonatul, joacă un rol critic în reglarea presiunii osmotice și a pH-ului (concentrația ionilor de hidrogen) din sânge. În schimb, celulele conțin foarte puțin sodiu, deoarece au un mecanism de expulzare a ionilor de sodiu și de reținere a ionilor de potasiu. Tot sodiul care depășește cerințele organismului este excretat rapid prin rinichi..

Deoarece sodiul se pierde în toate procesele de excreție, acesta trebuie să intre în mod constant în organism cu alimente. În acidoză, atunci când cantități mari de anioni (cum ar fi clorură sau acetoacetat) trebuie excretate din organism, rinichii previn pierderile excesive de sodiu formând amoniac din glutamină. Excreția de sodiu prin rinichi este reglată de hormonul cortexului suprarenal aldosteron. Sub influența acestui hormon, suficient sodiu este returnat în sânge pentru a menține presiunea osmotică normală și volumul normal de lichid extracelular..

Necesarul zilnic de clorură de sodiu este de 5-10 g. Această valoare crește odată cu absorbția unor cantități mari de lichid, atunci când transpirația crește și se elimină mai multă urină..

Potasiu.

Spre deosebire de sodiu, potasiul se găsește în celule în cantități mari, dar este puțin din acesta în fluidul extracelular. Funcția principală a potasiului este de a regla presiunea osmotică intracelulară și de a menține echilibrul acido-bazic. De asemenea, joacă un rol important în conducerea impulsurilor nervoase și în multe sisteme enzimatice, inclusiv în cele implicate în contracția musculară. Potasiul este răspândit în natură și este abundent în orice aliment, astfel încât deficitul de potasiu nu poate apărea spontan. În plasmă, concentrația de potasiu este reglată de aldosteron, care stimulează excreția acestuia în urină.

Odată cu alimentele, sulful pătrunde în organism în principal în compoziția a doi aminoacizi - cistina și metionina. În etapele finale ale metabolismului acestor aminoacizi, sulful este eliberat și, ca urmare a oxidării, este transformat în formă anorganică. În compoziția cistinei și metioninei, sulful este prezent în proteinele structurale. Un rol important îl joacă și grupul sulfhidril (-SH) al cisteinei, de care depinde activitatea multor enzime.

Cea mai mare parte a sulfului este excretată în urină sub formă de sulfat. Cantități mici de sulfat excretat sunt de obicei asociate cu compuși organici precum fenoli.

Magneziu.

Metabolismul cu magneziu este similar cu cel al calciului, iar sub forma unui complex cu fosfat, acest element este inclus și în țesutul osos. Magneziul este prezent în toate celulele vii, unde funcționează ca o componentă esențială a multor sisteme enzimatice; acest rol a fost demonstrat în mod convingător de exemplul metabolismului glucidic în mușchi. Magneziul, la fel ca potasiul, este răspândit, iar probabilitatea unei deficiențe este foarte scăzută..

Fier.

Fierul se găsește în hemoglobină și alte hemoproteine, și anume mioglobina (hemoglobina musculară), citocromii (enzimele respiratorii) și catalaza, precum și în unele enzime care nu conțin hemogrupuri. Fierul este absorbit în intestinele superioare și acesta este singurul element care este absorbit numai atunci când aportul său în organism este complet epuizat. În plasmă, fierul este transportat împreună cu o proteină (transferină). Fierul nu se excretă prin rinichi; excesul său se acumulează în ficat împreună cu o proteină specială (feritină).

Oligoelemente.

Fiecare microelement prezent în organism are propria sa funcție specială, asociată cu faptul că stimulează acțiunea uneia sau altei enzime sau o afectează în alt mod. Zincul este esențial pentru cristalizarea insulinei; în plus, este o componentă a anhidrazei carbonice (o enzimă implicată în transportul dioxidului de carbon) și a altor enzime. Molibdenul și cuprul sunt, de asemenea, componente esențiale ale diferitelor enzime. Iodul este necesar pentru sinteza hormonului tiroidian triiodotironină. Fluorul (găsit în smalțul dinților) ajută la prevenirea cariilor dentare.

UTILIZAREA METABOLITELOR

Glucidele.

Aspiraţie.

Monozaharidele sau zaharurile simple, eliberate prin digestia glucidelor din alimente, se deplasează de la intestine la sânge printr-un proces numit absorbție. Mecanismul de absorbție este o combinație de difuzie simplă și reacție chimică (absorbție activă). Una dintre ipotezele privind natura fazei chimice a procesului sugerează că în această fază monozaharidele se combină cu acidul fosforic într-o reacție catalizată de o enzimă din grupa kinază, după care pătrund în vasele de sânge și sunt eliberate aici ca urmare a defosforilării enzimatice (ruperea unei legături fosfat), catalizată de una dintre fosfataze. Această absorbție activă explică faptul că diferite monozaharide sunt absorbite la viteze diferite și că glucidele sunt absorbite chiar și atunci când nivelul zahărului din sânge este mai mare decât în ​​intestin, adică în condiții în care ar fi firesc să ne așteptăm să se deplaseze în direcția opusă - de la sânge la intestine.

Mecanisme de homeostazie.

Monozaharidele care intră în sânge cresc nivelul zahărului din sânge. În timpul postului, concentrația de glucoză din sânge variază de obicei între 70 și 100 mg la 100 ml de sânge. Acest nivel este menținut prin mecanisme numite mecanisme de homeostazie (auto-stabilizare). De îndată ce nivelul zahărului din sânge crește ca urmare a absorbției din intestin, preluează procese care elimină zahărul din sânge, astfel încât nivelul acestuia să nu fluctueze prea mult..

La fel ca glucoza, toate celelalte monozaharide se deplasează din sânge în ficat, unde sunt transformate în glucoză. Acum nu se pot distinge atât de glucoza care a fost absorbită, cât și de cea care era deja în organism și suferă aceleași transformări metabolice. Unul dintre mecanismele homeostaziei carbohidraților care funcționează în ficat este glicogeneza, prin care glucoza este transferată din sânge în celule, unde este transformată în glicogen. Glicogenul este stocat în ficat până scade nivelul zahărului din sânge: în această situație, mecanismul homeostatic va determina glicogenul acumulat să se descompună în glucoză, care va intra din nou în sânge.

Conversii și utilizare.

Deoarece sângele furnizează glucoză către toate țesuturile corpului și toate țesuturile îl folosesc pentru energie, nivelul glicemiei scade în principal prin utilizarea acestuia.

În mușchi, glucoza din sânge este transformată în glicogen. Cu toate acestea, glicogenul muscular nu poate fi utilizat pentru a produce glucoză, care ar trece în sânge. Conține un depozit de energie, iar rata de utilizare a acesteia depinde de activitatea musculară. Țesutul muscular conține doi compuși cu o cantitate mare de energie ușor disponibilă sub formă de legături fosfat bogate în energie - fosfat de creatină și trifosfat de adenozină (ATP). Când grupurile fosfat sunt scindate de acești compuși, energia este eliberată pentru contracția musculară. Pentru ca mușchiul să se contracte din nou, aceste conexiuni trebuie readuse la forma lor originală. Acest lucru necesită energie din oxidarea produselor de descompunere a glicogenului. Odată cu contracția musculară, glicogenul este transformat în fosfat de glucoză și apoi, printr-o serie de reacții, în difosfat de fructoză. Difosfatul fructozic se descompune în doi compuși cu trei atomi de carbon, din care, după mai multe etape, se formează primul acid piruvic și, în cele din urmă - acidul lactic, așa cum s-a menționat deja la descrierea metabolismului glucidelor. Această conversie a glicogenului în acid lactic, însoțită de eliberarea de energie, poate avea loc în absența oxigenului.

Cu o lipsă de oxigen, acidul lactic se acumulează în mușchi, se difuzează în fluxul sanguin și intră în ficat, unde glicogenul este re-format din acesta. Dacă există suficient oxigen, atunci acidul lactic nu se acumulează în mușchi. În schimb, este, așa cum s-a descris mai sus, complet oxidat prin ciclul acidului tricarboxilic în dioxid de carbon și apă pentru a forma ATP, care poate fi utilizat pentru a reduce.

Metabolismul carbohidraților din țesutul nervos și eritrocitele diferă de metabolismul din mușchi, deoarece glicogenul nu este implicat aici. Cu toate acestea, și aici, produsele intermediare sunt acizii piruvici și lactici, care se formează în timpul descompunerii fosfatului de glucoză..

Glucoza este utilizată nu numai în respirația celulară, ci și în multe alte procese: sinteza lactozei (zahărului din lapte), formarea grăsimilor, precum și a zaharurilor speciale care alcătuiesc polizaharidele țesutului conjunctiv și o serie de alte țesuturi.

Glicogenul hepatic, sintetizat atunci când carbohidrații sunt absorbiți în intestin, este sursa cea mai ușor disponibilă de glucoză atunci când absorbția este absentă. Dacă această sursă este epuizată, procesul de gluconeogeneză începe în ficat. Glucoza se formează în acest caz din unii aminoacizi (58 g de glucoză se formează din 100 g de proteine) și alți alți compuși non-carbohidrați, inclusiv din resturile de glicerol ale grăsimilor neutre.

Rinichii joacă un rol, deși nu atât de important, în metabolismul carbohidraților. Elimină excesul de glucoză din organism atunci când concentrația sa în sânge este prea mare; la concentrații mai mici, glucoza nu este practic excretată.

Mai mulți hormoni sunt implicați în reglarea metabolismului glucidic, inclusiv hormoni din pancreas, glanda pituitară anterioară și cortexul suprarenal..

Insulina hormonului pancreatic scade concentrația de glucoză din sânge și crește concentrația sa în celule. Aparent, stimulează și depozitarea glicogenului în ficat. Corticosteronul, un hormon cortical suprarenalian și adrenalina produsă de medulla suprarenală afectează metabolismul glucidic prin stimularea descompunerii glicogenului (în principal în mușchi și ficat) și a sintezei glucozei (în ficat).

Lipidele.

Aspiraţie.

În intestin, după digestia grăsimilor, rămân în principal acizi grași liberi cu un mic amestec de colesterol și lecitină și urme de vitamine liposolubile. Toate aceste substanțe sunt foarte fin dispersate datorită acțiunii emulsifiante și solubilizante a sărurilor biliare. Efectul de solubilizare este de obicei asociat cu formarea de compuși chimici instabili între acizii grași și sărurile biliare. Aceste complexe pătrund în celulele epiteliale ale intestinului subțire și aici se descompun în acizi grași și săruri biliare. Acestea din urmă sunt transferate în ficat și re-secretate cu bilă, în timp ce acizii grași se combină cu glicerol sau colesterol. Grăsimile reconstituite rezultate intră în vasele limfatice mezenterice sub formă de suc lăptos, așa-numitul. „Hyleus”. Din vasele mezenterului, chyle prin sistemul limfatic prin conducta toracică intră în sistemul circulator.

După ce alimentele sunt digerate, conținutul de lipide din sânge crește de la aproximativ 500 mg (nivel de post) la 1000 mg la 100 ml de plasmă. Lipidele prezente în sânge sunt un amestec de acizi grași, grăsimi neutre, fosfolipide (lecitină și cefalină), colesterol și esteri de colesterol.

Distribuție.

Sângele distribuie lipide în diferite țesuturi ale corpului și în principal în ficat. Ficatul are capacitatea de a modifica acizii grași care intră în el. Acest lucru este pronunțat în special la speciile care depozitează grăsimi cu un conținut ridicat de acizi grași saturați sau, dimpotrivă, nesaturați: în ficatul acestor animale, raportul acizilor saturați și nesaturați se modifică astfel încât grăsimea depusă în compoziția sa să corespundă grăsimii caracteristice unui anumit organism..

Grăsimile din ficat sunt fie utilizate pentru energie, fie sunt transferate în sânge și livrate în diferite țesuturi. Aici pot fi incluse în elementele structurale ale țesuturilor, dar cele mai multe dintre ele sunt depozitate în depozite de grăsimi, unde sunt stocate până când este nevoie de energie; apoi sunt din nou transferate în ficat și oxidate aici.

Metabolismul lipidic, precum metabolismul glucidic, este reglat homeostatic. Mecanismele homeostaziei care afectează metabolismul lipidelor și carbohidraților sunt aparent strâns legate, deoarece atunci când metabolismul carbohidraților încetinește, metabolismul lipidic crește și invers..

Transformări și utilizare.

Acizii cu patru atomi de carbon - acetoacetici (un produs de condensare a două unități de acetat) și b-hidroxibutiric - și un compus cu trei atomi de carbon acetonă, format prin eliminarea unui atom de carbon din acidul acetoacetic, sunt cunoscuți colectiv ca corpuri cetonice (acetonă). În mod normal, corpurile cetonice sunt prezente în sânge în cantități mici. Formarea excesivă a acestora în diabetul sever duce la creșterea nivelului lor în sânge (cetonemie) și în urină (cetonurie) - această afecțiune este denotată de termenul „cetoză”.

Proteină.

Aspiraţie.

Când proteinele sunt digerate de enzime digestive, se formează un amestec de aminoacizi și peptide mici care conțin de la două la zece reziduuri de aminoacizi. Aceste produse sunt absorbite de mucoasa intestinală și aici se termină hidroliza - peptidele se descompun și la aminoacizi. Aminoacizii care intră în sânge sunt amestecați cu aceiași aminoacizi localizați aici. Sângele conține un amestec de aminoacizi din intestine, format în timpul descompunerii proteinelor tisulare și sintetizat din nou de corp.

Sinteză.

În țesuturi, descompunerea proteinelor și neoplasmul lor continuă. Aminoacizii conținuți în sânge sunt absorbiți selectiv de țesuturi ca materie primă pentru construirea proteinelor, iar alți aminoacizi intră în sânge din țesuturi. Nu numai proteinele structurale sunt sintetizate și descompuse, ci și proteinele plasmatice din sânge, precum și hormonii proteinelor și enzimele.

În corpul adulților, aminoacizii sau proteinele nu sunt practic stocate, prin urmare, îndepărtarea aminoacizilor din sânge are loc la aceeași viteză cu intrarea lor din țesuturi în sânge. Într-un corp în creștere, se formează țesuturi noi, iar acest proces consumă mai mulți aminoacizi decât pătrunde în fluxul sanguin din cauza descompunerii proteinelor tisulare.

Ficatul este implicat în metabolismul proteinelor în cel mai activ mod. Aici sunt sintetizate proteinele din plasma sanguină - albumina și globulinele -, precum și enzimele proprii ale ficatului. Deci, odată cu pierderea proteinelor plasmatice, conținutul de albumină din plasmă este restabilit - datorită sintezei intensive - destul de repede. Aminoacizii din ficat sunt folosiți nu numai pentru formarea proteinelor, dar sunt supuși și defalcării, în timpul căreia energia conținută în acestea este extrasă.

Conversii și utilizare.

Dacă aminoacizii sunt folosiți ca sursă de energie, atunci grupa amino a scindat din ei (–NH2) este direcționat către formarea ureei, iar restul moleculei fără azot este oxidat în aproximativ același mod ca glucoza sau acizii grași.

Așa-numitul „ciclu al ornitinei” descrie modul în care amoniacul este transformat în uree. În acest ciclu, grupa amino, scindată de aminoacid sub formă de amoniac, se unește împreună cu dioxidul de carbon la molecula de ornitină pentru a forma citrulina. Citrulina adaugă un al doilea atom de azot, de data aceasta din acid aspartic, și se transformă în arginină. Mai mult, arginina suferă hidroliză pentru a forma uree și ornitină. Ornitina poate intra din nou în ciclu, iar ureea este excretată din organism prin rinichi ca unul dintre produsele finale ale metabolismului. Vezi și HORMONES; ENZIME; GRĂSIMI ȘI ULEIURI; ACIZI NUCLEICI; PROTEINE; VITAMINE.

Leninger A. Fundamentals of Biochemistry, vol. 1-3. M., 1985
Strayer L. Biochimie, vol. 1-3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meyes P., Rodwell V. Human Biochimie, vol. 1-2. M., 1993
Alberts B., Bray D., Lews D. și colab. Molecular Biology of the Cell, vol. 1-3. M., 1994

Cititi Mai Multe Despre Cauzele Diabetului Zaharat