Čo je metabolizmus?

• Hypoglykémie

O metabolizme alebo metabolizme sa teraz veľa hovorí. Väčšina ľudí však nevie, aký metabolizmus je a aké procesy sa neustále objavujú v našom tele.

Čo je metabolizmus

Metabolizmus je chemická transformácia, ktorá sa vyskytuje v tele každej osoby, keď sa živiny dodávajú, až do okamihu, kedy sú od nej odvodené konečné produkty všetkých transformácií a transformácií do vonkajšieho prostredia. Inými slovami, metabolizmus v tele je súbor chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v ňom na udržanie jeho vitálnej aktivity. Všetky procesy v kombinácii s týmto konceptom umožňujú rozmnožovanie a rozvíjanie akéhokoľvek organizmu pri zachovaní všetkých jeho štruktúr a reagovaní na vplyv prostredia.

Metabolické procesy

Spravidla sú metabolické procesy rozdelené na 2 vzájomne prepojené štádiá, inými slovami, metabolizmus sa vyskytuje v tele v dvoch fázach:

• I. etapa Anabolizmus je proces kombinácie chemických procesov, ktorý je zameraný na tvorbu buniek a zložiek telesných tkanív. Ak odhaľujete chemické procesy, potom ide o syntézu aminokyselín, nukleotidov, mastných kyselín, monosacharidov, proteínov.
• Etapa II. Katabolizmus je proces rozdeľovania potravín a vlastných molekúl na jednoduchšie látky, pričom sa uvoľňuje energia obsiahnutá v nich. Rovnováha vyššie uvedených etáp poskytuje harmonickú prácu a vývoj tela a je regulovaná hormónmi. Enzýmy sú ďalším pomocníkom v metabolickom procese. V procese metabolizmu pôsobia ako druh katalyzátora a vytvárajú niektoré chemikálie od ostatných.

Úloha metabolizmu v ľudskom tele

Mali by ste vedieť, že metabolizmus je tvorený všetkými reakciami, v dôsledku ktorých sú vytvorené rôzne bunky a tkanivá tela a extrahovaná užitočná energia. Vzhľadom na to, že anabolické procesy v každom organizme súvisia s výdajom energie na výstavbu nových buniek a molekúl a katabolické procesy uvoľňujú energiu a vytvárajú také konečné produkty ako oxid uhličitý, amoniak, močovina a voda.

Z vyššie uvedeného možno poznamenať, že dobre koordinovaný metabolický proces v tele je kľúčom k dobre koordinovanej a stabilnej práci všetkých ľudských orgánov, okrem toho slúži aj ako ukazovateľ dobrého zdravia. Vzhľadom k tomu, metabolická rýchlosť ovplyvňuje prácu všetkých ľudských orgánov. Akékoľvek nerovnováhy v procese metabolizmu môžu viesť k závažným následkom pre telo, a to k inému druhu ochorenia.

Metabolické poruchy sa môžu vyskytnúť pri rôznych zmenách v každom systéme tela, ale často sa to deje v endokrinnom systéme. Zlyhania sa môžu vyskytnúť pri rôznych stravovacích návykoch a nezdravých stravovacích návykoch, s nervovým preťažením a stresom. Preto sa odporúča, aby ste boli pozorní vo svojom životnom štýle a výžive. Preto, ak sa staráte o svoje zdravie, je potrebné pravidelne vykonávať vyšetrenie tela, vyčistiť ho od toxínov a, samozrejme, dobre jesť, pretože normalizácia metabolizmu je kľúčom k vášmu zdraviu.

Teraz viete všetko o metabolizme a nebudete sa čudovať, metabolizmus, čo to je? A môžete ísť na lekára včas na najmenšiu poruchu, čo vám následne pomôže vyhnúť sa mnohým problémom.

Metabolizmus (metabolizmus) a transformácia energie v tele

Metabolizmus (metabolizmus)

Metabolizmus alebo metabolizmus je kombináciou biochemických procesov a procesov bunkovej aktivity. Zabezpečuje existenciu živých organizmov. Existujú procesy asimilácie (anabolizmus) a disimilácia (katabolizmus). Tieto procesy sú rozdielne aspekty jediného procesu metabolizmu a premeny energie v živých organizmoch.

asimilácia

Asimilácia je proces spojený s absorpciou, asimiláciou a akumuláciou chemikálií, ktoré sa používajú na syntézu zlúčenín potrebných pre telo.

Plastová výmena

Plastový metabolizmus je súbor syntéznych reakcií, ktoré zabezpečujú obnovenie chemického zloženia, rast buniek.

disimilace

Dizimilácia je proces, ktorý je spojený s rozpadom látok.

Energetická výmena

Energetický metabolizmus je kombináciou štiepenia komplexných zlúčenín s uvoľňovaním energie. Organizmy z prostredia v procese života v určitých formách absorbujú energiu. Potom vrátia svoje ekvivalentné sumy do inej formy.

Asimilačné procesy nie sú vždy vyvážené disimilačnými procesmi. Akumulácia látok a rast v rozvíjajúcich sa organizmoch sú zabezpečené procesmi asimilácie, takže prevažujú. Procesy disimilácie prevažujú s nedostatkom živín, intenzívnou fyzickou prácou a starnutím.

Procesy asimilácie a disimilácie sú úzko spojené s typmi výživy organizmov. Hlavným zdrojom energie pre živé organizmy na Zemi je slnečné svetlo. Nepriamo alebo priamo uspokojuje ich energetické potreby.

autotrophs

Autotrofy (z gréckej autá a trofeje - potraviny, výživa) sú organizmy, ktoré môžu syntetizovať organické zlúčeniny z anorganických látok pomocou určitého typu energie. Existujú fototrofy a chemotrofy.

fototrofní

Fototrofy (z gréckych fotografií - svetlo) - organizmy, ktoré na syntézu organických zlúčenín z anorganického využitia využívajú energiu svetla. Niektoré prokaryotes (fotosyntetické sírové baktérie a cyanobaktérie) a zelené rastliny patria k nim.

chemotrofie

Chemotrophs (z gréckej Chemistry - Chemistry) pre syntézu organických zlúčenín z anorganického použitia energie chemických reakcií. Patria k nim niektoré prokaryotes (železné baktérie, sírové baktérie, fixácia dusíkom atď.). Autotrofické procesy súvisia skôr s procesmi asimilácie.

heterotrophs

Heterotrofy (z gréckeho Heterosu - druhého) sú organizmy, ktoré syntetizujú svoje vlastné organické zlúčeniny z hotových organických zlúčenín syntetizovaných inými organizmami. Medzi nimi patrí väčšina prokaryotov, húb a zvierat. Pre nich je zdrojom energie organická hmota, ktorú dostávajú z potravy: živé organizmy, ich zvyšky alebo odpadové produkty. Hlavné procesy heterotrofických organizmov - rozklad látok - sú založené na disimilačných procesoch.

Energia v biologických systémoch sa používa na zabezpečenie rôznych procesov v tele: tepelné, mechanické, chemické, elektrické, atď. Časť energie počas reakcií na výmenu energie sa rozptýli ako teplo, časť sa ukladá vo vysokoenergetických chemických väzbách určitých organických zlúčenín. Univerzálnou takouto látkou je adenozín trifosfát ATP. Je to univerzálny chemický akumulátor energie v bunke.

Pod pôsobením enzýmu sa odštiepi jeden zvyšok kyseliny fosforečnej. Potom sa ATP zmení na adenozíndifosfát - ADP. V tomto prípade sa uvoľní asi 42 kJ energie. Odstránením dvoch zvyškov kyseliny fosforečnej vzniká adenozínmonofosfát - ATP (uvoľňuje sa 84 kJ energie). AMP molekula sa môže štiepiť. Počas rozpadu ATP sa teda uvolňuje veľké množstvo energie, ktoré sa používa na syntetizovanie zlúčenín potrebných pre telo, na udržanie určitej telesnej teploty atď.

Povaha makroergických väzieb ATP nakoniec nie je objasnená, hoci niekoľkokrát prekračujú energetickú intenzitu bežných dlhopisov.

Čo je metabolizmus?

Ušetrite čas a nezobrazujú sa reklamy so softvérom Knowledge Plus

Ušetrite čas a nezobrazujú sa reklamy so softvérom Knowledge Plus

Odpoveď

Odpoveď je daná

wevehadenough

Proces metabolizmu v tele :)

Pripojte Knowledge Plus na prístup k všetkým odpovediam. Rýchlo, bez reklamy a prestávok!

Nenechajte si ujsť dôležité - pripojte Knowledge Plus, aby ste videli odpoveď práve teraz.

Sledujte video na prístup k odpovedi

Oh nie!
Zobrazenia odpovedí už skončili

Pripojte Knowledge Plus na prístup k všetkým odpovediam. Rýchlo, bez reklamy a prestávok!

Nenechajte si ujsť dôležité - pripojte Knowledge Plus, aby ste videli odpoveď práve teraz.

Sledujte video na prístup k odpovedi

Oh nie!
Zobrazenia odpovedí už skončili

• Komentáre
• Označte porušenie

Odpoveď

Odpoveď je daná

Lola Stuartová

súbor chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v živom organizme na udržanie života. Tieto procesy umožňujú rast a rozmnožovanie organizmov, udržiavanie ich štruktúr a reakciu na environmentálne vplyvy. Metabolizmus je zvyčajne rozdelený do dvoch etáp: v bioekatabolizme sú komplexné organické látky degradované na jednoduchšie; V procese anabolizmu s nákladmi na energiu sa syntetizujú látky ako proteíny, cukry, lipidy a nukleové kyseliny.

metabolizmus

METABOLISM alebo metabolizmus, chemické premeny, ktoré sa vyskytujú od chvíle, keď živiny vstupujú do živého organizmu až do okamihu, kedy sa konečné produkty týchto transformácií uvoľnia do vonkajšieho prostredia. Metabolizmus zahŕňa všetky reakcie, v dôsledku ktorých sú postavené štruktúrne prvky buniek a tkanív, a procesy, pri ktorých sa energia extrahuje z látok obsiahnutých v bunkách. Niekedy sa z dôvodu pohodlia považujú obidve strany metabolizmu samostatne - anabolizmus a katabolizmus, t.j. procesy tvorby organických látok a procesy ich zničenia. Anabolické procesy sú zvyčajne spojené s výdavkami na energiu a vedú k tvorbe komplexných molekúl z jednoduchších, katabolické procesy sprevádzané uvoľňovaním energie a výsledkom je tvorba takýchto konečných produktov (odpadov) metabolizmu ako močovina, oxid uhličitý, amoniak a voda.

Termín "metabolizmus" vstúpil do každodenného života, pretože lekári začali asociovať nadváhu alebo podváhu, nadmernú nervozitu alebo naopak letargiu pacienta so zvýšeným alebo zníženým metabolizmom. Pre rozsudky o intenzite metabolizmu dajte test na "primárny metabolizmus". Bazálny metabolizmus je ukazovateľom schopnosti tela produkovať energiu. Test sa vykonáva v prázdnom žalúdku v pokoji; meranie absorpcie kyslíka (O.₂) a uvoľňovanie oxidu uhličitého (CO₂). Pri porovnaní týchto hodnôt určite, ako plne telo používa ("napaľuje") živiny. Hormóny štítnej žľazy ovplyvňujú intenzitu metabolizmu, preto pri diagnostikovaní ochorení spojených s metabolickými poruchami lekári stále viac merajú hladinu týchto hormónov v krvi. Pozri tiež THYROID GLAND.

Metódy výskumu.

Pri štúdiu metabolizmu ktorejkoľvek z živín sú všetky jeho transformácie vysledovateľné z formy, do ktorej vstúpi do tela, do konečných produktov, ktoré sa z tela odstránia. V takýchto štúdiách sa používa veľmi rozmanitý súbor biochemických metód.

Použitie intaktných zvierat alebo orgánov.

Skúmaná zlúčenina sa podáva zvieraťu a potom sa možné produkty konverzie (metabolity) tejto látky stanovia vo forme moču a exkrementov. Špecifickejšie informácie možno získať skúmaním metabolizmu konkrétneho orgánu, ako je pečeň alebo mozog. V týchto prípadoch sa látka vstrekuje do zodpovedajúcej krvnej cievy a metabolity sa určujú v krvi prúdiacej z orgánu.

Keďže tento postup je veľmi ťažký, často sa na výskum používajú tenké časti orgánov. Inkubujú sa pri izbovej teplote alebo pri telesnej teplote v roztokoch s prídavkom látky, ktorej metabolizmus sa študoval. Bunky v takýchto prípravkoch nie sú poškodené a pretože tieto časti sú veľmi tenké, látka ľahko preniká do buniek a ľahko ich opúšťa. Niekedy vzniká problém, pretože látka prechádza cez bunkové membrány príliš pomaly. V týchto prípadoch sa tkanivá drvia, aby sa membrány zničili a bunková kaša sa inkubovala s testovanou látkou. V takýchto pokusoch sa ukázalo, že všetky živé bunky oxidujú glukózu na CO₂ a voda a že len pečeňové tkanivo je schopné syntetizovať močovinu.

Použitie buniek.

Dokonca aj bunky sú veľmi zložité systémy. Majú jadro, a v okolitej cytoplazme sú menšie telá, takzvané. organely rôznych veľkostí a textúr. Pomocou vhodnej techniky sa tkanivo môže "homogenizovať" a potom sa podrobí diferenciálnej centrifugácii (separácii) a formuláciám obsahujúcim iba mitochondriu, iba mikrozómy alebo číru kvapalinu - cytoplazmu. Tieto liečivá sa môžu samostatne inkubovať so zlúčeninou, ktorej metabolizmus sa študoval, a týmto spôsobom možno určiť, ktoré konkrétne subcelulárne štruktúry sa podieľajú na jeho následných transformáciách. Existujú prípady, keď sa počiatočná reakcia uskutočňuje v cytoplazme, jej produkt prechádza na mikrozómy a produkt tejto transformácie vstupuje do novej reakcie už v mitochondriách. Inkubácia študovanej látky živými bunkami alebo tkanivovým homogenátom zvyčajne neodhaľuje jednotlivé štádiá jej metabolizmu a iba sekvenčné experimenty, v ktorých sa jedna alebo iná subcelulárna štruktúra používajú na inkubáciu, nám umožňujú pochopiť celý reťazec udalostí.

Použitie rádioaktívnych izotopov.

Na štúdium metabolizmu látky je potrebné: 1) primerané analytické metódy na určenie tejto látky a jej metabolitov; a 2) metódy na rozlíšenie pridanej látky od tej istej látky, ktorá sa už nachádza v biologickom prípravku. Tieto požiadavky slúžili ako hlavná prekážka pri štúdiu metabolizmu, kým sa objavili rádioaktívne izotopy prvkov a predovšetkým rádioaktívny uhlík 14 C. Pri príchode zlúčenín označených 14 C, ako aj nástrojov na meranie slabej rádioaktivity boli tieto ťažkosti prekonané. Ak sa do biologického prípravku pridáva označená 14C mastná kyselina, napríklad na suspenziu mitochondrií, potom nie sú potrebné špeciálne analýzy na určenie produktov jej transformácií; na odhadnutie miery jeho použitia stačí jednoducho merať rádioaktivitu postupne vyrobených mitochondriálnych frakcií. Rovnaká technika umožňuje ľahko rozlíšiť molekuly rádioaktívnych mastných kyselín zavedené experimentátormi z molekúl mastných kyselín, ktoré už boli prítomné v mitochondriách na začiatku experimentu.

Chromatografia a elektroforéza.

Okrem vyššie uvedených požiadaviek potrebuje biochemik aj metódy na oddelenie zmesí pozostávajúcich z malých množstiev organických látok. Najdôležitejšie z nich je chromatografia, ktorá je založená na fenoméne adsorpcie. Oddelenie zložiek zmesi sa uskutočňuje buď na papieri alebo adsorpciou na sorbente, ktorým sú vyplnené kolóny (dlhé sklenené skúmavky), po ktorej nasleduje postupné eluovanie (vylúhovanie) každej zo zložiek.

Oddelenie elektroforézou závisí od označenia a počtu nábojov ionizovaných molekúl. Elektroforéza sa uskutočňuje na papieri alebo na inertnom (neaktívnom) nosiči, ako je škrob, celulóza alebo kaučuk.

Vysoko citlivou a účinnou separačnou metódou je plynová chromatografia. Používa sa v prípadoch, keď sa látky, ktoré sa majú oddeliť, nachádzajú v plynnom stave alebo sa môžu preniesť do nej.

Izolácia enzýmu.

Zviera, orgán, sekcia tkaniva, homogenát a frakcia bunkových organelov zaberajú posledné miesto v sérii - enzým schopný katalyzovať určitú chemickú reakciu. Izolácia enzýmov v purifikovanej forme je dôležitou časťou v štúdii metabolizmu.

Kombinácia týchto metód nám umožnila vysledovať hlavné metabolické dráhy vo väčšine organizmov (vrátane ľudí), presne stanoviť miesto, kde sa tieto rôzne procesy uskutočňujú, a zistiť postupné štádiá hlavných metabolických ciest. K dnešnému dňu sú známe tisíce jednotlivých biochemických reakcií a enzýmy, ktoré sa na nich zúčastňujú, boli študované.

Bunkový metabolizmus.

Živá bunka je vysoko organizovaný systém. Má rôzne štruktúry, ako aj enzýmy, ktoré ich môžu zničiť. Obsahuje tiež veľké makromolekuly, ktoré sa môžu rozložiť na menšie zložky v dôsledku hydrolýzy (rozštiepenie pri pôsobení vody). Bunka zvyčajne obsahuje veľa draslíka a veľmi málo sodíka, aj keď bunka existuje v prostredí, kde je veľa sodíka a relatívne málo draslíka a bunková membrána je ľahko priepustná pre obidva ióny. V dôsledku toho je bunka chemický systém, veľmi vzdialený od rovnováhy. Rovnováha sa vyskytuje iba v procese postmortálnej autolýzy (sebestačnosť pri pôsobení vlastných enzýmov).

Potreba energie.

Aby sa systém udržal v stave ďaleko od chemickej rovnováhy, je potrebné vykonať prácu a na tento účel je potrebná energia. Získanie tejto energie a jej práca je nepostrádateľným predpokladom, aby bunka zostala v jej stacionárnom (normálnom) stave, ďaleko od rovnováhy. Súčasne vykonáva aj iné práce týkajúce sa interakcie s prostredím, napríklad: vo svalových bunkách, kontrakcie; v nervových bunkách - vedenie nervových impulzov; v bunkách obličiek - tvorba moču, významne odlišná v zložení od krvnej plazmy; v špecializovaných bunkách gastrointestinálneho traktu - syntézu a sekréciu tráviacich enzýmov; v bunkách endokrinných žliaz - sekrécia hormónov; v bunkách sviečok - žiara; v bunkách niektorých rýb - generovanie elektrických výbojov atď.

Zdroje energie.

V ktoromkoľvek z vyššie uvedených príkladov je priamym zdrojom energie, ktorú bunka využíva na produkciu práce, energia obsiahnutá v štruktúre adenozín trifosfátu (ATP). Vzhľadom na povahu jeho štruktúry je táto zlúčenina bohatá na energiu a pretrhnutie väzieb medzi jej fosfátovými skupinami sa môže vyskytnúť takým spôsobom, že uvoľnená energia sa používa na výrobu práce. Avšak energia nemôže byť k dispozícii pre bunku, keď sa jednoduchá hydrolytická ruptúra ​​fosfátových väzieb ATP: v tomto prípade je zbytočná, pričom sa uvoľňuje ako teplo. Tento proces by mal pozostávať z dvoch po sebe idúcich etáp, z ktorých každý zahŕňa medziprodukt označený tu X - F (vo vyššie uvedených rovniciach X a Y znamenajú dve rôzne organické látky, Φ - fosfát, ADP - adenozíndifosfát):

Pretože ATP je nevyhnutný pre takmer akýkoľvek prejav bunkovej aktivity, nie je prekvapujúce, že metabolická aktivita živých buniek je primárne zameraná na syntézu ATP. Na tento účel slúžia rôzne komplexné sekvencie reakcií, ktoré využívajú potenciálnu chemickú energiu obsiahnutú v molekulách sacharidov a tukov (lipidov).

METABOLIZMUS UHĽOVODÍKA A LIPIDOV

Syntéza ATP.

Anaeróbne (bez kyslíka). Hlavnou úlohou sacharidov a lipidov v bunkovom metabolizme je to, že ich štiepenie na jednoduchšie zlúčeniny poskytuje syntézu ATP. Nie je pochýb o tom, že rovnaké procesy prebiehali v prvých, najprimitívnejších bunkách. Avšak v atmosfére zbavenej kyslíka sa úplná oxidácia uhľovodíkov a tukov na CO₂ bolo to nemožné. Tieto primitívne bunky mali všetky mechanizmy, ktorými reštrukturalizácia štruktúry molekuly glukózy poskytla syntézu malých množstiev ATP. Hovoríme o procesoch, ktoré mikroorganizmy nazývajú kvasenie. Je najlepšie študovať trávenie glukózy na etylalkohol a CO.₂ v kvasniciach.

V priebehu 11 po sebe idúcich reakcií potrebných na dokončenie tejto transformácie sa vytvorí niekoľko medziproduktov, ktorými sú fosfátové estery (fosfáty). Ich fosfátová skupina sa prenáša na adenozín difosfát (ADP) s tvorbou ATP. Čistý výťažok ATP je 2 molekuly ATP pre každú molekulu glukózy rozdelenú vo fermentačnom procese. Podobné procesy sa vyskytujú vo všetkých živých bunkách; pretože dodávajú energiu potrebnú na životnú činnosť, sú niekedy (nie celkom správne) nazývané anaeróbne bunkové dýchanie.

U cicavcov, vrátane ľudí, takýto proces sa nazýva glykolýza a jej konečným produktom je kyselina mliečna, nie alkohol a CO.₂. Celá sekvencia glykolýzových reakcií, s výnimkou posledných dvoch etáp, je úplne identická s procesom, ktorý sa vyskytuje v kvasinkových bunkách.

Aeróbne (s použitím kyslíka). Pri výskyte kyslíka v atmosfére, ktorého zdrojom bola zrejme fotosyntéza rastlín, počas vývoja bol vyvinutý mechanizmus, ktorý zabezpečuje úplnú oxidáciu glukózy na CO₂ a voda, aeróbny proces, v ktorom je čistý výťažok ATP 38 molekúl ATP na oxidovanú glukózovú molekulu. Tento proces spotreby kyslíka bunkami na tvorbu energeticky bohatých zlúčenín je známy ako bunkové dýchanie (aeróbne). Na rozdiel od anaeróbneho procesu, ktorý sa uskutočňuje cytoplazmatickými enzýmami, dochádza v mitochondriách k oxidačným procesom. V mitochondriách sa kyselina pyrohroznová, medziprodukt vytvorený v anaeróbnej fáze, oxiduje na CO.₂ v šiestich po sebe idúcich reakciách, z ktorých každý sa prenáša pár elektrónov na spoločný akceptor - koenzým nikotínamidadeníndinukleotid (NAD). Táto sekvencia reakcií sa nazýva cyklus kyseliny trikarboxylovej, cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus. Z každej molekuly glukózy sa tvoria 2 molekuly kyseliny pyrohroznovej; 12 párov elektrónov sa oddelilo od molekuly glukózy počas jej oxidácie, čo je opísané v rovnici:

Elektrónový prenos

Každá mitochondria má mechanizmus, pomocou ktorého redukovaný NAD (NADHN, kde H je vodík) vytvorený v cykle trikarboxylovej kyseliny prenáša svoj elektrónový pár na kyslík. Prenos sa však nevyskytuje priamo. Elektróny sa prenášajú "z ruky do ruky" a až po prechode reťazcom nosičov sa kyslík pripojí. Tento "elektrónový dopravný reťazec" pozostáva z týchto komponentov:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid ® Koenzým Q ®

® Cytochróm b ® Cytochróm c ® Cytochróm a ® O₂

Všetky komponenty tohto systému, ktoré sú v mitochondriách, sú fixované vo vesmíre a navzájom prepojené. Takýto stav uľahčuje prenos elektrónov.

NAD obsahuje kyselinu nikotínovú (vitamín Niacín) a flavin adenín dinukleotid obsahuje riboflavín (vitamín B₂). Koenzým Q je vysokomolekulárny chinón syntetizovaný v pečeni a cytochrómy sú tri rôzne proteíny, z ktorých každý, rovnako ako hemoglobín, obsahuje hemogrupovú skupinu.

V reťazci prenosu elektrónov pre každý pár elektrónov prenesených z NAD H na O₂, 3 syntetizované molekuly ATP. Keďže 12 párov elektrónov sa odštiepi od každej molekuly glukózy a prenášajú sa na molekuly NAD, na jednu molekulu glukózy sa vytvorí celkovo 312 12 molekúl ATP. Tento proces tvorby ATP počas oxidácie sa nazýva oxidačná fosforylácia.

Lipidy ako zdroj energie.

Mastné kyseliny sa môžu použiť ako zdroj energie podobne ako uhľohydráty. Oxidácia mastných kyselín prebieha postupným štiepením bikarbonového fragmentu z molekuly mastnej kyseliny za vzniku acetyl koenzýmu A (acetyl CoA) a simultánnym prenosom dvoch párov elektrónov do reťazca prenosu elektrónov. Výsledný acetyl CoA je normálnou zložkou cyklu kyseliny trikarboxylovej a neskôr sa jej osud nelíši od cyklu acetyl CoA dodávaného metabolizmom uhľohydrátov. Mechanizmy syntézy ATP pri oxidácii oboch mastných kyselín a glukózových metabolitov sú takmer rovnaké.

Ak telo zvieraťa dostáva energiu takmer úplne kvôli samotnej oxidácii mastných kyselín a to sa deje napríklad počas pôstu alebo diabetes mellitus, rýchlosť tvorby acetyl-CoA presahuje rýchlosť jeho oxidácie v cykle trikarboxylovej kyseliny. V tomto prípade vznikajú extra molekuly acetyl CoA navzájom, čo vedie k tvorbe kyseliny acetoctovej a kyseliny b-hydroxymaslovej. Ich akumulácia je príčinou patologického stavu, tzv. ketóza (typ acidózy), ktorá pri závažnom cukrovke môže spôsobiť kómu a smrť.

Skladovanie energie.

Zvieratá jesť nepravidelne a ich telo potrebuje akýmkoľvek spôsobom uchovávať energiu obsiahnutú v potravinách, zdrojom ktorého sú sacharidy a tuky absorbované zvieraťom. Mastné kyseliny sa môžu skladovať ako neutrálne tuky, buď v pečeni alebo v tukovom tkanive. Sacharidy vo veľkom množstve v gastrointestinálnom trakte sa hydrolyzujú na glukózu alebo iné cukry, ktoré sa potom premenia na rovnakú glukózu v pečeni. Tu sa syntetizuje obrovský polymérny glykogén z glukózy naviazaním zvyškov glukózy navzájom s elimináciou molekúl vody (počet zvyškov glukózy v molekule glykogénu dosahuje 30 000). Ak existuje potreba energie, glykogén sa znova rozpadne na glukózu v reakcii, ktorej produktom je glukózafosfát. Tento fosfát glukózy je zameraný na cestu glykolýzy, čo je proces, ktorý tvorí súčasť dráhy na oxidáciu glukózy. V pečeni môže fosfát glukózy podstúpiť aj hydrolýzu a výsledná glukóza vstupuje do krvného obehu a je dodávaná krvou do buniek v rôznych častiach tela.

Syntéza lipidov zo sacharidov.

Ak je množstvo uhľovodíkov absorbovaných z potravy naraz väčšie ako to, čo sa môže skladovať vo forme glykogénu, prebytočný uhľohydrát sa premení na tuk. Počiatočná sekvencia reakcií sa zhoduje s obvyklým oxidačným spôsobom, t.j. Najskôr sa tvorí acetyl-CoA z glukózy, ale potom sa tento acetyl-CoA použije v cytoplazme bunky na syntetizáciu mastných kyselín s dlhým reťazcom. Proces syntézy môže byť opísaný ako zvrátenie normálneho procesu oxidácie mastných buniek. Mastné kyseliny sa potom skladujú ako neutrálne tuky (triglyceridy), ktoré sa hromadia v rôznych častiach tela. Keď sa vyžaduje energia, neutrálne tuky podliehajú hydrolýze a mastné kyseliny vstupujú do krvi. Tu sa adsorbujú molekuly plazmatických proteínov (albumín a globulín) a potom sa absorbujú bunkami rôznych typov. Neexistujú žiadne mechanizmy schopné syntetizovať glukózu z mastných kyselín u zvierat, ale rastliny majú také mechanizmy.

Metabolizmus lipidov.

Lipidy vstupujú do tela hlavne vo forme triglyceridov mastných kyselín. V čreve pod pôsobením pankreatických enzýmov podliehajú hydrolýze, ktorej produkty sú absorbované bunkami črevnej steny. Tu sú z nich novo syntetizované neutrálne tuky, ktoré vstupujú do krvi cez lymfatický systém a buď sú transportované do pečene, alebo sú uložené v tukovom tkanive. Už bolo uvedené vyššie, že mastné kyseliny môžu byť tiež syntetizované z prekurzorov uhľohydrátov. Treba poznamenať, že aj keď môže byť v cicavčích bunkách prítomná jedna dvojitá väzba v molekulách mastných kyselín s dlhým reťazcom (medzi C-9 a C-10), tieto bunky nie sú schopné zahrnúť druhú a tretiu dvojitú väzbu. Keďže mastné kyseliny s dvoma a tromi dvojitými väzbami zohrávajú dôležitú úlohu v metabolizme cicavcov, sú v podstate vitamíny. Preto linolová (C_{18: 2}) a linolén (C_{18: 3}) Kyseliny sa nazývajú esenciálne mastné kyseliny. Zároveň sa v bunkách cicavcov môže začleniť štvrtá dvojitá väzba do kyseliny linolénovej a kyselina arachidónová sa môže vytvoriť predĺžením uhlíkového reťazca (C_{20: 4}), tiež nevyhnutným účastníkom metabolických procesov.

V procese syntézy lipidov sa zvyšky mastných kyselín spojené s koenzýmom A (acyl-CoA) prenesú do glycerofosfátu, esteru kyseliny fosforečnej a glycerolu. V dôsledku toho vzniká kyselina fosfatidová - zlúčenina, v ktorej je esterifikovaná jedna hydroxylová skupina glycerolu s kyselinou fosforečnou a dve skupiny mastnými kyselinami. Keď sa tvoria neutrálne tuky, kyselina fosforečná sa odstráni hydrolýzou a tretia mastná kyselina nahradí reakciu s acyl-CoA. Koenzým A je tvorený z kyseliny pantoténovej (jeden z vitamínov). Vo svojej molekule je skupina sulfhydryl (-SH) schopná reagovať s kyselinami za vzniku tioesterov. Keď sa tvoria fosfolipidy, kyselina fosfatidová reaguje priamo s aktivovaným derivátom jednej z dusíkových báz, ako je cholín, etanolamín alebo serín.

S výnimkou vitamínu D sa všetky steroidy nachádzajúce sa v zvieracích telách (deriváty komplexných alkoholov) ľahko syntetizujú samotným telom. Tieto zahŕňajú cholesterol (cholesterol), žlčové kyseliny, mužské a ženské pohlavné hormóny a hormóny nadobličiek. V každom prípade acetyl CoA slúži ako východiskový materiál pre syntézu: uhlíkový skelet syntetizovanej zlúčeniny je konštruovaný z acetylových skupín opakovaným opakovaním kondenzácie.

METABOLISMOVÉ PROTEINY

Syntéza aminokyselín

Rastliny a väčšina mikroorganizmov môže žiť a rásť v prostredí, v ktorom sú pre ich výživu k dispozícii iba minerály, oxid uhličitý a voda. To znamená, že v nich sa nachádzajú všetky tieto organizmy, tieto organizmy sa syntetizujú. Proteíny nachádzajúce sa vo všetkých živých bunkách sú vyrobené z 21 typov aminokyselín spojených v rôznych sekvenciách. Aminokyseliny sú syntetizované živými organizmami. V každom prípade séria chemických reakcií vedie k tvorbe a-keto kyselín. Jedna takáto kyselina a-ketoacidová, menovite a-ketoglutárová (zvyčajná zložka cyklu kyseliny trikarboxylovej), sa podieľa na fixácii dusíka podľa nasledujúcej rovnice:

a - kyselina ketoglutárová + NH₃ + OVER CH N ®

® kyselina glutámová + NAD.

Dusík kyseliny glutámovej sa potom môže preniesť na ktorúkoľvek z ostatných alfa-keto kyselín za vzniku zodpovedajúcej aminokyseliny.

Ľudské telo a väčšina ostatných zvierat si zachovala schopnosť syntetizovať všetky aminokyseliny s výnimkou deviatich takzvaných. esenciálnych aminokyselín. Keďže ketoaktérie zodpovedajúce týmto deviatim nie sú syntetizované, esenciálne aminokyseliny musia pochádzať z potravy.

Syntéza proteínov.

Aminokyseliny sú potrebné na biosyntézu bielkovín. Proces biosyntézy prebieha obvykle nasledujúcim spôsobom. V cytoplazme bunky sa každá aminokyselina "aktivuje" reakciou s ATP a potom sa viaže na koncovú skupinu molekuly ribonukleovej kyseliny špecifickej pre túto konkrétnu aminokyselinu. Táto komplexná molekula sa viaže na malé telo, tzv. ribozómu, v polohe určenej dlhšou molekulou ribonukleovej kyseliny pripojenej k ribozómu. Po tom, čo všetky tieto komplexné molekuly sú správne zarovnané, sú väzby medzi pôvodnou aminokyselinou a ribonukleovou kyselinou rozbité a vzniknú väzby medzi susednými aminokyselinami - syntetizuje sa špecifický proteín. Proces biosyntézy dodáva proteíny nielen pre rast organizmu alebo pre sekréciu do média. Všetky proteíny živých buniek sa nakoniec rozpadnú na aminokyseliny, ktoré tvoria ich zložky, a na udržanie života, musia byť bunky znova syntetizované.

Syntéza iných zlúčenín obsahujúcich dusík.

U cicavcov sa aminokyseliny používajú nielen na biosyntézu bielkovín, ale tiež ako východiskový materiál na syntézu mnohých zlúčenín obsahujúcich dusík. Aminokyselinový tyrozín je prekurzorom hormónov adrenalín a noradrenalín. Najjednoduchší aminokyselinový glycín je východiskovým materiálom pre biosyntézu purínov tvoriacich nukleové kyseliny a porfyríny, ktoré tvoria cytochrómy a hemoglobín. Kyselina asparágová je prekurzorom pyrimidínových nukleových kyselín. Metylová skupina metionínu sa prenáša na množstvo ďalších zlúčenín počas biosyntézy kreatínu, cholínu a sarkozínu. Počas biosyntézy kreatínu sa guanidínová skupina arginínu tiež prenáša z jednej zlúčeniny na druhú. Tryptofán slúži ako prekurzor kyseliny nikotínovej a vitamín, ako je kyselina pantoténová, sa syntetizuje z valínu v rastlinách. To všetko sú len niektoré príklady použitia aminokyselín v procesoch biosyntézy.

Dusík, absorbovaný mikroorganizmami a vyššími rastlinami vo forme amónnych iónov, sa strávil takmer výhradne na tvorbe aminokyselín, z ktorých sa potom syntetizujú mnohé zlúčeniny obsahujúce dusík zo živých buniek. Ani rastliny, ani mikroorganizmy neabsorbujú nadbytok dusíka. Na rozdiel od toho, u zvierat, množstvo absorbovaného dusíka závisí od proteínov obsiahnutých v potravinách. Všetok dusík, ktorý vstupuje do tela vo forme aminokyselín a nie je spotrebovaný v procesoch biosyntézy, sa rýchlo vylučuje z tela močom. Stáva sa to nasledovne. V pečeni nepoužité aminokyseliny prenášajú svoju kyselinu a-ketoglutárovú, čím vytvárajú kyselinu glutámovú, ktorá sa deaminuje a uvoľňuje amoniak. Ďalej môže byť amónny dusík buď dočasne uskladnený syntézou glutamínu, alebo môže byť okamžite použitý na syntézu močoviny tečúcej v pečeni.

Glutamín má ďalšiu úlohu. Môže sa hydrolyzovať v obličkách, aby sa uvoľnil amoniak, ktorý vstupuje do moču výmenou za sodné ióny. Tento proces je mimoriadne dôležitý ako prostriedok na udržiavanie rovnováhy medzi kyselinou a bázou v tele zvieraťa. Takmer všetok amoniak, odvodený od aminokyselín a prípadne z iných zdrojov, sa premení na močovinu v pečeni, takže v krvi je zvyčajne takmer žiadny voľný amoniak. Avšak za určitých podmienok obsahuje moč pomerne veľké množstvo amoniaku. Tento amoniak sa tvorí v obličkách z glutamínu a prechádza do moču výmenou za sodné ióny, ktoré sú preto znovu adsorbované a zadržiavané v tele. Tento proces je posilnený rozvojom acidózy, stav, v ktorom telo potrebuje dodatočné množstvo katiónov sodíka na viazanie prebytočných bikarbonátových iónov v krvi.

Nadmerné množstvo pyrimidínov sa tiež rozpúšťa v pečeni prostredníctvom série reakcií, v ktorých sa uvoľňuje amoniak. Pokiaľ ide o puríny, ich prebytok prechádza oxidáciou s tvorbou kyseliny močovej, ktorá sa vylučuje močom ľudí a iných primátov, ale nie u iných cicavcov. V prípade vtákov neexistuje mechanizmus na syntézu močoviny a je to kyselina močová a nie močovina, to je ich konečný produkt pri výmene všetkých zlúčenín obsahujúcich dusík.

Nukleové kyseliny.

Štruktúra a syntéza týchto zlúčenín obsahujúcich dusík sú podrobne opísané v článku NUCLEIC ACIDS.

VŠEOBECNÉ PREHLÁSENIA METABOLIZMO-ORGANICKÝCH LÁTOK

Môžete formulovať niektoré všeobecné koncepty alebo "pravidlá" týkajúce sa metabolizmu. Nasledujú niektoré hlavné "pravidlá", aby lepšie pochopili, ako prebieha metabolizmus a je regulovaný.

1. Metabolické dráhy sú nezvratné. Rozpad nikdy nepríde k ceste, ktorá by bola jednoducho obrátením reakcií fúzie. Zahŕňa iné enzýmy a iné medziprodukty. Často opačné smerovanie procesov prebieha v rôznych oddeleniach bunky. Mastné kyseliny sa syntetizujú v cytoplazme za účasti jednej sady enzýmov a oxidujú sa v mitochondriách za účasti úplne inej súpravy.

2. Enzýmy v živých bunkách sú dostatočné na to, aby všetky známe metabolické reakcie mohli prebiehať oveľa rýchlejšie, než sa obvykle pozoruje v tele. Preto existujú v bunkách určité regulačné mechanizmy. Otvorili sa rôzne typy takýchto mechanizmov.

a) Faktor obmedzujúci rýchlosť metabolických premien danej látky môže byť príjem tejto látky do bunky; V takomto prípade je regulácia presne zameraná na tento proces. Úloha inzulínu, napríklad, súvisí so skutočnosťou, že sa zdá, že uľahčuje penetráciu glukózy do všetkých buniek, zatiaľ čo glukóza prechádza transformáciou rýchlosťou, ktorou je dodávaná. Podobne penetrácia železa a vápnika z čreva do krvi závisí od procesov, ktorých rýchlosť je regulovaná.

b) Látky nemajú vždy možnosť voľného pohybu z jedného oddelenia buniek do druhého; Existuje dôkaz, že intracelulárny prenos je regulovaný niektorými steroidnými hormónmi.

c) Identifikovali sa dva typy servomechanizmov s "negatívnou spätnou väzbou".

V baktériách sa zistilo, že prítomnosť produktu nejakej sekvencie reakcií, ako je aminokyselina, inhibuje biosyntézu jedného z enzýmov potrebných na tvorbu tejto aminokyseliny.

V každom prípade bol za prvý "stanovujúci" stupeň (reakcia 4 v schéme) zodpovedný enzým, ktorého biosyntéza bola ovplyvnená, metabolickej dráhy vedúcej k syntéze tejto aminokyseliny.

Druhý mechanizmus je dobre študovaný u cicavcov. Jedná sa o jednoduchú inhibíciu konečného produktu (v našom prípade aminokyseliny) enzýmu zodpovedného za prvý "určujúci" štádium metabolickej dráhy.

Iný typ regulácie spätnou väzbou pôsobí v prípadoch, keď oxidácia cyklických medziproduktov trikarboxylovej kyseliny je spojená s tvorbou ATP z ADP a fosfátu počas oxidačnej fosforylácie. Ak je celá zásoba fosfátov a / alebo ADP v bunke už vyčerpaná, oxidácia sa zastaví a môže sa obnoviť až potom, čo táto rezerva znovu postačí. Takže oxidácia, ktorej význam má dodávať užitočnú energiu vo forme ATP, sa vyskytuje len vtedy, keď je možná syntéza ATP.

3. Relatívne malý počet stavebných blokov sa podieľa na biosyntetických procesoch, z ktorých každý sa používa na syntézu mnohých zlúčenín. Medzi ne patrí acetyl koenzým A, glycerolfosfát, glycín, karbamylfosfát, ktorý dodáva karbamyl (H₂N-CO-, deriváty kyseliny listovej, ktoré slúžia ako zdroj hydroxymetylových a formylových skupín, S-adenosylmethionín - zdroj metylových skupín, glutámových a aspartových kyselín, ktoré dodávajú aminoskupiny a nakoniec glutamín - zdroj amidových skupín. Z tohto pomerne malého počtu zložiek sa vyrábajú všetky rôzne zlúčeniny, ktoré nájdeme v živých organizmoch.

4. Jednoduché organické zlúčeniny sa zriedkavo podieľajú na metabolických reakciách priamo. Zvyčajne sa musia najprv "aktivovať" pripojením k jednému z množstva zlúčenín, ktoré sa všeobecne používajú v metabolizme. Napríklad glukóza môže byť podrobená oxidácii len potom, čo bola esterifikovaná kyselinou fosforečnou, pre jej ďalšie transformácie musí byť esterifikovaná uridíndifosfátom. Mastné kyseliny sa nemôžu podieľať na metabolických transformáciách predtým, než vytvoria estery s koenzýmom A. Každý z týchto aktivátorov buď súvisí s jedným z nukleotidov, ktoré tvoria ribonukleovú kyselinu, alebo je odvodený od nejakého druhu vitamínu. V tejto súvislosti je ľahké pochopiť, prečo sú vitamíny potrebné v tak malých množstvách. Využívajú sa na tvorbu "koenzýmov" a každá molekula koenzýmu sa používa mnohokrát v priebehu života organizmu, na rozdiel od základných živín (napríklad glukózy), každá molekula sa používa iba raz.

Na záver, termín "metabolizmus", ktorý predtým neznamenal nič komplikovanejšie ako jednoducho používať sacharidy a tuky v tele, sa teraz používa na označenie tisícov enzymatických reakcií, ktorých celá sada môže byť reprezentovaná ako obrovská sieť metabolických dráh, ktoré sa mnohonásobne pretínajú ( kvôli prítomnosti bežných medziproduktov) a riadené veľmi jemnými regulačnými mechanizmami.

METABOLISM MINERÁLNYCH LÁTOK

Relatívny obsah.

Rôzne prvky nachádzajúce sa v živých organizmoch sú uvedené nižšie v zostupnom poradí v závislosti od ich relatívneho obsahu: 1) kyslík, uhlík, vodík a dusík; 2) vápnik, fosfor, draslík a síru; 3) sodík, chlór, horčík a železo; 4) mangán, meď, molybdén, selén, jód a zinok; 5) hliník, fluór, kremík a lítium; 6) bróm, arzén, olovo a možno aj niektoré ďalšie.

Kyslík, uhlík, vodík a dusík sú prvky, ktoré tvoria mäkké tkanivá tela. Sú súčasťou zlúčenín, ako sú sacharidy, lipidy, bielkoviny, voda, oxid uhličitý a amoniak. Položky uvedené v častiach 2 a 3 sú v tele obvykle vo forme jednej alebo viacerých anorganických zlúčenín a prvky nn. 4, 5 a 6 sú prítomné len v stopových množstvách a preto sa nazývajú mikroelementy.

Distribúcia v tele.

Vápnik.

Vápnik je prítomný hlavne v kostnom tkanive av zuboch, najmä vo forme fosfátu a v malých množstvách vo forme uhličitanu a fluoridu. Vápnik dodávaný s jedlom sa absorbuje hlavne v hornom čreve, ktorý má slabú kyselinovú reakciu. Vitamín D prispieva k tejto absorpcii (u človeka sa do potravy vstrebáva iba 20-30% vápnika). Pod pôsobením vitamínu D produkujú črevné bunky špeciálny proteín, ktorý viaže vápnik a uľahčuje jeho prenos cez črevnú stenu do krvi. Absorpcia je tiež ovplyvnená prítomnosťou niektorých ďalších látok, najmä fosfátov a oxalátov, ktoré v malých množstvách podporujú vstrebávanie a vo veľkom, naopak potlačujú.

V krvi sa približne polovica vápnika viaže na bielkovinu, zvyšok tvorí ióny vápnika. Pomer ionizovaných a neionizovaných foriem závisí od celkovej koncentrácie vápnika v krvi, ako aj od obsahu bielkovín a fosfátov a koncentrácie iónov vodíka (pH krvi). Podiel neionizovaného vápnika, ktorý je ovplyvňovaný úrovňou proteínov, umožňuje nepriamo posúdiť kvalitu výživy a účinnosť pečene, v ktorej sa syntetizujú plazmatické bielkoviny.

Množstvo ionizovaného vápnika je na jednej strane ovplyvňované vitamínom D a faktormi ovplyvňujúcimi absorpciu a na druhej strane paratyroidným hormónom a pravdepodobne aj vitamínom D, pretože obidve tieto látky regulujú ako rýchlosť ukladania vápnika v kostnom tkanive, tak jeho mobilizáciu, teda umývanie z kostí. Nadbytok paratyroidného hormónu stimuluje uvoľňovanie vápnika z kostného tkaniva, čo vedie k zvýšeniu jeho koncentrácie v plazme. Zmenou rýchlosti absorpcie a vylučovania vápnika a fosfátu, ako aj rýchlosti tvorby kostného tkaniva a jeho deštrukcie tieto mechanizmy prísne kontrolujú koncentráciu vápnika a fosfátu v krvnom sére. Vápnikové ióny zohrávajú regulačnú úlohu v mnohých fyziologických procesoch, vrátane nervových reakcií, svalovej kontrakcie, krvnej koagulácie. Vylučovanie vápnika z tela sa zvyčajne vyskytuje hlavne (2/3) cez žlč a črevá a v menšom rozsahu (1/3) cez obličky.

Fosfor.

Metabolizmus fosforu - jedna z hlavných zložiek kostného tkaniva a zubov - závisí vo veľkej miere od tých istých faktorov, ako je metabolizmus vápnika. Fosfor vo forme fosfátu je tiež prítomný v tele v stovkách rôznych fyziologicky dôležitých organických esterov. Paratyroidný hormón stimuluje vylučovanie fosforu v moči a jeho uvoľňovanie z kostného tkaniva; čím reguluje koncentráciu fosforu v krvnej plazme.

Sodného.

Sodík, hlavný katión extracelulárnej tekutiny spolu s bielkovinou, chloridom a hydrogenuhličitanom, zohráva rozhodujúcu úlohu pri regulácii osmotického tlaku a pH (koncentrácie vodíkových iónov) krvi. Naproti tomu bunky obsahujú veľmi málo sodíka, pretože majú mechanizmus na odstraňovanie sodných iónov a zachytávanie draslíkových iónov. Všetok sodík, ktorý prekračuje potreby tela, sa veľmi rýchlo vylučuje obličkami.

Keďže sodík sa stráca vo všetkých procesoch vylučovania, musí sa neustále konzumovať s jedlom. Pri acidóze, ak je potrebné, aby sa z tela odstránili veľké množstvá aniónov (napríklad chlorid alebo acetoacetát), obličky zabraňujú nadmernej strate sodíka kvôli tvorbe amoniaku z glutamínu. Vylučovanie sodíka cez obličky je regulované hormónom aldosterónu kôry nadobličiek. Pod pôsobením tohto hormónu sa do krvi vracia dostatok sodíka, aby sa udržal normálny osmotický tlak a normálny objem extracelulárnej tekutiny.

Denná potreba chloridu sodného je 5 až 10 g. Táto hodnota sa zvyšuje po absorpcii veľkých množstiev tekutín, pri zvyšovaní potenia a uvoľňovaní moču.

Draselný.

Na rozdiel od sodíka, draslík sa nachádza v bunkách vo veľkých množstvách, ale má nízku extracelulárnu tekutinu. Hlavnou funkciou draslíka je regulácia intracelulárneho osmotického tlaku a udržiavanie rovnováhy medzi kyselinou a bázou. Má tiež dôležitú úlohu pri vykonávaní nervových impulzov a v mnohých enzýmových systémoch, vrátane tých, ktoré sa podieľajú na svalovej kontrakcii. Draslík je v prírode široko rozšírený a je bohatý na akékoľvek jedlo, takže spontánne nedosahuje nedostatok draslíka. V plazme je koncentrácia draslíka regulovaná aldosterónom, ktorý stimuluje jeho vylučovanie močom.

S jedlom vstupuje do tela síra hlavne ako súčasť dvoch aminokyselín - cystínu a metionínu. V konečných štádiách metabolizmu týchto aminokyselín sa síra uvoľňuje a v dôsledku oxidácie sa premieňa na anorganickú formu. V zložení cystínu a metionínu je síra prítomná v štrukturálnych proteínoch. Skupina sulfhydryl (-SH) cysteínu, na ktorej závisí aktivita mnohých enzýmov, zohráva dôležitú úlohu.

Väčšina síry sa vylučuje močom ako síranom. Malé množstvo vylúčeného síranu je zvyčajne spojené s organickými zlúčeninami, ako sú fenoly.

Horčík.

Metabolizmus horčíka je podobný metabolizmu vápnika a vo forme komplexu s fosfátom je aj tento prvok súčasťou kostného tkaniva. Horčík je prítomný vo všetkých živých bunkách, kde funguje ako nevyhnutná zložka mnohých enzýmových systémov; Táto úloha bola presvedčivo demonštrovaná príkladom metabolizmu sacharidov vo svaloch. Horčík, podobne ako draslík, je široko rozšírený a pravdepodobnosť jeho zlyhania je veľmi malá.

Železo.

Železo je súčasťou hemoglobínu a ďalších hemoproteínov, a to myoglobín (svalová hemoglobín), cytochrómy (respiračné enzýmy) a katalázy, ale tiež niektoré enzýmy, ktoré neobsahujú hom. Železo sa absorbuje v horných črevách a to je jediný prvok, ktorý sa absorbuje len vtedy, keď je jeho zásoby v tele úplne vyčerpané. V plazme sa železo prepravuje v spojení s proteínom (transferínom). Železo sa nevylučuje obličkami; jeho nadbytok sa hromadí v pečeni v spojení so špeciálnym proteínom (feritínom).

Stopové prvky

Každý stopový prvok, ktorý je prítomný v tele, má svoju vlastnú špeciálnu funkciu spojenú s tým, že stimuluje činnosť tohto alebo toho enzýmu alebo ho iným spôsobom ovplyvňuje. Na kryštalizáciu inzulínu je potrebný zinok; Okrem toho je to zložka karboanhydrázy (enzýmu, ktorý je súčasťou transportu oxidu uhličitého) a niektorých ďalších enzýmov. Molybdén a meď sú tiež základnými zložkami rôznych enzýmov. Jód je potrebný pre syntézu trijódtyronínu, hormónu štítnej žľazy. Fluorid (obsiahnutý v zubnej sklovine) pomáha predchádzať zubnému kazu.

POUŽITIE METABOLITOV

Sacharidy.

Sanie.

Monosacharidy, alebo jednoduché cukry, uvoľnené pri štiepení sacharidov potravín, pohybujúce sa z čreva do krvného obehu ako výsledok procesu zvanom absorpcie. Sací mechanizmus je kombináciou jednoduchej difúzie a chemickej reakcie (aktívny odsávanie). Jedna z hypotéz týkajúce sa povahy fáza chemického procesu, sa predpokladá, že v tejto fáze monosacharidov spojené s kyselinou fosforečnou v reakcii katalyzovanej enzýmom zo skupiny kináz, a prenikajú do ciev a sú uvoľňované enzymatickou defosforylácie (tečenie fosfátovú väzbou), katalyzovanej jedna z fosfatáz. Je to aktívny sací vysvetlené, že rôzne monosacharidy sú absorbované rôznymi rýchlosťami a že sacharidy sú absorbované, aj keď hladiny cukru v krvi vyššia ako v čreve, teda v podmienkach, kde by bolo prirodzené očakávať, že sa budú pohybovať opačným smerom - od krvi do čreva.

Mechanizmy homeostázy.

Monosacharidy vstupujúce do krvného obehu zvyšujú hladinu cukru v krvi. Pri hladovaní sa koncentrácia glukózy v krvi zvyčajne pohybuje od 70 do 100 mg na 100 ml krvi. Táto úroveň sa udržiava prostredníctvom mechanizmov nazývaných mechanizmy homeostázy (samostabilizácie). Akonáhle hladina cukru v krvi stúpa v dôsledku absorpcie z čreva, procesy, ktoré prinášajú cukor z krvi, nadobúdajú účinnosť, takže jeho hladina sa veľmi nelíši.

Rovnako ako glukóza, všetky ostatné monosacharidy pochádzajú z krvného obehu do pečene, kde sa konvertujú na glukózu. Teraz sú nerozoznateľné od glukózy, ktorá sa absorbuje, a od tej, ktorá už bola v tele, a podlieha rovnakým metabolickým premenám. Jedným z mechanizmov homeostázy sacharidov, ktorý funguje v pečeni, je glykogenéza, pomocou ktorej sa glukóza prenáša z krvi do buniek, kde sa premieňa na glykogén. Glykogén sa uchováva v pečeni, až kým nedôjde k zníženiu hladiny cukru v krvi: homeostatický mechanizmus spôsobí rozpad nahromadeného glykogénu na glukózu, ktorá opäť vstúpi do krvi.

Transformácie a používanie.

Vzhľadom na to, že krv zásobuje glukózu do všetkých tkanív tela a všetky tkanivá používajú na energiu, hladina glukózy v krvi klesá hlavne kvôli jej používaniu.

Vo svaloch sa glukóza v krvi konvertuje na glykogén. Avšak svalový glykogén sa nemôže použiť na produkciu glukózy, ktorá by prešla do krvi. Obsahuje energiu a rýchlosť jej použitia závisí od svalovej aktivity. Svalové tkanivo obsahuje dve zlúčeniny s veľkým množstvom ľahko dostupnej energie vo forme fosfátových väzieb bohatých na energiu - kreatínfosfát a adenozín trifosfát (ATP). Keď sa tieto fosfátové skupiny odštiepia od týchto zlúčenín, uvolní sa energia pre svalovú kontrakciu. Aby sa svaly opäť zmodernizovali, tieto zlúčeniny sa musia obnoviť do pôvodnej formy. To si vyžaduje energiu, ktorá je dodávaná oxidáciou produktov rozkladu glykogénu. Pri svalovej kontrakcii sa glykogén premení na glukózový fosfát a potom prostredníctvom série reakcií na difosfát fruktózy. Fruktozodifosfat sa rozdelí do dvoch troch zlúčenín uhlíka, z ktorej po sérii prvých krokov vytvorených kyselina pyrohroznová, a nakoniec - kyseliny mliečnej, ako už bolo uvedené v popise metabolizme sacharidov. Táto premena glykogénu na kyselinu mliečnu spolu s uvoľňovaním energie môže nastať bez prítomnosti kyslíka.

Pri nedostatku kyslíka sa kyselina mliečna hromadí vo svaloch, difunduje do krvného obehu a vstupuje do pečene, kde z nej znova vzniká glykogén. Ak je dostatok kyslíka, kyselina mliečna sa nehromadí vo svaloch. Namiesto toho, ako je opísané vyššie, je plne oxidovaná prostredníctvom cyklu kyseliny trikarboxylovej na oxid uhličitý a vodu za vzniku ATP, ktorý môže byť použitý na redukciu.

Metabolizmus sacharidov v nervovom tkanive a erytrocytoch sa líši od metabolizmu v svaloch tým, že tu nie je zahrnutý glykogén. Avšak aj tu sú medziprodukty kyseliny pyrohroznovej a kyseliny mliečnej, ktoré sa tvoria počas štiepenia glukózového fosfátu.

Glukóza sa nepoužíva len v bunkovej dýchanie, ale aj v mnohých ďalších procesoch: syntéza laktózy (mliečny cukor), tvorbu tuku, rovnako ako zvláštne cukry, ktoré tvoria spojivového tkaniva polysacharidy a niekoľko iných tkanív.

Pečeňový glykogén, syntetizovaný absorpciou sacharidov v čreve, je najdostupnejším zdrojom glukózy, keď absencia absorpcie. Ak je tento zdroj vyčerpaný, proces glukoneogenézy začína v pečeni. Glukóza sa tvorí z niektorých aminokyselín (zo 100 g bielkovín sa tvorí 58 g glukózy) a niekoľkých iných ne-sacharidových zlúčenín vrátane glycerolových zvyškov neutrálnych tukov.

Niektoré, aj keď nie tak dôležité, úlohu v metabolizme sacharidov sú obličky. Vylučujú prebytočnú glukózu z tela, keď je jeho koncentrácia v krvi príliš vysoká; pri nižších koncentráciách sa glukóza prakticky nevylučuje.

Niekoľko hormónov sa podieľa na regulácii metabolizmu uhľohydrátov, vrátane pankreatických hormónov, prednej hypofýzy a kôry nadobličiek.

Pankreatický hormón inzulín znižuje koncentráciu glukózy v krvi a zvyšuje jej koncentráciu v bunkách. Zdá sa, že tiež stimuluje ukladanie glykogénu do pečene. Kortikosterón, hormón kôry nadobličiek a adrenalín, produkovaný adrenálnym medulou, ovplyvňuje metabolizmus sacharidov, stimuluje rozklad glykogénu (hlavne v svaloch a pečeni) a syntézu glukózy (v pečeni).

Lipidy.

Sanie.

V črevách po trávení tukov zostávajú hlavne voľné mastné kyseliny s malou prísadou cholesterolu a lecitínu a stopami vitamínov rozpustných v tukoch. Všetky tieto látky sú veľmi jemne dispergované kvôli emulgácii a solubilizácii žlčových solí. Solubilizačný účinok je zvyčajne spojený s tvorbou nestabilných chemických zlúčenín medzi mastnými kyselinami a soľami žlčových kyselín. Tieto komplexy prenikajú do epitelových buniek tenkého čreva a rozkladajú sa na mastné kyseliny a žlčové soli. Tieto sa prenášajú do pečene a znovu sa vylučujú z žlče a mastné kyseliny vstupujú do kombinácie s glycerolom alebo cholesterolom. Výsledné zrekonštruované tuky vstupujú do lymfatických ciev mezenteriu vo forme mliečnej šťavy, tzv. "Chýle". Z ciev mezenterií vstupuje hylus do obehového systému cez lymfatický systém cez hrudný kanál.

Po strávení potravy sa obsah lipidov v krvi zvyšuje z približne 500 mg (hladina na lačno) na 1000 mg na 100 ml plazmy. Lipidy prítomné v krvi sú zmesou mastných kyselín, neutrálnych tukov, fosfolipidov (lecitín a kefalin), cholesterolu a esterov cholesterolu.

Distribution.

Krv dodáva lipidy rôznym tkanivám tela a hlavne pečeni. Pečeň má schopnosť modifikovať vstupujúce mastné kyseliny. Toto je obzvlášť výrazné u druhov, ktoré skladujú tuky s vysokým obsahom nasýtených alebo naopak nenasýtených mastných kyselín: v pečeni týchto zvierat sa pomer nasýtených a nenasýtených kyselín mení takým spôsobom, že ukladaný tuk zodpovedá tuku vlastnému v tomto organizme.

Tuky v pečeni sú buď použité na energiu, alebo sú prenesené do krvi a dodávané do rôznych tkanív. Tu môžu byť zahrnuté do štruktúrnych prvkov tkanív, ale väčšina z nich je uložená v tukových depotoch, kde sú skladované, až kým nevznikne potreba energie; potom sú opäť prenesené do pečene a oxidované tu.

Metabolizmus lipidov, ako sú sacharidy, je regulovaný homeostaticky. Mechanizmy homeostázy ovplyvňujúce metabolizmus lipidov a uhľohydrátov sú zjavne úzko spojené, pretože spomalenie metabolizmu sacharidov zvyšuje metabolizmus lipidov a naopak.

Transformácie a používanie.

Štvorkarbónové kyseliny - kyselina acetoctová (kondenzačný produkt dvoch acetátových jednotiek) a b-hydroxymáselná - a acetón trojzložkovej zlúčeniny vytvorený, keď jeden atóm uhlíka je odštiepený od kyseliny acetoctovej, sú kolektívne známe ako telieska ketónu (acetónu). Za normálnych okolností sú ketónové telieska prítomné v krvi v malých množstvách. Ich nadmerná tvorba pri ťažkom diabete vedie k zvýšeniu ich obsahu v krvi (ketonémia) a moču (ketonúria) - tento stav je označený termínom "ketóza".

Proteíny.

Sanie.

Pri štiepení proteínov s tráviacimi enzýmami sa vytvorí zmes aminokyselín a malých peptidov obsahujúcich dva až desať aminokyselinových zvyškov. Tieto produkty sú absorbované črevnou sliznicou a tu je dokončená hydrolýza - peptidy sa tiež rozkladajú na aminokyseliny. Aminokyseliny vstupujúce do krvi sa zmiešajú s rovnakými aminokyselinami, ktoré sa tu nachádzajú. Krv obsahuje zmes aminokyselín z čriev, ktorá vzniká počas rozpadu tkanivových bielkovín a opäť sa syntetizuje v tele.

Syntéza.

V tkanivách pokračuje rozpad bielkovín a ich novotvarov. Aminokyseliny obsiahnuté v krvi sú selektívne absorbované tkanivami ako východiskovým materiálom pre vytváranie bielkovín a ostatné aminokyseliny vstupujú do krvi z tkanív. Nielen štrukturálne proteíny, ale aj plazmatické proteíny, ako aj proteínové hormóny a enzýmy sú predmetom syntézy a rozpadu.

V dospelom organizme sa aminokyseliny alebo proteíny prakticky nenachádzajú, preto odstraňovanie aminokyselín z krvi nastáva rovnako ako ich vstup z tkanív do krvi. V rastúcom organizme sa vytvárajú nové tkanivá a tento proces spotrebováva viac aminokyselín, ako vstupuje do krvi v dôsledku rozpadu tkanivových bielkovín.

Pečeň sa podieľa na metabolizme proteínov najaktívnejším spôsobom. Tu sa syntetizujú proteíny krvnej plazmy - albumín a globulíny - rovnako ako pečeňové vlastné enzýmy. Preto so stratou plazmatických proteínov sa obsah albumínu v plazme obnoví - vďaka intenzívnej syntéze - pomerne rýchlo. Aminokyseliny v pečeni sa nepoužívajú len na tvorbu bielkovín, ale sú tiež rozložené, počas ktorých sa extrahuje energia obsiahnutá v nich.

Transformácie a používanie.

Ak sa ako zdroj energie použijú aminokyseliny, aminoskupina (-NH₂) sa vedie k tvorbe močoviny a zvyšok molekuly bez dusíka sa oxiduje približne rovnakým spôsobom ako glukóza alebo mastné kyseliny.

Takzvaný "ornitínový cyklus" opisuje, ako sa amoniak premieňa na močovinu. V tomto cykle sa aminoskupina, odštiepená od aminokyseliny vo forme amoniaku, naviaže spolu s oxidom uhličitým na ornitínovú molekulu za vzniku citrulínu. Citrulín pridáva druhý atóm dusíka, tentoraz z kyseliny asparágovej a konvertuje sa na arginín. Potom sa arginín hydrolyzuje za vzniku močoviny a ornitínu. Ornitín môže teraz znovu vstúpiť do cyklu a močovina sa vylučuje z tela cez obličky ako jeden z koncových produktov metabolizmu. Pozri tiež hormóny; enzýmy; TUKY A OLEJE; NUCLEOVÉ KYSELINY; proteín; Vitamínov.

Leninger A. Základy biochémie, vol. 1-3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, zv. 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. a kol., Molecular Cell Biology, zv. 1-3. M., 1994