Što je metabolizam?

• Hipoglikemija

Na metabolizmu ili metabolizmu sada se mnogo govori. Međutim, većina ljudi ne zna što je metabolizam i koji se procesi stalno odvijaju u našem tijelu.

Što je metabolizam

Metabolizam je kemijska transformacija koja se javlja u tijelu svake osobe kada se hranjive tvari isporučuju i sve do trenutka kada krajnji proizvodi svih transformacija i transformacija potječu iz nje u vanjsko okruženje. Drugim riječima, metabolizam u tijelu je skup kemijskih reakcija koje se u njemu događaju kako bi održale njegovu vitalnu aktivnost. Svi procesi kombinirani ovim konceptom omogućuju svakom organizmu da se umnožava i razvija, zadržavajući sve svoje strukture i reagirajući na utjecaje okoliša.

Metabolički procesi

U pravilu, metabolički procesi su podijeljeni u dvije međusobno povezane faze, drugim riječima, metabolizam se događa u tijelu u dvije faze:

• Faza I Anabolizam je proces kombinacije kemijskih procesa koji je usmjeren na stvaranje stanica i komponenti tjelesnih tkiva. Ako otkrijete kemijske procese, onda to znači sintezu aminokiselina, nukleotida, masnih kiselina, monosaharida, proteina.
• Faza II. Katabolizam je proces cijepanja namirnica i vlastitih molekula u jednostavniju tvar, dok oslobađa energiju sadržanu u njima. Ravnoteža gore navedenih faza daje skladan rad i razvoj tijela, a reguliraju ga hormoni. Enzimi su još jedan ključni pomagač u metaboličkom procesu. U procesu metabolizma djeluju kao neka vrsta katalizatora i stvaraju neke kemikalije od drugih.

Uloga metabolizma u ljudskom tijelu

Trebate znati da se metabolizam sastoji od svih reakcija, zbog kojih se grade različite stanice i tkiva u tijelu i dobiva korisna energija. Budući da su anabolički procesi u bilo kojem organizmu povezani s trošenjem energije za izgradnju novih stanica i molekula, a katabolički procesi oslobađaju energiju i tvore konačne proizvode kao što su ugljični dioksid, amonijak, urea i voda.

Iz navedenog se može primijetiti da je dobro koordiniran metabolički proces u tijelu ključ za dobro koordiniran i stabilan rad svih ljudskih organa, osim što služi i kao pokazatelj dobrog zdravlja. Budući da metabolizam utječe na rad svih ljudskih organa. Svaka neravnoteža u procesu metabolizma može dovesti do ozbiljnih posljedica za tijelo, naime - do različite vrste bolesti.

Metabolički poremećaji mogu se pojaviti s različitim promjenama u svakom sustavu tijela, ali često se to događa u endokrinome sustavu. Neuspjeh se može pojaviti s raznim dijetama i nezdravom dijetom, s nervoznim prenaprezanjem i stresom. Zato se preporuča biti pažljiv prema vašem načinu života i prehrani. Stoga, ako se brinete o svom zdravlju, potrebno je povremeno provoditi pregled tijela, očistiti ga od toksina i, naravno, pravilno jesti, jer je normalizacija metabolizma ključna za vaše zdravlje.

Sada znate sve o metabolizmu, a ne pitate se, metabolizam, što je to? I možete otići liječniku na vrijeme za najmanji poremećaj, koji će vam kasnije pomoći da izbjegnete mnoge probleme.

Metabolizam (metabolizam) i transformacija energije u tijelu

Metabolizam (metabolizam)

Metabolizam ili metabolizam je kombinacija biokemijskih procesa i procesa stanične aktivnosti. Osigurava postojanje živih organizama. Postoje procesi asimilacije (anabolizma) i disimilacije (katabolizam). Ovi procesi su različiti aspekti jednog procesa metabolizma i pretvorbe energije u živim organizmima.

asimilacija

Asimilacija je proces povezan s apsorpcijom, asimilacijom i akumulacijom kemikalija koje se koriste za sintezu spojeva potrebnih tijelu.

Zamjena plastike

Plastični metabolizam je skup reakcija sinteze koje osiguravaju nastavak kemijskog sastava, rast stanica.

disimilacija

Disimilacija je proces koji je povezan s razgradnjom tvari.

Razmjena energije

Energetski metabolizam je kombinacija razdvajanja kompleksnih spojeva s oslobađanjem energije. Organizmi iz okoline u procesu života u određenim oblicima apsorbiraju energiju. Tada vraćaju svoj ekvivalentni iznos u drugom obliku.

Asimilacijski procesi nisu uvijek uravnoteženi s disimilacijskim procesima. Akumulacija tvari i rast u organizmu u razvoju osigurani su procesima asimilacije, tako da oni prevladavaju. Procesi disimilacije dominiraju nedostatkom hranjivih tvari, intenzivnim fizičkim radom i starenjem.

Procesi asimilacije i disimilacije usko su povezani s vrstama prehrane organizama. Glavni izvor energije za žive organizme Zemlje je sunčeva svjetlost. To neizravno ili izravno zadovoljava njihove energetske potrebe.

autotrophs

Autotrofi (od grčkog. Autosofija i trofej - hrana, prehrana) su organizmi koji mogu sintetizirati organske spojeve iz anorganskog uz uporabu određene vrste energije. Postoje fototrofi i kemotrofi.

fototrofnih

Fototrofi (od grčke. Fotografije - svjetlo) - organizmi koji za sintezu organskih spojeva iz anorganskog koriste energiju svjetlosti. Nekim prokariotima (fotosintetizirajućim sumpornim bakterijama i cijanobakterijama) i zelenim biljkama pripadaju.

chemotroph

Kemotrofije (iz grčkog. Chemistry - Chemistry) za sintezu organskih spojeva iz anorganske uporabe energije kemijskih reakcija. To uključuje neke prokariote (željezne bakterije, sumporne bakterije, fiksiranje dušika itd.). Autotrofni procesi se više odnose na procese asimilacije.

heterotrofi

Heterotrofi (od grč. Heteros - drugi) - su organizmi koji sintetiziraju vlastite organske spojeve iz gotovih organskih spojeva koje sintetiziraju drugi organizmi. Većini prokariota, gljivica i životinja pripadaju njima. Za njih je izvor energije organska tvar koju dobivaju od hrane: živi organizmi, njihovi ostaci ili otpadni proizvodi. Glavni procesi heterotrofnih organizama - razgradnja tvari - temelje se na disimilacijskim procesima.

Energija u biološkim sustavima koristi se za različite procese u tijelu: toplinska, mehanička, kemijska, električna itd. Dio energije tijekom reakcija izmjene energije raspršuje se kao toplina, dio je pohranjen u visokoenergetskim kemijskim vezama određenih organskih spojeva. Univerzalna takva tvar je adenozin trifosfat ATP. To je univerzalni kemijski akumulator energije u ćeliji.

Pod djelovanjem enzima, jedan ostatak fosforne kiseline se cijepa. Zatim se ATP pretvara u adenozin difosfat - ADP. U tom se slučaju oslobađa oko 42 kJ energije. Uklanjanjem dva ostatka fosforne kiseline nastaje adenozin monofosfat - ATP (oslobađa se 84 kJ energije). Molekula AMP može se cijepati. Tako se tijekom razgradnje ATP-a oslobađa velika količina energije koja se koristi za sintezu spojeva potrebnih tijelu, održavanje određene tjelesne temperature itd.

Priroda makroergijskih veza ATP-a konačno nije razjašnjena, iako više puta premašuju energetsku intenzivnost običnih veza.

Što je metabolizam?

Uštedite vrijeme i ne gledajte oglase uz Knowledge Plus

Uštedite vrijeme i ne gledajte oglase uz Knowledge Plus

Odgovor

Odgovor je dan

wevehadenough

Proces metabolizma u tijelu :)

Povežite Knowledge Plus da biste pristupili svim odgovorima. Brzo, bez reklama i prekida!

Ne propustite važno - povežite Knowledge Plus da biste odmah vidjeli odgovor.

Pogledajte videozapis da biste pristupili odgovoru

Oh ne!
Pogledi odgovora su gotovi

Povežite Knowledge Plus da biste pristupili svim odgovorima. Brzo, bez reklama i prekida!

Ne propustite važno - povežite Knowledge Plus da biste odmah vidjeli odgovor.

Pogledajte videozapis da biste pristupili odgovoru

Oh ne!
Pogledi odgovora su gotovi

• komentari
• Označite prekršaj

Odgovor

Odgovor je dan

Lola Stuart

niz kemijskih reakcija koje se događaju u živom organizmu radi održavanja života. Ovi procesi omogućuju organizmima da rastu i razmnožavaju se, održavaju svoje strukture i reagiraju na utjecaje okoline. Metabolizam se obično dijeli u dvije faze: u godecatabolism složene organske tvari se degradiraju na jednostavnije; U procesu anabolizma s troškovima energije sintetiziraju se tvari kao što su proteini, šećeri, lipidi i nukleinske kiseline.

metabolizam

METABOLIZAM, ili metabolizam, kemijske transformacije koje nastaju od trenutka ulaska hranjivih tvari u živi organizam do trenutka kada se krajnji proizvodi tih transformacija oslobode u vanjsko okruženje. Metabolizam uključuje sve reakcije, zbog kojih se grade strukturni elementi stanica i tkiva, te procesi u kojima se energija izdvaja iz tvari sadržanih u stanicama. Ponekad se, za praktičnost, dvije strane metabolizma razmatraju odvojeno - anabolizam i katabolizam, tj. procesi stvaranja organskih tvari i procesi njihovog uništavanja. Anabolički procesi su obično povezani s potrošnjom energije i dovode do stvaranja kompleksnih molekula iz jednostavnijih, katabolički procesi su popraćeni oslobađanjem energije i rezultiraju stvaranjem takvih gotovih proizvoda (otpada) metabolizma kao što su urea, ugljični dioksid, amonijak i voda.

Pojam "metabolizam" ušao je u svakodnevni život jer su liječnici počeli povezivati ​​prekomjernu tjelesnu težinu ili slabu tjelesnu težinu, prekomjernu nervoza ili, obratno, letargiju pacijenta s povećanim ili smanjenim metabolizmom. Za prosudbu o intenzitetu metabolizma stavite test za "primarni metabolizam". Bazalni metabolizam je pokazatelj sposobnosti tijela da proizvodi energiju. Test se provodi na prazan želudac u mirovanju; izmjeriti apsorpciju kisika (O₂i oslobađanje ugljičnog dioksida (CO₂). Uspoređujući ove vrijednosti, odredite koliko tijelo u potpunosti koristi ("opekline") hranjive tvari. Hormoni štitne žlijezde utječu na intenzitet metabolizma, stoga liječnici u dijagnosticiranju bolesti povezanih s poremećajima metabolizma sve više mjere razinu tih hormona u krvi. Vidi također STANICA ZA ŠTITNICU.

Metode istraživanja.

Proučavajući metabolizam bilo kojeg hranjivog sastojka, sve njegove transformacije prate se od oblika u koje ulazi u tijelo do konačnih proizvoda uklonjenih iz tijela. U takvim istraživanjima koristi se izuzetno raznolik skup biokemijskih metoda.

Uporaba intaktnih životinja ili organa.

Ispitivani spoj se daje životinji, a zatim se u urinu i izmetu određuju mogući produkti pretvorbe (metaboliti) ove tvari. Specifičnije informacije mogu se dobiti ispitivanjem metabolizma određenog organa, kao što su jetra ili mozak. U tim slučajevima, tvar se ubrizgava u odgovarajuću krvnu žilu, a metaboliti se određuju u krvi koja teče iz organa.

Budući da je ovakav postupak vrlo težak, često se za istraživanje koriste tanki dijelovi organa. Inkubiraju se na sobnoj temperaturi ili na tjelesnoj temperaturi u otopinama s dodatkom tvari, čiji se metabolizam proučava. Stanice u takvim pripravcima nisu oštećene, a budući da su dijelovi vrlo tanki, tvar lako prodire u stanice i lako ih ostavlja. Ponekad se javljaju poteškoće jer supstanca sporo prolazi kroz stanične membrane. U tim slučajevima, tkiva se zgnječe kako bi se uništile membrane, a stanična kaša se inkubira s ispitivanom tvari. U takvim je pokusima pokazano da sve žive stanice oksidiraju glukozu u CO₂ i voda i da samo tkivo jetre može sintetizirati ureu.

Upotreba stanica.

Čak su i stanice vrlo složeni sustavi. Imaju jezgru, au okolnoj citoplazmi postoje manja tijela, tzv. organele različitih veličina i tekstura. Korištenjem odgovarajuće tehnike, tkivo se može "homogenizirati", a zatim podvrgnuti diferencijalnom centrifugiranju (odvajanju) i formulacijama koje sadrže samo mitohondrije, samo mikrosome ili bistru tekućinu - citoplazmu. Ovi lijekovi se mogu odvojeno inkubirati sa spojem čiji se metabolizam proučava i na taj način se može odrediti koje su pojedinačne substanične strukture uključene u njegove sukcesivne transformacije. Postoje slučajevi kada se početna reakcija odvija u citoplazmi, njezin proizvod se pretvara u mikrosome, a proizvod ove transformacije ulazi u novu reakciju već u mitohondrijima. Inkubacija ispitivane tvari s živim stanicama ili s homogenatom tkiva obično ne otkriva pojedinačne faze njegovog metabolizma, a samo sekvencijski eksperimenti u kojima se jedna ili druga subcelularna struktura koristi za inkubaciju omogućuje nam razumijevanje cijelog lanca događaja.

Uporaba radioaktivnih izotopa.

Za proučavanje metabolizma neke tvari potrebno je: 1) odgovarajuće analitičke metode za određivanje ove tvari i njezinih metabolita; i 2) metode razlikovanja dodane tvari od iste tvari koja je već prisutna u biološkom pripravku. Ovi zahtjevi služili su kao glavna prepreka u proučavanju metabolizma sve dok se nisu otkrili radioaktivni izotopi elemenata i, prije svega, radioaktivni ugljik 14 C. S dolaskom spojeva označenih s 14 C, kao i instrumenata za mjerenje slabe radioaktivnosti, te su poteškoće prevladane. Ako se u biološki pripravak doda, na primjer, suspenziju mitohondrija, doda se obilježena 14C-masna kiselina, a za određivanje produkata njenih transformacija nisu potrebne posebne analize; kako bi se procijenila brzina njegove upotrebe, dovoljno je jednostavno izmjeriti radioaktivnost sukcesivno proizvedenih mitohondrijskih frakcija. Ista tehnika olakšava razlikovanje molekula radioaktivnih masnih kiselina koje je eksperimentator uveo od molekula masnih kiselina koje su već prisutne u mitohondrijima na početku eksperimenta.

Kromatografija i elektroforeza.

Osim navedenih zahtjeva, biokemičar također treba metode za odvajanje smjesa koje se sastoje od malih količina organskih tvari. Najvažniji od njih - kromatografija, koja se temelji na fenomenu adsorpcije. Odvajanje komponenata smjese provodi se ili na papiru ili adsorpcijom na sorbensu, koji je ispunjen kolonama (dugim staklenim cijevima), nakon čega slijedi postupno eluiranje (ispiranje) svake od komponenti.

Odvajanje elektroforezom ovisi o znaku i broju naboja ioniziranih molekula. Elektroforeza se izvodi na papiru ili na nekom inertnom (neaktivnom) nosaču, kao što je škrob, celuloza ili guma.

Visoko osjetljiva i učinkovita metoda odvajanja je plinska kromatografija. Koristi se u slučajevima kada su tvari koje se odvajaju u plinovitom stanju ili se mogu prenijeti na njega.

Izolacija enzima.

Životinjski, organski, tkivni dio, homogenat i frakcija staničnih organela zauzimaju zadnje mjesto u seriji - enzim koji je sposoban katalizirati određenu kemijsku reakciju. Izolacija enzima u pročišćenom obliku važan je dio u proučavanju metabolizma.

Kombinacija ovih metoda omogućila je praćenje glavnih metaboličkih putova u većini organizama (uključujući i ljude), kako bi se točno utvrdilo gdje se odvijaju ti različiti procesi, te kako bi se utvrdile uzastopne faze glavnih metaboličkih putova. Do danas su poznate tisuće pojedinačnih biokemijskih reakcija, a ispitivani su enzimi koji su uključeni u njih.

Stanični metabolizam.

Živa stanica je visoko organiziran sustav. Ima različite strukture, kao i enzime koji ih mogu uništiti. Također sadrži velike makromolekule koje se mogu podijeliti na manje komponente kao rezultat hidrolize (cijepanje pod djelovanjem vode). Stanica obično sadrži mnogo kalija i vrlo malo natrija, iako stanica postoji u okruženju gdje ima mnogo natrija i relativno malo kalija, a stanična membrana je lako propusna za oba iona. Prema tome, stanica je kemijski sustav, vrlo daleko od ravnoteže. Ravnoteža se javlja samo u procesu post mortem autolize (samo-probava pod djelovanjem vlastitih enzima).

Potreba za energijom.

Da bi se sustav održao u stanju daleko od kemijske ravnoteže, potrebno je izvršiti rad, a za to je potrebna energija. Dobivanje te energije i obavljanje ovog posla je neophodan uvjet da stanica ostane u svom stacionarnom (normalnom) stanju, daleko od ravnoteže. Istodobno obavlja i druge poslove vezane uz interakciju s okolinom, na primjer: u mišićnim stanicama, kontrakciji; u živčanim stanicama - provođenje nervnih impulsa; u stanicama bubrega - stvaranje urina, značajno različitog sastava od krvne plazme; u specijaliziranim stanicama probavnog trakta - sintezu i sekreciju probavnih enzima; u stanicama endokrinih žlijezda - izlučivanje hormona; u stanicama krijesnica - sjaj; u stanicama neke ribe - stvaranje električnih pražnjenja, itd.

Izvori energije.

U bilo kojem od gornjih primjera, izravni izvor energije koji stanica koristi za proizvodnju rada je energija sadržana u strukturi adenozin trifosfata (ATP). Zbog svoje strukture, ovaj spoj je bogat energijom, a razbijanje veza između njegovih fosfatnih skupina može se dogoditi na takav način da se oslobođena energija koristi za proizvodnju rada. Međutim, energija se ne može staviti na raspolaganje stanici s jednostavnom hidrolitičkom razgradnjom fosfatnih veza ATP-a: u ovom se slučaju gubi, oslobađajući se kao toplina. Proces se treba sastojati od dvije uzastopne faze, od kojih svaka uključuje međuproizvod, ovdje označen kao X - F (u gornjim jednadžbama X i Y označavaju dvije različite organske tvari; phosph - fosfat; ADP - adenozin difosfat):

Budući da je ATP neophodan za gotovo svaku manifestaciju stanične aktivnosti, nije iznenađujuće da je metabolička aktivnost živih stanica primarno usmjerena na sintezu ATP-a. Različite složene sekvence reakcija koje koriste potencijalnu kemijsku energiju sadržanu u molekulama ugljikohidrata i masti (lipidi) služe toj svrsi.

Metabolizam ugljikohidrata i lipida

ATP sinteza.

Anaerobna (bez kisika). Glavna uloga ugljikohidrata i lipida u staničnom metabolizmu je da njihovo cijepanje u jednostavnije spojeve osigurava sintezu ATP-a. Nema sumnje da su se isti procesi odvijali u prvim, naj primitivnijim stanicama. Međutim, u atmosferi lišenoj kisika, potpuna oksidacija ugljikohidrata i masti u CO₂ bilo je nemoguće. Ove primitivne stanice imale su sve mehanizme pomoću kojih je restrukturiranjem strukture molekula glukoze osigurana sinteza malih količina ATP-a. Riječ je o procesima koje mikroorganizmi nazivaju fermentacijom. Najbolje je istražiti digestiju glukoze u etil alkohol i CO.₂ u kvascu.

Tijekom 11 uzastopnih reakcija koje su potrebne za dovršenje ove transformacije, formira se niz međuproizvoda, koji su fosfatni esteri (fosfati). Njihova fosfatna skupina se prenosi u adenozin difosfat (ADP) s nastankom ATP. Neto prinos ATP je 2 ATP molekule za svaku molekulu glukoze koja se razdvaja u procesu fermentacije. Slični procesi događaju se u svim živim stanicama; budući da oni opskrbljuju energijom potrebnu za vitalnu aktivnost, ponekad se (ne sasvim točno) nazivaju anaerobnim staničnim disanjem.

U sisavaca, uključujući ljude, takav proces se naziva glikoliza, a njegov krajnji proizvod je mliječna kiselina, a ne alkohol i CO.₂. Cijeli slijed reakcija glikolize, s izuzetkom posljednje dvije faze, potpuno je identičan procesu koji se odvija u stanicama kvasca.

Aerobna (pomoću kisika). S pojavom kisika u atmosferi, čiji je izvor očito bio fotosinteza biljaka, tijekom evolucije razvijen je mehanizam koji osigurava potpunu oksidaciju glukoze u CO₂ i vode, aerobni proces u kojem je neto prinos ATP 38 ATP molekula po oksidiranoj molekuli glukoze. Ovaj proces potrošnje kisika od strane stanica za stvaranje spojeva bogatih energijom poznat je kao stanično disanje (aerobno). Za razliku od anaerobnog procesa koji se provodi pomoću citoplazmatskih enzima, u mitohondrijima se odvijaju oksidativni procesi. U mitohondrijima se piruvična kiselina, međuproizvod formiran u anaerobnoj fazi, oksidira u CO.₂ u šest uzastopnih reakcija, u kojima se par elektrona prenosi na zajednički akceptor - koenzim nikotinamid adenin dinukleotid (NAD). Ovaj slijed reakcija naziva se ciklus tricarboksilne kiseline, ciklus limunske kiseline ili Krebsov ciklus. Iz svake molekule glukoze nastaju 2 molekule piruvične kiseline; 12 para elektrona odvojilo se od molekula glukoze tijekom njegove oksidacije, opisano jednadžbom:

Prijenos elektrona

Svaka mitohondrija ima mehanizam kojim reducirani NAD (NAD HN, gdje je H vodik) nastao u ciklusu trikarboksilne kiseline prenosi svoj elektronski par na kisik. Međutim, prijenos se ne događa izravno. Elektroni se prenose “iz ruke u ruku” i tek nakon što prođu kroz lanac nosača, oni se pridruže kisiku. Ovaj "lanac prijenosa elektrona" sastoji se od sljedećih komponenti:

NADH H N ® Flavinenindinkleotid ® Coenzyme Q®

® citokrom b ® citokrom c ® citokrom a ® O₂

Sve komponente ovog sustava koje se nalaze u mitohondrijima su fiksirane u prostoru i međusobno povezane. Takvo njihovo stanje olakšava prijenos elektrona.

NAD sadrži nikotinsku kiselinu (vitamin niacin), a flavin adenin dinukleotid sadrži riboflavin (vitamin B)₂). Koenzim Q je visoko molekularni kinon sintetiziran u jetri, a citokromi su tri različita proteina, od kojih svaki, kao i hemoglobin, sadrži hemogrupu.

U lancu prijenosa elektrona za svaki par elektrona prenesen iz NAD H u O₂, Sintetiziraju se 3 ATP molekule. Budući da se 12 parova elektrona odvaja od svake molekule glukoze i prenosi na molekule NAD-a, ukupno se formira molekula 3 = 12 = 36 ATP po molekuli glukoze. Ovaj proces formiranja ATP-a tijekom oksidacije naziva se oksidacijska fosforilacija.

Lipidi kao izvor energije.

Masne kiseline se mogu koristiti kao izvor energije na isti način kao i ugljikohidrati. Oksidacija masne kiseline odvija se sukcesivnim cijepanjem bikarbonskog fragmenta iz molekule masne kiseline da nastane acetil koenzim A (acetil CoA) i istovremeni prijenos dva para elektrona u lanac prijenosa elektrona. Dobiveni acetil CoA je normalna komponenta ciklusa trikarboksilne kiseline, a kasnije se njegova sudbina ne razlikuje od one u acetil CoA isporučenoj metabolizmom ugljikohidrata. Stoga su mehanizmi sinteze ATP u oksidaciji i masnih kiselina i metabolita glukoze gotovo isti.

Ako tijelo životinje prima energiju gotovo isključivo zbog same oksidacije masnih kiselina, a to se događa, primjerice, tijekom posta ili dijabetes melitusa, brzina stvaranja acetil-CoA premašuje brzinu njegove oksidacije u ciklusu trikarboksilne kiseline. U ovom slučaju, dodatne molekule acetil CoA reagiraju jedna s drugom, što rezultira stvaranjem acetoacetatne kiseline i b-hidroksibutrijeve kiseline. Njihova akumulacija uzrokuje patološko stanje, tzv. ketoza (vrsta acidoze), koja kod teškog dijabetesa može uzrokovati komu i smrt.

Skladištenje energije.

Životinje jedu neredovito, a njihovo tijelo treba nekako pohraniti energiju sadržanu u hrani, čiji su izvor ugljikohidrati i masti koje životinja apsorbira. Masne kiseline mogu se pohraniti kao neutralne masti, bilo u jetri ili u masnom tkivu. Ugljikohidrati, u velikim količinama, u gastrointestinalnom traktu se hidroliziraju u glukozu ili druge šećere, koji se zatim pretvaraju u istu glukozu u jetri. Ovdje se divovski polimerni glikogen sintetizira iz glukoze vezanjem ostataka glukoze jedan s drugim eliminacijom molekula vode (broj ostataka glukoze u molekulama glikogena doseže 30.000). Kada postoji potreba za energijom, glikogen se ponovno raspada u glukozu u reakciji, čiji je proizvod glukoza fosfat. Ovaj glukozni fosfat je usmjeren na put glikolize, procesa koji čini dio puta za oksidaciju glukoze. U jetri, glukoza fosfat se također može podvrgnuti hidrolizi, a nastala glukoza ulazi u krvotok i krv se dovodi do stanica u različitim dijelovima tijela.

Sinteza lipida iz ugljikohidrata.

Ako je količina ugljikohidrata apsorbiranih iz hrane u jednom trenutku veća od one koja se može pohraniti u obliku glikogena, tada se višak ugljikohidrata pretvara u mast. Početni slijed reakcija podudara se s uobičajenim oksidacijskim načinom, tj. Isprva, acetil-CoA nastaje iz glukoze, ali tada se taj acetil-CoA koristi u citoplazmi stanice da sintetizira masne kiseline dugog lanca. Postupak sinteze može se opisati kao obrnuti proces normalne oksidacije masnih stanica. Masne kiseline se zatim pohranjuju kao neutralne masti (trigliceridi) koje se akumuliraju u različitim dijelovima tijela. Kada je potrebna energija, neutralne masti prolaze hidrolizu, a masne kiseline ulaze u krv. Ovdje se adsorbiraju molekule proteina plazme (albumin i globulin), a zatim ih apsorbiraju stanice različitih tipova. Ne postoje mehanizmi sposobni za sintezu glukoze iz masnih kiselina u životinjama, ali biljke imaju takve mehanizme.

Metabolizam lipida.

Lipidi ulaze u tijelo uglavnom u obliku triglicerida masnih kiselina. U crijevu pod djelovanjem enzima gušterače provode se hidroliza, čiji se produkti apsorbiraju u stanicama crijevnog zida. Ovdje se iz njih sintetiziraju neutralne masti, koje ulaze u krv kroz limfni sustav i prenose se u jetru ili odlažu u masno tkivo. Već je gore naznačeno da se masne kiseline mogu ponovno sintetizirati iz prekursora ugljikohidrata. Treba napomenuti da, iako se uključivanje jedne dvostruke veze u molekule dugolančanih masnih kiselina (između C - 9 i C - 10) može pojaviti u stanicama sisavaca, te stanice nisu sposobne uključiti drugu i treću dvostruku vezu. Budući da masne kiseline s dvije i tri dvostruke veze igraju važnu ulogu u metabolizmu sisavaca, one su u osnovi vitamini. Stoga, linolna (C_{18: 2}i linolenske (C_{18: 3}Kiseline se nazivaju esencijalne masne kiseline. U isto vrijeme, u stanicama sisavaca, četvrta dvostruka veza može biti ugrađena u linolensku kiselinu, a arahidonska kiselina može se formirati produljenjem lanca ugljika (C)._{20: 4}), također nužan sudionik u metaboličkim procesima.

U procesu sinteze lipida, ostaci masnih kiselina povezani s koenzimom A (acil-CoA) prenose se u glicerofosfat, ester fosforne kiseline i glicerol. Kao rezultat, nastaje fosfatidna kiselina - spoj u kojem je jedna hidroksilna skupina glicerola esterificirana s fosfornom kiselinom, i dvije skupine s masnim kiselinama. Kada nastaju neutralne masti, fosforna kiselina se uklanja hidrolizom, a treća masna kiselina zauzima svoje mjesto kao rezultat reakcije s acil-CoA. Koenzim A nastaje od pantotenske kiseline (jedan od vitamina). U njegovoj molekuli nalazi se sulfhidrilna (-SH) skupina koja može reagirati s kiselinama u tioestere. Kada se formiraju fosfolipidi, fosfatidna kiselina reagira izravno s aktiviranim derivatom jedne od dušikovih baza, kao što je kolin, etanolamin ili serin.

S izuzetkom vitamina D, svi steroidi koji se nalaze u životinjskim tijelima (derivati ​​kompleksnih alkohola) lako se sintetiziraju u samom tijelu. To uključuje kolesterol (kolesterol), žučne kiseline, muške i ženske spolne hormone i hormone nadbubrežne žlijezde. U svakom slučaju, acetil CoA služi kao polazni materijal za sintezu: ugljikov skelet sintetiziranog spoja se konstruira iz acetilnih skupina uzastopnim ponavljanjem kondenzacije.

METABOLIZAM PROTEINI

Sinteza amino kiseline

Biljke i većina mikroorganizama mogu živjeti i rasti u okruženju u kojem su za njihovu prehranu dostupni samo minerali, ugljični dioksid i voda. To znači da se svi ti organizmi koji se nalaze u njima, ti organizmi sami sintetiziraju. Proteini pronađeni u svim živim stanicama izgrađeni su od 21 vrste aminokiselina spojenih u različitim sekvencama. Aminokiseline sintetiziraju živi organizmi. U svakom slučaju, niz kemijskih reakcija dovodi do stvaranja a-keto kiselina. Jedna takva α-ketoacid, odnosno a-ketoglutarska (uobičajena komponenta ciklusa trikarboksilne kiseline), uključena je u fiksaciju dušika prema sljedećoj jednadžbi:

a-ketoglutarna kiselina + NH₃ + OVER CH N®

Glutaminska kiselina + NAD.

Dušik glutaminske kiseline se zatim može prenijeti u bilo koju od drugih a-keto kiselina da se dobije odgovarajuća aminokiselina.

Ljudsko tijelo i većina drugih životinja zadržali su sposobnost sintetiziranja svih aminokiselina, osim devet tzv. esencijalne aminokiseline. Budući da ketoacidi koji odgovaraju ovim devetima nisu sintetizirani, esencijalne aminokiseline moraju doći iz hrane.

Sinteza proteina.

Aminokiseline su potrebne za biosintezu proteina. Proces biosinteze odvija se obično na sljedeći način. U citoplazmi stanice, svaka aminokiselina se "aktivira" u reakciji s ATP, a zatim se veže na terminalnu skupinu molekula ribonukleinske kiseline specifične za ovu određenu amino kiselinu. Ova kompleksna molekula veže se na malo tijelo, tzv. ribosoma, na položaju određenom molekulom ribonukleinske kiseline koja je vezana za ribosom. Nakon što su sve te kompleksne molekule ispravno poravnate, veze između izvorne aminokiseline i ribonukleinske kiseline su prekinute i nastaju veze između susjednih aminokiselina - sintetizira se specifičan protein. Proces biosinteze osigurava proteine ​​ne samo za rast organizma ili za izlučivanje u medij. Svi proteini živih stanica s vremenom propadaju na svoje konstituirajuće aminokiseline, a da bi održali život, stanice se moraju ponovno sintetizirati.

Sinteza drugih spojeva koji sadrže dušik.

U sisavaca, aminokiseline se koriste ne samo za biosintezu proteina, već i kao početni materijal za sintezu mnogih spojeva koji sadrže dušik. Aminokiselina tirozin je prekursor hormona adrenalina i noradrenalina. Najjednostavnija aminokiselina glicin je polazni materijal za biosintezu purina koji čine nukleinske kiseline i porfirine koji čine citokrom i hemoglobin. Asparaginska kiselina je prekursor nukleinskih kiselina pirimidina. Metilna skupina metionina prenosi se na brojne druge spojeve tijekom biosinteze kreatina, kolina i sarkozina. Tijekom biosinteze kreatina, gvanidin grupa arginina se također prenosi iz jednog spoja u drugi. Triptofan služi kao prekursor nikotinske kiseline, a iz valina u biljkama sintetizira se vitamin kao što je pantotenska kiselina. Sve su to samo neki primjeri uporabe aminokiselina u procesima biosinteze.

Dušik, apsorbiran od strane mikroorganizama i viših biljaka u obliku amonijevog iona, troši se gotovo u cijelosti na formiranje aminokiselina, iz kojih se sintetiziraju mnogi spojevi živih stanica koji sadrže dušik. Ni biljke ni mikroorganizmi ne upijaju višak dušika. Nasuprot tome, u životinja količina apsorbiranog dušika ovisi o proteinima koji se nalaze u hrani. Svi dušici koji ulaze u tijelo u obliku aminokiselina i ne konzumiraju se u procesima biosinteze, brzo se izlučuju iz tijela urinom. To se događa na sljedeći način. U jetri, neiskorištene aminokiseline prenose svoju dušičnu a-ketoglutarnu kiselinu kako bi formirale glutaminsku kiselinu, koja je deaminirana, oslobađajući amonijak. Nadalje, dušik amonijaka se može privremeno pohraniti sintezom glutamina ili se odmah koristi za sintezu uree koja teče u jetri.

Glutamin ima još jednu ulogu. Može se hidrolizirati u bubregu kako bi se oslobodio amonijak koji ulazi u urin u zamjenu za natrijeve ione. Taj je proces iznimno važan kao sredstvo održavanja kiselinsko-bazne ravnoteže u tijelu životinje. Gotovo sav amonijak, dobiven iz aminokiselina i, vjerojatno, iz drugih izvora, pretvara se u ureu u jetri, tako da u krvi obično nema gotovo nikakvog slobodnog amonijaka. Međutim, u nekim uvjetima urin sadrži prilično velike količine amonijaka. Ovaj amonijak nastaje u bubrezima iz glutamina i prelazi u urin u zamjenu za natrijeve ione, koji se stoga ponovno adsorbiraju i zadržavaju u tijelu. Ovaj proces je pojačan razvojem acidoze, stanja u kojem tijelo treba dodatne količine natrijevih kationa da veže višak bikarbonatnih iona u krvi.

Pretjerane količine pirimidina također se otapaju u jetri kroz niz reakcija u kojima se oslobađa amonijak. Što se tiče purina, njihov se višak podvrgava oksidaciji formiranjem mokraćne kiseline, koja se izlučuje u urinu ljudi i drugih primata, ali ne i kod drugih sisavaca. Kod ptica ne postoji mehanizam za sintezu ureje, a to je mokraćna kiselina, a ne urea, što je njihov krajnji proizvod razmjene svih spojeva koji sadrže dušik.

Nukleinske kiseline.

Struktura i sinteza ovih spojeva koji sadrže dušik detaljno su opisani u članku NUKLEKNE KISLINE.

OPĆI PRIKAZI METABOLIZAMORGANSKIH TVARI

Možete formulirati neke opće pojmove ili "pravila" koja se odnose na metabolizam. Ovo su neka od glavnih pravila koja bolje razumiju kako se metabolizam odvija i regulira.

1. Metabolički putovi su nepovratni. Raspad nikad ne slijedi put koji bi jednostavno bio preokret fuzijskih reakcija. Uključuje druge enzime i druge intermedijere. Često se suprotno usmjereni procesi odvijaju u različitim odjeljcima stanice. Tako se masne kiseline sintetiziraju u citoplazmi uz sudjelovanje jednog skupa enzima i oksidiraju se u mitohondrijima uz sudjelovanje potpuno različitih skupova.

2. Enzimi u živim stanicama dovoljni su da se sve poznate metaboličke reakcije mogu odvijati mnogo brže nego što se to obično događa u tijelu. Prema tome, u stanicama postoje neki regulatorni mehanizmi. Otvoreni su različiti tipovi takvih mehanizama.

a) Faktor koji ograničava brzinu metaboličkih transformacija određene tvari može biti unos ove tvari u stanicu; u ovom slučaju regulacija je usmjerena upravo na taj proces. Uloga inzulina, na primjer, povezana je s činjenicom da čini se da olakšava prodiranje glukoze u sve stanice, dok se glukoza podvrgava transformacijama s brzinom kojom se isporučuje. Slično tome, prodiranje željeza i kalcija iz crijeva u krv ovisi o procesima, čija je brzina regulirana.

b) tvari se ne mogu uvijek slobodno kretati iz jednog odjeljka u drugi; Postoje dokazi da je unutarstanični prijenos reguliran nekim steroidnim hormonima.

c) Identificirane su dvije vrste servomehanizama "negativne povratne sprege".

U bakterijama su nađeni primjeri da prisutnost produkta neke sekvence reakcija, kao što je aminokiselina, inhibira biosintezu jednog od enzima potrebnih za formiranje ove aminokiseline.

U svakom slučaju, enzim, čija je biosinteza zahvaćena, bio je odgovoran za prvu "određivanje" stupnja (reakcija 4 u shemi) metaboličkog puta koji je doveo do sinteze ove aminokiseline.

Drugi mehanizam dobro je proučavan kod sisavaca. To je jednostavna inhibicija od strane krajnjeg proizvoda (u našem slučaju, aminokiseline) enzima odgovornog za prvu "određivanje" stadija metaboličkog puta.

Drugi tip regulacije povratnim djelovanjem djeluje u slučajevima kada je oksidacija intermedijata ciklusa trikarboksilne kiseline povezana s nastankom ATP iz ADP-a i fosfata tijekom oksidativne fosforilacije. Ako je cjelokupna zaliha fosfata i / ili ADP u ćeliji već iscrpljena, oksidacija se zaustavlja i može se nastaviti tek nakon što ta rezerva postane ponovno dovoljna. Prema tome, oksidacija, čije značenje znači dobivanje korisne energije u obliku ATP-a, javlja se samo kada je moguće sinteza ATP-a.

3. Relativno mali broj građevnih blokova uključen je u biosintetske procese, od kojih se svaki koristi za sintezu mnogih spojeva. Među njima su acetil koenzim A, glicerol fosfat, glicin, karbamil fosfat, koji isporučuje karbamil (H₂N-CO– skupina, derivati ​​folne kiseline koji služe kao izvor hidroksimetil i formil skupina, S-adenosilmetionin - izvor metilnih skupina, glutaminske i aspartinske kiseline, koje opskrbljuju amino skupinama, i na kraju, glutamin - izvor amidnih skupina. Iz ovog relativno malog broja sastojaka izgrađeni su svi različiti spojevi koje nalazimo u živim organizmima.

4. Jednostavni organski spojevi rijetko sudjeluju izravno u metaboličkim reakcijama. Obično se prvo moraju "aktivirati" vezanjem za jedan od brojnih spojeva koji se univerzalno koriste u metabolizmu. Glukoza, na primjer, može biti podvrgnuta oksidaciji tek nakon što je esterificirana s fosfornom kiselinom, a za ostale transformacije mora biti esterificirana s uridin difosfatom. Masne kiseline ne mogu biti uključene u metaboličke transformacije prije nego formiraju estere s koenzimom A. Svaki od tih aktivatora je ili povezan s jednim od nukleotida koji čine ribonukleinsku kiselinu, ili je izveden iz neke vrste vitamina. S tim u vezi lako je razumjeti zašto su vitamini potrebni u tako malim količinama. Potrošeni su na stvaranje "koenzima", a svaka se molekula koenzima koristi mnogo puta tijekom života organizma, za razliku od osnovnih hranjivih tvari (npr. Glukoze), od kojih se svaka molekula koristi samo jednom.

U zaključku, izraz "metabolizam", koji je prije značio ništa kompliciraniji od jednostavnog korištenja ugljikohidrata i masti u tijelu, sada se koristi za označavanje tisuća enzimskih reakcija, čiji se cijeli skup može predstaviti kao ogromna mreža metaboličkih putova koji se presijecaju mnogo puta ( zbog prisutnosti uobičajenih poluproizvoda) i kontroliranih vrlo suptilnim regulatornim mehanizmima.

METABOLIZAM MINERALNIH TVARI

Relativni sadržaj.

Različiti elementi pronađeni u živim organizmima navedeni su dolje u silaznom redoslijedu ovisno o njihovom relativnom sadržaju: 1) kisik, ugljik, vodik i dušik; 2) kalcij, fosfor, kalij i sumpor; 3) natrij, klor, magnezij i željezo; 4) mangan, bakar, molibden, selen, jod i cink; 5) aluminij, fluor, silicij i litij; 6) brom, arsen, olovo i eventualno neki drugi.

Kisik, ugljik, vodik i dušik su elementi koji čine meka tkiva tijela. Oni su dio spojeva kao što su ugljikohidrati, lipidi, proteini, voda, ugljični dioksid i amonijak. Stavke navedene u odredbama 2 i 3, su u tijelu obično u obliku jednog ili više anorganskih spojeva, a elementi nn. 4, 5 i 6 prisutni su samo u tragovima i stoga se nazivaju mikroelementi.

Distribucija u tijelu.

Kalcij.

Kalcij je prisutan uglavnom u koštanom tkivu iu zubima, uglavnom u obliku fosfata iu malim količinama u obliku karbonata i fluorida. Kalcij isporučen s hranom apsorbira se uglavnom u gornjem dijelu crijeva, koji ima slabu kiselinu. Vitamin D pridonosi ovoj apsorpciji (kod ljudi se u hrani apsorbira samo 20-30% kalcija.) Pod djelovanjem vitamina D stanice crijeva proizvode poseban protein koji veže kalcij i olakšava njegov prijenos kroz crijevni zid u krv. Na apsorpciju utječe i prisutnost nekih drugih tvari, osobito fosfata i oksalata, koje u malim količinama potiču apsorpciju, a u velikoj mjeri ga, naprotiv, potiskuju.

U krvi se oko pola kalcija veže na bjelančevine, a ostalo su kalcijevi ioni. Omjer ioniziranih i neioniziranih oblika ovisi o ukupnoj koncentraciji kalcija u krvi, kao io sadržaju proteina i fosfata i koncentraciji vodikovih iona (pH u krvi). Udio neioniziranog kalcija, na koji utječe razina proteina, omogućuje neizravno ocjenjivanje kvalitete prehrane i učinkovitosti jetre u kojoj se sintetiziraju proteini plazme.

Na količinu ioniziranog kalcija utječe, s jedne strane, vitamin D i čimbenici koji utječu na apsorpciju, as druge strane paratiroidni hormon i, možda, također vitamin D, budući da obje ove tvari reguliraju i brzinu taloženja kalcija u koštanom tkivu i njegovu mobilizaciju odnosno ispiranje kostiju. Višak paratiroidnog hormona stimulira oslobađanje kalcija iz koštanog tkiva, što dovodi do povećanja njegove koncentracije u plazmi. Promjenom brzine apsorpcije i izlučivanja kalcija i fosfata, kao i brzine formiranja koštanog tkiva i njegovog uništavanja, ovi mehanizmi strogo kontroliraju koncentraciju kalcija i fosfata u krvnom serumu. Kalcijevi ioni igraju regulatornu ulogu u mnogim fiziološkim procesima, uključujući reakcije na živce, kontrakcije mišića, zgrušavanje krvi. Izlučivanje kalcija iz tijela obično se odvija uglavnom (2/3) kroz žuči i crijeva i u manjoj mjeri (1/3) kroz bubrege.

Fosfor.

Metabolizam fosfora - jedna od glavnih komponenti koštanog tkiva i zuba - uvelike ovisi o istim čimbenicima kao i metabolizam kalcija. Fosfor u obliku fosfata također je prisutan u tijelu u stotinama različitih fiziološki važnih organskih estera. Paratiroidni hormon stimulira izlučivanje fosfora u urinu i njegovo oslobađanje iz koštanog tkiva; time regulira koncentraciju fosfora u krvnoj plazmi.

Natrijev.

Natrij, glavni kation ekstracelularne tekućine, zajedno s proteinima, kloridom i bikarbonatom, ima ključnu ulogu u reguliranju osmotskog tlaka i pH (koncentracije vodikovih iona) krvi. Nasuprot tome, stanice sadrže vrlo malo natrija, jer imaju mehanizam za uklanjanje natrijevih iona i hvatanje kalijevih iona. Sav natrij koji prelazi potrebe tijela vrlo se brzo izlučuje kroz bubrege.

Budući da se natrij gubi u svim procesima izlučivanja, mora se stalno unositi hranom. U acidozi, kada je potrebno da se iz tijela uklone velike količine aniona (na primjer, klorida ili acetoacetata), bubrezi sprječavaju prekomjerni gubitak natrija zbog stvaranja amonijaka iz glutamina. Izlučivanje natrija kroz bubrege regulirano je hormonom aldosterona korteksa nadbubrežne žlijezde. Pod djelovanjem ovog hormona dovoljno je natrija vraćeno u krv kako bi se održao normalan osmotski tlak i normalni volumen vanstanične tekućine.

Dnevna potreba za natrijevim kloridom je 5-10 g. Ova vrijednost raste s apsorpcijom velikih količina tekućine, kada se znojenje povećava i otpušta više urina.

Kalij.

Za razliku od natrija, kalij se nalazi u stanicama u velikim količinama, ali je nizak u izvanstaničnoj tekućini. Glavna funkcija kalija je regulirati unutarstanični osmotski tlak i održavati kiselo-baznu ravnotežu. Također igra važnu ulogu u provođenju živčanih impulsa iu mnogim enzimskim sustavima, uključujući one koji su uključeni u kontrakcije mišića. Kalij je široko rasprostranjen u prirodi i obiluje hranom, tako da se spontano može pojaviti nedostatak kalija. Koncentracija kalija u plazmi regulirana je aldosteronom, koji potiče izlučivanje u urinu.

S hranom sumpor ulazi u tijelo uglavnom kao dio dvije aminokiseline - cistin i metionin. U završnim fazama metabolizma ovih aminokiselina oslobađa se sumpor, a kao posljedica oksidacije pretvara se u anorganski oblik. U sastavu cistina i metionina sumpor je prisutan u strukturnim proteinima. Značajnu ulogu ima i sulfidrilna (–SH) skupina cisteina, od koje ovisi aktivnost mnogih enzima.

Većina sumpora izlučuje se u mokraći kao sulfat. Mala količina izlučenog sulfata je obično povezana s organskim spojevima kao što su fenoli.

Magnezij.

Metabolizam magnezija je sličan metabolizmu kalcija, a u obliku kompleksa s fosfatom taj element također čini dio koštanog tkiva. Magnezij je prisutan u svim živim stanicama, gdje djeluje kao nužna komponenta mnogih enzimskih sustava; Ovu ulogu uvjerljivo je pokazao primjer metabolizma ugljikohidrata u mišićima. Magnezij, poput kalija, je široko rasprostranjen, a vjerojatnost njegovog neuspjeha je vrlo mala.

Željezo.

Željezo je sastavni dio hemoglobina i drugih hemoproteina, tj. Mioglobina (hemoglobina u mišićima), citokroma (respiratornih enzima) i katalaze, kao i nekih enzima koji ne sadrže hemogrupe. Željezo se apsorbira u gornjim crijevima, a to je jedini element koji se apsorbira samo kad je njegova opskrba u tijelu potpuno iscrpljena. U plazmi se željezo transportira zajedno s proteinima (transferinom). Željezo se ne izlučuje kroz bubrege; višak se nakuplja u jetri zajedno s posebnim proteinima (feritinom).

Elementi u tragovima

Svaki element u tragovima koji je prisutan u tijelu ima svoju posebnu funkciju, povezanu s činjenicom da stimulira djelovanje ovog ili onog enzima ili na bilo koji drugi način utječe na njega. Cink je potreban za kristalizaciju inzulina; Osim toga, ona je komponenta ugljične anhidraze (enzima uključenog u transport ugljičnog dioksida) i nekih drugih enzima. Molibden i bakar su također bitne komponente različitih enzima. Jod je potreban za sintezu trijodotironina, hormona štitnjače. Fluorid (uključen u zubnu caklinu) pomaže u sprječavanju karijesa.

UPORABA METABOLITA

Ugljikohidrata.

Usisna.

Monosaharidi, ili jednostavni šećeri, oslobođeni tijekom probave ugljikohidrata hrane, prenose se iz crijeva u krvotok kao rezultat procesa koji se naziva usisavanje. Usisni mehanizam je kombinacija jednostavne difuzije i kemijske reakcije (aktivno usisavanje). Jedna od hipoteza o prirodi kemijske faze procesa sugerira da se u ovoj fazi monosaharidi kombiniraju s fosfornom kiselinom u reakciji kataliziranoj enzimom iz skupine kinaza, nakon čega prodiru u krvne žile i ovdje se oslobađaju kao rezultat enzimatske defosforilacije (razgradnje fosfatne veze) katalizirane jedna od fosfataza. Različiti monosaharidi se apsorbiraju različitim brzinama zbog aktivne apsorpcije, a ugljikohidrati se apsorbiraju čak i kada je razina šećera u krvi viša nego u crijevima, tj. u uvjetima u kojima bi bilo prirodno očekivati ​​da se kreću u suprotnom smjeru - od krvi u crijevo.

Mehanizmi homeostaze.

Monosaharidi koji ulaze u krvotok povećavaju razinu šećera u krvi. Kod posta, koncentracija glukoze u krvi obično se kreće od 70 do 100 mg na 100 ml krvi. Ta se razina održava mehanizmima koji se nazivaju mehanizmi homeostaze (samo-stabilizacija). Čim se razina šećera u krvi poveća kao rezultat apsorpcije iz crijeva, procesi koji donose šećer iz krvi stupaju na snagu, tako da njegova razina ne mijenja previše.

Kao i glukoza, svi ostali monosaharidi dolaze iz krvotoka u jetru, gdje se pretvaraju u glukozu. Sada se ne mogu razlikovati ni od glukoze, koja se apsorbira, i od one koja je već bila u tijelu, i prolazi kroz iste metaboličke transformacije. Jedan od mehanizama homeostaze ugljikohidrata koji funkcionira u jetri je glikogeneza kojom se glukoza prenosi iz krvi u stanice, gdje se pretvara u glikogen. Glikogen se pohranjuje u jetri sve dok ne dođe do smanjenja razine šećera u krvi: u toj situaciji homeostatski mehanizam će uzrokovati slom akumuliranog glikogena u glukozu, koja opet ulazi u krv.

Transformacije i uporaba.

Budući da krv opskrbljuje sva tkiva u tijelu glukozu i sva tkiva ga koriste za energiju, razina glukoze u krvi opada uglavnom zbog njezine uporabe.

U mišićima se glukoza u krvi pretvara u glikogen. Međutim, glikogen u mišićima ne može se koristiti za proizvodnju glukoze koja bi prešla u krv. Sadrži opskrbu energijom, a brzina njezine uporabe ovisi o mišićnoj aktivnosti. Mišićno tkivo sadrži dva spoja s velikom količinom dostupne energije u obliku energetski bogatih fosfatnih veza - kreatin fosfat i adenozin trifosfat (ATP). Kada se te fosfatne skupine odvoje od tih spojeva, oslobađa se energija za kontrakciju mišića. Da bi se mišić ponovno stezao, ti se spojevi moraju vratiti u prvobitni oblik. To zahtijeva energiju koja se dobiva oksidacijom produkata razgradnje glikogena. S kontrakcijom mišića, glikogen se pretvara u glukozni fosfat, a zatim, kroz niz reakcija, u fruktozni difosfat. Fruktozni difosfat se razlaže na dva spoja s tri ugljika, od kojih se, nakon niza koraka, prvo formira piruvična kiselina, i na kraju mliječna kiselina, kao što je već spomenuto u opisu metabolizma ugljikohidrata. Pretvorba glikogena u mliječnu kiselinu, uz oslobađanje energije, može se dogoditi u odsutnosti kisika.

U nedostatku kisika, mliječna kiselina se nakuplja u mišićima, difundira u krvotok i ulazi u jetru, gdje se iz nje ponovno formira glikogen. Ako ima dovoljno kisika, mliječna kiselina se ne nakuplja u mišićima. Umjesto toga, kao što je gore opisano, potpuno se oksidira putem ciklusa trikarboksilne kiseline do ugljičnog dioksida i vode kako bi nastao ATP, koji se može koristiti za redukciju.

Metabolizam ugljikohidrata u živčanom tkivu i eritrocitima razlikuje se od metabolizma u mišićima jer glikogen ovdje nije uključen. Međutim, i ovdje su međuproizvodi piruvična i mliječna kiselina, koje nastaju tijekom cijepanja glukoznog fosfata.

Glukoza se koristi ne samo u staničnom disanju, već iu mnogim drugim procesima: sintezi laktoze (mliječni šećer), stvaranju masti, kao i posebnim šećerima koji čine polisaharide vezivnog tkiva i niz drugih tkiva.

Glikogen jetre, sintetiziran apsorpcijom ugljikohidrata u crijevu, najpristupačniji je izvor glukoze kada apsorpcija nije prisutna. Ako se taj izvor iscrpi, proces glukoneogeneze počinje u jetri. Glukoza se formira od nekih aminokiselina (od 100 g proteina nastaje 58 g glukoze) i nekoliko drugih ne-ugljikohidratnih spojeva, uključujući glicerolne ostatke neutralnih masti.

Neke, iako ne tako važne, uloge u metabolizmu ugljikohidrata su bubrezi. Izlučuju višak glukoze iz tijela kada je koncentracija u krvi previsoka; pri nižim koncentracijama glukoza se praktički ne izlučuje.

Nekoliko hormona je uključeno u regulaciju metabolizma ugljikohidrata, uključujući hormone gušterače, prednji dio hipofize i kore nadbubrežne žlijezde.

Hormon gušterače inzulin smanjuje koncentraciju glukoze u krvi i povećava njegovu koncentraciju u stanicama. Očigledno, ona također stimulira skladištenje glikogena u jetri. Kortikosteron, hormon kore nadbubrežne žlijezde, i adrenalin, uzrokovani adrenalnom medulom, utječu na metabolizam ugljikohidrata, stimulira razgradnju glikogena (uglavnom u mišićima i jetri) i sintezu glukoze (u jetri).

Lipidi.

Usisna.

U probavnom traktu masti, uglavnom slobodne masne kiseline ostaju s malom mješavinom kolesterola i lecitina i tragovi vitamina topljivih u mastima. Sve te tvari su vrlo fino raspršene zbog emulgirajućeg i solubilizirajućeg djelovanja žučnih soli. Solubilizirajuće djelovanje obično je povezano s nastajanjem nestabilnih kemijskih spojeva između masnih kiselina i soli žučnih kiselina. Ovi kompleksi prodiru u epitelne stanice tankog crijeva i ovdje se razlažu u masne kiseline i žučne soli. Potonji se prenose u jetru i ponovno izlučuju iz žuči, a masne kiseline ulaze u kombinaciju s glicerolom ili kolesterolom. Nastale rekonstruirane masti ulaze u limfne žile mezenterija u obliku mliječnog soka, tzv. „Hilus”. Iz krvnih žila mezenterija, hilus ulazi u krvožilni sustav kroz limfni sustav kroz torakalni kanal.

Nakon probavljanja hrane sadržaj lipida u krvi se povećava od otprilike 500 mg (razina gladovanja) do 1000 mg na 100 ml plazme. Lipidi prisutni u krvi su mješavina masnih kiselina, neutralnih masti, fosfolipida (lecitina i kefalina), kolesterola i estera kolesterola.

Distribucija.

Krv isporučuje lipide raznim tkivima tijela, a posebno jetri. Jetra ima sposobnost modificiranja masnih kiselina koje ulaze u nju. To je osobito izraženo kod vrsta koje pohranjuju masti s visokim sadržajem zasićenih ili, obrnuto, nezasićenih masnih kiselina: u jetri tih životinja omjer zasićenih i nezasićenih kiselina mijenja se na takav način da deponirana masnoća odgovara masnom svojstvu tog organizma.

Masti u jetri se koriste za energiju ili se prenose u krv i isporučuju u različita tkiva. Ovdje se mogu uključiti u strukturalne elemente tkiva, ali većina ih se odlaže u depoima masti, gdje se pohranjuju dok se ne pojavi potreba za energijom; zatim se ponovno prenose u jetru i ovdje oksidiraju.

Metabolizam lipida, poput ugljikohidrata, reguliran je homeostatski. Mehanizmi homeostaze koji utječu na metabolizam lipida i ugljikohidrata su, čini se, usko povezani, jer usporavanje metabolizma ugljikohidrata povećava metabolizam lipida i obrnuto.

Transformacije i uporaba.

Četiri ugljične kiseline - acetoacetatna kiselina (produkt kondenzacije dviju acetatnih jedinica) i b-hidroksi butirin - i aceton s ugljikovim spojem, formiran kada se jedan atom ugljika odcijepi od acetoacetatne kiseline, zajednički se nazivaju ketonska (acetonska) tijela. Normalno, ketonska tijela su prisutna u krvi u malim količinama. Njihova prekomjerna formacija kod teškog dijabetesa dovodi do povećanja njihovog sadržaja u krvi (ketonemija) iu mokraći (ketonurija) - ovo stanje označeno je izrazom "ketoza".

Proteini.

Usisna.

Kada se probavljaju proteini s probavnim enzimima, nastaje smjesa aminokiselina i malih peptida koji sadrže od dva do deset aminokiselinskih ostataka. Ovi proizvodi se apsorbiraju u sluznici crijeva, a ovdje je završena hidroliza - peptidi se također razlažu u aminokiseline. Aminokiseline koje ulaze u krv pomiješane su s istim aminokiselinama koje se nalaze ovdje. Krv sadrži mješavinu aminokiselina iz crijeva, koja se formira tijekom razgradnje proteina tkiva i ponovno sintetizira u tijelu.

Sinteza.

U tkivima se odvija razgradnja proteina i njihova novotvorina. Aminokiseline koje se nalaze u krvi selektivno se apsorbiraju u tkiva kao početni materijal za izgradnju proteina, a druge aminokiseline ulaze u krv iz tkiva. Ne samo strukturni proteini, nego i proteini plazme, kao i proteinski hormoni i enzimi, podliježu sintezi i propadanju.

U odraslom organizmu, aminokiseline ili proteini praktički nisu pohranjeni, stoga se uklanjanje aminokiselina iz krvi odvija istom brzinom kao i njihov ulazak iz tkiva u krv. U rastućem organizmu nastaju nova tkiva i taj proces troši više aminokiselina nego što ulazi u krv zbog razgradnje proteina tkiva.

Jetra je uključena u metabolizam proteina na najaktivniji način. Ovdje se sintetiziraju proteini krvne plazme - albumin i globulini - kao i vlastiti enzimi jetre. Dakle, s gubitkom proteina plazme, sadržaj albumina u plazmi se obnavlja - zbog intenzivne sinteze - vrlo brzo. Aminokiseline u jetri se ne koriste samo za formiranje proteina, već se i razgrađuju, tijekom kojih se ekstrahira energija sadržana u njima.

Transformacije i uporaba.

Ako se aminokiseline koriste kao izvor energije, amino skupina (-NH₂) se šalje u nastajanje ureje, a ostatak molekule bez dušika oksidira se približno na isti način kao glukoza ili masne kiseline.

Takozvani "ornitinski ciklus" opisuje kako se amonijak pretvara u ureu. U ovom ciklusu, amino skupina, odijeljena od aminokiseline u obliku amonijaka, vezana je zajedno s ugljikovim dioksidom u molekulu ornitina, čime nastaje citrulin. Citrulin dodaje drugi atom dušika, ovaj put iz asparaginske kiseline, i pretvara se u arginin. Zatim se arginin hidrolizira kako bi nastao urea i ornitin. Ornitin sada može ponovno ući u ciklus, a urea se eliminira iz tijela kroz bubrege kao jedan od krajnjih proizvoda metabolizma. Vidi također hormone; enzimi; MASTI I ULJA; NUKLEKSNE KISLINE; proteina; VITAMINI.

Leninger A. Osnove biokemije, vol. 1-3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, sv. 1-3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Ljudska biokemija, sv. 1-2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D., i sur., Molecular Cell Biology, vol. 1-3. M., 1994