Mikä on aineenvaihdunta?

• Hypoglykemia

Nyt aineenvaihdunnasta tai aineenvaihdunnasta puhutaan paljon. Useimmat ihmiset eivät kuitenkaan tiedä, mikä aineenvaihdunta on ja mitä prosesseja kehossamme jatkuvasti tapahtuu.

Mikä on aineenvaihdunta

Metabolia on kemiallinen muunnos, joka tapahtuu jokaisen ihmisen kehossa, kun ravintoaineita toimitetaan, ja siihen asti, kun kaikkien muunnosten ja muunnosten lopputuotteet saadaan siitä ulkoiseen ympäristöön. Toisin sanoen elimistön aineenvaihdunta on joukko kemiallisia reaktioita, joita siinä esiintyy elintärkeän toiminnan ylläpitämiseksi. Kaikki tämän käsitteen yhdistämät prosessit mahdollistavat minkä tahansa organismin lisääntymisen ja kehittymisen säilyttäen samalla kaikki sen rakenteet ja reagoivat ympäristövaikutuksiin.

Metaboliset prosessit

Yleensä metaboliset prosessit jaetaan kahteen toisiinsa liittyvään vaiheeseen, toisin sanoen aineenvaihdunta tapahtuu elimistössä kahdessa vaiheessa:

• Vaihe I Anabolia on prosessi, jossa yhdistetään kemiallisia prosesseja, joiden tavoitteena on kehon kudosten solujen ja komponenttien muodostuminen. Jos paljastaa kemiallisia prosesseja, ne merkitsevät aminohappojen, nukleotidien, rasvahappojen, monosakkaridien, proteiinien synteesiä.
• Vaihe II. Katabolia on prosessi, jossa elintarvikkeita ja omia molekyylejä halutaan jakaa yksinkertaisemmiksi aineiksi ja samalla vapauttaa niihin sisältyvä energia. Edellä mainittujen vaiheiden tasapaino antaa keholle harmonisen työn ja kehityksen, ja sitä säätelevät hormonit. Entsyymit ovat toinen olennainen apuväline aineenvaihduntaan. Metabolian prosessissa ne toimivat eräänlaisena katalysaattorina ja luovat kemikaaleja muilta.

Metabolian rooli ihmiskehossa

Sinun pitäisi tietää, että aineenvaihdunta koostuu kaikista reaktioista, joiden seurauksena kehon eri soluja ja kudoksia rakennetaan ja hyödynnetään energiaa. Koska anaboliset prosessit missä tahansa organismissa liittyvät energian menoihin uusien solujen ja molekyylien rakentamiseen, ja kataboliset prosessit vapauttavat energiaa ja muodostavat sellaisia ​​lopputuotteita kuin hiilidioksidi, ammoniakki, urea ja vesi.

Edellä esitetystä voidaan todeta, että hyvin koordinoitu aineenvaihduntaprosessi kehossa on avain kaikkien ihmisten elinten hyvin koordinoidulle ja vakaan työn kannalta, paitsi että se toimii myös hyvän terveyden indikaattorina. Koska aineenvaihdunnan nopeus vaikuttaa kaikkien ihmisen elinten toimintaan. Mikä tahansa aineenvaihdunnan epätasapaino voi johtaa vakaviin seurauksiin keholle, nimittäin erilaisille taudeille.

Metabolisia häiriöitä voi esiintyä erilaisilla muutoksilla kussakin kehon järjestelmässä, mutta usein tämä tapahtuu endokriinisessa järjestelmässä. Virheitä voi esiintyä erilaisilla ruokavalioilla ja epäterveellisillä ruokavalioilla, hermostunut ylirasitus ja stressi. Siksi on suositeltavaa olla tarkkaavainen elämäntapaan ja ravitsemukseen. Siksi, jos välität terveydestänne, on tarpeen suorittaa säännöllisesti kehon tarkastus, puhdistaa se myrkkyistä, ja tietenkin syödä kunnolla, koska aineenvaihdunnan normalisointi on avain terveyteen.

Nyt tiedät kaiken aineenvaihdunnasta ja et ihme, aineenvaihdunta, mikä se on? Ja voit mennä lääkäriin ajoissa pienimmän häiriön vuoksi, mikä auttaa sinua välttämään monia ongelmia.

Metabolia (aineenvaihdunta) ja energian muuntuminen kehossa

Metabolia (aineenvaihdunta)

Metabolia tai aineenvaihdunta on yhdistelmä solujen aktiivisuuden biokemiallisia prosesseja ja prosesseja. Varmistaa elävien organismien olemassaolon. On olemassa assimilaatioprosesseja (anabolia) ja dissimilaatiota (katabolia). Nämä prosessit ovat eri näkökohtia yksittäisessä aineenvaihdunnan prosessissa ja energian muuntamisessa elävissä organismeissa.

assimilaatio

Assimilaatio on prosessi, joka liittyy kemikaalien imeytymiseen, assimilaatioon ja kertymiseen, joita käytetään keholle tarvittavien yhdisteiden syntetisoimiseksi.

Muovivaihto

Muovinen aineenvaihdunta on joukko synteesireaktioita, jotka varmistavat kemiallisen koostumuksen, solujen kasvun jatkumisen.

dissimilaation

Dissimilaatio on prosessi, joka liittyy aineiden hajoamiseen.

Energian vaihto

Energia-aineenvaihdunta on yhdistelmä kompleksisten yhdisteiden jakamista energian vapautumiseen. Ympäristön elimet tietyissä muodoissa elävät organismeja absorboivat energiaa. Sitten he palauttavat vastaavan määrän toisessa muodossa.

Assimilaatioprosessit eivät aina ole tasapainossa dissimilaatioprosessien kanssa. Aineiden kertymistä ja kasvua kehittyvissä organismeissa tarjoavat assimilaatioprosessit, joten ne vallitsevat. Dissimilaatioprosessit hallitsevat ravintoaineiden puutteen, intensiivisen fyysisen työn ja ikääntymisen kanssa.

Assimilaation ja dissimilaation prosessit liittyvät läheisesti organismien ravitsemustyyppeihin. Maan elävien organismien tärkein energialähde on auringonvalo. Se täyttää epäsuorasti tai suoraan niiden energiantarpeet.

autotrofisia

Autotrofit (kreikkalaisilta. Autot - itse ja pokaali - ruoka, ravitsemus) ovat organismeja, jotka voivat syntetisoida epäorgaanisia orgaanisia yhdisteitä tietyntyyppisen energian avulla. On fototrofeja ja kemotrofeja.

fototrofisia

Phototrophs (kreikkalaisilta. Valokuvat - valo) - organismit, jotka orgaanisten yhdisteiden synteesiin epäorgaanisista aineista käyttävät valon energiaa. Jotkut prokaryootit (fotosynteesivät rikin bakteerit ja syaanibakteerit) ja vihreät kasvit kuuluvat niihin.

chemotroph

Chemotrophs (kreikkalaisesta. Chemistry - Chemistry) orgaanisten yhdisteiden synteesistä epäorgaanisesta käytöstä käyttää kemiallisten reaktioiden energiaa. Näitä ovat esimerkiksi prokaryootit (rauta-bakteerit, rikki- bakteerit, typen kiinnitys jne.). Autotrofiset prosessit liittyvät enemmän assimilaatioprosesseihin.

heterotrofeja

Heterotrofit (kreikkalaisilta. Heteros - muut) - ovat organismeja, jotka syntetisoivat omia orgaanisia yhdisteitään muiden organismien syntetisoiduista valmiista orgaanisista yhdisteistä. Useimmat prokaryootit, sienet ja eläimet kuuluvat niihin. Niille energialähde on orgaaninen aine, jota ne saavat elintarvikkeista: elävistä organismeista, niiden jäämistä tai jätteistä. Heterotrofisten organismien tärkeimmät prosessit - aineiden hajoaminen - perustuvat dissimilaatioprosesseihin.

Biologisten järjestelmien energiaa käytetään kehon eri prosessien aikaansaamiseen: lämpö-, mekaaniset, kemialliset, sähköiset jne. Osa energiasta vaihto-reaktioiden aikana haihtuu lämmönä, osa siitä varastoidaan tiettyjen orgaanisten yhdisteiden korkean energian kemiallisiin sidoksiin. Universaali tällainen aine on adenosiinitrifosfaatti ATP. Se on solun energian yleinen kemiallinen akkumulaattori.

Entsyymin vaikutuksesta pilkotaan yksi fosforihappotähde. Sitten ATP muuttuu adenosiinidifosfaatiksi - ADP. Tässä tapauksessa vapautuu noin 42 kJ energiaa. Kahden fosforihappotähteen poistaminen tuottaa adenosiinimonofosfaattia - ATP (84 kJ energiaa vapautuu). AMP-molekyyli voidaan lohkaista. Näin ollen ATP: n hajoamisen aikana vapautuu suuri määrä energiaa, jota käytetään keholle tarvittavien yhdisteiden syntetisoimiseksi, tietyn kehon lämpötilan ylläpitämiseksi jne.

ATP: n makroergisten joukkovelkakirjojen luonne ei lopulta ole selvitetty, vaikka ne ylittävät tavallisten joukkovelkakirjojen energiaintensiteetin useita kertoja.

Mikä on aineenvaihdunta?

Säästä aikaa ja näe mainoksia Knowledge Plus -palvelun avulla

Säästä aikaa ja näe mainoksia Knowledge Plus -palvelun avulla

Vastaus

Vastaus on annettu

wevehadenough

Elimistön aineenvaihdunnan prosessi :)

Yhdistä Knowledge Plus -palveluun saadaksesi kaikki vastaukset. Nopeasti, ilman mainoksia ja taukoja!

Älä missaa tärkeitä - liitä Knowledge Plus, jotta näet vastauksen juuri nyt.

Katsele videota saadaksesi vastauksen

Voi ei!
Vastausten näkymät ovat ohi

Yhdistä Knowledge Plus -palveluun saadaksesi kaikki vastaukset. Nopeasti, ilman mainoksia ja taukoja!

Älä missaa tärkeitä - liitä Knowledge Plus, jotta näet vastauksen juuri nyt.

Katsele videota saadaksesi vastauksen

Voi ei!
Vastausten näkymät ovat ohi

• Kommentit
• Merkitse rikkomus

Vastaus

Vastaus on annettu

Lola Stuart

joukko kemiallisia reaktioita, joita esiintyy elävässä organismissa elämän ylläpitämiseksi. Nämä prosessit mahdollistavat organismien kasvun ja lisääntymisen, ylläpitävät rakenteitaan ja reagoivat ympäristövaikutuksiin. Metabolia on yleensä jaettu kahteen vaiheeseen: godecatabolismissa monimutkaiset orgaaniset aineet hajoavat yksinkertaisemmiksi; Anabolian prosessissa energian kustannuksella syntetisoidaan aineita, kuten proteiineja, sokereita, lipidejä ja nukleiinihappoja.

aineenvaihdunta

METABOLISM tai aineenvaihdunta, kemialliset muutokset, jotka tapahtuvat siitä hetkestä lähtien, kun ravintoaineet tulevat eläviin organismeihin, siihen asti, kun näiden muunnosten lopputuotteet vapautuvat ulkoiseen ympäristöön. Metabolia sisältää kaikki reaktiot, joiden seurauksena solujen ja kudosten rakenteelliset elementit rakennetaan, ja prosessit, joissa energia uutetaan solujen sisältämistä aineista. Joskus mukavuutta ajatellen aineenvaihdunnan molempia puolia pidetään erikseen - anaboliaa ja kataboliaa, ts. orgaanisten aineiden syntymisprosessit ja niiden hävittämisprosessit. Anaboliset prosessit liittyvät yleensä energiankulutukseen ja johtavat monimutkaisten molekyylien muodostumiseen yksinkertaisemmista, kataboliset prosessit liittyvät energian vapautumiseen ja johtavat sellaisten lopputuotteiden (jätteiden) muodostumiseen aineenvaihdunnassa, kuten urea, hiilidioksidi, ammoniakki ja vesi.

Termi "aineenvaihdunta" on tullut jokapäiväiseen elämään, koska lääkärit alkoivat yhdistää ylipainoisia tai alipainoisia, liiallista hermostuneisuutta tai päinvastoin lisääntyneen tai heikentyneen aineenvaihdunnan potilaan uneliaisuutta. Päätelmät aineenvaihdunnan voimakkuudesta tekevät testin "primaarista metaboliaa". Perusaineenvaihdunta on indikaattori kehon kyvystä tuottaa energiaa. Testi suoritetaan tyhjään vatsaan levossa; mitataan hapen imeytyminen (O₂) ja hiilidioksidin (CO₂). Vertaamalla näitä arvoja voit määrittää, miten keho käyttää (polttaa) ravinteita. Kilpirauhasen hormonit vaikuttavat aineenvaihdunnan voimakkuuteen, joten kun lääkäreitä diagnosoidaan aineenvaihduntahäiriöihin liittyvät sairaudet, mitataan yhä enemmän näiden hormonien tasoa veressä. Katso myös THYROID GLAND.

Tutkimusmenetelmät.

Kun tutkitaan jonkin ravintoaineen aineenvaihduntaa, kaikki sen muunnokset jäljitetään muodosta, jossa se pääsee kehoon kehosta poistuneisiin lopputuotteisiin. Tällaisissa tutkimuksissa käytetään erittäin monipuolista biokemiallisia menetelmiä.

Epäonnistuneiden eläinten tai elinten käyttö.

Tutkittu yhdiste annetaan eläimelle, ja tämän aineen mahdolliset konversiotuotteet (metaboliitit) määritetään sen virtsassa ja ulosteissa. Tarkempia tietoja voidaan saada tutkimalla tietyn elimen, kuten maksan tai aivojen, metaboliaa. Näissä tapauksissa aine ruiskutetaan vastaavaan verisuoniin, ja metaboliitit määritetään elimistöstä virtaavassa veressä.

Koska tällainen menettely on hyvin vaikeaa, tutkimuksessa käytetään usein ohuita elimiä. Niitä inkuboidaan huoneenlämpötilassa tai kehon lämpötilassa liuoksissa, joihin on lisätty ainetta, jonka metaboliaa tutkitaan. Tällaisten valmisteiden solut eivät ole vaurioituneet, ja koska osat ovat hyvin ohuita, aine tunkeutuu helposti soluihin ja jättää ne helposti. Joskus vaikeuksia syntyy, koska aine kulkee solukalvojen läpi liian hitaasti. Näissä tapauksissa kudokset murskataan kalvojen tuhoamiseksi, ja solukastiketta inkuboidaan koeaineen kanssa. Tällaisissa kokeissa osoitettiin, että kaikki elävät solut hapettavat glukoosin CO: ksi₂ ja vesi ja vain maksakudos pystyy syntetisoimaan ureaa.

Solujen käyttö.

Jopa solut ovat hyvin monimutkaisia ​​järjestelmiä. Heillä on ydin, ja ympäröivässä sytoplasmassa on pienempiä elimiä, ns. organellit eri kokoisia ja tekstuureja. Käyttämällä sopivaa tekniikkaa kudos voidaan "homogenisoida", ja sitten se voidaan altistaa differentiaaliseen sentrifugointiin (erotukseen) ja formulaatioihin, jotka sisältävät vain mitokondrioita, vain mikrosomeja tai kirkasta nestettä - sytoplasmaa. Näitä lääkkeitä voidaan inkuboida erikseen yhdisteen kanssa, jonka aineenvaihdunta on tutkittu, ja tällä tavalla voidaan määrittää, mitkä erityiset subcellulaariset rakenteet ovat mukana sen peräkkäisissä muunnoksissa. On tapauksia, joissa ensimmäinen reaktio tapahtuu sytoplasmassa, sen tuote transformoituu mikrosomeiksi, ja tämän transformaation tuote tulee uuteen reaktioon jo mitokondrioissa. Tutkitun aineen inkubointi elävien solujen tai kudoshomogenaatin kanssa ei yleensä paljasta sen aineenvaihdunnan yksittäisiä vaiheita, ja vain peräkkäiset kokeet, joissa yhtä tai toista solunsisäistä rakennetta käytetään inkubaatioon, antaa meille mahdollisuuden ymmärtää koko tapahtumaketjun.

Radioaktiivisten isotooppien käyttö.

Aineen aineenvaihdunnan tutkimiseksi tarvitaan: 1) asianmukaisia ​​analyyttisiä menetelmiä tämän aineen ja sen metaboliittien määrittämiseksi; ja 2) menetelmät, joilla erotetaan lisätty aine samasta aineesta, joka on jo biologisessa valmisteessa. Nämä vaatimukset toimivat pääasiallisena esteenä aineenvaihdunnan tutkimuksessa, kunnes alkuaineiden radioaktiiviset isotoopit ja ennen kaikkea radioaktiivinen hiili 14 C havaittiin, kun 14 C: lla leimatut yhdisteet sekä heikon radioaktiivisuuden mittauslaitteet tulivat esiin. Jos leimattua 14C-rasvahappoa lisätään biologiseen valmisteeseen, esimerkiksi mitokondrioiden suspensioon, ei tarvita erityisiä analyysejä sen muunnosten tuotteiden määrittämiseksi; sen käytön nopeuden arvioimiseksi riittää, että mitataan vain peräkkäin tuotettujen mitokondrioiden fraktioiden radioaktiivisuus. Samalla tekniikalla on helppo erottaa kokeilijan syöttämät radioaktiiviset rasvahappomolekyylit rasvahappomolekyyleistä, jotka ovat jo läsnä mitokondrioissa kokeilun alussa.

Kromatografia ja elektroforeesi.

Edellä mainittujen vaatimusten lisäksi biokemisti tarvitsee myös menetelmiä erottamaan pieniä määriä orgaanisia aineita sisältäviä seoksia. Tärkein niistä - kromatografia, joka perustuu adsorptioilmiöön. Seoksen komponenttien erottaminen suoritetaan joko paperilla tai adsorptiolla sorbenttiin, joka täytetään kolonnit (pitkät lasiputket), mitä seuraa kunkin komponentin asteittainen eluointi (uuttaminen).

Erottaminen elektroforeesilla riippuu merkistä ja ionisoitujen molekyylien varausten määrästä. Elektroforeesi suoritetaan paperilla tai jollakin inertillä (inaktiivisella) kantajalla, kuten tärkkelyksellä, selluloosalla tai kumilla.

Erittäin herkkä ja tehokas erotusmenetelmä on kaasukromatografia. Sitä käytetään tapauksissa, joissa erotettavat aineet ovat kaasumaisessa tilassa tai niitä voidaan siirtää siihen.

Entsyymien eristäminen.

Eläinten, elinten, kudososien, homogenaattien ja solujen organellien osuus ovat viimeisessä paikassa sarjassa - entsyymi, joka kykenee katalysoimaan tietyn kemiallisen reaktion. Entsyymien eristäminen puhdistetussa muodossa on tärkeä osa metabolian tutkimista.

Näiden menetelmien yhdistelmä antoi meille mahdollisuuden jäljittää tärkeimmät metaboliset reitit useimmissa organismeissa (mukaan lukien ihmiset), jotta voidaan määrittää tarkasti, missä nämä erilaiset prosessit tapahtuvat, ja selvittää tärkeimpien metabolisten reittien peräkkäiset vaiheet. Tähän mennessä tiedetään tuhansia yksittäisiä biokemiallisia reaktioita, ja niihin sisältyviä entsyymejä on tutkittu.

Solumetabolia.

Elävä solu on hyvin organisoitu järjestelmä. Siinä on erilaisia ​​rakenteita sekä entsyymejä, jotka voivat tuhota ne. Se sisältää myös suuria makromolekyylejä, jotka voivat hajota pienempiin komponentteihin hydrolyysin seurauksena (halkaisu veden vaikutuksesta). Solu sisältää yleensä paljon kaliumia ja hyvin vähän natriumia, vaikka solu on sellaisessa ympäristössä, jossa on paljon natriumia ja suhteellisen vähän kaliumia, ja solukalvo on helposti läpäisevä molemmille ioneille. Siten solu on kemiallinen järjestelmä, joka on hyvin kaukana tasapainosta. Tasapaino tapahtuu vain post mortem -autolyysin aikana (itsestään pilkkoutuminen omien entsyymiensä vaikutuksesta).

Energian tarve.

Jotta järjestelmä pysyisi valtiossa kaukana kemiallisesta tasapainosta, on tehtävä työtä, ja tätä varten tarvitaan energiaa. Tämän energian saaminen ja tämän työn tekeminen on välttämätön edellytys sille, että solu pysyy kiinteässä (normaalissa) tilassaan kaukana tasapainosta. Samalla se suorittaa myös muuta vuorovaikutukseen ympäristöön liittyvää työtä, esimerkiksi: lihassoluissa, supistuminen; hermosoluissa - hermoimpulssien johtaminen; munuaisten soluissa - virtsan muodostuminen, joka eroaa merkittävästi koostumuksessa veriplasmasta; ruoansulatuskanavan erikoistuneissa soluissa - ruoansulatusentsyymien synteesi ja erittyminen; endokriinisten rauhasien soluissa - hormonien eritys; Fireflies-soluissa - hehku; joidenkin kalojen soluissa - sähköisten päästöjen syntyminen jne.

Energialähteet.

Missä tahansa edellä olevista esimerkeistä suora energialähde, jota solu käyttää työn tuottamiseen, on adenosiinitrifosfaatin (ATP) rakenteeseen sisältyvä energia. Tämän rakenteen luonteen vuoksi tämä yhdiste on runsaasti energiaa, ja sen fosfaatti- ryhmien välisten sidosten rikkoutuminen voi tapahtua siten, että vapautettua energiaa käytetään työn tuottamiseen. Kuitenkin energiaa ei voida tehdä solun saataville ATP: n fosfaattisidosten yksinkertaisella hydrolyyttisellä hajoamisella: tässä tapauksessa se hukkaan, vapautuu lämmönä. Prosessin tulisi koostua kahdesta peräkkäisestä vaiheesta, joista jokainen käsittää välituotteen, joka on nimetty tässä X - F (edellä olevissa yhtälöissä X ja Y tarkoittaa kahta erilaista orgaanista ainetta; Φ - fosfaatti; ADP - adenosiinidifosfaatti):

Koska ATP on välttämätön solun aktiivisuuden lähes kaikille ilmenemismuodoille, ei ole yllättävää, että elävien solujen metabolinen aktiivisuus kohdistuu ensisijaisesti ATP-synteesiin. Erilaiset monimutkaiset reaktiosarjat, jotka käyttävät hiilihydraattien ja rasvojen (lipidien) molekyylien sisältämää mahdollista kemiallista energiaa, palvelevat tätä tarkoitusta.

KARBOHYDRAATTIJIEN JA LIPIDIEN METABOLISMI

ATP-synteesi.

Anaerobinen (ilman happea). Hiilihydraattien ja lipidien pääasiallinen rooli solujen aineenvaihdunnassa on, että niiden pilkkominen yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi tarjoaa ATP-synteesiä. Ei ole epäilystäkään siitä, että samat prosessit etenivät ensimmäisissä primitiivisimmissä soluissa. Kuitenkin ilmakehässä, jossa ei ole happea, hiilihydraattien ja rasvojen täydellinen hapettuminen CO: ksi₂ se oli mahdotonta. Näillä primitiivisillä soluilla oli kaikki mekanismit, joilla glukoosimolekyylin rakenteen rakenneuudistus antoi pienen määrän ATP: n synteesiä. Puhumme prosesseista, joita mikro-organismit kutsuvat käymiseksi. Glukoosin pilkkominen etyylialkoholiksi ja CO: ksi on parasta tutkia.₂ hiivassa.

11 peräkkäisen reaktion aikana, jotka ovat välttämättömiä tämän transformaation loppuunsaattamiseksi, muodostuu useita välituotteita, jotka ovat fosfaattiestereitä (fosfaatteja). Niiden fosfaattiryhmä siirretään adenosiinidifosfaattiin (ADP) ATP: n muodostumisen myötä. ATP: n nettotuotto on 2 ATP-molekyyliä kullekin glukoosimolekyylille, joka on jaettu fermentaatioprosessissa. Samanlaisia ​​prosesseja esiintyy kaikissa elävissä soluissa; koska ne tuottavat elintärkeän toiminnan edellyttämän energian, niitä kutsutaan joskus (ei aivan oikein) anaerobisiksi solujen hengitykseksi.

Nisäkkäissä, myös ihmisissä, tällaista menetelmää kutsutaan glykolyysiksi ja sen lopputuote on maitohappo, ei alkoholi ja CO.₂. Glykolyysireaktioiden koko sekvenssi, lukuun ottamatta kahta viimeistä vaihetta, on täysin identtinen hiivasoluissa tapahtuvan prosessin kanssa.

Aerobinen (käyttäen happea). Kun ilmakehässä esiintyy happea, jonka lähde oli ilmeisesti kasvien fotosynteesi, kehitettäessä kehitettiin mekanismi, joka takaa glukoosin täydellisen hapettumisen CO: ksi₂ ja vesi, aerobinen prosessi, jossa ATP: n nettotuotto on 38 ATP-molekyyliä oksidoitua glukoosimolekyyliä kohti. Tämä solujen hapenkulutuksen prosessi energiaa sisältävien yhdisteiden muodostamiseksi tunnetaan solun hengityksenä (aerobisena). Toisin kuin sytoplasmisten entsyymien suorittama anaerobinen prosessi, hapettumisprosesseja tapahtuu mitokondrioissa. Mitokondrioissa pyrovihappo, anaerobisessa faasissa muodostunut välituote, hapetetaan CO: ksi.₂ kuudessa peräkkäisessä reaktiossa, joissa kussakin elektroni-pari siirretään yhteiseen akseptori-koentsyyminikotiinididenenidinukleotidiin (NAD). Tätä reaktiosarjaa kutsutaan trikarboksyylihapposyklinä, sitruunahapposyklinä tai Krebs-syklinä. Jokaisesta glukoosimolekyylistä muodostuu 2 pyruvihapon molekyyliä; 12 yhtälää elektronia, jotka on erotettu glukoosimolekyylistä hapettumisensa aikana, kuvataan yhtälöllä:

Elektroninsiirto

Kullakin mitokondrialla on mekanismi, jolla trikarboksyylihapon syklin aikana muodostunut pelkistetty NAD (NADHN, jossa H on vety) siirtää elektroniparin happeen. Siirto ei kuitenkaan tapahdu suoraan. Elektronit lähetetään "kädestä käsille", ja vasta kuljettajien ketjun kautta he liittyvät happeen. Tämä elektroniikkaketju koostuu seuraavista osista:

NADH H N® Flavineninindinkleotidi ® Coenzyme Q®

® Sytokromi b ® Sytokromi c ® Sytokromi a ® O₂

Kaikki tämän järjestelmän mitokondrioissa olevat osat on kiinnitetty avaruuteen ja liitetty toisiinsa. Tällainen niiden tila helpottaa elektronien siirtoa.

NAD sisältää nikotiinihappoa (Niacin-vitamiini), ja flaviini-adeniinidinukleotidi sisältää riboflaviinia (B-vitamiini).₂). Koentsyymi Q on maksaan syntetisoitu korkean molekyylin kinoni, ja sytokromit ovat kolme erilaista proteiinia, joista kukin, kuten hemoglobiini, sisältää hemogrupin.

Elektroninsiirtoketjussa jokaisesta NAD H: stä O: hen siirrettyyn elektronien pariin₂, 3 ATP-molekyyliä syntetisoidaan. Koska 12 paria elektroneja irrotetaan kustakin glukoosimolekyylistä ja siirretään NAD-molekyyleihin, glukoosimolekyyliä kohti muodostuu yhteensä 3 × 12 = 36 ATP-molekyyliä. Tätä ATP: n muodostumisprosessia hapetuksen aikana kutsutaan hapettuvaksi fosforylaatioksi.

Lipidit energialähteenä.

Rasvahappoja voidaan käyttää energialähteenä samalla tavalla kuin hiilihydraatteja. Rasvahappojen hapettuminen etenee bikarboksifragmentin peräkkäisellä pilkkomisella rasvahappomolekyylistä, jolloin muodostuu asetyyli-koentsyymi A (asetyyli-CoA) ja kahden elektronin parin samanaikainen siirtäminen elektroninsiirtoketjuun. Tuloksena oleva asetyyli-CoA on trikarboksyylihapposyklin normaali komponentti, ja sen jälkeen sen kohtalo ei poikkea hiilihydraatti- aineenvaihdunnasta saatavan asetyyliryhmän kanssa. Siten ATP-synteesin mekanismit sekä rasvahappojen että glukoosimetaboliittien hapetuksessa ovat lähes samat.

Jos eläimen keho vastaanottaa energiaa lähes yksinomaan rasvahappojen hapettumisen vuoksi, ja tämä tapahtuu esimerkiksi paaston tai diabeteksen aikana, asetyyli-CoA: n muodostumisnopeus ylittää sen hapetusnopeuden trikarboksyylihapposyklissä. Tässä tapauksessa ylimääräiset molekyylit asetyyli-CoA reagoivat keskenään, jolloin muodostuu asetoetikkahappoa ja b-hydroksibutiinihappoa. Niiden kertyminen on syy patologiseen tilaan, ns. ketoosi (eräs happoosi), joka vakavassa diabeteksessa voi aiheuttaa kooman ja kuoleman.

Energian varastointi.

Eläimet syövät epäsäännöllisesti, ja heidän ruumiinsa on säilytettävä jotenkin elintarvikkeen sisältämä energia, jonka lähde on eläinten absorboimat hiilihydraatit ja rasvat. Rasvahapot voidaan säilyttää neutraaleina rasvoina joko maksassa tai rasvakudoksessa. Hiilihydraatit, suurina määrinä ruoansulatuskanavassa, hydrolysoidaan glukoosiksi tai muiksi sokereiksi, jotka muutetaan sitten samaksi glukoosiksi maksassa. Täällä syntetisoidaan jättimäinen polymeeriglykogeeni glukoosista kiinnittämällä glukoositähteitä toisiinsa vesimolekyylien eliminoinnin avulla (glukoositähteiden määrä glykogeenimolekyyleissä saavuttaa 30 000). Kun tarvitaan energiaa, glykogeeni hajoaa jälleen glukoosiksi reaktiossa, jonka tuote on glukoosifosfaatti. Tämä glukoosifosfaatti ohjataan glykolyysin polulle, joka on osa glukoosin hapettumisreittiä. Maksassa glukoosifosfaatti voi myös hydrolysoitua, ja tuloksena oleva glukoosi pääsee verenkiertoon ja välittyy veren soluihin eri kehon osissa.

Hiilihydraattien lipidien synteesi.

Jos ruoasta kerralla imeytyneiden hiilihydraattien määrä on suurempi kuin glykogeenin muodossa varastoitava hiilihydraattien määrä, hiilihydraatin ylimäärä muuttuu rasvaksi. Reaktioiden alkusekvenssi yhtyy tavanomaiseen hapettavaan tapaan, so. Aluksi asetyyli-CoA muodostuu glukoosista, mutta sitten tätä asetyyli-CoA: ta käytetään solun sytoplasmassa syntetisoimaan pitkäketjuisia rasvahappoja. Synteesimenetelmää voidaan kuvata normaalin rasvasolujen hapetusprosessin käänteiseksi. Rasvahapot tallennetaan sitten neutraaleiksi rasvoiksi (triglyseridit), jotka kertyvät kehon eri osiin. Kun tarvitaan energiaa, neutraaleille rasvoille tehdään hydrolyysi ja rasvahapot tulevat vereen. Tällöin ne adsorboituvat plasmaproteiinimolekyyleillä (albumiini ja globuliini) ja sitten ne imeytyvät eri tyyppisillä soluilla. Eläimissä ei ole mekanismeja, jotka kykenevät syntetisoimaan glukoosia rasvahapoista, mutta kasveilla on tällaisia ​​mekanismeja.

Lipidien aineenvaihdunta.

Lipidit pääsevät kehoon pääasiassa rasvahappo-triglyseridien muodossa. Haiman entsyymien vaikutuksesta suolistossa ne menevät hydrolyysiin, jonka tuotteet imeytyvät suolen seinämän soluihin. Tällöin niistä syntetisoidaan äskettäin neutraaleja rasvoja, jotka tulevat veren lymfaattisen järjestelmän läpi ja kuljetetaan joko maksaan tai talletetaan rasvakudokseen. Edellä on jo osoitettu, että rasvahapot voidaan myös syntetisoida uudelleen hiilihydraatti- prekursoreista. On huomattava, että vaikka yhden kaksoissidoksen sisällyttäminen pitkäketjuisten rasvahappojen molekyyleihin (välillä C - 9 ja C - 10) voi esiintyä nisäkässoluissa, nämä solut eivät kykene sisällyttämään toista ja kolmatta kaksoissidosta. Koska kahden ja kolmen kaksoissidoksen rasvahapot ovat tärkeässä asemassa nisäkkäiden metaboliassa, ne ovat olennaisesti vitamiineja. Siksi linolihappo (C_{18: 2}) ja linoleeniset (C_{18: 3}) Happoja kutsutaan välttämättömiksi rasvahappoiksi. Samanaikaisesti nisäkässoluissa voidaan sisällyttää neljäs kaksoissidos linoleenihappoon ja arakidonihappo voidaan muodostaa pidentämällä hiiliketjua (C_{20: 4}), myös metabolisen prosessin välttämätön osallistuja.

Lipidisynteesin prosessissa koentsyymiin A (asyyli-CoA) liittyvät rasvahappotähteet siirretään glyserofosfaattiin, fosforihapon esteriin ja glyseroliin. Tuloksena muodostuu fosfatidihappo - yhdiste, jossa yksi glyseroliryhmä esteröidään fosforihapolla ja kaksi ryhmää rasvahapoilla. Kun muodostuu neutraaleja rasvoja, fosforihappo poistetaan hydrolyysillä, ja kolmas rasvahappo sijoittuu paikalle reaktiona asyyli-CoA: n kanssa. Koentsyymi A muodostuu pantoteenihaposta (yksi vitamiineista). Sen molekyylissä on sulfhydryyli (- SH) -ryhmä, joka kykenee reagoimaan happojen kanssa muodostamaan tioestereitä. Kun muodostuu fosfolipidejä, fosfatidihappo reagoi suoraan yhden typpipohjan, kuten koliinin, etanoliamiinin tai seriinin, aktivoidun johdannaisen kanssa.

D-vitamiinia lukuun ottamatta kaikki elimistössä esiintyvät steroidit (monimutkaisten alkoholien johdannaiset) voidaan itse syntetisoida itse. Näitä ovat kolesteroli (kolesteroli), sappihapot, uros- ja naarashormonit ja lisämunuaisen hormonit. Kussakin tapauksessa asetyyli-CoA toimii synteesin lähtöaineena: syntetisoidun yhdisteen hiilirunko on muodostettu asetyyliryhmistä toistamalla toistuvasti kondensoitumista.

METABOLISMITUOTTEET

Aminohapposynteesi

Kasvit ja useimmat mikro-organismit voivat elää ja kasvaa ympäristössä, jossa niiden ravitsemukseen on saatavilla vain mineraaleja, hiilidioksidia ja vettä. Tämä tarkoittaa, että kaikki nämä organismit löytyvät niistä, nämä organismit syntetisoivat itsensä. Kaikissa elävissä soluissa olevat proteiinit on rakennettu 21 eri aminohaposta, jotka on liitetty eri sekvensseihin. Aminohapot syntetisoivat elävät organismit. Kussakin tapauksessa joukko kemiallisia reaktioita johtaa a-ketohappojen muodostumiseen. Yksi tällainen a-ketohappo, nimittäin a-ketoglutarinen (trikarboksyylihapposyklin tavanomainen komponentti), on mukana typen kiinnityksessä seuraavan yhtälön mukaisesti:

a - Ketoglutaarihappo + NH₃ + OVER CH N ®

® Glutamiinihappo + NAD.

Glutamiinihapon typpi voidaan sitten siirtää mihin tahansa muuhun a-ketohappoon vastaavan aminohapon muodostamiseksi.

Ihmiskeho ja useimmat muut eläimet säilyttivät kyvyn syntetisoida kaikkia aminohappoja yhdeksän niin sanottua lukuun ottamatta. välttämättömiä aminohappoja. Koska näitä yhdeksää vastaavia ketohappoja ei syntetisoida, välttämättömien aminohappojen on oltava peräisin elintarvikkeista.

Proteiinien synteesi.

Aminohapot tarvitaan proteiinin biosynteesiin. Biosynteesin prosessi etenee yleensä seuraavasti. Solun sytoplasmassa kukin aminohappo aktivoituu reaktiossa ATP: n kanssa ja kiinnitetään sitten tämän nimenomaisen aminohapon spesifisen ribonukleiinihappomolekyylin terminaaliryhmään. Tämä monimutkainen molekyyli sitoutuu pieneen kehoon, ns. ribosomi, asemassa, jonka ribosomiin kiinnitetty pidempi ribonukleiinihappomolekyyli määrittää. Kun kaikki nämä monimutkaiset molekyylit on kohdistettu oikein, alkuperäisen aminohapon ja ribonukleiinihapon väliset sidokset rikki ja naapureiden aminohappojen väliset sidokset syntyvät - syntetisoidaan spesifinen proteiini. Biosynteesin prosessi toimittaa proteiineja paitsi organismin kasvulle tai erittymiselle väliaineeseen. Kaikki elävien solujen proteiinit hajoavat lopulta niiden muodostaviin aminohappoihin, ja elämän ylläpitämiseksi solut täytyy syntetisoida uudelleen.

Muiden typpipitoisten yhdisteiden synteesi.

Nisäkkäissä aminohappoja käytetään paitsi proteiinibiosynteesiin myös lähtöaineena monien typpipitoisten yhdisteiden synteesissä. Aminohappotyrosiini on adrenaliinin ja noradrenaliinin hormonien esiaste. Yksinkertaisin aminohappo-glysiini on lähtöaine binynteesille puriineissa, jotka muodostavat nukleiinihappoja, ja porfyriinejä, jotka muodostavat sytokroomia ja hemoglobiinia. Aspartiinihappo on pyrimidiini- nukleiinihappojen prekursori. Metioniinin metyyliryhmä lähetetään useille muille yhdisteille kreatiinin, koliinin ja sarkosiinin biosynteesin aikana. Kreatiinibiosynteesin aikana arginiinin guanidiiniryhmä siirretään myös yhdestä yhdisteestä toiseen. Tryptofaani toimii nikotiinihapon prekursorina ja vitamiinia, kuten pantoteenihappoa, syntetisoidaan valiinista kasveissa. Kaikki nämä ovat vain muutamia esimerkkejä aminohappojen käytöstä biosynteesin prosesseissa.

Mikro-organismien ja korkeampien kasvien ammoniumionin muodossa absorboima typpi kuluu lähes kokonaan aminohappojen muodostumiseen, josta syntetisoidaan sitten monia elävien solujen typpipitoisia yhdisteitä. Ei kasveja eikä mikro-organismeja absorboi ylimääräistä typpeä. Sitä vastoin eläimissä imeytyvän typen määrä riippuu elintarvikkeen sisältämistä proteiineista. Kaikki typen pääsy elimistöön aminohappojen muodossa, jota ei käytetä biosynteesin prosesseissa, erittyy nopeasti kehosta virtsaan. Se tapahtuu seuraavasti. Maksassa käyttämättömät aminohapot siirtävät typen a-ketoglutarihappoa glutamiinihapon muodostamiseksi, joka poistetaan ammoniakkia vapauttamalla. Lisäksi ammoniakin typpi voidaan joko väliaikaisesti varastoida glutamiinin synteesillä tai sitä voidaan välittömästi käyttää maksassa virtaavan urean synteesiin.

Glutamiinilla on toinen rooli. Se voidaan hydrolysoida munuaisissa vapauttamaan ammoniakkia, joka tulee virtsaan natriumioneja vastaan. Tämä prosessi on erittäin tärkeä keino ylläpitää hapon ja emäksen tasapainoa eläimen kehossa. Lähes kaikki aminohappo, joka on johdettu aminohapoista ja mahdollisesti muista lähteistä, muuttuu maksaksi ureaksi, joten veressä ei tavallisesti ole lainkaan vapaata ammoniakkia. Joissakin olosuhteissa virtsa sisältää kuitenkin melko merkittäviä määriä ammoniakkia. Tämä ammoniakki muodostuu munuaisissa glutamiinista ja kulkeutuu virtsaan natriumioneja vastaan, jotka siten adsorboituvat ja säilyvät kehossa. Tätä prosessia tehostaa acidoosin kehittyminen, jolloin tila tarvitsee lisää natriumkationien määriä veren bikarbonaatti-ionien liialliseen sitomiseen.

Liialliset määrät pyrimidiinejä liukenevat myös maksassa useiden reaktioiden avulla, joissa ammoniakki vapautuu. Puriinien osalta niiden ylimääräinen hapettuminen tapahtuu virtsahapon muodostuessa, joka erittyy ihmisten ja muiden kädellisten virtsaan, mutta ei muissa nisäkkäissä. Linnuissa ei ole urean synteesimekanismia, ja se on virtsahappo, ei urea, joka on kaikkien typpipitoisten yhdisteiden vaihdon lopputuote.

Nukleiinihapot.

Näiden typpipitoisten yhdisteiden rakenne ja synteesi kuvataan yksityiskohtaisesti artikkelissa NUCLEIC ACIDS.

METABOLISMI-ORGAANISEN AINEIDEN YLEISET EDUSTAJAT

Voit muotoilla joitakin aineenvaihduntaan liittyviä yleisiä käsitteitä tai sääntöjä. Seuraavassa on joitakin tärkeimpiä "sääntöjä", joilla ymmärretään paremmin, miten aineenvaihdunta etenee ja jota säännellään.

1. Metaboliset reitit ovat peruuttamattomia. Hiljaisuus ei koskaan seuraa polkua, joka olisi yksinkertaisesti fuusioreaktioiden kääntäminen. Se sisältää muita entsyymejä ja muita välituotteita. Usein vastakkain suunnatut prosessit tapahtuvat solun eri osastoissa. Niinpä rasvahapot syntetisoidaan sytoplasmaan yhdellä entsyymisarjalla ja hapetetaan mitokondrioissa täysin erilaisen joukon kanssa.

2. Elävien solujen entsyymit riittävät niin, että kaikki tunnetut metaboliset reaktiot voivat edetä paljon nopeammin kuin elimistössä yleensä havaitaan. Siten soluissa on joitakin säätelymekanismeja. Avattu erilaisia ​​tällaisia ​​mekanismeja.

a) Tekijä, joka rajoittaa tietyn aineen metabolisten muutosten määrää, voi olla tämän aineen saanti soluun; tässä tapauksessa sääntely kohdistuu juuri tähän prosessiin. Esimerkiksi insuliinin rooli liittyy siihen, että se näyttää helpottavan glukoosin tunkeutumista kaikkiin soluihin, kun taas glukoosi muuttuu muunnoksilla nopeudella, jolla se toimitetaan. Samoin raudan ja kalsiumin tunkeutuminen suolesta vereen riippuu prosesseista, joiden nopeus on säädelty.

b) Aineet eivät ole aina vapaita liikkumaan solujen osastosta toiseen; On näyttöä siitä, että solunsisäistä siirtoa säätelevät jotkut steroidihormoonit.

c) Tunnistettiin kaksi "negatiivisen palautteen" servomekanismia.

Bakteereissa havaittiin esimerkkejä siitä, että jonkin reaktiosekvenssin, kuten aminohapon, tuotteen läsnäolo estää yhden tämän aminohapon muodostamiseksi tarvittavien entsyymien biosynteesin.

Kussakin tapauksessa entsyymi, jonka biosynteesi vaikuttaa, oli vastuussa tämän aminohapon synteesiin johtaneen metabolisen reitin ensimmäisestä "määritysvaiheesta" (reaktio 4 järjestelmässä).

Toinen mekanismi on hyvin tutkittu nisäkkäillä. Tämä on entsyymin lopputuotteen (meidän tapauksessamme aminohapon) yksinkertainen esto, joka on vastuussa metabolisen reitin ensimmäisestä "määritysvaiheesta".

Toinen säätelytyyppi takaisinkytkennällä toimii tapauksissa, joissa trikarboksyylihapposyklin välituotteiden hapettuminen liittyy ATP: n muodostumiseen ADP: stä ja fosfaatista oksidatiivisen fosforylaation aikana. Jos koko solun fosfaatti- ja / tai ADP-kanta on jo tyhjentynyt, hapettuminen pysähtyy ja voi jatkaa vain sen jälkeen, kun tämä varaus on jälleen riittävä. Siten hapettuminen, jonka merkitys on antaa käyttökelpoista energiaa ATP: n muodossa, tapahtuu vain, kun ATP-synteesi on mahdollista.

3. Biosynteettisiin prosesseihin liittyy suhteellisen pieni määrä rakennuspalikoita, joista kukin käytetään syntetisoimaan monia yhdisteitä. Näiden joukossa ovat asetyyli-koentsyymi A, glyserolifosfaatti, glysiini, karbamyylifosfaatti, joka tuottaa karbamyyliä (H₂N-CO-ryhmä, foolihappojohdannaiset, jotka toimivat hydroksimetyyli- ja formyyliryhmien lähteenä, S-adenosyylimetioniini - metyyliryhmien, glutamiini- ja asparagiinihappojen lähde, jotka tuottavat aminoryhmiä, ja lopuksi glutamiini - amidiryhmien lähde. Tästä suhteellisen pienestä määrästä komponentteja rakennetaan kaikki eri yhdisteet, joita löydämme elävissä organismeissa.

4. Yksinkertaiset orgaaniset yhdisteet osallistuvat harvoin metabolisiin reaktioihin suoraan. Yleensä ne on ensin aktivoitava liittämällä ne yhteen useista yhdisteistä, joita käytetään yleisesti aineenvaihdunnassa. Esimerkiksi glukoosi voidaan hapettaa vain sen jälkeen, kun se on esteröity fosforihapolla, ja sen muissa muunnoksissa se on esteröitävä uridiinidifosfaatilla. Rasvahapot eivät voi olla mukana aineenvaihduntaan ennen kuin ne muodostavat estereitä koentsyymillä A. Kukin näistä aktivaattoreista liittyy joko nukleotideihin, jotka muodostavat ribonukleiinihapon, tai on peräisin jonkinlaista vitamiinia. Tässä yhteydessä on helppo ymmärtää, miksi vitamiineja tarvitaan niin pieninä määrinä. Niitä käytetään "koentsyymien" muodostumiseen, ja kukin koentsyymimolekyyliä käytetään monta kertaa koko elimen ajan, toisin kuin perusravintoaineet (esimerkiksi glukoosi), joista kutakin molekyyliä käytetään vain kerran.

Yhteenvetona voidaan todeta, että termiä "aineenvaihdunta", joka aikaisemmin ei merkinnyt mitään monimutkaisempaa kuin pelkästään hiilihydraattien ja rasvojen käyttö kehossa, käytetään nyt viittaamaan tuhansiin entsymaattisiin reaktioihin, joiden koko joukko voidaan esittää valtavana metaboliittisten reittien verkossa, joka leikkaa monta kertaa ( tavallisten välituotteiden vuoksi) ja niitä ohjataan hyvin hienovaraisilla sääntelymekanismeilla.

MINERAALIEN AINEIDEN METABOLISMI

Suhteellinen sisältö.

Elävissä organismeissa esiintyvät eri elementit on lueteltu alla alenevassa järjestyksessä riippuen niiden suhteellisesta sisällöstä: 1) happi, hiili, vety ja typpi; 2) kalsium, fosfori, kalium ja rikki; 3) natrium, kloori, magnesium ja rauta; 4) mangaani, kupari, molybdeeni, seleeni, jodi ja sinkki; 5) alumiini, fluori, pii ja litium; 6) bromi, arseeni, lyijy ja mahdollisesti jotkut muut.

Happi, hiili, vety ja typpi ovat elementtejä, jotka muodostavat kehon pehmeät kudokset. Ne ovat osa yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja, lipidejä, proteiineja, vettä, hiilidioksidia ja ammoniakkia. Kohdissa luetellut kohteet Kuviot 2 ja 3 ovat kehossa tavallisesti yhden tai useamman epäorgaanisen yhdisteen muodossa ja elementit nn. 4, 5 ja 6 ovat vain pieniä määriä, ja siksi niitä kutsutaan mikroelementeiksi.

Jakelu kehossa.

Kalsiumia.

Kalsium on pääasiassa luukudoksessa ja hampaissa, pääasiassa fosfaatin muodossa ja pieninä määrinä karbonaatin ja fluoridin muodossa. Ruoan mukana toimitettu kalsium imeytyy pääasiassa ylempään suolistoon, jolla on heikko happoreaktio. D-vitamiini vaikuttaa tähän imeytymiseen (ihmisissä vain 20–30% kalsiumista imeytyy elintarvikkeisiin) D-vitamiinin vaikutuksesta suolen solut tuottavat erityistä proteiinia, joka sitoo kalsiumia ja helpottaa sen siirtymistä suolen seinämän läpi vereen. Absorptioon vaikuttaa myös joidenkin muiden aineiden, erityisesti fosfaatin ja oksalaatin, läsnäolo, jotka pieninä määrinä edistävät imeytymistä, ja päinvastoin, tukahduttavat sen.

Veressä noin puolet kalsiumista sitoutuu proteiiniin, loput on kalsiumioneja. Ionisoitujen ja ionisoimattomien muotojen suhde riippuu kalsiumin kokonaispitoisuudesta veressä, samoin kuin proteiini- ja fosfaattipitoisuudesta ja vetyionien pitoisuudesta (veren pH). Ei-ionisoidun kalsiumin osuus, jota proteiinitaso vaikuttaa, mahdollistaa epäsuorasti ravinnon laadun ja maksan tehokkuuden, jossa plasmaproteiinit syntetisoidaan.

Ionisoidun kalsiumin määrä vaikuttaa toisaalta D-vitamiiniin ja imeytymiseen vaikuttaviin tekijöihin, ja toisaalta parathormoni ja mahdollisesti myös D-vitamiini, koska molemmat näistä aineista säätelevät sekä kalsiumin laskeuman määrää luukudokseen että sen mobilisointia. eli luut pois. Parathormonin ylimäärä stimuloi kalsiumin vapautumista luukudoksesta, mikä johtaa sen pitoisuuden kasvuun plasmassa. Muuttamalla kalsiumin ja fosfaatin imeytymis- ja erittymisnopeutta sekä luukudoksen muodostumisnopeutta ja sen tuhoutumista nämä mekanismit kontrolloivat tarkasti kalsiumin ja fosfaatin pitoisuutta veren seerumissa. Kalsiumionit ovat sääntelytehtävissä monissa fysiologisissa prosesseissa, mukaan lukien hermoreaktiot, lihasten supistuminen, veren hyytyminen. Kalsiumin erittyminen kehosta tapahtuu tavallisesti pääasiassa (2/3) sappeen ja suolistoon ja vähäisemmässä määrin (1/3) munuaisten kautta.

Fosforia.

Fosforiaineenvaihdunta - yksi luukudoksen ja hampaiden tärkeimmistä komponenteista - riippuu pitkälti samoista tekijöistä kuin kalsiumin aineenvaihdunta. Fosfori fosfaatin muodossa on myös elimistössä satoja eri fysiologisesti tärkeitä orgaanisia estereitä. Parathormoni stimuloi fosforin erittymistä virtsaan ja sen vapautumista luukudoksesta; siten se säätää fosforin pitoisuutta veriplasmassa.

Natriumia.

Natriumilla, solunulkoisen nesteen pääkationilla, yhdessä proteiinin, kloridin ja bikarbonaatin kanssa, on ratkaiseva merkitys veren osmoottisen paineen ja pH: n (vetyionien pitoisuus) säätelyssä. Sitä vastoin solut sisältävät hyvin vähän natriumia, koska niillä on mekanismi natriumionien poistamiseksi ja kaliumionien sieppaamiseksi. Kaikki natrium, joka ylittää kehon tarpeet, erittyy nopeasti munuaisten kautta.

Koska natrium häviää kaikissa erittymisprosesseissa, se on nautittava jatkuvasti ruoan kanssa. Happoosiolla, kun on välttämätöntä, että suuret määrät anioneja (esimerkiksi kloridia tai asetoasetaattia) poistetaan elimistöstä, munuaiset estävät natriumin liiallisen häviämisen ammoniakin muodostumisesta glutamiinista. Natriumin erittymistä munuaisten kautta säätelee lisämunuaisen kuoren aldosteronin hormoni. Tämän hormonin vaikutuksesta veressä palautuu riittävästi natriumia normaalin osmoottisen paineen ja normaalin solunulkoisen nestemäärän ylläpitämiseksi.

Natriumkloridin päivittäinen tarve on 5–10 g. Tämä arvo kasvaa suuren nestemäärän imeytymisen myötä, kun hikoilu lisääntyy ja virtsa vapautuu enemmän.

Kalium.

Toisin kuin natrium, kaliumia esiintyy soluissa suurina määrinä, mutta se on alhainen solunulkoisessa nesteessä. Kaliumin pääasiallisena tehtävänä on säätää solunsisäistä osmoottista painetta ja ylläpitää hapon ja emäksen tasapainoa. Sillä on myös tärkeä rooli hermoimpulssien ja monien entsyymijärjestelmien johtamisessa, mukaan lukien ne, jotka liittyvät lihasten supistumiseen. Kalium on laajalti jakautunut luonteeltaan ja se on runsaasti missä tahansa ruokassa, joten spontaanisti kaliumpuutetta ei voi esiintyä. Plasmassa aldosteroni säätelee kaliumpitoisuutta, mikä stimuloi sen erittymistä virtsaan.

Ruoan kanssa rikki pääsee kehoon pääasiassa kahden aminohapon osana - kystiini ja metioniini. Näiden aminohappojen aineenvaihdunnan loppuvaiheissa vapautuu rikki ja hapettumisen tuloksena se muuttuu epäorgaaniseksi muotoksi. Kystiinin ja metioniinin koostumuksessa rikki on rakenteellisissa proteiineissa. Kysteiinin sulfhydryyliryhmä (-SH), johon monien entsyymien aktiivisuus riippuu, on myös tärkeä rooli.

Suurin osa rikistä erittyy virtsaan sulfaatiksi. Pieni määrä erittyneitä sulfaatteja liittyy tavallisesti orgaanisiin yhdisteisiin, kuten fenoleihin.

Magnesiumia.

Magnesiumin aineenvaihdunta on samanlainen kuin kalsiumin aineenvaihdunta ja fosfaattiyhdisteen muodossa oleva elementti on myös osa luukudosta. Magnesium on läsnä kaikissa elävissä soluissa, joissa se toimii monien entsyymijärjestelmien välttämättömänä osana; Tätä roolia osoitti vakuuttavasti esimerkki lihasten hiilihydraattiaineenvaihdunnasta. Magnesiumia, kuten kaliumia, levitetään laajalti, ja sen epäonnistumisen todennäköisyys on hyvin pieni.

Rautaa.

Rauta on hemoglobiinin ja muiden hemoproteiinien komponentti, nimittäin myoglobiini (lihashemoglobiini), sytokromit (hengityselimien entsyymit) ja katalaasi, sekä joissakin entsyymeissä, jotka eivät sisällä hemogroupeja. Rauta imeytyy ylempään suolistoon, ja tämä on ainoa elin, joka imeytyy vain silloin, kun sen syöttö kehossa on täysin tyhjä. Plasmassa rautaa kuljetetaan yhdessä proteiinin (transferriini) kanssa. Rauta ei erity munuaisissa; sen ylimäärä kerääntyy maksassa yhdessä erityisen proteiinin (ferritiini) kanssa.

Hivenaineet

Jokaisella elimistössä olevalla hivenaineella on oma erityinen toiminto, joka liittyy siihen, että se stimuloi tämän tai kyseisen entsyymin toimintaa tai vaikuttaa millään muulla tavalla siihen. Sinkki tarvitaan insuliinin kiteyttämiseen; Lisäksi se on hiilihappoanhydraasin (hiilidioksidin kuljetukseen osallistuvan entsyymin) ja eräiden muiden entsyymien komponentti. Molybdeeni ja kupari ovat myös erilaisten entsyymien olennaisia ​​komponentteja. Jodia tarvitaan trijodyroniinin, kilpirauhashormonin synteesiin. Fluori (joka sisältyy hammaskiilteeseen) estää hampaiden hajoamisen.

METABOLITIEN KÄYTTÖ

Hiilihydraatteja.

Imua.

Monosakkaridit tai yksinkertaiset sokerit, jotka vapautuvat ruoan hiilihydraattien pilkkomisen aikana, siirretään suolesta verenkiertoon imupuolen prosessin seurauksena. Imumekanismi on yksinkertaisen diffuusion ja kemiallisen reaktion (aktiivinen imu) yhdistelmä. Yksi hypoteeseista, jotka koskevat prosessin kemiallisen vaiheen luonnetta, viittaavat siihen, että tässä vaiheessa monosakkaridit yhdistyvät fosforihapon kanssa kinaasiryhmän entsyymin katalysoimassa reaktiossa, minkä jälkeen ne tunkeutuvat verisuoniin ja vapautuvat tällöin entsymaattisen defosforylaation (fosfaattisidoksen hajoaminen) seurauksena. yksi fosfataaseista. Aktiivisen imeytymisen takia eri monosakkaridit imeytyvät eri nopeuksilla ja että hiilihydraatit imeytyvät, vaikka verensokeritaso on korkeampi kuin suolistossa, ts. olosuhteissa, joissa olisi luonnollista odottaa, että he liikkuvat vastakkaiseen suuntaan - verestä suolistoon.

Homeostaasin mekanismit.

Verenkiertoon tulevat monosakkaridit lisäävät verensokeritasoa. Paastoamisen aikana glukoosipitoisuus veressä on yleensä 70-100 mg 100 ml: aan verta. Tämä taso ylläpidetään mekanismeilla, joita kutsutaan homeostaasiksi (itsestabilointia). Heti kun veren sokeritaso nousee suolen imeytymisen seurauksena, prosessit, jotka tuovat sokerin ulos verestä, tulevat voimaan, joten sen taso ei vaihdu liikaa.

Kuten glukoosi, kaikki muut monosakkaridit tulevat verenkierrosta maksaan, missä ne muunnetaan glukoosiksi. Nyt ne ovat erottamattomia sekä glukoosista, joka imeytyy, että siitä, joka oli jo kehossa, ja niille tehdään samoja metabolisia muutoksia. Yksi maksan hiilihydraattien homeostaasin mekanismeista on glykogeneesi, jonka avulla glukoosi siirretään verestä soluihin, joissa se muunnetaan glykogeeniksi. Glykogeeniä säilytetään maksassa, kunnes verensokeritaso laskee: tässä tilanteessa homeostaattinen mekanismi aiheuttaa kumuloidun glykogeenin hajoamisen glukoosiksi, joka taas tulee veren.

Muutokset ja käyttö.

Koska veri toimittaa glukoosia kaikille kehon kudoksille ja kaikki kudokset käyttävät sitä energiaksi, veren glukoosipitoisuus laskee pääasiassa sen käytön vuoksi.

Lihaksissa verensokeri muuttuu glykogeeniksi. Lihas glykogeeniä ei kuitenkaan voida käyttää glukoosin tuottamiseen, joka siirtyisi veriin. Se sisältää energiansaannin ja sen käytön nopeus riippuu lihastoiminnasta. Lihaskudos sisältää kaksi yhdistettä, joilla on suuri määrä helposti saatavilla olevaa energiaa, joka sisältää energiaa sisältäviä fosfaattisidoksia - kreatiinifosfaatti ja adenosiinitrifosfaatti (ATP). Kun nämä fosfaatti- ryhmät pilkotaan näistä yhdisteistä, energia vapautuu lihasten supistumiseen. Jotta lihas sopisi jälleen, nämä yhdisteet on palautettava alkuperäiseen muotoonsa. Tämä vaatii energiaa, jota tuottaa glykogeenin hajoamistuotteiden hapettuminen. Lihasten supistumisella glykogeeni muunnetaan glukoosifosfaatiksi ja sitten reaktiosarjan kautta fruktoosifosfaatiksi. Fruktoosidifosfaatti hajoaa kahteen kolmeen hiiliyhdisteeseen, joista sarjan vaiheiden jälkeen muodostuu ensin pyruvihappo ja lopulta maitohappo, kuten jo mainittiin hiilihydraattiaineenvaihdunnan kuvauksessa. Tämä glykogeenin muuntaminen maitohapoksi, johon liittyy energian vapautuminen, voi tapahtua ilman happea.

Kun happea ei ole, maitohappo kerääntyy lihaksiin, diffundoituu verenkiertoon ja menee maksaan, jossa siitä muodostuu taas glykogeeniä. Jos happea on riittävästi, maitohappo ei kerry lihakseen. Sen sijaan, kuten edellä on kuvattu, se hapetetaan täysin trikarboksyylihapposyklin kautta hiilidioksidiksi ja vedeksi ATP: n muodostamiseksi, jota voidaan käyttää pelkistykseen.

Hiilihydraattien aineenvaihdunta hermokudoksessa ja erytrosyyteissä poikkeaa lihasten aineenvaihdunnasta, koska glykogeeni ei ole tässä yhteydessä mukana. Tässäkin välituotteet ovat kuitenkin pyruvisia ja maitohappoja, jotka muodostuvat glukoosifosfaatin halkaisun aikana.

Glukoosia käytetään paitsi solun hengityksessä myös monissa muissa prosesseissa: laktoosin (maitosokerin) synteesiin, rasvojen muodostumiseen sekä erityisiin sokereihin, jotka muodostavat sidekudoksen polysakkarideja ja useita muita kudoksia.

Maksa glykogeeni, joka syntetisoituu hiilihydraattien imeytymisessä suolistossa, on helpoin glukoosilähde imeytymisen puuttuessa. Jos tämä lähde on käytetty loppuun, alkaa glukoogeneesin prosessi maksassa. Glukoosia muodostuu joistakin aminohapoista (100 g proteiinista 58 g glukoosia muodostuu) ja useista muista hiilihydraattiyhdisteistä, mukaan lukien neutraalien rasvojen glyserolitähteistä.

Jotkut, vaikka eivät ole niin tärkeitä, rooli hiilihydraattien metaboliassa ovat munuaiset. Ne erittävät liikaa glukoosia elimistöstä, kun sen pitoisuus veressä on liian korkea; pienemmillä pitoisuuksilla glukoosi ei käytännössä erity.

Useat hormonit osallistuvat hiilihydraatin aineenvaihdunnan säätelyyn, mukaan lukien haiman hormonit, aivolisäkkeen etupuoli ja lisämunuaisen kuori.

Haiman hormonin insuliini alentaa glukoosipitoisuutta veressä ja lisää sen pitoisuutta soluissa. Ilmeisesti se stimuloi myös glykogeenin varastointia maksassa. Kortikosteroni, lisämunuaisen kuoren hormoni, ja adrenaliini, jota lisämunuaisen kuolema tuottaa, vaikuttaa hiilihydraattien metaboliaan, stimuloimalla glykogeenin hajoamista (pääasiassa lihaksissa ja maksassa) ja glukoosin synteesiä (maksassa).

Lipidejä.

Imua.

Rasvojen ruoansulatuksen jälkeen suolistossa pääosin vapaat rasvahapot jäävät pieneen määrään kolesterolia ja lesitiiniä ja rasvapitoisia vitamiineja. Kaikki nämä aineet dispergoituvat hyvin hienosti sappisuolojen emulgoivan ja liukoisen vaikutuksen vuoksi. Solubilisoiva vaikutus liittyy yleensä epästabiilien kemiallisten yhdisteiden muodostumiseen rasvahappojen ja sappihappojen suolojen välillä. Nämä kompleksit tunkeutuvat ohutsuolen epiteelisoluihin ja hajoavat tässä rasvahappoihin ja sappisuoloihin. Jälkimmäiset siirretään maksaan ja erittyvät uudelleen sappistä, ja rasvahapot yhdistyvät glyserolin tai kolesterolin kanssa. Saadut rekonstruoidut rasvat tulevat mesenteryn imusolmukkeisiin maitomehun muodossa, ns. "Chyle". Rintakehän aluksista hylus tulee verenkiertojärjestelmään imunestejärjestelmän läpi rintakanavan kautta.

Ruoan sulatuksen jälkeen lipidipitoisuus veressä kasvaa noin 500 mg: sta (paastoarvosta) 1000 mg: aan 100 ml: aan plasmaa. Veressä olevat lipidit ovat rasvahappojen, neutraalien rasvojen, fosfolipidien (lesitiinin ja kefaliinin), kolesterolin ja kolesteroliesterien seos.

Jakeluun.

Veri kuljettaa lipidejä kehon eri kudoksiin ja erityisesti maksaan. Maksassa on kyky muuttaa sitä sisältäviä rasvahappoja. Tämä on erityisen selvää lajeissa, joissa on runsaasti tyydyttyneitä tai tyydyttymättömiä rasvahappoja sisältäviä rasvoja: näiden eläinten maksassa tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien happojen suhde muuttuu siten, että kerrostunut rasva vastaa tässä organismissa esiintyvää rasvaa.

Rasvoja maksassa käytetään joko energiaan tai siirretään vereen ja toimitetaan eri kudoksiin. Tällöin ne voidaan sisällyttää kudosten rakenteellisiin osiin, mutta suurin osa niistä on talletettu rasvapoikkoihin, joissa ne varastoidaan, kunnes energian tarve syntyy; sitten ne siirretään uudelleen maksaan ja hapetetaan täällä.

Lipidiaineenvaihduntaa, kuten hiilihydraatteja, säännellään homeostaattisesti. Liposidi- ja hiilihydraattiaineenvaihduntaan vaikuttavat homeostaasin mekanismit ilmeisesti liittyvät läheisesti toisiinsa, koska hiilihydraattien hidastuva aineenvaihdunta lisää lipidien metaboliaa ja päinvastoin.

Muutokset ja käyttö.

Neljä hiilihappoa - asetoetikkahappoa (kahden asetaattiyksikön kondensaatiotuote) ja b-hydroksybutyyria - ja kolmihiilistä yhdistettä asetonia, joka muodostuu, kun yksi hiiliatomi on pilkottu asetoetikkahaposta, kutsutaan yhdessä ketoni- (asetoni) runkoiksi. Tavallisesti ketonirungot ovat läsnä veressä pieninä määrinä. Niiden liiallinen muodostuminen vakavassa diabeteksessa johtaa niiden sisällön lisääntymiseen veressä (ketonemia) ja virtsassa (ketonuria) - tämä tila on merkitty termillä "ketoosi".

Proteiineja.

Imua.

Kun digestoidaan proteiineja ruoansulatusentsyymien kanssa, muodostuu aminohappojen ja pienten peptidien seos, joka sisältää 2-10 aminohappotähdettä. Nämä tuotteet imeytyvät suolen limakalvosta, ja tässä hydrolyysi on valmis - peptidit hajoavat myös aminohappoiksi. Veriin tulevat aminohapot sekoitetaan samojen aminohappojen kanssa, jotka löytyvät täältä. Veri sisältää suolistosta peräisin olevien aminohappojen seosta, joka muodostuu kudosproteiinien hajoamisen aikana ja jonka elimistö syntetisoi uudelleen.

Synteesi.

Kudoksissa proteiinien hajoaminen ja niiden kasvaimet ovat käynnissä. Veren aminohapot imeytyvät kudoksissa selektiivisesti lähtöaineena proteiinien rakentamiseksi, ja muut aminohapot tulevat veriin kudoksista. Rakenteellisten proteiinien lisäksi myös plasmaproteiineja sekä proteiinihormoneja ja entsyymejä altistetaan synteesille ja hajoamiselle.

Aikuisorganismissa aminohappoja tai proteiineja ei käytännössä säilytetä, joten aminohappojen poistaminen verestä tapahtuu samalla nopeudella kuin niiden tulo kudoksista vereen. Kasvavassa organismissa muodostuu uusia kudoksia, ja tämä prosessi kuluttaa enemmän aminohappoja kuin se tulee veren kudosproteiinien hajoamisen vuoksi.

Maksa osallistuu proteiinien metaboliaan aktiivisimmin. Täällä syntetisoidaan veriplasmaproteiinit - albumiini ja globuliinit - sekä maksan omat entsyymit. Näin ollen plasmaproteiinien häviämisen jälkeen albumiinin pitoisuus plasmassa palautuu intensiivisen synteesin vuoksi melko nopeasti. Maksassa olevia aminohappoja ei käytetä ainoastaan ​​proteiinien muodostumiseen, vaan myös hajoavat, joiden aikana niiden sisältämä energia uutetaan.

Muutokset ja käyttö.

Jos aminohappoja käytetään energialähteenä, aminoryhmä (–NH₂) lähetetään urean muodostumiseen, ja molekyylin typpitön jäännös hapetetaan suunnilleen samalla tavalla kuin glukoosi tai rasvahapot.

Ns. Ornitiinisykli kuvaa sitä, miten ammoniakki muutetaan ureaksi. Tässä jaksossa aminoryhmä, joka on irrotettu aminohaposta ammoniakin muodossa, kiinnitetään yhdessä hiilidioksidin kanssa ornitiinimolekyyliin sitrulliinin muodostamiseksi. Sitruliini lisää toisen typpiatomin, tällä kertaa asparagiinihaposta, ja muunnetaan arginiiniksi. Seuraavaksi arginiini hydrolysoidaan urean ja ornitiinin muodostamiseksi. Ornitiini voi nyt tulla takaisin sykliin, ja urea poistuu elimistöstä munuaisista aineenvaihdunnan yhtenä lopputuotteena. Katso myös hormonit; entsyymit; Rasvat ja öljyt; NUCLEIC ACIDS; proteiini; Vitamiineja.

Leninger A. Biokemian perusteet, vol. 1-3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, voi. 1-3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Human biochemistry, voi. 1-2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D. et ai., Molecular Cell Biology, vols. 1-3. M., 1994