Kaj je presnova?

• Hipoglikemija

Na metabolizmu ali metabolizmu se zdaj veliko govori. Vendar pa večina ljudi ne ve, kaj je metabolizem in kateri procesi se nenehno odvijajo v našem telesu.

Kaj je presnova

Presnova je kemijska transformacija, ki se pojavi v telesu vsake osebe, ko se hranila dobavljajo in do trenutka, ko končni produkti vseh transformacij in transformacij izhajajo iz nje v zunanje okolje. Z drugimi besedami, metabolizem v telesu je niz kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v njem, da bi ohranile njegovo življenjsko aktivnost. Vsi procesi, združeni s tem konceptom, omogočajo vsakemu organizmu, da se razmnožuje in razvija, hkrati pa ohranja vse svoje strukture in se odziva na vplive okolja.

Presnovni procesi

Praviloma so presnovni procesi razdeljeni na dve med seboj povezani stopnji, z drugimi besedami, presnova v telesu poteka v dveh fazah:

• Faza I Anabolizem je proces kombinacije kemijskih procesov, ki je usmerjen v tvorbo celic in komponent telesnih tkiv. Če razkrijete kemijske procese, potem pomeni sintezo aminokislin, nukleotidov, maščobnih kislin, monosaharidov, beljakovin.
• Faza II. Katabolizem je proces razdeljevanja živil in lastnih molekul v preprostejše snovi, pri čemer se sprošča energija, ki jo vsebujejo. Ravnotežje zgornjih stopenj daje harmonično delo in razvoj telesa, regulira pa ga hormon. Encimi so še ena bistvena pomočnica v presnovnem procesu. V procesu metabolizma delujejo kot nekakšen katalizator in ustvarjajo nekatere kemikalije od drugih.

Vloga metabolizma v človeškem telesu

Vedeti morate, da je metabolizem sestavljen iz vseh reakcij, zaradi katerih so zgrajene različne celice in tkiva v telesu in je pridobljena koristna energija. Ker so anabolični procesi v vsakem organizmu povezani z porabo energije za izgradnjo novih celic in molekul, katabolni procesi sproščajo energijo in tvorijo končne produkte, kot so ogljikov dioksid, amoniak, sečnina in voda.

Iz navedenega je mogoče ugotoviti, da je dobro usklajen presnovni proces v telesu ključ do dobro usklajenega in stabilnega dela vseh človeških organov, poleg tega pa služi tudi kot indikator dobrega zdravja. Ker presnova vpliva na delovanje vseh človeških organov. Vsako neravnovesje v procesu presnove lahko vodi do resnih posledic za telo, in sicer - do drugačne vrste bolezni.

Presnovne motnje se lahko pojavijo z različnimi spremembami v vsakem telesnem sistemu, vendar se to pogosto zgodi v endokrinem sistemu. Napake se lahko pojavijo z različnimi dietami in nezdravo prehrano, z živčnim preobremenitvijo in stresom. Zato je priporočljivo, da ste pozorni na svoj način življenja in prehrano. Torej, če vas skrbi za svoje zdravje, je potrebno občasno opraviti pregled telesa, ga očistiti od toksinov in seveda jesti pravilno, saj je normalizacija presnove ključ do vašega zdravja.

Zdaj veste vse o presnovi in ​​se ne sprašujete, metabolizem, kaj je to? In lahko se obrnete na zdravnika pravočasno za najmanjše motnje, ki vam bodo pomagale, da se izognete številnim težavam.

Presnova (presnova) in transformacija energije v telesu

Presnova (presnova)

Presnova ali presnova je kombinacija biokemičnih procesov in procesov celične aktivnosti. Zagotavlja obstoj živih organizmov. Obstajajo procesi asimilacije (anabolizem) in disimilacije (katabolizem). Ti procesi so različni vidiki enotnega procesa presnove in pretvorbe energije v živih organizmih.

Asimilacija

Asimilacija je proces, povezan z absorpcijo, asimilacijo in kopičenjem kemikalij, ki se uporabljajo za sintezo spojin, ki so potrebne za telo.

Izmenjava plastike

Plastična presnova je niz sinteznih reakcij, ki zagotavljajo ponovno kemično sestavo, rast celic.

Disimilacija

Disimilacija je proces, ki je povezan z razgradnjo snovi.

Izmenjava energije

Energetski metabolizem je kombinacija delitve kompleksnih spojin z sproščanjem energije. Organizmi iz okolja v procesu življenja v določenih oblikah absorbirajo energijo. Nato vrnejo enakovreden znesek v drugi obliki.

Procesi asimilacije niso vedno uravnoteženi s procesi disimilacije. Kopičenje snovi in ​​rast v razvijajočih se organizmih zagotavljata procesi asimilacije, tako da prevladujejo. Procesi disimilacije prevladujejo s pomanjkanjem hranil, intenzivnim fizičnim delom in staranjem.

Procesi asimilacije in disimilacije so tesno povezani z vrstami prehranjevanja organizmov. Glavni vir energije za žive organizme Zemlje je sončna svetloba. Posredno ali neposredno zadovoljuje njihove energetske potrebe.

Avtotrofi

Avtotrofi (od grščine. Avtostopija in trofeja - hrana, prehrana) so organizmi, ki lahko s pomočjo neke vrste energije sintetizirajo organske spojine iz anorganskih. Obstajajo fototrofi in kemotrofi.

Fototrofi

Fototrofi (od grščine. Fotografije - svetloba) - organizmi, ki za sintezo organskih spojin iz anorganske rabe energijo svetlobe. Nekaj ​​prokariotov (fotosintetizirajočih žveplovih bakterij in cianobakterij) in zelenih rastlin.

Kemotrofije

Chemotrophs (iz grščine. Chemistry - Chemistry) za sintezo organskih spojin iz anorganske rabe energije kemijskih reakcij. Med njimi so nekateri prokarioti (železne bakterije, žveplove bakterije, vezava dušika itd.). Avtotrofni procesi se bolj nanašajo na asimilacijske procese.

Heterotrofi

Heterotrofi (od grščine. Heteros - drugi) - so organizmi, ki sintetizirajo svoje organske spojine iz končnih organskih spojin, ki jih sintetizirajo drugi organizmi. Večina prokariotov, gliv in živali pripada jim. Za njih je vir energije organska snov, ki jo prejmejo iz hrane: živi organizmi, njihovi ostanki ali odpadki. Glavni procesi heterotrofnih organizmov - razgradnja snovi - temeljijo na disimilacijskih procesih.

Energija v bioloških sistemih se uporablja za zagotavljanje različnih procesov v telesu: toplotna, mehanska, kemična, električna itd. Del energije med reakcijami izmenjave energije se izgubi kot toplota, del je shranjen v visokoenergetskih kemičnih vezih nekaterih organskih spojin. Universal taka snov je adenozin trifosfat ATP. Je univerzalni kemični akumulator energije v celici.

Pod delovanjem encima se odcepi en ostanek fosforne kisline. Nato se ATP spremeni v adenozin difosfat - ADP. V tem primeru se sprosti približno 42 kJ energije. Z odstranitvijo dveh ostankov fosforne kisline nastane adenozin monofosfat - ATP (sprosti se 84 kJ energije). Molekula AMP se lahko cepi. Tako se med razgradnjo ATP sprosti velika količina energije, ki se uporablja za sintezo spojin, ki so potrebne za telo, za vzdrževanje določene telesne temperature itd.

Narava makroergičnih vezi ATP končno ni pojasnjena, čeprav večkrat presegajo energetsko intenzivnost navadnih obveznic.

Kaj je presnova?

Prihranite čas in ne vidite oglasov s storitvijo Knowledge Plus

Prihranite čas in ne vidite oglasov s storitvijo Knowledge Plus

Odgovor

Odgovor je podan

wevehadenough

Proces metabolizma v telesu :)

Povežite Knowledge Plus za dostop do vseh odgovorov. Hitro, brez oglaševanja in odmora!

Ne zamudite pomembnega - povežite Knowledge Plus, da boste takoj videli odgovor.

Oglejte si videoposnetek za dostop do odgovora

Oh ne!
Pogledi odgovorov so končani

Povežite Knowledge Plus za dostop do vseh odgovorov. Hitro, brez oglaševanja in odmora!

Ne zamudite pomembnega - povežite Knowledge Plus, da boste takoj videli odgovor.

Oglejte si videoposnetek za dostop do odgovora

Oh ne!
Pogledi odgovorov so končani

• Komentarji
• Označi kršitev

Odgovor

Odgovor je podan

Lola Stuart

niz kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v živem organizmu za ohranjanje življenja. Ti procesi omogočajo organizmom, da rastejo in se množijo, vzdržujejo svoje strukture in se odzivajo na vplive okolja. Presnova se običajno razdeli na dve stopnji: v godecatabolism se kompleksne organske snovi razgradijo na enostavnejše; V procesu anabolizma s stroški energije se sintetizirajo snovi, kot so beljakovine, sladkorji, lipidi in nukleinske kisline.

METABOLIZEM

METABOLIZEM ali presnova, kemijske transformacije, ki se pojavljajo od trenutka, ko hranila vstopijo v živi organizem do trenutka, ko končni produkti teh transformacij spustijo v zunanje okolje. Presnova vključuje vse reakcije, zaradi katerih so zgrajeni strukturni elementi celic in tkiv, ter procesi, v katerih se energija pridobiva iz snovi, ki jih vsebujejo celice. Včasih se za lažje razumevanje obeh strani metabolizma obravnavata ločeno - anabolizem in katabolizem, tj. procesov nastajanja organskih snovi in ​​procesov njihovega uničenja. Anabolični procesi so običajno povezani z porabo energije in povzročajo nastanek kompleksnih molekul iz enostavnejših, katabolne procese spremlja sproščanje energije in nastajanje takih končnih produktov (odpadkov) metabolizma kot urea, ogljikov dioksid, amonijak in voda.

Izraz »metabolizem« je vstopil v vsakdanje življenje, saj so zdravniki začeli povezovati prekomerno telesno težo ali podhranjenost, prekomerno živčnost ali, nasprotno, letargijo pacienta s povečano ali zmanjšano presnovo. Za presoje o intenzivnosti metabolizma je test za "primarno presnovo". Osnovna presnova je pokazatelj sposobnosti telesa, da proizvaja energijo. Test se izvaja na počitek v mirovanju; merjenje absorpcije kisika (O₂) in sproščanje ogljikovega dioksida (CO₂). Če primerjamo te vrednosti, ugotovimo, kako popolnoma telo uporablja ("opekline") hranila. Hormoni ščitnice vplivajo na intenzivnost presnove, zato zdravniki pri diagnosticiranju bolezni, povezanih z motnjami presnove, vedno pogosteje merijo raven teh hormonov v krvi. Glej tudi ŽITNA ŽLA.

Raziskovalne metode.

Pri proučevanju presnove katerekoli hranilne snovi se vse njene transformacije izsledijo od oblike, v kateri vstopajo v telo, do končnih proizvodov, ki se odstranijo iz telesa. V takšnih študijah se uporablja izredno raznolik nabor biokemičnih metod.

Uporaba neokrnjenih živali ali organov.

Preučevana spojina se daje živalim, nato pa se v urinu in iztrebkih določijo možni produkti pretvorbe (metaboliti) te snovi. Natančnejše informacije lahko dobimo s pregledom presnove določenega organa, kot so jetra ali možgani. V teh primerih se snov injicira v ustrezno krvno žilo, presnovki pa se določijo v krvi, ki teče iz organa.

Ker je ta postopek zelo težak, se za raziskave uporabljajo pogosto tanki deli organov. Inkubiramo jih pri sobni temperaturi ali pri telesni temperaturi v raztopinah z dodatkom snovi, katere presnovo preučujemo. Celice v takih pripravkih niso poškodovane in ker so odseki zelo tanki, snov zlahka prodre v celice in jih enostavno zapusti. Včasih nastopijo težave, ker snov prepočasi prehaja skozi celične membrane. V teh primerih se tkiva zdrobi, da se membrane uničijo, celična kaša pa se inkubira s preskusno snovjo. V teh poskusih je bilo dokazano, da vse žive celice glukozo oksidirajo v CO₂ in voda in da samo tkivo jeter lahko sintetizira sečnino.

Uporaba celic.

Tudi celice so zelo kompleksni sistemi. Imajo jedro, v okoliški citoplazmi pa so manjša telesa, tako imenovana. organele različnih velikosti in tekstur. S pomočjo ustrezne tehnike lahko tkivo "homogeniziramo" in nato podvržemo diferencialnemu centrifugiranju (separaciji) in formulacijam, ki vsebujejo samo mitohondrije, samo mikrosome ali čisto tekočino - citoplazmo. Ta zdravila lahko ločeno inkubiramo s spojino, katere presnovo preučujemo, in na ta način lahko ugotovimo, katere posebne celične strukture so vključene v njene zaporedne transformacije. Obstajajo primeri, ko se začetna reakcija odvija v citoplazmi, njen produkt se pretvori v mikrosome, produkt te transformacije pa se začne z novo reakcijo že v mitohondrijih. Inkubacija preučevane snovi z živimi celicami ali s tkivnim homogenatom običajno ne razkriva posameznih stopenj njegove presnove in samo sekvenčni poskusi, v katerih se za inkubacijo uporablja ena ali druga subcelična struktura, nam omogočajo razumevanje celotne verige dogodkov.

Uporaba radioaktivnih izotopov.

Za preučevanje presnove snovi je treba: 1) ustrezne analitske metode za določanje te snovi in ​​njenih metabolitov; in 2) metode za razlikovanje dodane snovi od iste snovi, ki je že prisotna v biološkem pripravku. Te zahteve so bile glavna ovira pri proučevanju metabolizma, dokler niso odkrili radioaktivnih izotopov elementov in predvsem radioaktivnega ogljika 14 C. S pojavom spojin, označenih s 14C, in instrumentov za merjenje šibke radioaktivnosti so te težave odpravljene. Če se biološki pripravek doda označeni maščobni kislini 14C, na primer suspenziji mitohondrijev, za določitev produktov njenih transformacij niso potrebne posebne analize; da bi ocenili hitrost njegove uporabe, je dovolj, da preprosto izmerimo radioaktivnost zaporedno proizvedenih mitohondrijskih frakcij. Ista tehnika omogoča enostavno razlikovanje med molekulami radioaktivnih maščobnih kislin, ki jih je uvedel eksperimentator, od molekul maščobnih kislin, ki so že prisotne v mitohondrijih na začetku poskusa.

Kromatografija in elektroforeza.

Poleg zgoraj navedenih zahtev potrebuje biokemik tudi metode za ločevanje mešanic, ki so sestavljene iz majhnih količin organskih snovi. Najpomembnejši med njimi - kromatografija, ki temelji na pojavu adsorpcije. Ločevanje sestavin mešanice poteka bodisi na papirju bodisi z adsorpcijo na sorbentu, ki je napolnjen s kolonami (dolge steklene cevi), čemur sledi postopno eluiranje (izpiranje) vsake od komponent.

Ločevanje z elektroforezo je odvisno od znaka in števila nabojev ioniziranih molekul. Elektroforezo izvajamo na papirju ali na nekem inertnem (neaktivnem) nosilcu, kot je škrob, celuloza ali guma.

Visoko občutljiva in učinkovita metoda ločevanja je plinska kromatografija. Uporablja se v primerih, ko so snovi, ki jih je treba ločiti, v plinastem stanju ali se lahko prenesejo na to snov.

Izolacija encimov.

Živalska, organska, tkivna sekcija, homogenat in frakcija celičnih organelov zasedajo zadnje mesto v seriji - encim, ki je sposoben katalizirati določeno kemično reakcijo. Izolacija encimov v prečiščeni obliki je pomemben del pri proučevanju metabolizma.

Kombinacija teh metod nam je omogočila sledenje glavnih presnovnih poti v večini organizmov (vključno z ljudmi), da bi ugotovili, kje potekajo ti različni procesi, in ugotovili zaporedne faze glavnih presnovnih poti. Do danes je znanih na tisoče posameznih biokemičnih reakcij, preučevali pa so se tudi encimi, ki so v njih vključeni.

Celični metabolizem.

Živa celica je zelo organiziran sistem. Ima različne strukture in encime, ki jih lahko uničijo. Vsebuje tudi velike makromolekule, ki se zaradi hidrolize (cepljenje pod vplivom vode) lahko razgradijo na manjše sestavne dele. Celica običajno vsebuje veliko kalija in zelo malo natrija, čeprav celica obstaja v okolju, kjer je veliko natrija in relativno malo kalija, in celična membrana je lahko prepustna za oba iona. Zato je celica kemijski sistem, ki je zelo daleč od ravnovesja. Ravnotežje nastopi le v procesu post mortem avtolize (samo-prebava pod vplivom lastnih encimov).

Potreba po energiji.

Za vzdrževanje sistema v stanju, ki je daleč od kemičnega ravnovesja, je potrebno opraviti delo, zato je potrebna energija. Pridobivanje te energije in opravljanje tega dela je nepogrešljiv pogoj, da celica ostane v svojem stacionarnem (normalnem) stanju, daleč od ravnovesja. Hkrati opravlja tudi druga dela, povezana z interakcijo z okoljem, na primer: v mišičnih celicah, krčenju; v živčnih celicah - prenašanje živčnih impulzov; v celicah ledvic - tvorba urina, ki se bistveno razlikuje od sestave krvne plazme; v specializiranih celicah prebavnega trakta - sinteza in izločanje prebavnih encimov; v celicah endokrinih žlez - izločanje hormonov; v celicah kresnic - sijaj; v celicah nekaterih rib - nastajanje električnih razelektritev itd.

Viri energije.

V vsakem od zgornjih primerov je neposredni vir energije, ki ga celica uporablja za proizvodnjo dela, energija, ki jo vsebuje struktura adenozin trifosfata (ATP). Zaradi narave svoje strukture je ta spojina bogata z energijo in lahko pride do preloma vezi med njegovimi fosfatnimi skupinami tako, da se sproščena energija porabi za proizvodnjo dela. Vendar pa celici ni mogoče dati energije s preprosto hidrolitično razgradnjo fosfatnih vezi ATP: v tem primeru se izgubi in se sprosti kot toplota. Postopek naj bo sestavljen iz dveh zaporednih stopenj, od katerih vsaka vključuje vmesni produkt, označen tukaj X - F (v zgornjih enačbah X in Y pomenita dve različni organski snovi; phosph - fosfat; ADP - adenozin difosfat):

Ker je ATP potreben za skoraj vsako manifestacijo celične aktivnosti, ni presenetljivo, da je presnovna aktivnost živih celic primarno usmerjena v sintezo ATP. Različni kompleksni zaporedji reakcij, ki uporabljajo potencialno kemično energijo, vsebovano v molekulah ogljikovih hidratov in maščob (lipidov), služijo temu namenu.

Metabolizem ogljikovih hidratov in lipidov

Sinteza ATP.

Anaerobna (brez kisika). Glavna vloga ogljikovih hidratov in lipidov v celičnem metabolizmu je, da njihovo cepitev v enostavnejše spojine zagotavlja sintezo ATP. Ni dvoma, da so isti procesi potekali v prvih, najbolj primitivnih celicah. Vendar pa je v ozračju brez kisika popolna oksidacija ogljikovih hidratov in maščob v CO₂ bilo je nemogoče. Te primitivne celice so imele vse mehanizme, s katerimi je prestrukturiranje strukture molekule glukoze omogočilo sintezo majhnih količin ATP. Govorimo o procesih, ki jih mikroorganizmi imenujejo fermentacija. Najbolj dobro preučimo razgradnjo glukoze v etilni alkohol in CO.₂ v kvasu.

V 11 zaporednih reakcijah, potrebnih za dokončanje te transformacije, se oblikujejo številni vmesni produkti, ki so fosfatni estri (fosfati). Njihova fosfatna skupina se prenese v adenozin difosfat (ADP) z nastankom ATP. Neto donos ATP je 2 ATP molekuli za vsako razcepljeno molekulo glukoze v fermentacijskem procesu. Podobni procesi se dogajajo v vseh živih celicah; ker dobavljajo energijo, potrebno za vitalno dejavnost, se včasih (ne povsem pravilno) imenujejo anaerobne celične respiracije.

Pri sesalcih, vključno z ljudmi, se tak proces imenuje glikoliza in njegov končni izdelek je mlečna kislina, ne alkohol in CO.₂. Celotno zaporedje reakcij glikolize, razen zadnjih dveh stopenj, je popolnoma enako procesu, ki se dogaja v celicah kvasovk.

Aerobna (z uporabo kisika). S pojavom kisika v ozračju, katerega vir je bil očitno fotosinteza rastlin, je bil med razvojem razvit mehanizem, ki zagotavlja popolno oksidacijo glukoze v CO₂ in voda, aerobni proces, pri katerem je neto donos ATP 38 ATP molekul na oksidirano molekulu glukoze. Ta proces porabe kisika v celicah za tvorbo energijsko bogatih spojin je znan kot celično dihanje (aerobno). V nasprotju z anaerobnim procesom, ki ga izvajajo citoplazmatski encimi, potekajo oksidativni procesi v mitohondrijih. V mitohondrijih se piruvična kislina, vmesni produkt, ki nastane v anaerobni fazi, oksidira v CO.₂ v šestih zaporednih reakcijah, v katerih se par elektronov prenese na skupnega akceptorja - koencim nikotinamid adenin dinukleotid (NAD). To zaporedje reakcij imenujemo cikel trikarboksilne kisline, cikel citronske kisline ali Krebsov cikel. Iz vsake molekule glukoze se tvorijo 2 molekuli piruvične kisline; 12 parov elektronov se med oksidacijo odcepi od molekule glukoze, opisano z enačbo:

Prenos elektrona

Vsak mitohondrij ima mehanizem, s katerim reducirani NAD (NAD H N, kjer je H vodik), ki nastane v ciklu trikarboksilne kisline, prenese svoj elektronski par na kisik. Prenos pa se ne zgodi neposredno. Elektroni se prenašajo »od roke do roke« in šele potem, ko preidejo skozi verigo nosilcev, se pridružijo kisiku. Ta "transportna veriga elektronov" je sestavljena iz naslednjih komponent:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid ® Coenzyme Q ®

® citokrom b ® citokrom c ® citokrom a ® O₂

Vse komponente tega sistema, ki so v mitohondrijih, so fiksirane v prostoru in povezane med seboj. Takšno stanje olajša prenos elektronov.

NAD vsebuje nikotinsko kislino (vitamin Niacin), flavin adenin dinukleotid pa vsebuje riboflavin (vitamin B).₂). Koencim Q je visoko molekularni kinon, sintetiziran v jetrih, in citokromi so tri različne beljakovine, od katerih vsaka, tako kot hemoglobin, vsebuje hemogrupu.

V verigi prenosa elektronov za vsak par elektronov, prenesenih iz NAD H v O₂, Sintetizirajo 3 molekule ATP. Ker se iz vsake molekule glukoze loči 12 parov elektronov in prenese na molekule NAD, se na molekulo glukoze oblikuje skupaj 3 = 12 = 36 ATP molekul. Ta proces nastajanja ATP med oksidacijo imenujemo oksidacijska fosforilacija.

Lipidi kot vir energije.

Maščobne kisline se lahko uporabljajo kot vir energije na enak način kot ogljikovi hidrati. Oksidacija maščobnih kislin poteka z zaporednim cepitvijo bikarbonskega fragmenta iz molekule maščobnih kislin, da nastane acetil koencim A (acetil CoA) in istočasen prenos dveh parov elektronov v vektor prenosa elektronov. Nastali acetil CoA je normalna sestavina cikla trikarboksilne kisline, kasneje pa se njegova usoda ne razlikuje od tiste pri acetil CoA, ki jo dobimo s presnovo ogljikovih hidratov. Mehanizmi sinteze ATP pri oksidaciji maščobnih kislin in metabolitov glukoze so skoraj enaki.

Če telo živali prejme energijo skoraj v celoti zaradi same oksidacije maščobnih kislin, in to se zgodi, na primer med postom ali sladkorno boleznijo, hitrost tvorbe acetil-CoA presega stopnjo oksidacije v ciklu trikarboksilne kisline. V tem primeru dodatne molekule acetil CoA reagirajo med seboj, kar ima za posledico nastajanje acetoocetne kisline in b-hidroksibutrijeve kisline. Njihovo kopičenje je vzrok za patološko stanje, tako imenovano. ketoza (vrsta acidoze), ki lahko pri hudi sladkorni bolezni povzroči komo in smrt.

Shranjevanje energije.

Živali jedo neredno in njihovo telo mora nekako shranjevati energijo, ki jo vsebuje hrana, katere vir so ogljikovi hidrati in maščobe, ki jih žival absorbira. Maščobne kisline lahko shranjujete kot nevtralne maščobe, bodisi v jetrih ali v maščobnem tkivu. Ogljikovi hidrati v velikih količinah v gastrointestinalnem traktu hidrolizirajo v glukozo ali druge sladkorje, ki se nato pretvorijo v isto glukozo v jetrih. Tukaj se sintetizira velikanski polimerni glikogen iz glukoze, tako da medsebojno izloča ostanke glukoze z izločanjem vodnih molekul (število glukoznih ostankov v molekulah glikogena doseže 30.000). Če obstaja potreba po energiji, se glikogen ponovno razgradi v glukozo v reakciji, katere produkt je glukoza fosfat. Ta glukoza fosfat je usmerjen na pot glikolize, procesa, ki je del poti za oksidacijo glukoze. V jetrih lahko glukoza fosfat tudi hidrolizira, nastala glukoza pa vstopi v krvni obtok in jo v krvi prenašajo v celice v različnih delih telesa.

Sinteza lipidov iz ogljikovih hidratov.

Če je količina ogljikovih hidratov, ki se absorbirajo iz hrane hkrati, večja od količine, ki jo je mogoče shraniti v obliki glikogena, se presežek ogljikovih hidratov pretvori v maščobo. Začetno zaporedje reakcij sovpada z običajnim oksidacijskim načinom, t.j. Sprva se acetil-CoA tvori iz glukoze, potem pa se ta acetil-CoA uporablja v citoplazmi celice za sintezo dolgotrajnih maščobnih kislin. Sintezni proces lahko opišemo kot obrat normalnega oksidacijskega procesa maščobnih celic. Maščobne kisline se nato shranijo kot nevtralne maščobe (trigliceridi), ki se kopičijo v različnih delih telesa. Ko je potrebna energija, se nevtralne maščobe podvržejo hidrolizi in maščobne kisline vstopijo v kri. Tu se adsorbirajo molekule beljakovin v plazmi (albumin in globulin) in jih nato absorbirajo celice različnih vrst. Ni mehanizmov, ki bi sposobni sintetizirati glukozo iz maščobnih kislin pri živalih, toda rastline imajo takšne mehanizme.

Presnova lipidov.

Lipidi vstopajo v telo predvsem v obliki trigliceridov maščobnih kislin. V črevesju so pod vplivom encimov trebušne slinavke podvrženi hidrolizi, katere izdelke absorbirajo celice črevesne stene. Tu se iz njih na novo sintetizirajo nevtralne maščobe, ki vstopajo v kri skozi limfni sistem in se prenašajo v jetra ali odlagajo v maščobno tkivo. Že zgoraj je bilo navedeno, da se lahko maščobne kisline ponovno sintetizirajo iz predhodnih sestavin ogljikovih hidratov. Treba je omeniti, da čeprav se lahko vključitev ene dvojne vezi v molekule dolgotrajnih maščobnih kislin (med C - 9 in C - 10) pojavijo v celicah sesalcev, te celice niso sposobne vključiti druge in tretje dvojne vezi. Ker imajo maščobne kisline z dvema in tremi dvojnimi vezmi pomembno vlogo pri presnovi sesalcev, so v bistvu vitamini. Zato je linolna (C_{18: 2}) in linolensko (C_{18: 3}Kisline se imenujejo esencialne maščobne kisline. Istočasno lahko v celicah sesalcev vključimo četrto dvojno vez v linolensko kislino, pri čemer lahko arahidonsko kislino tvorimo s podaljšanjem ogljikove verige (C)._{20: 4}), prav tako nujen udeleženec v presnovnih procesih.

V procesu sinteze lipidov se ostanki maščobnih kislin, povezani s koencimom A (acil-CoA), prenesejo v glicerofosfat, ester fosforne kisline in glicerol. Tako nastane fosfatidna kislina - spojina, v kateri je ena hidroksilna skupina glicerola zaestrena s fosforno kislino in dvema skupinama z maščobnimi kislinami. Ko se tvorijo nevtralne maščobe, se s hidrolizo odstrani fosforna kislina, tretja maščobna kislina pa se pojavi kot posledica reakcije z acil-CoA. Koencim A nastane iz pantotenske kisline (enega od vitaminov). V svoji molekuli obstaja sulfhidrilna (-SH) skupina, ki je sposobna reagirati s kislinami in tvoriti tioestre. Ko nastane fosfolipid, fosfatidna kislina reagira neposredno z aktiviranim derivatom ene od dušikovih baz, kot so holin, etanolamin ali serin.

Z izjemo vitamina D, vse steroide, ki jih najdemo v živalskih telesih (derivati ​​kompleksnih alkoholov), lahko telo enostavno sintetizira. Med njimi so holesterol (holesterol), žolčne kisline, moški in ženski spolni hormoni in nadledvični hormoni. V vsakem primeru acetil CoA služi kot izhodni material za sintezo: ogljikov skelet sintetizirane spojine je izdelan iz acetilnih skupin z večkratnim ponavljanjem kondenzacije.

METABOLIZAM PROTEINI

Sinteza aminokislin

Rastline in večina mikroorganizmov lahko živijo in rastejo v okolju, v katerem so za prehrano na voljo samo minerali, ogljikov dioksid in voda. To pomeni, da se vsi ti organizmi, ki jih najdemo v teh organizmih, sintetizirajo. Beljakovine, ki jih najdemo v vseh živih celicah, so zgrajene iz 21 vrst aminokislin, združenih v različnih zaporedjih. Aminokisline sintetizirajo živi organizmi. V vsakem primeru niz kemijskih reakcij vodi do nastanka α-keto kislin. Ena taka α-ketoacid, namreč a-ketoglutarska (običajna komponenta cikla trikarboksilne kisline), je vključena v fiksacijo dušika po naslednji enačbi:

a-ketoglutarno kislino + NH₃ + OVER CH N ®

Glutaminske kisline + NAD.

Dušik glutaminske kisline se lahko nato prenese v katerokoli drugo a-keto kislino, da se tvori ustrezna amino kislina.

Človeško telo in večina drugih živali je ohranila sposobnost sinteze vseh aminokislin, razen devetih tako imenovanih. esencialnih aminokislin. Ker ketoacidi, ki ustrezajo tem devetim, niso sintetizirani, morajo esencialne aminokisline izhajati iz hrane.

Sinteza proteinov.

Aminokisline so potrebne za biosintezo beljakovin. Proces biosinteze poteka običajno na naslednji način. V citoplazmi celice se vsaka aminokislina "aktivira" v reakciji z ATP, nato pa se veže na terminalno skupino molekule ribonukleinske kisline, specifično za to določeno aminokislino. Ta kompleksna molekula se veže na majhno telo, tako imenovano. ribosoma, na položaju, ki ga določa molekula ribonukleinske kisline, ki je vezana na ribosom. Ko so vse te kompleksne molekule pravilno poravnane, se raztrgajo vezi med prvotno aminokislino in ribonukleinsko kislino in pojavijo se vezi med sosednjimi aminokislinami - sintetizira se specifična beljakovina. Proces biosinteze zagotavlja beljakovine ne samo za rast organizma ali za izločanje v medij. Vse beljakovine živih celic sčasoma razpadejo na svoje sestavne aminokisline, zato je treba celice za ohranitev življenja ponovno sintetizirati.

Sinteza drugih spojin, ki vsebujejo dušik.

Pri sesalcih se aminokisline uporabljajo ne samo za biosintezo beljakovin, temveč tudi kot izhodiščni material za sintezo mnogih spojin, ki vsebujejo dušik. Aminokislinski tirozin je predhodnik hormonov adrenalina in noradrenalina. Najpreprostejša aminokislina glicin je izhodni material za biosintezo purinov, ki sestavljajo nukleinske kisline, in porfirini, ki sestavljajo citokrom in hemoglobin. Asparaginska kislina je prekurzor pirimidinskih nukleinskih kislin. Metilna skupina metionina se med biosintezo kreatina, holina in sarkozina prenaša na številne druge spojine. Med biosintezo kreatina se iz ene spojine v drugo prenaša tudi gvanidinska skupina arginina. Triptofan služi kot predhodnik nikotinske kisline in vitamin, kot je pantotenska kislina, se sintetizira iz valina v rastlinah. Vse to so le nekateri primeri uporabe aminokislin v procesih biosinteze.

Dušik, ki ga mikroorganizmi in višje rastline absorbirajo v obliki amonijevih ionov, se skoraj v celoti porabi za tvorbo aminokislin, iz katerih se sintetizirajo številne spojine živih celic, ki vsebujejo dušik. Niti rastline niti mikroorganizmi ne absorbirajo presežnega dušika. Nasprotno pa je pri živalih količina absorbiranega dušika odvisna od beljakovin, ki jih vsebuje živilo. Vse dušik, ki vstopa v telo v obliki aminokislin in se ne porabi v procesih biosinteze, se hitro izloči iz telesa z urinom. To se zgodi, kot sledi. V jetrih neuporabljene aminokisline prenesejo svojo dušikovo a-ketoglutarno kislino v glutaminsko kislino, ki je deaminirana in sprosti amoniak. Nadalje se lahko dušik amoniaka začasno shrani s sintezo glutamina ali pa se takoj uporabi za sintezo sečnine, ki teče v jetrih.

Glutamin ima še eno vlogo. Lahko se hidrolizira v ledvicah, da se sprosti amoniak, ki vstopi v urin v zameno za natrijeve ione. Ta proces je izredno pomemben kot sredstvo za ohranjanje kislinsko-baznega ravnovesja v telesu živali. Skoraj ves amoniak, pridobljen iz aminokislin in po možnosti iz drugih virov, se v jetrih pretvori v sečnino, tako da v krvi običajno ni skoraj nobenega prostega amoniaka. Vendar pa v nekaterih pogojih urin vsebuje precej velike količine amoniaka. Ta amoniak nastane v ledvicah iz glutamina in prehaja v urin v zameno za natrijeve ione, ki se tako ponovno adsorbirajo in zadržijo v telesu. Ta proces se poveča z razvojem acidoze, stanja, pri katerem telo potrebuje dodatne količine natrijevih kationov, da veže presežne bikarbonatne ione v krvi.

Prekomerne količine pirimidinov se raztopijo tudi v jetrih s serijo reakcij, pri katerih se sprosti amoniak. Kot pri purinih se njihov presežek oksidira z nastankom sečne kisline, ki se izloča z urinom ljudi in drugih primatov, ne pa tudi pri drugih sesalcih. Pri pticah ni mehanizma za sintezo sečnine in to je sečna kislina in ne sečnina, ki je njihov končni produkt izmenjave vseh spojin, ki vsebujejo dušik.

Nukleinske kisline.

Struktura in sinteza teh spojin, ki vsebujejo dušik, je podrobno opisana v članku NUCLEIC ACIDS.

SPLOŠNE PREDSTAVITVE METABOLIZM ORGANSKIH SNOVI

Lahko oblikujete nekaj splošnih konceptov ali "pravil" v zvezi s presnovo. V nadaljevanju so navedena nekatera glavna pravila, ki bolje razumejo, kako poteka presnova in je urejena.

1. Metabolne poti so nepovratne. Razpad nikoli ne sledi poti, ki bi bila preprosto povratna fuzijska reakcija. Vključuje druge encime in druge vmesne produkte. Pogosto se nasprotno usmerjeni procesi odvijajo v različnih predelih celice. Tako se maščobne kisline sintetizirajo v citoplazmi s sodelovanjem ene skupine encimov in oksidirajo v mitohondrijih s sodelovanjem popolnoma drugačnega niza.

2. Enzimi v živih celicah so dovolj, da se lahko vsi znani metabolni reakciji nadaljujejo veliko hitreje, kot je to običajno v telesu. Posledično v celicah obstajajo nekateri regulativni mehanizmi. Odprli so različne vrste takih mehanizmov.

a) Faktor, ki omejuje hitrost presnovnih transformacij dane snovi, je lahko vnos te snovi v celico; v tem primeru je regulacija usmerjena prav na ta proces. Vloga insulina, na primer, je povezana z dejstvom, da se zdi, da olajša prodiranje glukoze v vse celice, medtem ko se glukoza pretvori s hitrostjo, s katero se dobavlja. Podobno je prodiranje železa in kalcija iz črevesja v kri odvisno od procesov, katerih hitrost je regulirana.

b) snovi se še zdaleč ne morejo prosto premikati iz enega oddelka celic v drugega; Obstajajo dokazi, da znotrajcelični prenos regulirajo nekateri steroidni hormoni.

c) Identificirane so bile dve vrsti servomehanizmov »negativne povratne informacije«.

V bakterijah so bili ugotovljeni primeri, da prisotnost produkta nekega zaporedja reakcij, na primer aminokisline, inhibira biosintezo enega od encimov, potrebnih za tvorbo te aminokisline.

V vsakem primeru je bil encim, na katerega vpliva biosinteza, odgovoren za prvo "določanje" stopnje (reakcija 4 v shemi) presnovne poti, ki vodi do sinteze te aminokisline.

Drugi mehanizem je dobro raziskan pri sesalcih. To je preprosto zaviranje končnega produkta (v našem primeru aminokisline) encima, ki je odgovoren za prvo "določanje" stopnje presnovne poti.

Druga vrsta regulacije povratnih informacij deluje v primerih, ko je oksidacija vmesnih produktov cikla trikarboksilne kisline povezana z nastajanjem ATP iz ADP in fosfata med oksidativno fosforilacijo. Če je celotna zaloga fosfata in / ali ADP v celici že izčrpana, se oksidacija ustavi in ​​lahko nadaljuje šele potem, ko je ta rezerva spet zadostna. Tako se oksidacija, katere pomen je, da dobavlja uporabno energijo v obliki ATP, pojavlja le, če je možna sinteza ATP.

3. Relativno majhno število gradnikov je vključenih v biosintetske procese, od katerih se vsak sintetizira več spojin. Med njimi so acetil koencim A, glicerol fosfat, glicin, karbamil fosfat, ki zagotavlja karbamil (H)₂Skupina N - CO–, derivati ​​folne kisline, ki služijo kot vir hidroksimetilnih in formilnih skupin, S-adenozilmetionin - vir metilnih skupin, glutaminske in aspartinske kisline, ki oskrbujejo amino skupine, in nazadnje, glutamin - vir amidnih skupin. Iz tega relativno majhnega števila sestavin so zgrajene vse različne spojine, ki jih najdemo v živih organizmih.

4. Preproste organske spojine redko sodelujejo v presnovnih reakcijah neposredno. Ponavadi jih je treba najprej aktivirati z vezavo na eno od številnih spojin, ki se splošno uporabljajo pri presnovi. Glukoza, na primer, se lahko oksidira šele potem, ko je bila esterificirana s fosforno kislino, za druge transformacije pa jo je treba esterificirati z uridin difosfatom. Maščobne kisline ne morejo sodelovati v presnovnih transformacijah, preden tvorijo estre s koencimom A. Vsak od teh aktivatorjev je bodisi povezan z enim od nukleotidov, ki sestavljajo ribonukleinsko kislino, bodisi iz neke vrste vitamina. V zvezi s tem je enostavno razumeti, zakaj so v tako majhnih količinah potrebni vitamini. Porabijo se za tvorbo "koencimov", vsaka molekula koencima pa se uporablja večkrat skozi življenje organizma, za razliko od osnovnih hranil (npr. Glukoze), katerih molekula se uporablja samo enkrat.

Za zaključek, izraz "metabolizem", ki je prej pomenil nič bolj zapletenega kot preprosto uporabo ogljikovih hidratov in maščob v telesu, se zdaj uporablja za sklicevanje na tisoče encimskih reakcij, katerih celoten sklop je lahko predstavljen kot ogromna mreža presnovnih poti, ki se mnogokrat presečejo ( zaradi prisotnosti običajnih vmesnih proizvodov) in nadzorovanih z zelo subtilnimi regulativnimi mehanizmi.

METABOLIZEM MINERALNIH SNOVI

Relativna vsebina.

Različni elementi, ki jih najdemo v živih organizmih, so navedeni spodaj v padajočem vrstnem redu glede na njihovo relativno vsebnost: 1) kisik, ogljik, vodik in dušik; 2) kalcij, fosfor, kalij in žveplo; 3) natrij, klor, magnezij in železo; 4) mangan, baker, molibden, selen, jod in cink; 5) aluminij, fluor, silicij in litij; 6) brom, arzen, svinec in morda nekateri drugi.

Kisik, ogljik, vodik in dušik so elementi, ki tvorijo mehko tkivo telesa. So del spojin, kot so ogljikovi hidrati, lipidi, beljakovine, voda, ogljikov dioksid in amoniak. Postavke, navedene v klavzulah 2 in 3, sta v telesu običajno v obliki ene ali več anorganskih spojin, in elementi nn. 4, 5 in 6 so prisotni le v sledovih in se zato imenujejo mikroelementi.

Porazdelitev v telesu.

Kalcij.

Kalcij je prisoten predvsem v kostnem tkivu in v zobih, večinoma v obliki fosfata in v majhnih količinah v obliki karbonata in fluorida. Kalcij, ki se dobavlja s hrano, se absorbira predvsem v zgornjem črevesju, ki ima šibko kislinsko reakcijo. Vitamin D prispeva k tej absorpciji (pri ljudeh se v hrani absorbira le 20-30% kalcija.) Pod delovanjem vitamina D tvorijo črevesne celice posebno beljakovino, ki veže kalcij in olajša njen prenos skozi črevesno steno v kri. Na absorpcijo vpliva tudi prisotnost nekaterih drugih snovi, zlasti fosfatnih in oksalatnih, ki v majhnih količinah spodbujajo absorpcijo, v veliki meri pa jo zavirajo.

V krvi je približno polovica kalcija vezana na beljakovine, ostalo pa na kalcijeve ione. Razmerje med ioniziranimi in neioniziranimi oblikami je odvisno od skupne koncentracije kalcija v krvi ter vsebnosti beljakovin in fosfatov ter koncentracije vodikovih ionov (pH v krvi). Delež neioniziranega kalcija, na katerega vpliva raven beljakovin, omogoča posredno presojo kakovosti prehrane in učinkovitosti jeter, v katerih se sintetizirajo plazemski proteini.

Na količino ioniziranega kalcija vplivajo, na eni strani, vitamin D in dejavniki, ki vplivajo na absorpcijo, na drugi pa obščitnični hormon in po možnosti tudi vitamin D, saj obe snovi uravnavata hitrost odlaganja kalcija v kostnem tkivu in njegovo mobilizacijo. t.j. izpiranje kosti. Prekomerni paratiroidni hormon spodbuja sproščanje kalcija iz kostnega tkiva, kar vodi do povečanja njegove koncentracije v plazmi. S spremembo hitrosti absorpcije in izločanja kalcija in fosfata ter hitrosti nastajanja kostnega tkiva in njegovega uničenja ti mehanizmi strogo nadzorujejo koncentracijo kalcija in fosfata v krvnem serumu. Kalcijevi ioni imajo regulativno vlogo v številnih fizioloških procesih, vključno z živčnimi reakcijami, krčenjem mišic, strjevanjem krvi. Izločanje kalcija iz telesa poteka običajno večinoma (2/3) skozi žolč in črevo ter v manjši meri (1/3) skozi ledvice.

Fosfor.

Presnova fosforja - ena glavnih sestavin kostnega tkiva in zob - je v veliki meri odvisna od enakih dejavnikov kot je presnova kalcija. Fosfor v obliki fosfata je prisoten tudi v telesu v stotinah različnih fiziološko pomembnih organskih estrov. Paratiroidni hormon spodbuja izločanje fosforja v urin in njegovo sproščanje iz kostnega tkiva; s tem uravnava koncentracijo fosforja v krvni plazmi.

Natrij.

Natrij, glavno sredstvo zunajcelične tekočine, skupaj z beljakovinami, kloridom in bikarbonatom, igra ključno vlogo pri uravnavanju osmotskega tlaka in pH (koncentracija vodikovih ionov) v krvi. Nasprotno, celice vsebujejo zelo malo natrija, saj imajo mehanizem za odstranjevanje natrijevih ionov in ujetje kalijevih ionov. Vse natrija, ki presega potrebe telesa, se zelo hitro izloči skozi ledvice.

Ker se natrij izgubi v vseh procesih izločanja, ga je treba stalno jemati s hrano. V acidozi, ko je potrebno iz telesa odstraniti velike količine anionov (npr. Klorid ali acetoacetat), ledvice preprečijo pretirano izgubo natrija zaradi nastanka amonijaka iz glutamina. Izločanje natrija skozi ledvice regulira hormon nadledvične skorje aldosterona. Pod delovanjem tega hormona se dovolj krvi vrne v kri, da se ohrani normalni osmotski tlak in normalni obseg zunajcelične tekočine.

Dnevna potreba po natrijevem kloridu je 5–10 g, kar se poveča z absorpcijo velikih količin tekočine, ko se potenje poveča in se sprosti več urina.

Kalij.

Za razliko od natrija se kalij nahaja v celicah v velikih količinah, v zunajcelični tekočini pa je nizek. Glavna funkcija kalija je uravnavanje znotrajceličnega osmotskega tlaka in vzdrževanje kislinsko-baznega ravnovesja. Prav tako igra pomembno vlogo pri vodenju živčnih impulzov in v mnogih encimskih sistemih, vključno s tistimi, ki sodelujejo pri krčenju mišic. Kalij je v naravi široko porazdeljen in ima veliko hrane, tako da spontano pomanjkanje kalija ne more nastati. Koncentracija kalija v plazmi ureja aldosterona, ki spodbuja njegovo izločanje z urinom.

Z živilom žveplo vstopi v telo predvsem kot del dveh aminokislin - cistina in metionina. Na končnih stopnjah presnove teh aminokislin se sprosti žveplo in se kot posledica oksidacije pretvori v anorgansko obliko. V sestavi cistina in metionina je v strukturnih beljakovinah prisotno žveplo. Pomembno vlogo ima tudi sulfidirilna (–SH) skupina cisteina, od katere je odvisna aktivnost mnogih encimov.

Večina žvepla se izloči v urinu v obliki sulfata. Majhna količina izločenega sulfata je običajno povezana z organskimi spojinami, kot so fenoli.

Magnezij.

Presnova magnezija je podobna presnovi kalcija in v obliki kompleksa s fosfatom tvori tudi del kostnega tkiva. Magnezij je prisoten v vseh živih celicah, kjer deluje kot nujna sestavina mnogih encimskih sistemov; To vlogo je prepričljivo pokazal primer presnove ogljikovih hidratov v mišicah. Magnezij, kot je kalij, je široko porazdeljen in verjetnost njegovega propada je zelo majhna.

Železo

Železo je sestavni del hemoglobina in drugih hemoproteinov, in sicer mioglobina (mišičnega hemoglobina), citokromov (respiratornih encimov) in katalaze, pa tudi nekaterih encimov, ki ne vsebujejo hemogrupov. Železo se absorbira v zgornjem delu črevesja in to je edini element, ki se absorbira šele, ko je njegova oskrba v telesu popolnoma izčrpana. V plazmi se železo prenaša skupaj z beljakovinami (transferinom). Železo se ne izloča skozi ledvice; njegov presežek se kopiči v jetrih v povezavi s posebno beljakovino (feritin).

Elementi v sledovih

Vsak element v sledovih, ki je prisoten v telesu, ima svojo posebno funkcijo, povezano z dejstvom, da stimulira delovanje tega ali tistega encima ali na kakršenkoli drug način vpliva nanj. Cink je potreben za kristalizacijo insulina; Poleg tega je sestavni del karboanhidraze (encima, ki sodeluje pri transportu ogljikovega dioksida) in nekaterih drugih encimov. Molibden in baker sta tudi bistvena sestavina različnih encimov. Jod je potreben za sintezo trijodotironina, tiroidnega hormona. Fluorid (vključen v zobno sklenino) pomaga preprečevati propadanje zob.

UPORABA METABOLITOV

Ogljikovi hidrati.

Sesanje

Monosaharidi ali enostavni sladkorji, ki se sproščajo med prebavo ogljikovih hidratov, se prenesejo iz črevesja v krvni obtok zaradi procesa, ki se imenuje sesanje. Sesalni mehanizem je kombinacija enostavne difuzije in kemijske reakcije (aktivno sesanje). Ena od hipotez o naravi kemijske faze procesa kaže, da se v tej fazi monosaharidi kombinirajo s fosforno kislino v reakciji, ki jo katalizira encim iz skupine kinaz, nato pa prodrejo v krvne žile in tukaj se sproščajo zaradi katalizirane encimske defosforilacije (razgradnja fosfatne vezi). eno od fosfataz. Zaradi aktivne absorpcije se različni monosaharidi absorbirajo pri različnih hitrostih in se ogljikovi hidrati absorbirajo, tudi če je raven sladkorja v krvi višja kot v črevesju, tj. v razmerah, kjer bi bilo naravno pričakovati, da se bodo gibale v nasprotni smeri - iz krvi v črevo.

Mehanizmi homeostaze.

Monosaharidi, ki vstopajo v krvni obtok, zvišujejo raven krvnega sladkorja. Pri tešče je koncentracija glukoze v krvi običajno od 70 do 100 mg na 100 ml krvi. Ta raven se vzdržuje z mehanizmi, imenovanimi mehanizmi homeostaze (samo-stabilizacija). Takoj, ko se raven sladkorja v krvi poveča zaradi absorpcije iz črevesja, začnejo veljati procesi, ki prinašajo sladkor iz krvi, tako da se njegova raven ne spreminja preveč.

Tako kot glukoza tudi vsi drugi monosaharidi prihajajo iz krvnega obtoka v jetra, kjer se pretvorijo v glukozo. Zdaj se ne razlikujejo od glukoze, ki se absorbira, in od tiste, ki je že bila v telesu, in se podvrže enakim presnovnim spremembam. Eden od mehanizmov homeostaze ogljikovih hidratov, ki deluje v jetrih, je glikogeneza, s katero se glukoza prenese iz krvi v celice, kjer se pretvori v glikogen. Glikogen se shranjuje v jetrih, dokler ne pride do znižanja ravni sladkorja v krvi: v tem primeru bo homeostatski mehanizem povzročil razgradnjo nakopičenega glikogena na glukozo, ki spet vstopi v kri.

Transformacije in uporaba.

Ker kri prinaša glukozo v vsa telesna tkiva in vsa tkiva jo uporabljajo za energijo, se raven glukoze v krvi zmanjša predvsem zaradi njene uporabe.

V mišicah se glukoza v krvi pretvori v glikogen. Vendar se glikogen v mišicah ne more uporabiti za proizvodnjo glukoze, ki bi prešla v kri. Vsebuje oskrbo z energijo, hitrost uporabe pa je odvisna od mišične aktivnosti. Mišično tkivo vsebuje dve spojini z veliko zalogo razpoložljive energije v obliki energijsko bogatih fosfatnih vezi - kreatin fosfat in adenozin trifosfat (ATP). Ko se te fosfatne skupine ločijo od teh spojin, se sprosti energija za krčenje mišic. Da bi se mišice zopet skrčile, je treba te spojine obnoviti v prvotno obliko. To zahteva energijo, ki jo dobimo z oksidacijo produktov razgradnje glikogena. Z mišično kontrakcijo se glikogen pretvori v glukozni fosfat, nato pa skozi vrsto reakcij na fruktozni difosfat. Fruktozni difosfat se razgradi v dve trikarbonski spojini, od katerih se po nizu stopenj najprej oblikuje piruvična kislina in na koncu mlečna kislina, kot je že omenjeno v opisu presnove ogljikovih hidratov. Ta pretvorba glikogena v mlečno kislino, ki jo spremlja sproščanje energije, se lahko pojavi v odsotnosti kisika.

Zaradi pomanjkanja kisika se mlečna kislina kopiči v mišicah, razprši v krvni obtok in vstopi v jetra, kjer se iz nje ponovno oblikuje glikogen. Če je kisika dovolj, se mlečna kislina ne kopiči v mišicah. Namesto tega, kot je opisano zgoraj, se popolnoma oksidira skozi cikel trikarboksilne kisline v ogljikov dioksid in vodo, da se tvori ATP, ki se lahko uporabi za redukcijo.

Presnova ogljikovih hidratov v živčnem tkivu in eritrocitih se razlikuje od presnove v mišicah, pri čemer glikogen tukaj ni vključen. Tudi tu so vmesni produkti piruvična in mlečna kislina, ki nastanejo pri delitvi glukoze fosfata.

Glukoza se uporablja ne samo v celičnem dihanju, temveč tudi v mnogih drugih procesih: sintezi laktoze (mlečni sladkor), tvorbi maščob in posebnih sladkorjev, ki sestavljajo polisaharide vezivnega tkiva in številna druga tkiva.

Glikogen jeter, ki ga sintetizira absorpcija ogljikovih hidratov v črevesju, je najbolj dostopen vir glukoze, kadar je absorpcija odsotna. Če se ta vir izčrpa, se začne proces glukoneogeneze v jetrih. Glukozo tvorijo nekatere aminokisline (iz 100 g beljakovin nastane 58 g glukoze) in več drugih ne-ogljikovih hidratov, vključno z glicerolnimi ostanki nevtralnih maščob.

Nekatere, čeprav ne tako pomembne, vloge v presnovi ogljikovih hidratov so ledvice. Iz telesa izločajo odvečno glukozo, če je koncentracija v krvi previsoka; pri nižjih koncentracijah se glukoza praktično ne izloča.

Več hormonov je vključenih v uravnavanje presnove ogljikovih hidratov, vključno s hormoni trebušne slinavke, prednjo hipofizo in skorjo nadledvične žleze.

Hormon pankreasa insulin zmanjša koncentracijo glukoze v krvi in ​​poveča njeno koncentracijo v celicah. Očitno tudi stimulira shranjevanje glikogena v jetrih. Kortikosteron, hormon skorje nadledvične žleze, in adrenalin, ki ga povzroča nadledvična medula, vpliva na presnovo ogljikovih hidratov, spodbuja razgradnjo glikogena (predvsem v mišicah in jetrih) in sintezo glukoze (v jetrih).

Lipidi.

Sesanje

V črevesju po prebavi maščob ostanejo večinoma proste maščobne kisline z majhnim dodatkom holesterola in lecitina ter sledovi maščobnih vitaminov. Vse te snovi so zelo fino razpršene zaradi emulgirnega in solubilizacijskega učinka žolčnih soli. Solubilizirajoče delovanje je običajno povezano z nastankom nestabilnih kemičnih spojin med maščobnimi kislinami in solmi žolčnih kislin. Ti kompleksi prodrejo v epitelne celice tankega črevesa in se tu razgradijo v maščobne kisline in žolčne soli. Slednji se prenesejo v jetra in ponovno izločijo iz žolča, maščobne kisline pa se vključijo v kombinacijo z glicerolom ali holesterolom. Tako dobljene rekonstruirane maščobe vstopajo v limfne žile mezenterij v obliki mlečnega soka, tako imenovanega. "Hilusa." Hylus vstopa v krvni obtok skozi limfni sistem skozi prsni kanal iz žil iz mezenterij.

Po prebavi hrane se vsebnost lipidov v krvi poveča od približno 500 mg (na tešče) do 1000 mg na 100 ml plazme. Lipidi v krvi so mešanica maščobnih kislin, nevtralnih maščob, fosfolipidov (lecitin in kefalin), holesterola in estrov holesterola.

Distribucija

Kri oskrbuje lipide z različnimi telesnimi tkivi, zlasti v jetrih. Jetra so sposobna spreminjati vnos maščobnih kislin. To je zlasti izrazito pri vrstah, ki shranjujejo maščobe z visoko vsebnostjo nasičenih ali nenasičenih maščobnih kislin: razmerje med nasičenimi in nenasičenimi kislinami v jetrih teh živali se spreminja tako, da odložena maščoba ustreza maščobi, ki je del tega organizma.

Maščobe v jetrih se uporabljajo za pridobivanje energije ali pa se prenašajo v kri in dostavljajo v različna tkiva. Tu se lahko vključijo v strukturne elemente tkiv, vendar jih večina odlagajo v skladišča maščob, kjer se shranjujejo, dokler se ne pojavi potreba po energiji; nato se ponovno prenesejo v jetra in tu oksidirajo.

Presnova lipidov, kot ogljikovi hidrati, je urejena homeostaticno. Mehanizmi homeostaze, ki vplivajo na metabolizem lipidov in ogljikovih hidratov, so očitno tesno povezani, saj upočasnjena presnova ogljikovih hidratov povečuje presnovo lipidov in obratno.

Transformacije in uporaba.

Štiri ogljikove kisline - acetocetna kislina (kondenzacijski produkt dveh acetatnih enot) in b-hidroksi butirin - in tri-ogljikova spojina aceton, ki nastane, ko je en atom ogljika razcepljen iz acetoocetne kisline, so skupaj znani kot ketonska (acetonska) telesa. Običajno so v krvi v majhnih količinah prisotni ketonski telesi. Njihova prekomerna tvorba v hudi sladkorni bolezni vodi do povečanja njihove vsebnosti v krvi (ketonemija) in v urinu (ketonurija) - to stanje označuje izraz "ketoza".

Veverice.

Sesanje

Ob prebavljanju beljakovin s prebavnimi encimi nastane zmes aminokislin in majhnih peptidov, ki vsebujejo od dva do deset aminokislinskih ostankov. Te izdelke absorbira črevesna sluznica in tukaj se zaključi hidroliza - peptidi se razgradijo tudi v aminokisline. Aminokisline, ki vstopajo v kri, so pomešane z istimi aminokislinami, ki jih najdemo tukaj. Kri vsebuje mešanico aminokislin iz črevesja, ki nastanejo med razgradnjo tkivnih beljakovin in jih telo ponovno sintetizira.

Sinteza

V tkivih poteka razgradnja beljakovin in njihova neoplazma. Aminokisline v krvi se tkiva selektivno absorbirajo kot začetni material za izgradnjo beljakovin, druge aminokisline pa vstopajo v kri iz tkiv. Ne samo strukturne beljakovine, ampak tudi beljakovine v plazmi, pa tudi proteinski hormoni in encimi, so predmet sinteze in razpada.

V odraslem organizmu aminokisline ali beljakovine praktično niso shranjene, zato se odstranitev aminokislin iz krvi pojavi z enako hitrostjo kot njihov vstop iz tkiv v kri. V rastočem organizmu nastajajo nova tkiva in ta proces porabi več aminokislin, kot jih vnese v kri zaradi razgradnje tkivnih proteinov.

Jetra so najbolj aktivna v presnovi beljakovin. Tu se sintetizirajo beljakovine krvne plazme - albumin in globulini - kot tudi lastni jetrni encimi. Tako se z izgubo beljakovin v plazmi vsebnost albumina v plazmi obnovi - zaradi intenzivne sinteze - precej hitro. Aminokisline v jetrih se ne uporabljajo samo za tvorbo beljakovin, ampak se tudi razgradijo, med katerimi se pridobiva energija, ki jo vsebujejo.

Transformacije in uporaba.

Če se aminokisline uporabljajo kot vir energije, potem amino skupina (-NH₂) se pošlje na tvorbo sečnine in ostanek molekule brez dušika oksidira na približno enak način kot glukoza ali maščobne kisline.

Tako imenovani "ornitinski cikel" opisuje, kako se amoniak pretvori v sečnino. V tem ciklu je amino skupina, ločena od aminokisline v obliki amoniaka, povezana z ogljikovim dioksidom v molekuli ornitina, da nastane citrulin. Citrulin dodaja drugi atom dušika, tokrat iz asparaginske kisline, in se pretvori v arginin. Nato se arginin hidrolizira, da nastane sečnina in ornitin. Ornitin lahko zdaj ponovno vstopi v cikel in sečnina se iz telesa izloči skozi ledvice kot eden od končnih produktov presnove. Glej tudi hormone; ENZYME; MASTI IN OLJA; NUKLEČNE KISLINE; PROTEINI; VITAMINI.

Leninger A. Osnove biokemije, vol. 1–3. M., 1985
Streier L. Biochemistry, vol. 1–3. M., 1985
Murray R., Grenner D., Meies P., Rodwell V. Biokemija človeka, vol. 1–2. M., 1993
Alberts, B., Bray, D., Luce, D., et al., Molecular Cell Biology, vol. 1–3. M., 1994