Definicija metabolizma tijela. Šta je metabolizam i koji su uzroci njegovog kršenja? Šta utiče na brzinu metaboličkih procesa

11.11.2020

Opšti koncept metabolizma i energije Ljudsko tijelo, kao i svi živi organizmi, postoji kao otvoreni energetski sistem. To znači da tijelo stalno gubi supstancu u obliku prilično jednostavnih kemijskih spojeva. Istovremeno, energija se uklanja iz tijela. Ali tijelo je stabilan energetski sistem, pa se gubitak materije i energije nadoknađuje njihovom stalnom apsorpcijom iz okoline. Dakle, kroz ljudsko tijelo postoji stalan protok materije i energije sadržane u njoj. Ovaj kontinuirani tok jedno je od najvažnijih svojstava živih organizama i naziva se metabolizam i energija ili metabolizam.

Supstanca koja ulazi u tijelo sadrži hemijsku energiju (energija intramolekularnih hemijskih veza). Ova energija se u telu pretvara u hemijsku energiju drugih jedinjenja, kao i u toplotnu, mehaničku i električnu energiju. U tijelu se proizvodi malo električne energije, ali je važna za funkcionisanje nervnog i mišićnog sistema.

Metabolizam je jedinstven proces koji se odvija na nivou cijelog organizma, sastoji se od metaboličkih procesa koji se odvijaju u svakoj pojedinačnoj ćeliji. Suština metabolizma je čitav niz transformacija supstanci u organizmu, koje se dešavaju ili trošenjem ili oslobađanjem energije. Dakle, cjelokupni proces metabolizma ima dvije strane, neraskidivo povezane:

Anabolizam (asimilacija, plastična razmjena) je skup reakcija sinteze koje se odvijaju u stanicama. U isto vrijeme, složenije tvari se sintetiziraju iz jednostavnijih tvari. Reakcije anabolizma imaju cijenu energije. Glavni izvor energije za anabolističke reakcije je ATP. Primjer takvih reakcija je biosinteza proteina, koja se odvija u svim stanicama. Početni materijali za anabolizam su nutrijenti koji ulaze u organizam s hranom i nastaju kao rezultat probavnog procesa. Kao rezultat anaboličkih reakcija, dolazi do stalnog samoobnavljanja, rasta i razvoja tijela. Osim toga, anabolističke reakcije su dobavljači organskih spojeva za procese katabolizma.

Katabolizam (disimilacija, energetski metabolizam) je skup reakcija cijepanja i raspada složenijih organskih tvari na jednostavnije, do ugljičnog dioksida i vode. Ove reakcije odvijaju se oslobađanjem energije, od koje se otprilike polovina pretvara u toplinu i troši na održavanje tjelesne temperature, a druga polovina energije se pohranjuje u obliku visokoenergetskih veza u molekulima ATP-a, koji se koristi u sintezi. reakcije.

Glavne organske tvari koje čine ljudsko tijelo su proteini, ugljikohidrati, masti, nukleinske kiseline, dok se neke tvari mogu pretvoriti u druge, na primjer, ugljikohidrati u masti i obrnuto, proteini se mogu pretvoriti u masti i ugljikohidrate. Neorganske tvari tijela su voda i mineralne soli. Potpuna, uravnotežena ishrana treba da sadrži organske materije u dovoljnoj količini i kvalitetu, a treba da sadrži i neophodne mineralne soli i vodu i vitamine. Postoji oko 60 nutrijenata koji zahtijevaju ravnotežu.

Monotona prehrana, koja dovodi do isključivanja pojedinih komponenti, uzrokuje metaboličke poremećaje. Uobičajeno je razlikovati metabolizam proteina, ugljikohidrata, masti i vode i soli. Energetska vrijednost hrane mjeri se u kilokalorijama (kcal). Dnevne energetske potrebe osobe u prosjeku su oko 3.100 kilodžula.Ova vrijednost zavisi od pola, godina, fizičke i emocionalne aktivnosti. Posebno visoki troškovi energije u smislu tjelesne težine kod djece od 1-5 godina zbog visoke aktivnosti metaboličkih procesa.

Metabolizam proteina Među svim organskim jedinjenjima koja čine ljudsko tijelo, proteini zauzimaju najveću količinu. Funkcije proteina u tijelu su vrlo raznolike: strukturne (dio su ćelijskih membrana, formiraju citoskelet); katalitički (enzimski proteini); regulatorni (proteini - hormoni); transport (albumini i globulini krvne plazme, hemoglobin eritrocita); zaštitni (proteini - antitela, proteini sistema zgrušavanja krvi); receptor, signal (proteini membrana završetaka receptora); kontraktilni (aktin i miozin mišićnih ćelija, tubulinski protein flagela i cilija); energija (oslobađanje energije tokom razgradnje proteina);

Proteini su od posebnog značaja u uravnoteženoj prehrani, jer se u ljudskom tijelu ne sintetiziraju iz drugih organskih spojeva i moraju se unositi kao dio hrane. Sa hemijske tačke gledišta, proteini su polimerna jedinjenja koja se sastoje od aminokiselina. U ljudskom probavnom traktu, proteini hrane se razgrađuju na aminokiseline, iz kojih se potom sintetiziraju njihovi vlastiti proteini u stanicama tijela. Ljudski proteini sadrže 22 različite aminokiseline. Sve aminokiseline se dijele na esencijalne i neesencijalne.

Zamjenjive se mogu formirati u ljudskom tijelu iz drugih aminokiselina. Esencijalne aminokiseline ljudsko tijelo ne može sintetizirati i stoga se moraju dobiti iz hrane. U tijelu odrasle osobe može se sintetizirati 14 aminokiselina. Kod djece postoji 10 esencijalnih aminokiselina, a kod odraslih 8 (arginin, valin, leucin, izoleucin itd.). Nedostatak ili odsustvo bilo koje esencijalne aminokiseline dovodi do usporavanja, pa čak i prestanka rasta i razvoja. U tom smislu postoji koncept biološke vrijednosti proteina.

Proteini koji sadrže sve esencijalne aminokiseline iu dovoljnim količinama nazivaju se potpuni proteini. To su životinjski proteini (proteini mesa, ribe, jaja, mlijeka). Proteini koji ne sadrže sve esencijalne aminokiseline nazivaju se nepotpunim. To su proteini biljnog porijekla (osim proteina krompira).

Proteini hrane se pod dejstvom proteolitičkih enzima, koji su deo probavnih sokova, razgrađuju na aminokiseline i apsorbuju kroz crevne zidove u krv. Protokom krvi aminokiseline ulaze u ćelije organizma i učestvuju u daljim transformacijama (biosinteza proteina, pretvaranje u druge aminokiseline itd.).

Potpuna oksidacija 1 grama proteina do ugljičnog dioksida, vode i uree praćena je oslobađanjem 17,6 kJ (4,1 kcal) energije. Proteini se praktično ne deponuju u rezervi. Kod proteinskog gladovanja u stanicama koriste se proteini membrana samih stanica, što dovodi do teških metaboličkih poremećaja. Dnevna potreba odrasle osobe za proteinima je 90-150 grama (u zavisnosti od fizičke aktivnosti).

Višak proteina u hrani može se pretvoriti u glikogen i masti, ali općenito, višak aminokiselina se oksidira u ugljični dioksid, vodu i amonijak. Amonijak je toksičan, pa se u jetri pretvara u netoksičnu ureu i izlučuje urinom. U tijelu odrasle osobe, količina sintetiziranih proteina je normalno jednaka količini proteina koji se raspada. Kod djece sinteza proteina prevladava nad njihovom razgradnjom, a kod starijih ljudi proces razgradnje prevladava nad sintezom.

U odraslom dobu zdrava osoba ima balans dušika, odnosno količina dušika dobijenog iz proteina hrane jednaka je količini izlučenog dušika. U mladom, rastućem tijelu dolazi do akumulacije proteinske mase, pa će ravnoteža dušika biti pozitivna, odnosno količina dolaznog dušika prelazi količinu izlučenog iz organizma. U starijoj dobi, zbog preovlađujuće razgradnje bjelančevina, ravnoteža dušika je negativna, odnosno količina dušika koja ulazi u tijelo manja je od količine dušika koja se izlučuje iz organizma.

Bolesti povezane s nedostatkom proteina. Sadržaj proteina u krvnom serumu se smanjuje, razvija se hipoproteinemija. Nakon proteina u krvi, proteini jetre, mišića i kože se razgrađuju. Kasnije se proteini mišića srca i mozga razgrađuju. Rani pokazatelj je promjena uree u urinu.

Metabolizam ugljikohidrata Ugljikohidrati ulaze u ljudski organizam kao dio hrane u obliku monosaharida (glukoza, fruktoza, galaktoza), disaharida (saharoza, maltoza, laktoza) i polisaharida (škrob, glikogen). Do 60% ljudskog energetskog metabolizma ovisi o transformaciji ugljikohidrata. Oksidacija ugljikohidrata je mnogo brža i lakša od oksidacije masti i proteina. U ljudskom tijelu ugljikohidrati obavljaju niz važnih funkcija:

energije (sa potpunom oksidacijom jednog grama glukoze oslobađa se 17,6 k. J energije); receptor (formiraju receptore za ugljikohidrate ćelija glikokaliksa); zaštitni (dio sluzi); skladištenje (u mišićima i jetri se talože u rezervi u obliku glikogena);

U ljudskom probavnom traktu, polisaharidi i disaharidi se razlažu amilolitičkim enzimima do glukoze i drugih monosaharida. U ljudskoj krvi sadržaj glukoze je vrlo konstantan, od 0,08 do 0,12%. U tijelu se višak ugljikohidrata iz krvi pod djelovanjem hormona inzulina taloži u obliku glikogen polisaharida u jetri i mišićima. Uz nedostatak inzulina, razvija se ozbiljna bolest - dijabetes melitus.

Zalihe glikogena u tijelu odrasle osobe iznose oko 400 grama. Ove rezerve se lako mobiliziraju za energetske potrebe: pod djelovanjem hormona glukagona i nekih enzima, glikogen se razgrađuje do glukoze. Dnevna potreba čovjeka za ugljikohidratima 400 - 600 grama. Biljna hrana je bogata ugljenim hidratima. Uz nedostatak ugljikohidrata u hrani, mogu se sintetizirati iz masti i proteina. Višak ugljenih hidrata u hrani se tokom metabolizma pretvara u masti.

Metabolizam masti Masti (lipidi) čine 10-20% tjelesne težine. Većina molekula ljudske masti su estri trihidričnog alkohola glicerola i viših karboksilnih (masnih) kiselina. Lipidi mogu biti čvrsti (masti) ili tečni (ulja). Masti obavljaju niz važnih funkcija:

strukturni (masti - fosfolipidi su osnova strukture ćelijskih membrana); energija (potpuna oksidacija 1 g masti u ugljični dioksid i vodu oslobađa 38,9 k. J (9,3 kcal) energije); zaštitne (toplotna izolacija i hidroizolacija od vanjskih utjecaja niske temperature i agresivnih vodenih otopina, kompresivni efekti mehaničkog pritiska na pojedine dijelove tijela); deprecijacija (masne kapsule nekih unutrašnjih organa (bubrezi i sl.); izvor endogene vode (1 g masti tokom oksidacije oslobađa 1,1 g vode koju organizam može iskoristiti za metaboličke potrebe; životinje stepa i pustinja mogu dugo ne piju zbog oksidacijske rezerve masti); regulatorne (neki hormoni su derivati masti, kao što su progesteron, androsteron itd.); su rastvarači za vitamine rastvorljive u mastima.

U probavnom traktu, masti se razlažu lipolitičkim enzimima na glicerol i masne kiseline. Ove supstance u ćelijama sluzokože tankog creva se pretvaraju u ljudske masti i apsorbuju u limfu. Višak masti iz hrane taloži se na površini unutrašnjih organa i u potkožnom masnom tkivu. Ljudske masti sadrže zasićene i nezasićene masne kiseline. Nezasićene masne kiseline se ne sintetiziraju u ljudskom tijelu, pa se moraju unositi hranom.

Biljna ulja su izvor nezasićenih masnih kiselina. Dnevna potreba odrasle osobe za mastima je 80-100 g, dok oko 30% njihove količine treba da budu biljna ulja kao izvor nezasićenih masnih kiselina. Uz nedostatak masti u hrani, mogu se sintetizirati iz proteina i ugljikohidrata. Prekomjerna konzumacija životinjskih masti doprinosi stvaranju kolesterola, koji se taloži na unutrašnjim zidovima arterija i dovodi do zadebljanja njihovih zidova i doprinosi razvoju hipertenzije.

Metabolizam vode i soli Ljudsko tijelo sadrži oko 65% vode. Posebno velika količina vode sadrži ćelije nervnog tkiva (neurone), ćelije slezene i jetre - do 85%. U embrionalnim ćelijama količina vode može biti i do 95%, au starim ćelijama njen sadržaj je smanjen na 60%. Na svaki kilogram tjelesne težine odrasle osobe dolazi oko 700 g vode, od čega 500 g intracelularne i 200 g ekstracelularne vode. Dnevni gubitak vode u urinu, tokom disanja, kroz kožu, sa izmetom kod odrasle osobe iznosi oko 2,5 litara, pa je dnevna potreba za vodom jednaka ovoj količini.

Nadoknađivanje gubitaka vode vrši se na račun unosa tečnosti hranom. Dnevno se u tijelu formira oko 300 g vode zbog oksidacije proteina, masti i ugljikohidrata. Voda kao hemijska supstanca ima niz jedinstvenih fizičko-hemijskih svojstava na kojima se zasnivaju funkcije koje obavlja u organizmu:

je univerzalni rastvarač (sve biohemijske reakcije u ćelijama odvijaju se samo u otopljenom stanju); određuje elastičnost (turgor) ćelija i tkiva; osnova je transportnih sistema tečnosti (kretanje citoplazme, krvi, limfe) i probavnih sokova; osnova je unutrašnje sredine (krv, limfa; tkivo, pleuralna, likvor, zglobna tečnost); je reagens u biohemijskim reakcijama; učestvuje u očuvanju, raspodeli i preraspodeli toplote u telu i u termoregulaciji; Bez vode, osoba ne može živjeti više od 5 dana.

Mineralne soli neophodne su za normalan tok metaboličkih procesa i funkcionisanje svih organskih sistema, normalan rast i razvoj. Makronutrijenti, čiji je broj desetine i stotine grama u organizmu, su natrijum, kalijum, kalcijum, fosfor i magnezijum. Ljudsko tijelo zahtijeva širok izbor elemenata u tragovima, čija se količina izračunava u miligramima. U pravilu, potrebe za mineralnim solima pokrivaju se prehrambenim proizvodima, izuzev kuhinjske soli i joda, koji su siromašni u vodama i zemljištima nekih regija, uključujući i teritoriju Altajskog kraja. Svaki mineralni element ispunjava svoju važnu ulogu i ne može se zamijeniti nijednim drugim elementom.

Funkcije nekih mineralnih elemenata u ljudskom organizmu i njihove dnevne potrebe Naziv elementa Funkcije u organizmu Dnevne potrebe, g Natrijum (natrijum hlorid) Joni se nalaze u tkivnoj tečnosti na spoljnoj površini ćelijske membrane; obezbeđuje procese ekscitabilnosti ćelije 10 - 12 Kalijum joni se nalaze na unutrašnjoj površini ćelijske membrane i obezbeđuju procese podražljivosti ćelije 2 - 3

Fosfor Uključen u međućelijsku tvar koštanog tkiva; je neophodna komponenta organskih jedinjenja koja sadrže fosfor (ATP, DNK, RNA) 1, 5 - 2, 0 Kalcijum Uključen je u međućelijsku supstancu koštanog tkiva; joni su uključeni u procese mišićne kontrakcije i zgrušavanja krvi 0,6 - 0,8 Magnezijum Uključen u međućelijsku tvar koštanog tkiva; 0,3 Gvožđe Uključeno u hemoglobin i neke oksidativne enzime 0,001 - 0,003 Hlor (natrijum hlorid) Uključeno u želudačni sok (hlorovodonična kiselina) 10 - 12

Sumpor Uključen u neke aminokiseline 0,8 - 1,0 Jod Uključen u hormone štitnjače 0,00003 Cink Uključen u enzime koji katalizuju stvaranje inzulina i polnih hormona Fluor Uključen u tvrda tkiva zuba i kostiju Brom Uključen u nervnog tkiva i procese izlučivanja nervnog tkiva Bakar Uključen u neke enzime 0,001 Kobalt Uključen u molekulu vitamina B 12, aktivira aktivnost nekih respiratornih enzima

Ćelije se stalno izvode metabolizam (metabolizam) - različite hemijske transformacije koje osiguravaju njihov rast, vitalnu aktivnost, stalan kontakt i razmjenu sa okolinom. Zahvaljujući metabolizmu, proteini, masti, ugljikohidrati i druge tvari koje čine ćeliju kontinuirano se razgrađuju i sintetiziraju. Reakcije koje čine ove procese odvijaju se uz pomoć posebnih enzima u određenom ćelijskom organoidu i odlikuju se visokom organizacijom i uređenošću. Zbog toga se postiže relativna postojanost sastava u ćelijama, formiranje, uništavanje i obnavljanje ćelijskih struktura i međustanične supstance.

Metabolizam je neraskidivo povezan sa procesima pretvorbe energije. Kao rezultat hemijskih transformacija, potencijalna energija hemijskih veza pretvara se u druge vrste energije koje se koriste za sintezu novih jedinjenja, za održavanje strukture i funkcije ćelija itd.

Metabolizam se sastoji od dva međusobno povezana procesa koji se istovremeno odvijaju u tijelu - plastične i energetske razmjene .

Plastični metabolizam (anabolizam, asimilacija) - ukupnost svih reakcija biološke sinteze. Ove supstance idu na izgradnju ćelijskih organela i stvaranje novih ćelija tokom deobe.Plastična razmena je uvek praćena apsorpcijom energije.

Energetski metabolizam (katabolizam, disimilacija) - skup reakcija za cijepanje složenih visokomolekularnih organskih supstanci - proteina, nukleinskih kiselina, masti, ugljikohidrata na jednostavnije, niskomolekularne. U tom slučaju se oslobađa energija sadržana u kemijskim vezama velikih organskih molekula. Oslobođena energija se pohranjuje u obliku ATP fosfatnih veza bogatih energijom.

Reakcije plastične i energetske razmjene su međusobno povezane i u svom jedinstvu čine metabolizam i transformaciju energije u svakoj ćeliji i tijelu u cjelini.

razmjena plastike

Suština plastične razmjene leži u činjenici da iz jednostavnih tvari koje ulaze u ćeliju izvana nastaju ćelijske tvari. Razmotrimo ovaj proces na primjeru stvaranja najvažnijih organskih spojeva stanice - proteina.

Sinteza proteina je složen proces u više koraka koji uključuje DNK, mRNA, tRNA, ribozome, ATP i razne enzime. Početna faza sinteze proteina je formiranje polipeptidnog lanca od pojedinačnih aminokiselina koje se nalaze u

strogo definisan redosled. Glavna uloga u određivanju reda aminokiselina, tj. Primarna struktura proteina pripada molekulima DNK. Redoslijed aminokiselina u proteinima određen je slijedom nukleotida u molekulu DNK. Dio DNK karakteriziran specifičnom sekvencom nukleotida naziva se gen. Gen je dio DNK, koji je elementarna čestica genetske informacije. Dakle, sinteza svakog specifičnog proteina određena je genom. Svaka aminokiselina u polipeptidnom lancu odgovara kombinaciji tri nukleotida - triplet, ili kodon. Tri nukleotida određuju vezanje jedne aminokiseline za polipeptidni lanac. Na primjer, DNK regija sa AAC tripletom odgovara aminokiselini leucin, TTT triplet lizinu, a TGA treoninu. Ova korelacija između nukleotida i aminokiselina naziva se genetski kod. Proteini sadrže 20 aminokiselina i samo 4 nukleotida. Samo kod koji se sastoji od tri uzastopne baze mogao bi osigurati uključivanje svih 20 aminokiselina u strukture proteinskih molekula. Ukupno, u genetskom kodu postoje 64 različite trojke, koje predstavljaju moguće kombinacije četiri azotne baze u tri, što je više nego dovoljno za kodiranje 20 aminokiselina. Svaka trojka kodira jednu aminokiselinu, ali većinu aminokiselina kodira više od jednog kodona. Trenutno je DNK kod potpuno dešifrovan. Za svaku aminokiselinu precizno je određen sastav njenih kodirajućih tripleta. Na primjer, aminokiselina arginin može odgovarati takvim tripletima DNK nukleotida kao što su HCA, HCG, HCT, HCC, TCT, TCC.

Sinteza proteina se odvija na ribosomima, a informacije o strukturi proteina su šifrirane u DNK koja se nalazi u jezgri. Da bi se protein mogao sintetizirati, ribosomima se mora dostaviti informacija o sekvenci aminokiselina u njegovoj primarnoj strukturi. Ovaj proces uključuje dva koraka: transkripciju i prijevod.

Transkripcija (doslovno - prepisivanje) teče kao reakcija sinteze matrice. Na lancu DNK, kao na matriksu, po principu komplementarnosti, sintetiše se lanac mRNA, koji u svom nukleotidnom nizu tačno kopira (komplementaran) polinukleotidnom lancu DNK, a timin u DNK odgovara uracilu u RNK. Messenger RNA nije kopija cijele molekule DNK, već samo njen dio – jedan gen koji nosi informacije o strukturi proteina koji treba sastaviti. Postoje posebni mehanizmi za „prepoznavanje“ početne tačke sinteze, odabir lanca DNK iz kojeg se čitaju informacije, kao i mehanizmi za završetak procesa u kojima učestvuju posebni kodoni. Tako se formira glasnička RNK. Molekul mRNA koji nosi iste informacije kao geni ulazi u citoplazmu. Kretanje RNK kroz nuklearnu membranu u citoplazmu nastaje zbog posebnih proteina koji formiraju kompleks s molekulom RNK.

U citoplazmi, ribosom je nanizan na jednom kraju mRNA molekula; aminokiseline u citoplazmi se aktiviraju uz pomoć enzima i ponovo se vezuju uz pomoć posebnih enzima za tRNA (posebno mjesto vezivanja za ovu aminokiselinu). Svaka aminokiselina ima svoju tRNA, od kojih je jedan dio (antikodon) triplet nukleotida koji odgovara specifičnoj aminokiselini i komplementaran je strogo definiranom tripletu mRNA.

Počinje sljedeća faza biosinteze - emitovanje : sklapanje polipeptidnih lanaca na mRNA šablonu. Kako se proteinski molekul sastavlja, ribosom se kreće duž molekule mRNA i ne kreće se glatko, već povremeno, triplet po triplet. Kako se ribosom kreće duž molekule mRNA, aminokiseline koje odgovaraju mRNA tripletima se ovdje isporučuju uz pomoć tRNA. Za svaki triplet, na kojem se ribosom zaustavlja u svom kretanju duž molekule mRNA u obliku niti, tRNA je striktno komplementarno vezana. U ovom slučaju, aminokiselina povezana sa tRNA nalazi se u aktivnom centru ribozoma. Ovdje posebni enzimi ribosoma cijepaju aminokiselinu od tRNA i vezuju je za prethodnu amino kiselinu. Nakon instalacije prve amino kiseline, ribosom pomiče jedan triplet, a tRNA, napuštajući aminokiselinu, migrira u citoplazmu za sljedeću aminokiselinu. Uz pomoć ovog mehanizma, proteinski lanac se izgrađuje korak po korak. Aminokiseline su u njemu kombinovane u strogom skladu sa rasporedom kodirajućih tripleta u lancu molekula mRNA. Što se ribosom dalje kretao duž mRNA, to je veći segment proteinske molekule "sastavljen". Kada ribosom dostigne suprotni kraj mRNA, sinteza je završena. Od ribozoma se odvaja proteinski molekul u obliku niti. Molekul mRNA može se koristiti za sintezu polipeptida mnogo puta, baš kao i ribosom. Jedna molekula mRNA može sadržavati nekoliko ribozoma (poliribozoma). Njihov broj je određen dužinom mRNA.

Biosinteza proteina je složen proces u više faza, čija je svaka karika katalizirana određenim enzimima i opskrbljena energijom pomoću ATP molekula.

razmjena energije

Proces suprotan sintezi je disimilacija - skup reakcija cijepanja. Kao rezultat disimilacije, oslobađa se energija sadržana u hemijskim vezama prehrambenih supstanci. Ovu energiju ćelija koristi za obavljanje različitih poslova, uključujući i asimilaciju. Prilikom razgradnje nutrijenata energija se oslobađa u fazama uz učešće brojnih enzima. U energetskom metabolizmu obično se razlikuju tri faze.

Prva faza je pripremna . U ovoj fazi složena visokomolekularna organska jedinjenja se enzimski, hidrolizom, razlažu do jednostavnijih jedinjenja - monomera od kojih su sastavljeni: proteini - do aminokiselina, ugljikohidrati - do monosaharida (glukoza), nukleinske kiseline - do nukleotida itd. . U ovoj fazi se oslobađa mala količina energije koja se raspršuje u obliku topline.

Druga faza je bez kiseonika ili anaerobna. Naziva se i anaerobno disanje (glikoliza) ili fermentacija. Glikoliza se javlja u životinjskim ćelijama. Karakterizira ga gradacija, učešće više desetina različitih enzima i stvaranje velikog broja međuproizvoda. Na primjer, u mišićima, kao rezultat anaerobnog disanja, molekul glukoze sa šest ugljika razlaže se na 2 molekula pirogrožđane kiseline (C3H403), koji se zatim redukuju u mliječnu kiselinu (C3H603). Fosforna kiselina i ADP su uključeni u ovaj proces. Ukupni izraz procesa je sljedeći:

C6H1 206+ 2H3P04+ 2ADP -» 2C3H603+ 2ATP + 2H20.

Prilikom cijepanja oslobađa se oko 200 kJ energije. Dio ove energije (oko 80 kJ) troši se na sintezu dva ATP molekula, zbog čega se 40% energije pohranjuje u obliku hemijske veze u molekulu ATP-a. Preostalih 120 kJ energije (više od 60%) se rasipa kao toplota. Ovaj proces je neefikasan.

Tokom alkoholne fermentacije, iz jednog molekula glukoze, kao rezultat višestepenog procesa, izdvajaju se dva molekula etil alkohola, dva molekula CO2

C6H1206+ 2H3P04+ 2ADP -> 2C2H5OH ++ 2C02+ 2ATP + 2H20.

U ovom procesu, izlaz energije (ATP) je isti kao u glikolizi. Proces fermentacije je izvor energije za anaerobne organizme.

Treća faza je kisik, ili aerobno disanje, ili cijepanje kisika. . U ovoj fazi energetskog metabolizma dolazi do naknadnog cijepanja organskih tvari koje su nastale u prethodnoj fazi oksidacijom kisikom iz atmosfere do jednostavnih anorganskih tvari, koje su konačni produkti - CO2 i H20. Disanje kiseonika je praćeno oslobađanjem velike količine energije (oko 2600 kJ) i njenom akumulacijom u molekulima ATP-a.

U sažetom obliku, jednačina aerobnog disanja izgleda ovako:

2C3H603+ 602+ 36ADP -» 6C02+ 6H20 + 36ATP + 36H20.

Dakle, prilikom oksidacije dva molekula mliječne kiseline nastaje 36 energetski intenzivnih molekula ATP-a zbog oslobođene energije. Shodno tome, aerobno disanje igra glavnu ulogu u snabdijevanju ćelije energijom.

Metabolizam su naučnici odavno definisali. Šta je metabolizam? Riječ je o kompleksu složenih kemijskih reakcija koje se dešavaju u tijelu čovjeka ili drugog živog bića i utiču na njegovu održivost, održavanje vitalnosti, rast, razvoj i reprodukciju, kao i zaštitu od negativnih uticaja okoline. Metabolizam je preduslov za normalno postojanje živog organizma.

Redovno snabdijevanje ćelija nutrijentima, kao i stalno izlučivanje krajnjih produkata raspadanja nastalih različitim hemijskim procesima, osnova je biohemijskog i energetskog metabolizma. Biologija proučava suštinu ovih pojava i rezultat njihovog uticaja na živi organizam. Šta je metabolizam, kakav je uticaj brzine biohemijskih i energetskih procesa na promene oblika i strukture tela, ishrane i načina života, kao i prilagodljivost različitim uslovima ljudskog postojanja? Sve su to kategorije bioloških istraživanja.

Glavne vrste metabolizma

Pogledajmo detaljnije sam proces i njegovu definiciju. Šta je metabolizam? Ovo je proces koji pospješuje preradu nutrijenata koji dolaze izvana (proteini, masti, ugljikohidrati, vitamini, voda i minerali), usljed čega ljudsko tijelo stvara vlastite proteine, ugljikohidrate i masti. Istovremeno, produkti raspadanja (cijepanje), odnosno otpadni proizvodi se izlučuju kroz ekskretorni sistem u spoljašnju sredinu. Biolozi su identifikovali nekoliko glavnih tipova metaboličkih procesa.

To su metabolizam proteina, lipida (masti), ugljikohidrata, soli i vode. Različiti enzimi koji su uključeni u konverziju različitih nutrijenata su istovremeno i neophodna komponenta probave. Oni strukturiraju našu hranu. U ovom slučaju, metabolizam enzima je reguliran u pravom smjeru.

Dvije najvažnije međusobno povezane faze metaboličkog procesa

Kako dolazi do biohemijskih transformacija u tijelu? Šta uzrokuje fluktuaciju brzine metabolizma? Kod zdrave osobe metabolički procesi u tijelu se odvijaju intenzivno i brzo.

Tehnologija ovih hemijskih reakcija uključuje dvije paralelne, međusobno povezane, kontinuirane faze: disimilaciju i asimilaciju.

Anabolizam (asimilacija) je proces povezan s stvaranjem potrebnih spojeva, pri čijoj se sintezi energija apsorbira.

Katabolizam (disimilacija) je proces koji, naprotiv, potiče razgradnju različitih tvari i, kao rezultat, oslobađanje energije. Kisik se smatra glavnim katalizatorom (akceleratorom) ovog oksidativnog procesa.

Faktori koji utiču na bazalni metabolizam

Dajući definiciju šta je metabolizam, naučnici su identifikovali neophodnu minimalnu potrošnju hranljivih materija i energije za održavanje vitalne aktivnosti tela u idealnim udobnim uslovima, kada se osoba odmara. Na intenzitet metaboličkih procesa mogu uticati:

genetsko pamćenje ili naslijeđe;
starost osobe (jer se brzina metabolizma postepeno smanjuje tokom godina);
klimatski uslovi;
motorička aktivnost ili njeno odsustvo;
ljudska tjelesna težina (gojazni ljudi zahtijevaju više kalorija za održavanje života).

U potrazi za odgovorom na pitanje šta je osnovni metabolizam, odnosno bazalni metabolizam, fiziolozi predlažu da se uzmu u obzir 4 faktora: spol, starost, visina i tjelesna težina osobe. U prosjeku, intenzitet bazalnog metabolizma je 1 kcal na sat po 1 kg tjelesne težine. Kod muškaraca, osnovni metabolizam dnevno je približno jednak 1500-1700 kcal. Kod žena, ova brojka je otprilike 1300-1500 kcal. Kod djece je metabolizam u pravilu viši nego kod odraslih, ali se s godinama postepeno smanjuje.

Metabolizam i energetski balans

Svaka osoba ima individualni indikator nivoa metabolizma i energije. Unos energije izvana hranom i njen utrošak na održavanje života organizma (osnovni metabolizam plus utrošak energije na fizičku i mentalnu aktivnost) mora biti uravnotežen. Ova energija se mjeri u jedinicama topline - kilokalorijama. Ravnoteža između količine pristigle energije i količine potrošene energije osigurava normalan energetski balans.

Regulacija metaboličkih procesa

Pod uticajem faktora koji utiču na osnovni metabolizam, te razlike između unosa i utroška kalorija, menja se intenzitet metaboličkih procesa. Najvažnija uloga u regulaciji na svim nivoima pripada nervnom sistemu. Promjene se mogu javiti direktno u samim tkivima ili organima, a mogu biti i posljedica regulacije količine i aktivnosti enzima i hormona.

Zahvaljujući principu povratne sprege, naše tijelo je u stanju samostalno regulisati nivo metabolizma. Na primjer, kada velika količina glukoze uđe u krvotok, oslobađa se energija koja povećava lučenje inzulina. Inhibira proizvodnju glukoze iz glikogena u jetri, što zauzvrat dovodi do smanjenja njegove koncentracije u krvi.

Šta je metabolički poremećaj i koji su njegovi uzroci

Uz različite metaboličke poremećaje mogu nastati teške, ponekad i nepovratne posljedice. Poremećaji u metabolizmu ugljikohidrata mogu izazvati razvoj dijabetes melitusa, nepravilan metabolizam lipida može dovesti do nakupljanja lošeg kolesterola, što uzrokuje vaskularne i srčane bolesti. Višak slobodnih radikala dovodi do preranog starenja i raka. Razlozi za takve kvarove mogu biti i unutrašnji i eksterni.

Šta je metabolički poremećaj iznutra? To su različiti genetski problemi povezani s nasljednim faktorom (mutacija gena koji kodiraju sintezu enzima koji uzrokuju defekte u metaboličkim procesima). Drugi uzroci mogu biti bolesti nervnog sistema, endokrini poremećaji (disfunkcija štitne žlezde, hipofize, nadbubrežne žlezde).

U vanjske uzroke, fiziolozi uključuju kršenja u prehrani (prejedanje, neuravnotežena prehrana i tako dalje), zanemarujući pravila zdravog načina života. Saznajući šta je nepravilan metabolizam, treba imati na umu: postoje i odvojeni uzroci njegovog nastanka, i složeni, kada uz bolest osoba može imati poremećaje u prehrani, fizičku neaktivnost.

Metabolizam masti

Metabolizam lipida (masti) zaslužuje posebnu raspravu. Masti u ljudskom tijelu su najbogatiji izvor energije. Šta je metabolizam lipida? Više energije oslobađa se u procesu oksidacije lipida nego u preradi ugljikohidrata i proteina zajedno. Osim velike količine energije, razgradnjom masti nastaje mnogo vlage, koja podržava metabolizam vode.

Tjelesne masti su esencijalni nutrijenti. Odvojeni vitamini se rastvaraju u lipidima, služe kao sastavni dio ćelijskih membrana, materijal za sintezu određenih hormona i enzima i učestvuju u neuromuskularnom prijenosu. Masno tkivo vrši toplotnoizolacionu i zaštitnu funkciju, omekšava i vlaži kožu. Dovoljna i izbalansirana količina masti u ishrani garantuje pravilan metabolizam lipida, zdravlje i odličan izgled.

Šta je brz metabolizam, odnosno kako se udebljati

Koliko se često ljudi, nezadovoljni svojom mršavošću, žale da im hrana ne odgovara. Ne mogu dobiti optimalnu težinu zbog brzog metabolizma. Povećana brzina metabolizma je genetski inherentna ljudima s ektomorfnim tipom tijela. Karakterizira ih mala količina potkožne masti i spora brzina izgradnje mišića. Šta je brz metabolizam? Ovo je visoka stopa metaboličkih reakcija.

Osobe s takvim "darom prirode" nagrađuju se povećanom aktivnošću, dobrom fizičkom kondicijom i ne podliježu pojavi viška tjelesne težine. Nakon 30 godina, posebno kod žena, kao posljedica fizičke neaktivnosti i pothranjenosti može doći do zadebljanja potkožnog masnog sloja na pojedinim dijelovima tijela. To je dijelom rezultat činjenice da se svakih šest mjeseci, počevši od ove dobi, metabolizam smanjuje za 3-4%. Ali ispravljanje figure u ovim slučajevima je vrlo jednostavno: samo se trebate pridržavati uravnotežene prehrane i povećati fizičku aktivnost.

Kako obnoviti pravilan metabolizam?

Mnogi ljubitelji rigidnih neuravnoteženih dijeta koje garantuju brz gubitak kilograma ubrzo se nađu u dilemi. Nastavkom smanjenja kalorijskog sadržaja svoje prehrane, oni dobivaju smanjenje razine metabolizma, što dovodi do fiksiranja strelice vage. Kalorijski deficit više ne dovodi do gubitka težine. Nutricionistima se u ovom slučaju savjetuje povećanje metabolizma. Šta je brz metabolizam? Ovo je obavezan jutarnji doručak, frakciona izbalansirana ishrana tokom dana, velika količina popijene vode, aerobni i anaerobni trening, šetnje na otvorenom, poseta saunama i kupatilima i spavanje najmanje 8-9 sati. Osim toga, u prehranu je potrebno uključiti proizvode koji ubrzavaju metabolizam: začine (biber, cimet, đumbir, senf), plodove mora, agrume (grejp), ginseng, vitamine B, zeleni čaj.

U stvari, šta je idealan metabolizam? Ovo je kompetentan omjer količine konzumirane hrane i njene potrošnje. Rani doručak pomoći će tijelu da se „probudi“ i pokrene metabolički proces, frakcijska ishrana će obezbijediti vitalne supstance bez gladi i štete po organizam, a fizička aktivnost će dovesti tijelo u željeni oblik. Glad, naprotiv, usporava i zaustavlja metabolizam, što dovodi do prestanka procesa mršavljenja.

Zaključak

Prevencija metaboličkih poremećaja sastoji se ne samo od redovnih posjeta liječniku, već i u zdravoj prehrani, kompetentnom režimu rada i dovoljnom odmoru, poštivanju ekoloških i sanitarnih standarda (koliko je to moguće), fizičkoj aktivnosti. Znajući šta je metabolizam, možete osigurati savršeno funkcioniranje vašeg tijela i ostati zdravi dugi niz godina!

Metabolizam ili metabolizam- ovo je kompletan kompleks hemijskih reakcija i procesa koji se odvijaju u živoj ćeliji, osiguravajući njenu vitalnu aktivnost, rast, podjelu i interakciju s vanjskim okruženjem.

Tačno tačno metabolizam osigurava razgradnju i asimilaciju molekula tvari koje čine stanice ili su neophodne za funkcioniranje, uništavanje, obnavljanje stanica i međustanične tvari. Zahvaljujući pravilnom metabolizmu, tkivni omotač tijela se obnavlja za 80 dana, proteini mišićnih vlakana se ažuriraju za 180 dana, ćelije jetre i krvni serum se ažuriraju za 10 dana, a neki enzimi jetre se obnavljaju za samo 2-4 sata.

Metabolizam neraskidivo povezan sa procesom konverzija energije. Kao rezultat hemijskih reakcija, potencijalna energija iz složenih organskih molekula pretvara se u druge vrste energije, koja se koristi za sve životne procese ćelija. Svi ovi procesi se odvijaju uz učešće katalizatora - enzimi. Za svaku vrstu živih organizama metabolizam je jedinstven, svojstven samo ovoj vrsti. Metabolizam svake vrste determinisan je prvenstveno uslovima njenog staništa i postojanja uopšte.

Metabolizam se sastoji od dva glavna procesa, koji su neraskidivo povezani jedni s drugima i odvijaju se istovremeno:

Anabolizam (asimilacija);
Katabolizam (disimilacija).

anabolizam ( razmjena plastike) su procesi sinteze (izgradnje) složenih organskih molekula od jednostavnijih dobijenih katabolizmom.

Katabolički procesi su kompleks hemijskih reakcija za razgradnju velikih molekula na manje koje bi mogle preći u ćeliju. Istovremeno se oslobađa energija koju organizmi obično pohranjuju u molekule ATP ( adenozin trifosfat). Katabolizam se obično javlja tokom oksidativnih ili hidrolitičkih reakcija. Istovremeno, takvi procesi se odvijaju i uz učešće kiseonika ( dah, aerobni put), i bez njegovog učešća (fermentacija, glikoliza - anaerobni put).

U zavisnosti od vrste metabolizma postoji dvije vrste živih organizama:

1) Heterotrofi- to su organizmi koji sintetiziraju organska jedinjenja zbog proizvoda koji nastaju kao rezultat katabolizma i energije koja se pri tome oslobađa. Početne sirovine za formiranje tkiva takvih organizama su jednostavne organske tvari. Iz ovih jedinjenja, svaka ćelija pojedinačno sintetiše jedinjenja koja su joj potrebna. dakle, sinteza proteina može se pojaviti lokalno (glikogen se sintetizira direktno u mišićima, a ne opskrbljuje se krvlju iz jetre).

2) Autotrofi- to su organizmi koji mogu sintetizirati organska jedinjenja iz ugljičnog dioksida pomoću oksidacijskih reakcija ( hemosinteza) i sunčeva svjetlost ( fotosinteza). Takvi organizmi su neke vrste bakterija i zelenih biljaka.

Sa razvojem živih organizama tokom evolucije, regulatorni sistemi su postali složeniji i uređeniji. Danas visokorazvijeni organizmi imaju dodatnu regulativu hormonalni mehanizmi i neuronskih mehanizama, koji ili direktno djeluju na sintezu enzima ili na same enzime, a mogu utjecati i na osjetljivost stanica na određeni enzim.

11 277

Izraz "metabolizam" (metabolizam) na grčkom znači "promjena" ili "transformacija". Dakle, šta se transformiše?

Metabolizam- ovo je kombinacija svih biohemijskih i energetskih procesa u organizmu, tokom kojih se ulazna hrana, voda, vazduh pretvaraju u energiju i niz materija neophodnih za održavanje života. Ova funkcija omogućava našem tijelu da koristi hranu i druge resurse za održavanje svoje strukture, popravljanje oštećenja, oslobađanje od toksina i reprodukciju. Drugim riječima, metabolizam je neophodan proces bez kojeg će živi organizmi umrijeti.

Metaboličke funkcije:

održavanje postojanosti unutrašnjeg okruženja organizma u stalno promenljivim uslovima postojanja i prilagođavanje promenama spoljašnjih uslova.
osiguravanje života, razvoja i samoreprodukcije.

Metabolizam počinje apsorpcijom nutrijenata potrebnih za održavanje života. Ali mi apsorbujemo tuđe proteine, masti i ugljene hidrate! I morate sami izgraditi. šta treba da uradim? Ispravno! Dolazeće složene supstance razbiti na jednostavnije komponente, a zatim od njih izgraditi pojedinačne proteine, masti i ugljikohidrate. Odnosno, prvo morate rastaviti, a zatim izgraditi.

Stoga se cijeli metabolički proces može podijeliti na 2 usko povezane komponente, dva dijela jednog procesa - metabolizma.

1. Katabolizam- To su takvi procesi u organizmu koji imaju za cilj da hranu, ali i sopstvene molekule, cijepaju na jednostavnije supstance, a pri tome oslobađaju energiju i skladište je u obliku adenozin trifosfata (ATP).
Prva faza katabolizma je proces probave, tokom kojeg se proteini razlažu na aminokiseline, ugljikohidrati u glukozu, lipidi u glicerol i masne kiseline. Zatim se, već u ćelijama, ovi molekuli pretvaraju u još manje, na primjer, masne kiseline - u acetil-CoA, glukoza - u piruvat, aminokiseline - u oksaloacetat, fumarat i sukcinat itd. Glavni krajnji proizvodi katabolizma su voda, ugljični dioksid, amonijak i urea.

Uništavanje složenih supstanci je neophodno za hitne potrebe dobijanja energije i izgradnje novih tkiva. Bez procesa katabolizma, tijelo bi ostalo bez energije, što znači da ne bi moglo postojati. Uostalom, ova energija će se naknadno usmjeriti na sintezu potrebnih supstanci, stvaranje tkiva i obnovu tijela, odnosno na anabolizam. Energija je također potrebna za kontrakciju mišića, prijenos nervnih impulsa, održavanje tjelesne temperature itd.

2. Anabolizam- to su metabolički procesi u tijelu koji su usmjereni na stvaranje ćelija i tkiva ovog organizma. Mnoge tvari dobivene kao rezultat katabolizma tijelo kasnije koristi za sintezu (anabolizam) drugih tvari.
Anabolički procesi se uvijek odvijaju uz apsorpciju ATP energije. U toku anaboličkog metabolizma, veći molekuli se grade od manjih molekula, a složeniji nastaju iz jednostavnijih struktura.
Tako se, kao rezultat katabolizma i naknadnog anabolizma, iz nutrijenata koji ulaze u tijelo grade proteini, masti i ugljikohidrati karakteristični za ovaj organizam.

Tabela 1. Poređenje anabolizma i katabolizma.

Uprkos suprotnosti od anabolizma i katabolizma, oni su neraskidivo povezani i ne mogu jedno bez drugog.
Ukupnost procesa anabolizma i katabolizma je metabolizam, odnosno metabolizam.
Ravnoteža ove dvije komponente regulirana je hormonima i čini tijelo nesmetanim radom. Enzimi dok igra ulogu katalizatora u metaboličkim procesima.

Kako se mjeri brzina metabolizma? Šta brzina metabolizma?

Mjereći nivo metabolizma, naravno, niko ne broji broj novonastalih ili uništenih ćelija ili tkiva.
Brzina metabolizma se mjeri količinom energije koja se apsorbira i oslobađa. Reč je o energiji koja sa hranom ulazi u organizam i onoj koju čovek troši u procesu života. Mjeri se u kalorijama.
Kalorije su za tijelo kao što je benzin za automobil. To je izvor energije zahvaljujući kojoj srce kuca, mišići se kontrahuju, mozak funkcionira, a čovjek diše.

Kada kažu "povećan ili smanjen metabolizam", oni misle na povećanu ili smanjenu brzinu (ili intenzitet) metabolizma.

brzina metabolizma je količina energije koju tijelo potroši u kalorijama u određenom vremenskom periodu.

Koliko kalorija dnevno sagori zdrava osoba?
Energija koju osoba troši u procesu života uključuje 3 komponente:
1) Energija koja se troši na glavni metabolizam (ovo je glavni pokazatelj metabolizma) +
2) Energija koja se troši na asimilaciju hrane – specifično dinamičko djelovanje hrane (SDAP)+
3) Energija koja se troši na fizičku aktivnost.

Ali kada se radi o individualnom povećanom ili smanjenom metabolizmu, misli se na glavni metabolizam.

Osnovna razmena - šta je to?

BX- ovo je minimalna količina energije koja je organizmu potrebna za održavanje normalnog funkcionisanja u uslovima potpunog odmora 12 sati nakon jela u budnom stanju i uz isključenje uticaja svih spoljašnjih i unutrašnjih faktora.
Ova energija se troši na održavanje tjelesne temperature, cirkulaciju krvi, disanje, izlučivanje, funkcionisanje endokrinog sistema, funkcionisanje nervnog sistema i procese ćelijskog metabolizma.
Bazalni metabolizam pokazuje koliko se intenzivno odvija metabolizam i energija u tijelu.
Osnovni metabolizam zavisi od pola, težine, starosti, stanja unutrašnjih organa, uticaja spoljašnjih faktora na organizam (nedostatak ili višak ishrane, intenzitet fizičke aktivnosti, klima itd.)
Bazalni metabolizam se može povećati ili smanjiti pod uticajem spoljašnjih ili unutrašnjih faktora. Dakle, snižavanje vanjske temperature povećava bazalni metabolizam. Povećanje vanjske temperature smanjuje bazalni metabolizam.

Zašto je važno poznavati bazalni metabolizam?

Jer bazalni metabolizam je pokazatelj intenziteta metabolizma i energije u organizmu, tada njegove promjene mogu ukazivati na prisustvo određenih bolesti.
Za ovo se "dostatak bazalne razmjene" upoređuje sa "stvarnom bazalnom razmjenom".

Zbog osnovne zamjene- Ovo je prosječan pokazatelj koji je ustanovljen na osnovu rezultata istraživanja velikog broja zdravih ljudi. Smatra se da je to norma.
Na osnovu ovih rezultata sastavljene su posebne tabele koje ukazuju na pravilan bazalni metabolizam, uzimajući u obzir pol, godine i težinu.
Pravilna bazalna razmjena se uzima kao 100%. Mjeri se u kcal na 24 sata.
Pravilan bazalni metabolizam zdrave odrasle osobe je otprilike 1 kcal na 1 kg tjelesne težine na sat.

Stvarna bazalna razmjena je individualna bazalna razmjena pojedinca. Izražava se kao procentualno odstupanje od dospijeća. Ako a stvarna bazalna razmjena povećano - sa znakom plus, ako je spušteno - sa znakom minus.

Odstupanje od dospjele vrijednosti za +15 ili -15% smatra se prihvatljivim.
Odstupanja od +15% do +30% smatraju se sumnjivim i zahtijevaju praćenje i kontrolu.
Odstupanja od +30% do +50% smatraju se umjerenim odstupanja, od +50% do +70% - teškim, a više od +70% - vrlo teškim.
Smatra se da je smanjenje bazalnog metabolizma od 30-40% povezano s bolešću koja zahtijeva liječenje te bolesti.

Stvarna bazalna razmjena određuju se kalorimetrijom u posebnim laboratorijama.