Czym jest metabolizm?

• Hipoglikemia

Na metabolizm lub metabolizm teraz jest dużo gadania. Jednak większość ludzi nie wie, czym jest metabolizm i jakie procesy nieustannie zachodzą w naszym ciele.

Co to jest metabolizm

Metabolizm jest przemianą chemiczną, która zachodzi w ciele każdej osoby, gdy dostarczane są składniki odżywcze i do momentu, w którym produkty końcowe wszystkich przekształceń i przekształceń pochodzą z niej do środowiska zewnętrznego. Innymi słowy, metabolizm w organizmie jest zbiorem reakcji chemicznych, które występują w nim, aby utrzymać jego żywotną aktywność. Wszystkie procesy połączone przez tę koncepcję pozwalają każdemu organizmowi się rozmnażać i rozwijać, zachowując wszystkie jego struktury i reagując na wpływy środowiska.

Procesy metaboliczne

Z reguły procesy metaboliczne dzielą się na 2 powiązane ze sobą etapy, innymi słowy metabolizm zachodzi w organizmie w dwóch etapach:

• Etap I Anabolizm jest procesem łączenia procesów chemicznych, które mają na celu tworzenie komórek i składników tkanek ciała. Jeśli ujawnisz procesy chemiczne, oznacza to syntezę aminokwasów, nukleotydów, kwasów tłuszczowych, monosacharydów, białek.
• Etap II. Katabolizm jest procesem dzielenia artykułów spożywczych i ich własnych cząsteczek na prostsze substancje, uwalniając jednocześnie zawartą w nich energię. Równowaga powyższych etapów zapewnia harmonijną pracę i rozwój organizmu, i jest regulowana przez hormony. Enzymy są kolejnym niezbędnym pomocnikiem w procesie metabolicznym. W procesie metabolizmu działają one jako rodzaj katalizatora i wytwarzają pewne chemikalia od innych.

Rola metabolizmu w organizmie człowieka

Powinieneś wiedzieć, że metabolizm składa się ze wszystkich reakcji, w wyniku której budowane są różne komórki i tkanki organizmu i wydobycia energii użytecznej. Ponieważ procesy anaboliczne w każdym organizmie wiążą się z wydatkowaniem energii na budowę nowych komórek i cząsteczek, a procesy kataboliczne uwalniają energię i tworzą takie produkty końcowe, jak dwutlenek węgla, amoniak, mocznik i woda.

Z powyższego można zauważyć, że dobrze skoordynowany proces metaboliczny w ciele jest kluczem do dobrze skoordynowanej i stabilnej pracy wszystkich narządów ludzkich, a ponadto służy jako wskaźnik dobrego stanu zdrowia. Ponieważ tempo przemiany materii wpływa na pracę wszystkich narządów ludzkich. Jakakolwiek nierównowaga w procesie metabolizmu może prowadzić do poważnych konsekwencji dla organizmu, a mianowicie do innego rodzaju choroby.

Zaburzenia metaboliczne mogą wystąpić przy różnych zmianach w każdym systemie organizmu, ale często zdarza się to w układzie hormonalnym. Niepowodzenia mogą pojawić się przy różnych dietach i niezdrowych dietach, przy nerwowym przeciążeniu i stresie. Dlatego zaleca się zwracanie uwagi na styl życia i odżywianie. Dlatego, jeśli zależy ci na swoim zdrowiu, konieczne jest okresowe przeprowadzanie badania organizmu, oczyszczanie go z toksyn i, oczywiście, prawidłowe odżywianie, ponieważ normalizacja metabolizmu jest kluczem do twojego zdrowia.

Teraz już wiesz wszystko na temat metabolizmu i nie będziesz się zastanawiał, metabolizm, co to jest? I możesz pójść do lekarza na czas na najmniejsze zakłócenia, które pomogą ci uniknąć wielu problemów.

Metabolizm (metabolizm) i transformacja energii w ciele

Metabolizm (metabolizm)

Metabolizm, czyli metabolizm, jest połączeniem procesów biochemicznych i procesów zachodzących w komórce. Zapewnia istnienie żywych organizmów. Istnieją procesy asymilacji (anabolizmu) i dysymilizacji (katabolizm). Procesy te są różnymi aspektami pojedynczego procesu przemiany materii i energii w żywych organizmach.

Asymilacja

Asymilacja jest procesem związanym z absorpcją, asymilacją i akumulacją chemikaliów, które są wykorzystywane do syntezy związków niezbędnych dla organizmu.

Plastikowa wymiana

Metabolizm tworzyw sztucznych to zestaw reakcji syntezy, które zapewniają wznowienie składu chemicznego, wzrostu komórek.

Dysymilacja

Dysymilacja to proces związany z rozkładem substancji.

Wymiana energii

Metabolizm energetyczny jest połączeniem podziału złożonych związków z uwalnianiem energii. Organizmy pochodzące ze środowiska w procesie życia w pewnych formach pochłaniają energię. Następnie zwracają równoważną kwotę w innej formie.

Procesy asymilacji nie zawsze są równoważone procesami dysymilacyjnymi. Gromadzenie się substancji i wzrost w organizmach rozwijających się są zapewniane przez procesy asymilacji, więc dominują. Dominują procesy rozpadowe z brakiem składników odżywczych, intensywną pracą fizyczną i starzeniem.

Procesy asymilacji i dysymilacji są ściśle związane z rodzajami odżywiania organizmów. Głównym źródłem energii dla żywych organizmów Ziemi jest światło słoneczne. Pośrednio lub bezpośrednio zaspokaja ich potrzeby energetyczne.

Autotrofs

Autotrofy (z greckiego autos - self i trofeum - żywność, odżywianie) to organizmy, które mogą syntetyzować związki organiczne z nieorganicznych przy użyciu pewnego rodzaju energii. Istnieją fototrofy i chemotrofy.

Fototrofy

Fototrofy (z języka greckiego, zdjęcia - światło) - organizmy, które do syntezy związków organicznych nieorganicznych wykorzystują energię światła. Niektóre prokarioty (fotosyntezujące bakterie siarkowe i cyjanobakterie) i rośliny zielone należą do nich.

Chemotrofy

Chemotrofy (z greckiego Chemistry - Chemistry) do syntezy związków organicznych z nieorganicznego wykorzystania energii reakcji chemicznych. Należą do nich niektóre prokarioty (bakterie żelaza, bakterie siarkowe, wiązania azotu itp.). Procesy autotroficzne odnoszą się bardziej do procesów asymilacyjnych.

Heterotrofy

Heterotrofy (z greckiego Heteros - drugi) - to organizmy, które syntetyzują własne związki organiczne z gotowych związków organicznych syntetyzowanych przez inne organizmy. Większość prokariotów, grzybów i zwierząt należy do nich. Dla nich źródłem energii jest materia organiczna, którą otrzymują z pożywienia: żywe organizmy, ich pozostałości lub produkty odpadowe. Główne procesy organizmów heterotroficznych - rozkład substancji - oparte są na procesach dysymilacji.

Energia w systemach biologicznych jest wykorzystywana do zapewnienia różnych procesów w ciele: termicznej, mechanicznej, chemicznej, elektrycznej itp. Część energii podczas reakcji wymiany energii jest rozpraszana jako ciepło, część jej jest magazynowana w wysokoenergetycznych wiązaniach chemicznych niektórych związków organicznych. Uniwersalną taką substancją jest trójfosforan adenozyny ATP. Jest to uniwersalny chemiczny akumulator energii w komórce.

Pod działaniem enzymu jedna reszta kwasu fosforowego jest cięta. Następnie ATP zamienia się w difosforan adenozyny - ADP. W tym przypadku uwalniane jest około 42 kJ energii. Usunięcie dwóch reszt kwasu fosforowego wytwarza monofosforan adenozyny - ATP (uwalniane jest 84 kJ energii). Cząsteczka AMP może zostać rozszczepiona. Tak więc podczas rozpadu ATP uwalniana jest duża ilość energii, która jest wykorzystywana do syntezy związków niezbędnych dla organizmu, do utrzymania określonej temperatury ciała itp.

Natura wiązań makrocząsteczkowych ATP pozostaje ostatecznie nie wyjaśniona, chociaż kilkakrotnie przekraczają energochłonność zwykłych wiązań.

Czym jest metabolizm?

Oszczędzaj czas i nie wyświetlaj reklam w programie Knowledge Plus

Oszczędzaj czas i nie wyświetlaj reklam w programie Knowledge Plus

Odpowiedź

Odpowiedź jest udzielona

wevehadenough

Proces przemiany materii w organizmie :)

Połącz Knowledge Plus, aby uzyskać dostęp do wszystkich odpowiedzi. Szybko, bez reklam i przerw!

Nie przegap tego ważnego - połącz Knowledge Plus, aby zobaczyć odpowiedź już teraz.

Obejrzyj wideo, aby uzyskać dostęp do odpowiedzi

O nie!
Wyświetlenia odpowiedzi są zakończone

Połącz Knowledge Plus, aby uzyskać dostęp do wszystkich odpowiedzi. Szybko, bez reklam i przerw!

Nie przegap tego ważnego - połącz Knowledge Plus, aby zobaczyć odpowiedź już teraz.

Obejrzyj wideo, aby uzyskać dostęp do odpowiedzi

O nie!
Wyświetlenia odpowiedzi są zakończone

• Komentarze
• Oznacz naruszenie

Odpowiedź

Odpowiedź jest udzielona

Lola Stuart

zestaw reakcji chemicznych zachodzących w żywym organizmie dla podtrzymania życia. Te procesy pozwalają organizmom rosnąć i rozmnażać się, utrzymywać ich struktury i reagować na wpływy środowiska. Metabolizm dzieli się zwykle na dwa etapy: w kompleksie godekatabolizmu substancje organiczne są degradowane do prostszych; W procesie anabolizmu kosztem energii syntetyzuje się takie substancje jak białka, cukry, lipidy i kwasy nukleinowe.

METABOLIZM

METABOLIZM, czyli metabolizm, przemiany chemiczne zachodzące od chwili wejścia substancji odżywczych do organizmu żywego do momentu, gdy produkty końcowe tych przekształceń zostaną uwolnione do środowiska zewnętrznego. Metabolizm K obejmują wszystkie reakcje, które prowadzą do elementów konstrukcyjnych są zbudowane z komórek i tkanek, i procesy, w których z substancji zawartych w komórkach odzyskaną energię. Czasami, dla wygody, obie strony metabolizmu są rozpatrywane osobno - anabolizm i katabolizm, tj. procesy tworzenia substancji organicznych i procesy ich niszczenia. Procesy anaboliczne są zwykle związane z wydatkami energetycznymi i prowadzą do tworzenia się złożonych cząsteczek z prostszych, procesom katabolicznym towarzyszy uwalnianie energii i powoduje powstawanie takich produktów końcowych (odpadów) metabolizmu, takich jak mocznik, dwutlenek węgla, amoniak i woda.

Termin "metabolizm" wszedł w życie codzienne, ponieważ lekarze zaczęli kojarzyć nadwagę lub niedowagę, nadmierną nerwowość lub odwrotnie, letarg pacjenta z podwyższonym lub zmniejszonym metabolizmem. Do oceny intensywności metabolizmu należy zaliczyć test "metabolizmu pierwotnego". Podstawowy metabolizm jest wskaźnikiem zdolności organizmu do wytwarzania energii. Test przeprowadza się na pustym żołądku w spoczynku; zmierzyć absorpcję tlenu (O₂) i uwalnianie dwutlenku węgla (CO₂). Porównując te wartości, określ, w jakim stopniu organizm wykorzystuje składniki odżywcze ("oparzenia"). Hormony gruczołu tarczowego wpływają na intensywność metabolizmu, dlatego przy diagnozowaniu chorób związanych z zaburzeniami metabolicznymi lekarze coraz częściej mierzą poziom tych hormonów we krwi. Zobacz także DŁONI DO TAŚMY.

Metody badawcze.

Podczas badania metabolizmu dowolnego z składników odżywczych, wszystkie jego transformacje są prześledzone od formy, w jakiej wchodzi do organizmu, do końcowych produktów usuniętych z organizmu. W takich badaniach stosuje się niezwykle różnorodny zestaw metod biochemicznych.

Używanie nietkniętych zwierząt lub organów.

Badany związek podaje się zwierzęciu, a następnie określa się możliwe produkty przemiany (metabolity) tej substancji w moczu i ekskrementach. Bardziej szczegółowe informacje można uzyskać, badając metabolizm określonego narządu, takiego jak wątroba lub mózg. W tych przypadkach substancja jest wstrzykiwana do odpowiedniego naczynia krwionośnego, a metabolity są określane w krwi płynącej z narządu.

Ponieważ tego rodzaju procedura jest bardzo trudna, często wykorzystuje się cienkie odcinki narządów do badań. Są one inkubowane w temperaturze pokojowej lub temperaturze ciała w roztworach z dodatkiem substancji, której metabolizm jest badany. Komórki w takich preparatach nie są uszkodzone, a ponieważ sekcje są bardzo cienkie, substancja łatwo przenika do komórek i łatwo je opuszcza. Czasami pojawiają się trudności, ponieważ substancja przechodzi zbyt wolno przez błony komórkowe. W takich przypadkach tkanki są kruszone w celu zniszczenia błon, a zacier z komórek inkubuje się z badaną substancją. W takich eksperymentach wykazano, że wszystkie żywe komórki utleniają glukozę do CO₂ i wody oraz że tylko wątroba może syntetyzować mocznik.

Korzystanie z komórek.

Nawet komórki są bardzo złożonymi systemami. Mają jądro, aw otaczającej cytoplazmie są mniejsze ciała, tzw. organelle o różnych rozmiarach i fakturach. Stosując odpowiednią technikę, tkankę można "homogenizować", a następnie poddać wirowaniu różnicowemu (oddzielaniu) i formulacjom zawierającym tylko mitochondria, tylko mikrosomy lub klarowną ciecz - cytoplazmę. Te leki można oddzielnie inkubować ze związkiem, którego metabolizm jest badany, iw ten sposób można określić, które konkretne struktury subkomórkowe są zaangażowane w jego kolejne transformacje. Zdarzają się przypadki, gdy początkowa reakcja zachodzi w cytoplazmie, jej produkt ulega przekształceniu w mikrosomy, a produkt tej transformacji wchodzi w nową reakcję już w mitochondriach. Inkubacja badanej substancji żywymi komórkami lub homogenatem tkankowym zwykle nie ujawnia poszczególnych etapów jej metabolizmu, a jedynie sekwencyjne eksperymenty, w których jedna lub inna subkomórkowa struktura jest wykorzystywana do inkubacji, pozwalają nam zrozumieć cały łańcuch zdarzeń.

Zastosowanie izotopów promieniotwórczych.

Aby zbadać metabolizm substancji, potrzebne są: 1) odpowiednie analityczne metody oznaczania tej substancji i jej metabolitów; oraz 2) metody odróżniania dodanej substancji od tej samej substancji już obecnej w preparacie biologicznym. Te wymagania posłużyły jako główna przeszkoda w badaniu metabolizmu do czasu, aż odkryto radioaktywne izotopy pierwiastków, a przede wszystkim, radioaktywny węgiel 14 C. Z nadejściem związków oznaczonych 14 C, a także przyrządów do pomiaru słabej radioaktywności, trudności te zostały przezwyciężone. Jeśli znakowany kwas tłuszczowy 14 C jest dodawany do preparatu biologicznego, na przykład, do zawiesiny mitochondriów, wówczas nie są wymagane specjalne analizy w celu określenia produktów jego transformacji; w celu oszacowania tempa jego użycia wystarczy po prostu zmierzyć radioaktywność kolejno wytwarzanych frakcji mitochondrialnych. Ta sama technika ułatwia odróżnienie cząsteczek radioaktywnego kwasu tłuszczowego wprowadzonych przez eksperymentatora od cząsteczek kwasów tłuszczowych już obecnych w mitochondriach na początku eksperymentu.

Chromatografia i elektroforeza.

Oprócz powyższych wymagań, biochemik potrzebuje również metod separacji mieszanin składających się z niewielkich ilości substancji organicznych. Najważniejsze z nich - chromatografia, która opiera się na zjawisku adsorpcji. Rozdzielanie składników mieszaniny przeprowadza się na papierze lub adsorpcji na sorbencie, którym są wypełnione kolumny (długie rurki szklane), a następnie stopniowe wymywanie (ługowanie) każdego ze składników.

Separacja za pomocą elektroforezy zależy od znaku i liczby ładunków zjonizowanych cząsteczek. Elektroforezę przeprowadza się na papierze lub na pewnym obojętnym (nieaktywnym) nośniku, takim jak skrobia, celuloza lub kauczuk.

Bardzo czuła i wydajna metoda separacji to chromatografia gazowa. Stosuje się go w przypadkach, gdy rozdzielane substancje są w stanie gazowym lub mogą być do niego przeniesione.

Izolacja enzymów.

Zwierząt, organ, odcinek tkanki, homogenat i frakcja organelli komórkowych zajmują ostatnie miejsce w serii - enzym zdolny do katalizowania pewnej reakcji chemicznej. Izolacja enzymów w oczyszczonej postaci jest ważną częścią badań metabolizmu.

Połączenie tych metod pozwoliło nam prześledzić główne szlaki metaboliczne w większości organizmów (w tym ludzi), ustalić dokładnie, gdzie odbywają się te różne procesy, i dowiedzieć się o kolejnych etapach głównych szlaków metabolicznych. Do chwili obecnej poznano tysiące indywidualnych reakcji biochemicznych i badano enzymy biorące w nich udział.

Metabolizm komórek.

Żywa komórka to wysoce zorganizowany system. Ma różne struktury, a także enzymy, które mogą je zniszczyć. Zawiera również duże makrocząsteczki, które mogą rozpaść się na mniejsze składniki w wyniku hydrolizy (rozszczepienie pod działaniem wody). Komórka zawiera zwykle dużo potasu i bardzo mało sodu, chociaż komórka istnieje w środowisku, w którym jest dużo sodu i stosunkowo mało potasu, a błona komórkowa jest łatwo przepuszczalna dla obu jonów. W konsekwencji komórka jest układem chemicznym, bardzo daleko od równowagi. Równowaga występuje tylko w procesie autolizy poubojowej (samo-trawienie pod wpływem własnych enzymów).

Potrzeba energii.

Aby utrzymać system w stanie dalekim od równowagi chemicznej, wymagane jest wykonywanie pracy, a do tego celu wymagana jest energia. Uzyskanie tej energii i wykonanie tej pracy jest niezbędnym warunkiem, aby komórka pozostała w swoim stanie stacjonarnym (normalnym), daleko od równowagi. Równocześnie wykonuje inne prace związane z interakcją ze środowiskiem, na przykład: w komórkach mięśniowych, skurcz; w komórkach nerwowych - przewodzenie impulsom nerwowym; w komórkach nerek - powstawanie moczu, znacznie różniącego się składem od osocza krwi; w wyspecjalizowanych komórkach przewodu żołądkowo-jelitowego - synteza i sekrecja enzymów trawiennych; w komórkach gruczołów dokrewnych - wydzielanie hormonów; w komórkach świetlików - poświata; w komórkach niektórych ryb - generowanie wyładowań elektrycznych itp.

Źródła energii.

W każdym z powyższych przykładów bezpośrednim źródłem energii, którą komórka wykorzystuje do wytwarzania pracy, jest energia zawarta w strukturze trifosforanu adenozyny (ATP). Ze względu na naturę jego struktury, związek ten jest bogaty w energię, a rozerwanie wiązań między jego grupami fosforanowymi może nastąpić w taki sposób, że uwolniona energia jest wykorzystywana do produkcji pracy. Jednak energia nie może zostać udostępniona komórce dzięki prostemu hydrolitycznemu rozpadowi wiązań fosforanowych ATP: w tym przypadku jest on marnowany, uwalniany w postaci ciepła. Proces powinien składać się z dwóch kolejnych etapów, z których każdy obejmuje produkt pośredni, oznaczony tutaj X-F (w powyższych równaniach X i Y oznaczają dwie różne substancje organiczne; Φ - fosforan; ADP - difosforan adenozyny):

Ponieważ ATP jest niezbędna dla prawie każdego przejawienia aktywności komórki, nie jest zaskakujące, że aktywność metaboliczna żywych komórek jest przede wszystkim ukierunkowana na syntezę ATP. W tym celu służą różnorodne złożone sekwencje reakcji wykorzystujące potencjalną energię chemiczną zawartą w cząsteczkach węglowodanów i tłuszczów (lipidów).

METABOLIZM WĘGLOWODANÓW I LIPIDÓW

Synteza ATP.

Beztlenowy (bez tlenu). Główna rola węglowodanów i lipidów w metabolizmie komórkowym polega na tym, że ich rozszczepienie na prostsze związki zapewnia syntezę ATP. Nie ulega wątpliwości, że te same procesy zachodziły w pierwszych, najbardziej prymitywnych komórkach. Jednak w atmosferze pozbawionej tlenu, całkowite utlenienie węglowodanów i tłuszczów do CO₂ to było niemożliwe. Te prymitywne komórki posiadały wszystkie mechanizmy, dzięki którym restrukturyzacja struktury cząsteczki glukozy dostarczyła syntezy niewielkich ilości ATP. Mówimy o procesach, które mikroorganizmy nazywają fermentacją. Preferuje się trawienie glukozy do alkoholu etylowego i CO.₂ w drożdżach.

W trakcie 11 następujących po sobie reakcji koniecznych do zakończenia tej transformacji, powstaje pewna liczba produktów pośrednich, które są estrami fosforanowymi (fosforany). Ich grupa fosforanowa zostaje przeniesiona do difosforanu adenozyny (ADP) z utworzeniem ATP. Wydajność netto ATP wynosi 2 cząsteczki ATP dla każdej cząsteczki glukozy podzielonej w procesie fermentacji. Podobne procesy zachodzą we wszystkich żywych komórkach; ponieważ dostarczają one energię niezbędną do aktywności życiowej, czasami są (nie całkiem poprawnie) nazywane oddychaniem komórek beztlenowych.

U ssaków, w tym u ludzi, taki proces nazywa się glikolizą, a jego końcowym produktem jest kwas mlekowy, a nie alkohol i CO.₂. Cała sekwencja reakcji glikolizy, z wyjątkiem ostatnich dwóch etapów, jest całkowicie identyczna z procesem zachodzącym w komórkach drożdży.

Aerobowe (z użyciem tlenu). Wraz z pojawieniem się tlenu w atmosferze, którego źródłem była najwyraźniej fotosynteza roślin, podczas ewolucji opracowano mechanizm zapewniający całkowite utlenienie glukozy do CO₂ i woda, proces aerobowy, w którym wydajność netto ATP wynosi 38 cząsteczek ATP na utlenioną cząsteczkę glukozy. Ten proces zużycia tlenu przez komórki do tworzenia związków bogatych w energię jest znany jako oddychanie komórkowe (aerobowe). W przeciwieństwie do procesu beztlenowego, prowadzonego przez enzymy cytoplazmatyczne, procesy utleniania zachodzą w mitochondriach. W mitochondriach kwas pirogronowy, produkt pośredni powstały w fazie beztlenowej, utlenia się do CO.₂ w sześciu kolejnych reakcjach, w każdej z których para elektronów jest przenoszona do wspólnego akceptora - dinukleotydu koenzymu nikotynamidoadeninowego (NAD). Ta sekwencja reakcji nazywana jest cyklem kwasu trójkarboksylowego, cyklem kwasu cytrynowego lub cyklem Krebsa. Z każdej cząsteczki glukozy powstają 2 cząsteczki kwasu pirogronowego; 12 par elektronów oddzieliło się od cząsteczki glukozy podczas jej utleniania, opisanego równaniem:

Przeniesienie elektronu

Każdy mitochondria ma mechanizm, za pomocą którego zredukowany NAD (NADHN, w którym H oznacza wodór) utworzony w cyklu kwasu trójkarboksylowego przenosi swoją parę elektronów do tlenu. Przeniesienie nie następuje jednak bezpośrednio. Elektrony są przesyłane "od ręki do ręki" i dopiero po przejściu przez łańcuch nośników łączą się z tlenem. Ten "łańcuch transportu elektronów" składa się z następujących elementów:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid® Koenzym Q ®

® Cytochrome b ® Cytochrome c ® Cytochrome a ® O₂

Wszystkie składniki tego systemu, które są w mitochondriach, są unieruchomione w przestrzeni i połączone ze sobą. Taki ich stan ułatwia przenoszenie elektronów.

NAD zawiera kwas nikotynowy (witamina niacyna), a dinukleotyd flawinki-adeniny zawiera ryboflawinę (witamina B₂). Koenzym Q to wysokocząsteczkowy chinon syntetyzowany w wątrobie, a cytochromy to trzy różne białka, z których każdy, podobnie jak hemoglobina, zawiera hemogrupę.

W łańcuchu przenoszenia elektronów dla każdej pary elektronów przeniesionych z NAD H do O₂, Zsyntetyzowano 3 cząsteczki ATP. Ponieważ 12 par elektronów jest oderwanych od każdej cząsteczki glukozy i przeniesionych do cząsteczek NAD, w cząsteczce glukozy powstaje w sumie 3 ґ 12 = 36 cząsteczek ATP. Ten proces tworzenia ATP podczas utleniania nazywa się fosforylacją oksydacyjną.

Lipidy jako źródło energii.

Kwasy tłuszczowe mogą być wykorzystywane jako źródło energii w podobny sposób jak węglowodany. Utlenianie kwasów tłuszczowych zachodzi poprzez kolejne rozszczepienie fragmentu wodorowęglanu z cząsteczki kwasu tłuszczowego z wytworzeniem acetylo-koenzymu A (acetylo-CoA) i jednoczesne przeniesienie dwóch par elektronów do łańcucha przenoszenia elektronów. Powstały acetylo-CoA jest normalnym składnikiem cyklu kwasu trójkarboksylowego, a później jego los nie różni się od losu acetylo-CoA dostarczanego przez metabolizm węglowodanów. Tak więc mechanizmy syntezy ATP w utlenianiu zarówno kwasów tłuszczowych, jak i metabolitów glukozy są prawie takie same.

Jeśli ciało zwierzęcia otrzymuje energię prawie wyłącznie z powodu utleniania kwasów tłuszczowych, a dzieje się tak na przykład podczas postu lub cukrzycy, szybkość tworzenia się acetylo-CoA przewyższa jego szybkość utleniania w cyklu kwasu trójkarboksylowego. W tym przypadku dodatkowe cząsteczki acetylo-CoA reagują ze sobą, powodując powstawanie kwasu acetooctowego i kwasu b-hydroksymasłowego. Ich akumulacja jest przyczyną stanu patologicznego, tzw. ketoza (rodzaj kwasicy), która w ciężkiej cukrzycy może powodować śpiączkę i śmierć.

Przechowywanie energii.

Zwierzęta jedzą nieregularnie, a ich organizm musi w jakiś sposób przechowywać energię zawartą w pożywieniu, którego źródłem są węglowodany i tłuszcze pochłaniane przez zwierzę. Kwasy tłuszczowe mogą być przechowywane jako obojętne tłuszcze, zarówno w wątrobie, jak i w tkance tłuszczowej. Węglowodany, w dużych ilościach, w przewodzie żołądkowo-jelitowym są hydrolizowane do glukozy lub innych cukrów, które następnie są przekształcane w tę samą glukozę w wątrobie. W tym przypadku gigantyczny glikogen polimerowy jest syntetyzowany z glukozy poprzez łączenie reszt glukozy ze sobą poprzez eliminację cząsteczek wody (liczba reszt glukozy w cząsteczkach glikogenu osiąga 30 000). Gdy istnieje zapotrzebowanie na energię, glikogen ponownie rozpada się na glukozę w reakcji, której produktem jest fosforan glukozy. Ten fosforan glukozy jest kierowany na ścieżkę glikolizy, procesu, który stanowi część ścieżki utleniania glukozy. W wątrobie fosforan glukozy może również ulegać hydrolizie, a powstająca glukoza przedostaje się do krwioobiegu i jest dostarczana przez krew do komórek w różnych częściach ciała.

Synteza lipidów z węglowodanów.

Jeśli ilość węglowodanów wchłoniętych z jedzenia jest większa niż ta, którą można przechowywać w postaci glikogenu, wówczas nadmiar węglowodanów przekształca się w tłuszcz. Początkowa sekwencja reakcji pokrywa się ze zwykłym sposobem utleniania, tj. Początkowo acetyl-CoA powstaje z glukozy, ale wtedy ten acetylo-CoA jest stosowany w cytoplazmie komórki do syntezy długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Proces syntezy można opisać jako odwrócenie normalnego procesu utleniania komórek tłuszczowych. Kwasy tłuszczowe są następnie przechowywane jako obojętne tłuszcze (trójglicerydy), które gromadzą się w różnych częściach ciała. Gdy wymagana jest energia, tłuszcze obojętne ulegają hydrolizie, a kwasy tłuszczowe przenikają do krwi. Tutaj są adsorbowane przez cząsteczki białka osocza (albumina i globulina), a następnie absorbowane przez komórki różnych typów. Nie ma mechanizmów zdolnych do syntetyzowania glukozy z kwasów tłuszczowych u zwierząt, ale rośliny mają takie mechanizmy.

Metabolizm lipidów.

Lipidy dostają się do organizmu głównie w postaci trójglicerydów kwasów tłuszczowych. W jelicie pod wpływem enzymów trzustkowych ulegają hydrolizie, której produkty są wchłaniane przez komórki ściany jelita. Tutaj z nich powstają nowe syntetyczne tłuszcze obojętne, które dostają się do krwi przez układ limfatyczny i są transportowane do wątroby lub osadzane w tkance tłuszczowej. Już wcześniej wskazano, że kwasy tłuszczowe można również syntetyzować na nowo z prekursorów węglowodanów. Należy zauważyć, że chociaż włączenie jednego wiązania podwójnego w cząsteczkach długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (między C-9 i C-10) może zachodzić w komórkach ssaków, komórki te nie są zdolne do włączenia drugiego i trzeciego podwójnego wiązania. Ponieważ kwasy tłuszczowe z dwoma i trzema podwójnymi wiązaniami odgrywają ważną rolę w metabolizmie ssaków, są to zasadniczo witaminy. Dlatego linoleic (C._{18: 2}) i linolenic (C._{18: 3}) Kwasy są nazywane niezbędnymi kwasami tłuszczowymi. W tym samym czasie w komórkach ssaczych czwarto podwójne wiązanie można wprowadzić do kwasu linolenowego, a kwas arachidonowy można wytworzyć przez wydłużenie łańcucha węglowego (C_{20: 4}), także niezbędny uczestnik procesów metabolicznych.

W procesie syntezy lipidów reszty kwasów tłuszczowych związane z koenzymem A (acylo-CoA) są przenoszone do glicerofosforanu, estru kwasu fosforowego i glicerolu. W wyniku tego powstaje kwas fosfatydowy - związek, w którym jedna grupa hydroksylowa glicerolu jest zestryfikowana kwasem fosforowym, oraz dwie grupy z kwasami tłuszczowymi. Gdy powstają obojętne tłuszcze, kwas fosforowy jest usuwany przez hydrolizę, a trzeci kwas tłuszczowy ma swoje miejsce w wyniku reakcji z acylo-CoA. Koenzym A powstaje z kwasu pantotenowego (jednej z witamin). W jego cząsteczce znajduje się grupa sulfhydrylowa (- SH) zdolna do reakcji z kwasami z wytworzeniem tioestrów. Gdy tworzą się fosfolipidy, kwas fosfatydowy reaguje bezpośrednio z aktywowaną pochodną jednej z zasad azotowych, takich jak cholina, etanoloamina lub seryna.

Z wyjątkiem witaminy D wszystkie sterydy znajdujące się w ciałach zwierząt (pochodne złożonych alkoholi) są łatwo syntetyzowane przez sam organizm. Należą do nich cholesterol (cholesterol), kwasy żółciowe, męskie i żeńskie hormony płciowe oraz hormony nadnerczy. W każdym przypadku, acetyl CoA służy jako materiał wyjściowy do syntezy: szkielet węglowy syntetyzowanego związku jest skonstruowany z grup acetylowych poprzez wielokrotne powtarzanie kondensacji.

BIAŁKA METABOLIZMU

Synteza aminokwasów

Rośliny i większość mikroorganizmów mogą żyć i rozwijać się w środowisku, w którym tylko minerały, dwutlenek węgla i woda są dostępne dla ich odżywienia. Oznacza to, że wszystkie te organizmy w nich się znajdują, te organizmy same się syntetyzują. Białka znajdujące się we wszystkich żywych komórkach zbudowane są z 21 typów aminokwasów połączonych w różne sekwencje. Aminokwasy są syntetyzowane przez żywe organizmy. W każdym przypadku szereg reakcji chemicznych prowadzi do tworzenia α-ketokwasów. Jeden taki α-ketokwas, mianowicie a-ketoglutarowy (zwykle stosowany w cyklu kwasu trójkarboksylowego), bierze udział w wiązaniu azotu zgodnie z następującym równaniem:

a - Kwas ketoglutarowy + NH₃ + OVER CH N®

® Kwas glutaminowy + NAD.

Azot kwasu glutaminowego można następnie przenieść do dowolnego z innych α-ketokwasów, tworząc odpowiedni aminokwas.

Ciało ludzkie i większość innych zwierząt zachowało zdolność syntezy wszystkich aminokwasów za wyjątkiem dziewięciu tzw. niezbędne aminokwasy. Ponieważ kwasy ketonowe odpowiadające tym dziewięciu nie są syntetyzowane, niezbędne aminokwasy muszą pochodzić z pożywienia.

Synteza białek.

Aminokwasy są potrzebne do biosyntezy białka. Proces biosyntezy przebiega zwykle w następujący sposób. W cytoplazmie komórki każdy aminokwas jest "aktywowany" w reakcji z ATP, a następnie przyłączony do końcowej grupy cząsteczki kwasu rybonukleinowego specyficznej dla tego konkretnego aminokwasu. Ta złożona cząsteczka wiąże się z małym ciałem, tzw. rybosom w pozycji określonej przez dłuższą cząsteczkę kwasu rybonukleinowego przyłączoną do rybosomu. Po odpowiednim wyrównaniu wszystkich tych złożonych cząsteczek, wiązania między oryginalnym aminokwasem i kwasem rybonukleinowym zostają przerwane i powstają wiązania między sąsiednimi aminokwasami - syntetyzuje się określone białko. Proces biosyntezy dostarcza białek nie tylko do wzrostu organizmu lub wydzielania do pożywki. Wszystkie białka żywych komórek ostatecznie rozpadają się na składowe aminokwasy i aby utrzymać życie, komórki muszą zostać ponownie zsyntetyzowane.

Synteza innych związków zawierających azot.

U ssaków aminokwasy są wykorzystywane nie tylko do biosyntezy białka, ale także jako materiał wyjściowy do syntezy wielu związków zawierających azot. Aminokwasowa tyrozyna jest prekursorem hormonów adrenaliny i noradrenaliny. Najprostszy glicyna aminokwasu jest materiałem wyjściowym do biosyntezy puryn, które tworzą kwasy nukleinowe i porfiryny, które tworzą cytochromy i hemoglobinę. Kwas asparaginowy jest prekursorem kwasów nukleinowych pirymidyny. Metylina metioniny jest przenoszona na wiele innych związków podczas biosyntezy kreatyny, choliny i sarkozyny. Podczas biosyntezy kreatyny grupa guanidynowa argininy jest również przenoszona z jednego związku do drugiego. Tryptofan służy jako prekursor kwasu nikotynowego, a witamina, taka jak kwas pantotenowy, jest syntetyzowana z waliny w roślinach. To tylko niektóre przykłady zastosowania aminokwasów w procesach biosyntezy.

Azot, wchłaniany przez mikroorganizmy i rośliny wyższe w postaci jonu amonowego, spędza niemal całkowicie na tworzeniu aminokwasów, z których następnie syntetyzuje się wiele żywych komórek zawierających azot. Ani rośliny, ani mikroorganizmy nie absorbują nadmiaru azotu. Natomiast u zwierząt ilość zaabsorbowanego azotu zależy od białek zawartych w żywności. Cały azot wchodzący do organizmu w postaci aminokwasów i nie spożywany w procesach biosyntezy, dość szybko wydalany z organizmu z moczem. Zdarza się to w następujący sposób. W wątrobie niewykorzystane aminokwasy przenoszą swój azotowy kwas a-ketoglutarowy, tworząc kwas glutaminowy, który jest deaminowany, uwalniając amoniak. Ponadto azot amonowy może być tymczasowo przechowywany przez syntezę glutaminy lub bezpośrednio stosowany do syntezy mocznika płynącego w wątrobie.

Glutamina ma inną rolę. Może być hydrolizowany w nerkach w celu uwolnienia amoniaku, który dostaje się do moczu w zamian za jony sodu. Proces ten jest niezwykle ważny jako środek utrzymujący równowagę kwasowo-zasadową w ciele zwierzęcia. Niemal cały amoniak, pochodzący z aminokwasów i prawdopodobnie z innych źródeł, jest przekształcany w mocznik w wątrobie, więc zwykle we krwi prawie nie ma wolnego amoniaku. Jednak w pewnych warunkach mocz zawiera dość znaczne ilości amoniaku. Amoniak ten powstaje w nerkach z glutaminy i przechodzi do moczu w zamian za jony sodu, które są ponownie adsorbowane i zatrzymywane w ciele. Proces ten jest wzmacniany przez rozwój kwasicy, stanu, w którym organizm potrzebuje dodatkowych ilości kationów sodu, aby związać nadmiar jonów wodorowęglanowych we krwi.

Nadmiar pirymidyn rozpuszcza się również w wątrobie w wyniku szeregu reakcji, w których uwalniany jest amoniak. Jeśli chodzi o purynę, ich nadmiar ulega utlenieniu z utworzeniem kwasu moczowego, który jest wydalany z moczem ludzi i innych naczelnych, ale nie u innych ssaków. U ptaków nie ma mechanizmu do syntezy mocznika, a to jest kwas moczowy, a nie mocznik, który jest ich końcowym produktem wymiany wszystkich związków zawierających azot.

Kwasy nukleinowe.

Struktura i synteza tych związków zawierających azot zostały szczegółowo opisane w artykule KWASY NUKLEINOWE.

OGÓLNE OŚWIADCZENIA SUBSTANCJI METABOLIZM-ORGANICZNYCH

Możesz sformułować ogólne pojęcia lub "zasady" dotyczące metabolizmu. Poniżej przedstawiono niektóre z głównych "zasad", aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób metabolizm przebiega i jest regulowany.

1. Szlaki metaboliczne są nieodwracalne. Rozpad nigdy nie podąża ścieżką, która byłaby po prostu odwróceniem reakcji syntezy jądrowej. Obejmuje inne enzymy i inne półprodukty. Często odwrotnie ukierunkowane procesy zachodzą w różnych przedziałach komórki. Tak więc kwasy tłuszczowe są syntetyzowane w cytoplazmie z udziałem jednego zestawu enzymów i utlenione w mitochondriach przy udziale zupełnie innego zestawu.

2. Enzymy w żywych komórkach są wystarczające, aby wszystkie znane reakcje metaboliczne mogły przebiegać znacznie szybciej niż zwykle obserwowane w organizmie. W związku z tym istnieją pewne mechanizmy regulacyjne w komórkach. Otwarte różne rodzaje takich mechanizmów.

a) Czynnikiem ograniczającym szybkość przemian metabolicznych danej substancji może być spożycie tej substancji do komórki; w tym przypadku regulacja jest skierowana właśnie na ten proces. Rola insuliny, na przykład, jest związana z faktem, że wydaje się ułatwiać przenikanie glukozy do wszystkich komórek, podczas gdy glukoza ulega przekształceniom z szybkością, z jaką jest dostarczana. Podobnie, przenikanie żelaza i wapnia z jelita do krwi zależy od procesów, których prędkość jest regulowana.

b) Nie zawsze wolno przemieszczać się z jednego przedziału ku komu do drugiego; Istnieją dowody na to, że transfer wewnątrzkomórkowy jest regulowany przez niektóre hormony steroidowe.

c) Zidentyfikowano dwa typy serwomechanizmów "sprzężenia zwrotnego".

W bakteriach znaleziono przykłady, że obecność produktu o pewnej sekwencji reakcji, takiej jak aminokwas, hamuje biosyntezę jednego z enzymów koniecznych do utworzenia tego aminokwasu.

W każdym przypadku enzym, którego biosynteza dotyczy, był odpowiedzialny za pierwszy "determinujący" etap (reakcja 4 na schemacie) szlaku metabolicznego prowadzącego do syntezy tego aminokwasu.

Drugi mechanizm jest dobrze zbadany u ssaków. Jest to proste hamowanie przez produkt końcowy (w naszym przypadku aminokwas) enzymu odpowiedzialnego za pierwszy "determinujący" etap szlaku metabolicznego.

Inny rodzaj regulacji przez sprzężenie zwrotne działa w przypadkach, w których utlenianie półproduktów z kwasem trikarboksylowym jest związane z tworzeniem ATP z ADP i fosforanu podczas oksydacyjnej fosforylacji. Jeśli cały zasób fosforanu i / lub ADP w komórce już się wyczerpał, utlenianie zatrzymuje się i może zostać wznowione dopiero po tym, jak ta rezerwa znowu stanie się wystarczająca. Tak więc utlenianie, którego znaczeniem jest dostarczanie użytecznej energii w postaci ATP, występuje tylko wtedy, gdy możliwa jest synteza ATP.

3. Stosunkowo niewielka liczba bloków budulcowych jest zaangażowana w procesy biosyntezy, z których każdy jest używany do syntezy wielu związków. Wśród nich są: acetylokoenzym A, fosforan glicerolu, glicyna, fosforan karbamylu, który dostarcza karbamyl (H₂Grupa N-CO-, pochodne kwasu foliowego, które służą jako źródło grup hydroksymetylowych i formylowych, S-adenozylometionina - źródło grup metylowych, kwasy glutaminowe i asparaginowe, które dostarczają grupy aminowe, a na końcu glutamina - źródło grup amidowych. Z tej stosunkowo niewielkiej liczby składników budowane są wszystkie różne związki, które znajdujemy w żywych organizmach.

4. Proste związki organiczne rzadko uczestniczą bezpośrednio w reakcjach metabolicznych. Zazwyczaj muszą one najpierw zostać "aktywowane" przez przyłączenie do jednego z wielu związków powszechnie stosowanych w metabolizmie. Na przykład glukoza może ulegać utlenianiu dopiero po estryfikacji kwasem fosforowym, a dla innych przekształceń musi być zestryfikowana difosforanem urydyny. Kwasy tłuszczowe nie mogą uczestniczyć w przemianach metabolicznych, zanim nie utworzą estrów z koenzymem A. Każdy z tych aktywatorów jest albo związany z jednym z nukleotydów, które tworzą kwas rybonukleinowy, albo pochodzi z pewnego rodzaju witaminy. Łatwo zrozumieć w związku z tym, dlaczego witaminy są wymagane w tak małych ilościach. Są one wydawane na tworzenie "koenzymów", a każda cząsteczka koenzymu jest używana wielokrotnie w ciągu życia organizmu, w przeciwieństwie do podstawowych składników odżywczych (na przykład glukozy), z których każda cząsteczka jest używana tylko raz.

Podsumowując, termin "metabolizm", który wcześniej oznaczał nic bardziej skomplikowanego niż zwykłe stosowanie węglowodanów i tłuszczów w organizmie, jest obecnie używany w odniesieniu do tysięcy reakcji enzymatycznych, których cały zestaw może być reprezentowany jako ogromna sieć szlaków metabolicznych, które przecinają się wielokrotnie ( ze względu na obecność wspólnych półproduktów) i kontrolowane przez bardzo subtelne mechanizmy regulacyjne.

METABOLIZM SUBSTANCJI MINERALNYCH

Względna zawartość.

Różne pierwiastki występujące w żywych organizmach wymieniono poniżej w porządku malejącym, w zależności od ich względnej zawartości: 1) tlenu, węgla, wodoru i azotu; 2) wapnia, fosforu, potasu i siarki; 3) sód, chlor, magnez i żelazo; 4) mangan, miedź, molibden, selen, jod i cynk; 5) aluminium, fluor, krzem i lit; 6) brom, arsen, ołów i ewentualnie inne.

Tlen, węgiel, wodór i azot są pierwiastkami tworzącymi miękkie tkanki ciała. Są one częścią związków takich jak węglowodany, lipidy, białka, woda, dwutlenek węgla i amoniak. Przedmioty wymienione w punktach 2 i 3, są w ciele zwykle w postaci jednego lub więcej związków nieorganicznych, a elementy nn. 4, 5 i 6 występują tylko w ilościach śladowych i dlatego nazywane są one mikroelementami.

Dystrybucja w ciele.

Wapń.

Wapń obecny jest głównie w tkance kostnej i zębach, głównie w postaci fosforanów oraz w małych ilościach w postaci węglanów i fluorków. Wapń dostarczany z pożywieniem jest absorbowany głównie w górnym jelicie, które ma słabą reakcję kwasową. Witamina D przyczynia się do tej absorpcji (u ludzi tylko 20-30% wapnia jest wchłaniane w pożywieniu) Pod wpływem działania witaminy D komórki jelitowe wytwarzają specjalne białko, które wiąże wapń i ułatwia jego przenikanie przez ścianę jelit do krwi. Na wchłanianie ma również wpływ obecność niektórych innych substancji, zwłaszcza fosforanu i szczawianu, które w niewielkich ilościach sprzyjają wchłanianiu, a w dużej mierze hamują je.

We krwi około połowa wapnia wiąże się z białkiem, resztą są jony wapnia. Stosunek postaci zjonizowanych i niezjonizowanych zależy od całkowitego stężenia wapnia we krwi, a także od zawartości białka i fosforanów oraz stężenia jonów wodorowych (pH krwi). Udział niezjonizowanego wapnia, na który wpływa poziom białka, pozwala pośrednio ocenić jakość odżywiania i sprawność wątroby, w której syntetyzuje się białka osocza.

Od ilości zjonizowanego wpływem wapnia, z jednej strony, witamina D oraz czynników wpływających na absorpcję, z drugiej - hormonu przytarczyc, a może witaminy D, ponieważ obie te substancje jest kontrolowane jako szybkość odkładania się wapnia w kości i jego uruchomienia tj. wymywanie z kości. Nadmiar hormonu przytarczycznego stymuluje uwalnianie wapnia z tkanki kostnej, co prowadzi do zwiększenia jego stężenia w osoczu. Zmieniając szybkość wchłaniania i wydalania wapnia i fosforanów, a także tempo tworzenia się tkanki kostnej i jej zniszczenie, mechanizmy te ściśle kontrolują stężenie wapnia i fosforanu w surowicy krwi. Jony wapnia odgrywają rolę regulacyjną w wielu procesach fizjologicznych, w tym w reakcjach nerwowych, skurczu mięśni, krzepnięciu krwi. Wydalanie wapnia z organizmu następuje zwykle głównie (2/3) przez żółć i jelita, aw mniejszym stopniu (1/3) przez nerki.

Fosfor.

Metabolizm fosforu - jeden z głównych składników tkanki kostnej i zębów - zależy w dużej mierze od tych samych czynników, co metabolizm wapnia. Fosfor w postaci fosforanu występuje również w organizmie w setkach różnych fizjologicznie ważnych estrów organicznych. Parathormon stymuluje wydalanie fosforu w moczu i jego uwalnianie z tkanki kostnej; w ten sposób reguluje stężenie fosforu w osoczu krwi.

Sód.

Sód, główny kation w płynie pozakomórkowym, wraz z białkiem, chlorem i wodorowęglanem, odgrywa kluczową rolę w regulacji ciśnienia osmotycznego i pH (stężenie jonów wodorowych) krwi. Natomiast komórki zawierają bardzo mało sodu, ponieważ mają mechanizm usuwania jonów sodu i pułapkowania jonów potasu. Cały sód, który przekracza potrzeby organizmu, bardzo szybko wydalany przez nerki.

Ponieważ sód jest tracony we wszystkich procesach wydalania, musi być stale przyjmowany z pożywieniem. W przypadku kwasicy, gdy konieczne jest usunięcie dużych ilości anionów (np. Chlorków lub acetooctanów) z organizmu, nerki zapobiegają nadmiernej utracie sodu z powodu tworzenia się amoniaku z glutaminy. Wydalanie sodu przez nerki jest regulowane przez hormon aldosteronu kory nadnerczy. Pod wpływem tego hormonu, wystarczająca ilość sodu jest zawracana do krwi, aby utrzymać normalne ciśnienie osmotyczne i normalną objętość płynu pozakomórkowego.

Dzienne zapotrzebowanie na chlorek sodu wynosi 5-10 g. Wartość ta wzrasta wraz z wchłanianiem dużych ilości płynu, gdy zwiększa się pot i uwalnia się więcej moczu.

Potas.

W przeciwieństwie do sodu, potas znajduje się w komórkach w dużych ilościach, ale ma niewielki udział w płynie pozakomórkowym. Główną funkcją potasu jest regulacja wewnątrzkomórkowego ciśnienia osmotycznego i utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej. Odgrywa również ważną rolę w prowadzeniu impulsów nerwowych i wielu układach enzymatycznych, w tym także tych, które są zaangażowane w skurcz mięśni. Potas jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie i obfituje w jakąkolwiek żywność, dzięki czemu spontaniczny niedobór potasu nie może wystąpić. W osoczu stężenie potasu regulowane jest przez aldosteron, który stymuluje jego wydalanie z moczem.

Z pożywieniem siarka dostaje się do organizmu głównie jako część dwóch aminokwasów - cystyny ​​i metioniny. Na końcowych etapach metabolizmu tych aminokwasów siarka jest uwalniana i w wyniku utleniania przekształcana jest w postać nieorganiczną. W składzie cystyny ​​i metioniny siarka występuje w białkach strukturalnych. Istotną rolę odgrywa także grupa sulfhydrylowa (-SH) cysteiny, od której zależy działanie wielu enzymów.

Większość siarki jest wydalana z moczem w postaci siarczanu. Mała ilość wydalanego siarczanu jest zwykle związana ze związkami organicznymi, takimi jak fenole.

Magnez.

Metabolizm magnezu jest podobny do metabolizmu wapnia, a w postaci kompleksu z fosforanem pierwiastek ten stanowi również część tkanki kostnej. Magnez obecny jest we wszystkich żywych komórkach, gdzie działa jako niezbędny składnik wielu układów enzymatycznych; Rola ta została przekonująco wykazana na przykładzie metabolizmu węglowodanów w mięśniach. Magnez, podobnie jak potas, jest szeroko rozpowszechniony, a prawdopodobieństwo jego awarii jest bardzo małe.

Żelazo

Żelazo jest składnikiem hemoglobiny i innych hemoprotein, mianowicie mioglobiny (hemoglobiny mięśniowej), cytochromów (enzymów oddechowych) i katalazy, a także niektórych enzymów, które nie zawierają hemogrup. Żelazo jest wchłaniane w górnych jelitach i jest to jedyny element, który jest wchłaniany tylko wtedy, gdy jego podaż w organizmie jest całkowicie wyczerpana. W osoczu żelazo jest transportowane w połączeniu z białkiem (transferyna). Żelazo nie jest wydalane przez nerki; jego nadmiar gromadzi się w wątrobie w połączeniu ze specjalnym białkiem (ferrytyną).

Śledzenie elementów

Każdy pierwiastek śladowy obecny w ciele ma swoją specjalną funkcję, związaną z faktem, że stymuluje działanie tego lub tego enzymu lub w jakikolwiek inny sposób wpływa na niego. Cynk jest potrzebny do krystalizacji insuliny; Ponadto jest składnikiem anhydrazy węglanowej (enzym zaangażowany w transport dwutlenku węgla) i niektórych innych enzymów. Molibden i miedź są również niezbędnymi składnikami różnych enzymów. Jod jest niezbędny do syntezy trójjodotyroniny, hormonu tarczycy. Fluorek (zawarty w szkliwie zębów) pomaga zapobiegać próchnicy zębów.

WYKORZYSTANIE METABOLITÓW

Węglowodany.

Odsysanie

Monosacharydy lub cukry proste, uwalniane podczas trawienia węglowodanów spożywczych, są przenoszone z jelit do krwioobiegu w wyniku procesu zwanego ssaniem. Mechanizm ssący jest kombinacją prostej dyfuzji i reakcji chemicznej (aktywne ssanie). Jedną z hipotez na temat natury fazy chemicznych, zakłada się, że w tej fazie monosacharydów połączone z kwasu fosforowego w reakcji katalizowanej przez enzym z grupy kinaz, a następnie wnikają do naczyń krwionośnych i uwalniane przez defosforylację enzymatycznej (pęknięcia wiązaniem fosforanowym) katalizowanej jedna z fosfataz. Jest to spowodowane aktywnym wchłanianiem, że różne monosacharydy są absorbowane z różnymi prędkościami i że węglowodany są absorbowane nawet wtedy, gdy poziom cukru we krwi jest wyższy niż w jelicie, tj. w warunkach, w których byłoby naturalne oczekiwać, że poruszą się w przeciwnym kierunku - od krwi do jelita.

Mechanizmy homeostazy.

Monosacharydy wchodzące do krwiobiegu zwiększają poziom cukru we krwi. Po posiłku stężenie glukozy we krwi zwykle wynosi od 70 do 100 mg na 100 ml krwi. Ten poziom utrzymuje się dzięki mechanizmom zwanym mechanizmami homeostazy (samostabilizacji). Gdy poziom cukru we krwi wzrasta w wyniku wchłaniania z jelita, zaczynają działać procesy, które wyprowadzają cukier z krwi, tak że jego poziom nie ulega zbyt dużym fluktuacjom.

Podobnie jak glukoza, wszystkie inne monosacharydy pochodzą z krwi do wątroby, gdzie są przekształcane w glukozę. Teraz są one nieodróżnialne zarówno od glukozy, która jest wchłaniana, jak i od tej, która była już w ciele, i podlegają tym samym przemianom metabolicznym. Jednym z mechanizmów homeostazy węglowodanów funkcjonujących w wątrobie jest glikogeneza, za pomocą której glukoza jest przenoszona z krwi do komórek, gdzie jest przekształcana w glikogen. Glikogen przechowywany jest w wątrobie do momentu obniżenia poziomu cukru we krwi: w tej sytuacji mechanizm homeostatyczny spowoduje rozkład nagromadzonego glikogenu na glukozę, która ponownie dostanie się do krwi.

Transformacje i wykorzystanie.

Ponieważ krew dostarcza glukozę do wszystkich tkanek organizmu, a wszystkie tkanki zużywają ją na energię, poziom glukozy we krwi zmniejsza się głównie z powodu jej użycia.

W mięśniach poziom glukozy we krwi zamienia się w glikogen. Jednak glikogenu mięśniowego nie można stosować do produkcji glukozy, która przenika do krwi. Zawiera zapas energii, a szybkość jego użycia zależy od aktywności mięśni. Tkanka mięśniowa zawiera dwa związki o dużej dostępności łatwo dostępnej energii w postaci bogatych w energię wiązań fosforanowych - fosforanu kreatyny i trójfosforanu adenozyny (ATP). Gdy te grupy fosforanowe zostaną odcięte od tych związków, energia jest uwalniana w celu skurczu mięśni. Aby mięsień się skurczył, związki te muszą zostać przywrócone do pierwotnej formy. Wymaga to energii, która jest dostarczana przez utlenianie produktów rozkładu glikogenu. Przy skurczu mięśni glikogen przekształca się w fosforan glukozy, a następnie, poprzez szereg reakcji, w difosforan fruktozy. Dwufosforan fruktozy dzieli się na dwa związki trójwęglowe, z których po serii etapów powstaje najpierw kwas pirogronowy, a ostatecznie kwas mlekowy, jak już wspomniano w opisie metabolizmu węglowodanów. Ta przemiana glikogenu w kwas mlekowy, wraz z uwolnieniem energii, może wystąpić przy braku tlenu.

Przy braku tlenu kwas mlekowy gromadzi się w mięśniach, dyfunduje do krwioobiegu i wchodzi do wątroby, gdzie ponownie powstaje glikogen. Jeśli ilość tlenu jest wystarczająca, kwas mlekowy nie gromadzi się w mięśniach. Zamiast tego, jak opisano powyżej, jest w pełni utleniany poprzez cykl kwasu trikarboksylowego do dwutlenku węgla i wody z wytworzeniem ATP, który można stosować do redukcji.

Metabolizm węglowodanów w tkance nerwowej i erytrocytach różni się od metabolizmu w mięśniach, ponieważ nie ma w tym przypadku udziału glikogen. Również tutaj produkty pośrednie są kwasami pirogronowymi i mlekowymi, które powstają podczas rozszczepiania fosforanu glukozy.

Glukoza nie jest używany tylko oddychanie komórek, ale także w wielu innych procesach: Synteza laktozy (cukru mlekowego), tworzenie tłuszczu, jak również specjalne cukry, które składają się z polisacharydów tkanki łącznej oraz do kilku innych tkanek.

Glikogen wątrobowy, syntetyzowany przez wchłanianie węglowodanów w jelitach, jest najbardziej dostępnym źródłem glukozy, gdy nie ma wchłaniania. Jeśli to źródło zostanie wyczerpane, proces glukoneogenezy zaczyna się w wątrobie. Glukoza powstaje z niektórych aminokwasów (ze 100 g białka powstaje 58 g glukozy) i kilku innych nie węglowodanowych związków, w tym z reszt gliceryny z obojętnymi tłuszczami.

Jedną, choć nie tak ważną, rolą w metabolizmie węglowodanów są nerki. Wydalają nadmiar glukozy z organizmu, gdy jego stężenie we krwi jest zbyt wysokie; przy niższych stężeniach glukoza praktycznie nie jest wydalana.

Kilka hormonów bierze udział w regulacji metabolizmu węglowodanów, w tym hormonów trzustkowych, przedniego płata przysadki i kory nadnerczy.

Insulina hormonalna trzustki zmniejsza stężenie glukozy we krwi i zwiększa jej stężenie w komórkach. Podobno stymuluje również magazynowanie glikogenu w wątrobie. Kortykosteron, hormon kory nadnerczy i adrenalina, wytwarzane przez rdzeń nadnerczy, wpływają na metabolizm węglowodanów, stymulując rozkład glikogenu (głównie w mięśniach i wątrobie) oraz syntezę glukozy (w wątrobie).

Lipidy.

Odsysanie

W jelicie po trawieniu tłuszczów głównie wolne kwasy tłuszczowe pozostają z niewielką domieszką cholesterolu i lecytyny oraz śladami witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Wszystkie te substancje są bardzo drobno zdyspergowane z powodu emulgującego i solubilizującego działania soli żółciowych. Działanie zwiększające rozpuszczalność jest zwykle związane z powstawaniem niestabilnych związków chemicznych między kwasami tłuszczowymi i solami kwasów żółciowych. Kompleksy te przenikają do komórek nabłonka jelita cienkiego i rozkładają się na kwasy tłuszczowe i sole żółciowe. Te ostatnie są przenoszone do wątroby i ponownie wydzielane z żółci, a kwasy tłuszczowe wchodzą w połączenie z glicerolem lub cholesterolem. Powstałe odtworzone tłuszcze wchodzą do naczyń limfatycznych krezki w postaci mlecznego soku, tzw. "Hilusa". Ze statków krezki, hylus wchodzi do układu krążenia poprzez układ limfatyczny przez przewód klatki piersiowej.

Po strawieniu pokarmu zawartość lipidów we krwi wzrasta z około 500 mg (na czczo) do 1000 mg na 100 ml osocza. Lipidy obecne we krwi są mieszaniną kwasów tłuszczowych, tłuszczów obojętnych, fosfolipidów (lecytyna i kefalina), cholesterolu i estrów cholesterolu.

Dystrybucja

Krew dostarcza lipidy do różnych tkanek organizmu, a zwłaszcza do wątroby. Wątroba ma zdolność modyfikacji wprowadzanych do niej kwasów tłuszczowych. Jest to szczególnie widoczne w przypadku gatunków przechowujących tłuszcze o wysokiej zawartości nasyconych lub odwrotnie nienasyconych kwasów tłuszczowych: w wątrobie tych zwierząt stosunek nasyconych i nienasyconych kwasów zmienia się w taki sposób, że odkładany tłuszcz odpowiada tłuszczowi naturalnemu występującemu w tym organizmie.

Tłuszcze w wątrobie są albo wykorzystywane do energii, albo są przenoszone do krwi i dostarczane do różnych tkanek. Tutaj mogą one być zawarte w elementach strukturalnych tkanek, ale większość z nich jest osadzana w magazynach tłuszczu, gdzie są przechowywane aż do pojawienia się zapotrzebowania na energię; następnie są ponownie przenoszone do wątroby i tutaj utleniane.

Metabolizm lipidów, podobnie jak węglowodany, reguluje się homeostatycznie. Mechanizmy homeostazy wpływające na metabolizm lipidów i węglowodanów są, rzecz jasna, blisko spokrewnione, ponieważ spowolnienie metabolizmu węglowodanów zwiększa metabolizm lipidów i vice versa.

Transformacje i wykorzystanie.

Czterowęglowe kwasy - kwas acetooctowy (produkt kondensacji dwóch jednostek octanowych) i b-hydroksymasłowy - oraz trój węglowy aceton, powstałe w wyniku odcięcia jednego atomu węgla od kwasu acetooctowego, są zbiorczo zwane ciałami ketonowymi (acetonowymi). Zwykle ciałka ketonowe są obecne we krwi w małych ilościach. Ich nadmierne powstawanie w ciężkiej cukrzycy prowadzi do zwiększenia ich zawartości we krwi (ketonemia) i w moczu (ketonuria) - ten stan określa się terminem "ketoza".

Wiewiórki.

Odsysanie

Podczas trawienia białek za pomocą enzymów trawiennych powstaje mieszanina aminokwasów i małych peptydów zawierających od dwóch do dziesięciu reszt aminokwasowych. Te produkty są wchłaniane przez błony śluzowe jelit, a tutaj hydroliza jest zakończona - peptydy rozkładają się również na aminokwasy. Aminokwasy wchodzące do krwi mieszają się z tymi samymi aminokwasami, które tu znajdują. Krew zawiera mieszaninę aminokwasów z jelit, powstałą podczas rozpadu białek tkankowych i ponownie syntetyzowaną przez organizm.

Synteza

W tkankach trwa rozkład białek i ich nowotworów. Aminokwasy zawarte w krwi są selektywnie absorbowane przez tkanki jako materiał wyjściowy do budowania białek, a inne aminokwasy dostają się do krwi z tkanek. Nie tylko białka strukturalne, ale również białka osocza, a także hormony białkowe i enzymy podlegają syntezie i rozkładowi.

W dorosłym organizmie aminokwasy lub białka praktycznie nie są przechowywane, dlatego usuwanie aminokwasów z krwi odbywa się w takim samym tempie, w jakim następuje ich przeniknięcie z tkanek do krwi. W rosnącym organizmie powstają nowe tkanki, a proces ten pochłania więcej aminokwasów niż wchodzi do krwi z powodu rozkładu białek tkankowych.

W wątrobie bierze udział w metabolizmie białek w najbardziej aktywny sposób. Tutaj syntetyzowane są białka osocza krwi - albuminy i globuliny - a także własne enzymy wątroby. Tak więc, wraz z utratą białek osocza, zawartość albuminy w osoczu zostaje przywrócona - z powodu intensywnej syntezy - dość szybko. Aminokwasy w wątrobie są wykorzystywane nie tylko do tworzenia białek, ale są również rozkładane, podczas których pobiera się zawartą w nich energię.

Transformacje i wykorzystanie.

Jeżeli aminokwasy są używane jako źródło energii, grupa aminowa (-NH₂) jest kierowany do tworzenia mocznika, a reszta cząsteczki wolna od azotu jest utleniana w przybliżeniu w ten sam sposób jak glukoza lub kwasy tłuszczowe.

Tak zwany "cykl ornityny" opisuje, w jaki sposób amoniak przekształca się w mocznik. W tym cyklu grupa aminowa, oderwana od aminokwasu w postaci amoniaku, jest przyłączona wraz z dwutlenkiem węgla do cząsteczki ornityny, aby utworzyć cytrulinę. Cytrulina dodaje drugi atom azotu, tym razem z kwasu asparaginowego i przekształca się w argininę. Następnie arginina jest hydrolizowana z utworzeniem mocznika i ornityny. Ornityna może teraz ponownie wejść w cykl, a mocznik jest eliminowany z organizmu przez nerki jako jeden z końcowych produktów metabolizmu. Zobacz także hormony; ENZYME; TŁUSZCZE I OLEJE; KWASY NUKLEINOWE; BIAŁKA; WITAMINY.

Leninger A. Podstawy biochemii, vols. 1-3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, tom. 1-3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Human biochemistry, tom. 1-2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D., i wsp. Molecular Celi Biology, vols. 1-3. M., 1994