Mis on ainevahetus?

• Hüpoglükeemia

Ainevahetusel või ainevahetusel on praegu palju rääkida. Kuid enamik inimesi ei tea, milline ainevahetus on ja millised protsessid meie kehas pidevalt toimuvad.

Mis on ainevahetus

Metabolism on keemiline muundumine, mis tekib iga inimese kehas toitaineid tarnides ja kuni hetkeni, mil kõigi transformatsioonide ja transformatsioonide lõpptooted on sellest väliskeskkonnast tuletatud. Teisisõnu on organismis ainevahetus keemiliste reaktsioonide kogum, mis tekib selles elutähtsate toimingute säilitamiseks. Kõik selle kontseptsiooniga kombineeritud protsessid võimaldavad organismil paljuneda ja areneda, säilitades samas kõik struktuurid ja reageerides keskkonnamõjudele.

Metaboolsed protsessid

Reeglina jagunevad metaboolsed protsessid kaheks omavahel seotud etapiks, teisisõnu, ainevahetus toimub kehas kahes etapis:

• I etapp Anabolism on keemiliste protsesside kombinatsioon, mille eesmärgiks on kehakudede rakkude ja komponentide moodustumine. Kui avalikustate keemilisi protsesse, tähendab see aminohapete, nukleotiidide, rasvhapete, monosahhariidide, valkude sünteesi.
• II etapp. Katabolism on toiduainete ja nende molekulide jagamine lihtsamateks aineteks, samas vabastades neis sisalduva energia. Ülalmainitud etappide tasakaal annab keha harmoonilise töö ja arengu ning seda reguleerivad hormoonid. Ensüümid on veel üks oluline ainevahetusprotsessi abistaja. Ainevahetuse protsessis toimivad nad katalüsaatorina ja loovad teistest kemikaale.

Metabolismi roll inimkehas

Sa peaksid teadma, et ainevahetus koosneb kõigist reaktsioonidest, mille tulemusena ehitatakse organismi erinevaid rakke ja kudesid ning ekstraheeritakse kasulikku energiat. Kuna anaboolsed protsessid igas organismis on seotud uute rakkude ja molekulide ehitamiseks vajalike energiakuludega ning kataboolsed protsessid vabastavad energiat ja moodustavad selliseid lõpptooteid nagu süsinikdioksiid, ammoniaak, uurea ja vesi.

Ülaltoodust võib märkida, et hästi koordineeritud ainevahetusprotsess kehas on kõigi inimorganite hästi koordineeritud ja stabiilse töö võti, lisaks on see ka hea tervise näitaja. Kuna ainevahetuse kiirus mõjutab kõigi inimorganite tööd. Iga tasakaalustamatus ainevahetuse protsessis võib põhjustada kehale tõsiseid tagajärgi, nimelt - teistsuguse haiguse.

Metaboolsed häired võivad tekkida keha igas süsteemis erinevate muutustega, kuid sageli juhtub see sisesekretsioonisüsteemis. Ebaõnnestumised võivad tekkida erinevate toitumiste ja ebatervislike toitumiste korral, närvilisel ülekoormusel ja stressil. Seetõttu on soovitatav olla tähelepanelik oma elustiili ja toitumise suhtes. Seega, kui te hoolite oma tervisest, on vaja korrapäraselt läbi viia keha uurimine, toksiinide puhastamine ja muidugi süüa korralikult, sest ainevahetuse normaliseerimine on teie tervise võti.

Nüüd teate kõike ainevahetusest ja te ei tea, ainevahetus, mis see on? Ja te võite arsti juurde minna väikseima häiringu jaoks, mis aitab hiljem vältida mitmeid probleeme.

Metabolism (ainevahetus) ja energia muundumine organismis

Metabolism (ainevahetus)

Metabolism või metabolism on raku aktiivsuse biokeemiliste protsesside ja protsesside kombinatsioon. Tagab elusorganismide olemasolu. On assimilatsiooniprotsesse (anabolism) ja dissimilatsiooni (katabolism). Need protsessid on elusorganismides ainsa ainevahetuse protsessi ja energia muundamise erinevad aspektid.

Assimilatsioon

Assimilatsioon on protsess, mis on seotud kemikaalide imendumise, assimileerimise ja kogunemisega, mida kasutatakse keha jaoks vajalike ühendite sünteesimiseks.

Plastvahetus

Plastiline ainevahetus on sünteesireaktsioonide kogum, mis tagab keemilise koostise taastumise, rakkude kasvu.

Dissimilatsioon

Dissimilatsioon on protsess, mis on seotud ainete lagunemisega.

Energia vahetamine

Energia ainevahetus on komplekssete ühendite jagamise energia eraldamisega. Organismid keskkonnast eluvaldkonnas teatud vormides neelavad energiat. Siis tagastavad nad samaväärse summa muul kujul.

Assimilatsiooniprotsessid ei ole alati tasakaalustatud dissimilatsiooniprotsessidega. Ainete kogunemist ja kasvavate organismide kasvu tagavad assimilatsiooniprotsessid, nii et need on ülimuslikud. Dissimilatsiooniprotsessid domineerivad toitainete puudumise, intensiivse füüsilise töö ja vananemisega.

Assimilatsiooni ja dissimilatsiooni protsessid on tihedalt seotud organismide toitumisviisidega. Maa elusorganismide peamine energiaallikas on päikesevalgus. See vastab kaudselt või otseselt nende energiavajadustele.

Autotroofid

Autotroofid (kreeka keelest. Autos - ise ja trofee - toit, toitumine) on organismid, mis võivad sünteesida orgaanilisi ühendeid anorgaanilisest, kasutades teatud tüüpi energiat. On fototroofe ja kemotroofe.

Fototroofid

Fototroofid (kreeka keelest. Fotod - valgus) - organismid, mis orgaaniliste ühendite sünteesimiseks kasutavad anorgaanilist kasutamist, valguse energiat. Nende hulka kuuluvad mõned prokarüootid (fotosünteesivad väävlibakterid ja sinivetikad) ja rohelised taimed.

Chemotrophs

Chemotrophs (kreeka keemia - keemia) orgaaniliste ühendite sünteesimiseks anorgaanilisest kasutamisest kasutab keemiliste reaktsioonide energiat. Nende hulka kuuluvad mõned prokarüootid (raudbakterid, väävlibakterid, lämmastiku sidumine jne). Autotroofsed protsessid on rohkem seotud assimilatsiooniprotsessidega.

Heterotroofid

Heterotroofid (kreeka keeles. Heteros - teised) - on organismid, mis sünteesivad oma orgaanilisi ühendeid teiste organismide sünteesitud valmis orgaanilistest ühenditest. Enamik prokarüootidest, seentest ja loomadest kuuluvad neile. Nende jaoks on energiaallikas orgaaniline aine, mida nad toidust saadavad: elusorganismid, nende jäägid või jäätmed. Heterotroofsete organismide peamised protsessid - ainete jaotus - põhinevad dissimilatsiooniprotsessidel.

Bioloogilistes süsteemides kasutatavat energiat kasutatakse kehas erinevate protsesside pakkumiseks: soojusenergia, mehaaniline, keemiline, elektriline jne. Osa energia vahetamise reaktsioonide käigus eraldub soojusena, osa sellest säilitatakse teatud orgaaniliste ühendite kõrge energiaga keemilistes sidemetes. Universaalne selline aine on adenosiintrifosfaat ATP. See on raku energia universaalne keemiline akumulaator.

Ensüümi toimel lõhustatakse üks fosforhappe jääk. Seejärel muutub ATP adenosiindifosfaadiks - ADP. Sel juhul vabastatakse umbes 42 kJ energiat. Kahe fosforhappejäägi eemaldamine tekitab adenosiinmonofosfaati - vabaneb ATP (84 kJ energiat). AMP molekuli saab lõhustada. Seega vabaneb ATP lagunemise ajal suur hulk energiat, mida kasutatakse keha jaoks vajalike ühendite sünteesimiseks, teatud kehatemperatuuri säilitamiseks jne.

ATP makromajanduslike võlakirjade olemus ei ole lõplikult selgunud, kuigi nad ületavad mitu korda tavaliste võlakirjade energiaintensiivsust.

Mis on ainevahetus?

Säästke aega ja ärge näe reklaame teadmisega Plus

Säästke aega ja ärge näe reklaame teadmisega Plus

Vastus

Vastus on antud

wevehadenough

Metabolismi protsess kehas :)

Kõigi vastuste juurde pääsemiseks ühendage teadmiste pluss. Kiiresti, ilma reklaami ja vaheajadeta!

Ära jäta olulist - ühendage Knowledge Plus, et näha vastust kohe.

Vaadake videot, et vastata vastusele

Oh ei!
Vastuse vaated on möödas

Kõigi vastuste juurde pääsemiseks ühendage teadmiste pluss. Kiiresti, ilma reklaami ja vaheajadeta!

Ära jäta olulist - ühendage Knowledge Plus, et näha vastust kohe.

Vaadake videot, et vastata vastusele

Oh ei!
Vastuse vaated on möödas

• Märkused
• Märgi rikkumine

Vastus

Vastus on antud

Lola Stuart

keemiliste reaktsioonide kogum, mis elusorganismis elus püsiks. Need protsessid võimaldavad organismidel kasvada ja paljuneda, säilitada oma struktuure ja reageerida keskkonnamõjudele. Ainevahetus jaguneb tavaliselt kaheks etapiks: godekatabolismi korral lagunevad komplekssed orgaanilised ained lihtsamateks; Anaboolsuse protsessis energia kuluga sünteesitakse sellised ained nagu valgud, suhkrud, lipiidid ja nukleiinhapped.

METABOLISM

METABOLISM või ainevahetus, keemilised muundumised, mis ilmnevad hetkest, mil toitained elusorganismi sisenevad, kuni hetkeni, mil nende transformatsioonide lõpptooted väliskeskkonda vabanevad. Metabolism hõlmab kõiki reaktsioone, mille tulemusena rakkude ja kudede konstruktsioonielemendid on ehitatud ning protsessid, milles energia eraldatakse rakkudes sisalduvatest ainetest. Mõnikord loetakse mugavuse huvides ainevahetuse kahte külge eraldi - anabolism ja katabolism, s.t. orgaaniliste ainete loomise protsessid ja nende hävitamise protsessid. Anaboolsed protsessid on tavaliselt seotud energiakulutustega ja põhjustavad lihtsamate molekulide moodustumist, kataboolsed protsessid kaasnevad energia vabanemisega ja põhjustavad selliste lõpptoodete (jäätmete) moodustumist urea, süsinikdioksiidi, ammoniaagi ja vee kujul.

Mõiste „ainevahetus” on jõudnud igapäevaelusse, sest arstid hakkasid seostama ülekaalulist või alakaalu, liigset närvilisust või vastupidi, suurenenud või vähenenud ainevahetusega patsiendi letargiat. Otsuste tegemiseks metabolismi intensiivsuse kohta pannakse test "esmase metabolismi" jaoks. Põhi-ainevahetus on keha energiatootmise näitaja. Katse viiakse läbi tühja kõhuga puhkeolekus; mõõta hapniku imendumist (O₂) ja süsinikdioksiidi (CO₂). Nende väärtuste võrdlemisel määrake, kuidas keha täielikult kasutab (põletab) toitaineid. Kilpnäärme hormoonid mõjutavad metabolismi intensiivsust, mistõttu metaboolsete häiretega seotud haiguste diagnoosimisel mõõdavad arstid üha enam nende hormoonide taset veres. Vaata ka THYROID GLAND.

Uurimismeetodid.

Mis tahes toitaine metabolismi uurimisel tuvastatakse kõik selle muundumised vormist, millesse ta kehasse siseneb, ja lõpptoodetest, mis on kehast eemaldatud. Sellistes uuringutes kasutatakse väga erinevaid biokeemilisi meetodeid.

Tervete loomade või elundite kasutamine.

Uuritavat ühendit manustatakse loomale ja seejärel määratakse selle aine võimalikud muundumisproduktid (metaboliidid) uriinis ja väljaheidetes. Täpsemat teavet võib saada konkreetse organi, näiteks maksa või aju metabolismi uurimise teel. Sellistel juhtudel süstitakse aine vastavasse veresoontesse ja metaboliidid määratakse elundist voolavas veres.

Kuna selline protseduur on väga raske, kasutatakse sageli uuringute jaoks õhukesi organite osi. Neid inkubeeritakse toatemperatuuril või kehatemperatuuril, lisades aine, mille ainevahetust uuritakse. Sellistes preparaatides olevad rakud ei ole kahjustatud ja kuna sektsioonid on väga õhukesed, tungib aine kergesti rakkudesse ja kergesti lahkub. Mõnikord tekivad raskused, sest aine liigub läbi rakumembraanide liiga aeglaselt. Nendel juhtudel purustatakse kudesid membraani hävitamiseks ja rakukarbi inkubeeritakse testitava ainega. Sellistes katsetes näidati, et kõik elusrakud oksüdeerivad glükoosi CO-ks₂ ja vesi ning ainult maksa kude on võimeline uurea sünteesima.

Rakkude kasutamine.

Isegi rakud on väga keerulised süsteemid. Neil on tuum ja ümbritsevas tsütoplasmas on väiksemad kehad, nn. erinevate suuruste ja tekstuuridega organellid. Sobivat tehnikat kasutades võib koe "homogeniseerida" ja seejärel viia läbi diferentsiaalne tsentrifuugimine (eraldamine) ja preparaadid, mis sisaldavad ainult mitokondrit, ainult mikrosoome või selget vedelikku - tsütoplasma. Neid ravimeid võib eraldi inkubeerida ühendiga, mille ainevahetust uuritakse, ja sel viisil saab kindlaks teha, millised konkreetsed rakulised struktuurid on seotud järjestikuste transformatsioonidega. On juhtumeid, kus algne reaktsioon toimub tsütoplasmas, selle produkt muutub muundumiseks mikrosoomideks ja selle muundumise produkt siseneb mitokondritesse juba uude reaktsiooni. Uuritud aine inkubeerimine elusrakkudega või kudede homogenaadiga ei näita tavaliselt ainevahetuse üksikuid etappe ja ainult järjestikused katsed, kus inkubeerimiseks kasutatakse ühte või teist subtsellulaarset struktuuri, võimaldab meil mõista kogu sündmuste ahelat.

Radioaktiivsete isotoopide kasutamine.

Aine metabolismi uurimiseks on vaja: 1) asjakohaseid analüüsimeetodeid selle aine ja selle metaboliitide määramiseks; ja 2) meetodid, mis eristavad bioloogilises preparaadis juba sisalduvat ainet samast ainest. Need nõuded olid peamiseks takistuseks ainevahetuse uurimisel kuni elementide radioaktiivsete isotoopide ja eelkõige radioaktiivse süsiniku 14 C avastamiseni. 14C-ga märgistatud ühendite tekkimisega ning nõrga radioaktiivsuse mõõtmise vahenditega olid need raskused ületatud. Kui märgistatud 14C-rasvhapet lisatakse bioloogilisele preparaadile, näiteks mitokondrite suspensioonile, siis ei ole vaja läbi viia erianalüüse selle transformatsioonide produktide määramiseks; selle kasutamise kiiruse hindamiseks piisab, kui mõõta järjestikku toodetud mitokondriaalsete fraktsioonide radioaktiivsust. Sama tehnikaga on lihtne katse läbiviija poolt radioaktiivsete rasvhapete molekulide eristamine, mis on katse alguses juba olemas mitokondrites.

Kromatograafia ja elektroforees.

Lisaks ülaltoodud nõuetele vajab biokeemik ka väikeste koguste orgaaniliste ainete segude eraldamise meetodeid. Kõige olulisem neist - kromatograafia, mis põhineb adsorptsiooni nähtusel. Segu komponentide eraldamine toimub kas paberil või adsorptsioonil sorbendil, mis täidetakse kolonnid (pikad klaasist torud), millele järgneb iga komponendi järkjärguline elueerimine (leostumine).

Eraldamine elektroforeesiga sõltub märgist ja ioniseeritud molekulide laengute arvust. Elektroforees viiakse läbi paberil või mõnel inertsel (inaktiivsel) kandjal, nagu tärklis, tselluloos või kummi.

Väga tundlik ja tõhus eraldamismeetod on gaasikromatograafia. Seda kasutatakse juhul, kui eraldatavad ained on gaasilises olekus või neid saab üle kanda.

Ensüümi eraldamine.

Looma-, elundi-, koeosa, homogenaat ja rakuliste organellide osa moodustavad seerias viimase koha - ensüümi, mis on võimeline katalüüsima teatud keemilist reaktsiooni. Ensüümide eraldamine puhastatud kujul on ainevahetuse uuringu oluline osa.

Nende meetodite kombinatsioon võimaldas meil jälgida peamisi metaboolseid teid enamikus organismides (sealhulgas inimestes), et määrata täpselt, kus need erinevad protsessid toimuvad, ja selgitada välja peamiste metaboolsete radade järjestikused etapid. Praeguseks on teada tuhandeid individuaalseid biokeemilisi reaktsioone ja nendega seotud ensüüme.

Rakkude ainevahetus.

Elav rakk on väga organiseeritud süsteem. Sellel on erinevad struktuurid, samuti ensüümid, mis võivad neid hävitada. Samuti sisaldab see suuri makromolekule, mis võivad hüdrolüüsi tagajärjel laguneda väiksemateks komponentideks (jagunemine vee toimel). Rakk sisaldab tavaliselt palju kaaliumi ja väga vähe naatriumi, kuigi rakk eksisteerib keskkonnas, kus on palju naatriumi ja suhteliselt vähe kaaliumi, ning rakumembraan on kergesti läbitav mõlemale ioonile. Järelikult on rakk keemilisest süsteemist, mis ei ole tasakaalust kaugel. Tasakaalu esineb ainult surmajärgse autolüüsi käigus (enesest seedimine oma ensüümide toimel).

Vajadus energia järele.

Süsteemi säilitamiseks keemilisest tasakaalust kaugel on vaja tööd teha ja selleks on vaja energiat. Selle energia saamine ja selle töö tegemine on hädavajalik tingimus, et rakk jääks oma statsionaarsesse (normaalsesse) olekusse kaugel tasakaalust. Samal ajal teostab see ka muud keskkonnaga suhtlemisega seotud tööd, näiteks: lihasrakkudes, kokkutõmbumine; närvirakkudes - närviimpulsside läbiviimine; neerude rakkudes - uriini moodustumine, mis erineb oluliselt vereplasma koostisest; seedetrakti spetsialiseeritud rakkudes - seedetrakti ensüümide süntees ja sekretsioon; endokriinsete näärmete rakkudes - hormoonide sekretsioon; tulirelvade rakkudes - kuma; teatud kalade rakkudes - elektriheitmete tekitamine jne.

Energiaallikad.

Ühes ülaltoodud näites on otsene energiaallikas, mida rakk kasutab töö tootmiseks, adenosiintrifosfaadi (ATP) struktuuris sisalduv energia. Selle struktuuri iseloomust tulenevalt on see ühend energiasisaldus ning sidemete purunemine fosfaatrühmade vahel võib toimuda nii, et vabanenud energiat kasutatakse töö valmistamiseks. Energiat ei saa aga rakule kättesaadavaks teha ATP fosfaatsidemete lihtsa hüdrolüütilise lagunemisega: sel juhul on see raisatud, vabanedes soojusena. Protsess peaks koosnema kahest järjestikusest etapist, millest igaüks hõlmab vaheprodukti, mida nimetatakse siin X - F (ülaltoodud võrrandites X ja Y tähendavad kahte erinevat orgaanilist ainet; Φ - fosfaat; ADP - adenosiindifosfaat):

Kuna ATP on vajalik peaaegu iga raku aktiivsuse ilmnemise jaoks, ei ole üllatav, et elusrakkude metaboolne aktiivsus on suunatud peamiselt ATP sünteesile. Seda eesmärki täidavad mitmesugused reaktsioonide kompleksid, mis kasutavad süsivesikute ja rasvade (lipiidide) molekulides sisalduvat potentsiaalset keemilist energiat.

KARBOHÜÜDRAATIDE JA LIPIDIDE METABOLISM

ATP süntees.

Anaeroobne (ilma hapnikuta). Süsivesikute ja lipiidide peamine roll raku ainevahetuses on see, et nende lõhustamine lihtsamateks ühenditeks annab ATP sünteesi. Ei ole kahtlust, et samad protsessid toimusid esimeses, kõige primitiivsemas rakus. Hapnikust vabanenud atmosfääris aga süsivesikute ja rasvade täielik oksüdatsioon CO-ks₂ see oli võimatu. Neil primitiivsetel rakkudel olid kõik mehhanismid, mille abil glükoosimolekuli struktuuri ümberkorraldamine andis väikeste koguste ATP sünteesi. Me räägime protsessidest, mida mikroorganismid nimetavad fermentatsiooniks. Kõige parem on uurida glükoosi lagundamist etüülalkoholiks ja CO-ks.₂ pärmis.

Ümberkujundamise lõpuleviimiseks vajalike 11 järjestikuse reaktsiooni käigus moodustub mitu vaheprodukti, mis on fosfaatestrid (fosfaadid). Nende fosfaatrühm kantakse ATP moodustamisega adenosiindifosfaati (ADP). ATP netoväärtus on 2 ATP molekuli iga glükoosimolekuli jaoks, mis on fermentatsiooniprotsessis jagatud. Sarnased protsessid toimuvad kõigis elusrakkudes; kuna nad varustavad elutähtsaks tegevuseks vajalikku energiat, nimetatakse neid mõnikord (mitte päris õigesti) anaeroobse raku hingamiseks.

Imetajatel, sealhulgas inimestel, nimetatakse sellist protsessi glükolüüsiks ja selle lõpptoode on piimhape, mitte alkohol ja CO.₂. Kogu glükolüüsi reaktsioonide järjestus, välja arvatud viimased kaks etappi, on täiesti identsed pärmirakkudes toimuva protsessiga.

Aeroobne (hapniku kasutamine). Hapniku ilmumisega atmosfääris, mille allikaks oli ilmselt taimede fotosüntees, töötati evolutsiooni käigus välja mehhanism, mis tagab glükoosi täieliku oksüdatsiooni CO-ks₂ ja vesi, aeroobne protsess, milles ATP netoväärtus on 38 ATP molekuli oksüdeeritud glükoosimolekuli kohta. See rakkude hapnikutarbimise protsess energiasisaldavate ühendite moodustamiseks on tuntud kui raku hingamine (aeroobne). Erinevalt tsütoplasmaatiliste ensüümide anaeroobsest protsessist toimuvad mitokondrites oksüdatiivsed protsessid. Mitokondrites oksüdeeritakse püroviinhape, mis on anaeroobses faasis moodustunud vaheprodukt, CO-ks.₂ kuuel järjestikusel reaktsioonil, millest igaüks viiakse üle paari elektroni ühisesse aktseptori - koensüümi nikotiinamiidadeniini dinukleotiidi (NAD). Seda reaktsioonide jada nimetatakse trikarboksüülhappe tsükliks, sidrunhappe tsükliks või Krebsi tsükliks. Igast glükoosi molekulist moodustub 2 püroviinhappe molekuli; 12 oksüdeerimispaari, mis on oksüdatsiooni käigus glükoosimolekulist eraldatud, kirjeldatakse võrrandiga:

Elektrooniline ülekanne

Igal mitokondril on mehhanism, mille abil trikarboksüülhappe tsüklis moodustunud redutseeritud NAD (NADHN, kus H on vesinik) kannab oma elektronpaari hapnikku. Ülekanne ei toimu siiski otse. Elektronid edastatakse "käest käsi" ja alles pärast kandjate ahela läbimist ühendavad nad hapnikku. See „elektronide transpordiahel” koosneb järgmistest komponentidest:

NADH H N® Flavineninindinkleotid ® Coenzyme Q®

® Tsütokroom b ® tsütokroom c ® tsütokroom a ® O₂

Kõik selle süsteemi osad, mis on mitokondrites, on ruumis fikseeritud ja omavahel seotud. Selline nende seisund hõlbustab elektronide ülekandmist.

NAD sisaldab nikotiinhapet (vitamiin Niatsiin) ja flaviini adeniindinukleotiid sisaldab riboflaviini (vitamiin B₂). Koensüüm Q on maksa molekulisünteesitud kõrgmolekulaarne kinoon ja tsütokroomid on kolm erinevat valku, millest igaüks, nagu hemoglobiin, sisaldab hemogrupi.

Iga elektroni paari elektronide ülekandeahelas, mis on NAD H-st O-le üle kantud₂, Sünteesitakse 3 ATP molekuli. Kuna iga glükoosimolekulist eraldatakse 12 paari elektroni ja need viiakse NAD-i molekulidesse, moodustub glükoosimolekuli kohta kokku 3 × 12 = 36 ATP molekuli. Seda ATP moodustumise protsessi oksüdatsiooni ajal nimetatakse oksüdatiivseks fosforüülimiseks.

Lipiidid kui energiaallikas.

Rasvhappeid saab energiaallikana kasutada palju samamoodi nagu süsivesikuid. Rasvhappe oksüdeerimine toimub bikarbonaadi fragmendi järjestikuse lõhustamisega rasvhappe molekulist, moodustades atsetüül-koensüüm A (atsetüül-CoA) ja kahe elektroni paari samaaegse ülekandumise elektronide ülekandeahelasse. Saadud atsetüül CoA on trikarboksüülhappe tsükli normaalne komponent ja hiljem ei erine selle saatus süsivesikute ainevahetusega tarnitud atsetüül CoA omast. Seega on ATP sünteesi mehhanismid nii rasvhapete kui ka glükoosi metaboliitide oksüdeerimisel peaaegu samad.

Kui looma keha saab energiat peaaegu täielikult rasvhapete oksüdatsiooni tõttu ja see juhtub näiteks paastumise või suhkurtõve ajal, ületab atsetüül-CoA moodustumise kiirus selle oksüdatsioonikiiruse trikarboksüülhappe tsüklis. Sel juhul reageerivad ekstra molekulid atsetüül-CoA üksteisega, mille tulemusena moodustub atsetoäädikhape ja b-hüdroksübutüürhape. Nende kogunemine on patoloogilise seisundi põhjuseks nn. ketoos (atsidoosi tüüp), mis raskes diabeedis võib põhjustada kooma ja surma.

Energia salvestamine.

Loomad söövad ebaregulaarselt ja nende keha peab säilitama toiduaines sisalduva energia, mille allikaks on loomade poolt absorbeeritud süsivesikud ja rasvad. Rasvhappeid võib säilitada neutraalsete rasvade kujul kas maksas või rasvkoes. Suurtes kogustes seedetraktis olevad süsivesikud hüdrolüüsitakse glükoosiks või muudeks suhkrudeks, mis muundatakse seejärel maksaks samaks glükoosiks. Siin sünteesitakse glükoosist hiiglaslik polümeeri glükogeen, kinnitades üksteisele glükoosijäägid veemolekulide kõrvaldamisega (glükoosijääkide arv glükogeenimolekulides ulatub 30 000-ni). Kui on olemas vajadus energia järele, laguneb glükogeen uuesti reaktsioonis glükoosiks, mille produktiks on glükoosfosfaat. See glükoosifosfaat suunatakse glükolüüsi teele, mis moodustab osa glükoosi oksüdeerimise rajast. Maksa puhul võib glükoosifosfaat samuti hüdrolüüsuda ja saadud glükoos siseneb vereringesse ning see toimetatakse verega rakkudesse keha erinevates osades.

Süsivesikute lipiidide süntees.

Kui üheaegselt toidust imendunud süsivesikute kogus on suurem kui glükogeeni kujul, siis muundatakse liigne süsivesik rasvaks. Reaktsioonide algjärjestus langeb kokku tavalise oksüdeeriva viisiga, s.t. Algul moodustub atsetüül-CoA glükoosist, kuid seda atsetüül-CoA-d kasutatakse raku tsütoplasmas pika ahelaga rasvhapete sünteesimiseks. Sünteesiprotsessi võib kirjeldada kui normaalse rasvarakkude oksüdatsiooniprotsessi pöördumist. Seejärel säilitatakse rasvhapped neutraalsete rasvade (triglütseriidide) kujul, mis kogunevad keha erinevatesse osadesse. Kui vajatakse energiat, läbivad neutraalsed rasvad hüdrolüüsi ja rasvhapped sisenevad vere. Siin adsorbeeritakse neid plasmavalkude molekulidega (albumiin ja globuliin) ning seejärel imenduvad need erinevat tüüpi rakkudesse. Loomade rasvhapetest glükoosi sünteesimiseks ei ole mehhanisme, kuid taimedel on sellised mehhanismid.

Lipiidide ainevahetus.

Lipiidid sisenevad kehasse peamiselt rasvhapete triglütseriidide kujul. Pankrease ensüümide toimel sooles toimub hüdrolüüs, mille tooted imenduvad sooleseina rakkudesse. Siin sünteesitakse nendest värsked neutraalsed rasvad, mis sisenevad vere kaudu lümfisüsteemi kaudu ja mida transporditakse maksasse või deponeeritakse rasvkoes. Eespool on juba näidatud, et rasvhappeid saab sünteesida ka uuesti süsivesikute lähteainetest. Tuleb märkida, et kuigi imetajate rakkudes võib esineda ühe kaksiksideme lisamine pikaahelaliste rasvhapete molekulidesse (C-9 ja C-10 vahel), ei ole need rakud võimelised sisaldama teist ja kolmandat kaksiksidet. Kuna kahe ja kolme kaksiksidemega rasvhapped mängivad imetajate ainevahetuses olulist rolli, on need peamiselt vitamiinid. Seega, linoolhape (C_{18: 2}) ja linoleenne (C_{18: 3}) Happe nimetatakse asendamatuks rasvhappeks. Samal ajal võib imetajate rakkudes linoleenhappesse lisada neljanda topeltsideme ja arahhidoonhapet saab moodustada süsinikuahela pikendamisega (C_{20: 4}), samuti ainevahetusprotsessis vajalik osaleja.

Lipiidide sünteesi protsessis kantakse koensüümiga A (atsüül-CoA) seotud rasvhapete jäägid glütserofosfaadile, fosforhappe ja glütserooli estrile. Selle tulemusena moodustub fosfatiidhape - ühend, milles üks glütserooli hüdroksüülrühm on esterdatud fosforhappega ja kaks rühma rasvhapetega. Neutraalsete rasvade moodustumisel eemaldatakse fosforhape hüdrolüüsi teel ja kolmas rasvhape asetub reaktsiooniga atsüül-CoA-ga. Koensüüm A moodustub pantoteenhappest (üks vitamiinidest). Oma molekulis on sulfhüdrüül (- SH) rühm, mis on võimeline reageerima hapetega, moodustades tioestreid. Fosfolipiidide moodustumisel reageerib fosfatiidhape otse ühe lämmastiku aluse aktiveeritud derivaadiga, nagu koliin, etanoolamiin või seriin.

Välja arvatud D-vitamiin, sünteesivad kõik loomade kehas leiduvad steroidid (kompleksalkoholide derivaadid) kergesti ise. Nende hulka kuuluvad kolesterool (kolesterool), sapihapped, meeste ja naiste suguhormoonid ja neerupealiste hormoonid. Igal juhul on atsetüül CoA sünteesi lähteainena: sünteesitud ühendi süsinikukarkass on valmistatud atsetüülrühmadest, korrates korduvalt kondenseerumist.

METABOLISMI PROTEENID

Aminohapete süntees

Taimed ja enamik mikroorganisme võivad elada ja kasvada keskkonnas, kus nende toitmiseks on saadaval ainult mineraale, süsinikdioksiidi ja vett. See tähendab, et kõik nendes organismides leiduvad organismid sünteesivad end ise. Kõigis elusrakkudes leiduvad valgud on ehitatud 21 tüüpi aminohappest, mis on ühendatud erinevates järjestustes. Aminohapped sünteesitakse elusorganismide poolt. Igal juhul viib rea keemilisi reaktsioone a-ketohapete moodustumiseni. Üks selline α-ketohape, nimelt a-ketoglutariline (trikarboksüülhappe tsükli tavaline komponent), on seotud lämmastiku fikseerimisega vastavalt järgmisele võrrandile:

a - Ketoglutaarhape + NH₃ + OVER CH N ®

® Glutamiinhape + NAD.

Seejärel saab glutamiinhappe lämmastiku üle kanda mis tahes muusse a-ketohappe, et moodustada vastav aminohape.

Inimkeha ja enamik teisi loomi säilitasid võime sünteesida kõiki aminohappeid, välja arvatud üheksa nn. essentsiaalsed aminohapped. Kuna nendele üheksale ketoahappeid ei sünteesita, peavad essentsiaalsed aminohapped olema pärit toidust.

Valkude süntees.

Aminohapped on vajalikud valgu biosünteesiks. Biosünteesi protsess toimub tavaliselt järgmiselt. Raku tsütoplasmas "aktiveeritakse" iga aminohape reaktsioonis ATP ja seejärel kinnitatakse selle konkreetse aminohappe suhtes spetsiifilise ribonukleiinhappe molekuli terminaalsele rühmale. See keeruline molekul seob väikese keha, nn. ribosoom, positsioonis, mille määrab ribosoomiga seotud pikem ribonukleiinhappe molekul. Pärast kõigi nende komplekssete molekulide õiget joondamist katkevad algse aminohappe ja ribonukleiinhappe vahelised sidemed ja tekivad sidemed naaberlike aminohapete vahel - sünteesitakse spetsiifiline valk. Biosünteesi protsess annab valke mitte ainult organismi kasvuks või söötmesse sekreteerimiseks. Kõik elusrakkude valgud lagunevad lõpuks nende aminohapeteks ja elu säilitamiseks tuleb rakud uuesti sünteesida.

Teiste lämmastikku sisaldavate ühendite süntees.

Imetajatel kasutatakse aminohappeid mitte ainult valgu biosünteesiks, vaid ka paljude lämmastikku sisaldavate ühendite sünteesi lähteainena. Aminohappe türosiin on adrenaliini ja noradrenaliini hormoonide eelkäija. Kõige lihtsam aminohappe glütsiin on nukleiinhappeid moodustavate puriinide biosünteesi ja tsütokroomide ja hemoglobiini moodustavate porfüriinide lähtematerjal. Asparagiinhape on pürimidiin-nukleiinhapete prekursor. Metioniini metüülrühm edastatakse kreatiini, koliini ja sarkosiini biosünteesi ajal mitmetele teistele ühenditele. Kreatiini biosünteesi ajal kantakse arginiini guanidiinrühm ka ühest ühendist teise. Trüptofaan toimib nikotiinhappe prekursorina ja vitamiin nagu pantoteenhape sünteesitakse taimedest valiinist. Kõik need on vaid mõned näited aminohapete kasutamisest biosünteesi protsessides.

Mikroorganismide ja kõrgemate taimede poolt ammooniumioonina imendunud lämmastikku kulutatakse peaaegu täielikult aminohapete moodustumisele, millest sünteesitakse paljud elusrakkude lämmastikku sisaldavad ühendid. Ei taimed ega mikroorganismid neelavad liigset lämmastikku. Vastupidiselt sellele sõltub neeldunud lämmastiku kogus toiduaines sisalduvatest valkudest. Kogu aminohapete kujul kehasse sisenev lämmastik, mida ei tarbita biosünteesi protsessides, eritub kehast kiiresti uriiniga. See juhtub järgmiselt. Maksas kasutavad kasutamata aminohapped oma lämmastiku a-ketoglutaarhapet, moodustades glutamiinhappe, mis on deaminiseeritud, vabastades ammoniaagi. Lisaks võib ammoniaagi lämmastikku kas ajutiselt ladustada glutamiini sünteesiga või kasutada seda kohe maksades voolava uurea sünteesiks.

Glutamiinil on teine ​​roll. Neerudes võib seda hüdrolüüsida, et vabastada ammoniaak, mis siseneb uriiniga naatriumioonide vastu. See protsess on äärmiselt oluline vahend happe-aluse tasakaalu säilitamiseks looma kehas. Peaaegu kogu ammoniaak, mis on saadud aminohapetest ja, võimalik, ka muudest allikatest, muundub maksaks uureaks, mistõttu veres ei ole tavaliselt peaaegu mingit vaba ammoniaaki. Kuid teatud tingimustel sisaldab uriin üsna olulist kogust ammoniaaki. See ammoniaak moodustub neerudes glutamiinist ja liigub uriiniga naatriumioonide vastu, mis seega adsorbeeruvad ja jäävad kehasse. Seda protsessi parandab atsidoosi areng, seisund, mille puhul organism vajab täiendavaid koguseid naatriumkatioone, et seostada veres liigsed bikarbonaatioonid.

Pürimidiinide liigsed kogused lahustuvad ka maksas läbi rea reaktsioone, milles ammoniaak vabaneb. Puriinide puhul toimub nende liigne oksüdatsioon kusihappe moodustumisega, mis eritub inimeste ja teiste primaatide uriiniga, kuid mitte teistes imetajates. Lindudel ei ole karbamiidi sünteesimehhanismi, ja see on kusihappe, mitte uurea, mis on nende lämmastikku sisaldavate ühendite vahetamise lõpptoode.

Nukleiinhapped.

Nende lämmastikku sisaldavate ühendite struktuuri ja sünteesi kirjeldatakse üksikasjalikult artiklis NUCLEIC ACIDS.

METABOLISM-ORGAANILISTE AINETE ÜLDISED ESINDAJAD

Võite sõnastada mõningaid üldisi mõisteid või "reegleid", mis on seotud ainevahetusega. Järgnevalt on toodud mõned peamised "reeglid", et paremini mõista, kuidas ainevahetus toimub ja on reguleeritud.

1. Ainevahetusradad on pöördumatud. Lagunemine ei lähe kunagi mööda teed, mis oleks lihtsalt termotuumasünteesi reaktsioonide pöördumine. See hõlmab teisi ensüüme ja teisi vaheühendeid. Sageli toimuvad vastandlikult suunatud protsessid raku erinevates sektsioonides. Seega sünteesitakse rasvhapped tsütoplasmas ühe ensüümide komplekti kaasamisega ja oksüdeeritakse mitokondrites täiesti erineva komplektiga.

2. Elusrakkudes olevad ensüümid on piisavad, et kõik teadaolevad metaboolsed reaktsioonid toimuksid palju kiiremini kui tavaliselt kehas. Järelikult on rakkudes mõned regulatiivsed mehhanismid. Avati selliseid mehhanisme.

a) Asjaomase aine metaboolsete muutuste kiirust piirav tegur võib olla selle aine tarbimine rakku; antud juhul on reguleerimine suunatud just sellele protsessile. Näiteks insuliini roll on seotud asjaoluga, et see näib hõlbustavat glükoosi tungimist kõikidesse rakkudesse, samas kui glükoos läbib transformatsiooni kiirusega, millega seda manustatakse. Sarnaselt sõltub raua ja kaltsiumi tungimine soolest veresse sõltuvalt protsessidest, mille kiirus on reguleeritud.

b) Ained ei ole kaugeltki alati vabad ühest kambrikambrist teise liikuma; On tõendeid, et intratsellulaarset ülekannet reguleerivad mõned steroidhormoonid.

c) Tuvastati kahte tüüpi negatiivseid tagasiside servomehhanisme.

Bakterites leiti näiteid, et mõne reaktsioonijärjestuse saaduse, näiteks aminohappe, olemasolu pärsib ühe aminohappe moodustamiseks vajaliku ensüümi biosünteesi.

Igal juhul vastutab ensüüm, mille biosüntees on mõjutatud, esimese aminohappe sünteesi viinud metaboolse raja esimese "määramise" etapi (skeemil reaktsioon 4).

Teine mehhanism on imetajatel hästi uuritud. See on ainsa metabolismi raja esimese "määramise" etapi eest vastutava ensüümi lõpptoote (meie puhul aminohappe) pärssimine.

Teine reguleerimisviis tagasisides toimib juhtudel, kui trikarboksüülhappe tsükli vaheühendite oksüdatsioon on seotud ATP moodustumisega ADP-st ja fosfaadist oksüdatiivse fosforüülimise ajal. Kui kogu rakus olev fosfaat- ja / või ADP-varu on juba ammendatud, siis oksüdatsioon peatub ja võib jätkuda alles pärast seda, kui see reserv uuesti muutub piisavaks. Seega toimub oksüdatsioon, mille tähendus on kasuliku energia tarnimine ATP kujul, ainult siis, kui ATP süntees on võimalik.

3. Biosünteesiprotsessides on suhteliselt väike hulk ehitusplokke, millest igaüks on kasutatud paljude ühendite sünteesimiseks. Nende hulgas on atsetüül-koensüüm A, glütseroolfosfaat, glütsiin, karbamüülfosfaat, mis varustab karbamüüli (H₂N-CO- rühm, foolhappe derivaadid, mis on hüdroksümetüül- ja formüülrühmade allikaks, S-adenosüülmetioniin - metüülrühmade, glutamiin- ja asparagiinhapete allikas, mis annavad aminorühmi ja lõpuks glutamiin - amiidirühmade allikas. Sellest suhteliselt väikesest arvust komponentidest ehitatakse kõik erinevad ühendid, mis leiame elusorganismides.

4. Lihtsad orgaanilised ühendid osalevad metaboolsetes reaktsioonides harva. Tavaliselt tuleb need kõigepealt "aktiveerida", kinnitades ühe ainevahetuses üldiselt kasutatavatest ühenditest. Glükoos võib näiteks oksüdeeruda alles pärast seda, kui see on esterdatud fosforhappega, selle teiste muundamiste korral tuleb see esterida uridiindifosfaadiga. Rasvhapped ei saa osaleda metaboolsetes transformatsioonides enne, kui nad moodustavad koensüümiga A estreid. Kõik need aktivaatorid on kas seotud ühe nukleotiidiga, mis moodustavad ribonukleiinhappe või on tuletatud mingi vitamiinist. Sellega seoses on lihtne mõista, miks vitamiine nõutakse nii väikestes kogustes. Neid kasutatakse "koensüümide" moodustamiseks ja iga koensüümimolekuli kasutatakse organismi elu jooksul mitu korda, erinevalt põhilistest toitainetest (näiteks glükoos), mille iga molekuli kasutatakse ainult üks kord.

Kokkuvõtteks võib öelda, et terminit „ainevahetus”, mis varem tähendas midagi keerulisemat kui lihtsalt süsivesikute ja rasvade kasutamine kehas, kasutatakse nüüd tuhandete ensümaatiliste reaktsioonide viitamiseks, mille kogu komplekt on esindatud kui suur metaboolsete radade võrgustik, mis lõikub mitu korda ( tavaliste vaheproduktide olemasolu tõttu) ja neid kontrollitakse väga peenete reguleerimismehhanismidega.

MINERAALSETE AINETE METABOLISMID

Suhteline sisu.

Elusorganismides leiduvad erinevad elemendid on loetletud allpool kahanevas järjekorras sõltuvalt nende suhtelisest sisaldusest: 1) hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik; 2) kaltsium, fosfor, kaalium ja väävel; 3) naatrium, kloor, magneesium ja raud; 4) mangaan, vask, molübdeen, seleen, jood ja tsink; 5) alumiinium, fluor, räni ja liitium; 6) broom, arseen, plii ja võib-olla mõned teised.

Hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik on elemendid, mis moodustavad keha pehmed kuded. Need on osa ühenditest, nagu süsivesikud, lipiidid, valgud, vesi, süsinikdioksiid ja ammoniaak. Punktides loetletud esemed 2 ja 3 on kehas tavaliselt ühe või enama anorgaanilise ühendi kujul ja elemendid nn. 4, 5 ja 6 esinevad ainult jälgedes ja seetõttu nimetatakse neid mikroelementideks.

Jaotus kehas.

Kaltsium.

Kaltsium esineb peamiselt luukoes ja hammastes, peamiselt fosfaadina ja väikestes kogustes karbonaadi ja fluoriidi kujul. Toiduga varustatud kaltsium imendub peamiselt ülemise soole sisse, millel on nõrk happeline reaktsioon. D-vitamiin aitab kaasa selle imendumisele (inimestel imendub toidus ainult 20–30% kaltsiumist) D-vitamiini toimel toodavad soolestiku rakud erilist valku, mis seob kaltsiumi ja hõlbustab selle siirdamist soolestiku kaudu veres. Imendumist mõjutavad ka mõnede teiste ainete, eriti fosfaadi ja oksalaadi olemasolu, mis väikestes kogustes soodustavad imendumist ja suurel määral pärsivad seda.

Veres on umbes pool kaltsiumist seotud valkudega, ülejäänud on kaltsiumiioonid. Ioniseeritud ja ioniseerimata vormide suhe sõltub kaltsiumi üldkontsentratsioonist veres, samuti valgu ja fosfaadi sisaldusest ning vesinikioonide kontsentratsioonist (vere pH). Valgu tasemest mõjutatud ioniseerimata kaltsiumi osakaal võimaldab kaudselt hinnata toitumise kvaliteeti ja maksa efektiivsust, milles plasmavalkud on sünteesitud.

Ioniseeritud kaltsiumi kogust mõjutavad ühelt poolt D-vitamiin ja imendumist mõjutavad tegurid ning teiselt poolt parathormoon ja võimalik, et ka D-vitamiin, kuna mõlemad ained reguleerivad nii kaltsiumi sadestumise kiirust luukoes kui ka selle mobilisatsiooni. s.t. luudest välja. Liigne paratüreoidhormoon stimuleerib kaltsiumi vabanemist luukoest, mis viib selle kontsentratsiooni suurenemiseni plasmas. Muutes kaltsiumi ja fosfaadi imendumise ja eritumise määra ning luukoe moodustumise kiirust ja hävitamist, kontrollivad need mehhanismid rangelt kaltsiumi ja fosfaadi kontsentratsiooni vereseerumis. Kaltsiumiioonid mängivad regulatiivset rolli paljudes füsioloogilistes protsessides, kaasa arvatud närvireaktsioonid, lihaste kokkutõmbumine, vere hüübimine. Kaltsiumi eritumine organismist toimub tavaliselt peamiselt (2/3) läbi sapi ja soolte ning vähemal määral (1/3) neerude kaudu.

Fosfor.

Fosfori ainevahetus - üks luukoe ja hammaste põhikomponente - sõltub suuresti samadest teguritest nagu kaltsiumi metabolism. Fosfaat fosfaatidena on kehas ka sadades erinevates füsioloogiliselt olulistes orgaanilistes estrites. Parathormoon stimuleerib fosfori eritumist uriinis ja selle vabastamist luukoest; seeläbi reguleerib see fosfori kontsentratsiooni vereplasmas.

Naatrium.

Naatrium, ekstratsellulaarse vedeliku peamine katioon koos valgu, kloriidi ja bikarbonaadiga mängib olulist rolli osmootse rõhu ja vere pH (vesinikuioonide kontsentratsioon) reguleerimisel. Seevastu sisaldavad rakud väga vähe naatriumi, kuna neil on naatriumioonide eemaldamise ja kaaliumiioonide püügi mehhanism. Kõik naatriumi, mis ületab keha vajadusi, eritub väga kiiresti neerude kaudu.

Kuna naatrium kaob kõigis eritamisprotsessides, tuleb seda toiduga pidevalt alla neelata. Atsidoosi korral, kui on vajalik, et kehast eemaldatakse suured kogused anioone (näiteks kloriid või atsetoatsetaat), takistavad neerud naatriumi liigset kadu, mis on tingitud ammoniaagi moodustumisest glutamiinist. Naatriumi eritumist neerude kaudu reguleerib neerupealise koore aldosterooni hormoon. Selle hormooni toimel tagastatakse veres piisavalt naatriumi, et säilitada normaalne osmootne rõhk ja normaalne rakuväline vedeliku maht.

Naatriumkloriidi päevane vajadus on 5–10 g. See väärtus suureneb vedeliku suure koguse imendumise korral, kui higistamine suureneb ja uriin vabaneb rohkem.

Kaalium.

Erinevalt naatriumist leidub kaaliumi suurtes kogustes, kuid ekstratsellulaarses vedelikus on see väike. Kaaliumi põhiülesanne on reguleerida rakusisest osmootilist rõhku ja säilitada happe-aluse tasakaal. Samuti mängib see olulist rolli närviimpulsside läbiviimisel ja paljudes ensüümsüsteemides, kaasa arvatud need, mis on seotud lihaste kokkutõmbumisega. Kaalium on laialt levinud looduses ja see on rikkalik igas toidus, nii et spontaanselt kaaliumi puudulikkus ei toimu. Plasmas reguleerib kaaliumisisaldust aldosteroon, mis stimuleerib selle eritumist uriiniga.

Toidu puhul läheb väävel kehasse peamiselt osana kahest aminohappest - tsüstiinist ja metioniinist. Nende aminohapete metabolismi lõppfaasis vabaneb väävel ja oksüdatsiooni tulemusena muundatakse anorgaaniliseks vormiks. Tsüstiini ja metioniini koostises on struktuurvalkudes väävlit. Tähtis on ka tsüsteiini sulfhüdrüül (–SH) rühm, millel on paljude ensüümide aktiivsus.

Enamik väävlist eritub sulfaatidena uriiniga. Väike kogus eritunud sulfaati on tavaliselt seotud orgaaniliste ühenditega nagu fenoolid.

Magneesium.

Magneesium metabolism on sarnane kaltsiumi metabolismiga ja fosfaadiga kompleksi kujul moodustab see element ka luukoe osa. Magneesium on kõigis elusrakkudes, kus see toimib paljude ensüümsüsteemide vajaliku komponendina; Seda rolli näitas veenvalt näide lihaste süsivesikute ainevahetuse näide. Magneesium, nagu kaalium, on laialt levinud ja selle ebaõnnestumise tõenäosus on väga väike.

Raud

Raud on hemoglobiini ja teiste hemoproteiinide komponent, nimelt müoglobiin (lihas hemoglobiin), tsütokroomid (respiratoorsed ensüümid) ja katalaas, samuti mõnedes ensüümides, mis ei sisalda hemogruppe. Raud imendub ülemisse soolesse ja see on ainus element, mis imendub ainult siis, kui selle toitumine kehas on täielikult ammendatud. Plasmas transporditakse rauda koos valguga (transferriin). Raud ei eritu neerude kaudu; selle liig akumuleerub koos erilise valguga (ferritiin).

Mikroelemendid

Igal kehas leiduval mikroelementil on oma erifunktsioon, mis on seotud sellega, et see stimuleerib selle või selle ensüümi toimet või mõjutab seda muul viisil. Tsink on vajalik insuliini kristallimiseks; Lisaks on see süsinik-anhüdraasi (süsinikdioksiidi transportimisega seotud ensüüm) ja mõne muu ensüümi komponent. Molübdeen ja vask on samuti erinevate ensüümide olulised komponendid. Jood on vajalik trijodürooniini, kilpnäärmehormooni sünteesiks. Fluoriid (sisaldub hambaemailis) aitab vältida hammaste lagunemist.

METABOLITE KASUTAMINE

Süsivesikud.

Imemine

Toidu süsivesikute seedimise käigus vabanevad monosahhariidid või lihtsad suhkrud kantakse soolest välja vereringesse, mida kutsutakse imemiseks. Imemehhanism on lihtsa difusiooni ja keemilise reaktsiooni (aktiivne imemine) kombinatsioon. Üks hüpoteese protsessi keemilise faasi olemuse kohta viitab sellele, et selles faasis kombineeruvad monosahhariidid fosfaathappega kinaaside rühma ensüümi poolt katalüüsitud reaktsioonis, mille järel nad tungivad veresoontesse ja vabanevad siin ensümaatilise defosforüülimise (fosfaatsideme lagunemise) tagajärjel. üks fosfataasidest. Aktiivse imendumise tõttu imenduvad erinevad monosahhariidid erinevatel kiirustel ja süsivesikud imenduvad isegi siis, kui veresuhkru tase on suurem kui sooles, s.t. tingimustes, kus oleks loomulik eeldada, et nad liiguvad vastupidises suunas - verest soolestikku.

Homeostaasi mehhanismid.

Vereringesse sisenevad monosahhariidid suurendavad veresuhkru taset. Tühja kõhuga on glükoosi kontsentratsioon veres tavaliselt vahemikus 70 kuni 100 mg 100 ml vere kohta. Seda taset säilitatakse mehhanismide kaudu, mida nimetatakse homeostaasi (iserabiliseerimise) mehhanismideks. Niipea, kui veres sisalduv suhkru tase suureneb soolestiku imendumise tulemusena, jõustuvad protsessid, mis toovad suhkru verest välja, nii et selle tase ei muutu liiga palju.

Nagu glükoos, tulevad kõik teised monosahhariidid vereringesse maksa, kus need muundatakse glükoosiks. Nüüd on nad eristamatud nii glükoosist, mis imendub, kui ka sellest, mis oli juba kehas, ja läbivad samad metaboolsed muutused. Üks süsivesikute homöostaasi mehhanisme, mis toimib maksas, on glükogenees, mille abil glükoos viiakse verest rakkudesse, kus see muundatakse glükogeeniks. Glükogeeni hoitakse maksas kuni veresuhkru taseme languseni: sellises olukorras põhjustab homeostaatiline mehhanism kogunenud glükogeeni lagunemise glükoosiks, mis jälle siseneb vere.

Ümberkujundamine ja kasutamine.

Kuna veri annab glükoosi kõikidele keha kudedele ja kõik kuded kasutavad seda energia saamiseks, väheneb vere glükoosisisaldus peamiselt selle kasutamise tõttu.

Lihastes muudetakse veresuhkru glükogeeniks. Siiski ei saa lihasglükogeeni kasutada vere glükoosi tootmiseks. See sisaldab energiavarustust ja selle kasutamise kiirus sõltub lihaste aktiivsusest. Lihaskoe sisaldab kahte ühendit, millel on suur hulk kergesti kättesaadavaid energiaallikaid energiasisaldavate fosfaatsidemete kujul - kreatiinfosfaat ja adenosiintrifosfaat (ATP). Kui need fosfaatrühmad nendest ühenditest lõhustatakse, vabaneb energia lihaste kokkutõmbumiseks. Et lihas uuesti kokku leppida, tuleb need ühendid taastada nende algkujule. Selleks on vaja energiat, mida tagab glükogeeni lagunemissaaduste oksüdatsioon. Lihaskontraktsiooniga muundatakse glükogeen glükoosfosfaadiks ja seejärel rea reaktsioonide kaudu fruktoosdifosfaadiks. Fruktoosdifosfaat laguneb kaheks kolmeks süsinikühendiks, millest pärast mitmeid etappe moodustatakse kõigepealt püroviinhape ja lõpuks piimhape, nagu juba mainitud süsivesikute metabolismi kirjelduses. See glükogeeni muundamine piimhappeks koos energia vabanemisega võib toimuda hapniku puudumisel.

Hapniku puudulikkusega koguneb piimhape lihasesse, difundeerub vereringesse ja siseneb maksa, kus jälle moodustub sellest glükogeen. Kui hapnikku on piisavalt, ei kogune piimhape lihasesse. Selle asemel, nagu eespool kirjeldatud, oksüdeeritakse see täielikult trikarboksüülhappe tsükli kaudu süsinikdioksiidiks ja veeks, et moodustada ATP, mida saab kasutada redutseerimiseks.

Süsivesikute ainevahetus närvikoes ja erütrotsüütides erineb ainevahetusest lihastes, kuna siin ei ole kaasatud glükogeeni. Ka siin on vaheproduktid püroviinsed ja piimhapped, mis tekivad glükoosfosfaadi lõhustamisel.

Glükoosi kasutatakse mitte ainult rakkude hingamisel, vaid ka paljudes teistes protsessides: laktoosi (piimasuhkru) süntees, rasvade moodustumine, samuti suhkrud, mis moodustavad sidekoe polüsahhariidid ja mitmed teised kuded.

Maksa glükogeen, mis on sünteesitud soolestiku süsivesikute imendumise kaudu, on imendumise puudumisel kõige kättesaadavam glükoosi allikas. Kui see allikas on ammendatud, algab glükoneogeneesi protsess maksas. Glükoos moodustub mõnest aminohappest (moodustub 100 g valku 58 g glükoosi) ja mitmetest muudest süsivesinikühenditest, sealhulgas neutraalsete rasvade glütseroolijääkidest.

Mõned, kuigi mitte nii tähtsad, roll süsivesikute ainevahetuses on neerud. Nad eritavad liigset glükoosi organismist, kui selle kontsentratsioon veres on liiga kõrge; madalamates kontsentratsioonides ei erine glükoos praktiliselt.

Mitmed hormoonid on seotud süsivesikute metabolismi reguleerimisega, kaasa arvatud kõhunäärme hormoonid, eesmine hüpofüüsi ja neerupealise koor.

Pankrease hormooninsuliin vähendab glükoosi kontsentratsiooni veres ja suurendab selle kontsentratsiooni rakkudes. Ilmselt stimuleerib see ka glükogeeni säilitamist maksas. Kortikosteroon, neerupealise koore hormoon ja adrenaliin, mida tekitab neerupealiste mull, mõjutavad süsivesikute ainevahetust, stimuleerides glükogeeni lagunemist (peamiselt lihastes ja maksades) ning glükoosi (maksa) sünteesi.

Lipiidid.

Imemine

Sooles pärast rasvade lagundamist jäävad vabad rasvhapped väikeses koguses kolesterooli ja letsitiini ning rasvas lahustuvate vitamiinide jälgedes. Kõik need ained on sapphappe soolade emulgeeriva ja solubiliseeriva toime tõttu väga hajutatud. Lahustav toime on tavaliselt seotud ebastabiilsete keemiliste ühendite moodustumisega rasvhapete ja sapphapete soolade vahel. Need kompleksid tungivad peensoole epiteeli rakkudesse ja lagunevad siin rasvhapeteks ja sapphappe sooladeks. Viimased viiakse maksasse ja erituvad sapist uuesti ning rasvhapped sisenevad glütserooli või kolesterooliga kokku. Saadud rekonstrueeritud rasvad sisenevad mesentery lümfisoonidesse piimamahla kujul, nn. "Hilusa." Mesentery laevadelt siseneb hylus lümfisüsteemi kaudu vereringesüsteemi läbi rindkere.

Pärast toidu seedimist suureneb lipiidide sisaldus veres ligikaudu 500 mg-lt (tühja kõhu tase) kuni 1000 mg-ni 100 ml plasma kohta. Veres olevad lipiidid on rasvhapete, neutraalsete rasvade, fosfolipiidide (letsitiin ja kefaliin), kolesterooli ja kolesterooli estrite segu.

Jaotus

Veri toimetab lipiidid keha erinevatesse kudedesse ja eriti maksa. Maksal on võime muuta sinna sisse toodud rasvhappeid. See on eriti ilmne liikide puhul, mis hoiavad kõrge küllastunud või vastupidi küllastumata rasvhappeid sisaldavaid rasvu: nende loomade maksas muutuvad küllastunud ja küllastumata hapete suhe nii, et ladestunud rasv vastab sellele organismile omase rasvaga.

Rasvasisaldust maksades kasutatakse kas energia saamiseks või vereülekandeks ja toimetatakse erinevatesse kudedesse. Siin saab neid kude struktuurielementidesse lisada, kuid enamik neist on ladustatud rasvavõidupoodidesse, kus neid säilitatakse kuni energiavajaduseni; siis viiakse need uuesti maksa ja oksüdeeritakse siin.

Lipiidide ainevahetust, nagu süsivesikuid, reguleeritakse homöostaatiliselt. Lipiidide ja süsivesikute ainevahetust mõjutavad homeostaasi mehhanismid on ilmselt tihedalt seotud, kuna süsivesikute metabolismi aeglustumine suurendab lipiidide metabolismi ja vastupidi.

Ümberkujundamine ja kasutamine.

Neli-süsinikhappeid - atsetoäädikhapet (kahe atsetaatühiku kondensatsiooniprodukt) ja b-hüdroksübutüürhapet - ja kolme süsinikuühendit atsetooni, mis moodustub, kui üks süsinikuaatom on atsetoäädikhappest lõhestunud, nimetatakse kollektiivselt ketoon (atsetoon) kehadeks. Tavaliselt on ketoonkehad veres väikeses koguses. Nende liigne moodustumine raske diabeedi korral suurendab nende sisaldust veres (ketoonemia) ja uriinis (ketonuuria) - see seisund on tähistatud terminiga "ketoos".

Oravad.

Imemine

Valkude lagundamisel seedetrakti ensüümidega moodustub aminohapete ja väikeste peptiidide segu, mis sisaldavad kahte kuni kümmet aminohappejääki. Need tooted imenduvad soolestiku limaskesta ja siin hüdrolüüs on lõppenud - peptiidid lagunevad ka aminohapeteks. Vere sisenevad aminohapped segatakse samade aminohapetega, mis leiduvad siin. Veri sisaldab soolestiku aminohapete segu, mis on moodustunud kudede valkude lagunemise käigus ja sünteesitakse organismis uuesti.

Süntees

Kudedes jätkub valkude ja nende kasvaja lagunemine. Vere aminohapped imenduvad kudedes selektiivselt valkude ehitamisel lähteainena ja teised aminohapped sisenevad verest kudedest. Sünteesimisel ja lagunemisel ei ole mitte ainult struktuursed valgud, vaid ka plasmavalkud, aga ka valgu hormoonid ja ensüümid.

Täiskasvanud organismis ei ladustata aminohappeid või valke praktiliselt, mistõttu aminohapete eemaldamine verest toimub samal kiirusel kui nende sisenemine kudedesse verre. Kasvavas organismis moodustuvad uued kuded ja see protsess tarbib rohkem aminohappeid kui see, mis tekib vere tõttu kudede valkude lagunemise tõttu.

Maksa osaleb kõige aktiivsemalt valkude metabolismis. Siin sünteesitakse vereplasma valgud - albumiin ja globuliinid - ning ka maksa enda ensüümid. Seega, plasmavalkude kadumisega, taastub albumiini sisaldus plasmas intensiivse sünteesi tõttu üsna kiiresti. Maksa aminohappeid kasutatakse mitte ainult valkude moodustamiseks, vaid ka lagundatakse, mille käigus neis sisalduv energia ekstraheeritakse.

Ümberkujundamine ja kasutamine.

Kui aminohappeid kasutatakse energiaallikana, siis aminorühm (–NH₂) saadetakse uurea moodustumisele ja molekuli lämmastikuvaba jääk oksüdeeritakse ligikaudu samal viisil nagu glükoos või rasvhapped.

Nn ornitiinitsükkel kirjeldab, kuidas ammoniaak muundub karbamiidiks. Selles tsüklis on aminohappest ammoniaagina eraldatud aminorühm seotud süsinikdioksiidiga ornitiinimolekuliga, moodustades tsitruliini. Tsitrulliin lisab teine ​​lämmastikuaatom, seekord asparagiinhappest ja muundub arginiiniks. Seejärel hüdrolüüsitakse arginiin karbamiidi ja ornitiini saamiseks. Ornitiin saab nüüd tsüklisse siseneda ja uurea elimineerub organismist läbi neerude kui üks ainevahetuse lõpptooteid. Vaata ka hormoone; ENZYME; RASVAD JA ÕLID; NUCLEIC ACIDS; PROTEIINID; VITAMIINID.

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