Metabolismul și energie - aceasta este o condiție obligatorie pentru existența organismelor vii. Corpul din mediul extern este furnizat cu substanțe energetice și de construcții, iar aceste substanțe sunt prelucrate și în cele din urmă, produsele de prelucrare inutile sunt excretate în mediul înconjurător. Astfel, metabolismul poate fi reprezentat ca trei procese.
1. Pischevarenie- este procesul prin care nutrientii sunt in general de greutate moleculară ridicată și străin organismului, sub influența enzimelor digestive sunt descompuse și transformate în compuși simpli - universali pentru toate organismele vii. Proteine, de exemplu, se descompun în aminoacizi sunt aceleași ca și aminoacizi ale organismului. Din glucide alimentare produse monozaharidă universale - glucoză. Prin urmare, produsele finale ale digestiei pot fi introduse în mediul intern al unui organism și celule utilizate în diverse scopuri.
2. Metabolizm- un set de reacții chimice care au loc în mediul intern al corpului. Cu toate acestea, uneori, cuvântul „metabolismul“, este înțeles ca un sinonim al metabolismului.
3. Vydelenie- procesul de eliminare a substanțelor reziduale din organism. Acest proces are loc la fel ca în ultimele etape ale digestiei si in timpul metabolismului. În acest din urmă caz, alocarea unei părți din sânge și organele excretoare speciale dezintegrările substanțe azotate -pochki.
Aloca tipuri exterioare și intermediare ale metabolismului. Metabolismul extern - este transformarea extracelulară a substanțelor în căile de venit și de alocare a acestora. Acest tip de schimb este de obicei studiat la cursuri de fiziologie cheloveka.Promezhutochny obmenveschestv - metabolism în interiorul celulelor, care cuprinde transformarea componentelor alimentare după digestia și absorbția acestora. schimb intermediar este subiectul studiului de biochimie. De multe ori este de a proceselor metabolice intracelulare, termenul este utilizat. Metabolismul este multitudinea de reacții enzimatice secvențiale.
Metabolismul celular este compus din două fluxuri de reacții - energia (catabolism) și metabolismul constructiv (anabolism) .Katabolizm (disimilație) - este un proces de descompunere a substanțelor nutrienți care provin din exterior pentru a forma substraturi energetice. metabolismul energetic duce la acumularea de energie la nivel celular, care apoi este consumată în toate procesele de celule dependente de energie.
Anabolismul (asimilare) - un proces de biosinteză furnizarea de componente de construcție ale celulei substanțelor care provin din exterior. Anabolismul asociat cu un consum de energie. Anabolismul și catabolismul conjugat, iar totalul acestora se numește - amfibolizmom sau reacții metabolice centrale. Deci, amfibolizm - un conjugat al proceselor catabolice și anabolizanți.
Metabolismul identifică două procese diferite dar cu legătură - anabolismul și catabolismul. Anabolism (asimilare) este un set de reacții chimice care rezultă din compuși simpli formate de substanțe organice complexe care sunt specifice organismului (acizi nucleici, proteine, etc.). Reacțiile anabolice apar folosind energia chimică sub formă de obligațiuni bogate în energie (în principal ATP) și echivalenții reducători (NADN2 și NADFN2) formate prin descompunerea compușilor Bioorganic.
Sub catabolism (disimilație) înseamnă dezintegrarea moleculelor organice complexe în mai simple sau până la sfârșitul produselor cu greutate moleculară mică extrase din organism. Reacțiile catabolice sunt însoțite de eliberarea de energie liberă care este conținută în moleculele complexe de substanțe organice. O parte din această energie este transformată într-o formă chimică de energie (ATP și reducerea echivalenții al.) Și depozitate în celulele organismului sub formă de carbohidrați, lipide și proteine. Cea mai mare parte a energiei este disipată sub formă de căldură. Mai mult, datorită acestui proces cu mai multe etape, un număr mare de metaboliți intermediari (piruvatul, oxaloacetatului, alfa-cetoglutarat, acetil SKoA și altele), care pot fi utilizate în reacțiile anabolice ca substraturi - surse de atomi de carbon.
Astfel, o relație strânsă între anabolism și catabolism este prezentat în trei niveluri: 1) la sursa de atomi de carbon; 2) la un nivel de energie (ATP); 3) la nivelul echivalenților reducători (Fig.1).
Viteza și echilibrul anabolic și procesele catabolice depinde de vârsta și activitatea motorie umană, temperatura mediului ambiant și a organismului (de exemplu, boală), compoziția calitativă și cantitativă a alimentelor și mulți alți factori. Astfel, procesele anabolice copii prevalează asupra catabolice, ceea ce creează condiții pentru creșterea organismului, creșterea volumului de țesuturi și organe. Reacțiile anabolizanți apar cu costuri ridicate ale energiei, astfel încât copiii nu sunt recomandate pentru activitatea fizică severă și prelungită, care poate încetini procesul de creștere. Diferențele în viteza medie de asimilare și disimilație cea mai pronunțată imediat după naștere, apoi netezit treptat. De la 17-20 ani de echilibru dinamic se stabilește între metabolismul două părți. Din acel moment, creșterea organismului încetează practic, care este fixat de constanța relativă a greutății corporale. Într-un organism de imbatranire este dominat de procesele catabolice. Acest lucru duce la reducerea proteinelor structurale, hormoni, enzime, ușor disponibile pentru utilizarea surselor de energie și a altor substanțe fiziologic importante și, prin urmare, reducerea organelor de funcționalitate și țesuturi se deteriorează reglarea proceselor metabolice, recuperare organism dificil după exercițiu.
Fig. Interrelația proceselor metabolice catabolice și anabolice
De-a lungul vieții de schimbare ca intensitatea generală a proceselor metabolice. Cea mai mare nastere, scade treptat la maturitate, este stabilizat la o perioadă destul de semnificativă de timp, și din nou, scade odată cu vârsta. Intensitatea ridicată a proceselor metabolice ale organismului asigură o creștere rapidă, țesături rapide regenerabilitate, creează premisele necesare pentru creșterea activității funcționale.
Toate modificările în procesele metabolice care au loc sub influența factorilor externi care sunt adaptabile în natură. Acestea oferă o rezistență crescută la efectele acestor factori. Deoarece metabolismul poate fi variat, oferind constanța necesară 10 schimburi sau constante în organism, organismele vii au capacitatea de adaptare ridicată. Astfel, atunci când efectuează intense creșteri de lucru musculare brusc procesele disimilație, prevede activitate musculara de energie. După finalizarea schimbului de energie are loc trecerea la reumplute substraturilor energetice cheltuite, distrugerea proteinelor structurale, enzime, sinteza multor substanțe vitale pentru organism, t. E. Începe să domine procesul de asimilare. Prin urmare, un antrenament constant tensiunea musculara poate furniza prevalenta proceselor catabolice anabolice peste care duce la acumularea de importante pentru funcționarea proteinelor contractile musculare, substraturi de energie, enzime și alte substanțe care îmbunătățesc funcționalitatea corpului.
Consolidarea proceselor catabolice se observă, de asemenea, cu o scădere a temperaturii mediului ambiant. Astfel, creșterea formarea de căldură protejează organismul de hipotermie. Rata de disimilație observate în bolile a crește, este sursa de căldură care crește temperatura corpului.
Pe parcursul proceselor metabolice pot avea un impact semnificativ nutriție. Un aport excesiv de alimente în organismul uman conduce la o creștere a proceselor anabolice, sinteza in primul rand lipidelor, ceea ce duce la dezvoltarea obezității. In schimb, insuficiente și inadecvate în ceea ce privește compoziția calitativă a dietei poate duce la o scădere a intensității globale a metabolismului și predominanța proceselor de descompunere ale proceselor de sinteză. Acest cașexie, la rândul său, este însoțită (irosirea) și poate fi cauza morții. Cașexia poate apărea și în patologia, cum ar fi în stadiile terminale ale maligne când în celulele umane începe procesele catabolice predomină datorită unei scăderi în construcția lor venituri și moleculele de combustibil.
Numeroși factori de mediu au un impact asupra anumitor aspecte ale proceselor metabolice. Astfel, stați în soare crește reacția necesară pentru sinteza și acumularea în melanina pigment al pielii, care protejează organismul de razele ultraviolete care pot produce fotoimbatranire si cancer de piele.
Metabolismul este o activitate celulară extrem de coordonate și orientate, să asigure participarea multor sisteme Multienzyme interdependente. Se compune din sute de diferite reacții enzimatice, fiecare dintre acestea fiind supus prima și a doua legi a termodinamicii. Conversia compușilor organici în celulă se realizează de obicei sub forma unui lanț sau a unei secvențe de reacții numite căi metabolice și implică o reacție a unui compus astfel - metaboliți.
Pentru metabolismul caracterizat prin procese care au loc în mai multe etape. Catabolism de nutrienți include 3 etape majore - preparare, intermediare și finale (figura 2.). În faza de pregătire molecule complexe de carbohidrați, grăsimi și proteine pentru a rupe monomerii structurale: proteine - la aminoacizi, carbohidrați complecși - la monozaharide, în esență, glucoză, grăsime - la glicerol și acizi grași. Astfel cantitate neglijabilă de energie potențială (aproximativ 1%), sub formă de căldură. O astfel de descompunere se produce substanțe nutritive în sistemul digestiv și în citoplasmă sau lizozomii celulelor din diferite țesuturi de către enzimele legate de obicei, la clasa hidrolazelor. Stadiul intermediar include reacțiile intracelulare care rezultă în numărul format mic de compuși intermediari numiți metaboliți metabolismului central (piruvatul, acetil SKoA, oxaloacetat, -cetoglutarat, succinil-SKoA de fumarat). In acest stadiu, aproximativ 30% este eliberată sub formă de energie termică și diverse tipuri-TION de energie chimică (ATP și reducerea echivalenți). Etapa finală este redusă la metaboliți centrali în continuare transformate excretate produse finale metabolice (dioxid de carbon și apă), în timp ce aproximativ 70% eliberat din energia conținută în produsele alimentare. Forma de bază formată în această etapă a energiei este concentrată în legăturile fosfat energetice de ATP, o parte din acesta este eliberat sub formă de căldură. Toate reacțiile din această etapă sunt concentrate în mitocondrie.
Din figură rezultă că etapele inițiale ale catabolismului nutrienți esențiali (proteine, grăsimi și carbohidrați), respectiv o pregătire și intermediară apar cu participarea enzimelor care sunt specifice pentru fiecare clasă de substanțe, cu toate acestea, aceste etape sunt numite căi specifice de catabolism. Din numărul mare de compuși de pornire sunt astfel formate câțiva metaboliți: piruvat de acid acetic formă activă (acetil-til-CoA) și unii dintre compușii care aparțin substratele ciclul acidului citric Krebs (oxaloacetat, α-cetoglutarat, succinat și fumarat). După formarea substanțelor acid piruvic dezintegreze mod suplimentar la produsele finale (CO2 și H2O) procedează identic. Prin urmare, procesul care începe cu piruvat, numit de catabolismul generală. Acesta, la rândul său, este format din două procese: decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic, pentru a forma acetil-CoA (I catabolism cale comună) și oxidarea acetil-CoA în ciclul acidului tricarboxilic (TCA) Krebs (II comun catabolism cale). moduri Common catabolism sunt comune căi de degradare ale diferitelor clase de substanțe, care sunt o continuare cai specifice. Acestea sunt în principal asociate principalelor procese bioenergetice asociate cu eliberarea și acumularea de energie în celulă.