Промежуточный метаболизм

Справочный материал по Физиологии.

Глава 21 – Метаболизм и теплорегуляция.

Живы организмы — термодинамически полуоткрытая система — находятся в неизменной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ и энергии.

Обмен веществ

Обмен веществ (рис. 21–1А) включает три шага: поступление веществ в организм (дыхание и питание), метаболизм (катаболизм и анаболизм) и выделение конечных Промежуточный метаболизм товаров из организма.

Рис. 21-1. А. Общая схема обмена веществ и энергии. 1 — пищеварение; 2 — катаболизм; 3 — анаболизм; 4 — распад структурно-функциональных компонент клеток; 5 — выведение из организма. [9]. Б. Био перевоплощения энергии.

· Поступление веществ в организм происходит в итоге дыхания (кислород) и питания. В ЖКТ продукты питания перевариваются, другими словами расщепляются до обычных веществ. При переваривании происходит гидролиз полимеров (белков Промежуточный метаболизм, полисахаридов и других сложных органических веществ) до мономеров, всасывающихся в кровь и включающихся в промежный обмен.

· Промежный обмен (внутриклеточный метаболизм) включает два типа реакций: катаболизм и анаболизм.

à Катаболизм — процесс расщепления органических молекул до конечных товаров. Конечные продукты перевоплощений органических веществ — СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма врубаются метаболиты Промежуточный метаболизм, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонент клеток. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).

à Анаболизм соединяет воединыжды биосинтетические процессы, когда строй блоки соединяются в сложные макромолекулы. В анаболических реакциях употребляется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).

à Интенсивность метаболизма. На интенсивность метаболизма оказывают влияние: Ú мышечная работа (­) Ú недавнешнее употребление еды Промежуточный метаболизм (­), Ú высочайшая и низкая температура среды (­), Ú рост, масса и площадь коже (­), Ú пол (­ у парней), Ú эмоциональное состояние (­ либо ¯), Ú возраст (¯ после 30 лет жизни), Ú температура тела (прямо пропорционально ­ либо ¯), Ú йодсодержащие гормоны щитовидной железы и адреналин (­).

ò Мышечная работа наращивает потребление O2 не только лишь во время работы, да и в Промежуточный метаболизм течение длительного времени после неё.

ò Приём еды. Сходу после пищи интенсивность метаболизма возрастает за счёт специфичного динамического деяния еды. Энергия специфичного динамического деяния еды является неотклонимой энергией, которая затрачивается на процессы ассимиляции в организме. Специфичное динамическое действие еды длится 4–6 ч.

ò Температура среды провоцирует интенсивность метаболизма. Когда температура среды становится ниже температуры Промежуточный метаболизм тела, то врубаются механизмы сохранения тепла (к примеру, дрожательный механизм), в итоге чего интенсивность метаболизма увеличивается. Когда высочайшая температура среды увеличивает температуру тела, то появляется общее ускорение процессов обмена, и интенсивность метаболизма также растет.

Баланс энергии

В организме насчитывается 5 форм энергии: хим, механическая, осмотическая, электронная и термическая. Клеточки тела способны использовать энергию Промежуточный метаболизм только из 1-го источника — хим энергию, выделяющуюся при экзергонических реакциях. Хим энергия организма может преобразовываться во все другие формы энергии (рис. 21–1Б).

· В согласовании с первым законом термодинамики энергия не может появляться из ничего и исчезать безо всяких следов. Этот закон применим к живым системам в том смысле Промежуточный метаболизм, что энергия, получаемая организмом, должна быть сравнимой с энергией, выделяемой им. Отношения меж компонентами, вовлекаемыми в баланс меж получаемой и затраченной энергией, могут быть представлены уравнением:

хим энергия еды = термическая энергия
+ энергия работы (издержки на физическую активность)
± хим припас энергии

Отсюда вытекают последующие позиции.

à Количество энергии, выделяемой в единицу времени, определяет уровень метаболической Промежуточный метаболизм активности.

à Вся энергия организма поступает из 1-го источника — хим энергии еды. Значимая часть энергии выделяется в виде тепла, скорость образования которого варьирует зависимо от событий. К примеру, скорость теплопродукции выше у работающего человека, чем в состоянии покоя. Потребление еды увеличивает теплообразование по сопоставлению с периодом голодания. Теплообразование подвержено Промежуточный метаболизм воздействию окружающей температуры, находится в зависимости от уровня циркулирующих гормонов, возраста, пола и других причин. Припасы хим энергии в организме возрастающих малышей связаны с повышением массы тела за счёт скопления белков. У взрослых людей, склонных к полноте, хим энергия запасается в большей степени в виде отложений жира Промежуточный метаболизм. Напротив, при недостающем питании хим энергия организма миниатюризируется. Сначала голодания эндогенные припасы хим энергии понижаются за счёт катаболизма жиров. Если голодание длится, то как источник энергии употребляются белки. Даже в течение 1-го денька происходят колебания припасов хим энергии.

à Если потребление энергии еды больше издержек энергии на образование тепла и на мышечную работу Промежуточный метаболизм, то припасы энергии тела растут (в уравнении баланса энергии показатель хим припаса энергии имеет положительный символ). Если большее количество энергии выделяется в виде тепла и употребляется на мышечную работу, чем поступает с едой, то припасы энергии в организме уменьшаются (в уравнении баланса энергии показатель хим припаса Промежуточный метаболизм энергии имеет отрицательный символ).

à Фактически определение баланса энергии делается в критериях, когда исключаются переменные причины — потребляемая еда и физическая активность. Можно сказать, что припасы хим энергии равны припасам термический энергии. В этих (безупречных!) критериях хим энергия организма вполне употребляется для поддержания актуальной активности (приемущественно, для обеспечения функции дыхания и работы Промежуточный метаболизм сердца).

· Стандартная единица энергии в интернациональной системе единиц (СИ) — джоуль (Дж, размерность — м2´кг´с–2), но давно применяется и не входящая в СИ единица термический энергии — калория (кал), а в физиологии и медицине — килокалория (ккал). Калорию определяют как количество тепла, нужное для нагрева 1 г воды на 1 градус Цельсия (1 калория = 4,187 Дж Промежуточный метаболизм).

· Калориметрия

à Ровная калориметрия — конкретное измерение тепла, выделяемого при сжигании пищевых веществ в особых калориметрах (калориметрическая бомба), либо тепла, выделяемого за определённый просвет времени живыми организмами, помещёнными в сложное калориметрическое устройство.

à Калорическая величина главных компонент еды, измеренная в калориметрической бомбе, составляет в расчёте на 1 г вещества: для углеводов — 4,1 ккал/г, белков — 5,3 ккал Промежуточный метаболизм/г, жиров — 9,3 ккал/г.

В организме при окислении углеводов и жиров появляется такое же количество энергии, как и при сжигании в калориметрической бомбе. При окислении белков появляется не 5,3 ккал/г, а только 4,1 ккал/г, потому что в организме белки окисляются только отчасти. Не считая воды и углекислого газа Промежуточный метаболизм, конечным продуктом обмена белков является мочевина, которая содержит существенное количество энергии.

· Непрямая калориметрия. Количество выделяемой энергии может быть подсчитано оковём измерения количества конечных товаров окисления в организме (H2O и CO2) и конечных товаров белкового катаболизма либо измерения потребляемого кислорода с помощью спирографа и специального аппарата, именуемого «метаболической тележкой». Данное устройство можно Промежуточный метаболизм использовать у постели хворого и подключить поочередно с вентиляционной трубкой для измерения газообмена в лёгких. Этот метод именуется непрямой калориметрией.

à Измерить все конечные продукты обмена проблемно, но подсчитать количество потребляемого кислорода сравнимо просто. Кислород не запасается в клеточках, и количество O2, потребляемого на единицу времени, пропорционально количеству Промежуточный метаболизм выделяемой энергии. В критериях стационара непрямая калориметрия — более четкий способ определения дневной энергетической потребности. Но он дорог, занимает много времени и не всегда доступен. Не считая того, результаты, приобретенные при помощи кислородного детектора метаболической телеги, будут неточными при содержании кислорода во вдыхаемом воздухе более 50%. В связи со всем перечисленным Промежуточный метаболизм выше, данная методика применима далековато не у всех нездоровых.

à Количество энергии, выделяемой на молекулу потреблённого кислорода, колеблется некординально (зависимо от состава окисляемых веществ). Примерное количество энергии, выделяемое при потреблении 1 л кислорода, составляет 4,82 ккал. Более четкие данные могут быть получены, когда известен состав окисляемых питательных веществ. Об этом можно выяснить после Промежуточный метаболизм подсчёта дыхательного коэффициента.

· Дыхательный коэффициент (ДК) — соотношение объёма выделяемого CO2 к объёму потребляемого O2 в единицу времени. ДК может быть рассчитан для реакций вне организма, для отдельного органа либо ткани и для целого организма. В состоянии физического покоя ДК для углеводов составляет 1,0, для жиров — 0,70. Эти результаты определяются тем, что водород и Промежуточный метаболизм кислород находятся в углеводах в схожих соотношениях к образуемой воде, а в разных жирах требуется дополнительное количество O2 для образования воды. К примеру:

Ú Углеводы (глюкоза). C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O, ДК = 6/6 = 1,0

Ú Жиры (трипальмитин). 2C51H96O6 + 145O2 = 102CO2 + 98H2O, ДК = 102/145 = 0,703

Ú Для белков эти расчёты Промежуточный метаболизм более сложны, но в среднем для белков ДК = 0,82.

à Во время гипервентиляции ДК возрастает за счёт усиленного выделения СO2. Во время тяжёлой работы ДК может достигать 2,0, так как к выдыхаемому углекислому газу добавляется CO2, образуемый из молочной кислоты в процессе анаэробного гликолиза.

à Так как в организме все питательные вещества сразу подвергаются окислению, то Промежуточный метаболизм, определив величину ДК при помощи непрямой калориметрии, можно условно судить о преимущественном окислении в организме того либо другого вида питательных веществ. Если организм не способен уменьшить окисление углеводов, то компенсаторный механизм — увеличение употребления еды. ДК при всем этом возрастает. Так, повышение ДК более 0,9 показывает на излишек углеводов Промежуточный метаболизм в еде. В таковой ситуации их потребление можно понизить на 40% и поболее. Обозначенная мера в особенности принципиальна для нездоровых с дыхательной дефицитностью (для понижения тенденции к задержке СО2). Цель режима питания таких нездоровых — покрыть затраты энергии, поддерживая ДК на уровне ниже 0,9. При увеличении содержания жиров в еде окисление углеводов должно Промежуточный метаболизм понижаться для поддержания их припасов в организме. При всем этом возрастает окисление жиров, а ДК понижается.

Промежный метаболизм

Конечные продукты пищеварения — аминокислоты, производные жиров и гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза) — абсорбируются и метаболизируются разными способами.

· Общий план метаболизма. Недлинные цепочки фрагментов гексоз, аминокислот и товаров жирового катаболизма из общего метаболического Промежуточный метаболизм пула могут синтезироваться либо поступать в цикл лимоновой кислоты в процессе сортировки в конечном общем пути катаболизма, где они расщепляются до атомов водорода и CO2. Атомы водорода, окисляясь, образуют воду в цепи флавопротеиновых и цитохромных ферментов.

· Макроэргические соединения. Большая часть энергии, выделяемая при катаболизме, идёт на образование связей меж фосфорной Промежуточный метаболизм кислотой и некими органическими субстанциями. При гидролизе этих связей выделяется много энергии (10–12 ккал/моль). Соединения с такими связями именуются высокоэнергетическими (макроэргическими). Не все органические фосфаты принадлежат к этому классу. Многие вещества (к примеру, глюкозо-6-фосфат) выделяют при гидролизе менее 2–3 ккал/моль.

à АТФ. Более принципиальным высокоэнергетическим фосфатом является АТФ. При гидролизе АТФ и Промежуточный метаболизм перевоплощения её в АДФ выделяемая энергия употребляется для таких процессов, как мышечное сокращение, активный транспорт, также для синтеза многих хим соединений.

à Креатинфосфат. Энергетически богатое соединение креатинфосфат содержится в мышечных клеточках. Ряд фосфорилированных соединений, производных пиримидиновых и пуриновых оснований, выполняющих функцию донора энергии, включает ГТФ, ЦТФ, УТФ, ИТФ.

à Ацетилкоэнзим А — высокоэнергетическое соединение Промежуточный метаболизм, содержащее аденин, рибозу, пантотеновую кислоту и тиоэтаноламин. Образование одной молекулы ацетилкоэнзима А эквивалентно образованию молекулы АТФ.

· Био окисление. Окисление — соединение вещества с O2, утрата водорода либо утрата электронов. Био окисление катализируют ферменты. Кофакторы либо коферменты — дополнительные вещества, выполняющие функции переносчиков товаров реакции. Многие коферменты акцептируют водород. Одной из более общих Промежуточный метаболизм реакций био окисления является реакция удаления водорода. Водород переносится во флавопротеин-цитохромную систему, соединяется с O2 и преобразуется в воду.

· Окислительное фосфорилирование. Образование АТФ связано с окислением средством флавопротеин–цитохромной системы и носит заглавие окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование — хемоосмотический процесс, вовлекающий перенос протонов через мембрану митохондрий. Мембранная АТФ-синтаза превращает Промежуточный метаболизм АДФ и неорганический фосфат в АТФ. Фосфорилирование находится в зависимости от адекватного поступления АДФ и находится под контролем механизма оборотной связи. Чем резвее употребляется АТФ в тканях, тем больше скапливается АДФ и, соответственно, возрастает скорость окислительного фосфорилирования.

· Разобщение дыхания и фосфорилирования. Некие хим вещества (протонофоры) могут переносить протоны либо другие ионы Промежуточный метаболизм (ионофоры) из межмембранного места через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтетазы. В итоге этого исчезает химический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это явление именуют разобщением дыхания и фосфорилирования. В итоге разобщения количество АТФ понижается, а AДФ возрастает. Примерами разобщителей могут быть некие ЛС (к примеру Промежуточный метаболизм антикоагулянт дикумарол) либо метаболиты (к примеру, билирубин и тироксин).


promezhutochnij-otchet-respubliki-belarus-o-vipolnenii-rekomendacij-prinyatih-po-itogam-universalnogo-periodicheskogo-obzora-v-mae-2010-goda-1-stranica-3.html
promezhutochnij-otchyot-ob-itogah-realizacii-pedagogicheskogo-proekta-za-20112012-uchebnij-god.html
promezhutok-vremeni-ot-momenta-vozniknoveniya-kletki-do-ee-gibeli-ili-do-posleduyushego-deleniya-zhiznennij-cikl-kletki.html