Содержание

Врожденные заболевания обмена веществ | Сант Жоан де Деу

Что такое наследственные болезни обмена веществ (врожденные метаболические заболевания)

Патологии, также известные как врожденные нарушения метаболизма, — это заболевания, причина которых кроется в генетическом изменении белка или фермента, в результате чего блокируется определенный процесс метаболизма. Такая блокировка влияет на нормальное функционирование некоторых клеток и органов и проявляется рядом симптомов, различных у каждого пациента. Среди таких симптомов могут встречаться разные виды неврологических синдромов.

Эта группа патологий очень обширна, однако ее можно систематизировать с помощью действующей классификации, которая в данный момент претерпевает значительные изменения ввиду того, что сегодня мы располагаем гораздо большими знаниями о базовых механизмах развития таких патологий. Ниже приведены основные группы патологий, составленные на основании типа поражения организма при каждой из них.

Врожденное нарушение метаболизма малых молекул

Влияют на промежуточный метаболизм. Сюда входят аминоацидопатии (фенилкетонурия и пропионовая ацидурия). Также сюда входит нарушения обмена углеводов или нейромедиаторов и нейромодуляторов.

Врожденное нарушение энергетического обмена

Характеризуется недостаточной выработкой и использованием энергии. Сюда входят митохондриальные заболевания, недостаточная выработка пирувата или глюкозы (в мышцах или печени) и т. д.

Врожденное нарушение метаболизма сложных молекул

Группа заболеваний, которые препятствуют синтезу больших молекул. Они проявляются в виде постоянных симптомов, не связанных с питанием. Сюда входят лизосомные (мукополисахаридоз, олигосахаридоз, сфинголипидоз и т. д.), пероксисомальные (синдром Цельвегера, адренолейкодистрофия, сцепленная с хромосомой Х) заболевания и врожденные нарушения гликозилирования, а также другие врожденные нарушения метаболизма.

Ответ §10. Обмен веществ и энергии

РАЗМЕЩЕНИЕ

85) Сформулируйте и запишите определение

  

Ответ: Обмен веществ – это получение организмом из внешней среды нужных веществ и удаление из организма во внешнюю среду ненужных веществ.

 

86) Каково значение обмена веществ для живого организма?

 

 

87) Какие процессы происходят в хлоропластах и митохондриях клетки?

 

  • Ответ: В хлоропластах – синтез органических веществ, из неорганических на свету (световой день), при использовании воды и углекислого газа. Побочный продукт – кислород (О2).

    В митохондриях – происходит распад органических веществ и синтез энергии.

 

88) Заполните схему «Обмен веществ у животных»

 

  • Ответ:



    Вещества, образовавшиеся в результате обмена веществ:

    Вода

    Углекислый газ

    Продукты распада


     ↓



    Вещества, поступающие в организм:

    Кислород

    Белки

    Жиры

    Углеводы

    Вода

    Минеральные соли


     ↓



    Процессы, происходящие при обмене веществ:

    Процессы жизнедеятельности


     

                                            

       
                                                                                    

 

89) Заполните схему «Обмен веществ у растений»

 

  • Ответ:



    Вещества, поступающие в организм:

    Кислород

    Углекислый газ

    Свет

    Вода, с растворенными веществами


     ↓



    Вещества, образовавшиеся в результате обмена веществ:

    Углекислый газ

    Кислород

    Поры воды


     ↓



    Процессы, происходящие при обмене веществ:

    Дыхание

    Фотосинтез


     

                                            

                                                                                      

 

90) Дайте определения

 

  • Ответ: Теплокровные животные – это животные, температура тела которых не зависит от температуры окружающей среды.

    Холоднокровные животные – это животные, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды.

 

91) Приведите примеры животных, которые относятся к этим группам

 

  • Ответ: Теплокровные: лев, волк, человек, медведь

    Холоднокровные: окунь, лягушка, черепаха

Препараты, улучшающие метаболизм и энергообеспечение тканей, уменьшающие гипоксию тканей — список препаратов из 16.07.01 входит в группу клинико-фармакологических указателей (КФУ) 16.07


Препараты, улучшающие метаболизм и энергообеспечение тканей, уменьшающие гипоксию тканей

Входит в группу:
16.07 —
Средства, влияющие на обмен веществ в тканях

Антистен МВ

Таб. с пролонгир. высвобождением, покр. пленочной оболочкой, 35 мг: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 120, 150, 180, 200 или 300 шт.

рег. №: ЛСР-008140/10
от 16.08.10

Дата перерегистрации: 27.01.21

Депренорм® МВ

Таб. пролонгированного действия, покр. пленочной обол., 35 мг: 10, 20, 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛС-001706
от 09.02.11

Предизин®

Таб. с пролонгированным высвобождением, покр. пленочной оболочкой, 35 мг: 60 шт.

рег. №: ЛСР-006244/10
от 01.07.10

Дата перерегистрации: 27.04.21

Римекор

Таб., покр. пленочной оболочкой, 20 мг: 10, 20, 30 или 60 шт.

рег. №: ЛС-000611
от 10.06.10

Римекор МВ

Таб. пролонгированного действия, покр. пленочной оболочкой, 35 мг: 30 или 60 шт.

рег. №: ЛП-000826
от 07.10.11

Триметазид

Таб., покр. оболочкой, 20 мг: 60 шт.

рег. №: П N016031/01
от 29.10.09

Триметазидин

Таб., покр. пленочной оболочкой, 20 мг: 10, 20, 30, 40, 50, 60 или 100 шт.

рег. №: ЛСР-009880/09
от 04.12.09

Триметазидин

Таб., покр. пленочной оболочкой, 20 мг: 10, 20, 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛС-001096
от 26.07.11

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Медарум® 20

Таб., покр. оболочкой, 20 мг: 60 шт.

рег. №: Р N003186/01
от 05.02.09

Предуктал® МВ

Таб. с модифицир. высвобождением, покр. пленочной оболочкой, 35 мг: 58, 60, 90 или 180 шт.

рег. №: П N013215/01
от 29.12.10

Дата перерегистрации: 22.03.16


Таб. с модифицир. высвобождением, покр. пленочной оболочкой, 35 мг: 60, 90 или 180 шт.

рег. №: П N013215/01
от 29.12.10

Вазомаг

Р-р д/инъекций 500 мг/5 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛП-000578
от 02.09.11

Дата перерегистрации: 07.10.16

Идринол®

Капс. 250 мг: 20 или 40 шт.

рег. №: ЛСР-006449/09
от 13.08.09

Дата перерегистрации: 11.03.19

Идринол®

Р-р д/в/в, в/м и парабульбарного введения 500 мг/5 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛСР-000864/10
от 10.02.10

Дата перерегистрации: 31.10.17

Кардионат®

Капс. 250 мг: 20, 40 или 100 шт.

рег. №: ЛС-000612
от 21.06.10

Дата перерегистрации: 05.10.17


Капс. 500 мг: 20 или 40 шт.

рег. №: ЛСР-004220/09
от 28.05.09

Кардионат®

Р-р д/инъекц. 500 мг/5 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛС-001951
от 01.12.11

Дата перерегистрации: 10.10.16

Мельдоний

Капс. 250 мг: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 120, 180, 240 или 300 шт.

рег. №: ЛСР-009044/10
от 31.08.10

Дата перерегистрации: 20.12.18

Милдронат®

Капс. 250 мг: 40 шт.

рег. №: П N016028/01
от 30.09.09

Дата перерегистрации: 21.08.17

Милдронат®

Капс. 500 мг: 60 шт.

рег. №: ЛС-001115
от 12.05.11

Дата перерегистрации: 21.08.17

Милдронат®

Р-р д/в/м, в/в и парабульбарного введения 500 мг/5 мл: амп. 10 или 20 шт.

рег. №: П N016028/02
от 20.05.09

Дата перерегистрации: 10.07.17


Р-р д/в/м, в/в и парабульбарного введения 500 мг/5 мл: амп. 10 шт.

рег. №: П N016028/02
от 20.05.09

Дата перерегистрации: 10.07.17

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Инозие-Ф®

Р-р д/в/в введения 400 мг/20 мл: амп. 5 шт.

рег. №: ЛСР-007629/09
от 29.09.09

Инозин-Эском

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5 шт.

рег. №: ЛСР-007161/09
от 10.09.09

Инозин-Эском

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5 шт.

рег. №: ЛСР-007161/09
от 10.09.09

Рибоксин

Капс. 200 мг: 50 шт.

рег. №: П N015116/01
от 19.05.08

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 10 шт.

рег. №: Р N000802/01
от 29.05.07

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛСР-002514/07
от 31.08.07

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: Р N000814/01
от 07.08.08

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5 или 10 шт., флаконы 5, 10, 20, 40 или 50 шт.

рег. №: ЛСР-007066/09
от 07.09.09

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5, 10 или 20 шт.

рег. №: Р N001349/01
от 17.04.07

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 2% (100 мг/5 мл): амп. 10 шт.

рег. №: П N015362/01
от 06.11.09

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 20 мг/мл: 5 мл амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-003699
от 22.06.16

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 20 мг/мл: 5 мл или 10 мл амп. 10 шт.

рег. №: ЛП-003524
от 24.03.16

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 20 мг/мл: 5 мл или 10 мл амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-002671
от 23.10.14

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 20 мг/мл: 5 мл или 10 мл амп. 5 шт.

рег. №: ЛП-002018
от 01.03.13

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 20 мг/мл: амп. 5 мл или 10 мл 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-004590
от 20.12.17

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 10 шт.

рег. №: Р N000802/01
от 29.05.07

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛСР-002514/07
от 31.08.07

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: Р N000814/01
от 07.08.08

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5 или 10 шт., флаконы 5, 10, 20, 40 или 50 шт.

рег. №: ЛСР-009348/09
от 19.11.09

Рибоксин

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5, 10 или 20 шт.

рег. №: Р N001349/01
от 17.04.07

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 10, 20, 30, 40 или 50 шт.

рег. №: Р N002727/01
от 03.11.09

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 10, 20, 30, 40 или 50 шт.

рег. №: П N015362/02
от 06.11.09

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N000096/01
от 05.10.11

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N001004/01
от 04.06.09

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N000814/02-2003
от 15.12.08

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N000802/02-2002
от 03.10.08

Рибоксин

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛС-001829
от 06.09.11

Рибоксин

Таб., покр. пленочной обол., 200 мг: 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 125 или 250 шт.

рег. №: ЛСР-000605/09
от 30.01.09

Рибоксин

Таб., покр. пленочной обол., 200 мг: 20, 30 или 50 шт.

рег. №: ЛСР-005042/09
от 25.06.09

Рибоксин

Таб., покр. пленочной обол., 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛСР-001523/08
от 14.03.08

Рибоксин

Таб., покр. пленочной оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N001816/01
от 31.08.09

Рибоксин

Таб., покр. пленочной оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛП-000240
от 16.02.11

Рибоксин Авексима

Таб., покр. пленочной оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛСР-009037/10
от 31.08.10

Дата перерегистрации: 19.09.17

Рибоксин Буфус

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛСР-002111/09
от 19.03.09

Рибоксин Реневал

Таб., покр. пленочной оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛП-006687
от 11.01.21

Рибоксин-Виал

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛСР-010330/08
от 22.12.08

Рибоксин-Виал

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 10 шт.

рег. №: ЛСР-010330/08
от 22.12.08

Рибоксин-ЛекТ

Таб., покр. пленочной оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: Р N003133/01
от 06.02.09

Дата перерегистрации: 12.09.18

Рибоксин-Ферейн

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5 шт.

рег. №: Р N002700/01
от 26.08.09

Рибоксин-Ферейн

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5 шт.

рег. №: Р N002700/01
от 26.08.09

Рибоксин-Ферейн

Таб., покр. пленочной обол., 200 мг: 50 шт.

рег. №: ЛСР-007922/08
от 07.10.08

Рибоксина раствор для инъекций 2%

Р-р д/в/в введения 100 мг/5 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: 84/329/5
от 27.03.84

Рибоксина раствор для инъекций 2%

Р-р д/в/в введения 200 мг/10 мл: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: 84/329/5
от 27.03.84

Рибоксина таблетки покрытые оболочкой 0.2 г

Таб., покр. оболочкой, 200 мг: 50 шт.

рег. №: 78/868/10
от 18.09.78

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Калия оротат

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: Р N001985/01-2002
от 27.10.08

Калия оротат

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: ЛС-000402
от 18.05.10

Калия оротат

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: ЛСР-003635/10
от 30.04.10

Дата перерегистрации: 26.03.15

Калия оротат

Таб. 500 мг: 10, 20 или 60 шт.

рег. №: ЛСР-003254/07
от 17.12.07

Калия оротат

Таб. 500 мг: 10, 20, 30, 40 или 50 шт.

рег. №: ЛП-006097
от 13.02.20

Калия оротат

Таб. 500 мг: 20 или 50 шт.

рег. №: ЛСР-001351/08
от 29.02.08

Дата перерегистрации: 09.10.17

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Калия оротата таблетки 0.5 г

Таб. 500 мг: 10, 20 или 30 шт.

рег. №: 68/837/35
от 28.11.68

Карнитекс

Капс. 295 мг: 10, 15, 20, 30, 40, 45, 50, 60, 75, 80, 90, 100, 120, 150 или 180 шт.

рег. №: ЛП-002693
от 05.11.14

Карнитен

Р-р д/в/в введения 1 г/5 мл: амп. 5 шт.

рег. №: П N011461/03
от 18.03.08


Р-р д/приема внутрь 1 г/10 мл: фл. 10 шт.

рег. №: П N011461/02
от 04.04.08


Таб. жевательные 1 г: 10 шт.

рег. №: П N011461/01
от 18.03.08

Л-Карнитин Ромфарм

Р-р д/в/в и в/м введения 200 мг/мл: 5 мл амп. 5 шт.

рег. №: ЛП-004663
от 25.01.18

Левокарнил®

Р-р д/приема внутрь 300 мг/мл: фл. 50 мл или 100 мл

рег. №: ЛП-003924
от 25.10.16

Левокарнитин

Р-р д/в/в и в/м введения 100 мг/мл: 5 мл амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-006788
от 18.02.21


Р-р д/в/в и в/м введения 200 мг/мл: 5 мл амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-006788
от 18.02.21

Элькар®

Гранулы шипуч. д/пригот. р-ра д/приема внутрь 1000 мг/5 г: пак. 10 или 30 шт.

рег. №: ЛП-004199
от 17.03.17

Элькар®

Р-р д/в/в и в/м введения 100 мг/1 мл: амп. 5 мл 10 шт.

рег. №: ЛСР-002224/08
от 31.03.08

Дата перерегистрации: 16.09.19

Элькар®

Р-р д/приема внутрь 200 мг/мл: фл.-капельн. 25 мл, фл. 50 мл или 100 мл

рег. №: ЛС-000184
от 17.03.10

Элькар®

Р-р д/приема внутрь 300 мг/мл: фл. 25 мл 10 или 20 шт.

рег. №: ЛСР-006143/10
от 30.06.10

Элькар®

Р-р д/приема внутрь 300 мг/мл: фл. 25 мл с капельн., фл. 50 мл с капельн. в компл. с мерн. ложкой, фл. 100 мл в компл. с мерн. стаканчиком

рег. №: ЛСР-006143/10
от 30.06.10

Дата перерегистрации: 16.09.19

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Фосфобион

Р-р д/инъекц. 10 мг/1 мл: амп. 5 шт.

рег. №: П N014226/01-2002
от 22.08.02

Неотон

Порошок д/пригот. р-ра д/инф. 1 г: фл. 1 или 4 шт.

рег. №: П N014030/01
от 24.11.08

Дата перерегистрации: 29.07.19

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

Остальные препараты группы

Другие подгруппы из группы КФУ: Средства, влияющие на обмен веществ в тканях

§24. Общая характеристика обмена веществ и преобразование энергии

 

1. Какие понятия пропущены в биологических «уравнениях» и заменены вопросительными знаками?

Обмен веществ = ? + энергетический обмен

Анаболизм + ? = метаболизм

Ассимиляция + диссимиляция = ?

В первом «уравнении» вопросительным знаком заменено понятие «пластический обмен», во втором – «катаболизм», в третьем – «обмен веществ (метаболизм)».

 

2. Какие процессы называют ассимиляцией и диссимиляцией? Приведите примеры.

Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) – совокупность реакций синтеза сложных органических соединений из более простых веществ. Реакции пластического обмена идут с затратами (поглощением) энергии. Процессами ассимиляции являются: фотосинтез, биосинтез ДНК (репликация), биосинтез РНК, белков, липидов, полисахаридов и т.д.

Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) – процессы расщепления сложных органических соединений до более простых веществ, которые сопровождаются выделением (высвобождением) энергии химических связей расщепляемых соединений. К процессам диссимиляции относится брожение и клеточное дыхание.

 

3. Чем автотрофные организмы принципиально отличаются от гетеротрофных?

Автотрофные организмы (большинство растений и водорослей, некоторые бактерии) способны синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие протисты и бактерии, бесхлорофилльные растения-паразиты) нуждаются в поступлении готовых органических соединений поскольку не способны синтезировать их из неорганических веществ.

 

4. Для осуществления каких процессов организмы используют энергию АТФ?

Молекулы АТФ, синтезированные в ходе реакций энергетического обмена, служат поставщиками энергии для процессов синтеза органических веществ, активного транспорта веществ через плазмалемму, деления клеток, передачи нервных импульсов. Благодаря энергии АТФ осуществляются все виды движения (в том числе и мышечного), поддерживается постоянная температура тела у птиц и млекопитающих и т.д.

 

5. В каких случаях процессы энергетического обмена в организме преобладают над процессами пластического обмена и наоборот?

Например, в молодых организмах преобладают процессы пластического обмена, благодаря чему обеспечивается запасание веществ, интенсивный рост и развитие организма. В старом организме, как правило, преобладают процессы энергетического обмена. То же самое наблюдается при высоких физических нагрузках и недостатке питательных веществ.

Интенсивность процессов энергетического и пластического обмена регулируется нервной системой и гормонами. Например, адреналин сдвигает баланс в сторону энергетического обмена, а инсулин и соматотропин (гормон роста) – в сторону пластического обмена.

 

6. Приведите примеры преобразования энергии в живом организме.

Например, при расщеплении питательных веществ высвобождается энергия, заключённая в их химических связях. Часть этой энергии рассеивается в виде тепла (т.е. преобразуется в тепловую), другая часть запасается в виде молекул АТФ. Работа мышц сопровождается преобразованием энергии макроэргических связей АТФ в механическую и тепловую энергию. В процессе фотосинтеза происходит преобразование световой энергии в энергию химических связей органических веществ.

 

7. Докажите справедливость утверждения: «Ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса обмена веществ и преобразования энергии в живых организмах».

Вещества, образующиеся в ходе энергетического обмена, могут использоваться в пластическом обмене – для синтеза более сложных органических веществ. И наоборот, продукты ассимиляции могут подвергаться расщеплению и служить источником энергии в процессах диссимиляции. АТФ, которая образуется в ходе энергетического обмена, расщепляется до АДФ и H3PO4 и служит источником энергии для реакций пластического обмена.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция – две взаимосвязанные стороны единого процесса обмена веществ и преобразования энергии в живых организмах.

 

8. Суточная норма углеводов для взрослого человека составляет 5—8 г на 1 кг массы тела (в зависимости от энергетических затрат организма). При окислении 5 г углеводов выделяется 88 кДж энергии, что достаточно для нагревания 1 кг тела человека от температуры 36,6ºС до температуры 62ºС. Попробуйте самостоятельно произвести этот несложный расчёт на основании знаний, полученных при изучении физики в 8-м классе. Учтите, что средняя удельная теплоемкость человеческого тела 3,47 кДж/(кг • ºС). К чему могло бы привести разогревание клеток тела человека до такой температуры? Почему этого на самом деле не происходит?

На уроках физики в 8-м классе учащиеся решали задачи, связанные с применением формулы расчёта количества теплоты:

Q = cm (t2 – t1),

где Q – количество теплоты, с – удельная теплоёмкость, m – масса тела, t2 и t1 – конечная и начальная температуры соответственно.

В нашем случае Q = 88 кДж, с = 3,47 кДж/(кг • ºС), m = 1 кг, t1 = 36,6ºС.

● Рассчитаем, на сколько градусов Цельсия могла бы повыситься температура тела человека:

t2 – t1 = Q / cm = 88 кДж : (3,47 кДж/(кг • ºС) × 1 кг) ≈ 25,36ºС.

● Найдём конечную температуру тела человека:

t2 ≈ 36,6ºС + 25,36ºС ≈ 62ºС.

Разогревание клеток тела человека до такой температуры привело бы к денатурации большинства белков, прекращению ферментативных процессов, частичному плавлению ДНК и в конечном итоге, к гибели клеток. Однако на самом деле этого не происходит, т.к. процесс расщепления и окисления углеводов осуществляется постепенно, поэтапно, и лишь часть высвобождаемой энергии преобразуется в тепловую, а другая часть запасается в макроэргических связях молекул АТФ.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая   Следующая >

Влияние наркотических средств на организм человека

Наркомания — бич нашего времени, ежегодно приводящий к гибели до сотен тысяч человек. Статистика показывает, что большая часть среди принимающих наркотические вещества — молодежь и подростки. Чем же опасна эта «чума 21 века» и каково влияние наркотиков на организм – тема нашей статьи.

Влияние наркотиков на мозг

Мозг человека — центр управления всем организмом. Даже однократного приема наркотического средства достаточно, чтобы принести ему непоправимый вред и запустить необратимые процессы. При попадании в организм наркотика мозг вырабатывает большое количество дофамина, вызывающий невероятное удовольствие и эйфорию. После нескольких доз у организма вырабатывается стойкое привыкание к препарату, он требует его снова и снова.

Влияние наркотиков на нервную систему

Нервная система — одна из самых важных в организме человека. Любые виды наркотиков уже с первого употребления разрушают нервные клетки, которые не подлежат восстановлению. Еще первые дозы, попавшие в организм, способствуют нарушению психики наркомана. У такого человека заметно портится характер, нарушается память, внимание становится рассеянным и невнятным, умственная деятельность значительно снижается. Прежнего члена общества становится не узнать, он резко деградирует, его поведение неадекватно и не поддается пониманию. Подростки, втянутые в эту опасную «игру со смертью», становятся просто неуправляемыми, они никак не воспринимают родителей, чьи слова и действия для наркомана — пустой звук.

Влияние наркотиков на психику человека

Человек, принимающий определенное время наркотические вещества, становится психически нездоровым. Он замыкается в себе, его перестает интересовать все происходящее вокруг, центр Вселенной для наркомана — он сам, семья и близкие для такого человека перестают существовать. Наркоману свойственны все негативные качества и черты характера: лживость, нечестность и непорядочность по отношению к окружающим, черствость и безразличие к близким и их чувствам. Самое страшное, что ради дозы этот человек способен на все, даже убить, ведь у него уже нет ничего святого в душе, наркоман живет ради одной цели — уколоться. Само собой, человек уже не способен быть полноценным членом общества, работать, вести нормальный образ жизни, создавать семью и воспитывать детей. Ему требуется полноценное длительное лечение в клинике, зачастую принудительное.

Влияние наркотиков на другие органы человека

Очень пагубно влияние наркотиков на человеческий организм. Так, при курении наркотика сильно страдают легкие. Поначалу это может выражаться в хроническом бронхите и постоянном кашле, на поздних стадиях есть вероятность появления злокачественных опухолей. Курение травы — аналогично курению табака, все смолы и сажа от нее остаются в легких, что и приводит к необратимым последствиям.

Нарушается работа и сердечно-сосудистой системы. В зависимости от вида наркотика, пульс становится более редким или учащается, повышается или понижается артериальное давление. Принимающие дозу склонны к инсультам и инфарктам. В любом случае сердце человека сильно изнашивается, за несколько недолгих лет употребления наркотика оно будет как у столетнего старика, в случае, если наркоман вообще выживет.

У всех наркоманов наблюдается снижение уровня аппетита, что приводит в итоге к истощению организма. Обмен веществ опиатов замедляется, необходимые питательные вещества просто не усваиваются. Желудок не может нормально функционировать из-за недостаточной выработки ферментов, нарушается работоспособность кишечника. Это способствует появлению таких симптомов, как боли в животе, постоянные запоры. Если вовремя не начать лечение, последует смерть от истощения.

Наркотики разрушающе действуют на половую систему. У человека постепенно снижается половое влечение, что приводит в итоге к импотенции. Наркоманы часто не могут иметь детей, а если и рожают — то мертвых младенцев, или детей с различными заболеваниями. Как правило, эти дети уже зависимы от наркотических веществ.
Источник: http://kak-bog.ru/vliyanie-narkotikov-na-organizm

§ 3. Питание и обмен веществ

§ 3. Питание и обмен веществ

 

В организме человека непрерывно протекают сложные процессы обмена веществ.

Обмен веществ или метаболизм, это совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

Основу обмена веществ составляют процессы катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (от греч. katabole – сбрасывание, разрушение) – совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ, включая и пищевые. В процессе катаболизма, который называют также диссимиляцией, происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и запасание ее в форме богатых энергией связей АТФ. К катаболическим процессам относятся клеточное дыхание, гликолиз, брожение. Основные конечные продукты катаболизма – вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, молочная кислота, которые выводятся из организма через кожу, легкие и почки.

Анаболизм (от греч. anabole – подъем) – совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. Процессы анаболизма, которые называют также ассимиляцией, составляют противоположную катаболизму сторону обмена веществ, и заключаются в синтезе сложных молекул из более простых с использованием энергии, высвободившейся в первой фазе метаболизма.

Посредником между организмом и внешней средой является кровь, которая принимает продукты распада, а также несет к тканям вещества, необходимые для осуществления процессов ассимиляции.

Процессы ассимиляции и диссимиляции тесно связаны между собой и составляют сущность жизни. Однако между ними далеко не всегда наблюдается равновесие. Так, при процессах роста преобладают процессы ассимиляции; при голодании, тяжелых заболеваниях, интенсивном физическом и умственном труде процессы диссимиляции могут быть значительно выше процессов ассимиляции [4]. При правильном соотношении процессов ассимиляции и диссимиляции в организме взрослого человека наблюдается относительное равновесие в обмене веществ, что выражается в постоянстве веса [4]. Снижение веса свидетельствует о недостатке веществ в организмоме и, наоборот, прибавка в весе говорит о преобладании процессов синтеза над процессами распада.

Процессы распада и синтеза осуществляются путем последовательных химических реакций с участием соответствующих ферментов. С рождением человека для каждого из нас характерен генетически обусловленный обмен веществ. В процессе жизни обмен веществ регулируется гормонально, координирует же эту деятельность центральная нервная система.

Обмен веществ и питание нельзя рассматривать отдельно. Не вызывает сомнений [7], что фактор питания сыграл важную роль в эволюции человека. Питание относится к числу наиболее древних связей между организмом и окружающей средой. Пища, которую наш предок в течение тысячелетий получал из окружающей среды, формировала современный обмен веществ каждого из нас. Изменение структуры питания – это непрерывный процесс, который продолжается и в наше время, однако изучению последствий этого процесса в специальной литературе внимания уделяется явно недостаточно.

Говоря о питании как факторе коррекции форм и веса тела, рассматривают, как правило, его химический состав и количество заключенной в нем энергии (см. приложение 2). Однако организм усваивает не всю энергию, заключенную в пищевых продуктах. Мы видим вокруг себя сотни примеров, когда люди с приблизительно схожим по калорийности рационом питания и с приблизительно равным суточным расходом энергии, имеющие к тому же одинаковый вес, в течение нескольких лет могут существенным образом изменить в противоположные стороны свои формы и вес тела. При направленном питании желающие увеличить свой вес принимают большое количество высококалорийной пищи, однако вес увеличивается не у всех; многие питаются низкокалорийной пищей в небольших объемах, а вес уменьшается на относительно небольшую величину или остается на прежнем уровне. Конечно, если приход энергии (в абсолютных величинах) будет меньше ее расхода, вес начнет снижаться, т.к. процессы обмена веществ в организме подчиняются закону массы и энергии. Энерготраты организма человека выражаются в килокалориях (ккал). Этой же единицей обозначается и энергетическая ценность пищи.

Калорийность — это энергетическая ценность пищевых продуктов; каждый грамм белка и каждый грамм углеводов при сгорании в организме (окислении) образуют тепло, равное 4,1 ккал, а грамм жира – 9,3 ккал.

Энерготраты человека делят на две группы: нерегулируемые и регулируемые. К нерегулируемым энерготратам относят расход энергии на основной обмен и на процессы пищеварения.

Основной обмен – количество энергии, необходимые для поддержания жизненно важных функций организма при полном мышечном покое, через 12-16 часов после приема пищи и при температуре 18-200. Даже в условиях полного покоя организм постоянно расходует энергию на поддержание работы сердца, органов дыхания и др. Принято считать, что при обычных условиях у человека среднего возраста и средней массы тела энергия основного обмена составляет 1 ккал в час на 1 кг массы тела.

В процессе пищеварения при приеме белков основной обмен повышается на 30-40%, жиров – 4-14%, углеводов – на 4-6%. При смешанном питании с оптимальным количеством потребляемых продуктов основной обмен повышается в среднем на 10-15% [19].

Регулируемые энерготраты – это расход энергии при различных видах деятельности. Они особенно велики при длительном сокращении больших групп мышц в условиях аэробного энергообеспечения. В некоторых видах спорта на выносливость высококвалифицированные спортсмены способны тратить энергии больше, чем может усвоить их организм, что стало объективной причиной ограничения величин тренировочных нагрузок.

Обмен белков в организме. Белки – сложные органические соединения. В организме они синтезируются из аминокислот. Аминокислоты характеризуются наличием в них аминогруппы (NH2). В состав белковых молекул входят также углерод и некоторые другие вещества. Функции белков в организме многочисленны: раздражимость и сократимость мышц, пищеварительные процессы и др. Белки поступают в организм с пищевыми продуктами. Разные продукты содержат (см. приложение 2) соответствующее количество белков. Синтез белков в организме возможен только из аминокислот, причем, для образования белков нужны определенные аминокислоты. Некоторые из них организм может синтезировать сам, но 10 аминокислот он образовывать не в состоянии, поэтому они называются незаменимыми. В белках животного происхождения, поступающих в составе пищи, содержатся все необходимые организму аминокислоты. Их называют полноценными. Белки растительного происхождения – неполноценные, т.к. не содержат всех аминокислот, необходимых для синтеза белков.

В организме человека белки, как было отмечено выше, в запас не откладываются. При избыточном поступлении аминокислот после отщепления от них аминогрупп образуются углеводы и жиры. Потребность взрослого человека в белках в среднем составляет 100 г в сутки, причем, соотношение животных и растительных белков в среднем должно составлять 55:45. При больших физических нагрузках, а также при высокой температуре окружающей среды потребности организма в белках возрастают до 120-170 г [19].

Конечными продуктами расщепления белков являются аммиак, мочевая кислота, мочевина, которые удаляются из организма главным образом через почки.

Обмен углеводов в организме. Углеводы построены из трех химических элементов: углерода, водорода и кислорода. В обычных условиях человек в сутки потребляет 400-800 г углеводов. При переваривании пищи углеводы превращаются в глюкозу, которая затем всасывается кровью и разносится по всему телу. Однако, благодаря взаимодействию гормонов инсулина и адреналина, концентрация глюкозы в крови удерживается на относительно постоянном уровне. Из глюкозы при содействии инсулина образуется гликоген, который откладывается в мышцах и печени.

Функции углеводов в организме многообразны, но основная их роль – источник энергии. При физической работе именно гликоген расщепляется первым. Запасы гликогена в организме относительно невелики (см. § 1 главы 1). Поступающий с пищей (см. приложение 2) избыток углеводов служит организму материалом для синтеза белков. Повысить же запасы гликогена можно, систематически занимаясь аэробными упражнениями. Постоянно истощая углеводные запасы, мы усилим процессы их синтеза в восстановительном периоде, превысив исходный уровень гликогена.

Конечные продукты расщепления углеводов – вода и углекислый газ – удаляются из организма с выдыхаемым воздухом, с потом и мочей.

Обмен липидов в организме. Липиды — это большие группы жиров и жироподобных веществ различного химического строения. Они не растворяются в воде. Количество липидов в организме в норме составляет 10-20% от массы тела, при нарушении обмена веществ – до 50% [19].

В организме человека жиры играют большую и разнообразную роль. Они являются богатейшим источником энергии, предохраняют организм от температурных и механических воздействий и т.д. Поступая с пищей (см. приложение 2), жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые всасываются главным образом в лимфотические сосуды, и лишь частично – непосредственно в кровь. В дальнейшем из глицерина и жирных кислот организм синтезирует свойственные ему жиры. Нарушение функций промежуточного мозга, гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез сопровождается либо ожирением, либо истощением организма. При нормальном их функционировании организм накапливает жир при избыточном питании [19]. Для того, чтобы «сжечь» 1 кг жира, человеку со средней массой тела необходимо пробежать в среднем темпе около 13 км.

Кроме названных, в организме постоянно происходит обмен воды и минеральных солей, значимую роль в обмене веществ играют витамины.

Нельзя не сказать и о том влиянии, которое может оказать ЦНС на обменные процессы. Иногда замечания даже незнакомых людей по поводу «лишних» килограммов могут значительно усилить процессы распада и привести к быстрой потере веса, причем не только за счет жирового, но и мышечного компонентов. В таком подходе кроется опасность того, что процесс снижения веса будет тяжело остановить, и человек окажется в другой крайности.

Для уменьшения жирового компонента массы тела используют направленный режим питания в сочетании с выполнением физических упражнений аэробного характера. Однако, уменьшение веса тела -– задача частная, которая, в принципе, может быть решена довольно быстро. Главной же целью занятий физическими упражнениями и использования направленного режима питания должен стать ваш более совершенный обмен веществ. Но не забывайте о принципе постепенности. В месяц рекомендуется снижать вес не более чем на 2-4 кг в зависимости от величины исходного веса, в противном случае, велика вероятность того, что вы не справитесь с процессом регулирования веса, и за очень короткое время наберете вес, превосходящий исходный. Вес человека часто сравнивают с маятником. Снижая его, мы как бы отклоняем маятник. Чем на большую величину он сдвинут, тем тяжелее продолжать этот процесс, и тем большей потенциальной энергией он будет обладать. Если в какой то период жизни (к примеру, 2-3 недели и более) мы ослабим силу нашей воли, «наслаждаясь» высококалорийной пищей и физическим бездействием, маятник устремится вниз и, пройдя начальное положение, начнет сдвигаться в другую сторону, т.е. ваш вес не только возвратится в изначальные величины, но и превысит их. Причем, чем больше маятник отклонится в одну сторону, т.е. чем больше вы сбросите «лишних» килограммов, тем на большую величину он отклониться в другую сторону, т.е. тем больший вес вы наберете в период «наслаждения». Исходя из вышесказанного, целесообразнее снижать вес постепенно: «сбросив» не более 2-4 кг в месяц, обязательно некоторое время (месяц и более) стабилизируйте его, дав организму возможность адаптироваться к новым условиям жизнедеятельности. Расчеты показывают, что при снижении веса по 2 кг за 2 месяца (один месяц – на снижение веса, второй – на стабилизацию), за год вы сможете сбросить до 12 «лишних» килограммов. Доведя свой вес до нормы, необходимо удержать его в допустимых рамках. При постепенном снижении веса сделать это будет намного легче. Через относительно продолжительное время, зависящее и от числа потерянных килограммов, вы сможете привести процессы распада и синтеза в организме в гармоническое соответствие. С каждым годом удерживать свой вес вам будет легче и вы, при желании, сможете позволить себе некоторое время питаться любой пищей в любых количествах, при этом ваш адаптированный обмен веществ не допустит значительного изменения веса.

Что такое метаболизм? | Протокол

7.1: Что такое метаболизм?

Обзор

Метаболизм представляет собой всю химическую активность клетки, включая реакции, которые создают молекулы (анаболизм), и те, которые разрушают молекулы (катаболизм). Анаболические реакции требуют энергии, тогда как катаболические реакции обеспечивают ее. Таким образом, метаболизм описывает, как клетки трансформируют энергию посредством различных химических реакций, которые часто становятся более эффективными с помощью ферментов.

Метаболизм — это сумма всех химических реакций, происходящих в организме

Метаболизм — это управление энергией в клетках и выполняет три ключевые функции:

  1. преобразование пищи в энергию для запуска различных клеточных процессов,
  2. производит энергию для создания компонентов ячеек, а
  3. удаление отходов жизнедеятельности.

Для производства энергии макромолекулы из пищи должны быть разбиты на более мелкие молекулы — катаболическим путем.Это, в свою очередь, дает энергию для создания более крупных молекул из более мелких строительных блоков — через анаболический путь. Другими словами, потенциальная энергия в пище, состоящая из химической энергии, хранящейся в связях между атомами, может быть преобразована в кинетическую энергию, которая может использоваться для клеточных реакций. Ферменты являются важными молекулярными инструментами в метаболических путях, поскольку они значительно ускоряют многие химические реакции, уменьшая количество необходимой энергии.

Катаболические пути разрушают молекулы и выделяют энергию

Катаболизм — это распад макромолекул для любых целей.Это включает в себя расщепление молекул пищи на более мелкие молекулы, которые можно использовать в качестве строительных блоков, процесс, который высвобождает энергию, которая передается АТФ. Переваривание белков — пример катаболизма. Чтобы организм мог использовать белок, который мы едим, он должен расщепляться с больших белковых молекул на более мелкие полипептиды, а затем на отдельные аминокислоты.

Избыточные аминокислоты, которые расщепляются для удаления, высвобождают азотсодержащий аммиак. Этот аммиак токсичен в больших количествах и, следовательно, должен быть преобразован в более безопасную форму, с которой организмы могут обращаться и избавляться от нее.У людей аммиак соединяется с углекислым газом и превращается в мочевину, прежде чем выводится из организма в виде мочи. Другие организмы используют другие типы азотистых отходов, такие как мочевая кислота у птиц и рептилий. По сравнению с мочевиной, мочевая кислота требует гораздо меньше воды для высвобождения из организма и, следовательно, имеет адаптивную ценность в определенных условиях.

Анаболические пути синтезируют сложные молекулы

Анаболические пути конструируют более крупные молекулы из более мелких строительных блоков с использованием энергии (в форме АТФ).Например, анаболизм белков включает связывание аминокислот с образованием полипептидов. Затем синтезированные полипептиды складываются в трехмерные белковые структуры. Избыточные аминокислоты могут использоваться для производства триглицеридов и храниться в виде жира или превращаться в глюкозу и использоваться для производства АТФ. Таким образом, как анаболический, так и катаболический пути необходимы для поддержания энергетического баланса.

Другой, менее известный пример анаболизма — производство конденсированных танинов в семенах. Семена, поедаемые животными, можно защитить от переваривания, если их семенная оболочка содержит темные конденсированные танины.Растения производят дубильные вещества, связывая молекулы антоцианов, используя те же реакции дегидратации, которые используются для создания полипептидов.


Рекомендуемая литература

Heindel, Jerrold J., Bruce Blumberg, Mathew Cave, Ronit Machtinger, Alberto Mantovani, Michelle A. Mendez, Angel Nadal и др. «Химические вещества, нарушающие метаболизм, и метаболические нарушения». Репродуктивная токсикология (Элмсфорд, Нью-Йорк). 68 (2017): 3–33. [Источник]

Лам, Ян Ю., и Эрик Равуссин. «Анализ энергетического метаболизма у людей: обзор методологий». Молекулярный метаболизм 5, вып. 11 (20 сентября 2016 г.): 1057–71. [Источник]

Метаболизм

— Энциклопедия Нового Света

Визуальный обзор метаболизма с акцентом на учет углерода.

Метаболизм (от μεταβολισμος, «метаболизм») — это биохимическая модификация химических соединений в живых организмах и клетках. Это включает в себя как анаболизм (биосинтез сложных органических молекул), так и катаболизм (распад сложных молекул с образованием как энергоносителей, так и основных строительных блоков), при этом продукты как анаболизма, так и катаболизма необходимы для поддержания, роста и движения. , и размножение.

Метаболизм включает сложные и часто интерактивные биохимические реакции, обычно поддерживаемые ферментами и часто координируемые анаболическими и катаболическими гормонами. Для целей анализа и концептуализации метаболизм обычно характеризуют в терминах метаболических путей, которые представляют собой определенную последовательность стадий, катализируемых ферментами. Общий обмен веществ включает в себя все биохимические процессы организма. Клеточный метаболизм включает в себя все химические процессы в клетке.

Метаболизм — это объединяющий аспект всех форм жизни, причем самые сложные формы жизни зависят от некоторых из тех же метаболических путей, что и у одноклеточных организмов.Знания о метаболизме накапливались за период более 400 лет, особенно в первой половине двадцатого века, благодаря экспериментам и исследованиям сотен ученых-исследователей. Основные метаболические процессы были синтезированы и стандартизированы в Таблицу промежуточного метаболизма . Ни один организм не использует все реакции на схеме, но все организмы используют некоторый набор реакций. Таблица промежуточного метаболизма вывешивается на стенах лабораторий биохимии и молекулярной биологии таким же образом, как и Периодическая таблица элементов на стенах химических лабораторий.

История

Санторио на своем безменом балансе

Термин «метаболизм» происходит от греческого слова «изменение» или «ниспровержение».

Первые контролируемые эксперименты по метаболизму человека были опубликованы Санторио Санторио (1561–1636) в 1614 году в его книге « Ars de Statica Medecina, », которая прославила его по всей Европе. Он описал свою длинную серию экспериментов, в которых он взвешивался на стуле, подвешенном на безальных весах, до и после еды, сна, работы, секса, голодания, лишения питья и выделения.Он обнаружил, что большая часть пищи, которую он принимал, выводилась из организма в результате perspiratio Insensibilis (нечувствительное потоотделение).

Клеточный метаболизм

Клеточный метаболизм — это сумма множества текущих индивидуальных процессов, посредством которых живые клетки обрабатывают молекулы питательных веществ и поддерживают жизненное состояние.

Метаболизм имеет два отдельных подразделения.

  • Анаболизм — это набор процессов, в которых клетка использует энергию и восстанавливающую мощность (способность химически восстанавливать, то есть добавлять электроны к молекуле) для создания сложных молекул и выполнения других жизненных функций, таких как создание клеточной структуры.
  • Катаболизм — это набор процессов, при которых клетка расщепляет сложные молекулы, чтобы получить молекулы, несущие энергию и уменьшающие ее.

Несколько метаболических путей в клетке.

Клеточный метаболизм включает чрезвычайно сложные последовательности контролируемых химических реакций, называемых метаболическими путями.

Метаболические пути

Большое разнообразие метаболических путей организовано по двум темам, анаболизм и катаболизм, которые описаны ниже.

Анаболизм

Анаболизм — это часть метаболизма, в результате которой образуются более крупные молекулы.

Анаболизм — это набор метаболических процессов, которые создают органические соединения из более мелких компонентных молекул и в дальнейшем имеют тенденцию собирать их таким образом, чтобы «наращивать» органы и ткани. Эти процессы поддерживают рост и дифференциацию клеток, увеличение размеров тела и размножение. Примеры анаболических процессов включают рост и минерализацию костей и увеличение мышечной массы.

Анаболические пути, которые создают строительные блоки и соединения из простых предшественников, включают следующее:

  • Гликогенез (превращение глюкозы в гликоген, запасную молекулу для глюкозы)
  • Глюконеогенез (образование глюкозы из несахарных углеродных субстратов)
  • Путь синтеза порфирина (порфирин образует комплекс с атомом металла, например гем комплекса железо-порфирин, который находится в крови человека).
  • Путь HMG-CoA редуктазы, ведущий к холестерину и изопреноидам.
  • Вторичные метаболические пути производят молекулы, которые не являются необходимыми для роста, развития или воспроизводства, но могут повысить выживаемость во время стресса окружающей среды.
  • Фотосинтез
    • Светозависимая реакция зеленых растений (световая реакция или реакция фотосинтеза, требующая света)
    • Светонезависимая реакция растений (темновая реакция или реакция фотосинтеза, не требующая света)
  • Цикл Кальвина (реакция фотосинтеза, происходящая в строме хлоропластов)
  • Фиксация углерода (превращение диоксида углерода в более крупные молекулы углерода)
  • Глиоксилатный цикл (реакция, включающая превращение двух молекул ацетил-КоА в оксалоацетат)

Катаболизм

Катаболизм включает метаболические процессы, которые часто расщепляют молекулы на более мелкие единицы, а также дают молекулы, несущие энергию.Катаболические химические реакции в живой клетке разрушают большие полимерные молекулы клетки (полисахариды, нуклеиновые кислоты и белки) на составляющие их мономерные единицы (то есть моносахариды, нуклеотиды и аминокислоты соответственно).

Клетки используют мономеры для создания новых полимерных молекул или разборки их до простых клеточных метаболитов (молочная кислота, уксусная кислота, диоксид углерода, аммиак, мочевина и т. Д.).

Создание клеточных метаболитов — это процесс окисления, включающий высвобождение химической свободной энергии, часть которой теряется в виде тепла, а часть сохраняется, поскольку высвобождаемая энергия стимулирует синтез аденозинтрифосфата (АТФ).Гидролиз АТФ (то есть расщепление АТФ в реакции с водой) впоследствии используется для запуска почти каждой энергозатратной реакции в клетке. Таким образом, катаболизм обеспечивает химическую энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности клетки.

Примеры катаболических процессов включают расщепление мышечного белка с целью использования аминокислот в качестве субстратов для глюконеогенеза и расщепление жира в жировых клетках (жировых клетках) до жирных кислот.

Анаболические и катаболические сигналы

Поскольку одновременное протекание анаболических и катаболических процессов в клетках контрпродуктивно, существует множество сигналов, которые включают анаболические процессы и выключают катаболические процессы, и наоборот.Большинство известных сигналов — это гормоны и молекулы, участвующие в самом метаболизме. Эндокринологи (те, кто изучает эндокринную систему, систему желез без протоков, которые выделяют определенные гормоны в кровоток) традиционно классифицируют многие гормоны как анаболические или катаболические.

  • Классические анаболические гормоны включают:
  • Классические катаболические гормоны включают:
    • Кортизол
    • Глюкагон
    • Адреналин и другие катехоламины
    • Цитокины
  • Гормоны, недавно идентифицированные как связанные с балансом катаболического и анаболического состояний, включают:
    • Орексин и гипокретин (пара гормонов)
    • Мелатонин

Общие пути

Четыре основных метаболических пути:

Общие катаболические пути

В следующем разделе обсуждается катаболизм углеводов, катаболизм жиров, катаболизм белков и катаболизм нуклеиновых кислот.

Катаболизм углеводов

Катаболизм углеводов — это расщепление углеводов на более мелкие единицы. Эмпирическая формула углеводов, как и их мономерных аналогов, — C X (H 2Y O Y ). Углеводы буквально сгорают, поскольку клетка высвобождает и улавливает большое количество энергии в своих связях. Митохондрии клетки необходимы для катаболизма, поскольку они являются участками окислительного фосфорилирования, процесса переноса электронов, который преобразует высокоэнергетические молекулы НАДН, образующиеся в результате катаболизма углеводов, в наиболее легко транспортируемую и используемую в клетке молекулу энергии, аденозинтрифосфат (АТФ).

Гладкая эндоплазматическая сеть отвечает за некоторый углеводный обмен. Например, в печени клетка расщепляет полисахаридный гликоген. В конце концов, гликоген превратится в глюкозу и попадет в кровь, но сначала он расщепляется на фосфат глюкозы, ион, который, если высвободится, повредит клетки крови. Фермент, обнаруженный в мембране гладкой эндоплазматической сети, катализирует удаление фосфата с выделением чистой глюкозы.

Катаболизм жиров

Катаболизм жиров , также известный как катаболизм липидов, — это процесс расщепления липидов или фосфолипидов липазами. Противоположностью катаболизма жиров является анаболизм жиров, связанный с накоплением энергии и построением мембран.

Катаболизм белков

Катаболизм белков — это расщепление белков на аминокислоты и простые производные соединения для транспорта в клетку через плазматическую мембрану и, в конечном итоге, для полимеризации в новые белки через совместное функционирование рибонуклеиновых кислот (РНК) и рибосом.

Катаболизм жирных кислот

Жирные кислоты — важный источник энергии для многих организмов. Триглицериды, или молекулы, которые хранят жирные кислоты, дают более чем в два раза больше энергии при той же массе, чем углеводы или белки. Все клеточные мембраны состоят из фосфолипидов, каждый из которых содержит две жирные кислоты. Жирные кислоты также обычно используются для модификации белков, и все стероидные гормоны в конечном итоге происходят из жирных кислот.

Таким образом, метаболизм жирных кислот включает в себя как катаболические процессы, которые генерируют энергию и первичные метаболиты из жирных кислот, так и анаболические процессы, которые создают биологически важные молекулы из жирных кислот и других пищевых источников углерода.

Жирные кислоты являются важным источником энергии, потому что они как восстановленные, так и безводные. Выход энергии из грамма жирных кислот составляет примерно 9 ккал (39 кДж) по сравнению с 4 ккал / г (17 кДж / г) для белков и углеводов. Поскольку жирные кислоты являются неполярными молекулами, они могут храниться в относительно безводной (безводной) среде. Углеводы, с другой стороны, более гидратированы и, следовательно, более поляризованы. Например, один грамм гликогена (из углеводов) может связать примерно два грамма воды, что соответствует 1.33 ккал / г (5,6 кДж / г). Это означает, что жирные кислоты могут удерживать в шесть раз больше энергии.

Другими словами, если бы человеческое тело полагалось на углеводы для хранения энергии, то человеку нужно было бы нести 67,5 фунта (31 кг) гликогена, чтобы иметь энергию, эквивалентную десяти фунтам (пяти килограммам) жира.

Другой обмен веществ

Метаболизм лекарственных средств

В путях метаболизма лекарств используются специализированные ферментные системы для модификации или разложения лекарств и других ксенобиотических соединений (химические вещества, обнаруженные в организме, которые обычно не производятся или не ожидаются, либо присутствуют в необычно высоких концентрациях).Примеры включают следующее:

  • Оксидазная система цитохрома P450
  • Флавинсодержащая монооксигеназная система
  • Метаболизм алкоголя

Метаболизм азота

Метаболизм азота включает пути обмена и выделения азота в организмах, а также биологические процессы биогеохимического цикла азота:

  • Цикл мочевины, важен для выведения азота в виде мочевины.
  • Биологическая азотфиксация
  • Ассимиляция азота
  • Нитрификация
  • Денитрификация

Ссылки

  • Альбертс, Б.2002. Молекулярная биология клетки, , четвертое издание. Наука о гирляндах. ISBN 0-8153-3577-6
  • Миттендорфер, Б. Половой диморфизм в метаболизме липидов человека. J. Nutr. 135: 681-686.
  • Радзюк, Дж. 1991. Печень и метаболизм гликогена. Журнал парентерального и энтерального питания 15 (3): 77S-81S

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Клеточный метаболизм — обзор

2 Вторичный метаболизм

Клеточный метаболизм объединяет сложный набор биохимических путей, предназначенных для поддержания функций клетки, включая производство энергии путем разложения химических соединений (катаболизм) и строительство клеточного конструкции с использованием прекурсоров (анаболизм). Некоторые метаболические процессы необязательны или не важны для кратковременного выживания клеток, составляя вторичный метаболизм.Функция вторичного метаболизма является предметом разногласий в научном сообществе (Leitao and Enguita, 2015). Принимая во внимание вторичные метаболические процессы, наблюдаемые у таких микроорганизмов, как нитчатые бактерии и грибы, существуют три различные модели его возможной функции (Roze et al., 2011). Некоторые ученые рассматривали вторичный метаболизм как способ контроля, хранения или устранения продуктов метаболизма, образующихся в результате первичного метаболизма (Pott et al., 2019). С генетической точки зрения вторичный метаболизм — это защищенная ниша для эволюции и естественного отбора генетической информации, которая может способствовать фиксации полезных признаков без ущерба для основных функций клетки (Wisecaver et al., 2014). Однако наиболее общий взгляд рассматривает вторичный метаболизм и его продукты как неотъемлемую часть биохимических клеточных процессов, поскольку он зависит от первичного метаболизма для обеспечения ферментов, энергии и субстратов (Seyedsayamdost, 2019).

Интеграции первичного и вторичного метаболизма способствует наличие у них общих черт. Вторичные метаболиты образуются с помощью определенных метаболических путей, в которых используются субстраты, образующиеся во время первичного метаболизма (например, ацетил-КоА, аминокислоты, нуклеотиды и сахара). Химический поток от первичного ко вторичному метаболизму подтверждается несколькими экспериментальными наблюдениями. В мицелиальных грибах Aspergillus parasiticus блокирование вторичного метаболизма путем выключения определенных регуляторных генов приводит к перенаправлению потока углерода от первичного метаболизма (Roze et al., 2010). В штаммах Penicillium chrysogenum первичные источники углерода связаны с выходом и эффективностью продукции вторичного метаболита пенициллина (Ferreira-Guedes and Leitao, 2018). Более того, экспериментальные данные также показали, что ферментативная активность, участвующая во вторичном метаболизме, произошла от первичных метаболических ферментов (Firn and Jones, 2000). Случайные мутации и естественный отбор генов, кодирующих первичные метаболические ферменты, привели к новой ферментативной активности, субстратной специфичности и образованию продуктов во вторичном метаболизме (Carrington et al., 2018).

Вторичные метаболиты представляют собой очень разнообразное семейство химических соединений, которые обычно синтезируются путем скоординированного действия двух различных семейств ферментов (рис. 2). Сначала ограниченное количество предшественников первичного метаболизма используется в качестве субстратов путем конденсации ферментов для производства основного каркаса метаболита (Hansen et al., 2015; Kwan and Leadlay, 2010). Другое семейство модифицирующих ферментов добавит различные химические группы к основному скелету, образуя конечный метаболит (Coque et al., 1995а, б). Вторичные метаболиты, полученные из микроорганизмов и растений, как правило, имеют значительно большую химическую сложность, чем синтетические лекарственные препараты, обладая важным разнообразием структур и биологической активности. Используя классификацию, основанную на химической структуре, мы можем выделить следующие семейства вторичных метаболитов: терпеноиды, алкалоиды, производные жирных кислот и поликетиды, нерибосомные пептиды и кофакторы ферментов (рис. 2).

Рис. 2. Отношения между первичным и вторичным метаболизмом, показывающие химические семейства вторичных метаболитов и соответствующую группу предшественников.Строительные блоки для вторичных метаболитов — это продукты первичного метаболизма, которые можно комбинировать и модифицировать для получения широкого спектра соединений. Ферментативные активности, участвующие во вторичном метаболизме, можно разделить на два разных семейства: конденсирующие ферменты, отвечающие за комбинацию различных предшественников для создания скелета вторичных метаболитов, и модифицирующие ферменты, которые вводят дополнительные химические группы в ядро ​​метаболизма. метаболиты, увеличивающие их химическое и биологическое разнообразие.Одним из наиболее важных первичных предшественников является ацетил-коА, который может быть источником вторичных метаболитов, таких как терпеноиды, жирные кислоты и поликетиды. Алкалоиды, разнообразное семейство азотсодержащих соединений, в основном синтезируются с использованием аминокислот или их метаболитов в качестве предшественников. Протеогенетические или непротеогенетические аминокислоты также могут быть предшественниками для биосинтеза нерибосомных пептидов.

Терпеноиды относятся к самому большому классу вторичных метаболитов и представляют собой модифицированные полимеры, образованные сборкой пятиуглеродного изопренового звена, которое синтезируется из катаболита ацетил-КоА через мевалонат (Quin et al., 2014). Некоторые вторичные метаболиты терпеноидов могут иметь нетерпеноидные химические придатки, такие как фенольные соединения, образующие так называемые гибридные терпеноиды (Gallagher et al., 2010). Строительные блоки терпеноидов собираются высокомолекулярными ферментами, которые называются терпен-синтазами и широко распространены среди бактерий, грибов и растений (Yamada et al., 2015). Биологическая активность терпеноидов разнообразна и включает антибиотики (Komaki et al., 1999; Soria-Mercado et al., 2005), противоопухолевые препараты (Li et al., 2016) и поглотители свободных радикалов (Fiorentino et al., 2007). Химически связанные с терпеноидами из-за их общего происхождения, поликетиды и производные жирных кислот синтезируются с использованием ацетил-КоА в качестве предшественника. Поликетидсинтазы являются основными ферментами, ответственными за синтез углеродного каркаса этих метаболитов, который в дальнейшем будет модифицироваться с помощью специальных ферментов. Согласованное действие синтаз и модифицирующих ферментов, в основном оксидаз, отвечает за структурную сложность и биологическую активность различных поликетидов (Hang et al., 2016; Мэлони и др., 2016). Другая группа вторичных метаболитов, которую следует рассматривать с точки зрения синтетической биологии, — это нерибосомные пептиды (Butz et al., 2008). Эти соединения представляют собой пептиды, состоящие из протеогенетических или непротеогенетических аминокислот, которые ковалентно связаны с помощью пептидилсинтетаз и могут быть дополнительно модифицированы путем химического разветвления или ковалентно закрыты (Phonghanpot et al., 2012; Challis and Ravel, 2000). Пептидилсинтетазы — это многодоменные ферменты, состоящие из модулей, которые активируют и связывают отдельные аминокислоты пептидными связями (Platter et al., 2011; Stachelhaus and Marahiel, 1995), являясь очень интересной целью для применения принципов синтетической биологии (Jaremko et al., 2020; Yonus et al., 2008). Наконец, алкалоиды представляют собой природные органические соединения, содержащие гетероциклы с основными атомами азота в ароматической или неароматической структуре. Они представляют собой вторичные метаболиты, происходящие либо из аминокислот, либо из их метаболитов, и представляют собой очень разнородную группу химических соединений с точки зрения структуры и свойств (Fraley and Sherman, 2020; Klapper et al., 2018). Их можно выделить из бактерий (Klapper et al., 2018), грибов (Schardl et al., 2013; Shweta et al., 2013) и растений (Nair, van Staden, 2019; Singh et al., 2019) и проявляют очень широкую биологическую и фармакологическую активность.

Общий обзор основных метаболических путей

Метаболизм — это набор химических реакций, которые происходят в клетке, которые позволяют ей продолжать жить, расти и делиться.
Метаболические процессы обычно классифицируются как:

глюконеогенез — синтез глюкозы из более мелких перкурсоров, который будет использоваться мозгом.

Щелкните изображение, чтобы получить информацию о каждом пути

Метаболические пути взаимодействуют сложным образом, чтобы обеспечить адекватную регуляцию. Это взаимодействие включает ферментативный контроль каждого пути, метаболического профиля каждого органа и гормонального контроля.

Ферментативный контроль метаболических путей

Регулирование гликолиза

Метаболический поток при гликолизе можно регулировать по трем ключевым точкам:

  • гексокиназа: ингибируется глюкозой-6-P (ингибирование продукта)
  • фосфофруктокиназа : ингибируется АТФ и цитратом (что сигнализирует об изобилии промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты).Он также ингибируется H + , что становится важным при анаэробиозе (молочная ферментация производит молочную кислоту, что приводит к снижению pH). Вероятно, этот механизм не позволяет клетке использовать весь свой запас АТФ в реакции фосфофрутокиназы, что предотвратит активацию глюкозы гексокиназой. Он стимулируется его субстратом (фруктозо-6-фосфат), АМФ и АДФ (которые сигнализируют об отсутствии доступной энергии) и т. Д.
  • пируваткиназа : ингибируется АТФ, аланином, свободными жирными кислотами и ацетил-КоА.Активируется фруктозо-1,6-бисфосфатом и AMP

Регуляция глюконеогенеза

Поток регулируется специфическими реакциями глюконеогенеза. Пируваткарбоксилаза активируется ацетил-КоА, что сигнализирует об изобилии промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты, , то есть , о снижении потребности в глюкозе.

Регулирование цикла лимонной кислоты

Цикл лимонной кислоты регулируется в основном доступностью субстрата, ингибированием продукта и некоторыми промежуточными продуктами цикла.

  • пируватдегидрогеназа: ингибируется ее продуктами, ацетил-КоА и НАДН
  • цитрат-синтаза : ингибируется ее продуктом, цитратом. Он также ингибируется НАДН и сукцинил-КоА (которые сигнализируют об изобилии промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты).
  • изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутарат
    дегидрогеназа
    : как и цитрат-синтаза, они ингибируются НАДН и сукцинил-КоА.Изоцитратдегидрогеназа также ингибируется АТФ и стимулируется АДФ. Все вышеупомянутые дегидрогеназы стимулируются Ca 2+ . Это имеет смысл в мышцах, поскольку высвобождение Ca 2+ из саркоплазматической сети вызывает сокращение мышц, что требует большого количества энергии. Таким образом, тот же «второй посланник» активирует энергозатратную задачу и — средства для производства этой энергии.

Регулирование цикла карбамида

Карбамоилфосфатсинтетаза стимулируется N-ацетилглутамином, который сигнализирует о наличии большого количества азота в организме.

Регуляция обмена гликогена

Печень содержит гексокиназу ( гексокиназа D или глюкокиназа ) с низким сродством к глюкозе, которая (в отличие от «обычной» гексокиназы) не подлежит ингибированию продуктом. Следовательно, глюкоза фосфрилируется в печени только тогда, когда она присутствует в очень высоких концентрациях (, то есть после еды). Таким образом, печень не будет конкурировать с другими тканями за глюкозу, когда этого сахара недостаточно, а будет накапливать высокие уровни глюкозы для синтеза гликогена сразу после еды.

Регуляция обмена жирных кислот

Движение ацил-КоА в митохондрии является решающим фактором регуляции. Малонил-КоА (который присутствует в цитоплазме в больших количествах, когда метаболическое топливо в изобилии) ингибирует карнитин-ацилтрансферазу, тем самым предотвращая проникновение ацил-КоА в митохондрии. Кроме того, 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа ингибируется НАДН, а тиолаза ингибируется ацетил-КоА, так что жирные кислоты не будут окисляться, когда в клетке много энергосберегающих субстратов.

Регуляция пентозофосфатного пути

Метаболический поток через пентозофосфатный путь контролируется активностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, которая контролируется доступностью NADP + .

Мозг

Обычно нейроны используют только глюкозу в качестве источника энергии. Поскольку мозг хранит лишь очень небольшое количество гликогена, ему необходимо постоянное поступление глюкозы. Во время длительного голодания он становится способен окислять кетоновые тела.

Печень

Поддержание достаточно постоянной концентрации глюкозы в крови — одна из основных функций печени. Это достигается за счет глюконеогенеза, синтеза и распада гликогена. Когда ацетил-КоА в избытке, он синтезирует кетоновые тела. Это также место синтеза мочевины.

Он синтезирует жирные кислоты и хранит их в виде триацилглицеринов. Глюкагон активирует гормоночувствительную липазу, которая гидролизует триацилглицерины с образованием глицерина и жирных кислот.Затем они попадают в кровоток в виде липопротеинов.

Мышцы используют глюкозу, жирные кислоты, кетоновые тела и аминокислоты в качестве источника энергии. Он также содержит запас креатинфосфата, соединения с высоким потенциалом переноса фосфата, которое способно фосфорилировать АДФ до АТФ, тем самым производя энергию без использования глюкозы. Количество креатина в мышцах достаточно, чтобы выдержать 3-4 с нагрузки. По истечении этого периода мышца использует гликолиз, сначала анаэробно (поскольку он намного быстрее, чем цикл лимонной кислоты), а позже (когда повышенная кислотность замедляет фосфофрутокиназу настолько, чтобы цикл лимонной кислоты стал неограничивающим) в аэробных условиях. .

Почки

Он может осуществлять глюконеогенез и выделять глюкозу в кровоток. Он также отвечает за выведение мочевины, электролитов и т. Д. Метаболический ацидоз может быть усилен действием цикла мочевины, поскольку синтез мочевины (который происходит в печени) использует HCO 3 , таким образом дальнейшее снижение pH крови. В этих условиях азот может быть устранен совместным действием почек и печени: избыток азота сначала включается в глутамин с помощью глутаминсинтетазы.Затем глутаминаза почек расщепляет глутамин с образованием глутамата e NH 3 , который немедленно выводится почками. Этот процесс позволяет вывести азот, не влияя на уровень бикарбоната в крови.

Биохимия,
Дональд Воет и Джудит Воет

Отличный текст. В нем представлена ​​биохимия с частыми ссылками на органическую химию и биохимическую логику. Рекомендуется для студентов, изучающих биохимию, химию и фармацевтику.

Биохимия,
Stryer

Широко используемый классический текст, часто обновляемый и переизданный.

Учебник
биохимии с клиническими корреляциями, Томас Девлин

Настоятельно рекомендуется студентам сестринского дела, медицины, стоматологии и т. д. Множество примеров применения биохимических знаний в клинических случаях.

Принципы
of Biochemistry, Lehninger

Широко используемый классический текст, часто обновляемый и переизданный.

МЕТАБОЛИЗМ

МЕТАБОЛИЗМ

Метаболизм

Метаболизм — это слово, которое мы используем для управления материальными и энергетическими ресурсами. Энергия может быть получена путем разрушения сложных молекул (катаболизм) или энергия может быть использована для создания сложных молекул (анаболизм). Анаболические и катаболические процессы часто сочетаются таким образом, что энергия, полученная в результате анаболизма, может быть использована для катаболизма.

Несколько слов об энергии:

Энергия может передаваться.Это не может быть создано. Передача энергии всегда неэффективна — некоторая часть энергии всегда теряется в виде тепла. Бесплатная энергия — это энергия, доступная для выполнения работы. Есть два типа химических реакций. Экзергонические реакции протекают с чистым высвобождением свободной энергии. Эндергонические реакции поглощают свободную энергию.

Я знаю, что говорил вам, что вы не будете нести ответственности за термины экзэргонический и эндергонический, но вам все равно полезно знать их, чтобы вы могли прочитать остальную часть этих примечаний.

Другой способ представить себе эти реакции — рассмотреть относительную потенциальную энергию продуктов и реагентов (5.3 стр.74). Эндергонические реакции требуют затрат энергии для получения простых реагентов с низким энергопотреблением и создания сложных высокоэнергетических продуктов. Экзергонические реакции высвобождают энергию, связанную с реагентами, и дают более простые низкоэнергетические продукты. Ключевой стратегией в управлении эндергоническими реакциями является их соединение с экзэргоническими реакциями через энергетический челнок, называемый АТФ.

Зачем нам эта энергия? Ячейка выполняет три вида работы:

1. Механические работы. Примеры: биение ресничек, мышечные сокращения, внутриклеточные движения.

2. Транспортные работы. Примеры: перекачка веществ через градиенты.

3. Химические работы. Примеры: синтез полимеров из мономеров.

Непосредственным источником энергии для этой работы, так называемого энергетического челнока, является АТФ, аденозинтрифосфат.

ATP

АТФ представляет собой нуклеозидтрифосфат, состоящий из аденина, связанного с рибозой, который связан с тремя фосфатными группами (5.4a, стр. 75).

Когда фосфатная группа отрывается от хвоста молекулы АТФ (путем гидролиза), молекула становится АДФ (аденозиндифосфат).Этот гидролиз является экзергонической реакцией и дает энергию. Связи, удерживающие фосфат на АТФ, слабые. Они известны как высокоэнергетические связи, но не потому, что они прочные (если бы они были прочными, для их разрыва потребовалось бы много энергии. Думайте об АТФ как о подпружиненной молекуле с этим последним фосфатом, только что застрявшим на конце).

Когда фосфат удаляется из АТФ, он добавляется к молекуле, которая является частью эндергонической реакции, в которой мы заинтересованы.Теперь эта молекула нестабильна (то есть более реактивна), поэтому некоторая энергия стала доступной для эндергонической реакции. Молекула, к которой добавлена ​​фосфатная группа, называется фосфорилированным промежуточным продуктом.

АТФ регенерируется посредством клеточного дыхания, при котором энергия глюкозы используется для фосфорилирования АДФ с образованием АТФ. Растения также могут использовать энергию света для производства АТФ.

Клеточное дыхание

Жизнь — это работа. Клетки всегда работают: строят молекулы, накачивают ионы, движутся и т. Д.Для этой работы клеткам нужна энергия из внешних источников. Энергия поступает в (большинство) экосистем в виде солнечной энергии, а затем растения превращают ее в химическую энергию. Все остальные организмы получают энергию из пищи, которая восходит к этим растениям.

Клетки высвобождают энергию, связанную с пищей, в результате систематического разложения молекул пищи на простые низкоэнергетические отходы. Часть химической энергии используется для работы, часть теряется в виде тепла. Пути распада называются катаболическими путями.Одним из таких катаболических путей является ферментация (без кислорода). Более распространенный и более эффективный путь называется клеточным дыханием. Кислород соединяется с органическими молекулами, выделяя энергию.

Органические соединения + кислород

CO2 + вода + энергия

Все типы макромолекул могут быть разрушены и использованы в качестве топлива. Обычно мы изучаем разложение глюкозы:

C 6 H 12 O 6 +6 O 2

6 CO 2 + 6 H 2 O + энергия (ATP + тепло)

Мы склонны потреблять белки, углеводы и жиры с пищей.Если мы используем разные типы молекул для определения их энергетического содержания (в отличие от использования их для их

Aspare частей @ для построения некоторых новых молекул), молекулы распадаются на промежуточные молекулы, которые входят в дыхательный путь глюкозы где-то вдоль линии.

Клеточное дыхание не перемещает непосредственно жгутики, не перекачивает растворенные вещества и не выполняет какую-либо клеточную работу. Клеточное дыхание генерирует АТФ, который, в свою очередь, расходуется клеткой для выполнения работы. Помните, что ATP подобен нагруженной пружине.Фосфаты застревают на конце АДФ с образованием АТФ. Этот процесс называется фосфорилированием.

Дыхание делится на три стадии: гликолиз, цикл Кребса и система переноса электронов. Вы должны прочитать модули 6.1 и 6.2 в своем учебнике. Они в значительной степени охватывают то, что я сказал в классе о клеточном дыхании. Обратите внимание: хотя мы считаем клеточное дыхание эффективным способом преобразования энергии глюкозы в АТФ (пригодную для использования форму), мы все равно не получаем

= t получаем ее полностью.(Куда уходит остальная энергия?)

6.3 говорит о том, сколько энергии мы используем для различных видов деятельности. Это может вас заинтересовать. Обратите внимание, что они используют термин

AK-cal @ или Akilocalorie @. Это эквивалент того, что мы называем калорией в повседневной жизни.

Ферменты

Ферменты — катализаторы. Катализаторы — это химические агенты, которые изменяют скорость реакции, но не расходуются в ней. Это то, что регулирует различные реакции обмена веществ.

Несмотря на то, что многие реакции являются экзергоническими, они все же требуют некоторой энергии для их запуска.Этот дополнительный импульс называется энергией активации. Ферменты действуют, чтобы снизить энергию активации, необходимую для запуска реакций. Они не влияют на изменение чистой энергии уравнения. (5.5a и b, стр. 76)

Реагент, над которым работает фермент, называется его субстратом. Ферменты очень специфичны для субстрата. Обычно это белки. Напомним, что белки имеют определенную форму. Есть область фермента, называемая активным центром, куда подходят молекулы субстрата. Катализатор (фермент) может выполнять ряд функций, облегчающих реакцию.Он может скручивать молекулы, способствуя разрыву связи, он может служить шаблоном для размещения молекул субстрата в правильном положении, он может обеспечивать «микросреду», способствующую ускорению реакции (например, pH). (5,6, стр 77)

На действие ферментов влияют многие вещи. Большинство ферментов функционируют в определенном оптимальном диапазоне температуры и pH. Многие ферменты требуют помощи кофакторов. Ингибиторы ферментов могут мешать действию фермента, связываясь (постоянно или временно) с участком на ферменте.Ингибитор может прикрепляться к активному сайту, блокируя субстраты (так называемый конкурентный ингибитор), или он может прикрепляться в другом месте, вызывая изменение формы (следовательно, функции) фермента (неконкурентный ингибитор) (5.8, стр. 78). Производство ферментов, кофакторов, ингибиторов и т. Д. — это средства, с помощью которых организм контролирует метаболизм.

Наследственные нарушения обмена веществ — симптомы и причины

Обзор

Унаследованные метаболические расстройства относятся к различным типам заболеваний, вызванных генетическими дефектами — чаще всего наследуемыми от обоих родителей — которые мешают обмену веществ в организме.Эти состояния также можно назвать врожденными нарушениями обмена веществ.

Метаболизм — это сложный набор химических реакций, которые ваше тело использует для поддержания жизни, включая производство энергии. Специальные ферменты расщепляют пищу или определенные химические вещества, поэтому ваше тело может сразу же использовать их в качестве топлива или хранить их. Кроме того, определенные химические процессы расщепляют вещества, которые больше не нужны вашему организму, или вырабатывают те, в которых ему не хватает.

Когда эти химические процессы не работают должным образом из-за дефицита гормонов или ферментов, возникает нарушение обмена веществ.Унаследованные метаболические нарушения делятся на разные категории, в зависимости от конкретного вещества и от того, накапливается ли оно в вредных количествах (потому что оно не может быть расщеплено), слишком мало или отсутствует.

Существуют сотни наследственных нарушений обмена веществ, вызванных различными генетическими дефектами. Примеры включают:

Некоторые нарушения обмена веществ можно диагностировать с помощью обычных скрининговых тестов, проводимых при рождении. Другие выявляются только после того, как у ребенка или взрослого проявляются симптомы заболевания.

Лечение наследственного метаболического нарушения зависит от типа и тяжести заболевания. Поскольку существует так много типов наследственных нарушений обмена веществ, рекомендации по лечению могут значительно различаться — от диетических ограничений до трансплантации печени.

Получайте самую свежую информацию о здоровье из клиники Мэйо на свой почтовый ящик.

Подпишитесь бесплатно и получите подробное руководство по
здоровье пищеварительной системы, а также последние новости и новости о здоровье. Вы можете отказаться от подписки в любой
время.

Подписывайся

Узнайте больше об использовании данных Mayo Clinic.

Чтобы предоставить вам наиболее актуальную и полезную информацию и понять, какие
информация полезна, мы можем объединить вашу электронную почту и информацию об использовании веб-сайта с
другая имеющаяся у нас информация о вас. Если вы пациент клиники Мэйо, это может
включать защищенную медицинскую информацию. Если мы объединим эту информацию с вашими защищенными
информация о здоровье, мы будем рассматривать всю эту информацию как защищенную
информацию и будет использовать или раскрывать эту информацию только в соответствии с нашим уведомлением о
политика конфиденциальности.Вы можете отказаться от рассылки по электронной почте в любое время, нажав на
ссылку для отказа от подписки в электронном письме.

Спасибо за подписку

Ваш подробный справочник по здоровью пищеварительной системы скоро будет в вашем почтовом ящике. Вы также получите
электронные письма от Mayo Clinic о последних новостях в области здравоохранения, исследованиях и уходе.

Если вы не получите наше письмо в течение 5 минут, проверьте папку со спамом и свяжитесь с нами.
на [email protected]

Извините, что-то пошло не так с вашей подпиской

Повторите попытку через пару минут

Повторить

Продукты и услуги

Показать больше товаров от Mayo Clinic

Лечение наследственных нарушений обмена веществ в клинике Мэйо

12 июля 2017 г.

Показать ссылки

  1. Goldman L, et al., ред. Подход к врожденным ошибкам обмена веществ. В: Медицина Гольдмана-Сесила. 25-е ​​изд. Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс Эльзевир; 2016 г. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 11 апреля 2017 г.
  2. Клигман Р.М. и др. Подход к врожденным ошибкам обмена веществ. В: Учебник педиатрии Нельсона. 20-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевир; 2016 г. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 11 апреля 2017 г.
  3. Sutton VR. Врожденные нарушения обмена веществ: Классификация. https://www.uptodate.com/home. По состоянию на 11 апреля 2017 г.
  4. Sutton VR. Врожденные нарушения обмена веществ: определение конкретного заболевания. https://www.uptodate.com/home. По состоянию на 11 апреля 2017 г.
  5. Sutton VR. Врожденные нарушения обмена веществ: эпидемиология, патогенез и клинические особенности. https://www.uptodate.com/home. По состоянию на 11 апреля 2017 г.
  6. Коричневый AY. Allscripts EPSi. Клиника Мэйо, Рочестер, Миннесота, 11 апреля 2017 г.
  7. Lanpher BC (заключение экспертов). Клиника Мэйо, Рочестер, Миннесота, 16 мая 2017 г.

Связанные

Продукты и услуги

Показать больше продуктов и услуг Mayo Clinic

Наследственные нарушения обмена веществ

Метаболизм человека: факты и общая информация: Disabled World

Дата обновления / пересмотра: 21.03.2019
Автор: Disabled World | Свяжитесь с нами

Синопсис: Метаболизм — это термин, используемый для обозначения расщепления пищи и ее последующего преобразования в энергию, в которой нуждается организм человека.

Основной документ

Определение метаболизма

Метаболизм определяется как набор поддерживающих жизнь химических преобразований в клетках живых организмов. Эти катализируемые ферментами реакции позволяют организмам расти и воспроизводиться, поддерживать свои структуры и реагировать на окружающую среду. Слово метаболизм может также относиться ко всем химическим реакциям, которые происходят в живых организмах, включая пищеварение и перенос веществ в разные клетки и между ними, и в этом случае набор реакций внутри клеток называется промежуточным метаболизмом или промежуточным метаболизмом.

Метаболизм состоит из « катаболизма » и « анаболизма »; которые представляют собой накопление и разложение веществ. В области биологии метаболизм относится ко всем химическим процессам организма, перевариванию пищи и удалению отходов.

Метаболизм клеток

Каждая живая клетка в организме человека проходит метаболизм, называемый клеточным метаболизмом. Многоклеточные организмы, такие как животные и растения, тоже.У людей общий метаболизм отличается от метаболизма отдельных клеток. Есть метаболические пути, которые образуют процесс, состоящий из двух частей; первая часть называется «катаболизм», во время которой организм перерабатывает пищу, чтобы использовать ее для получения энергии. Другая часть называется «анаболизм», когда организм человека использует пищу для восстановления или создания клеток. Обмен веществ прекращается только тогда, когда человек умирает.

Катаболизм

Термин «катаболизм» происходит от греческого слова «ката», что означает «пух».Катаболизм — это процесс, состоящий из всех реакций, во время которых более крупные молекулы распадаются на более мелкие с высвобождением энергии. Примером этого процесса является переваривание белка, который затем расщепляется на аминокислоты, которые организм человека может поглощать и использовать в процессе метаболизма, сохраняя гликоген в печени для получения энергии. Химически этот процесс известен как «реакция окисления».

Анаболизм

Термин «анаболизм» происходит от греческого слова «Ана», что означает «вверх».«Анаболизм — это процесс, состоящий из всех реакций, во время которых сборка маленьких молекул превращается в более крупные, а затем сохраняется в виде энергии во вновь образованных химических связях. Примером этого является сборка аминокислот в более крупные белки и последующий синтез жира и гликогена для использования человеком в качестве энергии. Химически этот процесс синтеза известен как «реакция восстановления».

Определение скорости метаболизма

Термин «скорость метаболизма» относится к количеству химической энергии, которую человек высвобождает из своего тела в единицу времени.Химическая энергия — это то, что измеряется в калориях или количестве энергии, которое нагревает один грамм воды на один градус Цельсия. Калории легче измерять с помощью килокалорий, или «ккал». Один ккал — это 1000 калорий; то, что и на этикетках продуктов питания, и диетологи называют калорийностью с большой буквы. Скорость метаболизма человека обычно выражается в ккал в час или день. Один из способов измерить скорость метаболизма человека — это использование спирометра, который представляет собой устройство, измеряющее скорость потребления кислорода.На каждый литр кислорода, которым дышит человек, он расходует около 4,82 ккал энергии из гликогена или жира.

Скорость метаболизма человека зависит от определенных переменных, таких как голодание, уровень гормонов, физическая активность, психическое состояние и, в частности, гормон щитовидной железы. Общий уровень метаболизма человека (TMR) включает в себя его базовый уровень метаболизма (обсуждается ниже) в дополнение к затратам энергии на другие виды деятельности. Уровень метаболизма человека повышается из-за физической активности, беспокойства, приема пищи, беременности, лихорадки или других факторов.Есть факторы, которые также могут снизить общий уровень метаболизма человека, такие как апатия, депрессия или длительное голодание.

У детей TMR выше, чем у взрослых. Будучи людьми среднего возраста, они многократно набирают вес, даже если они не меняют своих привычек в еде. Люди, соблюдающие диету, могут разочароваться отчасти из-за того, что первоначальная потеря веса происходит из-за воды, которая быстро восстанавливается, а также из-за того, что их TMR со временем снижается. По мере того, как их диета прогрессирует, они сжигают меньше калорий и начинают синтезировать больше жира, даже при стабильном потреблении калорий.

Определение метаболических состояний

Существует два метаболических состояния, определяемых как «абсорбция» и «пост-абсорбция», которые определяются временем, прошедшим с момента приема пищи, и изменениями в обработке энергии его тела. Состояние «абсорбции» длится около четырех часов как во время, так и после еды. Во время состояния абсорбции организм человека поглощает питательные вещества, которые он потребил, использует некоторые из них для удовлетворения своих непосредственных потребностей и превращает излишки питательных веществ в энергию, которая сохраняется.Состояние всасывания регулируется в основном гормоном, называемым «инсулин», который способствует поглощению клетками глюкозы или сахара в крови, а также аминокислот, окислению глюкозы, синтезу жира и гликогена. Из-за быстрого поглощения глюкозы клетками уровень сахара в крови человека падает из-за инсулина.

Состояние «послеабсорбции» обычно возникает поздно утром, днем ​​и ночью, когда человек не ел в течение четырех или более часов. Во время постабсорбционного состояния желудок и тонкий кишечник человека пусты, и их метаболические потребности должны удовлетворяться за счет накопленной энергии.

Определение скорости основного обмена

Базальная скорость метаболизма (BMR) человека (калькулятор базальной скорости метаболизма) — это минимальная потребность в калориях, необходимая человеку для поддержания жизни во время отдыха. BMR человека может быть ответственным за сжигание до семидесяти процентов от общего количества потребляемых калорий, хотя эта цифра варьируется в зависимости от различных факторов. Такие процессы, как перекачивание крови, дыхание и поддержание температуры тела, сжигают калории. BMR человека является важнейшим фактором в определении его общей скорости метаболизма, а также количества калорий, необходимых для поддержания, потери или набора веса.BMR человека определяется сочетанием факторов окружающей среды и генетических факторов. Эти факторы включают:

  • Возраст: BMR человека уменьшается с возрастом; по прошествии двадцати лет их BMR падает примерно на два процента каждое десятилетие.
  • Процент телесного жира: люди с более низким процентом телесного жира имеют более высокий BMR. (Калькулятор процентного содержания жира в организме)
  • Площадь поверхности тела: Чем больше площадь поверхности тела человека, тем выше его BMR. У высоких и худых людей BMR выше.
  • Температура тела: с каждым повышением внутренней температуры тела человека на 0,5 ° C его BMR увеличивается примерно на семь процентов. Химические реакции в организме человека происходят быстрее при более высоких температурах. У человека с лихорадкой увеличивается BMR.
  • Диета: Резкое снижение калорийности или голодание может радикально снизить BMR человека до тридцати процентов. Ограничительная низкокалорийная диета может привести к снижению BMR человека на целых двадцать процентов.
  • Упражнение: упражнения помогают поднять BMR человека за счет наращивания дополнительной мышечной ткани и влияют на массу тела за счет сжигания калорий.
  • Внешняя температура: Температура вне тела человека также может влиять на его BMR. Низкие температуры могут вызвать увеличение BMR человека, хотя кратковременное воздействие повышенной температуры мало влияет на обмен веществ в организме. Продолжительное воздействие тепла может повысить BMR человека.
  • Пол: Мужчины, как правило, имеют большую мышечную массу и более низкий процент жира в организме, чем женщины, и, следовательно, имеют более высокий BMR.
  • Генетика: Некоторые люди рождаются с более медленным или более быстрым метаболизмом.
  • Железы: «Тироксин» — это регулятор BMR, вырабатываемый щитовидной железой, который ускоряет метаболическую активность человека. Чем больше тироксина вырабатывает щитовидная железа человека, тем выше будет его BMR. Если щитовидная железа человека производит слишком много тироксина, состояние, называемое «тритоксикоз», его BMR может удвоиться. Слишком низкая выработка тироксина называется «микседемой» и может привести к снижению BMR человека до 30-40 процентов ниже нормы.Адреналин также может увеличить BMR человека, но в меньшей степени.
  • Вес: Чем больше человек весит, тем выше его BMR.

Атомная структура аденозинтрифосфата (АТФ), центрального промежуточного звена в энергетическом обмене.

Интересные факты о метаболизме

  • Вопреки распространенному мнению, медленный метаболизм редко является причиной лишнего веса.
  • Анаболизм — это набор конструктивных метаболических процессов, при которых энергия, выделяемая при катаболизме, используется для синтеза сложных молекул.
  • Метаболизм включает в себя широкий спектр химических реакций, но большинство из них подпадают под несколько основных типов реакций, которые включают перенос функциональных групп атомов и их связей внутри молекул.
  • У худых людей почти всегда наблюдается более медленный метаболизм в состоянии покоя; их буквально меньше, чтобы сжечь в состоянии покоя.
  • Катаболизм углеводов — это расщепление углеводов на более мелкие единицы.
  • Метаболизм относится ко всем физическим и химическим процессам в организме, которые преобразуют или используют энергию.
  • Один из простых способов ускорить метаболизм — нарастить мышечную массу, подняв тяжести.
  • Метаболизм может сильно различаться. У женщины ростом 5 футов 2 дюйма и весом 130 фунтов может быть совершенно другой метаболизм, чем у другой женщины того же роста и веса.
  • Большинство структур, из которых состоят животные, растения и микробы, состоят из трех основных классов молекул: аминокислот, углеводов и липидов (часто называемых жирами).
  • Мужчины, у которых от природы более высокое соотношение мышечной массы и жира, склонны сжигать то, что они едят, быстрее, хотя у толстых мужчин может быть более медленный метаболизм, чем у стройных женщин с большим количеством мышечной ткани.
  • Ваш метаболизм регулируется небольшой железой в форме бабочки, известной как щитовидная железа.
Подтемы и связанные темы

Disabled World — это независимое сообщество инвалидов, основанное в 2004 году для предоставления новостей и информации об инвалидах людям с ограниченными возможностями, пожилым людям, их семьям и / или опекунам. Посетите нашу домашнюю страницу для получения информативных обзоров, эксклюзивных историй и практических рекомендаций. Вы можете связаться с нами в социальных сетях, таких как Twitter и Facebook, или узнать больше о Disabled World на нашей странице о нас.

Заявление об ограничении ответственности: Disabled World предоставляет только общую информацию. Представленные материалы никоим образом не предназначены для замены профессиональной медицинской помощи квалифицированным практикующим врачом и не должны рассматриваться как таковые. Любое стороннее предложение или реклама на disabled-world.com не означает одобрения Disabled World.


Цитируйте эту страницу (APA): Disabled World. (2019, 21 марта). Метаболизм человека: факты и общая информация.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *