Mi az anyagcsere?

• Hipoglikémia

Az anyagcserére vagy az anyagcserére most sok beszélgetés van. Azonban a legtöbb ember nem tudja, milyen anyagcsere és milyen folyamatok zajlanak a testünkben.

Mi az anyagcsere

Az anyagcsere olyan kémiai átalakulás, amely minden ember testében fordul elő, amikor tápanyagokat szállítanak, és mindaddig, amíg az összes transzformáció és transzformáció végtermékeit a külső környezetbe vezetik. Más szavakkal, a szervezetben az anyagcsere egy olyan kémiai reakciók halmaza, amelyek abban a folyamatban vannak, hogy fenntartsák létfontosságú tevékenységét. Ezzel a koncepcióval egyesített folyamatok lehetővé teszik, hogy bármely organizmus szaporodjon és fejlődjön, miközben megtartja az összes struktúráját és reagál a környezeti hatásokra.

Metabolikus folyamatok

Általában az anyagcsere-folyamatokat két egymással összefüggő szakaszra osztják, azaz az anyagcsere a testben két szakaszban történik:

• I. szakasz Az anabolizmus a kémiai folyamatok kombinációja, amely a testszövetek sejtjeinek és komponenseinek kialakulására irányul. Ha kémiai folyamatokat tesz közzé, akkor az aminosavak, nukleotidok, zsírsavak, monoszacharidok, fehérjék szintézisét jelenti.
• II. Szakasz. A katabolizmus az élelmiszerek és a saját molekuláinak egyszerűbb anyagokra történő felosztása, miközben felszabadítja a benne lévő energiát. A fenti fázisok egyensúlya harmonikus munkát és fejlődést biztosít a szervezetben, és a hormonok szabályozzák. Az enzimek egy másik lényeges segítője az anyagcsere folyamatának. Az anyagcsere folyamatában katalizátorként működnek és másokból vegyi anyagokat hoznak létre.

Az anyagcsere szerepe az emberi szervezetben

Tudnia kell, hogy az anyagcsere az összes reakcióból áll, aminek következtében a test különböző sejtjei és szövetei épülnek, és hasznos energiát nyerünk ki. Mivel bármely szervezetben az anabolikus folyamatok az új sejtek és molekulák előállításához szükséges energiával járnak, és a katabolikus folyamatok energiát szabadítanak fel, és olyan végtermékeket képeznek, mint szén-dioxid, ammónia, karbamid és víz.

A fentiekből kitűnik, hogy a szervezetben jól koordinált anyagcsere-folyamat az emberi szervek jól összehangolt és stabil munkájának kulcsa, emellett a jó egészség mutatójaként is szolgál. Mivel az anyagcsere sebessége befolyásolja az emberi szervek munkáját. Bármilyen egyensúlyhiány az anyagcsere folyamatában súlyos következményekkel járhat a testre, nevezetesen egy másik betegségre.

Az anyagcsere-rendellenességek a szervezet minden rendszerében különböző változásokkal fordulhatnak elő, de gyakran ez az endokrin rendszerben történik. A meghibásodások különböző étrendekkel és egészségtelen táplálkozással, ideges túlterheléssel és stresszel fordulhatnak elő. Ezért ajánlott figyelmet fordítani az életmódra és a táplálkozásra. Ezért, ha érdekel az egészsége, szükség van a test vizsgálatára, a toxinok tisztítására, és természetesen megfelelően eszik, mert az anyagcsere normalizálása az egészségünk kulcsa.

Most már mindent tudsz az anyagcseréről, és nem csoda, az anyagcsere, mi ez? És az orvoshoz időben eljuthat a legkisebb zavarokhoz, amelyek később segítenek elkerülni a sok problémát.

Metabolizmus (anyagcsere) és az energia átalakulása a szervezetben

Metabolizmus (metabolizmus)

Az anyagcsere vagy az anyagcsere a sejtaktivitás biokémiai folyamatainak és folyamatainak kombinációja. Biztosítja az élő szervezetek létezését. Vannak asszimilációs folyamatok (anabolizmus) és disszimiláció (katabolizmus). Ezek a folyamatok az élő szervezetben az anyagcsere és az energia átalakulás egyetlen folyamatának különböző aspektusai.

asszimiláció

Az asszimiláció a testhez szükséges vegyületek szintéziséhez használt vegyi anyagok felszívódásával, asszimilációjával és felhalmozódásával kapcsolatos folyamat.

Műanyag csere

A műanyag anyagcseréje olyan szintézis reakciók halmaza, amelyek biztosítják a kémiai összetétel, a sejttenyészet növekedését.

disszimiláció

A disszimiláció olyan folyamat, amely az anyagok lebomlásához kapcsolódik.

Energiacsere

Az energia anyagcseréje a komplex vegyületek energiafelszabadításával való megosztása. A környezeti folyamatok bizonyos formáiban az élet folyamatait elnyelik az energiát. Ezután más formában visszajuttatják a megfelelő mennyiséget.

Az asszimilációs folyamatok nem mindig kiegyensúlyozottak a disszimációs folyamatokkal. Az anyagok felhalmozódását és a fejlődő szervezetekben való növekedést az asszimilációs folyamatok biztosítják, így uralkodnak. A disszimilációs folyamatok dominálnak a tápanyagok hiánya, az intenzív fizikai munka és az öregedés miatt.

Az asszimiláció és a disszimiláció folyamata szorosan kapcsolódik a szervezetek táplálkozási típusaihoz. A Föld élő organizmusainak fő energiaforrása a napfény. Közvetlenül vagy közvetlenül kielégíti energiaigényüket.

autotróf

Az autotrófok (a görögektől. Autók - önmaguk és trófea - étel, táplálkozás) olyan szervek, amelyek szervetlen vegyületeket képesek szintetizálni egy bizonyos típusú energia felhasználásával. Vannak fototrófok és kemotrofok.

fototróf

Fototrófok (a görögöktől. Fotók - fény) - szervezetek, amelyek szervetlen vegyületek szerves szintéziséhez használják a fény energiáját. Néhány prokarióták (fotoszintetizáló kénbaktériumok és cianobaktériumok) és zöld növények tartoznak hozzájuk.

chemotroph

A kémiai reakciók energiájából a szervetlen vegyületek szerves szintézisére szolgáló chemotrophok (a görög kémia - kémia). Ezek közé tartozik néhány prokarióta (vas baktérium, kénbaktérium, nitrogén-rögzítés stb.). Az autotróf folyamatok inkább az asszimilációs folyamatokra vonatkoznak.

heterotrófia

A heterotrófok (a görögtől. Heteros - a másik) - olyan szervezetek, amelyek saját szerves vegyületeket szintetizálnak a más szervezetek által szintetizált kész szerves vegyületekből. A legtöbb prokarióták, gombák és állatok hozzájuk tartoznak. Számukra az energiaforrás az élelmiszerekből származó szerves anyag: élő szervezetek, maradékai vagy hulladékai. A heterotróf szervezetek főbb folyamatai - az anyagok lebontása - diszimilációs folyamatokon alapulnak.

A biológiai rendszerekben az energiát a test különböző folyamatainak biztosítására használják: hő-, mechanikai, kémiai, elektromos, stb. Az energiacsere-reakciók során az energia egy részét hő formájában disszipálják, részben az egyes szerves vegyületek nagy energiájú kémiai kötéseiben tárolják. Az univerzális ilyen adenozin-trifoszfát ATP. Ez egy univerzális kémiai akkumulátor a cellában.

Az enzim hatására egy foszforsav-maradékot hasítunk. Ezután az ATP adenozin-difoszfáttá válik - ADP. Ebben az esetben körülbelül 42 kJ energiát szabadítanak fel. Két foszforsav maradék eltávolítása adenozin-monofoszfátot eredményez - az ATP (84 kJ energiát szabadul fel). Az AMP molekula hasítható. Így az ATP lebontása során nagy mennyiségű energiát szabadítanak fel, amelyet a szervezet számára szükséges vegyületek szintetizálására használnak, bizonyos testhőmérséklet fenntartásához stb.

Az ATP makrogazdasági kötéseinek jellege végül nem tisztázott, bár többször meghaladják a közönséges kötvények energiaintenzitását.

Mi az anyagcsere?

Időt takaríthat meg, és nem látja a hirdetéseket a Knowledge Plus szolgáltatással

Időt takaríthat meg, és nem látja a hirdetéseket a Knowledge Plus szolgáltatással

A válasz

A válasz adott

wevehadenough

Az anyagcsere folyamata a testben :)

Csatlakozzon a Knowledge Plus-hoz, hogy elérje a válaszokat. Gyorsan, reklám és szünet nélkül!

Ne hagyja ki a fontosakat - csatlakoztassa a Knowledge Plus-t, hogy a választ most láthassa.

Nézze meg a videót a válasz eléréséhez

Ó, nem!
A válaszmegtekintések véget érnek

Csatlakozzon a Knowledge Plus-hoz, hogy elérje a válaszokat. Gyorsan, reklám és szünet nélkül!

Ne hagyja ki a fontosakat - csatlakoztassa a Knowledge Plus-t, hogy a választ most láthassa.

Nézze meg a videót a válasz eléréséhez

Ó, nem!
A válaszmegtekintések véget érnek

• Comments
• Jelzés megsértése

A válasz

A válasz adott

Lola Stuart

kémiai reakciók halmaza, amelyek az élő szervezetben az élet fenntartásához fordulnak elő. Ezek a folyamatok lehetővé teszik a szervezetek növekedését és szaporodását, szerkezetük fenntartását és a környezeti hatásokra való reagálást. Az anyagcserét általában két szakaszra osztják: a godecatabolizmusban a komplex szerves anyagok egyszerűbbé válnak; Az energiaköltséggel járó anabolizmus folyamatai során olyan anyagokat állítanak elő, mint a fehérjék, a cukrok, a lipidek és a nukleinsavak.

anyagcsere

METABOLISM vagy az anyagcsere, a tápanyagok élő szervezetbe való belépésétől kezdve bekövetkező kémiai átalakulások addig a pillanatig, amikor ezeknek a transzformációknak a végtermékei a külső környezetbe kerülnek. Az anyagcsere magában foglalja az összes reakciót, aminek eredményeként a sejtek és szövetek szerkezeti elemei épülnek fel, és azokat a folyamatokat, amelyekben az energiát a sejtekben lévő anyagokból extraháljuk. Néha a kényelem érdekében az anyagcsere két oldalát külön-külön - anabolizmust és katabolizmust - tekintjük. a szerves anyagok létrehozásának folyamatai és azok megsemmisítésének folyamata. Az anabolikus folyamatok általában az energiaköltségekhez kapcsolódnak, és az egyszerűbbekből komplex molekulák képződéséhez vezetnek, a katabolikus folyamatok az energia felszabadulásával járnak, és ilyen végtermékeket (hulladékokat) képeznek a karbamid, szén-dioxid, ammónia és víz formájában.

Az „anyagcsere” kifejezés mindennapi életbe lépett, mivel az orvosok elkezdték társítani a túlsúlyt vagy a túlsúlyt, a túlzott idegességet, vagy pedig a megnövekedett vagy csökkent metabolizmusban szenvedő beteg letargiáját. Az anyagcsere intenzitásának megítéléséhez tegye a tesztet az "elsődleges metabolizmus" -ra. A bazális metabolizmus a szervezet energiatermelési képességének mutatója. A vizsgálatot üres gyomorban végezzük nyugalomban; mérje az oxigén felszívódását (O. t₂) és a szén-dioxid (CO₂). Ezeket az értékeket összevetve határozza meg, hogy a szervezet milyen mértékben használja ("égeti") tápanyagokat. A pajzsmirigy hormonjai befolyásolják az anyagcsere intenzitását, ezért az anyagcsere-rendellenességekkel kapcsolatos betegségek diagnosztizálásakor az orvosok egyre inkább mérik a vérben lévő hormonok szintjét. Lásd még THYROID GLAND.

Kutatási módszerek.

Bármely tápanyag anyagcseréjének tanulmányozása során minden átalakulását a formából, amelybe bejut a testbe, a testből eltávolított végtermékekig nyomon követik. Ilyen vizsgálatokban rendkívül változatos biokémiai módszereket alkalmazunk.

Az ép állatok vagy szervek használata.

A vizsgált vegyületet az állatnak adjuk be, majd a hatóanyag lehetséges konverziós termékeit (metabolitjait) vizeletben és ürülékben határozzuk meg. Konkrétabb információ érhető el egy adott szerv, például a máj vagy az agy metabolizmusának vizsgálatával. Ezekben az esetekben az anyagot a megfelelő véredénybe injektáljuk, és a metabolitokat a szervből áramló vérben határozzuk meg.

Mivel ez a fajta eljárás nagyon nehéz, gyakran vékony szervrészeket használnak a kutatáshoz. Ezeket szobahőmérsékleten vagy testhőmérsékleten inkubáljuk az oldat hozzáadásával, amelynek anyagcseréjét tanulmányozzák. Az ilyen készítményekben lévő sejtek nem sérültek, és mivel a szakaszok nagyon vékonyak, az anyag könnyen behatol a sejtekbe és könnyen elhagyja őket. Néha nehézségek merülnek fel, mert az anyag túl lassan halad át a sejtmembránokon. Ezekben az esetekben a szöveteket összeomlik a membránok elpusztítására, és a sejtmasszát inkubáljuk a vizsgált anyaggal. Ilyen kísérletekben kimutatták, hogy minden élő sejt oxidálja a glükózt CO-ra₂ és csak a májszövet képes karbamid szintetizálására.

A sejtek használata.

Még a sejtek is nagyon összetett rendszerek. Egy maguk van, és a környező citoplazmában kisebb testek, az ún. különböző méretű és textúrájú organellák. A megfelelő technikát alkalmazva a szövet „homogenizálható”, majd differenciált centrifugálásnak (szétválasztásnak) és csak mitokondriumot, csak mikroszómákat vagy tiszta folyadékot - a citoplazmat - tartalmazó készítményeknek vethetjük alá. Ezeket a gyógyszereket külön-külön lehet inkubálni a vegyülettel, amelynek anyagcseréjét tanulmányozzák, és így meghatározható, hogy mely szubcelluláris struktúrák részt vesznek egymást követő transzformációiban. Vannak esetek, amikor a kezdeti reakció a citoplazmában zajlik, terméke mikroszómákká átalakul, és ennek az átalakulásnak a terméke már a mitokondriumokban új reakcióba lép. A vizsgált anyag élő sejtekkel vagy szöveti homogenizátummal történő inkubálása általában nem tárja fel az anyagcsere egyes szakaszait, és csak az egymást követő kísérletek, amelyekben az inkubálás során egy vagy több szubcelluláris struktúrát alkalmaznak, lehetővé teszik számunkra az egész eseménylánc megértését.

A radioaktív izotópok használata.

Egy anyag anyagcseréjének vizsgálatához szükség van: 1) az anyag és metabolitjainak meghatározására szolgáló megfelelő analitikai módszerekre; és 2) a hozzáadott anyagnak a biológiai készítményben már jelen lévő azonos anyagból történő megkülönböztetésére szolgáló módszerek. Ezek a követelmények az anyagcsere tanulmányozásának fő akadályát képezték addig, amíg az elemek radioaktív izotópjait, és elsősorban a 14 C radioaktív szénatomot fedezték fel, a 14 C jelzésű vegyületek megjelenésével, valamint a gyenge radioaktivitás mérésére szolgáló eszközökkel ezek a nehézségek leküzdhetők. Ha a biológiai készítményhez például mitokondriumok szuszpenziójához jelölt 14 C-os zsírsavat adunk, akkor nincs szükség speciális elemzésre annak transzformációjának termékeinek meghatározásához; annak felhasználási sebességének becsléséhez elegendő, ha egyszerűen megmértük az egymást követően előállított mitokondriális frakciók radioaktivitását. Ugyanez a technika megkönnyíti a kísérletező által bevezetett radioaktív zsírsavmolekulák megkülönböztetését a kísérlet kezdetén a mitokondriumokban már jelen lévő zsírsav-molekuláktól.

Kromatográfia és elektroforézis.

A fenti követelményeken túlmenően a biokémikusnak módszerekre van szüksége a kis mennyiségű szerves anyagból álló keverékek elválasztására. A legfontosabbak közülük - az adszorpció jelenségén alapuló kromatográfia. A keverék alkotórészeinek elválasztását papíron vagy a szorbensre történő adszorpcióval végezzük, amely töltött oszlopok (hosszú üvegcsövek), majd az egyes komponensek fokozatos elúciója (kioldódás) következik.

Az elektroforézissel való elválasztás az ionizált molekulák jelétől és töltésének számától függ. Az elektroforézist papíron vagy valamilyen inert (inaktív) hordozón, például keményítőn, cellulózon vagy gumiban végezzük.

Nagyon érzékeny és hatékony elválasztási módszer a gázkromatográfia. Olyan esetekben használják, amikor az elkülönítendő anyagok gázállapotúak vagy átadhatók.

Enzim izolálás.

Az állati, szervi, szöveti szakasz, homogenizátum és a celluláris organellák frakciója az utolsó helyet foglalja el a sorozatban - egy bizonyos kémiai reakciót katalizáló enzim. Az enzimek tisztított formában történő izolálása fontos elem az anyagcsere vizsgálatában.

Ezeknek a módszereknek a kombinációja lehetővé tette számunkra, hogy nyomon követhessük a főbb metabolikus útvonalakat a legtöbb szervezetben (beleértve az embereket is), hogy pontosan meghatározzuk, hol zajlanak ezek a különböző folyamatok, és megtudjuk a fő metabolikus útvonalak egymást követő szakaszait. Napjainkig több ezer biokémiai reakció ismert, és ezekben az enzimekben vizsgálták.

Sejtanyagcsere.

Egy élő sejt egy magasan szervezett rendszer. Különböző szerkezetei vannak, valamint olyan enzimek, amelyek elpusztíthatják őket. Ezenkívül nagy makromolekulákat is tartalmaz, amelyek a hidrolízis következtében kisebb komponensekké bomlanak (a víz hatására szétesik). A sejt általában sok káliumot és nagyon kevés nátriumot tartalmaz, bár a sejt olyan környezetben van, ahol sok nátrium és viszonylag kevés kálium van, és a sejtmembrán könnyen átjárható mindkét ionra. Következésképpen a sejt egy kémiai rendszer, amely nagyon messze van az egyensúlytól. Az egyensúly csak a post mortem autolízis folyamatában jelentkezik (önmagában emésztés saját enzimek hatására).

Az energia szükségessége.

Ahhoz, hogy a rendszert a kémiai egyensúlytól távol tartsa, a munka elvégzése szükséges, és ehhez energia szükséges. Ennek az energiának a megszerzése és a munka elvégzése elengedhetetlen feltétele annak, hogy a sejt maradjon a helyhez kötött (normál) állapotában, messze az egyensúlytól. Ugyanakkor más, a környezettel való együttműködéssel kapcsolatos munkát is végez, például: izomsejtekben, összehúzódásban; idegsejtekben - idegimpulzusok vezetése; a vesék sejtjeiben - a vizelet képződése, amely a vérplazma összetételében jelentősen eltér; a gyomor-bél traktus speciális sejtjeiben - az emésztési enzimek szintézise és szekréciója; az endokrin mirigyek sejtjeiben - a hormonok szekréciója; a szentjánosbogarak sejtjeiben - ragyogás; egyes halak sejtjeiben - az elektromos kisülések generálása stb.

Energiaforrások.

A fenti példák bármelyikében a közvetlen energiaforrás, amelyet a sejt a munka előállítására használ, az adenozin-trifoszfát (ATP) szerkezetében található energia. A szerkezet jellegéből adódóan ez a vegyület energiában gazdag, és a foszfátcsoportok közötti kötések törése oly módon történhet, hogy a felszabaduló energiát a munka előállítására használják. Az energiát azonban nem lehet az ATP foszfátkötéseinek egyszerű hidrolitikus lebontásával elérhetővé tenni a cella számára: ebben az esetben ez elvesztegetett, hő formájában szabadul fel. Az eljárásnak két egymást követő szakaszból kell állnia, amelyek mindegyike egy közbenső terméket foglal magában, itt X - F (a fenti X és Y egyenletekben két különböző szerves anyagot értünk: Φ - foszfát; ADP - adenozin - difoszfát):

Mivel az ATP a sejtaktivitás szinte bármilyen megnyilvánulásához szükséges, nem meglepő, hogy az élő sejtek metabolikus aktivitása elsősorban az ATP szintézisére irányul. Ezt a célt szolgálják a szénhidrátok és zsírok (lipidek) molekuláiban található potenciális kémiai energiát alkalmazó reakciók különböző komplex szekvenciái.

KARBOHIDRÁTOK ÉS LIPIDEK METABOLIZMA

ATP szintézis.

Anaerob (oxigén nélkül). A szénhidrátok és a lipidek fő szerepe a celluláris metabolizmusban az, hogy az egyszerűbb vegyületekké történő hasítása ATP szintézist eredményez. Nem kétséges, hogy ugyanazt a folyamatot az első, legprimitívebb sejtekben folytattuk. Az oxigénhiányos légkörben azonban a szénhidrátok és zsírok teljes oxidációja CO₂ lehetetlen volt. Ezeknek a primitív sejteknek minden olyan mechanizmusuk volt, amellyel a glükózmolekula szerkezetének szerkezetátalakítása kis mennyiségű ATP szintézisét eredményezte. A folyamatokról beszélünk, amelyeket a mikroorganizmusok fermentációnak neveznek. A glükóz emésztését etil-alkoholra és CO-ra legjobban tanulmányozni kell.₂ élesztőben.

Az átalakulás befejezéséhez szükséges 11 egymást követő reakció során számos köztes termék keletkezik, amelyek foszfát-észterek (foszfátok). Foszfátcsoportjuk az ATP kialakulásával adenozin-difoszfátba (ADP) kerül át. Az ATP nettó hozama 2 ATP molekula minden egyes glükóz molekulához, amely a fermentációs folyamatban megoszlik. Hasonló folyamatok fordulnak elő minden élő sejtben; mivel a létfontosságú tevékenységhez szükséges energiát biztosítják, néha (nem teljesen helyesen) anaerob sejt-légzésnek nevezik.

Az emlősökben, beleértve az embereket is, az ilyen eljárást glikolízisnek nevezik, és végterméke a tejsav, nem az alkohol és a CO.₂. A glikolízis-reakciók teljes szekvenciája, az utolsó két szakasz kivételével, teljesen megegyezik az élesztősejtekben előforduló eljárással.

Aerob (oxigén használata). Az oxigén megjelenése a légkörben, amelynek forrása nyilvánvalóan a növények fotoszintézise volt, az evolúció során olyan mechanizmust fejlesztettek ki, amely biztosítja a glükóz teljes oxidációját CO-ra.₂ és víz, egy aerob eljárás, amelyben az ATP nettó hozama 38 ATP molekula oxidált glükózmolekulánként. A sejtek által az energiában gazdag vegyületek képződésére szolgáló oxigénfogyasztás ezt a folyamatot celluláris légzésnek (aerobic) nevezik. A citoplazmatikus enzimek által végzett anaerob eljárással ellentétben az oxidatív folyamatok a mitokondriumokban zajlanak. A mitokondriumokban az anaerob fázisban képződött piruvinsav CO-ra oxidálódik.₂ hat egymást követő reakcióban, amelyek mindegyikében egy pár elektron egy közös akceptor - koenzim nikotinamid adenin-dinukleotidra (NAD) kerül át. Ezt a reakciósorozatot trikarbonsav-ciklusnak, a citromsav-ciklusnak vagy a Krebs-ciklusnak nevezik. Minden glükóz molekulából 2 piruvinsav molekulát képeznek; Az oxidáció alatt a glükózmolekulából leválasztott 12 elektronpár párosul:

Elektronátvitel

Minden mitokondriumnak van egy olyan mechanizmusa, amellyel a trikarbonsav-ciklusban képződött redukált NAD (NADHN, ahol H hidrogén) átadja az elektronpárját oxigénnek. Az átvitel azonban nem fordul elő közvetlenül. Az elektronokat „kézről kézre” továbbítják, és csak a hordozók láncán való áthaladás után csatlakoznak az oxigénhez. Ez az „elektronátviteli lánc” az alábbi összetevőkből áll:

NADH H N® Flavineninindinkleotid ® Coenzyme Q®

® Cytochrome b ® citokróm c ® citokróm a ® O₂

Ennek a rendszernek a komponensei, amelyek a mitokondriumokban vannak, térben vannak rögzítve és egymáshoz kapcsolódnak. Az ilyen állapotuk megkönnyíti az elektronok átadását.

A NAD nikotinsavat (Niacin-vitamin) tartalmaz, és a flavin-adenin-dinukleotid riboflavint tartalmaz (B-vitamin).₂). A Q koenzim egy magas molekulatömegű kinon, amelyet a májban szintetizálnak, és a citokrómok három különböző fehérje, amelyek mindegyike, mint a hemoglobin, hemoglobint tartalmaz.

Az elektronátviteli láncban minden NAD H-ról O-ra átvitt elektron-pár₂, 3 ATP molekulát szintetizálunk. Mivel a glükóz minden molekulájából 12 pár elektronot osztanak ki és átadnak a NAD molekuláknak, összesen 3 × 12 = 36 ATP molekulát képeznek glükóz molekulánként. Az oxidáció során az ATP-képződés folyamatát oxidatív foszforilációnak nevezik.

Lipidek mint energiaforrás.

A zsírsavak energiaforrásként ugyanúgy használhatók, mint a szénhidrátok. A zsírsav-oxidáció a zsírsavmolekulából a bikarbon-fragmens egymást követő hasításával megy végbe acetil-koenzim-A (acetil-CoA) előállítására és két elektron-pár párhuzamos átvitele az elektronátadó láncra. Az így kapott acetil-CoA a trikarbonsav-ciklus normális összetevője, és később a sorsában nem különbözik a szénhidrát anyagcsere által biztosított acetil-CoA-tól. Így az ATP szintézis mechanizmusai mind a zsírsavak, mind a glükóz metabolitok oxidációjában szinte azonosak.

Ha az állat teste csaknem teljes egészében zsírsav-oxidáció miatt kap energiát, és ez történik például éhezés vagy cukorbetegség esetén, az acetil-CoA képződési sebessége meghaladja a trikarbonsav-ciklusban az oxidáció sebességét. Ebben az esetben az extra molekulák acetil-CoA reakcióba lépnek egymással, ami acetoecetsavat és b-hidroxi-vajsavat képez. Felhalmozódása a kóros állapot, az ún. ketózis (egyfajta acidózis), amely súlyos cukorbetegségben kómát és halált okozhat.

Energia tárolás.

Az állatok szabálytalanul eszik, és testüknek valahogy meg kell tárolnia az élelmiszerben lévő energiát, amelynek forrása az állat által elnyelt szénhidrátok és zsírok. A zsírsavak semleges zsírokként, akár a májban, akár zsírszövetben tárolhatók. A gasztrointesztinális traktusban lévő szénhidrátok nagy mennyiségben glükózzá vagy más cukrokká hidrolizálódnak, amelyet ezután a májban azonos glükózvá alakítanak. Itt a glükózból egy óriási polimer glikogén szintetizálódik, a glükózmaradványok egymáshoz kapcsolásával a vízmolekulák eltávolításával (a glükózmaradványok száma a glikogén molekulákban eléri a 30.000-et). Amikor szükség van energiára, a glikogén ismét a glükózra bomlik, amelynek terméke glükóz-foszfát. Ez a glükóz-foszfát a glikolízis útjára irányul, amely a glükóz oxidációjának útját képezi. A májban a glükóz-foszfát hidrolízist is végezhet, és a kapott glükóz belép a véráramba, és a vér különböző részein a sejtekbe kerül.

A szénhidrátokból származó lipidek szintézise.

Ha az ételből egyszerre felszívódó szénhidrátok mennyisége nagyobb, mint amit glikogén formájában lehet tárolni, akkor a felesleges szénhidrát zsírsá alakul. A reakciók kezdeti szekvenciája egybeesik a szokásos oxidatív módon, vagyis Először az acetil-CoA-t glükózból állítják elő, de ezt az acetil-CoA-t a sejt citoplazmájában használják a hosszú láncú zsírsavak szintetizálására. A szintézis eljárása a normál zsírsejt-oxidációs folyamat megfordulása. A zsírsavakat ezután semleges zsírokként (trigliceridekként) tárolják, amelyek a test különböző részeiben felhalmozódnak. Amikor energia szükséges, a semleges zsírok hidrolizálódnak és zsírsavak lépnek be a vérbe. Itt a plazmafehérje-molekulák (albumin és globulin) adszorbeálódnak, majd különböző típusú sejtekbe szívódik fel. Nincsenek olyan mechanizmusok, amelyek képesek glükóz szintézisére zsírsavakból az állatokban, de a növényeknek ilyen mechanizmusai vannak.

Lipid anyagcsere.

A lipidek elsősorban a zsírsav-trigliceridek formájában lépnek be a szervezetbe. A bélben a hasnyálmirigy enzimek hatására hidrolízist végzünk, amelynek termékeit a bélfal sejtjei elnyelik. Itt semleges zsírokat újonnan szintetizálnak belőlük, amelyek a nyirokrendszeren keresztül jutnak be a vérbe, és vagy a májba kerülnek, vagy zsírszövetbe kerülnek. A fentiekben már említettük, hogy a zsírsavak a szénhidrát prekurzorokból is előállíthatók. Meg kell jegyezni, hogy bár egy kettős kötés a hosszú láncú zsírsavak molekuláiban (C-9 és C-10 között) emlőssejtekben előfordulhat, ezek a sejtek nem képesek a második és harmadik kettős kötést magába foglalni. Mivel a két és három kettős kötésű zsírsavak fontos szerepet játszanak az emlősök metabolizmusában, lényegében vitaminok. Ezért a linolsav (C_{18: 2}) és linolén (C_{18: 3}) A savakat esszenciális zsírsavaknak nevezik. Ugyanakkor emlőssejtekben egy negyedik kettős kötés beépíthető a linolénsavba, és az arachidonsav a szénlánc meghosszabbításával (C_{20: 4}), az anyagcsere-folyamatokban is szükséges résztvevő.

A lipidszintézis folyamatában az A-koenzimhez (acil-CoA) kapcsolódó zsírsavcsoportok glicerin-foszfátba, foszforsav-észterbe és glicerinbe kerülnek. Ennek eredményeképpen foszfatidsav képződik - olyan vegyület, amelyben a glicerin egy hidroxilcsoportja foszforsavval észterezve van, és két csoport zsírsavakkal. Ha semleges zsírok képződnek, a foszforsavat hidrolízissel eltávolítjuk, és a harmadik zsírsav az acil-CoA-val való reakció eredményeként kerül elhelyezésre. Az A koenzim pantoténsavból (az egyik vitaminból) képződik. Molekulájában van egy szulfhidril (- SH) csoport, amely képes reakcióba lépni savakkal, hogy tioésztereket képezzen. Foszfolipidek képződése során a foszfatidsav közvetlenül reagál egy nitrogénbázis aktivált származékával, például kolin, etanol-amin vagy szerin.

A D-vitamin kivételével az állati testekben található összes szteroid (összetett alkoholok származékai) könnyen a szervezet által szintetizálható. Ezek közé tartozik a koleszterin (koleszterin), az epesavak, a férfi és női nemi hormonok és a mellékvesék. Mindegyik esetben az acetil-CoA a szintézis kiindulási anyagaként szolgál: a szintetizált vegyület szénváza acetilcsoportokból készül, ismételten ismétlődő kondenzációval.

METABOLIZMUS PROTEINEK

Aminosav-szintézis

A növények és a legtöbb mikroorganizmus olyan környezetben élhet és nőhet, ahol táplálkozásukhoz csak ásványi anyagok, szén-dioxid és víz áll rendelkezésre. Ez azt jelenti, hogy mindezen organizmusok megtalálják őket, ezek a szervezetek önmagukban szintetizálódnak. Az összes élő sejtben található fehérjék 21 különböző aminosavból épülnek fel, amelyek különböző szekvenciákban kapcsolódnak. Az aminosavakat élő szervezetek szintetizálják. Mindegyik esetben egy sor kémiai reakció vezet a-keto-savak képződéséhez. Az egyik ilyen α-keto-sav, nevezetesen az a-ketoglutarikus (a trikarbonsav-ciklus szokásos összetevője) a következő egyenlet szerint kapcsolódik a nitrogén-rögzítéshez:

a - Ketoglutarinsav + NH₃ + OVER CH N ®

® Glutaminsav + NAD.

A glutaminsav nitrogént ezután át lehet vinni bármely más a-keto-savba, hogy a megfelelő aminosavat képezzék.

Az emberi test és a legtöbb más állat megtartotta az összes aminosav szintetizálásának képességét, kilenc kivételével. esszenciális aminosavak. Mivel ezeknek a kilencnek megfelelő ketosav nem szintetizálódik, az esszenciális aminosavaknak élelmiszerből kell származniuk.

A fehérjék szintézise.

Aminosavak szükségesek a fehérje bioszintéziséhez. A bioszintézis folyamata általában az alábbiak szerint megy végbe. A sejt citoplazmájában minden aminosav „aktiválódik” az ATP-vel való reakcióban, majd az adott aminosavhoz specifikus ribonukleinsavmolekula terminális csoportjához kapcsolódik. Ez a komplex molekula egy kis testhez, az ún. riboszóma, a riboszómához kapcsolt hosszabb ribonukleinsavmolekula által meghatározott helyen. Miután mindezek a komplex molekulák megfelelően igazodtak, az eredeti aminosav és a ribonukleinsav közötti kötések megszakadnak, és a szomszédos aminosavak közötti kötések keletkeznek - egy specifikus fehérje szintetizálódik. A bioszintézis folyamata nemcsak a szervezet növekedését, hanem a közegbe történő szekréciót biztosítja. Az élő sejtek minden fehérje végül bomlik az összetevő aminosavakhoz, és az élet fenntartásához a sejteket újra kell szintetizálni.

Más nitrogéntartalmú vegyületek szintézise.

Az emlősökben az aminosavakat nemcsak a fehérje bioszintézisére használják, hanem számos nitrogén tartalmú vegyület szintézisének kiindulási anyagaként is. Az aminosav tirozin az adrenalin és a noradrenalin hormonjainak prekurzora. A legegyszerűbb aminosav-glicin a nukleinsavakat képező purinok bioszintézisének kiindulási anyaga és a citokrómokat és a hemoglobint alkotó porfirinek. Az aszparaginsav a pirimidin-nukleinsavak prekurzora. A metionin metilcsoportja a kreatin, a kolin és a szarkozin bioszintézise során számos más vegyületbe kerül. A kreatin-bioszintézis során az arginin guanidin-csoportját is átvisszük az egyik vegyületből a másikba. A triptofán a nikotinsav prekurzoraként szolgál, és a vitaminokból, például pantoténsavból szintetizálódik a valinból a növényekben. Mindezek csak néhány példa az aminosavak használatára a bioszintézis folyamataiban.

A mikroorganizmusok és a magasabb növények ammónium-ion formájában felszívódó nitrogént szinte teljes egészében aminosavak képződésére fordítják, amelyekből sok élő nitrogén tartalmú vegyületet szintetizálnak. Sem a növények, sem a mikroorganizmusok nem szívják fel a felesleges nitrogént. Ezzel szemben az állatokban az abszorbeált nitrogén mennyisége az élelmiszerben lévő fehérjéktől függ. Az összes nitrogén, amely a szervezetbe aminosavak formájában kerül be, és nem fogyasztódik a bioszintézis folyamataiban, elég gyorsan kiürül a szervezetből a vizelettel. Ez a következőképpen történik. A májban a fel nem használt aminosavak átadják a nitrogén-a-ketoglutarinsavat glutaminsavvá, amely dezaminálódik, és felszabadítja az ammóniát. Továbbá, az ammónia-nitrogén átmenetileg a glutamin szintézisével tárolható, vagy azonnal felhasználható a májban áramló karbamid szintézisére.

A glutaminnak más szerepe van. A vesében hidrolizálható, hogy ammóniát szabadítson fel, amely a vizeletbe nátrium-ionok cseréjére lép. Ez az eljárás rendkívül fontos eszköz a sav-bázis egyensúly fenntartásához az állat testében. Az aminosavakból és esetleg más forrásokból származó ammónia majdnem minden része a májban karbamiddá alakul át, így a vérben általában szinte nincs szabad ammónia. Bizonyos körülmények között azonban a vizelet elég jelentős mennyiségű ammóniát tartalmaz. Ezt az ammóniát a vesékben képződik glutaminból, és nátrium-ionok cseréjére kerül a vizeletbe, amelyek így újra adszorbeálódnak és megmaradnak a szervezetben. Ezt a folyamatot fokozza a acidózis, amely a szervezetnek további mennyiségű nátrium-kationra van szüksége ahhoz, hogy a felesleges hidrogén-karbonát-ionokat a vérben megkötse.

A pirimidinek túlzott mennyisége is feloldódik a májban olyan reakciók révén, amelyekben ammónia szabadul fel. Ami a purinokat illeti, feleslegük oxidálódik a húgysav kialakulásával, amely kiválasztódik az emberek és más főemlősök vizeletében, de más emlősökben nem. A madarakban a karbamid szintézisére nincs mechanizmus, és a húgysav, és nem a karbamid, az összes nitrogén tartalmú vegyület cseréjének végterméke.

Nukleinsavak.

Ezen nitrogéntartalmú vegyületek szerkezetét és szintézisét részletesen a NUCLEIC ACIDS cikkben ismertetjük.

A METABOLISM-ORGANIKUS ANYAGOK ÁLTALÁNOS KÉPVISELŐI

Az anyagcserével kapcsolatos általános fogalmakat vagy „szabályokat” fogalmazhat meg. Az alábbiakban néhány fő szabály van, hogy jobban megértsük, hogyan halad az anyagcsere, és hogyan szabályozzák.

1. Az anyagcsere útvonalak visszafordíthatatlanok. A bomlás soha nem követi az utat, ami egyszerűen a fúziós reakciók megfordulását eredményezné. Más enzimeket és egyéb köztitermékeket is tartalmaz. Gyakran előfordul, hogy az ellentétes irányú folyamatok a cella különböző rekeszeiben zajlanak. Így a citoplazmában a zsírsavak egy enzimkészlet részvételével szintetizálódnak és mitokondriumokban oxidálódnak egy teljesen más készlet részvételével.

2. Az élő sejtekben lévő enzimek elegendőek ahhoz, hogy az összes ismert anyagcsere-reakció sokkal gyorsabban haladhasson, mint a testben megfigyelt. Következésképpen a sejtekben van néhány szabályozó mechanizmus. Megnyitotta az ilyen típusú mechanizmusokat.

a) Az adott anyag anyagcsere-átalakulási sebességét korlátozó tényező lehet az anyagnak a sejtbe való bevitele; ebben az esetben a szabályozás pontosan erre a folyamatra irányul. Az inzulin szerepe például azzal a ténnyel függ össze, hogy úgy tűnik, hogy megkönnyíti a glükóz behatolását minden sejtbe, míg a glükóz átalakul a sebességgel, amellyel az adagolódik. Hasonlóképpen, a vas és a kalcium behatolása a bélbe a vérbe attól függ, hogy mely folyamatok szabályozzák a sebességet.

b) Az anyagok messze nem mindig szabadon mozoghatnak egyik cellatérről a másikra; Bizonyíték van arra, hogy az intracelluláris transzfert néhány szteroid hormon szabályozza.

c) Két „negatív visszacsatolás” szervomechanizmust azonosítottak.

A baktériumokban a példákat úgy találtuk, hogy bizonyos reakciósorozatok, például aminosavak, termékének jelenléte gátolja az aminosav kialakításához szükséges egyik enzim bioszintézisét.

Mindegyik esetben az enzim, amelynek bioszintézise érintett, felelős volt az anyagcsereút első "meghatározó" stádiumáért (4. reakció) az aminosav szintéziséhez.

A második mechanizmust emlősökben jól tanulmányozták. Ez az enzimnek az anyagcsereút első „meghatározó” stádiumáért felelős enzimének végső terméke (esetünkben egy aminosav) egyszerű gátlása.

A visszacsatolás másik szabályozása olyan esetekben történik, amikor a trikarbonsav-ciklus köztitermékek oxidációja az ADP-ből és a foszfátból származó ATP oxidációs foszforiláció során történő képződéséhez kapcsolódik. Ha a cellában lévő összes foszfát- és / vagy ADP-készlet már kimerült, az oxidáció leáll, és csak akkor kezdhető vissza, ha ez a tartalék ismét elegendő lesz. Így az oxidáció, amelynek jelentése az ATP formában hasznos energia biztosítása, csak akkor lehetséges, ha az ATP szintézis lehetséges.

3. A bioszintetikus folyamatokban viszonylag kis számú építőelemet alkalmaznak, amelyek mindegyikét számos vegyület szintetizálására használják. Ezek közé tartozik az acetil-koenzim A, glicerin-foszfát, glicin, karbamil-foszfát, amely karbamilt (H₂N-CO- csoport, folsavszármazékok, amelyek hidroximetil- és formilcsoportok forrásaként szolgálnak, az S-adenozil-metionin - a metilcsoportok, glutamikus és aszparaginsavak forrása, amelyek aminocsoportokat biztosítanak, és végül glutamin - amidcsoportok forrása. Ebből a viszonylag kis számú alkotóelemből az összes különböző vegyületet felépítjük az élő szervezetekben.

4. Az egyszerű szerves vegyületek ritkán vesznek részt a metabolikus reakciókban. Általában először "aktiválni kell", ha az anyagcserében általánosan alkalmazott számos vegyülethez kapcsolódik. A glükóz csak oxidálódhat csak foszforsavval végzett észterezés után, más átalakításai során uridin-difoszfáttal kell észterezni. A zsírsavak nem vehetnek részt az anyagcsere-transzformációban, mielőtt az észtereket koenzim A.-vel képeznék. Mindegyik aktivátor a ribonukleinsavat alkotó nukleotidok egyikéhez kapcsolódik, vagy valamilyen vitaminból származik. Ebben az összefüggésben könnyen érthető, hogy miért van szükség ilyen vitaminokra a kis mennyiségben. Ezeket a "koenzimek" kialakulására fordítják, és minden koenzimmolekulát sokszor használnak a szervezet élettartama alatt, ellentétben az alapvető tápanyagokkal (például glükóz), amelyek mindegyikét csak egyszer használják.

Összefoglalva, az „anyagcsere” kifejezés, amely korábban nem jelentett bonyolultabbat, mint egyszerűen a szénhidrátok és a zsírok használata a testben, most már több ezer enzimatikus reakcióra utal, amelyek teljes készletét sokszor metsző anyagcsere útvonalak jelentik. a közbenső termékek jelenléte miatt) és nagyon finom szabályozási mechanizmusok által vezéreltek.

A MINERALÁLIS ANYAGOK METABOLIZMUSA

Relatív tartalom.

Az élő szervezetekben található különféle elemek relatív tartalmuk szerint csökkenő sorrendben vannak felsorolva: 1) oxigén, szén, hidrogén és nitrogén; 2) kalcium, foszfor, kálium és kén; 3) nátrium, klór, magnézium és vas; 4) mangán, réz, molibdén, szelén, jód és cink; 5) alumínium, fluor, szilícium és lítium; 6) bróm, arzén, ólom és esetleg mások.

Az oxigén, a szén, a hidrogén és a nitrogén a test lágy szöveteit alkotó elemek. Ezek olyan vegyületek közé tartoznak, mint a szénhidrátok, lipidek, fehérjék, víz, szén-dioxid és ammónia. A pontokban felsorolt ​​elemek A 2. és 3. ábrákon a test általában egy vagy több szervetlen vegyület, és az nn. A 4., 5. és 6. ábrák csak nyomokban vannak jelen, ezért mikroelemeknek hívják őket.

Eloszlás a testben.

Kalcium.

A kalcium főleg a csontszövetben és a fogakban van jelen, főként foszfát formájában, kis mennyiségben karbonát és fluorid formájában. A táplálékkal ellátott kalcium elsősorban a felső bélben felszívódik, ami gyenge savreakcióval rendelkezik. A D-vitamin hozzájárul az abszorpcióhoz (emberekben a kalcium csak 20–30% -a felszívódik az élelmiszerekben) A D-vitamin hatására a bélsejtek olyan speciális fehérjét termelnek, amely kötődik a kalciumhoz, és elősegíti a bélfalon keresztül történő átjutását a vérbe. Az abszorpciót befolyásolja az egyéb anyagok, különösen a foszfát és az oxalát jelenléte, amelyek kis mennyiségben elősegítik az abszorpciót, és nagyrészt ellenkezőleg elnyomják.

A vérben a kalcium mintegy fele fehérjéhez kötődik, a többi kalciumion. Az ionizált és nem ionizált formák aránya függ a vérben lévő kalcium teljes koncentrációjától, valamint a fehérje és foszfát tartalmától és a hidrogénionok (vér pH) koncentrációjától. A nem ionizált kalcium aránya, amelyet a fehérje szintje befolyásol, lehetővé teszi a táplálkozás minőségének és a máj hatékonyságának közvetett megítélését, amelyben a plazmafehérjék szintetizálódnak.

Az ionizált kalcium mennyiségét egyrészt a D-vitamin és az abszorpciót befolyásoló tényezők befolyásolják, másrészt a mellékpajzsmirigy-hormon és esetleg a D-vitamin is, mivel mindkét anyag szabályozza a csontszövetben a kalcium-lerakódás sebességét és mobilizálását. azaz a csontok kiöblítése. A túlzott mellékpajzsmirigy hormon stimulálja a kalcium felszabadulását a csontszövetből, ami a plazmakoncentráció növekedéséhez vezet. A kalcium és a foszfát felszívódásának és kiválasztásának sebességének megváltoztatásával, valamint a csontszövet képződésének sebességével és megsemmisítésével ezek a mechanizmusok szigorúan szabályozzák a kalcium és a foszfát koncentrációját a vérszérumban. A kalciumionok szabályozó szerepet játszanak számos fiziológiai folyamatban, beleértve az idegreakciókat, az izomösszehúzódást, a véralvadást. A kalcium kiválasztása a szervezetből rendszerint főleg (2/3) az epe és a belek, és kisebb mértékben (1/3) a veséken keresztül történik.

Foszfor.

A foszfor anyagcsere - a csontszövet és a fogak egyik fő összetevője - nagymértékben függ a kalcium anyagcseréjétől. A foszfát foszfát formájában is jelen van a szervezetben több fiziológiailag fontos szerves észterben. A mellékpajzsmirigy hormon stimulálja a foszfor kiválasztódását a vizeletben és felszabadulását a csontszövetből; ezáltal szabályozza a vérplazmában lévő foszfor koncentrációját.

Nátrium.

A nátrium, az extracelluláris folyadék fő kationja a fehérjével, kloriddal és hidrogén-karbonáttal együtt döntő szerepet játszik a vér ozmotikus nyomásának és pH-jának (hidrogénion-koncentráció) szabályozásában. Ezzel ellentétben a sejtek nagyon kevés nátriumot tartalmaznak, mivel rendelkeznek mechanizmussal a nátriumionok eltávolítására és a káliumionok csapdázására. Minden olyan nátrium, amely meghaladja a szervezet szükségleteit, nagyon gyorsan kiválasztódik a vesén keresztül.

Mivel a nátrium mindegyik kiválasztási folyamat során elveszik, folyamatosan étellel kell bevenni. A acidózisban, amikor szükséges, hogy nagy mennyiségű aniont (például kloridot vagy acetoacetátot) távolítsunk el a szervezetből, a vesék megakadályozzák a nátrium túlzott veszteségét a glutaminból származó ammónia kialakulása miatt. A vesét a nátrium kiválasztását a mellékvesekéreg aldoszteron hormonja szabályozza. E hormon hatására a nátriumhoz elegendő mennyiségű nátrium kerül vissza a normál ozmotikus nyomás és a normális extracelluláris folyadék térfogat fenntartásához.

A nátrium-klorid napi szükséglete 5–10 g. Ez az érték a nagy mennyiségű folyadék felszívódásával nő, amikor izzadság nő, és több vizelet szabadul fel.

Kálium.

A nátriumtól eltérően a kálium nagy mennyiségben található a sejtekben, de alacsony az extracelluláris folyadékban. A kálium fő funkciója az intracelluláris ozmotikus nyomás szabályozása és a sav-bázis egyensúly fenntartása. Fontos szerepet játszik továbbá az idegimpulzusok vezetésében és számos enzimrendszerben, beleértve azokat is, amelyek szerepet játszanak az izomösszehúzódásban. A kálium a természetben széles körben elterjedt, és minden ételben bőséges, így a spontán káliumhiány nem fordulhat elő. A plazmában a káliumkoncentrációt az aldoszteron szabályozza, ami stimulálja a vizeletben történő kiválasztását.

Élelmiszerekkel a kén elsősorban két aminosav - cisztin és metionin - részeként lép be a szervezetbe. Ezeknek az aminosavaknak az anyagcsere végső fázisaiban kén szabadul fel, és az oxidáció eredményeként szervetlen formává alakul át. A cisztin és a metionin összetételében a kén jelen van a szerkezeti fehérjékben. A cisztein szulfhidril (–SH) csoportja, amelyen számos enzim aktivitása függ, szintén fontos szerepet játszik.

A kén legnagyobb része szulfát formájában kiválasztódik a vizelettel. A kis mennyiségű kiválasztott szulfát rendszerint szerves vegyületekhez, például fenolokhoz kapcsolódik.

Magnézium.

A magnézium anyagcsere hasonló a kalcium anyagcseréjéhez, és foszfáttal alkotott komplex formájában ez az elem a csontszövet részét képezi. A magnézium minden élő sejtben van jelen, ahol számos enzimrendszer szükséges összetevőjeként működik; Ezt a szerepet meggyőzően bizonyította az izmok szénhidrát anyagcseréjének példája. A magnézium, mint a kálium, széles körben elterjedt, és a kudarc valószínűsége nagyon kicsi.

Vas.

A vas a hemoglobin és más hemoproteinek komponense, nevezetesen a mioglobin (izomhemoglobin), a citokrómok (légzési enzimek) és a kataláz, valamint bizonyos enzimek, amelyek nem tartalmaznak hemogroupokat. A vas a felső belekben felszívódik, és ez az egyetlen olyan elem, amely csak akkor felszívódik, ha a testben való ellátás teljesen kimerült. A plazmában a vasat fehérjével (transzferrin) együtt szállítják. A vas a vesén keresztül nem választódik ki; feleslege felhalmozódik a májban egy speciális fehérjével (ferritinnel) együtt.

Nyomelemek

Minden, a szervezetben jelen lévő nyomelemnek saját különleges funkciója van, ami azzal a ténnyel jár, hogy serkenti az enzim vagy az enzim hatását, vagy más módon érinti. Az inzulin kristályosításához cinkre van szükség; Ezenkívül a szén-anhidáz (a szén-dioxid transzportjában részt vevő enzim) és más enzimek egy része. A molibdén és a réz is különböző enzimek alapvető összetevői. A jód szükséges a trijódtironin, a pajzsmirigy hormon szintéziséhez. A fluorid (a fogzománcban található) segít megelőzni a fogszuvasodást.

METABOLITOK HASZNÁLATA

Szénhidrátok.

Szívás.

Az élelmiszer-szénhidrátok emésztése során felszabaduló monoszacharidokat, vagy egyszerű cukrokat a szívócsövek eredményeként a belekről a véráramba továbbítják. A szívószerkezet az egyszerű diffúzió és a kémiai reakció (aktív szívás) kombinációja. Az eljárás kémiai fázisának jellegére vonatkozó hipotézisek azt sugallják, hogy ebben a fázisban a monoszacharidok foszforsavval kombinálódnak egy olyan enzim által katalizált reakcióban, amely a kinázok csoportjából katalizálódik, majd behatolnak a véredényekbe és itt szabadulnak fel az enzimatikus defoszforiláció következtében (a foszfátkötés lebontása). egyik foszfatáz. Az aktív felszívódásnak köszönhetően a különböző monoszacharidok különböző sebességgel abszorbeálódnak, és a szénhidrátok akkor is felszívódnak, ha a vércukorszint magasabb, mint a bélben, azaz a vérben. olyan körülmények között, ahol természetes lenne elvárni, hogy ellenkező irányba mozduljanak - a vérből a bélbe.

A homeosztázis mechanizmusai.

A véráramba belépő monoszacharidok növelik a vércukorszintet. Böjtöléskor a vérben a glükóz koncentrációja általában 70-100 mg / 100 ml vér. Ezt a szintet a homeosztázis (önstabilizáló) mechanizmusok révén tartják fenn. Amint a vérben a cukor szintje a bélből történő felszívódás következtében emelkedik, a cukor kiáramlása a vérből létrejön, így szintje nem ingadozik túl sokat.

A glükózhoz hasonlóan az összes többi monoszacharid a máj véráramából származik, ahol glükózvá alakulnak. Most már megkülönböztethetetlenek azoktól a glükózoktól, amelyek abszorbeálódnak, és attól, amely már a testben volt, és ugyanazokat az anyagcsere-átalakulásokat hajtják végre. A májban működő szénhidrát-homeosztázis egyik mechanizmusa a glikogenezis, amelynek segítségével a vérből a sejtekbe glükóz kerül átadásra, ahol glikogénré alakul. A glikogén a májban tárolódik, amíg a vércukorszint csökkenése nem következik be: ebben a helyzetben a homeosztatikus mechanizmus a felhalmozódott glikogén bomlását okozza, ami ismét a vérbe kerül.

Átalakítások és felhasználás.

Mivel a vér glükózt szállít a szervezet minden szövetére, és az összes szövet energiát használ, a vérben a glükóz szintje főként annak felhasználása miatt csökken.

Az izmokban a vércukorszint glikogénré alakul. Azonban az izomglikogén nem használható a vérbe jutó glükóz előállítására. Energiaellátást tartalmaz, és használatának sebessége az izomaktivitástól függ. Az izomszövet két olyan vegyületet tartalmaz, amelyek nagy mennyiségű, könnyen hozzáférhető energiával rendelkeznek energiagazdag foszfátkötések formájában - kreatin-foszfát és adenozin-trifoszfát (ATP). Amikor ezeket a foszfátcsoportokat ezekből a vegyületekből hasítjuk, az izom-összehúzódáshoz energia szabadul fel. Annak érdekében, hogy az izom újra összehúzódjon, ezeket a vegyületeket vissza kell állítani az eredeti formájukba. Ez energiát igényel, amelyet a glikogén bomlástermékek oxidációja biztosít. Az izomösszehúzódással a glikogén glükóz-foszfáttá alakul át, majd egy sor reakcióval fruktóz-difoszfáttá. A fruktóz-difoszfát két háromszén-vegyületté bomlik, amelyekből egy sor lépést követően először piruvinsav keletkezik, és végső soron tejsav képződik, amint azt a szénhidrát anyagcsere leírásában már említettük. Ez a glikogén tejsavvá történő átalakítása az energia felszabadulásával együtt oxigén hiányában fordulhat elő.

Az oxigénhiány miatt a tejsav felhalmozódik az izmokban, diffundál a véráramba, és belép a májba, ahol ismét glikogén képződik. Ha elég oxigén van, a tejsav nem halmozódik fel az izmokban. Ehelyett, a fentiekben leírtak szerint, teljes mértékben oxidálódik trikarbonsav-cikluson keresztül szén-dioxiddá és vízvé, hogy ATP-t képezzen, amely a redukcióhoz használható.

Az idegszövetben és az eritrocitákban a szénhidrátok metabolizmusa különbözik az izmok anyagcseréjétől, mivel a glikogén nem vesz részt. Ugyanakkor itt a köztes termékek piruvánsok és tejsavak, amelyek a glükóz-foszfát felosztása során keletkeznek.

A glükózt nem csak a sejtek légzésében használják, hanem sok más folyamatban is: a laktóz (tejcukor) szintézisét, a zsírok képződését, valamint a kötőszövet poliszacharidjait és számos más szövetet alkotó speciális cukrokat.

A bélben a szénhidrátok felszívódása által szintetizált májglikogén a glükóz leginkább hozzáférhető forrása, amikor nincs felszívódás. Ha ez a forrás kimerült, a glükoneogenezis folyamata a májban kezdődik. Néhány aminosavból (100 g fehérjéből 58 g glükóz képződik) és számos más, nem szénhidrát vegyületből, például semleges zsírok glicerin maradékaiból származó glükóz képződik.

Néhány, bár nem annyira fontos szerepet játszik a szénhidrátok metabolizmusában a vesék. A vérből felesleges glükózt választanak ki, ha a vérben a koncentrációja túl magas; alacsonyabb koncentrációban a glükóz gyakorlatilag nem választódik ki.

Számos hormon vesz részt a szénhidrát anyagcsere szabályozásában, beleértve a hasnyálmirigy-hormonokat, az elülső agyalapi mirigyet és a mellékvese kéregét.

A hasnyálmirigy hormon inzulin csökkenti a vérben a glükóz koncentrációját és növeli a koncentrációját a sejtekben. Nyilvánvaló, hogy ez is stimulálja a glikogén tárolását a májban. A mellékvesekéreg hormonja és a mellékvesék által termelt adrenalin kortikoszteron befolyásolja a szénhidrátok anyagcseréjét, serkenti a glikogén lebomlását (főleg az izmokban és a májban) és a glükóz szintézisét (a májban).

Lipidek.

Szívás.

A bélben a zsírok emésztését követően főleg szabad zsírsavak maradnak kis koleszterin- és lecitin-keverékkel, valamint zsírban oldódó vitaminokkal. Mindezek az anyagok rendkívül finoman diszpergálódnak az epesók emulgeáló és szolubilizáló hatása miatt. A szolubilizáló hatás általában a instabil kémiai vegyületek zsírsavak és az epesavak sói közötti képződéséhez kapcsolódik. Ezek a komplexek behatolnak a vékonybél hámsejtjeibe, és itt zsírsavakká és epesókká bomlanak. Az utóbbit a májba visszük át, és az epéből újra kiválasztjuk, és a zsírsavak glicerinnel vagy koleszterinnel kombinálódnak. A kapott rekonstruált zsírok a méhészet nyirokrendszerébe kerülnek, tejes lé formájában, az úgynevezett. „Nyiroknedv”. A mesentery edényeiből a hylus belép a keringési rendszerbe a nyirokrendszeren keresztül a mellkasi csatornán.

Az élelmiszerek emésztése után a vérben lévő lipidek mennyisége körülbelül 500 mg-ról (éhgyomri szintről) 100 mg-ra emelkedik. A vérben lévő lipidek zsírsavak, semleges zsírok, foszfolipidek (lecitin és kefalin), koleszterin és koleszterin-észterek keveréke.

Distribution.

A vér lipideket szállít a test különböző szöveteihez és különösen a májhoz. A máj képes módosítani a belépő zsírsavat. Ez különösen a telített vagy telítetlen zsírsavtartalmú zsírokat tároló fajok esetében jelentkezik: ezeknek az állatoknak a májjában a telített és telítetlen savak aránya úgy változik, hogy a lerakódott zsír megfelel a szervezetben rejlő zsírnak.

A májban lévő zsírokat energiára használják, vagy a vérbe szállítják, és különböző szövetekbe szállítják. Itt szerepelhetnek a szövetek szerkezeti elemeiben, de a legtöbbjüket a zsírraktárakba helyezik, ahol tárolják, amíg az energiaigény nem keletkezik; aztán ismét a májba kerülnek, és itt oxidálódnak.

A lipid anyagcserét, mint a szénhidrátokat, homeosztatikusan szabályozzák. A lipid- és szénhidrát-anyagcserét befolyásoló homeosztázis mechanizmusai nyilvánvalóan szorosan összefüggnek, mivel a szénhidrátok lassuló metabolizmusa növeli a lipidek metabolizmusát, és fordítva.

Átalakítások és felhasználás.

Négy-szénsav - acetoecetsav (két acetátegység kondenzációs terméke) és b-hidroxi-butirol - és egy három szénatomot tartalmazó aceton, amely egy szénatomot acetoecetsavból hasítunk, közösen keton (aceton) testekként ismertek. Általában a keton testek kis mennyiségben vannak jelen a vérben. A súlyos cukorbetegségben bekövetkező túlzott képződésük a vérben (ketonémia) és a vizeletben (ketonuriában) való tartalom növekedéséhez vezet - ez a feltétel a "ketózis" kifejezés.

Fehérjéket.

Szívás.

A fehérjék emésztési enzimekkel történő emésztése során két-tíz aminosav-maradékot tartalmazó aminosavak és kis peptidek keveréke képződik. Ezeket a termékeket a bél nyálkahártyája elnyeli, és itt a hidrolízis befejeződik - a peptidek aminosavakká is bomlanak. A vérbe belépő aminosavakat ugyanazokkal az aminosavakkal keverjük össze, mint itt. A vér a belekből származó aminosavak keverékét tartalmazza, melyet a szövetfehérjék lebontása során alakítanak ki és a szervezet újra szintetizál.

Szintézist.

A szövetekben folyamatban van a fehérjék lebomlása és daganata. A vérben lévő aminosavak szelektíven abszorbeálódnak a szövetekben a kiindulási anyagként a fehérjék építésére, és más aminosavak a vérből a szövetekbe kerülnek. Nem csak a strukturális fehérjék, hanem a plazmafehérjék, valamint a fehérje hormonok és enzimek is szintetizálódnak és bomlanak.

Egy felnőtt szervezetben az aminosavak vagy a fehérjék gyakorlatilag nem tárolódnak, ezért az aminosavak eltávolítása a vérből ugyanolyan sebességgel történik, mint a szövetekből a vérbe való belépés. Egy növekvő szervezetben új szövetek képződnek, és ez a folyamat több aminosavat fogyaszt, mint amennyi a vérbe jut a szöveti fehérjék lebomlása miatt.

A máj aktívan részt vesz a fehérjék metabolizmusában. Itt a vérplazmafehérjék szintetizálódnak - albumin és globulinok -, valamint a máj saját enzimei. Így a plazmafehérjék elvesztésével az albumin tartalma a plazmában intenzív szintézis következtében meglehetősen gyorsan helyreáll. A májban lévő aminosavak nemcsak a fehérjék képződésére szolgálnak, hanem lebomlanak, amelyek során a benne lévő energiát kivonják.

Átalakítások és felhasználás.

Ha az aminosavakat energiaforrásként használják, az aminocsoport (–NH₂) a karbamid képződésére kerül sor, és a molekula nitrogénmentes maradéka körülbelül ugyanúgy oxidálódik, mint a glükóz vagy zsírsavak.

Az úgynevezett "ornitin ciklus" leírja, hogyan alakul át az ammónia karbamidra. Ebben a ciklusban az aminosavból ammónia formájában leválasztott aminocsoport a szén-dioxiddal együtt az ornitin molekulához kapcsolódik, hogy citrulint képezzen. A citrulin egy második nitrogénatomot ad, ezúttal aszparaginsavból, és argininné alakul. Ezután arginint hidrolizálunk karbamid és ornitin előállítására. Az ornitin most újra beléphet a ciklusba, és a karbamidot a szervezetből a veséken keresztül az anyagcsere egyik végtermékévé választják ki. Lásd még a hormonokat is; enzimek; ZÖLDSÉGEK ÉS OLAJOK; NUKLEIC-savak; fehérje; Vitaminok.

Leninger A. A biokémia alapjai, vol. 1-3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, vol. 1-3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Human biochemistry, vol. 1-2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D. és munkatársai, Molecular Cell Biology, vol. 1-3. M., 1994