METABOLISME: wat het is en hoe het te verbeteren

Metabolisme is een proces van chemische transformaties van voedingsstoffen die ons lichaam binnenkomen. Metabolisme in eenvoudige woorden is wanneer het lichaam het voedsel dat we hebben geconsumeerd, afbreekt tot kleine componenten en daaruit nieuwe moleculen van ons lichaam bouwt.

De term metabolisme zelf is gevormd uit het Griekse woord "Metabole", wat zich vertaalt als "verandering" of "transformatie". Te veel omvat dit woord op zichzelf - en hormonale kenmerken en kenmerken van het lichaam en de directe afhankelijkheid van het lichaam van het aantal calorieën dat je consumeert. Daarom, om te verduidelijken, laten we alles in de juiste volgorde behandelen.

Wat is metabolisme en hoe kan het beter worden

Allereerst moeten degenen die zich bezighouden met "competent" gewichtsverlies nadenken over het metabolisme. Grofweg, maar begrijpelijk gesproken, metabolisme is een soort oven, waarvan de kracht de snelheid bepaalt waarmee onze calorieën worden verbrand. Een hoog niveau van metabolisme doet wonderen in het algemeen - het vermindert de hoeveelheid gehate calorieën tot een zodanige toestand dat het lichaam begint te voeden met zijn eigen reserves. Dus gaat het vet.

Wat is het metabolisme?

RMR (Resting Metabolic Rate) - het aantal calorieën, voldoende om de vitale functies van het lichaam te ondersteunen. Voor elk individu is deze indicator individueel - dit is een puur genetische realiteit.

Het volgende essentiële deel van het metabolisme is lichaamsmassa en spiermassa. Hier is er een directe afhankelijkheid van de ander: hogere spiermassa, hogere stofwisseling en omgekeerd. Waarom zou het? Ja, slechts een halve kilo spieren "vernietigt" 35-50 calorieën per dag. Dezelfde hoeveelheid vet bespaart slechts 5-10 calorieën.

Component nummer 3 - uw schildklier. Daarom is waardevol advies voor mensen boven de 30 jaar dat het zinvol is om naar de dokter te gaan en alle tests voor hormonen + echografie van de schildklier te doorstaan. Dat het een directe fusie heeft op metabolisme en vetverbranding.

Anabolisme en katabolisme

Twee even belangrijke concepten die direct verband houden met gezond metabolisme.

Anabolisme - een verzameling chemische processen die verantwoordelijk zijn voor de weefsels, cellen van uw lichaam, hun ontwikkeling en voor de synthese van aminozuren.

Katabolisme - het splitsen van voedselmoleculen voor hun latere transformatie in de energie van je lichaam.

Het is de energie afgeleid van katabolisme die nodig is voor het volledige leven van het organisme.

Dus hoe gebruik je echt je ingebouwde vetverbrander in de goede richting? Ja, alles is over het algemeen niet moeilijk.

De eerste fase - ga voor de spiegel staan, evalueer jezelf objectief en bepaal het type van je lichaamsbouw - dit is waar het metabolisme direct mee verbonden is, en in feite de eerste stap om je eigen vetverbrandingsmachine te controleren.

We zijn allemaal verschillend, maar de meeste wetenschappers zijn het eens over drie soorten structuren van menselijke lichamen:

ectomorfie

Het heeft een klein lichaam;

De vorm van de borst is vlak;

Spiermassa is vrij moeilijk te verkrijgen;

Zeer snel metabolisme.

Als u de "magere" ectomorf bent, dan is er behoefte aan een groot aantal calorieën. En hier is er een kleine ongetwijfeld vreugde - het is noodzakelijk dat de ectomorf vóór het naar bed gaan eet om de processen van katabolisme te deactiveren. Bijna alle fysieke inspanningen in ectomorfen moeten worden gericht op specifieke spiergroepen. Het zou leuk zijn om sportvoeding te gebruiken.

mesomorph

De build is atletisch, atletisch;

De vorm van het lichaam is rechthoekig;

Mesomorfen zijn meestal erg sterk;

Ervaar geen problemen met het opbouwen van spieren;

Kan problemen met overgewicht ondervinden.

Heb geen problemen met het opbouwen van spieren en het opbouwen van overtollig vet. Dit is niet goed - zorg er altijd voor dat je eet en in welke hoeveelheid. Dat wil zeggen, voor de mesomorfen is een goed gekozen dieet essentieel. Er kan ook niet zonder reguliere cardio worden gedaan.

endomorph

Ronde vorm van de figuur;

En spier- en vetmassa groeien, zoals ze zeggen, "met een knal";

Problemen hebben met afvallen;

Het belangrijkste voor endomorfen is het eiwitdieet berekend op basis van calorieën + reguliere cardiotraining - hardlopen, fietsen en wandelen.

De volgende fase is om te gaan met de concepten die volgen uit het bovenstaande - snel en langzaam metabolisme.

Langzaam metabolisme - uitgedrukt in hoge eetlust en gebrek aan verlangen om te bewegen en deel te nemen aan actieve sporten. Hier is het in de eerste plaats belangrijk om het eetpatroon en de voedingsgewoonten in het algemeen te veranderen. Na, zal het resultaat gemakkelijker zijn om fysieke activiteit te behouden.

Snel metabolisme - integendeel, komt tot uiting in de wens om minder te eten en meer te bewegen. Zulke mensen zijn vaak bedroefd door het feit dat het ondanks alle inspanningen catastrofaal moeilijk is om spiermassa te winnen. Mensen met een snel metabolisme hebben een goed, calorierijk dieet en een uitgebreid trainingssysteem nodig dat de ontvangen energie omzet in de juiste richting.

De laatste fase. Afslanken en metabole processen in uw lichaam verstandig gebruiken.

Waar hangt metabolisme van af?

1. Leeftijd, gewicht, lengte, geslacht, lichaam (lees over lichaamstypes, zie hierboven);

2. Voeding, oefening (en de juiste combinatie ervan, afhankelijk van het type lichaamsstructuur);

3. De gezondheidstoestand (stabiele hormonale achtergrond, die wordt gecontroleerd door een arts-endocrinoloog);

4. Geestelijke gezondheid (gebrek aan stress en andere psychotische factoren).

Stofwisselingsprocessen in vetweefsel zijn ongelooflijk traag in vergelijking met metabolisme in spierweefsel. Degenen die echt problemen hebben met overgewicht hebben minder energie nodig, maar eten nog steeds meer dan nodig is. Deze extra "opgegeten" energie wordt niet verbruikt, maar gaat snel in de vetreserves van ons lichaam - en waar anders kunnen we het stellen? Uiteraard is een dergelijk metabolisme om af te vallen niet mogelijk.

Overtollig vet, dat geleidelijk doordringt in de interne organen, beïnvloedt de stabiliteit van het endocriene systeem en schudt onze hormonen. Bij vrouwen veroorzaakt overtollig lichaamsvet bijvoorbeeld vertragingen of permanente cyclusstoringen. Er is de kans op het ontwikkelen van het metabool syndroom.

Wat is metabool syndroom?

Dit is een aandoening waarbij het onderhuidse vet leidt tot ernstige schendingen van de interne metabolische processen - lipide en koolhydraat. Dit is het geval waarin een persoon letterlijk van alles begint "op te zwellen". Er zijn hartproblemen en arteriële hypertensie. De druk en de hoeveelheid suiker in het bloed stijgt sterk.

Opgemerkt moet echter worden dat al deze symptomen geen verband houden met het metabool syndroom, als de indicatoren van uw lichaamsbouw (tailleomvang en gewicht) normaal zijn. Hoewel, zelfs in dit geval, is een bezoek aan de dokter vereist.

Hoe uw metabolisme te versnellen om gewicht te verliezen?

Stop jezelf voor de gek te houden!

Verwijder uit het dieet van vetten en eenvoudige koolhydraten (chocolade, brood, cakes, boter, enz.)

Beperk vetarme eiwitten (kipfilet, melk, eiwit) en vezels (fruit, groenten). Dus je verbetert eindelijk je stofwisseling en versnelt je metabolisme.

Verminder koolhydraten - integendeel, ze vertragen het metabolisme.

Metabolisme (metabolisme) en de transformatie van energie in het lichaam

Metabolisme. Kunststof- en energiebeurzen. Autotrophs en Heterotrophs

Metabolisme (metabolisme)

Metabolisme of metabolisme is een combinatie van biochemische processen en processen van celactiviteit. Garandeert het bestaan ​​van levende organismen. Er zijn processen van assimilatie (anabolisme) en dissimilatie (katabolisme). Deze processen zijn verschillende aspecten van een enkel proces van metabolisme en energieconversie in levende organismen.

assimilatie

Assimilatie is het proces dat samenhangt met de absorptie, assimilatie en accumulatie van chemicaliën die worden gebruikt om de voor het lichaam noodzakelijke verbindingen te synthetiseren.

Kunststof uitwisseling

Kunststofmetabolisme is een reeks synthesereacties die zorgen voor de hervatting van de chemische samenstelling, celgroei.

veinzerij

Dissimilatie is een proces dat samenhangt met de afbraak van stoffen.

Energie-uitwisseling

Energiemetabolisme is een combinatie van het splitsen van complexe verbindingen met het vrijkomen van energie. Organismen uit de omgeving in het proces van het leven in bepaalde vormen absorberen energie. Vervolgens geven ze het equivalente bedrag in een andere vorm terug.

Assimilatieprocessen zijn niet altijd in balans met dissimilatieprocessen. De opeenhoping van stoffen en groei in zich ontwikkelende organismen wordt geleverd door de processen van assimilatie, dus ze hebben de overhand. Dissimilatieprocessen overheersen met een gebrek aan voedingsstoffen, intensief fysiek werk en veroudering.

De processen van assimilatie en dissimilatie hangen nauw samen met de soorten voeding van organismen. De belangrijkste energiebron voor levende organismen van de aarde is zonlicht. Het voldoet indirect of direct aan hun energiebehoeften.

autotrophs

Autotrophs (uit het Grieks) Autos - zelf en trofee - voedsel, voeding) zijn organismen die organische verbindingen kunnen synthetiseren uit anorganisch gebruik van een bepaald soort energie. Er zijn phototrophs en chemotrophs.

phototrophic

Phototrophs (uit het Grieks. Foto's - licht) - organismen die voor de synthese van organische verbindingen uit anorganisch de energie van licht gebruiken. Sommige prokaryoten (fotosynthetiserende zwavelbacteriën en cyanobacteriën) en groene planten behoren daartoe.

chemotroof

Chemotrophs (uit het Grieks, Chemie - Chemie) voor de synthese van organische verbindingen uit anorganisch gebruik de energie van chemische reacties. Deze omvatten enkele prokaryoten (ijzerbacteriën, zwavelbacteriën, stikstoffixatie, enz.). Autotrofe processen hebben meer te maken met assimilatieprocessen.

heterotrophs

Heterotrofen (van het Grieks Heteros - de andere) - zijn organismen die hun eigen organische verbindingen synthetiseren uit de voltooide organische verbindingen gesynthetiseerd door andere organismen. De meeste prokaryoten, schimmels en dieren behoren tot hen. Voor hen is de bron van energie organisch materiaal dat ze van voedsel ontvangen: levende organismen, hun residuen of afvalproducten. De belangrijkste processen van heterotrofe organismen - de afbraak van stoffen - zijn gebaseerd op dissimilatieprocessen.

Energie in biologische systemen wordt gebruikt om verschillende processen in het lichaam aan te bieden: thermisch, mechanisch, chemisch, elektrisch, enz. Een deel van de energie tijdens energie-uitwisselingsreacties wordt als warmte afgevoerd, een deel ervan wordt opgeslagen in hoogenergetische chemische bindingen van bepaalde organische verbindingen. Universeel zo'n stof is adenosine trifosfaat ATP. Het is een universele chemische accumulator van energie in de cel.

Onder de werking van het enzym wordt één fosforzuurresidu gesplitst. Vervolgens verandert ATP in adenosinedifosfaat - ADP. In dit geval wordt ongeveer 42 kJ energie vrijgegeven. De verwijdering van twee fosforzuurresten produceert adenosine monofosfaat - ATP (84 kJ energie wordt vrijgegeven). Het AMP-molecuul kan worden gesplitst. Tijdens de afbraak van ATP komt er dus een grote hoeveelheid energie vrij, die wordt gebruikt om de verbindingen te synthetiseren die nodig zijn voor het lichaam, om een ​​bepaalde lichaamstemperatuur te handhaven, enz.

De aard van de macro-economische banden van ATP blijft uiteindelijk niet opgehelderd, hoewel ze de energie-intensiteit van gewone obligaties verschillende keren overschrijden.

metabolisme

METABOLISME, of het metabolisme, chemische transformaties die plaatsvinden vanaf het moment dat de voedingsstoffen het levende organisme binnengaan tot het moment waarop de eindproducten van deze transformaties worden vrijgegeven in de externe omgeving. Metabolisme omvat alle reacties, waardoor de structurele elementen van cellen en weefsels worden opgebouwd en de processen waarbij energie wordt geëxtraheerd uit stoffen die zich in cellen bevinden. Soms worden gemakshalve de twee zijden van het metabolisme afzonderlijk beschouwd - anabolisme en katabolisme, d.w.z. de processen van creatie van organische stoffen en de processen van hun vernietiging. Anabole processen worden meestal geassocieerd met energieverbruik en leiden tot de vorming van complexe moleculen van eenvoudiger, katabolische processen gaan gepaard met het vrijkomen van energie en resulteren in de vorming van dergelijke eindproducten (afvalstoffen) van het metabolisme als ureum, koolstofdioxide, ammoniak en water.

De term "metabolisme" is het dagelijks leven ingegaan sinds artsen overgewicht of ondergewicht begonnen te associëren, buitensporige nervositeit of, omgekeerd, lethargie van een patiënt met een verhoogd of verlaagd metabolisme. Voor oordelen over de intensiteit van het metabolisme zet de test voor "primaire metabolisme". Basaal metabolisme is een indicator van het vermogen van het lichaam om energie te produceren. De test wordt uitgevoerd op een lege maag in rust; meet de opname van zuurstof (O2) en de afgifte van koolstofdioxide (CO2). Als u deze waarden vergelijkt, bepaalt u hoe volledig het lichaam voedingsstoffen gebruikt ("verbrandt"). De hormonen van de schildklier beïnvloeden de intensiteit van het metabolisme, daarom meten artsen bij het diagnosticeren van ziekten geassocieerd met stofwisselingsaandoeningen in toenemende mate het niveau van deze hormonen in het bloed. Zie ook SCHILDKLIER.

Onderzoeksmethoden.

Bij het bestuderen van het metabolisme van een van de voedingsstoffen, worden al zijn transformaties getraceerd van de vorm waarin het het lichaam binnengaat tot de eindproducten die uit het lichaam worden verwijderd. In dergelijke studies wordt een uiterst gevarieerde set biochemische methoden gebruikt.

Gebruik van intacte dieren of organen.

De bestudeerde verbinding wordt aan het dier toegediend en vervolgens worden de mogelijke omzettingsproducten (metabolieten) van deze stof in urine en uitwerpselen bepaald. Meer specifieke informatie kan worden verkregen door het metabolisme van een bepaald orgaan, zoals de lever of de hersenen, te onderzoeken. In deze gevallen wordt de stof geïnjecteerd in het overeenkomstige bloedvat en worden de metabolieten bepaald in het bloed dat uit het orgaan stroomt.

Aangezien dit soort procedures zeer moeilijk is, worden vaak dunne delen van organen gebruikt voor onderzoek. Ze worden geïncubeerd bij kamertemperatuur of op lichaamstemperatuur in oplossingen met toevoeging van de stof, waarvan het metabolisme wordt bestudeerd. De cellen in dergelijke preparaten worden niet beschadigd en omdat de secties erg dun zijn, dringt de substantie gemakkelijk de cellen binnen en laat ze gemakkelijk achter. Soms ontstaan ​​er problemen omdat de substantie te langzaam door de celmembranen gaat. In deze gevallen worden de weefsels fijngemaakt om de membranen te vernietigen en wordt celbrij geïncubeerd met de teststof. Bij dergelijke experimenten werd aangetoond dat alle levende cellen glucose tot CO oxideren2 en water en dat alleen leverweefsel ureum kan synthetiseren.

Gebruik van cellen.

Zelfs cellen zijn zeer complexe systemen. Ze hebben een kern en in het omliggende cytoplasma bevinden zich kleinere lichamen, de zogenaamde. organellen van verschillende grootten en texturen. Met behulp van de juiste techniek kan weefsel worden "gehomogeniseerd" en vervolgens worden onderworpen aan differentiële centrifugatie (scheiding) en formuleringen die alleen mitochondria, alleen microsomen of een heldere vloeistof bevatten - het cytoplasma. Deze geneesmiddelen kunnen afzonderlijk worden geïncubeerd met de verbinding waarvan het metabolisme wordt bestudeerd, en op deze manier kan worden bepaald welke specifieke subcellulaire structuren bij de opeenvolgende transformaties ervan zijn betrokken. Er zijn gevallen waarin de initiële reactie plaatsvindt in het cytoplasma, het product wordt omgezet in microsomen en het product van deze transformatie begint al in de mitochondria in een nieuwe reactie. Incubatie van de bestudeerde stof met levende cellen of met een weefselhomogenaat onthult meestal niet de individuele stadia van zijn metabolisme, en alleen opeenvolgende experimenten waarin een of andere subcellulaire structuren worden gebruikt voor incubatie, stellen ons in staat om de hele keten van gebeurtenissen te begrijpen.

Het gebruik van radioactieve isotopen.

Om het metabolisme van een stof te bestuderen, heeft men nodig: 1) geschikte analysemethoden voor het bepalen van deze stof en zijn metabolieten; en 2) methoden om de toegevoegde substantie te onderscheiden van dezelfde substantie die reeds aanwezig is in het biologische preparaat. Deze vereisten dienden als het belangrijkste obstakel in de studie van metabolisme tot radioactieve isotopen van de elementen en allereerst radioactieve koolstof 14 C. Met de komst van met 14C gemerkte verbindingen, evenals instrumenten voor het meten van zwakke radioactiviteit, werden deze moeilijkheden overwonnen. Als gelabeld 14C-vetzuur wordt toegevoegd aan een biologisch preparaat, bijvoorbeeld aan een suspensie van mitochondriën, zijn er geen speciale analyses nodig om de producten van zijn transformaties te bepalen; om de snelheid van zijn gebruik te schatten, volstaat het om gewoon de radioactiviteit van achtereenvolgens geproduceerde mitochondriale fracties te meten. Dezelfde techniek maakt het gemakkelijk om de radioactieve vetzuurmoleculen die door de onderzoeker zijn geïntroduceerd te onderscheiden van de vetzuurmoleculen die al in het begin van het experiment in mitochondriën aanwezig waren.

Chromatografie en elektroforese.

Naast de bovengenoemde vereisten heeft een biochemicus ook methoden nodig om mengsels te scheiden die bestaan ​​uit kleine hoeveelheden organische stoffen. De belangrijkste daarvan - chromatografie, die is gebaseerd op het fenomeen van adsorptie. De scheiding van de componenten van het mengsel wordt uitgevoerd op papier of door adsorptie aan het sorptiemiddel, dat gevulde kolommen (lange glazen buizen) is, gevolgd door geleidelijke elutie (uitloging) van elk van de componenten.

Scheiding door elektroforese hangt af van het teken en het aantal ladingen van geïoniseerde moleculen. Elektroforese wordt uitgevoerd op papier of op een inerte (inactieve) drager, zoals zetmeel, cellulose of rubber.

Een uiterst gevoelige en efficiënte scheidingsmethode is gaschromatografie. Het wordt gebruikt in gevallen waarin de stoffen die moeten worden gescheiden in een gasvormige toestand zijn of kunnen worden overgebracht.

Enzymisolatie.

Het dier, orgaan, weefselsectie, homogenaat en fractie van cellulaire organellen nemen de laatste plaats in de reeks in - een enzym dat in staat is om een ​​bepaalde chemische reactie te katalyseren. Isolatie van enzymen in gezuiverde vorm is een belangrijke sectie in de studie van het metabolisme.

De combinatie van deze methoden stelde ons in staat om de belangrijkste metabolische routes in de meeste organismen (inclusief de mens) te traceren, om precies vast te stellen waar deze verschillende processen plaatsvinden, en om de opeenvolgende stadia van de belangrijkste metabole routes te achterhalen. Tot op heden zijn duizenden individuele biochemische reacties bekend en de enzymen die daarbij betrokken zijn, zijn bestudeerd.

Celmetabolisme.

Een levende cel is een zeer georganiseerd systeem. Het heeft verschillende structuren, evenals enzymen die ze kunnen vernietigen. Het bevat ook grote macromoleculen die kunnen breken in kleinere componenten als gevolg van hydrolyse (splijten onder invloed van water). De cel bevat meestal veel kalium en heel weinig natrium, hoewel de cel bestaat in een omgeving met veel natrium en relatief weinig kalium, en het celmembraan gemakkelijk doorlaatbaar is voor beide ionen. Bijgevolg is een cel een chemisch systeem, zeer ver van het evenwicht. Evenwicht vindt alleen plaats in het proces van post-mortem autolyse (zelfontsluiting onder invloed van zijn eigen enzymen).

De behoefte aan energie.

Om het systeem ver van het chemische evenwicht te houden, is het verplicht om werk uit te voeren en daarvoor is energie nodig. Het verkrijgen van deze energie en het doen van dit werk is een onmisbare voorwaarde voor de cel om in zijn stationaire (normale) staat te blijven, ver van het evenwicht. Tegelijkertijd voert het ook ander werk uit dat gerelateerd is aan interactie met de omgeving, bijvoorbeeld: in spiercellen, contractie; in zenuwcellen - geleidende zenuwimpulsen; in de cellen van de nieren - de vorming van urine, significant verschillend van samenstelling van het bloedplasma; in gespecialiseerde cellen van het maagdarmkanaal - de synthese en secretie van spijsverteringsenzymen; in de cellen van de endocriene klieren - de afscheiding van hormonen; in de cellen van vuurvliegjes - gloed; in de cellen van sommige vissen - het genereren van elektrische ontladingen, enz.

Bronnen van energie.

In elk van de bovenstaande voorbeelden is de directe energiebron die de cel gebruikt om werk te produceren de energie in de structuur van adenosinetrifosfaat (ATP). Vanwege de aard van zijn structuur is deze verbinding rijk aan energie en kan het verbreken van verbindingen tussen zijn fosfaatgroepen op zodanige wijze plaatsvinden dat de vrijgekomen energie wordt gebruikt voor de productie van werk. Er kan echter geen energie beschikbaar worden gesteld aan de cel met een eenvoudige hydrolytische afbraak van de fosfaatbindingen van ATP: in dit geval wordt het verspild en wordt het afgegeven als warmte. Het proces moet bestaan ​​uit twee opeenvolgende fasen, die elk een tussenproduct omvatten, hier aangeduid met X - F (in de bovenstaande vergelijkingen betekenen X en Y twee verschillende organische stoffen; Φ - fosfaat; ADP - adenosinedifosfaat):

Omdat ATP noodzakelijk is voor bijna elke manifestatie van celactiviteit, is het niet verrassend dat de metabole activiteit van levende cellen primair gericht is op ATP-synthese. Verschillende complexe sequenties van reacties die de potentiële chemische energie in de moleculen van koolhydraten en vetten (lipiden) gebruiken, dienen dit doel.

METABOLISME VAN KOOLHYDRATEN EN LIPIDEN

ATP-synthese.

Anaëroob (zonder zuurstof). De belangrijkste rol van koolhydraten en lipiden in het cellulaire metabolisme is dat hun splitsing in eenvoudiger verbindingen ATP-synthese verschaft. Het lijdt geen twijfel dat dezelfde processen plaatsvonden in de eerste, meest primitieve cellen. Echter, in een atmosfeer zonder zuurstof, de volledige oxidatie van koolhydraten en vetten tot CO2 het was onmogelijk. Deze primitieve cellen hadden alle mechanismen waardoor de herstructurering van de structuur van het glucosemolecuul de synthese van kleine hoeveelheden ATP opleverde. We hebben het over de processen die micro-organismen fermentatie noemen. Digestie van glucose tot ethylalcohol en CO kan het best worden bestudeerd.2 in gist.

In de loop van 11 opeenvolgende reacties die nodig zijn om deze transformatie te voltooien, worden een aantal tussenproducten gevormd, die fosfaatesters (fosfaten) zijn. Hun fosfaatgroep wordt overgebracht naar adenosinedifosfaat (ADP) met de vorming van ATP. De netto opbrengst van ATP is 2 ATP-moleculen voor elke glucosemolecule die wordt gesplitst in het fermentatieproces. Soortgelijke processen komen voor in alle levende cellen; omdat ze de energie leveren die nodig is voor vitale activiteit, worden ze soms (niet helemaal correct) anaërobe celrespiratie genoemd.

Bij zoogdieren, inclusief mensen, wordt een dergelijk proces glycolyse genoemd en is het eindproduct melkzuur, geen alcohol en CO.2. De gehele reeks glycolyse-reacties, met uitzondering van de laatste twee fasen, is volledig identiek aan het proces dat in gistcellen plaatsvindt.

Aerobic (met zuurstof). Met het verschijnen van zuurstof in de atmosfeer, waarvan de bron blijkbaar de fotosynthese van planten was, werd tijdens de evolutie een mechanisme ontwikkeld dat zorgt voor de volledige oxidatie van glucose tot CO2 en water, een aëroob proces waarbij de netto opbrengst aan ATP 38 ATP-moleculen per geoxideerd glucosemolecuul is. Dit proces van zuurstofverbruik door cellen voor de vorming van energierijke verbindingen staat bekend als cellulaire ademhaling (aeroob). In tegenstelling tot het anaerobe proces, uitgevoerd door cytoplasmische enzymen, vinden oxidatieve processen plaats in de mitochondriën. In mitochondriën wordt pyrodruivenzuur, een tussenproduct gevormd in de anaërobe fase, geoxideerd tot CO.2 in zes opeenvolgende reacties, in elk waarvan een paar elektronen wordt overgebracht naar een gemeenschappelijke acceptor - co-enzym nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). Deze volgorde van reacties wordt de tricarbonzuurcyclus, de citroenzuurcyclus of de Krebs-cyclus genoemd. Van elk molecuul glucose worden 2 moleculen van pyrodruivenzuur gevormd; 12 paren elektronen splitsten zich af van het glucosemolecuul tijdens zijn oxidatie, beschreven door de vergelijking:

Elektronenoverdracht

Elke mitochondriën heeft een mechanisme waardoor de gereduceerde NAD (NAD H N, waarbij H waterstof is) gevormd in de tricarbonzuurcyclus zijn elektronenpaar overdraagt ​​naar zuurstof. De overdracht komt echter niet direct voor. Elektronen worden "van hand tot hand" doorgegeven en pas nadat ze door een keten van dragers zijn gegaan, voegen ze zich bij zuurstof. Deze "elektronentransportketen" bestaat uit de volgende componenten:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid ® co-enzym Q ®

® Cytochroom b ® Cytochroom c ® Cytochrome a ® O2

Alle componenten van dit systeem die zich in de mitochondria bevinden, worden in de ruimte gefixeerd en aan elkaar gekoppeld. Zo'n toestand faciliteert de overdracht van elektronen.

NAD bevat nicotinezuur (vitamine Niacine) en flavine adenine dinucleotide bevat riboflavine (vitamine B2). Co-enzym Q is een hoogmoleculair quinon gesynthetiseerd in de lever en cytochromen zijn drie verschillende eiwitten, die elk, net als hemoglobine, een hemogroep bevatten.

In de elektronenoverdrachtsketen voor elk paar elektronen overgedragen van NAD H naar O2, 3 ATP-moleculen worden gesynthetiseerd. Aangezien 12 paren elektronen van elk molecuul glucose worden afgesplitst en naar NAD-moleculen worden overgebracht, worden per glucosemolecuul in totaal 3 ґ 12 = 36 ATP-moleculen gevormd. Dit proces van ATP-vorming tijdens oxidatie wordt oxidatieve fosforylering genoemd.

Lipiden als een bron van energie.

Vetzuren kunnen op dezelfde manier als een energiebron worden gebruikt als koolhydraten. Vetzuuroxidatie verloopt door opeenvolgende splitsing van het bicarbonfragment van het vetzuurmolecuul om acetylco-enzym A (acetyl CoA) te vormen en de gelijktijdige overdracht van twee paren elektronen naar de elektronenoverdrachtsketen. Het resulterende acetyl-CoA is een normaal bestanddeel van de tricarbonzuurcyclus en later verschilt het lot niet van dat van acetyl-CoA dat wordt geleverd door koolhydraatmetabolisme. Aldus zijn de mechanismen van ATP-synthese in de oxidatie van zowel vetzuren als glucosemetabolieten bijna hetzelfde.

Als het lichaam van het dier bijna volledig energie ontvangt als gevolg van vetzuuroxidatie alleen, en dit gebeurt bijvoorbeeld tijdens vasten of diabetes, overschrijdt de acetyl-CoA-vormingssnelheid zijn oxidatiesnelheid in de tricarbonzuurcyclus. In dit geval reageren de extra moleculen acetyl CoA met elkaar, resulterend in de vorming van acetoazijnzuur en b-hydroxyboterzuur. Hun accumulatie is de oorzaak van de pathologische aandoening, de zogenaamde. ketose (een vorm van acidose), die bij ernstige diabetes coma en de dood kan veroorzaken.

Energie opslag.

Dieren eten onregelmatig en hun lichaam moet op de een of andere manier de energie opslaan die in voedsel zit, waarvan de bron bestaat uit koolhydraten en vetten die door het dier worden geabsorbeerd. Vetzuren kunnen worden opgeslagen als neutrale vetten, hetzij in de lever of in vetweefsel. Koolhydraten, in grote hoeveelheden, in het maagdarmkanaal worden gehydrolyseerd tot glucose of andere suikers, die vervolgens worden omgezet in dezelfde glucose in de lever. Hier wordt een gigantisch polymeerglycogeen gesynthetiseerd uit glucose door glucoseresiduen aan elkaar te hechten met de eliminatie van watermoleculen (het aantal glucoseresidu's in glycogeenmoleculen bereikt 30.000). Wanneer er behoefte aan energie is, desintegreert glycogeen weer tot glucose in de reactie, waarvan het product glucosefosfaat is. Dit glucosefosfaat is gericht op het pad van glycolyse, een proces dat deel uitmaakt van de route voor de oxidatie van glucose. In de lever kan glucosefosfaat ook hydrolyse ondergaan en de resulterende glucose komt in de bloedbaan en wordt door bloed aan cellen in verschillende delen van het lichaam afgegeven.

Synthese van lipiden uit koolhydraten.

Als de hoeveelheid koolhydraten die tegelijkertijd in voedsel wordt opgenomen groter is dan wat in de vorm van glycogeen kan worden opgeslagen, wordt de overtollige koolhydraten omgezet in vet. De initiële volgorde van reacties valt samen met de gebruikelijke oxidatieve manier, d.w.z. Aanvankelijk wordt acetyl-CoA gevormd uit glucose, maar dan wordt dit acetyl-CoA gebruikt in het cytoplasma van de cel om langketenige vetzuren te synthetiseren. Het syntheseproces kan worden beschreven als de omkering van een normaal vetceloxidatieproces. Vetzuren worden vervolgens opgeslagen als neutrale vetten (triglyceriden) die zich ophopen in verschillende delen van het lichaam. Wanneer energie nodig is, ondergaan neutrale vetten hydrolyse en komen vetzuren in het bloed. Hier worden ze geadsorbeerd door plasma-eiwitmoleculen (albumine en globuline) en vervolgens geabsorbeerd door cellen van verschillende typen. Er zijn geen mechanismen die glucose uit vetzuren in dieren kunnen synthetiseren, maar planten hebben dergelijke mechanismen.

Lipidemetabolisme.

Lipiden komen het lichaam voornamelijk binnen in de vorm van vetzuurtriglyceriden. In de darm onder invloed van pancreasenzymen ondergaan ze hydrolyse, waarvan de producten worden opgenomen door de cellen van de darmwand. Hier worden neutrale vetten opnieuw gesynthetiseerd, die het bloed door het lymfatische systeem binnendringen en ofwel naar de lever worden getransporteerd of in vetweefsel worden gedeponeerd. Hierboven is reeds aangegeven dat vetzuren ook opnieuw kunnen worden gesynthetiseerd uit koolhydraatvoorlopers. Opgemerkt moet worden dat, hoewel de opname van één dubbele binding in de moleculen van lange keten vetzuren (tussen C - 9 en C - 10) kan voorkomen in zoogdiercellen, deze cellen niet in staat zijn om de tweede en derde dubbele binding op te nemen. Omdat vetzuren met twee en drie dubbele bindingen een belangrijke rol spelen in het metabolisme van zoogdieren, zijn het in wezen vitamines. Daarom linolzuur (C18: 2) en linoleen (C18: 3) Zuren worden essentiële vetzuren genoemd. Tegelijkertijd kan in zoogdiercellen een vierde dubbele binding in linoleenzuur worden opgenomen en kan arachidonzuur worden gevormd door de koolstofketen te verlengen (C20: 4), ook een noodzakelijke deelnemer aan metabolische processen.

In het proces van lipidesynthese worden vetzuurresiduen geassocieerd met co-enzym A (acyl-CoA) overgebracht naar glycerofosfaat, een ester van fosforzuur en glycerol. Als een resultaat wordt fosfatidinezuur gevormd - een verbinding waarin één hydroxylgroep van glycerol is veresterd met fosforzuur en twee groepen met vetzuren. Wanneer neutrale vetten worden gevormd, wordt fosforzuur verwijderd door hydrolyse en neemt het derde vetzuur zijn plaats in als resultaat van de reactie met acyl-CoA. Co-enzym A wordt gevormd uit pantotheenzuur (een van de vitamines). In zijn molecuul is er een sulfhydryl (- SH) -groep die in staat is om te reageren met zuren om thio-esters te vormen. Wanneer fosfolipiden worden gevormd, reageert fosfatidinezuur direct met een geactiveerd derivaat van een van de stikstofbasen, zoals choline, ethanolamine of serine.

Met uitzondering van vitamine D worden alle steroïden die in dierlijke lichamen worden aangetroffen (derivaten van complexe alcoholen) gemakkelijk door het lichaam zelf gesynthetiseerd. Deze omvatten cholesterol (cholesterol), galzuren, mannelijke en vrouwelijke geslachtshormonen en bijnierhormonen. In elk geval dient acetyl CoA als het uitgangsmateriaal voor de synthese: het koolstofskelet van de gesynthetiseerde verbinding wordt geconstrueerd uit acetylgroepen door herhaaldelijk herhalen van condensatie.

METABOLISME-EIWITTEN

Aminozuursynthese

Planten en de meeste micro-organismen kunnen leven en groeien in een omgeving waarin alleen mineralen, koolstofdioxide en water beschikbaar zijn voor hun voeding. Dit betekent dat al deze organismen in hen worden aangetroffen, deze organismen synthetiseren zichzelf. De eiwitten die in alle levende cellen worden gevonden, zijn opgebouwd uit 21 soorten aminozuren die in verschillende sequenties zijn samengevoegd. Aminozuren worden gesynthetiseerd door levende organismen. In elk geval leidt een reeks chemische reacties tot de vorming van α-ketozuren. Eén zo'n α-ketozuur, namelijk a-ketoglutaar (de gebruikelijke component van de tricarbonzuurcyclus), is betrokken bij stikstoffixatie volgens de volgende vergelijking:

a - Ketoglutaarzuur + NH3 + OVER CH N ®

® Glutaminezuur + NAD.

Glutaminezuurstikstof kan vervolgens worden overgebracht naar elk van de andere a-ketozuren om het overeenkomstige aminozuur te vormen.

Het menselijk lichaam en de meeste andere dieren behielden het vermogen om alle aminozuren te synthetiseren met uitzondering van negen zogenaamde. essentiële aminozuren. Omdat ketozuren die overeenkomen met deze negen niet worden gesynthetiseerd, moeten essentiële aminozuren afkomstig zijn van voedsel.

Synthese van eiwitten.

Aminozuren zijn nodig voor de biosynthese van eiwitten. Het proces van biosynthese verloopt meestal als volgt. In het cytoplasma van de cel wordt elk aminozuur "geactiveerd" in reactie met ATP en dan bevestigd aan de terminale groep van het ribonucleïnezuurmolecuul dat specifiek is voor dit specifieke aminozuur. Dit complexe molecuul bindt zich aan een klein lichaam, de zogenaamde. ribosoom, op de positie bepaald door het langere ribonucleïnezuurmolecuul bevestigd aan het ribosoom. Nadat al deze complexe moleculen correct zijn uitgelijnd, worden de bindingen tussen het oorspronkelijke aminozuur en ribonucleïnezuur verbroken en ontstaan ​​er bindingen tussen naburige aminozuren - een specifiek eiwit wordt gesynthetiseerd. Het proces van biosynthese levert eiwitten niet alleen voor de groei van het organisme of voor uitscheiding in het medium. Alle eiwitten van levende cellen vervallen uiteindelijk tot hun samenstellende aminozuren en om het leven te behouden, moeten cellen opnieuw worden gesynthetiseerd.

Synthese van andere stikstofhoudende verbindingen.

In zoogdieren worden aminozuren niet alleen voor eiwitbiosynthese gebruikt, maar ook als uitgangsmateriaal voor de synthese van veel stikstofbevattende verbindingen. Aminozuur tyrosine is een voorloper van de hormonen adrenaline en noradrenaline. Het eenvoudigste aminozuurglycine is het uitgangsmateriaal voor de biosynthese van purines die nucleïnezuren vormen, en porfyrines die cytochromen en hemoglobine vormen. Asparaginezuur is een voorloper van pyrimidine-nucleïnezuren. De methylgroep van methionine wordt doorgegeven aan een aantal andere verbindingen tijdens de biosynthese van creatine, choline en sarcosine. Tijdens de biosynthese van creatine wordt de guanidinegroep van arginine ook van de ene verbinding naar de andere overgebracht. Tryptofaan dient als een voorloper van nicotinezuur en een vitamine zoals pantotheenzuur wordt gesynthetiseerd uit valine in planten. Dit zijn allemaal slechts enkele voorbeelden van het gebruik van aminozuren in de biosyntheseprocessen.

Stikstof, geabsorbeerd door micro-organismen en hogere planten in de vorm van ammoniumionen, wordt bijna volledig besteed aan de vorming van aminozuren, waaruit veel stikstofhoudende verbindingen van levende cellen worden gesynthetiseerd. Noch planten noch micro-organismen absorberen overtollige stikstof. Daarentegen hangt de hoeveelheid geabsorbeerde stikstof in dieren af ​​van de eiwitten die in het voedsel aanwezig zijn. Alle stikstof die het lichaam binnenkomt in de vorm van aminozuren en niet wordt geconsumeerd in de processen van biosynthese, wordt vrij snel met urine uit het lichaam uitgescheiden. Het gebeurt als volgt. In de lever brengen ongebruikte aminozuren hun stikstof a-ketoglutaarzuur over om glutaminezuur te vormen, dat gedeamineerd is en ammoniak vrijgeeft. Verder kan ammoniakstikstof tijdelijk worden opgeslagen door de synthese van glutamine, of onmiddellijk worden gebruikt voor de synthese van ureum dat in de lever stroomt.

Glutamine heeft een andere rol. Het kan in de nier worden gehydrolyseerd om ammoniak vrij te maken, dat in de urine terechtkomt in ruil voor natriumionen. Dit proces is uitermate belangrijk als middel om het zuur-base-evenwicht in het lichaam van een dier te handhaven. Vrijwel alle ammoniak, afgeleid van aminozuren en mogelijk van andere bronnen, wordt omgezet in ureum in de lever, dus er is meestal bijna geen vrije ammoniak in het bloed. Onder bepaalde omstandigheden bevat urine echter vrij aanzienlijke hoeveelheden ammoniak. Deze ammoniak wordt gevormd in de nieren van glutamine en gaat in de urine in ruil voor natriumionen, die dus opnieuw worden geadsorbeerd en in het lichaam worden vastgehouden. Dit proces wordt versterkt door de ontwikkeling van acidose, een aandoening waarbij het lichaam extra hoeveelheden natriumkationen nodig heeft om overtollige bicarbonaationen in het bloed te binden.

Overmatige hoeveelheden pyrimidinen lossen ook op in de lever door een reeks reacties waarbij ammoniak vrijkomt. Wat betreft purines, ondergaat hun overmaat oxidatie met de vorming van urinezuur, dat wordt uitgescheiden in de urine van mensen en andere primaten, maar niet in andere zoogdieren. Bij vogels is er geen mechanisme voor de synthese van ureum en het is urinezuur en niet ureum, dat is hun eindproduct van de uitwisseling van alle stikstofhoudende verbindingen.

Nucleïnezuren.

De structuur en synthese van deze stikstofhoudende verbindingen worden in detail beschreven in het artikel NUCLEIC ACIDS.

ALGEMENE VERTEGENWOORDIGINGEN VAN METABOLISME-ORGANISCHE STOFFEN

U kunt enkele algemene concepten, of "regels" met betrekking tot het metabolisme formuleren. De volgende zijn enkele van de belangrijkste "regels" om beter te begrijpen hoe het metabolisme verloopt en wordt gereguleerd.

1. Metabolische routes zijn onomkeerbaar. Verval zal nooit een pad volgen dat eenvoudigweg een omkering van fusiereacties zou zijn. Het gaat om andere enzymen en andere tussenproducten. Vaak vinden de tegengesteld gerichte processen plaats in verschillende compartimenten van de cel. Aldus worden vetzuren gesynthetiseerd in het cytoplasma met de deelname van één set enzymen en geoxideerd in mitochondriën met de deelname van een geheel andere reeks.

2. Enzymen in levende cellen zijn voldoende zodat alle bekende metabole reacties veel sneller kunnen verlopen dan gewoonlijk in het lichaam wordt waargenomen. Bijgevolg zijn er enkele regulerende mechanismen in de cellen. Verschillende soorten van dergelijke mechanismen geopend.

a) De factor die de snelheid van metabole transformaties van een bepaalde stof beperkt, kan de inname van deze stof in de cel zijn; in dit geval is regulering juist gericht op dit proces. De rol van insuline is bijvoorbeeld gerelateerd aan het feit dat het de penetratie van glucose naar alle cellen lijkt te vergemakkelijken, terwijl glucose transformaties ondergaat met de snelheid waarmee het wordt toegediend. Evenzo hangt de penetratie van ijzer en calcium uit de darm in het bloed af van de processen, waarvan de snelheid wordt gereguleerd.

b) Stoffen zijn lang niet altijd vrij om van het ene celcompartiment naar het andere te gaan; Er zijn aanwijzingen dat intracellulaire overdracht wordt gereguleerd door sommige steroïde hormonen.

c) Twee soorten "negatieve feedback" servomechanismen werden geïdentificeerd.

In bacteriën werden voorbeelden gevonden dat de aanwezigheid van een product van een bepaalde reeks reacties, zoals een aminozuur, de biosynthese van één van de enzymen remt die nodig zijn voor de vorming van dit aminozuur.

In elk geval was het enzym, waarvan de biosynthese wordt beïnvloed, verantwoordelijk voor de eerste "determinerende" fase (reactie 4 in het schema) van de metabolische route die leidt tot de synthese van dit aminozuur.

Het tweede mechanisme is goed bestudeerd bij zoogdieren. Dit is een eenvoudige remming door het eindproduct (in ons geval een aminozuur) van het enzym dat verantwoordelijk is voor de eerste "bepalende" fase van de metabole route.

Een ander type regulatie door feedback werkt in gevallen waarbij de oxidatie van tussenproducten van tricarbonzuurcycli is geassocieerd met de vorming van ATP uit ADP en fosfaat gedurende oxidatieve fosforylatie. Als de volledige voorraad fosfaat en / of ADP in de cel al is opgebruikt, stopt de oxidatie en kan deze pas weer worden hervat nadat deze reserve weer voldoende is. Aldus vindt oxidatie, waarvan de betekenis is om nuttige energie te leveren in de vorm van ATP, alleen plaats wanneer ATP-synthese mogelijk is.

3. Een relatief klein aantal bouwstenen is betrokken bij biosynthetische processen, die elk worden gebruikt om vele verbindingen te synthetiseren. Onder hen zijn acetyl co-enzym A, glycerol fosfaat, glycine, carbamyl fosfaat, dat carbamyl (H levert2N-CO-groep, foliumzuurderivaten die dienen als bron van hydroxymethyl- en formylgroepen, S-adenosylmethionine - een bron van methylgroepen, glutaminezuur en asparaginezuur, die aan aminogroepen leveren, en tenslotte glutamine - een bron van amidegroepen. Van dit relatief kleine aantal componenten worden alle verschillende verbindingen gemaakt die we vinden in levende organismen.

4. Eenvoudige organische verbindingen nemen zelden direct deel aan metabole reacties. Gewoonlijk moeten ze eerst worden "geactiveerd" door zich te hechten aan een van een aantal verbindingen die universeel worden gebruikt in het metabolisme. Glucose kan bijvoorbeeld alleen oxideren nadat het is veresterd met fosforzuur, voor de andere transformaties moet het worden veresterd met uridinedifosfaat. Vetzuren kunnen niet worden betrokken bij metabole transformaties voordat ze esters vormen met co-enzym A. Elk van deze activators is gerelateerd aan een van de nucleotiden die ribonucleïnezuur vormen, of is afgeleid van een soort van vitamine. Het is in dit verband gemakkelijk te begrijpen waarom vitamines in dergelijke kleine hoeveelheden nodig zijn. Ze worden besteed aan de vorming van "co-enzymen" en elk co-enzymmolecuul wordt vele malen gebruikt gedurende de levensduur van het organisme, in tegenstelling tot de basisvoedingsstoffen (bijvoorbeeld glucose), waarvan elk molecuul slechts eenmaal wordt gebruikt.

Concluderend, de term "metabolisme", wat vroeger niets ingewikkelder betekende dan alleen het gebruik van koolhydraten en vetten in het lichaam, wordt nu gebruikt om te verwijzen naar duizenden enzymatische reacties, waarvan de hele reeks kan worden weergegeven als een enorm netwerk van metabole routes die elkaar vele malen kruisen ( vanwege de aanwezigheid van gemeenschappelijke tussenproducten) en gecontroleerd door zeer subtiele regulerende mechanismen.

METABOLISME VAN MINERALE STOFFEN

Relatieve inhoud.

De verschillende elementen die in levende organismen worden aangetroffen, worden hieronder weergegeven in afnemende volgorde, afhankelijk van hun relatieve inhoud: 1) zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof; 2) calcium, fosfor, kalium en zwavel; 3) natrium, chloor, magnesium en ijzer; 4) mangaan, koper, molybdeen, seleen, jodium en zink; 5) aluminium, fluor, silicium en lithium; 6) broom, arseen, lood en mogelijk enkele anderen.

Zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof zijn de elementen die de zachte weefsels van het lichaam vormen. Ze maken deel uit van verbindingen zoals koolhydraten, lipiden, eiwitten, water, koolstofdioxide en ammoniak. Items vermeld in clausules 2 en 3, zijn in het lichaam meestal in de vorm van een of meer anorganische verbindingen, en de elementen nn. 4, 5 en 6 zijn alleen aanwezig in sporenhoeveelheden en daarom worden ze micro-elementen genoemd.

Distributie in het lichaam.

Calcium.

Calcium is voornamelijk aanwezig in botweefsel en in tanden, voornamelijk in de vorm van fosfaat en in kleine hoeveelheden in de vorm van carbonaat en fluoride. Calcium dat met voedsel wordt toegediend, wordt voornamelijk in de bovenste darm geabsorbeerd, wat een zwakke zuurreactie heeft. Vitamine D draagt ​​bij aan deze absorptie (bij de mens wordt slechts 20-30% van het calcium door het voedsel opgenomen).Voor de werking van vitamine D produceren darmcellen een speciaal eiwit dat calcium bindt en de overdracht ervan door de darmwand naar het bloed vergemakkelijkt. De absorptie wordt ook beïnvloed door de aanwezigheid van enkele andere stoffen, met name fosfaat en oxalaat, die in kleine hoeveelheden de opname bevorderen, en in grote mate integendeel onderdrukken.

In het bloed is ongeveer de helft van het calcium gebonden aan eiwitten, de rest is calciumionen. De verhouding van geïoniseerde en niet-geïoniseerde vormen hangt af van de totale calciumconcentratie in het bloed, evenals van het eiwit- en fosfaatgehalte en de concentratie van waterstofionen (pH van het bloed). Het aandeel niet-geïoniseerd calcium, dat wordt beïnvloed door het eiwitniveau, maakt het mogelijk om indirect de kwaliteit van voeding en de efficiëntie van de lever te beoordelen, waarbij plasmaproteïnen worden gesynthetiseerd.

Van de hoeveelheid van geïoniseerd calcium invloed, enerzijds, vitamine D en factoren die de absorptie anderzijds - bijschildklierhormoon, en eventueel vitamine D omdat beide stoffen wordt gecontroleerd als de snelheid van afzetting van calcium in het bot en de mobilisatie, dat wil zeggen uitwassen van de botten. Overmatig parathyroïd hormoon stimuleert de afgifte van calcium uit botweefsel, wat leidt tot een verhoging van de concentratie in het plasma. Door de snelheid van absorptie en uitscheiding van calcium en fosfaat, evenals de snelheid van de vorming van botweefsel en de vernietiging ervan te veranderen, controleren deze mechanismen de concentratie van calcium en fosfaat in het bloedserum strikt. Calciumionen spelen een regulerende rol bij veel fysiologische processen, waaronder zenuwreacties, spiercontractie, bloedcoagulatie. Uitscheiding van calcium uit het lichaam vindt normaal gesproken voornamelijk (2/3) plaats via de gal en darmen en in mindere mate (1/3) via de nieren.

Fosfor.

Fosforstofwisseling - een van de belangrijkste componenten van botweefsel en tanden - hangt grotendeels af van dezelfde factoren als het calciummetabolisme. Fosfor in de vorm van fosfaat is ook in het lichaam aanwezig in honderden verschillende fysiologisch belangrijke organische esters. Parathyroïd hormoon stimuleert de uitscheiding van fosfor in de urine en de afgifte ervan uit het botweefsel; daardoor regelt het de concentratie van fosfor in het bloedplasma.

Natrium.

Natrium, het belangrijkste kation van de extracellulaire vloeistof, samen met eiwit, chloride en bicarbonaat, speelt een cruciale rol bij het reguleren van de osmotische druk en pH (concentratie van waterstofionen) van het bloed. Daarentegen bevatten cellen heel weinig natrium, omdat ze een mechanisme hebben voor het verwijderen van natriumionen en het vangen van kaliumionen. Al het natrium dat de behoefte van het lichaam overschrijdt, wordt zeer snel via de nieren uitgescheiden.

Aangezien natrium verloren gaat in alle uitscheidingsprocessen, moet het constant worden ingenomen met voedsel. Indien acidose indien nodig kunnen worden weergegeven uitgescheiden grote hoeveelheden anionen (b.v. chloride of acetoacetaat), nier natrium voorkomen overmatig door de vorming van ammoniak uit glutamine. De uitscheiding van natrium door de nieren wordt gereguleerd door het hormoon van de bijnierschors aldosteron. Onder invloed van dit hormoon wordt voldoende natrium terug in het bloed gebracht om de normale osmotische druk en het normale extracellulaire vochtvolume te handhaven.

De dagelijkse behoefte aan natriumchloride is 5-10 g. Deze waarde neemt toe met de opname van grote hoeveelheden vocht, wanneer de transpiratie toeneemt en meer urine vrijkomt.

Kalium.

In tegenstelling tot natrium wordt kalium in grote hoeveelheden in cellen gevonden, maar het bevat weinig extracellulaire vloeistof. De belangrijkste functie van kalium is het reguleren van de intracellulaire osmotische druk en het handhaven van de zuur-base balans. Het speelt ook een belangrijke rol bij het uitvoeren van zenuwimpulsen en in veel enzymsystemen, inclusief die welke betrokken zijn bij spiercontractie. Kalium is wijd verspreid in de natuur en het is overvloedig aanwezig in voedsel, zodat spontaan kaliumgebrek niet kan optreden. In plasma wordt de kaliumconcentratie gereguleerd door aldosteron, dat de uitscheiding ervan in de urine stimuleert.

Bij voedsel komt zwavel het lichaam hoofdzakelijk binnen als onderdeel van twee aminozuren - cystine en methionine. In de laatste stadia van het metabolisme van deze aminozuren komt zwavel vrij en wordt als gevolg van oxidatie omgezet in een anorganische vorm. In de samenstelling van cystine en methionine is zwavel aanwezig in structurele eiwitten. De sulfhydryl (-SH) -groep van cysteïne, waarvan de activiteit van veel enzymen afhankelijk is, speelt ook een belangrijke rol.

Het meeste zwavel wordt als sulfaat in de urine uitgescheiden. Een kleine hoeveelheid uitgescheiden sulfaat gaat meestal gepaard met organische verbindingen zoals fenolen.

Magnesium.

Magnesiummetabolisme is vergelijkbaar met calciummetabolisme, en in de vorm van een complex met fosfaat maakt dit element ook deel uit van het botweefsel. Magnesium is aanwezig in alle levende cellen, waar het functioneert als een noodzakelijke component van veel enzymsystemen; Deze rol werd overtuigend aangetoond door het voorbeeld van koolhydraatmetabolisme in spieren. Magnesium, zoals kalium, is wijd verspreid en de kans dat het faalt is erg klein.

IJzer.

IJzer is een onderdeel van hemoglobine en andere heemeiwitten, namelijk myoglobine (musculaire hemoglobine), cytochromen (ademhalingsenzymen) en catalase, maar ook sommige enzymen die geen heem bevatten. IJzer wordt geabsorbeerd in de bovenste darmen en dit is het enige element dat alleen wordt geabsorbeerd als de toevoer in het lichaam volledig is uitgeput. In plasma wordt ijzer getransporteerd in combinatie met proteïne (transferrine). IJzer wordt niet via de nieren uitgescheiden; zijn overmaat hoopt zich op in de lever in combinatie met een speciaal eiwit (ferritine).

Spoor elementen

Elk spoorelement dat aanwezig is in het lichaam heeft zijn eigen speciale functie, verbonden met het feit dat het de werking van dit of dat enzym stimuleert of op een andere manier het beïnvloedt. Zink is nodig voor kristallisatie van insuline; Bovendien is het een bestanddeel van koolzuuranhydrase (een enzym dat betrokken is bij het transport van koolstofdioxide) en enkele andere enzymen. Molybdeen en koper zijn ook essentiële componenten van verschillende enzymen. Jodium is vereist voor de synthese van triiodothyronine, een schildklierhormoon. Fluoride (opgenomen in tandglazuur) helpt tandbederf te voorkomen.

GEBRUIK VAN METABOLIETEN

Koolhydraten.

Zuigkracht.

De monosacchariden, of eenvoudige suikers, die vrijkomen bij de vertering van voedsel-koolhydraten, worden overgebracht van de darmen naar de bloedbaan als resultaat van een proces dat zuiging wordt genoemd. Het zuigmechanisme is een combinatie van eenvoudige diffusie en chemische reactie (actieve afzuiging). Eén van de hypotheses over de aard van het chemische proces fase neemt aan dat in deze fase van monosachariden verbonden met fosforzuur in een reactie gekatalyseerd door een enzym uit de groep van kinasen en vervolgens doordringen in bloedvaten en worden vrijgemaakt door enzymatische defosforylatie (fosfaatbinding breuk) gekatalyseerde een van de fosfatasen. Het is vanwege de actieve absorptie dat verschillende monosacchariden met verschillende snelheden worden geabsorbeerd en dat koolhydraten worden geabsorbeerd zelfs wanneer de bloedsuikerspiegel hoger is dan in de darm, d.w.z. in omstandigheden waarin het normaal zou zijn om te verwachten dat ze in de tegenovergestelde richting bewegen - van het bloed in de darm.

Mechanismen van homeostase.

Monosacchariden die in de bloedbaan terechtkomen, verhogen de bloedsuikerspiegel. Bij vasten varieert de concentratie van glucose in het bloed gewoonlijk van 70 tot 100 mg per 100 ml bloed. Dit niveau wordt gehandhaafd via mechanismen die homeostase (zelfstabilisatie) worden genoemd. Zodra het niveau van suiker in het bloed stijgt als gevolg van absorptie vanuit de darm, treden de processen die suiker uit het bloed halen in werking, zodat het niveau niet te veel schommelt.

Net als glucose komen alle andere monosacchariden van de bloedbaan naar de lever, waar ze worden omgezet in glucose. Nu zijn ze niet te onderscheiden van zowel glucose, dat wordt geabsorbeerd, als van degene die al in het lichaam was en dezelfde metabole transformaties ondergaan. Een van de mechanismen van koolhydraathomeostase die in de lever functioneert, is glycogenese, waarmee glucose wordt overgebracht van het bloed naar de cellen, waar het wordt omgezet in glycogeen. Glycogeen wordt opgeslagen in de lever tot een daling van de bloedsuikerspiegel optreedt: in deze situatie zal het homeostatische mechanisme de afbraak veroorzaken van geaccumuleerd glycogeen in glucose, dat opnieuw het bloed binnendringt.

Transformaties en gebruik.

Omdat bloed glucose levert aan alle weefsels van het lichaam en alle weefsels het gebruiken voor energie, neemt het niveau van glucose in het bloed voornamelijk af vanwege het gebruik ervan.

In de spieren wordt de bloedglucose omgezet in glycogeen. Spierglycogeen kan echter niet worden gebruikt om glucose te produceren, dat in het bloed zou terechtkomen. Het bevat een toevoer van energie en de snelheid van het gebruik ervan hangt af van de spieractiviteit. Spierweefsel bevat twee verbindingen met een grote hoeveelheid direct beschikbare energie in de vorm van energierijke fosfaatbindingen: creatinefosfaat en adenosinetrifosfaat (ATP). Wanneer deze fosfaatgroepen worden gesplitst van deze verbindingen, wordt energie vrijgegeven voor spiercontractie. Om de spier weer te laten samentrekken, moeten deze verbindingen in hun oorspronkelijke vorm worden hersteld. Dit vereist energie, die wordt geleverd door de oxidatie van glycogeen afbraakproducten. Met spiercontractie wordt glycogeen omgezet in glucosefosfaat en vervolgens, via een reeks reacties, in fructosedifosfaat. Fruktozodifosfat splitst in twee drie-koolstofverbindingen, waaruit na een reeks eerste stappen gevormde pyrodruivenzuur, en tenslotte - melkzuur zoals reeds bij de beschrijving van koolhydraatmetabolisme genoemd. Deze omzetting van glycogeen in melkzuur, vergezeld van de afgifte van energie, kan plaatsvinden in afwezigheid van zuurstof.

Bij gebrek aan zuurstof hoopt melkzuur zich op in de spieren, diffundeert het in de bloedbaan en komt het in de lever terecht, waar weer glycogeen wordt gevormd. Als er voldoende zuurstof is, verzamelt melkzuur zich niet in de spieren. In plaats daarvan wordt het, zoals hierboven beschreven, volledig geoxideerd door een tricarbonzuurcyclus tot kooldioxide en water om ATP te vormen, dat kan worden gebruikt voor reductie.

Het metabolisme van koolhydraten in het zenuwweefsel en erythrocyten verschilt van het metabolisme in de spieren doordat glycogeen hier niet bij betrokken is. Hier zijn echter ook de tussenproducten pyruvische en melkzuren, die worden gevormd tijdens het splitsen van glucosefosfaat.

Glucose wordt niet alleen gebruikt in de cellulaire ademhaling, maar ook in vele andere processen: synthese van lactose (melksuiker), de vorming van vet, evenals speciale suikers waaruit het bindweefsel polysachariden en verscheidene andere weefsels.

Leverglycogeen, gesynthetiseerd door de absorptie van koolhydraten in de darm, is de meest toegankelijke glucosebron als de absorptie afwezig is. Als deze bron uitgeput is, begint het proces van gluconeogenese in de lever. Glucose wordt gevormd uit enkele aminozuren (uit 100 g eiwit wordt 58 g glucose gevormd) en verschillende andere niet-koolhydraatverbindingen, waaronder glycerolresten van neutrale vetten.

Sommige, hoewel niet zo belangrijke, rol in het metabolisme van koolhydraten zijn de nieren. Ze scheiden overtollige glucose uit het lichaam af wanneer de concentratie in het bloed te hoog is; bij lagere concentraties wordt glucose praktisch niet uitgescheiden.

Verschillende hormonen zijn betrokken bij de regulatie van het koolhydraatmetabolisme, waaronder pancreashormonen, de hypofysevoorkwab en de bijnierschors.

Het insuline van het pancreashormoon verlaagt de glucoseconcentratie in het bloed en verhoogt de concentratie ervan in de cellen. Blijkbaar stimuleert het ook de opslag van glycogeen in de lever. Corticosteron, adrenocorticale hormonen, adrenaline en geproduceerd door de adrenale medulla, beïnvloeden koolhydraatmetabolisme door stimulering van de afbraak van glycogeen (voornamelijk in de spieren en lever) en glucose synthese (in de lever).

Lipiden.

Zuigkracht.

In de darm blijven na digestie van vetten voornamelijk vrije vetzuren achter met een kleine toevoeging van cholesterol en lecithine en sporen van in vet oplosbare vitaminen. Al deze stoffen zijn zeer fijn gedispergeerd vanwege de emulgerende en solubiliserende werking van galzouten. Solubiliserende werking wordt gewoonlijk geassocieerd met de vorming van onstabiele chemische verbindingen tussen vetzuren en zouten van galzuren. Deze complexen dringen de epitheelcellen van de dunne darm binnen en breken hier af in vetzuren en galzouten. De laatste worden overgebracht naar de lever en opnieuw afgescheiden uit de gal en vetzuren gaan in combinatie met glycerol of cholesterol. De resulterende gereconstrueerde vetten komen in de lymfevaten van het mesenterium in de vorm van een melkachtig sap, de zogenaamde. "Chyle". Vanuit de vaten van het mesenterium komt de hylus via het thoracale kanaal in de bloedsomloop via het lymfestelsel.

Na het verteren van voedsel neemt het gehalte aan lipiden in het bloed toe van ongeveer 500 mg (nuchter niveau) tot 1000 mg per 100 ml plasma. De lipiden die in het bloed aanwezig zijn, zijn een mengsel van vetzuren, neutrale vetten, fosfolipiden (lecithine en kefaline), cholesterol en cholesterolesters.

Distribution.

Het bloed levert lipiden af ​​naar verschillende lichaamsweefsels en met name naar de lever. De lever heeft het vermogen om de vetzuren die het binnengaan te modificeren. Dit is bijzonder uitgesproken bij soorten opslag gootsteen vetten met een hoog gehalte aan verzadigd of juist onverzadigde vetzuren: in de lever van deze dieren verhouding van verzadigde en onverzadigde vetzuren is gewijzigd zodat het vet wordt aangebracht op de structuur overeenkomt vet, kenmerkend voor het lichaam.

Vetten in de lever worden ofwel gebruikt voor energie, ofwel worden overgebracht naar het bloed en afgeleverd aan verschillende weefsels. Hier kunnen ze worden opgenomen in de structurele elementen van weefsels, maar de meeste worden gedeponeerd in de vetdepots, waar ze worden opgeslagen totdat de behoefte aan energie ontstaat; daarna worden ze opnieuw naar de lever overgebracht en hier geoxideerd.

Het lipidemetabolisme, zoals koolhydraten, wordt homeostatisch gereguleerd. De mechanismen van homeostase die van invloed zijn op het metabolisme van lipiden en koolhydraten zijn blijkbaar nauw met elkaar verbonden, omdat het vertragende metabolisme van koolhydraten het metabolisme van lipiden verhoogt en omgekeerd.

Transformaties en gebruik.

Van vier-acid - acetoazijnzuur (het condensatieproduct van twee acetaateenheden) en b -gidroksimaslyanaya - aceton en drie-koolstofverbinding, gevormd bij splitsing van een koolstofatoom van acetylazijnzuur, onder de titel keton (aceton) lichamen bekend. Normaal zijn ketonlichamen in kleine hoeveelheden in het bloed aanwezig. Hun overmatige vorming bij ernstige diabetes leidt tot een toename van hun gehalte in het bloed (ketonemie) en in de urine (ketonurie) - deze aandoening wordt aangeduid met de term "ketose".

Eiwitten.

Zuigkracht.

Bij het verteren van eiwitten met spijsverteringsenzymen, wordt een mengsel van aminozuren en kleine peptiden met van twee tot tien aminozuurresten gevormd. Deze producten worden opgenomen door het darmslijmvlies en hier is de hydrolyse voltooid - de peptiden worden ook afgebroken tot aminozuren. De aminozuren die het bloed binnenkomen worden gemengd met dezelfde aminozuren die hier worden gevonden. Het bloed bevat een mengsel van aminozuren uit de darmen, gevormd tijdens de afbraak van weefseleiwitten en opnieuw gesynthetiseerd door het lichaam.

Synthese.

In de weefsels is de afbraak van eiwitten en hun neoplasma aan de gang. De aminozuren in het bloed worden selectief door de weefsels geabsorbeerd als uitgangsmateriaal voor het bouwen van eiwitten en andere aminozuren komen het bloed uit de weefsels binnen. Niet alleen structurele eiwitten, maar ook plasma-eiwitten, evenals eiwithormonen en enzymen, zijn onderhevig aan synthese en verval.

In een volwassen organisme worden aminozuren of proteïnen praktisch niet opgeslagen, daarom vindt de verwijdering van aminozuren uit het bloed hetzelfde tempo plaats als hun intrede uit de weefsels in het bloed. In een groeiend organisme worden nieuwe weefsels gevormd en dit proces verbruikt meer aminozuren dan het in het bloed komt door de afbraak van weefseleiwitten.

De lever is op de meest actieve manier betrokken bij het metabolisme van eiwitten. Hier worden bloedplasma-eiwitten gesynthetiseerd - albumine en globulines - evenals de eigen enzymen van de lever. Met het verlies van plasmaproteïnen wordt dus het gehalte aan albumine in het plasma - dankzij intensieve synthese - vrij snel hersteld. Aminozuren in de lever worden niet alleen gebruikt voor de vorming van eiwitten, maar worden ook afgebroken, waarbij de energie die erin zit wordt geëxtraheerd.

Transformaties en gebruik.

Als aminozuren worden gebruikt als een energiebron, dan is de aminogroep (-NH2) wordt naar de vorming van ureum gestuurd en het stikstofvrije residu van het molecuul wordt op ongeveer dezelfde manier als glucose of vetzuren geoxideerd.

De zogenaamde "ornithinecyclus" beschrijft hoe ammoniak wordt omgezet in ureum. In deze cyclus wordt de aminogroep, afgesplitst van het aminozuur in de vorm van ammoniak, samen met kooldioxide aan het ornithine molecuul bevestigd om citrulline te vormen. Citrulline voegt een tweede stikstofatoom toe, dit keer van asparaginezuur, en wordt omgezet in arginine. Vervolgens wordt arginine gehydrolyseerd om ureum en ornithine te vormen. Ornithine kan nu opnieuw de cyclus ingaan en ureum wordt via de nieren uit het lichaam verwijderd als een van de eindproducten van het metabolisme. Zie ook hormonen; enzymen; VETTEN EN OLIËN; NUCLEÏNEZUREN; eiwit; Vitaminen.

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

Ryazhenka met pancreatitis

Cholesterol wordt bij vrouwen verhoogd - wat betekent het?