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

METABOLIZAM BJELANČEVINA, MASTI I UGLJIKOHIDRATA U TIJELU.

1. opće karakteristike metabolizam u tijelu.

2. Metabolizam proteina.

3. Metabolizam masti.

4. Metabolizam ugljikohidrata.

NAMJENA: predstavljati opća shema metabolizam u tijelu, metabolizam bjelančevina, masti, ugljikohidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

1. Kada uđu u tijelo, molekule hranjivih tvari sudjeluju u raznim razne reakcije. Ove reakcije, kao i druge kemijske manifestacije vitalne aktivnosti, nazivaju se metabolizam ili metabolizam. Hranjive tvari koriste se kao sirovine za sintezu novih stanica ili se oksidiraju, isporučujući tijelu energiju.Dio te energije je neophodan za kontinuiranu izgradnju novih komponenti tkiva, drugi se troši u procesu funkcioniranja stanica: tijekom kontrakcije mišića , prijenos živčanih impulsa, izlučivanje staničnih produkata. Ostatak energije se oslobađa kao toplina.

Metabolički procesi se dijele na anaboličke i kataboličke. Anabolizam (asimilacija) - kemijski procesi, na kojem jednostavne tvari međusobno se spajaju i tvore složenije, što dovodi do nakupljanja energije, izgradnje nove protoplazme i rasta. Katabolizam (disimilacija) - cijepanje složenih tvari, što dovodi do oslobađanja energije, uz uništavanje protoplazme i trošenje njezinih tvari.

Bit metabolizma: 1) unos različitih hranjivih tvari iz vanjskog okoliša; 2) njihova asimilacija i korištenje u procesu života kao izvora energije i materijala za izgradnju tkiva; 3) otpuštanje nastalih metaboličkih produkata u vanjske prostore. okoliš.

Specifične funkcije metabolizma: 1) izvlačenje energije iz okoliš u obliku kemijske energije organskih tvari; 2) pretvaranje egzogenih tvari u građevne blokove, tj. prekursore makromolekularnih komponenti stanice; 3) sklapanje proteina, nukleinskih kiselina i drugih staničnih komponenti iz tih blokova; 4) sintezu i uništavanje biomolekula neophodnih za obavljanje različitih specifičnih funkcija ove stanice.

2. Metabolizam proteina – skup plastičnih i energetski procesi transformacija bjelančevina u tijelu, uključujući razmjenu aminokiselina i produkata njihovog raspada. Proteini - osnova svih staničnih struktura, materijalni su nositelji života. Biosinteza proteina određuje rast, razvoj i samoobnavljanje svih konstruktivni elementi u tijelu a time i njihovu funkcionalnu pouzdanost. Dnevna potreba za proteinima (proteinski optimum) za odraslu osobu je 100-120 g (uz potrošnju 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). Ostale aminokiseline mogu se 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 (s 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) transformacija aminokiselina; 3) biosinteza proteina; 4) razgradnja proteina; 5) stvaranje krajnjih proizvoda razgradnje aminokiselina.

usisan krvnih kapilara resice sluznice tankog crijeva, aminokiseline prema portalna vena stignu u trenutku kada se odmah koriste ili drže kao mala rezerva. Dio aminokiselina ostaje u krvi i ulazi u druge stanice tijela, gdje se ugrađuje u nove proteine. Tjelesni se proteini kontinuirano razgrađuju i ponovno sintetiziraju (razdoblje obnove ukupne bjelančevine u tijelu - 80 dana). Ako hrana sadrži više aminokiselina nego što je potrebno za sintezu staničnih proteina, jetreni enzimi od njih odcjepljuju NH2 amino skupine, tj. proizvesti deaminaciju. Drugi enzimi, povezujući amino skupine koje su otcijepljene s CO2, stvaraju iz njih ureu koja se krvlju prenosi u bubrege i izlučuje mokraćom. Bjelančevine se ne talože u depou, pa bjelančevine koje tijelo troši nakon iscrpljivanja ugljikohidrata i masti nisu rezerva, već enzimi i strukturni proteini stanica.

Poremećaji metabolizma bjelančevina u organizmu mogu biti kvantitativni i kvalitativni. O kvantitativne promjene metabolizam bjelančevina prosuđuje se prema ravnoteži dušika, tj. prema omjeru količine dušika unesene u tijelo s hranom i izlučene iz njega. Normalno kod odrasle osobe adekvatna prehrana količina unesenog dušika u tijelo jednaka je količini izlučene iz tijela (ravnoteža dušika). Kada unos dušika premašuje njegovo izlučivanje, govori se o pozitivnoj bilanci dušika, a dušik se zadržava u tijelu. Primjećuje se tijekom razdoblja rasta tijela, tijekom trudnoće, tijekom oporavka .. Kada količina dušika izlučenog iz tijela premašuje primljenu količinu, govore o negativnoj ravnoteži dušika. značajno smanjenje sadržaj proteina u hrani (proteinsko gladovanje).

3. Metabolizam masti – skup procesa za pretvorbu lipida (masti) u organizmu. Masti su energija i plastični materijal, dio su membrane i citoplazme stanica. Dio masti nakuplja se u obliku rezervi (10-30% tjelesne težine). Glavninu masti čine neutralni lipidi (trigliceridi oleinske, palmitinske, stearinske i druge visoke masne kiseline). Dnevna potreba za masnoćama za odraslu osobu iznosi 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 stvarati u ljudskom organizmu iz drugih masnih kiselina pa se moraju unositi hranom (biljne i životinjske masti).

Glavne faze metabolizma masti: 1) enzimska razgradnja masti iz hrane u gastrointestinalni trakt na glicerol i masne kiseline i apsorpciju potonjih u tanko crijevo; 2) stvaranje lipoproteina u crijevnoj sluznici i u jetri te njihov transport krvlju; 3) hidroliza ovih spojeva na površini staničnih membrana enzimom lipoprotein lipaza, apsorpcija masnih kiselina i glicerola u stanice, pri čemu koriste se za sintezu vlastitih lipida stanica organa i tkiva. Nakon sinteze, lipidi mogu proći oksidaciju, oslobađajući energiju i na kraju se pretvoriti u ugljični dioksid i vodu (100 g masti oksidacijom daje 118 g vode). Masti se mogu transformirati u glikogen, a zatim podvrgnuti oksidativnim procesima tipa metabolizam ugljikohidrata. S viškom masti taloži se u obliku rezervi u potkožno tkivo, veći omentum, oko nekih unutarnji organi.

S hranom bogata mastima, dolazi određena količina lipoida (tvari sličnih mastima) - fosfatida i sterola. Fosfatidi su potrebni tijelu za sintetiziranje staničnih membrana, oni su dio jezgre, citoplazme stanica. bogata fosfatidima živčanog tkiva. Glavni predstavnik sterola je kolesterol. Također je dio staničnih membrana, prekursor je hormona kore nadbubrežne žlijezde, spolnih žlijezda, vitamina D, žučne kiseline. Kolesterol povećava otpornost eritrocita na hemolizu, služi kao izolator za nervne ćelije osiguravajući provođenje živčanih impulsa. Normalan sadržaj ukupni kolesterol u krvnoj plazmi 3,11-6,47 mmol / l.

4. Metabolizam ugljikohidrata – skup procesa za pretvorbu ugljikohidrata u tijelu. Ugljikohidrati su izvori energije za izravnu upotrebu (glukoza) ili čine depo energije (glikogen), sastavni su dijelovi složenih spojeva (nukleoproteini, glikoproteini) koji služe za izgradnju staničnih struktura.Dnevna potreba je 400-500 g.

Glavne faze metabolizma ugljikohidrata: 1) razgradnja ugljikohidrata iz hrane u gastrointestinalnom traktu i apsorpcija monosaharida u tankom crijevu; 2) taloženje glukoze u obliku glikogena u jetri i mišićima ili njezino izravno korištenje za energiju namjene; 3) razgradnja glikogena u jetri i ulazak glukoze u krv kako se smanjuje (mobilizacija glikogena); 4) sinteza glukoze iz intermedijarnih produkata (pirogrožđane i mliječne kiseline) i prekursora koji nisu ugljikohidrati; 5) pretvorba pretvaranje glukoze u masne kiseline; 6) oksidacija glukoze uz stvaranje ugljičnog dioksida i vode.

Ugljikohidrati se apsorbiraju u probavnom kanalu u obliku glukoze, fruktoze i galaktoze. Putuju portalnom venom 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 raznosi se po cijelom tijelu te se koristi kao glavni energetski materijal i kao sastavni dio složenih spojeva (glikoproteini, nukleoproteini).

Glukoza je konstantna sastavni dio(biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u krvi je normalno 4,44-6,67 mmol / l, s povećanjem sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol / l, izlučuje se urinom u obliku tragova. S padom glukoze u krvi (hipoglikemija) na 3,89 mmol / l pojavljuje se osjećaj gladi, na 3,22 mmol / l - javljaju se konvulzije, delirij i gubitak svijesti (koma). Kada se glukoza oksidira u stanicama radi dobivanja energije, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih razgradnih produkata ili razgradnih produkata masti i bjelančevina – 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 skladišti u masnim depoima i može se koristiti kao izvor energije u budućnosti. Kršenje normalna razmjena ugljikohidrata očituje se povećanjem glukoze u krvi. Perzistentna hiperglikemija i glukozurija povezana s duboko kršenje metabolizam ugljikohidrata opaža se kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije gušterače. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u tijelu, sposobnost tkiva da koriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje mokraćom.

Metabolizam počinje unosom hranjivim tvarima u gastrointestinalni trakt i zraka u pluća.

Prva faza metabolizma je enzimski proces cijepanja proteina, masti i ugljikohidrata u aminokiseline topive u vodi, mono- i disaharide, glicerol, masne kiseline i druge spojeve koji se pojavljuju u raznih odjela gastrointestinalnog trakta, kao i apsorpciju ovih tvari u krv i limfu.

Drugi stupanj izmjene je transport hranjivih tvari i kisika krvlju do tkiva i te složene kemijske transformacije tvari koje se događaju u stanicama. Oni istodobno provode razgradnju hranjivih tvari do konačnih produkata metabolizma, sintezu enzima, hormona i komponenti citoplazme. Razgradnju tvari prati oslobađanje energije, koja se koristi za procese sinteze i osiguravanje rada svakog organa i organizma u cjelini.

Treća faza je uklanjanje krajnjih produkata raspadanja iz stanica, njihov transport i izlučivanje putem bubrega, pluća, znojnica i crijeva.

Transformacija proteina, masti, ugljikohidrata, minerali a voda se javlja u bliskoj međusobnoj interakciji. Metabolizam svake od njih ima svoje karakteristike, a njihov fiziološki značaj je različit, pa se izmjena svake od ovih tvari obično razmatra zasebno.

Metabolizam proteina

Proteini se u tijelu prvenstveno koriste 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 dnevno razgrađenih proteina 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 se nedovoljno unose hranom i nazivaju se esencijalnim. Ostalih deset aminokiselina (neesencijalnih) može se sintetizirati u tijelu.

Iz aminokiselina dobivenih u procesu probave sintetiziraju se proteini specifični za određenu vrstu, organizam i za svaki organ. Neke od aminokiselina koriste se kao energetski materijal, tj. podvrgnuti se cijepanju. Prvo se deaminiraju - gube Nh3 skupinu, što rezultira stvaranjem amonijaka i ketokiselina. Amonijak je otrovna tvar a detoksificira se u jetri pretvaranjem u ureu. Ketokiseline se nakon niza transformacija razlažu na CO2 i H2O.

Brzina raspadanja i obnavljanja tjelesnih proteina je različita - od nekoliko minuta do 180 dana (u prosjeku 80 dana). Količina proteina koja se dnevno raspada procjenjuje se količinom 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 tijela odrasle osobe dnevno se oslobodi 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 dušika koja hranom uđe u tijelo jednaka količini dušika izlučenog iz tijela, tada je tijelo u stanju dušične ravnoteže.

Ako u tijelo uđe više dušika nego što se izluči, onda to ukazuje na pozitivnu ravnotežu dušika (retencija dušika). Nastaje kada masa mišićno tkivo(intenzivna tjelesna aktivnost), u razdoblju rasta tijela, trudnoće, tijekom oporavka nakon ozbiljna bolest. Stanje u kojem količina dušika izlučenog iz tijela premašuje njegov unos u tijelo naziva se negativna bilanca dušika. Javlja se unosom neispravnih bjelančevina, kada u organizam ne uđe bilo koja od esencijalnih aminokiselina, s proteinima ili potpunim gladovanjem.

Dnevno je potrebno unijeti najmanje 0,75 g proteina na 1 kg tjelesne težine, što za odraslu osobu zdrava osoba težine 70 kg je najmanje 52,5 g kompletnih proteina. Za pouzdanu stabilnost ravnoteže dušika preporuča se uzimati 85-90 g proteina dnevno s hranom. Kod djece, trudnica i dojilja te bi stope trebale biti veće. Fiziološki značaj u ovaj slučaj znači da proteini uglavnom obavljaju plastičnu funkciju, a ugljikohidrati - energiju.

Metabolizam masti (lipida)

Lipidi su esteri glicerola i viših masnih kiselina. Masne kiseline su zasićene ili nezasićene (sadrže jednu ili više dvostrukih veza). Lipidi imaju energetsku i plastičnu ulogu u tijelu. Oksidacijom masti osigurava se oko 50% energetskih potreba organizma odraslog čovjeka. Masti služe kao rezerva prehrane za tijelo, njihove rezerve kod čovjeka u prosjeku iznose 10-20% tjelesne težine. Od toga se oko polovica nalazi u potkožnom masnom tkivu, značajna količina se taloži u velikom omentumu, perirenalnom tkivu i između mišića.

U stanju gladi, kada je tijelo izloženo hladnoći, tijekom tjelesnog ili psiho-emocionalno opterećenje dolazi do intenzivne razgradnje pohranjenih masti. U uvjetima mirovanja nakon jela dolazi do resinteze i taloženja lipida u depou. Glavnu energetsku ulogu igraju neutralne masti - trigliceridi, a plastiku provode fosfolipidi, kolesterol i masne kiseline, koje obavljaju funkcije strukturnih komponenti staničnih membrana, dio su lipoproteina, prekursori su steroidni hormoni, žučne kiseline i prostaglandine.

Molekule lipida apsorbirane iz crijeva pakiraju se u epiteliocitima u transportne čestice (hilomikrone), koje kroz limfne žile ulaze u krvotok. Pod djelovanjem lipoproteinske lipaze endotela kapilara glavna komponenta hilomikroni – neutralni trigliceridi – razgrađuju se na glicerol i slobodne masne kiseline. Dio masnih kiselina može se vezati za albumin, dok glicerol i slobodne masne kiseline ulaze masne stanice te se pretvaraju u trigliceride. Ostatke krvnih hilomikrona hvataju hepatociti, podvrgavaju se endocitozi i uništavaju u lizosomima.

Lipoproteini se stvaraju u jetri za transport lipidnih molekula sintetiziranih u njoj. To su vrlo niski lipoproteini i lipoproteini niska gustoća koji prenose trigliceride i kolesterol iz jetre u druga tkiva. Lipoproteine niske gustoće hvataju iz krvi stanice tkiva uz pomoć lipoproteinskih receptora, endocitoziraju, oslobađaju kolesterol za potrebe stanica i uništavaju u lizosomima. Kada višak nakupljanja lipoproteina niske gustoće u krvi, hvataju ih makrofagi i drugi leukociti. Ove stanice, nakupljajući metabolički niskoaktivne estere kolesterola, postaju jedna od komponenti aterosklerotičnih vaskularnih plakova.

Lipoproteini visoka gustoća prijevoz višak kolesterola a njegove estere iz tkiva u jetru, gdje se pretvaraju u žučne kiseline, koje se izlučuju iz organizma. Osim toga, lipoproteini visoke gustoće koriste se za sintezu steroidnih hormona u nadbubrežnim žlijezdama.

U tijelu se mogu sintetizirati i jednostavne i složene molekule lipida, s izuzetkom nezasićenih linoleinske, linoleinske i arahidonske masne kiseline koje se moraju unositi hranom. ove esencijalne kiseline dio su molekula fosfolipida. Od arahidonske kiseline nastaju prostaglandini, prostaciklini, tromboksani, leukotrieni. Nedostatak ili nedovoljan unos esencijalnih masnih kiselina u organizam dovodi do zastoja u rastu, poremećaja rada bubrega, kožnih bolesti i neplodnosti. Biološka mladost dijetalnih lipida određena je prisutnošću esencijalnih masnih kiselina u njima i njihovom probavljivošću. Maslac i svinjska mast probavljaju se 93 - 98%, govedina - 80 - 94%, suncokretovo ulje - 86 - 90%, margarin - 94-98%.

Metabolizam ugljikohidrata

Ugljikohidrati su glavni izvor energije, a također obavljaju plastične funkcije u tijelu; tijekom oksidacije glukoze nastaju međuprodukti - 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 razgrađuju do razine 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. Unutarstanična koncentracija glukoze u hepatocitima bliska je njezinoj 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 razine glukoze u krvi, glikogen se razgrađuje i glukoza ulazi u krv.

Tijekom prvih 12 ili više sati 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 čovjek dnevno unosi 400-500 g ugljikohidrata, od čega je obično 350-400 g škroba, a 50-100 g mono- i disaharida. Višak ugljikohidrata pohranjuje se kao mast.

Metabolizam vode i minerala

Sadržaj vode u tijelu odrasle osobe iznosi prosječno 73,2 ± 3% tjelesne težine. Ravnoteža vode u organizmu se održava zahvaljujući jednakosti volumena izgubljene vode i njenog unosa u organizam. Dnevne potrebe za vodom kreću se od 21 do 43 ml/kg (prosječno 2400 ml) i zadovoljavaju se vodom za piće (~1200 ml), hranom (~900 ml) i vodom koja nastaje u tijelu tijekom metaboličkih procesa ( endogena voda (~ 300 ml).Ista količina vode izlučuje se mokraćom (~1400 ml), fecesom (~100 ml), isparavanjem s površine kože i dišni put(~900 ml).

Potreba organizma za vodom ovisi o prirodi prehrane. Kada jedete pretežno ugljikohidrate i masna hrana a uz mali unos NaCl manja je i potreba za vodom. Hrana, bogata proteinima, kao i pojačan prijem soli uzrokuju veću potrebu za vodom, koja je neophodna za osmotsko izlučivanje djelatne tvari(urea i mineralni ioni). Nedovoljan unos vode ili njezin prekomjerni gubitak dovodi do dehidracije, što je praćeno zgušnjavanjem krvi, pogoršanjem njezine reološka svojstva i hemodinamski poremećaji.

Nedostatak vode u organizmu u količini od 20% tjelesne težine dovodi do smrtonosni ishod. Pretjeran unos vode u organizam ili smanjenje njezinih količina koje tijelo izluči dovodi do intoksikacije vodom. Kao rezultat preosjetljivostživčanih stanica i živčanih centara do smanjenja osmolarnosti, intoksikacija vodom može biti popraćena grčevima mišića.

Izmjena vode i mineralnih iona u tijelu tijesno su međusobno povezani, zbog potrebe održavanja Osmotski tlak na relativno konstantnoj razini u izvanstaničnom okolišu i u stanicama. Implementacija broja fiziološki procesi(ekscitacija, sinoptički prijenos, mišićna kontrakcija) nemoguće je bez održavanja određene koncentracije Na+, K+, Ca2+ i drugih mineralnih iona u stanici iu izvanstaničnom okolišu. Svi oni moraju biti uneseni hranom.

1. Opće karakteristike metabolizma u organizmu.

2. Metabolizam proteina.

3. Metabolizam masti.

4. Metabolizam ugljikohidrata.

NAMJENA: Predstaviti opću shemu metabolizma u tijelu, metabolizam proteina, masti, ugljikohidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

1. Jednom kada uđu u tijelo, molekule hrane uključene su u mnogo različitih reakcija. Ove reakcije, kao i druge kemijske manifestacije vitalne aktivnosti, nazivaju se metabolizam ili metabolizam. Hranjive tvari se koriste kao sirovine za sintezu novih stanica ili se oksidiraju, isporučujući tijelu energiju.Dio te energije je neophodan za kontinuiranu izgradnju novih komponenti tkiva, drugi se troši tijekom funkcioniranja stanica: tijekom kontrakcije mišića , prijenos živčanih impulsa, izlučivanje staničnih produkata . Ostatak energije se oslobađa kao toplina.

Metabolički procesi se dijele na anaboličke i kataboličke. Anabolizam (asimilacija) – kemijski procesi u kojima se jednostavne tvari međusobno spajaju u složenije, što dovodi do nakupljanja energije, izgradnje nove protoplazme i rasta. Katabolizam (disimilacija) - cijepanje složenih tvari, što dovodi do oslobađanja energije, uz uništavanje protoplazme i trošenje njezinih tvari.

Specifične funkcije metabolizma: 1) izvlačenje energije iz okoliša u obliku kemijske energije organskih tvari; 2) pretvaranje egzogenih tvari u građevne elemente, tj. prekursore makromolekularnih komponenti stanice; 3) sklapanje proteina, nukleinskih kiseline i druge stanične komponente iz tih blokova 4) sinteza i razgradnja biomolekula potrebnih za obavljanje različitih specifičnih funkcija određene stanice.

2. Metabolizam proteina - skup plastičnih i energetskih procesa transformacije proteina u tijelu, uključujući razmjenu aminokiselina i produkata njihovog raspada. Proteini - osnova svih staničnih struktura, materijalni su nositelji života. Biosinteza proteina uvjetuje 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 (uz potrošnju 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). Ostale 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 cjelovite (s kompletan skup svih esencijalnih aminokiselina) i nepotpun (u nedostatku jedne ili više esencijalnih aminokiselina).

Apsorbirane u krvne kapilare resica sluznice tankog crijeva, aminokiseline ulaze portalnom venom u tok, gdje se odmah koriste, odnosno zadržavaju kao mala rezerva. Dio aminokiselina ostaje u krvi i ulazi u druge stanice tijela, gdje se ugrađuje u nove proteine. Tjelesni proteini se kontinuirano razgrađuju i ponovno sintetiziraju (razdoblje obnove ukupnih proteina u tijelu je 80 dana). Ako hrana sadrži više aminokiselina nego što je potrebno za sintezu staničnih proteina, jetreni enzimi od njih odcjepljuju NH2 amino skupine, tj. proizvesti deaminaciju. Drugi enzimi, povezujući amino skupine koje su otcijepljene s CO2, stvaraju iz njih ureu koja se krvlju prenosi u bubrege i izlučuje mokraćom. Bjelančevine se ne talože u depou, pa bjelančevine koje tijelo troši nakon iscrpljivanja ugljikohidrata i masti nisu rezerva, već enzimi i strukturni proteini stanica.

Poremećaji metabolizma bjelančevina u organizmu mogu biti kvantitativni i kvalitativni. O kvantitativnim promjenama u metabolizmu bjelančevina prosuđuje se ravnoteža dušika, t.j. prema omjeru količine dušika unesene u tijelo s hranom i izlučene iz njega. Normalno, kod odrasle osobe s odgovarajućom prehranom, količina dušika unesena u tijelo jednaka je količini izlučenoj iz tijela (ravnoteža dušika). Kada unos dušika premašuje njegovo izlučivanje, govori se o pozitivnoj bilanci dušika, a dušik se zadržava u tijelu. Opaža se tijekom razdoblja rasta tijela, tijekom trudnoće, tijekom oporavka.Kada količina dušika izlučenog iz tijela premašuje primljenu količinu, govore o negativnoj ravnoteži dušika.Primjećuje se značajnim smanjenjem sadržaja proteina u hrane (proteinsko gladovanje).

3. Metabolizam masti – skup procesa za pretvorbu lipida (masti) u organizmu. Masti su energetski i plastični materijal, dio su ljuske i citoplazme stanica. Dio masti nakuplja se u obliku rezervi (10-30% tjelesne težine). Glavninu masti čine neutralni lipidi (trigliceridi oleinske, palmitinske, stearinske i drugih viših masnih kiselina). Dnevne potrebe odrasle osobe za mastima iznose 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 stvarati u ljudskom organizmu iz drugih masnih kiselina, pa se moraju unositi 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 potonjih u tankom crijevu; 2) stvaranje lipoproteina u crijevnoj sluznici i u jetri te njihov transport krvlju; 3) hidroliza ovih spojeva na površini staničnih membrana enzimom lipoprotein lipaza, apsorpcija masnih kiselina i glicerola u stanice, pri čemu koriste se za sintezu vlastitih lipida stanica organa i tkiva. Nakon sinteze, lipidi se mogu podvrgnuti oksidaciji, oslobađajući energiju, te se na kraju pretvaraju u ugljični dioksid i vodu (100 g masti daje 118 g vode kada se oksidira). Masnoća se može pretvoriti u glikogen, a zatim podvrgnuti oksidativnim procesima sličnim metabolizmu ugljikohidrata. Uz višak, mast se u obliku rezervi taloži u potkožnom tkivu, velikom omentumu, oko nekih unutarnjih organa.

S hranom bogatom mastima dolazi određena količina lipoida (tvari sličnih mastima) - fosfatida i sterola. Fosfatidi su potrebni tijelu za sintetiziranje staničnih membrana, oni su dio jezgre, citoplazme stanica. Fosfatidi su posebno bogati u živčanom tkivu. Glavni predstavnik sterola je kolesterol. Također je dio staničnih membrana, prekursor je hormona kore nadbubrežne žlijezde, spolnih žlijezda, vitamina D, žučnih kiselina. Kolesterol povećava otpornost crvenih krvnih stanica na hemolizu, služi kao izolator za živčane stanice, osiguravajući provođenje živčanih impulsa. Normalni sadržaj ukupnog kolesterola u krvnoj plazmi je 3,11-6,47 mmol / l.

Glukoza je stalni sastojak (biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u krvi je normalno 4,44-6,67 mmol / l, s povećanjem sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol / l, izlučuje se urinom u obliku tragova. S padom glukoze u krvi (hipoglikemija) na 3,89 mmol / l pojavljuje se osjećaj gladi, na 3,22 mmol / l - javljaju se konvulzije, delirij i gubitak svijesti (koma). Kada se glukoza oksidira u stanicama radi dobivanja energije, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih razgradnih produkata ili razgradnih produkata masti i bjelančevina – glukoneogeneza. Razgradnja ugljikohidrata u nedostatku kisika uz nakupljanje energije u ATP i stvaranje mliječne i pirogrožđane kiseline – glikoliza.

Kada unos glukoze premaši potražnju, jetra pretvara glukozu u mast, koja se skladišti u masnim depoima 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 opaža se kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije gušterače. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u tijelu, sposobnost tkiva da koriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje mokraćom.

CILJ: Predstavlja opću shemu metabolizma u tijelu, metabolizam bjelančevina, masti, ugljikohidrata i manifestacije patologije ovih vrsta metabolizma.

Glukoza je stalni sastojak (biološka konstanta) krvi. Sadržaj glukoze u ljudskoj krvi je normalno 4,44-6,67 mmol / l, s povećanjem njegovog sadržaja (hiperglikemija) na 8,34-10 mmol / l, izlučuje se urinom u obliku tragova. S padom glukoze u krvi (hipoglikemija) na 3,89 mmol / l pojavljuje se osjećaj gladi, na 3,22 mmol / l - javljaju se konvulzije, delirij i gubitak svijesti (koma).

Kada se glukoza oksidira u stanicama radi dobivanja energije, na kraju se pretvara u ugljični dioksid i vodu. Razgradnja glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Biosinteza ugljikohidrata iz njihovih razgradnih produkata ili razgradnih produkata masti i bjelančevina – glukoneogeneza. Razgradnja ugljikohidrata u nedostatku kisika uz nakupljanje energije u ATP i stvaranje mliječne i pirogrožđane kiseline – glikoliza.

Kada unos glukoze premaši potražnju, jetra pretvara glukozu u mast, koja se skladišti u masnim depoima 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 opaža se kod dijabetes melitusa. Osnova bolesti je insuficijencija endokrine funkcije gušterače. Zbog nedostatka ili odsustva inzulina u tijelu, sposobnost tkiva da koriste glukozu je narušena, te se ona izlučuje mokraćom.

Tijekom života čovjek pojede oko 10 tona ugljikohidrata. Ugljikohidrati ulaze u tijelo uglavnom u obliku škroba. Razdvajanje u probavni trakt na glukozu, ugljikohidrati se apsorbiraju u krv i apsorbiraju ih stanice. Posebno je ugljikohidratima bogata biljna hrana: kruh, žitarice, povrće, voće. Proizvodi životinjskog podrijetla (s izuzetkom mlijeka) imaju malo ugljikohidrata.

Ugljikohidrati su glavni izvor energije, posebno kod pojačanog rada mišića. Više od polovice energije tijelo odraslih dobiva iz ugljikohidrata. Krajnji produkti metabolizma ugljikohidrata su ugljikov dioksid i voda.

U krvi se količina glukoze održava na relativno konstantnoj razini (oko 0,11%). Smanjenje sadržaja glukoze uzrokuje smanjenje tjelesne temperature, poremećaj aktivnosti živčani sustav, umor. Jetra ima važnu ulogu u održavanju stalne razine šećera u krvi. Povećanje količine glukoze uzrokuje njezino taloženje u jetri u obliku rezervnog životinjskog škroba - glikogen. Glikogen mobilizira jetra kada šećer u krvi padne. Glikogen se stvara ne samo u jetri, već iu mišićima, gdje se može nakupiti do 1-2%. Zalihe glikogena u jetri dosežu 150 g. Tijekom gladovanja i mišićnog rada te se zalihe smanjuju.

Obično kada se koristi veliki broj ugljikohidrata u mokraći se pojavljuje šećer, a time i razine šećera u krvi.

Međutim, može doći do stalnog porasta šećera u krvi, koji se ne ujednačava. Javlja se kada postoji kvar u radu žlijezda. unutarnje izlučivanje(na primjer, gušterača), što dovodi do razvoja bolesti dijabetes . Kod ove bolesti gubi se sposobnost vezivanja šećera za glikogen i počinje pojačano izlučivanje šećera mokraćom.

Vrijednost glukoze za tijelo nije ograničena samo na njenu ulogu izvora energije. Glukoza je dio citoplazme i stoga je neophodna za stvaranje novih stanica, posebno tijekom razdoblja rasta.

Ugljikohidrati imaju važnost te u metabolizmu središnjeg živčanog sustava. Na nagli pad količina šećera u krvi, postoje poremećaji živčanog sustava. Postoje konvulzije, delirij, gubitak svijesti, promjene u radu srca. Ako se takvoj osobi ubrizga glukoza u krv ili joj se da da jede obični šećer, nakon nekog vremena ti teški simptomi nestati.

Šećer u potpunosti ne nestaje iz krvi čak i ako ga nema u hrani, jer se u tijelu ugljikohidrati mogu formirati iz bjelančevina i masti.

Potrebe za glukozom u različitim organima nisu iste. 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 i iznosi prosječno 10-12% tjelesne težine, au slučajevima pretilosti može doseći i 50% tjelesne težine. Količina pohranjene masti ovisi o prirodi prehrane, količini konzumirane hrane, spolu, dobi itd.

Mast iz hrane u probavnom traktu se razgrađuje na glicerol i masne kiseline, koje se uglavnom apsorbiraju u limfu, a samo djelomično u krv.

Masne kiseline se tijekom apsorpcije saponificiraju, tj. zajedno s lužinama i žučnim kiselinama stvaraju topljive komplekse koji prolaze kroz crijevnu sluznicu. Već u kavezima crijevni epitel sintetizira se vlastita mast u tijelu.

Kroz limfni Krvožilni sustav masti se uglavnom nalaze u masnog tkiva, što je važno za depo tjelesne masti. Puno masnoće ima u potkožnom tkivu, oko nekih unutarnjih organa (primjerice, bubrega), te u jetri i mišićima.

Masti tijelo koristi kao bogat izvor energije. Razgradnjom 1 g masti u tijelu se oslobađa više od dva puta više energije nego razgradnjom iste količine bjelančevina ili ugljikohidrata. Masti su također dio stanica (citoplazme, jezgre, stanične membrane), gdje je njihov broj stabilan i konstantan. Nakupine masti mogu obavljati i druge funkcije. Na primjer, potkožnog masnog tkiva sprječava povećani prijenos topline, perirenalna mast štiti bubreg od modrica itd.

Nedostatak masti u hrani remeti rad središnjeg živčanog sustava i reproduktivnih organa, smanjuje otpornost na razne bolesti.

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

To je osnova za praksu tova domaćih životinja za mast.

Specifičnost vrste masti manje je izražena od specifičnosti vrste proteina. O tome svjedoče pokusi provedeni na psima. Psi su bili prisiljeni Dugo vrijeme gladovati, a kad su izgubili gotovo svu rezervnu masnoću, jedno od njih je dobilo s hranom laneno ulje a drugo je ovčja mast. Nakon nekog vremena otkriveno je da je vlastita mast prvog psa postala tekuća i po nekim svojstvima nalikovala lanenom ulju, a mast drugog psa bila je po konzistenciji slična janjećoj masti.

Neke nezasićene masne kiseline potrebno za tijelo(linolne, linolenske i arahidonske), moraju ući u organizam u gotovom obliku, budući da ih oni ne mogu sintetizirati. Nezasićene masne kiseline nalaze se u biljna ulja(najviše ih ima u lanenom i konopljinom ulju). Puno linolne kiseline i suncokretovo ulje. Ovo objašnjava visoku hranjiva vrijednost margarin, koji sadrži značajnu količinu biljnih masti.

Vitamini topivi u njima (vitamini A, D, E i dr.), koji su od životne važnosti za čovjeka, ulaze u tijelo s mastima.

Na 1 kg težine odrasle osobe dnevno treba unijeti 1,25 g masti s hranom (60-80 g dnevno).

U stanicama tijela masti se djelovanjem staničnih enzima (lipaza) razgrađuju na glicerol i masne kiseline. Transformacija glicerola (uz sudjelovanje ATP-a) završava stvaranjem ugljičnog dioksida i vode. Masne kiseline pod djelovanjem mnogih enzima prolaze kroz složene transformacije s nastankom međuproizvoda octena kiselina, koji se zatim pretvara u acetooctenu kiselinu. Krajnji produkti metabolizma masnih kiselina su ugljikov dioksid i voda. Transformacije nezasićenih masnih kiselina u tijelu još nisu dovoljno proučene.