Definición de metabolismo corporal. ¿Qué es el metabolismo y cuáles son las causas de su violación? Lo que afecta la velocidad de los procesos metabólicos.

11.11.2020

Concepto general de metabolismo y energía El cuerpo humano, como todos los organismos vivos, existe como un sistema energético abierto. Esto significa que el cuerpo pierde constantemente sustancia en forma de compuestos químicos bastante simples. Al mismo tiempo, la energía se elimina del cuerpo. Pero el cuerpo es un sistema de energía estable, por lo que la pérdida de materia y energía se repone mediante su constante absorción del medio ambiente. Así, a través del cuerpo humano hay un flujo constante de materia y de energía contenida en él. Este flujo continuo es una de las propiedades más importantes de los organismos vivos y se denomina metabolismo y energía, o metabolismo.

La sustancia que ingresa al cuerpo contiene energía química (la energía de los enlaces químicos intramoleculares). Esta energía se convierte en el cuerpo en energía química de otros compuestos, así como en energía térmica, mecánica y eléctrica. Se produce poca energía eléctrica en el cuerpo, pero es importante para el funcionamiento de los sistemas nervioso y muscular.

El metabolismo es un proceso único que tiene lugar a nivel de todo el organismo, consiste en procesos metabólicos que ocurren en cada célula individual. La esencia del metabolismo es toda la variedad de transformaciones de sustancias en el cuerpo, que ocurren con el gasto o con la liberación de energía. Por lo tanto, el proceso general del metabolismo tiene dos lados, inextricablemente unidos:

El anabolismo (asimilación, intercambio plástico) es un conjunto de reacciones de síntesis que ocurren en las células. Al mismo tiempo, se sintetizan sustancias más complejas a partir de sustancias más simples. Las reacciones de anabolismo tienen un costo de energía. La principal fuente de energía para las reacciones del anabolismo es el ATP. Un ejemplo de tales reacciones es la biosíntesis de proteínas, que ocurre en todas las células. Los materiales de partida para el anabolismo son los nutrientes que ingresan al cuerpo con los alimentos y se forman como resultado del proceso digestivo. Como resultado de las reacciones anabólicas, hay una constante renovación, crecimiento y desarrollo del cuerpo. Además, las reacciones de anabolismo son proveedores de compuestos orgánicos para los procesos de catabolismo.

El catabolismo (disimilación, metabolismo energético) es un conjunto de reacciones de escisión y descomposición de sustancias orgánicas más complejas a otras más simples, hasta llegar al dióxido de carbono y al agua. Estas reacciones van acompañadas de la liberación de energía, aproximadamente la mitad de la cual se convierte en calor y se gasta en mantener la temperatura corporal, y la segunda mitad de la energía se almacena en forma de enlaces de alta energía en las moléculas de ATP, que se utiliza en la síntesis. reacciones

Las principales sustancias orgánicas que componen el cuerpo humano son las proteínas, los carbohidratos, las grasas, los ácidos nucleicos, mientras que unas sustancias se pueden convertir en otras, por ejemplo, los carbohidratos en grasas y viceversa, las proteínas se pueden convertir en grasas y carbohidratos. Las sustancias inorgánicas del cuerpo son el agua y las sales minerales. Una dieta completa y equilibrada debe contener materia orgánica en cantidad y calidad suficientes, así como las sales minerales y el agua y las vitaminas necesarias. Hay alrededor de 60 nutrientes que requieren equilibrio.

La nutrición monótona, que conduce a la exclusión de componentes individuales, provoca trastornos metabólicos. Es costumbre distinguir el metabolismo de las proteínas, los carbohidratos, las grasas y el agua y la sal. El valor energético de los alimentos se mide en kilocalorías (kcal). El requerimiento diario de energía de una persona tiene un promedio de 3100 kilojulios, valor que depende del sexo, la edad y la actividad física y emocional. Costos de energía especialmente altos en términos de peso corporal en niños de 1 a 5 años debido a la alta actividad de los procesos metabólicos.

Metabolismo de las proteínas Entre todos los compuestos orgánicos que componen el cuerpo humano, las proteínas representan la mayor cantidad. Las funciones de las proteínas en el organismo son muy diversas: estructurales (forman parte de las membranas celulares, forman un citoesqueleto); catalítico (proteínas enzimáticas); regulatorio (proteínas - hormonas); transporte (albúminas y globulinas del plasma sanguíneo, hemoglobina de los eritrocitos); protector (proteínas - anticuerpos, proteínas del sistema de coagulación sanguínea); receptor, señal (proteínas de membranas de terminaciones receptoras); contráctil (actina y miosina de células musculares, proteína tubulina de flagelos y cilios); energía (liberación de energía durante la descomposición de las proteínas);

Las proteínas son de especial importancia en una dieta equilibrada, ya que no se sintetizan en el cuerpo humano a partir de otros compuestos orgánicos y deben ingerirse como parte de la alimentación. Desde un punto de vista químico, las proteínas son compuestos poliméricos formados por aminoácidos. En el tracto digestivo humano, las proteínas de los alimentos se descomponen en aminoácidos, a partir de los cuales se sintetizan sus propias proteínas en las células del cuerpo. Las proteínas humanas contienen 22 aminoácidos diferentes. Todos los aminoácidos se dividen en esenciales y no esenciales.

Reemplazable puede formarse en el cuerpo humano a partir de otros aminoácidos. Los aminoácidos esenciales no pueden ser sintetizados por el cuerpo humano y, por lo tanto, deben obtenerse de los alimentos. En el cuerpo de un adulto se pueden sintetizar 14 aminoácidos. Hay 10 aminoácidos esenciales en niños y 8 en adultos (arginina, valina, leucina, isoleucina, etc.). La falta o ausencia de cualquier aminoácido esencial conduce a una desaceleración e incluso al cese del crecimiento y desarrollo. En este sentido, existe el concepto del valor biológico de las proteínas.

Las proteínas que contienen todos los aminoácidos esenciales y en cantidades suficientes se denominan proteínas completas. Estas son proteínas animales (proteínas de carne, pescado, huevos, leche). Las proteínas que no contienen todos los aminoácidos esenciales se denominan incompletas. Son proteínas de origen vegetal (excepto proteínas de patata).

Las proteínas de los alimentos bajo la acción de las enzimas proteolíticas, que forman parte de los jugos digestivos, se descomponen en aminoácidos y se absorben a través de las paredes intestinales hacia la sangre. Con el flujo sanguíneo, los aminoácidos ingresan a las células del cuerpo y participan en otras transformaciones (biosíntesis de proteínas, conversión en otros aminoácidos, etc.).

La oxidación completa de 1 gramo de proteínas a dióxido de carbono, agua y urea va acompañada de la liberación de 17,6 kJ (4,1 kcal) de energía. Las proteínas prácticamente no se depositan en la reserva. Con el hambre de proteínas en las células, se utilizan las proteínas de las membranas de las células, lo que conduce a trastornos metabólicos graves. El requerimiento diario de proteínas de un adulto es de 90-150 gramos (dependiendo de la actividad física).

El exceso de proteína en los alimentos se puede convertir en glucógeno y grasa, pero en general, el exceso de aminoácidos se oxida en dióxido de carbono, agua y amoníaco. El amoníaco es tóxico, por lo que se convierte en urea no tóxica en el hígado y se excreta en la orina. En el cuerpo de un adulto, la cantidad de proteínas sintetizadas normalmente es igual a la cantidad de proteína en descomposición. En los niños, la síntesis de proteínas predomina sobre su descomposición, y en los ancianos, el proceso de descomposición predomina sobre la síntesis.

En la edad adulta, una persona sana tiene un balance de nitrógeno, es decir, la cantidad de nitrógeno obtenido de las proteínas de los alimentos es igual a la cantidad de nitrógeno excretado. En un cuerpo joven y en crecimiento, la masa proteica se acumula, por lo que el balance de nitrógeno será positivo, es decir, la cantidad de nitrógeno entrante excede la cantidad excretada del cuerpo. En la vejez, debido a la descomposición predominante de proteínas, el balance de nitrógeno es negativo, es decir, la cantidad de nitrógeno que ingresa al cuerpo es menor que la cantidad de nitrógeno excretado del cuerpo.

Enfermedades asociadas a la falta de proteínas. El contenido de proteína en el suero sanguíneo disminuye, se desarrolla hipoproteinemia. Después de las proteínas de la sangre, las proteínas del hígado, los músculos y la piel se descomponen. Más tarde, las proteínas de los músculos del corazón y el cerebro se descomponen. Un indicador temprano es un cambio en la urea en la orina.

Metabolismo de los carbohidratos Los carbohidratos ingresan al cuerpo humano como parte de los alimentos en forma de monosacáridos (glucosa, fructosa, galactosa), disacáridos (sacarosa, maltosa, lactosa) y polisacáridos (almidón, glucógeno). Hasta el 60% del metabolismo energético humano depende de la transformación de los hidratos de carbono. La oxidación de carbohidratos es mucho más rápida y fácil que la oxidación de grasas y proteínas. En el cuerpo humano, los carbohidratos realizan una serie de funciones importantes:

energía (con la oxidación completa de un gramo de glucosa, se liberan 17,6 k. J de energía); receptor (forma receptores de carbohidratos de las células del glucocáliz); protector (parte de la mucosidad); almacenamiento (en los músculos y el hígado se depositan en la reserva en forma de glucógeno);

En el tracto digestivo humano, las enzimas amilolíticas descomponen los polisacáridos y disacáridos en glucosa y otros monosacáridos. En la sangre humana, el contenido de glucosa es muy constante, de 0,08 a 0,12%. En el cuerpo, el exceso de carbohidratos de la sangre bajo la acción de la hormona insulina se deposita en forma de polisacárido de glucógeno en el hígado y los músculos. Con la falta de insulina, se desarrolla una enfermedad grave: la diabetes mellitus.

Las reservas de glucógeno en el cuerpo de un adulto son de unos 400 gramos. Estas reservas se movilizan fácilmente para las necesidades energéticas: bajo la acción de la hormona glucagón y algunas enzimas, el glucógeno se descompone en glucosa. Necesidad humana diaria de carbohidratos 400 - 600 gramos. Los alimentos vegetales son ricos en hidratos de carbono. Con una falta de carbohidratos en los alimentos, se pueden sintetizar a partir de grasas y proteínas. El exceso de carbohidratos en los alimentos se convierte en grasas durante el metabolismo.

Metabolismo de las grasas Las grasas (lípidos) constituyen el 10-20% del peso corporal. La mayoría de las moléculas de grasa humana son ésteres del alcohol trihídrico glicerol y ácidos carboxílicos (grasos) superiores. Los lípidos pueden ser sólidos (grasas) o líquidos (aceites). Las grasas realizan una serie de funciones importantes:

estructural (grasas: los fosfolípidos son la base de la estructura de las membranas celulares); energía (la oxidación completa de 1 g de grasa a dióxido de carbono y agua libera 38,9 k. J (9,3 kcal) de energía); protector (aislamiento térmico e impermeabilización de influencias externas de baja temperatura y soluciones acuosas agresivas, efectos compresivos de presión mecánica en ciertas partes del cuerpo); depreciación (cápsulas de grasa de algunos órganos internos (riñones, etc.); una fuente de agua endógena (1 g de grasa durante la oxidación libera 1,1 g de agua que puede ser utilizada por el cuerpo para las necesidades metabólicas; los animales de las estepas y desiertos pueden pasan mucho tiempo sin beber debido a la oxidación de las grasas de reserva); reguladores (algunas hormonas son derivadas de las grasas, como la progesterona, la androsterona, etc.); son disolventes de las vitaminas liposolubles.

En el tracto digestivo, las enzimas lipolíticas descomponen las grasas en glicerol y ácidos grasos. Estas sustancias en las células de la membrana mucosa del intestino delgado se convierten en grasas propias del ser humano y se absorben en la linfa. El exceso de grasa de los alimentos se deposita en la superficie de los órganos internos y en el tejido adiposo subcutáneo. Las grasas humanas contienen ácidos grasos saturados e insaturados. Los ácidos grasos insaturados no se sintetizan en el cuerpo humano, por lo que deben obtenerse de los alimentos.

Los aceites vegetales son una fuente de ácidos grasos insaturados. El requerimiento diario de grasas de un adulto es de 80-100 g, mientras que aproximadamente el 30% de su cantidad deben ser aceites vegetales como fuente de ácidos grasos insaturados. Con una falta de grasa en los alimentos, se pueden sintetizar a partir de proteínas y carbohidratos. El consumo excesivo de grasas animales contribuye a la formación de colesterol, que se deposita en las paredes internas de las arterias y provoca el engrosamiento de sus paredes y contribuye al desarrollo de la hipertensión.

Metabolismo del agua y la sal El cuerpo humano contiene aproximadamente un 65% de agua. Una cantidad particularmente grande de agua contiene células del tejido nervioso (neuronas), células del bazo y el hígado, hasta un 85%. En las células embrionarias, la cantidad de agua puede llegar hasta el 95 %, y en las células viejas su contenido se reduce al 60 %. Por cada kilogramo de peso corporal de un adulto, hay alrededor de 700 g de agua, con 500 g de agua intracelular y 200 g de agua extracelular. La pérdida diaria de agua por la orina, durante la respiración, a través de la piel, con las heces en un adulto es de unos 2,5 litros, por lo que la necesidad diaria de agua es igual a esta cantidad.

La reposición de las pérdidas de agua se realiza a expensas de la ingesta de líquido por la comida. Diariamente se forman unos 300 g de agua en el interior del organismo debido a la oxidación de proteínas, grasas e hidratos de carbono. El agua como sustancia química tiene una serie de propiedades físicas y químicas únicas, en las que se basan las funciones que realiza en el organismo:

es un solvente universal (todas las reacciones bioquímicas en las células ocurren solo en un estado disuelto); determina la elasticidad (turgencia) de células y tejidos; es la base de los sistemas de transporte de líquidos (movimiento del citoplasma, sangre, linfa) y jugos digestivos; es la base del medio interno (sangre, linfa; tejido, líquido pleural, cefalorraquídeo, articular); es un reactivo en reacciones bioquímicas; participa en la conservación, distribución y redistribución del calor en el cuerpo y en la termorregulación; Sin agua, una persona no puede vivir más de 5 días.

Las sales minerales son necesarias para el curso normal de los procesos metabólicos y el funcionamiento de todos los sistemas orgánicos, el crecimiento y desarrollo normal. Los macronutrientes, cuyo número es de decenas y cientos de gramos en el cuerpo, son sodio, potasio, calcio, fósforo y magnesio. El cuerpo humano requiere una amplia variedad de oligoelementos, cuya cantidad se calcula en miligramos. Por regla general, la necesidad de sales minerales se cubre con productos alimenticios, a excepción de la sal de mesa y el yodo, que son pobres en las aguas y los suelos de algunas regiones, incluido el territorio del Territorio de Altai. Cada elemento mineral cumple su importante función y no puede ser reemplazado por ningún otro elemento.

Funciones de algunos elementos minerales en el cuerpo humano y su requerimiento diario Nombre del elemento Funciones en el cuerpo Requerimiento diario, g Sodio (cloruro de sodio) Los iones se encuentran en el líquido tisular en la superficie externa de la membrana celular; proporciona procesos de excitabilidad celular 10 - 12 Los iones de potasio se encuentran en la superficie interna de la membrana celular y proporcionan procesos de excitabilidad celular 2 - 3

Fósforo Incluido en la sustancia intercelular del tejido óseo; es un componente necesario de los compuestos orgánicos que contienen fósforo (ATP, ADN, ARN) 1, 5 - 2, 0 Calcio Incluido en la sustancia intercelular del tejido óseo; los iones participan en los procesos de contracción muscular y coagulación de la sangre 0,6 - 0,8 Magnesio Incluido en la sustancia intercelular del tejido óseo; 0,3 Hierro Incluido en la hemoglobina y algunas enzimas oxidativas 0,001 - 0,003 Cloro (cloruro de sodio) Incluido en el jugo gástrico (ácido clorhídrico) 10 - 12

Azufre Incluido en algunos aminoácidos 0.8 - 1.0 Yodo Incluido en hormonas tiroideas 0.00003 Zinc Incluido en enzimas que catalizan la formación de insulina y hormonas sexuales Flúor Incluido en tejidos duros de dientes y huesos Bromo Incluido en tejido nervioso, proporcionando los procesos de excitación e inhibición Cobre Incluido en algunas enzimas 0,001 Cobalto Incluido en la molécula de vitamina B 12, activa la actividad de algunas enzimas respiratorias

Las células se llevan a cabo constantemente metabolismo (metabolismo) - diversas transformaciones químicas que aseguran su crecimiento, actividad vital, contacto constante e intercambio con el medio ambiente. Gracias al metabolismo, las proteínas, grasas, carbohidratos y otras sustancias que componen la célula se descomponen y sintetizan continuamente. Las reacciones que componen estos procesos ocurren con la ayuda de enzimas especiales en un determinado organoide celular y se caracterizan por una alta organización y orden. Debido a esto, se logra una relativa constancia de la composición en las células, la formación, destrucción y renovación de estructuras celulares y sustancia intercelular.

El metabolismo está indisolublemente ligado a los procesos de conversión de energía. Como resultado de las transformaciones químicas, la energía potencial de los enlaces químicos se convierte en otro tipo de energía utilizada para la síntesis de nuevos compuestos, para mantener la estructura y función de las células, etc.

El metabolismo consta de dos procesos interconectados que ocurren simultáneamente en el cuerpo: intercambios de plastico y energia .

Metabolismo plástico (anabolismo, asimilación) - la totalidad de todas las reacciones de síntesis biológica. Estas sustancias van a la construcción de orgánulos celulares y la creación de nuevas células durante la división.. El intercambio plástico siempre va acompañado de la absorción de energía.

Metabolismo energético (catabolismo, disimilación) - un conjunto de reacciones para la división de sustancias orgánicas complejas de alto peso molecular: proteínas, ácidos nucleicos, grasas, carbohidratos en otras más simples de bajo peso molecular. En este caso, se libera la energía contenida en los enlaces químicos de las grandes moléculas orgánicas. La energía liberada se almacena en forma de enlaces fosfato ATP ricos en energía.

Las reacciones de intercambio plástico y energético están interconectadas y en su unidad constituyen el metabolismo y la transformación de la energía en cada célula y en el organismo como un todo.

intercambio de plástico

La esencia del intercambio plástico radica en el hecho de que a partir de sustancias simples que ingresan a la célula desde el exterior, se forman sustancias celulares. Consideremos este proceso en el ejemplo de la formación de los compuestos orgánicos más importantes de la célula: las proteínas.

La síntesis de proteínas es un proceso complejo de múltiples pasos que involucra ADN, ARNm, ARNt, ribosomas, ATP y una variedad de enzimas. La etapa inicial de la síntesis de proteínas es la formación de una cadena polipeptídica a partir de aminoácidos individuales ubicados en

secuencia estrictamente definida. El papel principal en la determinación del orden de los aminoácidos, es decir. La estructura primaria de una proteína pertenece a las moléculas de ADN. La secuencia de aminoácidos en las proteínas está determinada por la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN. Una sección de ADN caracterizada por una secuencia específica de nucleótidos se llama gen. Un gen es una sección de ADN, que es una partícula elemental de información genética. Por lo tanto, la síntesis de cada proteína específica específica está determinada por el gen. Cada aminoácido en la cadena polipeptídica corresponde a una combinación de tres nucleótidos: un triplete o codón. Son tres nucleótidos los que determinan la unión de un aminoácido a la cadena polipeptídica. Por ejemplo, una región de ADN con un triplete AAC corresponde al aminoácido leucina, un triplete TTT a lisina y TGA a treonina. Esta correlación entre nucleótidos y aminoácidos se denomina código genético. Las proteínas contienen 20 aminoácidos y sólo 4 nucleótidos. Solo un código que consta de tres bases consecutivas podría garantizar la participación de los 20 aminoácidos en las estructuras de las moléculas de proteína. En total, hay 64 tripletes diferentes en el código genético, que representan posibles combinaciones de cuatro bases nitrogenadas en tres, lo que es más que suficiente para codificar 20 aminoácidos. Cada triplete codifica un aminoácido, pero la mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón. Actualmente, el código de ADN ha sido completamente descifrado. Para cada aminoácido, se ha determinado con precisión la composición de sus tripletes codificantes. Por ejemplo, el aminoácido arginina puede corresponder a tripletes de nucleótidos de ADN como HCA, HCG, HCT, HCC, TCT, TCC.

La síntesis de proteínas se lleva a cabo en los ribosomas y la información sobre la estructura de la proteína se cifra en el ADN ubicado en el núcleo. Para que se sintetice una proteína, se debe enviar a los ribosomas información sobre la secuencia de aminoácidos en su estructura primaria. Este proceso incluye dos pasos: transcripción y traducción.

Transcripción (literalmente - reescritura) procede como una reacción de síntesis de matriz. En la cadena de ADN, como en una matriz, según el principio de complementariedad, se sintetiza una cadena de ARNm, que en su secuencia de nucleótidos copia exactamente (complementaria) a la cadena de polinucleótidos de ADN, y la timina en el ADN corresponde al uracilo en el ARN. El ARN mensajero no es una copia de la molécula de ADN completa, sino solo una parte de ella: un gen que transporta información sobre la estructura de la proteína que debe ensamblarse. Existen mecanismos especiales para "reconocer" el punto de partida de la síntesis, eligiendo una cadena de ADN desde la cual se lee la información, así como mecanismos para completar el proceso, en los que participan codones especiales. Así es como se forma el ARN mensajero. Una molécula de ARNm que lleva la misma información que los genes ingresa al citoplasma. El movimiento del ARN a través de la membrana nuclear hacia el citoplasma ocurre debido a proteínas especiales que forman un complejo con la molécula de ARN.

En el citoplasma, un ribosoma está unido a un extremo de la molécula de ARNm; Los aminoácidos en el citoplasma se activan con la ayuda de enzimas y se unen de nuevo con la ayuda de enzimas especiales al ARNt (un sitio de unión especial para este aminoácido). Cada aminoácido tiene su propio ARNt, una de cuyas secciones (anticodón) es un triplete de nucleótidos correspondiente a un aminoácido específico y complementario a un triplete de ARNm estrictamente definido.

Comienza la siguiente etapa de la biosíntesis: transmisión : ensamblaje de cadenas polipeptídicas en una plantilla de ARNm. A medida que se ensambla la molécula de proteína, el ribosoma se mueve a lo largo de la molécula de ARNm, y no se mueve suavemente, sino de forma intermitente, triplete tras triplete. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo de la molécula de ARNm, los aminoácidos correspondientes a los tripletes de ARNm se entregan aquí con la ayuda del ARNt. A cada triplete, en el que el ribosoma se detiene en su movimiento a lo largo de la molécula de ARNm en forma de hilo, el ARNt está unido de forma estrictamente complementaria. En este caso, el aminoácido asociado con el tRNA está en el centro activo del ribosoma. Aquí, las enzimas ribosómicas especiales escinden el aminoácido del ARNt y lo unen al aminoácido anterior. Después de la instalación del primer aminoácido, el ribosoma mueve un triplete y el tRNA, dejando el aminoácido, migra al citoplasma en busca del siguiente aminoácido. Con la ayuda de este mecanismo, la cadena de proteínas se construye paso a paso. Los aminoácidos se combinan en él estrictamente de acuerdo con la disposición de los tripletes codificantes en la cadena de la molécula de ARNm. Cuanto más se ha movido el ribosoma a lo largo del ARNm, más grande se "ensambla" el segmento de la molécula de proteína. Cuando el ribosoma alcanza el extremo opuesto del ARNm, la síntesis se completa. Una molécula de proteína filiforme se separa del ribosoma. La molécula de ARNm se puede utilizar para la síntesis de polipéptidos muchas veces, al igual que el ribosoma. Una molécula de ARNm puede contener varios ribosomas (polirribosomas). Su número está determinado por la longitud del ARNm.

La biosíntesis de proteínas es un proceso complejo de múltiples etapas, cada enlace del cual es catalizado por ciertas enzimas y alimentado con energía por moléculas de ATP.

intercambio de energía

El proceso opuesto a la síntesis es la disimilación, un conjunto de reacciones de división. Como resultado de la disimilación, se libera la energía contenida en los enlaces químicos de las sustancias alimenticias. Esta energía es utilizada por la célula para realizar diversos trabajos, incluida la asimilación. Durante la descomposición de los nutrientes, la energía se libera en etapas con la participación de varias enzimas. En el metabolismo energético se suelen distinguir tres etapas.

La primera etapa es preparatoria. . En esta etapa, los compuestos orgánicos complejos de alto peso molecular se descomponen enzimáticamente, por hidrólisis, en compuestos más simples, los monómeros que los componen: proteínas, en aminoácidos, carbohidratos, en monosacáridos (glucosa), ácidos nucleicos, en nucleótidos, etc. . En esta etapa se libera una pequeña cantidad de energía, que se disipa en forma de calor.

La segunda etapa es anóxica o anaeróbica. También se le llama respiración anaeróbica (glucólisis) o fermentación. La glucólisis se produce en las células animales. Se caracteriza por la gradación, la participación de más de una docena de enzimas diferentes y la formación de un gran número de productos intermedios. Por ejemplo, en los músculos, como resultado de la respiración anaeróbica, una molécula de glucosa de seis carbonos se descompone en 2 moléculas de ácido pirúvico (C3H403), que luego se reducen a ácido láctico (C3H603). El ácido fosfórico y el ADP están involucrados en este proceso. La expresión general del proceso es la siguiente:

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

Durante la división, se liberan alrededor de 200 kJ de energía. Parte de esta energía (unos 80 kJ) se gasta en la síntesis de dos moléculas de ATP, por lo que el 40 % de la energía se almacena en forma de enlace químico en la molécula de ATP. Los 120 kJ restantes de energía (más del 60 %) se disipan en forma de calor. Este proceso es ineficiente.

Durante la fermentación alcohólica, de una molécula de glucosa, como resultado de un proceso de varias etapas, dos moléculas de alcohol etílico, dos moléculas de CO2

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

En este proceso, la producción de energía (ATP) es la misma que en la glucólisis. El proceso de fermentación es una fuente de energía para los organismos anaeróbicos.

La tercera etapa es el oxígeno, o respiración aeróbica, o división del oxígeno. . En esta etapa del metabolismo energético, la posterior división de las sustancias orgánicas formadas en la etapa anterior se produce al oxidarlas con oxígeno atmosférico a sustancias inorgánicas simples, que son los productos finales: CO2 y H2O. La respiración de oxígeno va acompañada de la liberación de una gran cantidad de energía (alrededor de 2600 kJ) y su acumulación en moléculas de ATP.

En forma resumida, la ecuación de la respiración aeróbica se ve así:

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

Por lo tanto, durante la oxidación de dos moléculas de ácido láctico, se forman 36 moléculas de ATP intensivas en energía debido a la energía liberada. En consecuencia, la respiración aeróbica juega el papel principal en el suministro de energía a la célula.

El metabolismo ha sido definido durante mucho tiempo por los científicos. ¿Qué es el metabolismo? Este es un conjunto de reacciones químicas complejas que ocurren en el cuerpo de una persona u otro ser vivo y afectan su viabilidad, mantenimiento de la vitalidad, crecimiento, desarrollo y reproducción, así como la protección de los efectos negativos del medio ambiente. El metabolismo es un requisito previo para la existencia normal de un organismo vivo.

El suministro regular de nutrientes a las células, así como la excreción constante de productos finales de descomposición resultantes de varios procesos químicos, es la base del metabolismo bioquímico y energético. La biología estudia la esencia de estos fenómenos y el resultado de su impacto en un organismo vivo. ¿Qué es el metabolismo, cuál es el impacto de la velocidad de los procesos bioquímicos y energéticos en los cambios en la forma y estructura del cuerpo, la nutrición y el estilo de vida, así como la adaptabilidad a las diversas condiciones de la existencia humana? Todas estas son categorías de investigación biológica.

Los principales tipos de metabolismo.

Echemos un vistazo más de cerca al proceso en sí y su definición. ¿Qué es el metabolismo? Este es un proceso que promueve el procesamiento de nutrientes provenientes del exterior (proteínas, grasas, carbohidratos, vitaminas, agua y minerales), como resultado de lo cual el cuerpo humano crea sus propias proteínas, carbohidratos y grasas. Al mismo tiempo, los productos de descomposición (división), en otras palabras, los productos de desecho se excretan a través del sistema excretor hacia el ambiente externo. Los biólogos han identificado varios tipos principales de procesos metabólicos.

Estos son proteínas, lípidos (grasas), carbohidratos, sal y metabolismo del agua. Una variedad de enzimas que están involucradas en la conversión de varios nutrientes son al mismo tiempo un componente necesario de la digestión. Estructuran nuestra alimentación. En este caso, el metabolismo de las enzimas se regula en la dirección correcta.

Las dos etapas interrelacionadas más importantes del proceso metabólico.

¿Cómo ocurren las transformaciones bioquímicas dentro del cuerpo? ¿Qué causa que la tasa metabólica fluctúe? En una persona sana, los procesos metabólicos en el cuerpo son intensos y rápidos.

La tecnología de estas reacciones químicas incluye dos etapas paralelas, interrelacionadas y continuas: la disimilación y la asimilación.

El anabolismo (asimilación) es un proceso asociado con la formación de los compuestos necesarios, durante cuya síntesis se absorbe energía.

El catabolismo (disimilación) es un proceso que, por el contrario, promueve la descomposición de diversas sustancias y, como resultado, la liberación de energía. El oxígeno se considera el principal catalizador (acelerador) de este proceso oxidativo.

Factores que afectan el metabolismo basal

Dando una definición de lo que es el metabolismo, los científicos han identificado el consumo mínimo necesario de nutrientes y energía para mantener la actividad vital del cuerpo en condiciones ideales de confort, cuando una persona está en reposo. La intensidad de los procesos metabólicos puede verse influenciada por:

memoria genética o herencia;
edad de una persona (porque la tasa metabólica disminuye gradualmente con los años);
condiciones climáticas;
actividad motora o su ausencia;
peso corporal humano (las personas obesas requieren más calorías para mantener el soporte vital).

En busca de una respuesta a la pregunta de qué es el metabolismo básico, o metabolismo basal, los fisiólogos proponen tener en cuenta 4 factores: sexo, edad, altura y peso corporal de una persona. En promedio, la intensidad del metabolismo basal es de 1 kcal por hora por 1 kg de peso corporal. En los hombres, el metabolismo básico por día es aproximadamente igual a 1500-1700 kcal. En las mujeres, esta cifra es de aproximadamente 1300-1500 kcal. En los niños, el metabolismo, por regla general, es más alto que en los adultos, pero disminuye gradualmente con los años.

Metabolismo y balance energético

Cada persona tiene un indicador individual del nivel de metabolismo y energía. Se debe equilibrar la ingesta de energía del exterior con los alimentos y su gasto en el soporte vital del organismo (metabolismo básico más gasto energético en actividad física y mental). Esta energía se mide en unidades de calor - kilocalorías. El equilibrio entre la cantidad de energía entrante y la cantidad de energía consumida proporciona un balance energético normal.

Regulación de procesos metabólicos

Bajo la influencia de factores que afectan el metabolismo básico y la diferencia entre la ingesta y el gasto de calorías, cambia la intensidad de los procesos metabólicos. El papel más importante en la regulación a todos los niveles pertenece al sistema nervioso. Los cambios pueden ocurrir directamente en los propios tejidos u órganos, y también ser consecuencia de la regulación de la cantidad y actividad de enzimas y hormonas.

Gracias al principio de retroalimentación, nuestro cuerpo puede regular independientemente el nivel de metabolismo. Por ejemplo, cuando una gran cantidad de glucosa ingresa al torrente sanguíneo, se libera energía, lo que aumenta la secreción de insulina. Inhibe la producción de glucosa a partir del glucógeno en el hígado, lo que, a su vez, conduce a una disminución de su concentración en la sangre.

Qué es un trastorno metabólico y cuáles son sus causas

Con varios trastornos metabólicos, pueden ocurrir consecuencias graves, a veces irreversibles. Las fallas en el metabolismo de los carbohidratos pueden provocar el desarrollo de diabetes mellitus, el metabolismo inadecuado de los lípidos puede conducir a la acumulación de colesterol malo, lo que provoca enfermedades vasculares y cardíacas. El exceso de radicales libres conduce al envejecimiento prematuro y al cáncer. Las razones de tales fallas pueden ser tanto internas como externas.

¿Qué es un trastorno metabólico desde el interior? Son diversos problemas genéticos asociados a un factor hereditario (mutación de genes que codifican la síntesis de enzimas que provocan defectos en los procesos metabólicos). Otras causas pueden ser enfermedades del sistema nervioso, trastornos endocrinos (disfunción de la glándula tiroides, glándula pituitaria, glándulas suprarrenales).

A las causas externas, los fisiólogos incluyen violaciones en la dieta (comer en exceso, dietas desequilibradas, etc.), ignorando las reglas de un estilo de vida saludable. Al descubrir qué es el metabolismo inadecuado, debe recordarse: existen causas separadas de su aparición y complejas, cuando, junto con la enfermedad, una persona puede tener trastornos dietéticos, inactividad física.

Metabolismo de la grasa

El metabolismo de los lípidos (grasas) merece una discusión especial. Las grasas en el cuerpo humano son la fuente más rica de energía. ¿Qué es el metabolismo de los lípidos? Se libera más energía en el proceso de oxidación de lípidos que en el procesamiento de carbohidratos y proteínas combinados. Además de una gran cantidad de energía, la descomposición de las grasas forma mucha humedad, lo que favorece el metabolismo del agua.

Las grasas corporales son nutrientes esenciales. Las vitaminas separadas se disuelven en lípidos, sirven como componente de las membranas celulares, material para la síntesis de ciertas hormonas y enzimas, y participan en la transmisión neuromuscular. El tejido adiposo cumple una función termoaislante y protectora, suaviza e hidrata la piel. Una cantidad suficiente y equilibrada de grasas en la dieta garantiza un correcto metabolismo de los lípidos, salud y una excelente apariencia.

¿Qué es un metabolismo rápido, o cómo subir de peso?

Con qué frecuencia las personas, insatisfechas con su delgadez, se quejan de que la comida no les conviene. No pueden ganar el peso óptimo debido a un metabolismo rápido. Una mayor tasa metabólica es genéticamente inherente a las personas con un tipo de cuerpo ectomórfico. Se caracterizan por una pequeña cantidad de grasa subcutánea y un lento desarrollo muscular. ¿Qué es un metabolismo rápido? Esta es una alta tasa de reacciones metabólicas.

Las personas con tal "regalo de la naturaleza" son recompensadas con una mayor actividad, una buena forma física y no están sujetas a la aparición de un exceso de peso corporal. A partir de los 30 años, especialmente en las mujeres, como consecuencia del sedentarismo y la desnutrición, se puede producir un engrosamiento de la capa de grasa subcutánea en determinadas partes del cuerpo. Esto se debe en parte al hecho de que cada seis meses, a partir de esta edad, la tasa metabólica disminuye en un 3-4%. Pero corregir la figura en estos casos es muy simple: solo necesita seguir una dieta equilibrada y aumentar la actividad física.

¿Cómo restaurar el metabolismo correcto?

Muchos amantes de las dietas rígidas y desequilibradas que garantizan una rápida pérdida de peso pronto se encuentran en un dilema. Al continuar reduciendo el contenido calórico de su dieta, obtienen una disminución en el nivel de metabolismo, lo que conduce a la fijación de la flecha de la balanza. Un déficit de calorías ya no conduce a la pérdida de peso. Se aconseja a los nutricionistas en este caso que aumenten el metabolismo. ¿Qué es un metabolismo rápido? Este es un desayuno matutino obligatorio, una dieta equilibrada fraccionada durante todo el día, una gran cantidad de agua, entrenamiento aeróbico y anaeróbico, caminatas al aire libre, visitas a saunas y baños, y dormir durante al menos 8-9 horas. Además, es necesario incluir en la dieta productos que aceleren el metabolismo: especias (pimienta, canela, jengibre, mostaza), mariscos, cítricos (pomelo), ginseng, vitaminas B, té verde.

De hecho, ¿cuál es el metabolismo ideal? Esta es una proporción competente de la cantidad de alimentos consumidos y su gasto. Un desayuno temprano ayudará al cuerpo a "despertar" y comenzar el proceso metabólico, la nutrición fraccionada proporcionará sustancias vitales sin hambre ni daño al cuerpo, y la actividad física llevará el cuerpo a la forma deseada. El hambre, por el contrario, ralentiza y detiene el metabolismo, lo que conduce al cese del proceso de pérdida de peso.

Conclusión

La prevención de los trastornos metabólicos consiste no solo en visitas regulares al médico, sino también en una dieta saludable, un régimen de trabajo competente y suficiente descanso, cumplimiento de las normas ambientales y sanitarias (en la medida de lo posible), actividad física. ¡Sabiendo qué es el metabolismo, puedes asegurar el perfecto funcionamiento de tu cuerpo y mantenerte saludable por muchos años!

Metabolismo o metabolismo- este es un complejo completo de reacciones y procesos químicos que ocurren en una célula viva, asegurando su actividad vital, crecimiento, división e interacción con el ambiente externo.

Exactamente correcto metabolismo asegura la descomposición y asimilación de las moléculas de las sustancias que componen las células o que son necesarias para el funcionamiento, destrucción, renovación de las células y sustancia intercelular. Gracias al metabolismo adecuado, la cubierta de tejido del cuerpo se actualiza en 80 días, las proteínas de la fibra muscular se actualizan en 180 días, las células hepáticas y el suero sanguíneo se actualizan en 10 días y algunas enzimas hepáticas se renuevan en solo 2 a 4 horas.

Metabolismo indisolublemente ligado al proceso. conversión de energía. Como resultado de las reacciones químicas, la energía potencial de las moléculas orgánicas complejas se convierte en otros tipos de energía, que se utilizan para todos los procesos vitales de las células. Todos estos procesos proceden con la participación de catalizadores - enzimas. Para cada especie de organismo vivo, el metabolismo es único, peculiar solo de esta especie. El metabolismo de cada especie está determinado principalmente por las condiciones de su hábitat y existencia en general.

El metabolismo consiste en dos procesos principales, que están indisolublemente ligados entre sí y proceden simultáneamente:

Anabolismo (asimilación);
Catabolismo (disimilación).

Anabolismo ( intercambio de plástico) son los procesos de síntesis (construcción) de moléculas orgánicas complejas a partir de otras más simples obtenidas como resultado del catabolismo.

Los procesos catabólicos son un complejo de reacciones químicas para la descomposición de moléculas grandes en otras más pequeñas que podrían pasar a la célula. Al mismo tiempo, se libera energía, que los organismos suelen almacenar en moléculas de ATP ( trifosfato de adenosina). El catabolismo generalmente ocurre durante reacciones oxidativas o hidrolíticas. Al mismo tiempo, tales procesos proceden tanto con la participación de oxígeno ( aliento, vía aeróbica), y sin su participación (fermentación, glucólisis - vía anaeróbica).

Dependiendo del tipo de metabolismo, hay dos tipos de organismos vivos:

1) heterótrofos- estos son organismos que sintetizan compuestos orgánicos debido a los productos que se forman como resultado del catabolismo y la energía liberada en el proceso. Las materias primas iniciales para la formación de tejidos de tales organismos son sustancias orgánicas simples. A partir de estos compuestos, cada célula sintetiza individualmente los compuestos que necesita. Por lo tanto, síntesis de proteínas puede ocurrir localmente (el glucógeno se sintetiza directamente en los músculos y no se suministra con sangre del hígado).

2) autótrofos- estos son organismos que pueden sintetizar compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono usando reacciones de oxidación ( quimiosíntesis) y la luz del sol ( fotosíntesis). Dichos organismos son algunos tipos de bacterias y plantas verdes.

Con el desarrollo de los organismos vivos durante la evolución, los sistemas reguladores se han vuelto más complejos y ordenados. Hoy en día, los organismos altamente desarrollados tienen regulaciones adicionales mecanismos hormonales y mecanismos neurales, que actúan directamente sobre la síntesis de enzimas o sobre las enzimas mismas, y también pueden afectar la sensibilidad de las células a una enzima en particular.

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El término "metabolismo" (metabolismo) en griego significa "cambio" o "transformación". Entonces, ¿qué se está transformando?

Metabolismo- esta es una combinación de todos los procesos bioquímicos y energéticos en el cuerpo, durante los cuales los alimentos, el agua y el aire entrantes se convierten en energía y en una serie de sustancias necesarias para mantener la vida. Esta función le permite a nuestro cuerpo usar alimentos y otros recursos para mantener su estructura, reparar daños, deshacerse de toxinas y reproducirse. En otras palabras, el metabolismo es un proceso necesario sin el cual los organismos vivos morirían.

Funciones metabólicas:

mantenimiento de la constancia del ambiente interno del cuerpo en condiciones de existencia continuamente cambiantes y adaptación a los cambios en las condiciones externas.
asegurar la vida, el desarrollo y la autorreproducción.

El metabolismo comienza con la absorción de los nutrientes necesarios para mantener la vida. ¡Pero absorbemos las proteínas, grasas y carbohidratos de otras personas! Y tienes que construir el tuyo propio. ¿Que necesito hacer? ¡Correctamente! Descomponga las sustancias complejas entrantes en componentes más simples y luego construya proteínas, grasas y carbohidratos individuales a partir de ellos. Es decir, primero debe desmontar y luego construir.

Por lo tanto, todo el proceso metabólico se puede dividir en 2 componentes estrechamente relacionados, dos partes de un proceso: el metabolismo.

1. Catabolismo- Estos son procesos en el cuerpo que tienen como objetivo dividir los alimentos, así como sus propias moléculas, en sustancias más simples, mientras liberan energía y la almacenan en forma de trifosfato de adenosina (ATP).
La primera etapa del catabolismo es el proceso de digestión, durante el cual las proteínas se descomponen en aminoácidos, los carbohidratos en glucosa, los lípidos en glicerol y ácidos grasos. Luego, ya en las células, estas moléculas se convierten en otras aún más pequeñas, por ejemplo, ácidos grasos, en acetil-CoA, glucosa, en piruvato, aminoácidos, en oxaloacetato, fumarato y succinato, etc. Los principales productos finales del catabolismo son agua, dióxido de carbono, amoníaco y urea.

La destrucción de sustancias complejas es necesaria para las urgentes necesidades de obtención de energía y construcción de nuevos tejidos. Sin los procesos de catabolismo, el cuerpo se quedaría sin energía, lo que significa que no podría existir. Después de todo, esta energía se dirigirá posteriormente a la síntesis de sustancias necesarias, la creación de tejidos y la renovación del cuerpo, es decir, al anabolismo. También se necesita energía para la contracción muscular, la transmisión de los impulsos nerviosos, el mantenimiento de la temperatura corporal, etc.

2. Anabolismo- estos son procesos metabólicos en el cuerpo que tienen como objetivo la formación de células y tejidos de este organismo. Muchas sustancias obtenidas como resultado del catabolismo son utilizadas posteriormente por el organismo para la síntesis (anabolismo) de otras sustancias.
Los procesos anabólicos siempre proceden de la absorción de energía ATP. En el curso del metabolismo anabólico, las moléculas más grandes se estructuran a partir de moléculas más pequeñas y las más complejas se forman a partir de estructuras más simples.
Así, como resultado del catabolismo y posterior anabolismo, las proteínas, grasas y carbohidratos característicos de este organismo se construyen a partir de los nutrientes que ingresan al cuerpo.

Tabla 1 Comparación de anabolismo y catabolismo.

A pesar de lo contrario de anabolismo y catabolismo, están inextricablemente vinculados y no pueden proceder el uno sin el otro.
La totalidad de los procesos de anabolismo y catabolismo es el metabolismo o metabolismo.
El equilibrio de estos dos componentes está regulado por hormonas y hace que el cuerpo funcione sin problemas. Enzimas mientras juegan el papel de catalizadores en los procesos metabólicos.

¿Cómo se mide la tasa metabólica? Qué tasa metabólica?

Al medir el nivel de metabolismo, por supuesto, nadie cuenta la cantidad de células o tejidos recién formados o destruidos.
La tasa metabólica se mide por la cantidad de energía absorbida y liberada. Estamos hablando de la energía que ingresa al cuerpo con los alimentos y la que una persona gasta en el proceso de la vida. Se mide en calorías.
Las calorías son para el cuerpo como la gasolina para un automóvil. Es una fuente de energía gracias a la cual el corazón late, los músculos se contraen, el cerebro funciona y la persona respira.

Cuando dicen "aumento o disminución del metabolismo", se refieren a un aumento o disminución de la tasa (o intensidad) del metabolismo.

tasa metabólica es la cantidad de energía consumida por el cuerpo en calorías durante un período de tiempo.

¿Cuántas calorías quema una persona sana al día?
La energía que una persona gasta en el proceso de la vida incluye 3 componentes:
1) La energía que se gasta en el metabolismo principal (este es el principal indicador del metabolismo) +
2) La energía gastada en la asimilación de los alimentos - la acción dinámica específica de los alimentos (SDAP) +
3) La energía que se gasta en la actividad física.

Pero cuando se trata de aumento o disminución del metabolismo individual, se trata del metabolismo principal.

Intercambio básico: ¿qué es?

BX- esta es la cantidad mínima de energía que el cuerpo necesita para mantener su funcionamiento normal en condiciones de descanso completo 12 horas después de comer en estado de vigilia y con exclusión de la influencia de todos los factores externos e internos.
Esta energía se gasta en mantener la temperatura corporal, la circulación sanguínea, la respiración, la excreción, el funcionamiento del sistema endocrino, el funcionamiento del sistema nervioso y los procesos del metabolismo celular.
El metabolismo basal muestra la intensidad con la que avanza el metabolismo y la energía en el cuerpo.
El metabolismo principal depende del género, el peso, la edad, el estado de los órganos internos, la influencia de factores externos en el cuerpo (falta o exceso de nutrición, intensidad de la actividad física, clima, etc.)
El metabolismo basal puede aumentar o disminuir bajo la influencia de factores externos o internos. Entonces, bajar la temperatura exterior aumenta el metabolismo basal. Un aumento en la temperatura exterior reduce la tasa metabólica basal.

¿Por qué es importante conocer el metabolismo basal?

Porque El metabolismo basal es un indicador de la intensidad del metabolismo y la energía en el cuerpo, entonces sus cambios pueden indicar la presencia de ciertas enfermedades.
Para ello se compara el "intercambio basal esperado" con el "intercambio basal real".

Intercambio básico debido- Este es un indicador promedio que se estableció sobre la base de los resultados de una encuesta de una gran cantidad de personas sanas. Se considera que es la norma.
Con base en estos resultados, se han compilado tablas especiales que indican el metabolismo basal adecuado, teniendo en cuenta el sexo, la edad y el peso.
El intercambio basal apropiado se toma como 100%. Se mide en kcal por 24 horas.
El metabolismo basal adecuado de un adulto sano es de aproximadamente 1 kcal por 1 kg de peso corporal por hora.

Intercambio basal real es el intercambio basal individual del individuo. Se expresa como un porcentaje de desviación de lo adeudado. si un intercambio basal real aumentado, con un signo más, si baja, con un signo menos.

Se considera aceptable una desviación del valor debido en +15 o -15%.
Las desviaciones de +15% a +30% se consideran dudosas y requieren seguimiento y control.
Las desviaciones de +30% a +50% se consideran desviaciones moderadas, de +50% a +70% - severas y más de +70% - muy severas.
Una disminución en la tasa metabólica basal del 30-40% también se considera asociada con una enfermedad que requiere tratamiento para esa enfermedad.

Intercambio basal real determinado por calorimetría en laboratorios especiales.