Značaj metabolizma ugljikohidrata i proteina. Metabolizam proteina. Metabolizam masti. Razmjena ugljikohidrata. Jetra, njena uloga u metabolizmu

METABOLIZAM PROTEINA, MASTI I UGLJENIH HIDRATA U TELU.

1. opšte karakteristike metabolizam u organizmu.

2. Metabolizam proteina.

3. Metabolizam masti.

4. Metabolizam ugljikohidrata.

SVRHA: predstavljati opšta šema metabolizam u tijelu, metabolizam proteina, masti, ugljikohidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

1. Jednom u tijelu, molekuli hranljivih sastojaka učestvuju u različitim razne reakcije. Ove reakcije, kao i druge hemijske manifestacije vitalne aktivnosti, nazivaju se metabolizam ili metabolizam. Nutrienti koriste se kao sirovine za sintezu novih ćelija ili se oksidiraju, isporučujući energiju organizmu.Deo ove energije je neophodan za kontinuiranu izgradnju novih komponenti tkiva, drugi se troši u procesu funkcionisanja ćelije: tokom kontrakcije mišića. , prijenos nervnih impulsa, lučenje ćelijskih produkata. Ostatak energije se oslobađa kao toplota.

Metabolički procesi se dijele na anaboličke i kataboličke. Anabolizam (asimilacija) - hemijski procesi, pri čemu jednostavne supstance kombinuju se jedni s drugima i formiraju složenije, što dovodi do akumulacije energije, izgradnje nove protoplazme i rasta. Katabolizam (disimilacija) - cijepanje složenih tvari, što dovodi do oslobađanja energije, uz uništavanje protoplazme i trošenje njenih supstanci.

Suština metabolizma: 1) unos različitih hranljivih materija u organizam iz spoljašnje sredine; 2) njihova asimilacija i upotreba u procesu života kao izvora energije i materijala za izgradnju tkiva; 3) oslobađanje nastalih metaboličkih produkata u spoljašnje okruženje.

Specifične funkcije metabolizma: 1) izvlačenje energije iz okruženje u obliku hemijske energije organskih supstanci; 2) transformacija egzogenih supstanci u gradivne blokove, odnosno prekursore makromolekularnih komponenti ćelije; 3) sklapanje proteina, nukleinskih kiselina i drugih ćelijskih komponenti iz ovih blokova; 4) sinteza i uništavanje biomolekula neophodnih za obavljanje različitih specifičnih funkcija ove ćelije.

2. Metabolizam proteina - set plastičnih i energetski procesi transformacija proteina u tijelu, uključujući razmjenu aminokiselina i produkata njihovog raspadanja. Proteini - osnova svih ćelijskih struktura, materijalni su nosioci života. Biosinteza proteina određuje rast, razvoj i samoobnavljanje svih strukturni elementi u tijelu, a time i njihovu funkcionalnu pouzdanost. Dnevna potreba za proteinima (proteinski optimum) za odraslu osobu je 100-120 g (sa potrošnjom energije od 3000 kcal / dan). Sve aminokiseline (20) moraju biti na raspolaganju tijelu u određenom omjeru i količini, inače se protein ne može sintetizirati. Mnoge proteinske aminokiseline (valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, treonin, fenilalanin, triptofan) ne mogu se sintetizirati u tijelu i moraju se unositi hranom (esencijalne aminokiseline). Druge aminokiseline se mogu sintetizirati u tijelu i nazivaju se neesencijalnim (histidin, glikokol, glicin, alanin, glutaminska kiselina, prolin, hidroksiprolin, serija, tirozin, cistein, arginin,).Proteini se dijele na biološki kompletne (sa kompletnim skupom svih esencijalne aminokiseline) i neispravan (u nedostatku jedne ili više esencijalnih aminokiselina).

Glavne faze metabolizma proteina: 1) enzimska razgradnja proteina hrane do aminokiselina i apsorpcija potonjih, 2) konverzija aminokiselina, 3) biosinteza proteina, 4) razgradnja proteina. 5) formiranje krajnjih proizvoda razgradnje aminokiselina.

usisan krvnih kapilara resice sluzokože tankog crijeva, aminokiseline prema portalna vena stižu u vrijeme kada se odmah koriste ili drže kao mala rezerva. Neke od aminokiselina ostaju u krvi i ulaze u druge ćelije tijela, gdje se ugrađuju u nove proteine. Tjelesni proteini se kontinuirano razgrađuju i ponovo sintetiziraju (period obnove ukupni proteini u organizmu - 80 dana). Ako hrana sadrži više aminokiselina nego što je potrebno za sintezu ćelijskih proteina, enzimi jetre od njih odvajaju NH2 amino grupe, tj. proizvode deaminaciju. Drugi enzimi, povezujući amino grupe koje su odcijepljene sa CO2, formiraju od njih ureu, koja se s krvlju prenosi u bubrege i izlučuje urinom. Proteini se ne talože u depou, pa proteini koje tijelo potroši nakon iscrpljivanja ugljikohidrata i masti nisu rezerva, već enzimi i strukturni proteini stanica.

Poremećaji metabolizma proteina u organizmu mogu biti kvantitativni i kvalitativni. O kvantitativne promjene metabolizam proteina se sudi prema ravnoteži azota, tj. prema omjeru količine dušika koja ulazi u organizam s hranom i izlučuje se iz njega. Normalno kod odrasle osobe adekvatnu ishranu količina azota unesenog u organizam jednaka je količini izlučenoj iz organizma (azotna ravnoteža). Kada je unos azota veći od njegovog izlučivanja, govore o pozitivnom balansu azota, a azot se zadržava u organizmu. Uočava se u periodu rasta organizma, tokom trudnoće, tokom oporavka.. Kada količina azota izlučenog iz organizma premašuje primljenu, govori se o negativnom balansu azota. značajno smanjenje sadržaj proteina u hrani (proteinsko gladovanje).

3. Metabolizam masti – skup procesa za transformaciju lipida (masti) u organizmu. Masti su energija i plastični materijal, dio su membrane i citoplazme stanica. Dio masti se akumulira u obliku rezervi (10-30% tjelesne težine). Najveći dio masti čine neutralni lipidi (trigliceridi oleinske, palmitinske, stearinske i drugih viših masne kiseline). Dnevna potreba za mastima za odraslu osobu je 70-100 g. Biološka vrijednost masti određena je činjenicom da su neke nezasićene masne kiseline (linolna, linolenska, arahidonska), neophodne za život, nezamjenjive ( dnevne potrebe 10-12 g) i ne mogu se formirati u ljudskom tijelu iz drugih masnih kiselina, pa se moraju snabdjeti hranom (biljne i životinjske masti).

Glavne faze metabolizma masti: 1) enzimska razgradnja masti u hrani gastrointestinalnog trakta na glicerol i masne kiseline i apsorpciju ovih potonjih u tanko crijevo; 2) stvaranje lipoproteina u crijevnoj sluznici i u jetri i njihov transport krvlju; 3) hidroliza ovih jedinjenja na površini ćelijskih membrana enzimom lipoprotein lipazom, apsorpcija masnih kiselina i glicerola u stanice, gdje koriste se za sintezu vlastitih lipida ćelija organa i tkiva. Nakon sinteze, lipidi mogu biti podvrgnuti oksidaciji, oslobađajući energiju i na kraju se pretvoriti u ugljen-dioksid i vode (100 g masti daje 118 g vode kada se oksidira). Masnoća se može pretvoriti u glikogen, a zatim podvrgnuti oksidativnim procesima ovog tipa metabolizam ugljikohidrata. Sa viškom masti se taloži u obliku rezervi u potkožnog tkiva, veći omentum, oko nekih unutrašnje organe.

Sa hranom bogat mastima, dolazi određena količina lipoida (masti sličnih tvari) - fosfatida i sterola. Fosfatidi su neophodni tijelu da sintetizira stanične membrane, dio su nuklearne supstance, citoplazme stanica. Posebno su bogati fosfatidi nervnog tkiva. Glavni predstavnik sterola je holesterol. Također je dio ćelijskih membrana, prekursor je hormona kore nadbubrežne žlijezde, spolnih žlijezda, vitamina D, žučne kiseline. Holesterol povećava otpornost eritrocita na hemolizu, služi kao izolator za nervne celije obezbeđujući provođenje nervnih impulsa. Normalan sadržaj ukupni holesterol u krvnoj plazmi 3,11-6,47 mmol / l.

4. Metabolizam ugljikohidrata – skup procesa za transformaciju ugljikohidrata u tijelu. Ugljeni hidrati su izvori energije za direktnu upotrebu (glukoza) ili formiraju energetski depo (glikogen), komponente su kompleksnih jedinjenja (nukleoproteini, glikoproteini) koji se koriste za izgradnju ćelijskih struktura.Dnevne potrebe su 400-500 g.

Glavne faze metabolizma ugljikohidrata: 1) razgradnja ugljikohidrata hrane u gastrointestinalnom traktu i apsorpcija monosaharida u tankom crijevu; 2) taloženje glukoze u obliku glikogena u jetri i mišićima ili njeno direktno korištenje za energiju svrhe; 3) razgradnju glikogena u jetri i ulazak glukoze u krv kako se smanjuje (mobilizacija glikogena); 4) sinteza glukoze iz međuproizvoda (pirogrožđane i mliječne kiseline) i prekursora bez ugljikohidrata; 5) konverzija glukoze u masne kiseline; 6) oksidacija glukoze sa stvaranjem ugljen-dioksida i vode.

Ugljikohidrati se apsorbiraju u probavnom kanalu u obliku glukoze, fruktoze i galaktoze. Putuju kroz portalnu venu do jetre, gdje se fruktoza i galaktoza pretvaraju u glukozu, koja se pohranjuje kao glikogen. Proces sinteze glikogena u jetri iz glukoze naziva se glikogeneza (jetra sadrži 150-200 g ugljikohidrata u obliku glikogena). Dio glukoze ulazi u opću cirkulaciju i distribuira se po cijelom tijelu, koristeći se kao glavni energetski materijal i kao komponenta složenih spojeva (glikoproteina, nukleoproteina).

Glukoza je konstantna sastavni dio(biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u krvi je normalno 4,44-6,67 mmol/l, uz povećanje njenog sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol/l, izlučuje se urinom u obliku tragova. Kada nivo glukoze u krvi (hipoglikemija) padne na 3,89 mmol/l, javlja se osjećaj gladi, do 3,22 mmol/l - javljaju se konvulzije, delirijum i gubitak svijesti (koma). Kada se glukoza oksidira u stanicama za energiju, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih proizvoda razgradnje ili proizvoda razgradnje masti i proteina - glukoneogeneza. Razgradnja ugljikohidrata u nedostatku kisika uz nakupljanje energije u ATP-u i stvaranje mlijeka i pirogrožđana kiselina- glikoliza.

Kada unos glukoze premaši potražnju, jetra pretvara glukozu u mast, koja se pohranjuje u depoima masti i može se koristiti kao izvor energije u budućnosti. Kršenje normalna razmena ugljikohidrata manifestira se povećanjem glukoze u krvi. Perzistentna hiperglikemija i glukozurija povezane s duboko kršenje metabolizam ugljikohidrata se opaža kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije pankreasa. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u organizmu, sposobnost tkiva da iskoriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje urinom.

Metabolizam počinje unosom hranljive materije u gastrointestinalni trakt i vazduh u pluća.

Prva faza metabolizma su enzimski procesi cijepanja proteina, masti i ugljikohidrata na aminokiseline rastvorljive u vodi, mono- i disaharide, glicerol, masne kiseline i druga jedinjenja koji se javljaju u raznim odjelima gastrointestinalnog trakta, kao i apsorpciju ovih supstanci u krv i limfu.

Druga faza razmene je transport hranljivih materija i kiseonika krvlju do tkiva i one složene hemijske transformacije supstanci koje se dešavaju u ćelijama. Oni istovremeno provode cijepanje hranjivih tvari do krajnjih proizvoda metabolizma, sintezu enzima, hormona i komponenti citoplazme. Razgradnju tvari prati oslobađanje energije koja se koristi za procese sinteze i osigurava rad svakog organa i organizma u cjelini.

Treća faza je uklanjanje krajnjih produkata raspadanja iz ćelija, njihov transport i izlučivanje putem bubrega, pluća, znojne žlezde i crijeva.

Transformacija proteina, masti, ugljenih hidrata, minerali a voda se javlja u bliskoj interakciji jedna s drugom. Metabolizam svake od njih ima svoje karakteristike, a njihov fiziološki značaj je različit, pa se razmjena svake od ovih tvari obično razmatra zasebno.

Metabolizam proteina

Proteini se u tijelu koriste prvenstveno kao plastični materijali. Potreba za proteinima određena je minimalnom količinom koja će uravnotežiti njihov gubitak u tijelu. Proteini su u stanju kontinuirane izmjene i obnavljanja. U tijelu zdrave odrasle osobe, količina proteina koji se razgradi dnevno jednaka je količini novosintetiziranih. Deset od 20 aminokiselina (valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, triptofan, treonin, fenilalanin, arginin i histidin) ne mogu se sintetizirati u tijelu ako su nedovoljno snabdjevene hranom i nazivaju se esencijalnim. Ostalih deset aminokiselina (neesencijalnih) može se sintetizirati u tijelu.

Od aminokiselina dobijenih u procesu probave sintetišu se proteini specifični za datu vrstu, organizam i za svaki organ. Neke od aminokiselina koriste se kao energetski materijal, tj. podvrgnuti cepljenju. Prvo se deaminiraju - gube Nh3 grupu, što rezultira stvaranjem amonijaka i keto kiselina. Amonijak je toksična supstanca i detoksificira se u jetri pretvaranjem u ureu. Keto kiseline se nakon niza transformacija razlažu na CO2 i H2O.

Brzina propadanja i obnavljanja tjelesnih proteina je različita - od nekoliko minuta do 180 dana (80 dana u prosjeku). Količina proteina koja se dnevno raspada se procjenjuje prema količini dušika izlučenog iz ljudskog tijela. 100 g proteina sadrži 16 g dušika. Dakle, izlučivanje 1 g dušika iz tijela odgovara razgradnji 6,25 g proteina. Iz organizma odrasle osobe dnevno se oslobađa oko 3,7 g dušika, tj. masa uništenog proteina je 3,7 x 6,25 = 23 g, odnosno 0,028-0,075 g dušika na 1 kg tjelesne težine dnevno (Rubnerov koeficijent trošenja).

Ako je količina azota koja ulazi u organizam hranom jednaka količini azota koji se izlučuje iz organizma, onda je tijelo u stanju ravnoteže dušika.

Ako u tijelo uđe više dušika nego što se izluči, onda to ukazuje na pozitivnu ravnotežu dušika (zadržavanje dušika). Javlja se kada masa mišićno tkivo(intenzivna fizička aktivnost), u periodu rasta organizma, trudnoće, tokom oporavka nakon ozbiljna bolest. Stanje u kojem količina dušika izlučenog iz tijela premašuje njegovu unesenu u organizam naziva se negativna ravnoteža dušika. Javlja se prilikom jedenja neispravnih proteina, kada bilo koja od esencijalnih aminokiselina ne uđe u organizam, uz proteine ili potpunu gladovanje.

Potrebno je unositi najmanje 0,75 g proteina na 1 kg tjelesne težine dnevno, što za odraslu osobu zdrava osoba težine 70 kg je najmanje 52,5 g kompletnih proteina. Za pouzdanu stabilnost azotnog balansa, preporučuje se uzimanje 85-90 g proteina dnevno uz hranu. Kod djece, trudnica i dojilja ove stope bi trebale biti veće. Fiziološki značaj in ovaj slučaj znači da proteini uglavnom obavljaju plastičnu funkciju, a ugljikohidrati - energetsku.

Metabolizam masti (lipida)

Lipidi su estri glicerola i viših masnih kiselina. Masne kiseline su ili zasićene ili nezasićene (sadrže jednu ili više dvostrukih veza). Lipidi igraju energetsku i plastičnu ulogu u tijelu. Zbog oksidacije masti, osigurava se oko 50% energetskih potreba odraslog organizma. Masti služe kao rezerva ishrane za telo, njihove rezerve kod ljudi u proseku iznose 10-20% telesne težine. Od toga je oko polovina u potkožnom masnom tkivu, značajna količina se deponuje u velikom omentumu, perirenalnom tkivu i između mišića.

U stanju gladi, kada je tijelo izloženo hladnoći, tokom fizičkog ili psihoemocionalno opterećenje dolazi do intenzivnog razlaganja uskladištenih masti. U uslovima mirovanja nakon jela dolazi do resinteze i taloženja lipida u depou. Glavnu energetsku ulogu imaju neutralne masti - trigliceridi, a plastiku provode fosfolipidi, holesterol i masne kiseline, koje obavljaju funkcije strukturnih komponenti ćelijskih membrana, deo su lipoproteina, prekursori su steroidni hormoni, žučne kiseline i prostaglandine.

Molekuli lipida apsorbirani iz crijeva spakovani su u epiteliocitima u transportne čestice (hilomikrone), koje kroz limfne žile ulaze u krvotok. Pod dejstvom lipoprotein lipaze kapilarnog endotela glavna komponenta hilomikroni - neutralni trigliceridi - razgrađuju se na glicerol i slobodne masne kiseline. Dio masnih kiselina se može vezati za albumin, dok glicerol i slobodne masne kiseline ulaze masne ćelije i pretvaraju se u trigliceride. Ostatke hilomikrona krvi zarobljavaju hepatociti, prolaze kroz endocitozu i uništavaju se u lizosomima.

Lipoproteini se formiraju u jetri za transport molekula lipida koji se sintetiziraju u jetri. To su vrlo niski lipoproteini i lipoproteini niske gustine koji transportuju trigliceride i holesterol iz jetre u druga tkiva. Lipoproteine niske gustine hvataju iz krvi ćelije tkiva uz pomoć lipoproteinskih receptora, endocitozuju, oslobađaju holesterol za potrebe ćelija i uništavaju se u lizosomima. Kada višak akumulacije lipoproteina niske gustine u krvi, oni su zarobljeni od strane makrofaga i drugih leukocita. Ove ćelije, akumulirajući metabolički niskoaktivne estere holesterola, postaju jedna od komponenti aterosklerotskih vaskularnih plakova.

Lipoproteini velika gustoća transport višak holesterola a njegovi estri iz tkiva u jetru, gdje se pretvaraju u žučne kiseline, koje se izlučuju iz tijela. Osim toga, lipoproteini visoke gustoće se koriste za sintezu steroidnih hormona u nadbubrežnim žlijezdama.

U tijelu se mogu sintetizirati i jednostavne i složene molekule lipida, s izuzetkom nezasićenih linolne, linolenske i arahidonske masne kiseline, koje se moraju unositi hranom. Ove esencijalne kiseline dio su molekula fosfolipida. Iz arahidonske kiseline nastaju prostaglandini, prostaciklini, tromboksani, leukotrieni. Nedostatak ili nedovoljan unos esencijalnih masnih kiselina u organizam dovodi do usporavanja rasta, oštećenja funkcije bubrega, kožnih oboljenja i neplodnosti. Biološku mladost dijetetskih lipida određuje prisustvo esencijalnih masnih kiselina u njima i njihova probavljivost. Maslac i svinjska mast vare se za 93 - 98%, govedina - za 80 - 94%, suncokretovo ulje - za 86 - 90%, margarin - za 94-98%.

Metabolizam ugljikohidrata

Ugljikohidrati su glavni izvor energije, a obavljaju i plastične funkcije u tijelu; tijekom oksidacije glukoze nastaju intermedijarni proizvodi - pentoze, koje su dio nukleotida i nukleinskih kiselina. Glukoza je neophodna za sintezu određenih aminokiselina, sintezu i oksidaciju lipida, polisaharida. Ljudsko tijelo prima ugljikohidrate uglavnom u obliku biljnog polisaharida škroba i u mala količina u obliku polisaharida životinjskog glikogena. U gastrointestinalnom traktu se razlažu do nivoa monosaharida (glukoza, fruktoza, laktoza, galaktoza).

Monosaharidi, od kojih je glavni glukoza, apsorbiraju se u krv i kroz portalnu venu ulaze u jetru. Ovdje se fruktoza i galaktoza pretvaraju u glukozu. Intracelularna koncentracija glukoze u hepatocitima bliska je njenoj koncentraciji u krvi. Kada višak glukoze uđe u jetru, ona se fosforilira i pretvara u rezervni oblik svog skladištenja - glikogen. Količina glikogena kod odrasle osobe može biti 150-200 g. U slučaju ograničenja unosa hrane, uz smanjenje nivoa glukoze u krvi, glikogen se razgrađuje i glukoza ulazi u krv.

Tijekom prvih 12 sati ili više nakon obroka, održavanje koncentracije glukoze u krvi osigurava se razgradnjom glikogena u jetri. Nakon iscrpljivanja zaliha glikogena, povećava se sinteza enzima, osiguravajući reakcije glukoneogeneze - sintezu glukoze iz laktata ili aminokiselina. U prosjeku, osoba dnevno konzumira 400-500 g ugljikohidrata, od čega je obično 350-400 g škroba, a 50-100 r su mono- i disaharidi. Višak ugljenih hidrata se skladišti kao mast.

Metabolizam vode i minerala

Sadržaj vode u tijelu odrasle osobe je u prosjeku 73,2 ± 3% tjelesne težine. Balans vode u organizmu se održava zbog jednakosti volumena gubitka vode i njenog unosa u organizam. Dnevna potreba za vodom kreće se od 21 do 43 ml/kg (u prosjeku 2400 ml) i zadovoljava se vodom za piće (~1200 ml), hranom (~900 ml) i vodom koja nastaje u organizmu tokom metaboličkih procesa (endogena voda ( ~300 ml). Ista količina vode izlučuje se urinom (~1400 ml), fecesom (~100 ml), isparavanjem sa površine kože i respiratornog trakta(~900 ml).

Potreba organizma za vodom zavisi od prirode ishrane. Kada jedete pretežno ugljene hidrate i masnu hranu a uz mali unos NaCl, potreba za vodom je manja. hrana, bogata proteinima, kao i povećan prijem soli izazivaju veću potrebu za vodom, koja je neophodna za osmotski izlučivanje aktivne supstance(urea i mineralni joni). Nedovoljan unos vode ili njen preveliki gubitak dovodi do dehidracije, koja je praćena zgušnjavanjem krvi, pogoršanjem njenog stanja. reološka svojstva i hemodinamski poremećaji.

Nedostatak vode u organizmu u količini od 20% telesne težine dovodi do smrtni ishod. Prekomjeran unos vode u organizam ili smanjenje njezinih volumena koje tijelo izlučuje dovodi do intoksikacije vodom. Kao rezultat preosjetljivostživčanih stanica i nervnih centara do smanjenja osmolarnosti, intoksikacija vodom može biti popraćena grčevima mišića.

Razmjena vode i mineralnih jona u tijelu su usko povezani, zbog potrebe održavanja osmotski pritisak na relativno konstantnom nivou u ekstracelularnoj sredini iu ćelijama. Implementacija broja fiziološki procesi(ekscitacija, sinoptički prijenos, mišićna kontrakcija) je nemoguće bez održavanja određene koncentracije Na+, K+, Ca2+ i drugih mineralnih jona u ćeliji i vanćelijskom okruženju. Svi se moraju unositi hranom.

1. Opšte karakteristike metabolizma u organizmu.

2. Metabolizam proteina.

3. Metabolizam masti.

4. Metabolizam ugljikohidrata.

SVRHA: Predstaviti opštu šemu metabolizma u organizmu, metabolizam proteina, masti, ugljenih hidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

1. Jednom u tijelu, molekuli hrane su uključeni u mnoge različite reakcije. Ove reakcije, kao i druge hemijske manifestacije vitalne aktivnosti, nazivaju se metabolizam, odnosno metabolizam. Hranjive materije se koriste kao sirovine za sintezu novih ćelija ili se oksidiraju, isporučujući energiju telu.Deo ove energije je neophodan za kontinuiranu izgradnju novih komponenti tkiva, drugi se troši u procesu funkcionisanja ćelije: tokom rada mišića. kontrakcija, prijenos nervnih impulsa, lučenje ćelijskih produkata. Ostatak energije se oslobađa kao toplota.

Metabolički procesi se dijele na anaboličke i kataboličke. Anabolizam (asimilacija) - hemijski procesi u kojima se jednostavne supstance međusobno kombinuju da bi formirale složenije, što dovodi do akumulacije energije, izgradnje nove protoplazme i rasta. Katabolizam (disimilacija) - cijepanje složenih tvari, što dovodi do oslobađanja energije, uz uništavanje protoplazme i trošenje njenih tvari.

Specifične funkcije metabolizma: 1) ekstrakcija energije iz okoline u obliku hemijske energije organskih supstanci; 2) transformacija egzogenih supstanci u gradivne blokove, odnosno prekursore makromolekularnih komponenti ćelije; 3) sastavljanje proteina, nukleinskih kiseline i druge ćelijske komponente iz ovih blokova; 4) sinteza i uništavanje biomolekula neophodnih za obavljanje različitih specifičnih funkcija date ćelije.

2. Metabolizam proteina – skup plastičnih i energetskih procesa transformacije proteina u tijelu, uključujući razmjenu aminokiselina i produkata njihovog raspadanja. Proteini - osnova svih ćelijskih struktura, materijalni su nosioci života. Biosinteza proteina određuje rast, razvoj i samoobnavljanje svih strukturnih elemenata u tijelu, a time i njihovu funkcionalnu pouzdanost. Dnevna potreba za proteinima (proteinski optimum) za odraslu osobu je 100-120 g (sa potrošnjom energije od 3000 kcal / dan). Sve aminokiseline (20) moraju biti na raspolaganju tijelu u određenom omjeru i količini, inače se protein ne može sintetizirati. Mnoge proteinske aminokiseline (valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, treonin, fenilalanin, triptofan) ne mogu se sintetizirati u tijelu i moraju se unositi hranom (esencijalne aminokiseline). Druge aminokiseline se mogu sintetizirati u tijelu i nazivaju se neesencijalnim (histidin, glikokol, glicin, alanin, glutaminska kiselina, prolin, hidroksiprolin, serija, tirozin, cistein, arginin,). Proteini se dijele na biološki potpune (sa kompletan set svih esencijalnih aminokiselina) i nekompletan (u nedostatku jedne ili više esencijalnih aminokiselina).

Nakon što se apsorbiraju u krvne kapilare resica sluznice tankog crijeva, aminokiseline ulaze kroz portalnu venu u mlaz, gdje se odmah koriste ili zadržavaju kao mala rezerva. Neke od aminokiselina ostaju u krvi i ulaze u druge ćelije tijela, gdje se ugrađuju u nove proteine. Tjelesni proteini se kontinuirano razgrađuju i ponovo sintetiziraju (period obnove ukupnog proteina u tijelu je 80 dana). Ako hrana sadrži više aminokiselina nego što je potrebno za sintezu ćelijskih proteina, enzimi jetre od njih odvajaju NH2 amino grupe, tj. proizvode deaminaciju. Drugi enzimi, povezujući amino grupe koje su odcijepljene sa CO2, formiraju od njih ureu, koja se s krvlju prenosi u bubrege i izlučuje urinom. Proteini se ne talože u depou, pa proteini koje tijelo potroši nakon iscrpljivanja ugljikohidrata i masti nisu rezerva, već enzimi i strukturni proteini stanica.

Poremećaji metabolizma proteina u organizmu mogu biti kvantitativni i kvalitativni. Kvantitativne promjene u metabolizmu proteina sude se prema ravnoteži dušika, tj. prema omjeru količine dušika koja ulazi u organizam s hranom i izlučuje se iz njega. Normalno, kod odrasle osobe sa adekvatnom ishranom, količina dušika unesenog u tijelo jednaka je količini izlučenoj iz tijela (ravnoteža dušika). Kada je unos azota veći od njegovog izlučivanja, govore o pozitivnom balansu azota, a azot se zadržava u organizmu. Uočava se u periodu rasta organizma, tokom trudnoće, tokom oporavka.. Kada količina azota izlučenog iz organizma premašuje primljenu, govori se o negativnom balansu azota.Zapaža se uz značajno smanjenje sadržaja proteina. u hrani (proteinsko gladovanje).

3. Metabolizam masti – skup procesa za transformaciju lipida (masti) u organizmu. Masti su energetski i plastični materijal, dio su ljuske i citoplazme stanica. Dio masti se akumulira u obliku rezervi (10-30% tjelesne težine). Najveći dio masti čine neutralni lipidi (trigliceridi oleinske, palmitinske, stearinske i drugih viših masnih kiselina). Dnevna potreba za mastima odrasle osobe je 70-100 g. Biološka vrijednost masti određena je činjenicom da su neke nezasićene masne kiseline (linolna, linolenska, arahidonska), neophodne za život, nezamjenjive (dnevna potreba 10-12 g ) i ne mogu se formirati u ljudskom tijelu iz drugih masnih kiselina, pa se moraju snabdjeti hranom (biljne i životinjske masti).

Glavne faze metabolizma masti: 1) enzimska razgradnja masti iz hrane u gastrointestinalnom traktu do glicerola i masnih kiselina i apsorpcija ovih u tankom crevu; 2) stvaranje lipoproteina u crijevnoj sluznici i u jetri i njihov transport krvlju; 3) hidroliza ovih jedinjenja na površini ćelijskih membrana enzimom lipoprotein lipazom, apsorpcija masnih kiselina i glicerola u stanice, gdje koriste se za sintezu vlastitih lipida ćelija organa i tkiva. Nakon sinteze, lipidi mogu biti podvrgnuti oksidaciji, oslobađajući energiju i na kraju se pretvaraju u ugljični dioksid i vodu (100 g masti daje 118 g vode kada se oksidira). Masti se mogu pretvoriti u glikogen, a zatim podvrgnuti oksidativnim procesima sličnim metabolizmu ugljikohidrata. Sa viškom, masnoća se taloži u obliku rezervi u potkožnom tkivu, većem omentumu, oko nekih unutrašnjih organa.

Sa hranom bogatom mastima dolazi i određena količina lipoida (masti sličnih tvari) - fosfatida i sterola. Fosfatidi su neophodni tijelu da sintetizira stanične membrane, dio su nuklearne supstance, citoplazme stanica. Fosfatidi su posebno bogati u nervnom tkivu. Glavni predstavnik sterola je holesterol. Također je dio ćelijskih membrana, prekursor je hormona kore nadbubrežne žlijezde, gonada, vitamina D, žučnih kiselina. Kolesterol povećava otpornost crvenih krvnih zrnaca na hemolizu, služi kao izolator za nervne ćelije, osiguravajući provođenje nervnih impulsa. Normalan sadržaj ukupnog holesterola u krvnoj plazmi je 3,11-6,47 mmol/l.

Glukoza je stalna komponenta (biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u krvi je normalno 4,44-6,67 mmol/l, uz povećanje njenog sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol/l, izlučuje se urinom u obliku tragova. Kada nivo glukoze u krvi (hipoglikemija) padne na 3,89 mmol/l, javlja se osjećaj gladi, do 3,22 mmol/l - javljaju se konvulzije, delirijum i gubitak svijesti (koma). Kada se glukoza oksidira u stanicama za energiju, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih proizvoda razgradnje ili proizvoda razgradnje masti i proteina - glukoneogeneza. Razgradnja ugljikohidrata u nedostatku kisika uz nakupljanje energije u ATP-u i stvaranje mliječne i pirogrožđane kiseline – glikoliza.

Kada unos glukoze premaši potražnju, jetra pretvara glukozu u mast, koja se pohranjuje u depoima masti i može se koristiti kao izvor energije u budućnosti. Kršenje normalnog metabolizma ugljikohidrata očituje se povećanjem sadržaja glukoze u krvi. Konstantna hiperglikemija i glukozurija povezana s dubokim poremećajem metabolizma ugljikohidrata opažena je kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije pankreasa. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u organizmu, sposobnost tkiva da iskoriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje urinom.

GOAL: Predstavljaju opštu šemu metabolizma u organizmu, metabolizam proteina, masti, ugljenih hidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

Glukoza je stalna komponenta (biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u ljudskoj krvi je normalno 4,44-6,67 mmol/l, uz povećanje njenog sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol/l, izlučuje se urinom u obliku tragova. Kada nivo glukoze u krvi (hipoglikemija) padne na 3,89 mmol/l, javlja se osjećaj gladi, do 3,22 mmol/l - javljaju se konvulzije, delirijum i gubitak svijesti (koma).

Kada se glukoza oksidira u stanicama za energiju, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih proizvoda razgradnje ili proizvoda razgradnje masti i proteina - glukoneogeneza. Razgradnja ugljikohidrata u nedostatku kisika uz nakupljanje energije u ATP-u i stvaranje mliječne i pirogrožđane kiseline – glikoliza.

Kada unos glukoze premaši potražnju, jetra pretvara glukozu u mast, koja se pohranjuje u depoima masti i može se koristiti kao izvor energije u budućnosti.

Kršenje normalnog metabolizma ugljikohidrata očituje se povećanjem sadržaja glukoze u krvi. Konstantna hiperglikemija i glukozurija povezana s dubokim poremećajem metabolizma ugljikohidrata opažena je kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije pankreasa. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u organizmu, sposobnost tkiva da iskoriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje urinom.

Tokom života osoba pojede oko 10 tona ugljenih hidrata. Ugljikohidrati u organizam ulaze uglavnom u obliku škroba. Razdvajanje u probavni trakt do glukoze, ugljikohidrati se apsorbiraju u krv i apsorbiraju u stanicama. Biljna hrana je posebno bogata ugljenim hidratima: hleb, žitarice, povrće, voće. Životinjski proizvodi (osim mlijeka) sadrže malo ugljikohidrata.

Ugljikohidrati su glavni izvor energije, posebno uz pojačan rad mišića. Više od polovine energije koju tijelo odraslih prima iz ugljikohidrata. Krajnji produkti metabolizma ugljikohidrata su ugljični dioksid i voda.

U krvi se količina glukoze održava na relativno konstantnom nivou (oko 0,11%). Smanjenje sadržaja glukoze uzrokuje smanjenje tjelesne temperature, poremećaj aktivnosti nervni sistem, umor. Jetra igra važnu ulogu u održavanju konstantnog nivoa šećera u krvi. Povećanje količine glukoze uzrokuje njeno taloženje u jetri u obliku rezervnog životinjskog škroba - glikogen. Glikogen mobilizira jetra kada padne šećer u krvi. Glikogen se stvara ne samo u jetri, već iu mišićima, gdje se može akumulirati i do 1-2%. Rezerve glikogena u jetri dostižu 150 g. Tokom gladovanja i mišićnog rada te rezerve se smanjuju.

Obično kada se koristi veliki broj Ugljikohidrati u urinu pojavljuju šećer, a samim tim izjednačava sadržaj šećera u krvi.

Međutim, može postojati stalni porast šećera u krvi, koji se ne ujednačava. Javlja se kada dođe do kvara u radu žlijezda. unutrašnja sekrecija(na primjer, gušterača), što dovodi do razvoja bolesti dijabetes . Kod ove bolesti gubi se sposobnost vezivanja šećera za glikogen i počinje pojačano izlučivanje šećera u urinu.

Vrijednost glukoze za tijelo nije ograničena na njenu ulogu izvora energije. Glukoza je dio citoplazme i stoga je neophodna za stvaranje novih ćelija, posebno tokom perioda rasta.

Ugljikohidrati imaju važnost i u metabolizmu centralnog nervnog sistema. At nagli pad količina šećera u krvi, postoje poremećaji nervnog sistema. Javljaju se konvulzije, delirijum, gubitak svijesti, promjene u aktivnosti srca. Ako se takvoj osobi ubrizga glukoza u krv ili se da da jede običan šećer, onda nakon nekog vremena ovi teški simptomi nestati.

U potpunosti šećer iz krvi ne nestaje čak ni u nedostatku u hrani, jer se u tijelu ugljikohidrati mogu formirati iz proteina i masti.

Potreba za glukozom u različitim organima nije ista. Mozak zadržava do 12% unesene glukoze, crijeva - 9%, mišići - 7%, bubrezi - 5%. Slezena i pluća gotovo uopće ne troše glukozu.

Metabolizam masti

Ukupna količina masti u ljudskom tijelu varira u velikoj mjeri i u prosjeku iznosi 10-12% tjelesne težine, au slučajevima gojaznosti može dostići i 50% tjelesne težine. Količina pohranjene masti zavisi od prirode ishrane, količine konzumirane hrane, pola, starosti itd.

Masti iz ishrane u probavnom traktu se razgrađuju na glicerol i masne kiseline, koje se uglavnom apsorbuju u limfu, a samo delimično u krv.

Masne kiseline se tokom apsorpcije saponificiraju, odnosno zajedno sa alkalijama i žučnim kiselinama formiraju rastvorljive komplekse koji prolaze kroz crijevnu sluznicu. Već u kavezima crijevnog epitela sintetizuje se sopstvena mast u telu.

Preko limfnog cirkulatorni sistem masti se uglavnom nalaze u masno tkivo, što je važno za depo telesne masti. Mnogo je masti u potkožnom tkivu, oko nekih unutrašnjih organa (npr. bubrezi), kao i u jetri i mišićima.

Tijelo koristi masti kao bogat izvor energije. Razgradnjom 1 g masti u tijelu se oslobađa više od dva puta više energije nego razgradnjom iste količine proteina ili ugljikohidrata. Masti su takođe deo ćelija (citoplazma, jezgro, ćelijske membrane), pri čemu je njihov broj stabilan i konstantan. Akumulacije masti mogu obavljati i druge funkcije. Na primjer, potkožna mast sprječava povećan prijenos topline, perirenalna mast štiti bubreg od modrica itd.

Nedostatak masti u hrani remeti rad centralnog nervnog sistema i reproduktivnih organa, smanjuje izdržljivost na razne bolesti.

Masti se u tijelu sintetiziraju ne samo iz glicerola i masnih kiselina, već i iz metaboličkih proizvoda proteina i ugljikohidrata.

To je osnova za praksu tova domaćih životinja za mast.

Specifičnost vrste masti je manje izražena od specifičnosti vrste proteina. O tome svjedoče eksperimenti provedeni na psima. Psi su bili prisiljeni dugo vrijeme gladovali, a kada su izgubili skoro svu rezervnu masnoću, jedan od njih je davan uz hranu laneno ulje a drugi je ovčija mast. Nakon nekog vremena, ustanovljeno je da je vlastita mast prvog psa postala tečna i po nekim svojstvima ličila na laneno ulje, a mast drugog psa je po konzistenciji bila slična jagnjećoj masti.

Neke nezasićene masne kiseline neophodan organizmu(linolna, linolenska i arahidonska), moraju ući u organizam u gotovom obliku, jer ih ne mogu sintetizirati. Nezasićene masne kiseline se nalaze u biljna ulja(najviše ih je u lanenom i konopljinom ulju). Mnogo linolne kiseline i suncokretovo ulje. Ovo objašnjava visok nutritivnu vrijednost margarina, koji sadrži značajnu količinu biljnih masti.

U njima rastvorljivi vitamini (vitamini A, D, E itd.), koji su od vitalnog značaja za čoveka, ulaze u organizam sa mastima.

Za 1 kg telesne težine odrasle osobe dnevno, potrebno je 1,25 g masti uneti hranom (60-80 g dnevno).

U tjelesnim stanicama masti se razlažu na glicerol i masne kiseline djelovanjem ćelijskih enzima (lipaza). Transformacija glicerola (uz sudjelovanje ATP-a) završava se stvaranjem ugljičnog dioksida i vode. Masne kiseline pod dejstvom mnogih enzima prolaze kroz složene transformacije sa formiranjem kao međuproizvoda sirćetna kiselina, koji se zatim pretvara u acetosirćetnu kiselinu. Krajnji produkti metabolizma masnih kiselina su ugljični dioksid i voda. Transformacije nezasićenih masnih kiselina u tijelu još nisu dovoljno proučene.