Обмен веществ и его виды: Обмен веществ в организме человека

Метаболический баланс

Комплексный анализ, направленный на оценку основных показателей обмена веществ организма человека.

Синонимы русские

Метаболизм; обмен веществ.

Синонимы английские

Metabolism; metabolic balance.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
• Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Исключить (по согласованию с врачом) прием стероидных и тиреоидных гормонов в течение 48 часов до исследования.
• Полностью исключить (по согласованию с врачом) прием лекарственных препаратов в течение 24 часов перед исследованием.
• Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 24 часов до исследования.
• Не курить в течение 3 часов до исследования.

Общая информация об исследовании

Процесс обмена веществ, или метаболизма, представляет собой ряд биохимических и молекулярных реакций и взаимодействий, необходимых для нормального функционирования организма. Различают углеводный, белковый, жировой (липидный) обмены веществ, обмен гормонов и биологически активных веществ, а также обмен микроэлементов. В норме обмен веществ в организме человека сбалансирован и обеспечивает стабильное функционирование систем и органов. Метаболизм включает как процессы распада веществ (катаболизм), так и процессы синтеза (анаболизм). При патологическом изменении процессов метаболизма отмечаются нарушения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях с дальнейшей дисфункцией органов и организма в целом. Для оценки показателей обмена веществ, функционирования систем и органов используется определение спектра лабораторных диагностических параметров.

Печень является одним из жизненно важных органов организма человека и играет большую роль в поддержании различных видов обмена веществ. Это центральный орган, где проходят процессы синтеза, распада и превращения углеводов, жиров, аминокислот, расщепление потенциально токсичных соединений, образующихся в ходе обмена веществ. Аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ) – это ферменты, относящиеся к группе аминотрансфераз. Фермент АЛТ обнаруживается в цитоплазме гепатоцитов, почках, в незначительном количестве в клетках сердца, скелетных мышцах и эритроцитах. Фермент АСТ главным образом содержится в кардиомиоцитах, в меньшем количестве – в печени (в цитоплазме и митохондриях гепатоцитов), скелетных мышцах, головном мозге и почках. У здоровых пациентов уровни АЛТ и АСТ в крови сравнительно низки. При поражении печени, мышц и других тканей может отмечаться нарастание уровня данных показателей. Выявление уровня данных ферментов в сыворотке крови позволяет оценить выраженность цитолитического синдрома при диагностике и мониторинге заболеваний печени.

Гамма-глютамилтранспептидаза (ГГТП) – это фермент, который обнаруживают в желчных канальцах и эпителиальных клетках, выстилающих желчный проток. Он является катализатором переноса аминокислот из плазмы крови в клетки, а также их реабсорбции из желчи в кровь. В кровеносном русле она не содержится, только в клетках, при разрушении которых их содержимое попадает в кровь. Щелочная фосфатаза – это фермент, который находится в эпителиоцитах желчных протоков, в гепатоцитах, остеобластах, слизистой оболочке кишечника, в легких и почках. Повышение уровней представленных ферментов может свидетельствовать о патологических процессах печени и желчевыводящих путей. Их определение важно при холестазе, циррозе и онкологических процессах печени, при токсическом воздействии на печень.

Билирубин является продуктом распада гемоглобина и других гемсодержащих белков в печени, селезенке и клетках ретикулоэндотелиальной системы. В сыворотке крови он представлен в виде двух фракций: прямого и непрямого, составляющих общий билирубин. Выявление билирубина используется для диагностики и мониторинга желтух различной этиологии, для выявления заболеваний печени, обтурации внутри- и внепеченочных протоков, холестаза.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – это внутриклеточный фермент, который катализирует окисление молочной кислоты в пируват и содержится практически во всех клетках организма. Он наиболее активен в скелетной мускулатуре, сердечной мышце, почках, печени и эритроцитах. Является маркером повреждения тканей и разрушения клеток и используется в диагностике большого количества заболеваний. Креатинкиназа – фермент, который катализирует фосфорилирование креатина и его дефосфорилирование с образованием молекулы АТФ. Его наибольшая активность отмечается в скелетных мышцах и миокарде, меньшая – в клетках головного мозга, гладких мышцах, плаценте и других. Определение фермента является важным при цитолитических процессах при заболеваниях миокарда, скелетных мышц, при инсульте и др.

Фермент амилаза в основном секретируется клетками слюнных желез и поджелудочной железы. Он участвует в гидролитическом расщеплении полисахаридов.

Липаза – это фермент, участвующий в гидролизе триглицеридов и входящий в состав секрета поджелудочной железы. Выявление данных показателей используется для диагностики патологических процессов, затрагивающих поджелудочную железу, заболевания слюнных желез и протоков, а также другие компоненты пищеварительной системы.

Почки являются главными органами мочевыделительной системы и играют важную роль в поддержании постоянства метаболизма в организме человека. Для оценки функционального состояния почек, в частности оценки сохранности процессов клубочковой фильтрации, используется определение уровней мочевины и креатинина в сыворотке крови, а также оценка скорости клубочковой фильтрации. Креатинин – это продукт неферментативного распада креатина и креатина фосфата, образующийся в мышцах.

Мочевина – один из основных продуктов белкового метаболизма, содержащий азот. В норме данные метаболиты выводятся из организма человека с мочой. При их повышенном содержании можно судить о наличии патологических процессов почек, нарушающих нормальное функционирование почечного фильтра, проявляющихся как увеличением их выведения, так и избыточным накоплением. Косвенным параметром, отображающим функционирование почек, является уровень мочевой кислоты в сыворотке крови. Избыточное её накопление может свидетельствовать о снижении функционирования почечного фильтра, а также увеличении клеточной гибели в организме.

Жировой обмен веществ базируется на выявлении определенных компонентов, их количестве и соотношении в норме и патологии. Холестерол (холестерин) – это многоатомный циклический спирт, жизненно важный компонент органов и тканей человеческого организма. Он участвует в образовании мембран клеток, является исходным субстратом для синтеза половых гормонов, глюкокортикоидных гормонов, которые участвуют в росте, развитии организма и реализации функции воспроизведения. Из него образуются желчные кислоты, которые входят в состав желчи, витамин D. Холестерол нерастворим в воде, поэтому транспортируется в крови в составе липопротеинов, представляющих собой комплекс холестерол + аполипопротеин).

Триглицериды являются основным источником энергии для организма, нерастворимы в воде и переносятся в крови с белком в виде комплекса, который называется липопротеином. Известно несколько типов липопротеинов, различающихся пропорциями входящих в их состав компонентов: липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Выявление общего холестерола и фракций липопротеинов используется для оценки риска развития атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, диагностики нарушений липидного обмена, метаболического синдрома.

Глюкоза является моносахаридом, который является основным энергетическим субстратом большинства тканей организма человека. Определение концентрации глюкозы играет основную роль в оценке углеводного обмена. Уровень глюкозы важен при диагностике гипер- и гипогликемии, нарушении толерантности к глюкозе, диагностике и мониторинге течения сахарного диабета, в комплексной диагностике метаболического синдрома.

Общее содержание белка в сыворотке крови отражает состояние белкового обмена. Белки сыворотки крови имеют разные размеры, заряд молекулы и относятся к альбуминам или глобулинам. Отклонение уровня общего белка от нормы может быть вызвано рядом физиологических состояний (непатологического характера) или являться симптомом различных заболеваний.

С-реактивный белок – это гликопротеин, вырабатываемый печенью и относящийся к белкам острой фазы воспаления. Он участвует в активации каскада воспалительных реакций на поверхности эндотелия сосудов, связывании и модификации липидов низкой плотности (ЛПНП), то есть способствует развитию атеросклероза. Повышенный уровень С-реактивного белка позволяет прогнозировать риск возникновения сердечно-сосудистой патологии (гипертонической болезни, инфаркта миокарда, инсульта, внезапной сердечной смерти), сахарного диабета 2-го типа и облитерирующего атеросклероза периферических сосудов.

Оценить состояние водно-электролитного обмена позволяет определение концентрации основных электролитов. К ним относятся

калий (K), натрий (Na), кальций (Сa), железо (Fe). Они участвуют в поддержании водно-солевого баланса и кислотно-щелочного равновесия, работе сердечно-сосудистой, мышечной, нервной систем. Калий является основным внутриклеточным катионом. Натрий в большей концентрации, около 96 %, содержится во внеклеточной жидкости и крови. Данные микроэлементы участвуют в поддержании заряда мембран клеток, механизмах возбуждения мышечных и нервных волокон. Кальций относится к числу важнейших минералов организма человека. Около 99  % ионизированного кальция сосредоточено в костях и лишь менее 1  % циркулирует в крови. Он необходим для нормального сокращения сердечной мышцы, поперечно-полосатых мышц, для передачи нервного импульса, является компонентом свертывающей системы крови, каркаса костной ткани и зубов. Железо является микроэлементом, входящим в состав гемоглобина, миоглобина, некоторых ферментов и других белков, которые участвуют в обеспечении тканей и органов кислородом.

Клинический анализ крови позволяет оценить качественный и количественный состав крови по основным показателям: содержание эритроцитов и их специфических показателей, лейкоцитов и их разновидностей в абсолютном и процентном соотношении (лейкоцитарная формула), тромбоцитов.

Тиреотропный гормон (ТТГ) вырабатывается гипофизом и регулирует выработку гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина) по «системе обратной связи», которая позволяет поддерживать стабильную концентрацию этих гормонов в крови. Гормоны щитовидной железы являются основными регуляторами расхода энергии в организме, и поддержание их концентрации на необходимом уровне крайне важно для нормальной деятельности практически всех органов и систем.

Для чего используется исследование?

• Для оценки основных показателей обмена веществ;
• для оценки функционирования систем и органов организма человека;
• для оценки диагностических показателей углеводного, белкового, жирового обменов, обмена гормонов и биологически активных веществ, а также обмена микроэлементов;
• для определения баланса показателей обмена веществ (метаболизма) в норме и при подозрении на развитие того или иного заболевания.

Когда назначается исследование?

• При диагностике нарушений основных видов обмена веществ;
• при оценке функционального состояния печени, почек и органов мочевыделения, пищеварительной системы, сердечно-сосудистой системы, нервной системы, эндокринной системы;
• при подозрении на наличие патологического процесса или заболевания, сопровождающегося нарушением обмена веществ;
• при профилактических осмотрах.

Что означают результаты?

Референсные значения

Причины повышения и понижения индивидуальны для каждого исследуемого показателя в комплексе. Рекомендуется оценивать полученные результаты как изолированно, так и совместно по исследуемым системам, органам при подозрении на ту или иную патологию.

Что может влиять на результат?

• Несоблюдение диеты: прием жирной пищи или голодание могут искажать значения определяемых параметров;
• применение многих лекарственных препаратов, биологически активных добавок, алкоголя;
• интенсивная физическая нагрузка;
• беременность.

 Скачать пример результата

Также рекомендуется

[40-135] Лабораторное обследование при метаболическом синдроме

[40-134] Развернутое лабораторное обследование почек

[40-483] Лабораторное обследование функции печени

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, кардиолог, эндокринолог, гастроэнтеролог, нефролог, уролог, педиатр, хирург, гематолог.

Литература

1. Долгов В.В., Меньшиков В.В. Клиническая лабораторная диагностика: национальное руководство. – Т. I., Т.  II – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012.
2. Камышников В.С. и др. Методы клинических лабораторных исследований / под ред. В.С. Камышникова.- 3-е изд., перераб. и доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2009. – 752 с.: ил.
3. Stephen R, Jolly SE, Nally JV Jr, Navaneethan SD Albuminuria: when urine predicts kidney and cardiovascular disease / Cleve Clin J Med. 2014 Jan;81(1):41-50. doi: 10.3949/ccjm.81a.13040. Review.
4. Wilkins T, Tadkod A, Hepburn I, Schade RR Nonalcoholic fatty liver disease: diagnosis and management / Am Fam Physician. 2013 Jul 1;88(1):35-42.
5. Fauci, Braunwald, Kasper, Hauser, Longo, Jameson, Loscalzo Harrison’s principles of internal medicine, 17th edition, 2009.

Жировой обмен веществ связан с продолжительностью жизни

21 марта 2017 года

Международная группа ученых продемонстрировала влияние липидов на продолжительность жизни. Ученые исследовали 669 образцов из 6 различных тканей 35 видов млекопитающих и пришли к выводу, что липидный метаболизм оказывает существенное влияние на максимальную продолжительность жизни того или иного вида. Эта работа проливает свет на молекулярные механизмы определения продолжительности жизни и механизмы, лежащие в основе процессов старения.

---

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.

Максимальная продолжительность жизни — это стабильная характеристика того или иного биологического вида. Несмотря на то, что за последние пару сотен лет средняя продолжительность жизни значительно возросла, максимальная продолжительность жизни человека не изменилась и составляет приблизительно 120 лет. Если мы хотим жить дольше, необходимо понять, от чего зависит наш максимальный возраст.

Максимальная продолжительность жизни даже среди близкородственных видов млекопитающих может варьировать в десятки раз. Но природные механизмы и причины таких различий до сих пор были неизвестны. Большая группа ученых из России, Китая, Германии, Франции, США и Южной Африки под руководством профессора Сколтеха Филиппа Хайтовича проанализировали липидный состав тканей мозга, почек, печени, сердца, мышц у 35 видов млекопитающих. Технология масс-спектрометрии с последующим биоинформатическим анализом позволили выявить различия липидного состава между разными тканями и разными видами живых организмов. Полученные результаты продемонстрировали связь липидного обмена веществ с максимальной продолжительностью жизни того или иного вида. 

 Профессор Сколтеха Филипп Хайтович. Фото: Sk.ru

 

Также ученые обнаружили, что химическое строение липидов оказывает влияние на продолжительность жизни. Например, такие структурные липиды, как сфинголипиды, входящие в состав клеточной мембраны долгоживущих видов, более насыщены водородом, чем сфинголипиды короткоживущих видов. Ученые объясняют этот феномен большей устойчивостью насыщенных липидов к окислительному стрессу, которому наши клетки подвергаются при старении. В то же время для липидов, участвующих в энергетических процессах, зависимость ровно противоположная. Ненасыщенных энергетических липидов у долгожителей больше, чем у короткоживущих видов. Авторы статьи говорят, что это связано с тем, что такие липиды клеткам сложнее превращать в энергию, а замедленный обмен веществ — одна из характеристик долгоживущих видов.

Екатерина Храмеева, научный сотрудник Сколтеха и ИППИ РАН, один из авторов исследования: «Нам удалось найти связь между продолжительностью жизни вида и особенностями его липидного метаболизма. Этот результат интересен сам по себе, но еще более ценными являются полученные нами данные — липидомы 35 видов млекопитающих. Такой набор данных прекрасно подходит для изучения эволюции липидома, над чем мы и работаем в данный момент. Ранее эволюцию липидома изучали лишь для 4 видов. Наши данные для 35 видов, наверняка, позволят получить новые, более интересные результаты».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.

       

Источник: science.theoryandpractice.ru

Российские биохимики разработали сверхточный биосенсор для изучения обмена веществ в организме

Перекись водорода H₂О₂ — одна из важнейших молекул в организме живых существ. Она образуется в процессе метаболизма, а также выделяется специализированными ферментными системами. В организме это соединение регулирует работу различных биохимических процессов, но при слишком высоком ее содержании может произойти так называемый окислительный стресс — избыток активных форм кислорода в организме. Он участвует в развитии многих заболеваний, таких как воспалительные, онкологические и нейродегенеративные. Регуляторную функцию молекулы выполняют, находясь в чрезвычайно низких концентрациях, из-за высокой скорости реакции они живут максимум несколько секунд. Эти особенности перекиси водорода сильно затрудняют изучение ее влияния на метаболизм и возникновение патологий.

Разработка российских ученых — плод многолетней работы над биосенсорами, позволяющими наблюдать за пероксидом водорода в клетке с помощью оптики, например микроскопа. Первое поколение отечественных зондов получило мировое признание и расширило знания ученых в области метаболизма, но имело существенный недостаток — они не могли обнаружить сверхнизкие концентрации H₂О₂, с помощью которых реализуется большинство ее функций. Также результаты наблюдения могли быть неточными из-за того, что работа сенсора сильно зависела от кислотности среды.

Обычно биосенсоры — это приборы, которые находят химические соединения с помощью веществ, реагирующих на эти соединения. Например, биосенсоры используются для измерения количества сахара или алкоголя в крови. Но биосенсоры, о которых идет речь в исследовании, являются белковыми молекулами. В основе такого зонда ученые использовали зеленый флуоресцентный белок GFP, способный поглощать свет и через несколько наносекунд испускать его обратно с немного увеличенной длиной волны, то есть «светиться». Такой белок сшивается с другим белком, OxyR, природным сенсором пероксида водорода. В результате «свечение» (флуоресценция) GFP меняет свои свойства при взаимодействии зонда с H₂О₂. OxyR есть почти у всех бактерий. Поскольку исследователи не знали заранее, какой из белков окажется наиболее чувствительным, то выбрали для эксперимента 11 OxyR из разных неродственных друг другу видов микроорганизмов. В итоге сверхчувствительный сенсор получился при сшивании флуоресцентного белка GFP с белком OxyR, содержащимся в бактерии менингококк Neisseria meningitidis, обитающей в носоглотке человека и вызывающей менингит и назофарингит. OxyR этой бактерии реагирует на окисление пероксидом водорода, но при этом нечувствителен к другим активным формам кислорода.

«По-видимому, менингококк в процессе эволюции выработал сверхчувствительный OxyR, строго избирательный к пероксиду водорода. Это нужно для того, чтобы заранее чувствовать активацию нейтрофилов и макрофагов, иммунных клеток организма хозяина, использующих пероксид водорода, чтобы убить бактерию. В ответ менингококк способен усиливать свои антиоксидантные системы, защищающие его от окислительного стресса», — рассказывает Всеволод Белоусов, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор биологических наук, заведующий отделом метаболизма и редокс-биологии ИБХ имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, и.о. директора Федерального центра мозга и нейротехнологий МЗ РФ.

По словам ученого, новый зонд HyPer7 — настоящий прорыв в сфере биосенсоров: «Мы получили уникальный индикатор с высокой яркостью и коротким временем отклика, реагирующий на сверхнизкие концентрации перекиси водорода, при этом не зависящий от кислотной среды. HyPer7 оказался в 30 раз чувствительнее и в 80 раз быстрее предыдущих версий».

С помощью сенсора авторам работы уже удалось изучить детали перемещения молекул H₂О₂ внутри клетки, исследовать роль градиентов пероксида водорода в движении клеток и при повреждении тканей. Разработка биохимиков позволит визуализировать перекись водорода в клетках, тканях и органах, и исследовать роль этой молекулы в нормальных биохимических процессах. Также будет изучена роль перекиси водорода в возникновении и развитии ишемических, нейродегенеративных, воспалительных и онкологических заболеваний, которые тесно связаны с окислительным стрессом. В исследовании российским ученым помогали коллеги из Бельгии, Франции, Германии и США.

обмен веществ — это… Что такое обмен веществ?

обмен веществ

обме́н веще́ств

(метаболизм), совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающая развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение, связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы анаболизма (синтеза) и катаболизма (распада), направленные на непрерывное обновление живого материала и обеспечение его необходимой энергией. Анаболические и катаболические процессы осуществляются путём последовательных химических реакций с участием ферментов. Для каждого вида организмов характерен особый, генетически закреплённый тип обмена веществ, зависящий от условий его существования. Интенсивность и направленность обмена веществ в клетке обеспечивается путём сложной регуляции синтеза и активности ферментов, а также в результате изменения проницаемости биологических мембран. В организме человека и животных имеет место гормональная регуляция обмена веществ, координируемая центральной нервной системой. Любое заболевание сопровождается нарушениями обмена веществ; генетически обусловленные нарушения обмена веществ служат причиной многих наследственных болезней.

* * *

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ ОБМЕ́Н ВЕЩЕ́СТВ (метаболизм), совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы анаболизма (см. АНАБОЛИЗМ) и катаболизма (см. КАТАБОЛИЗМ), направленные на непрерывное обновление живого материала и обеспечение его необходимой энергией. Анаболические и катаболические процессы осуществляются путем последовательных химических реакций с участием ферментов. Для каждого вида организмов характерен особый, генетически закрепленный тип обмена веществ, зависящий от условий его существования. Интенсивность и направленность обмена веществ в клетке обеспечивается путем сложной регуляции синтеза и активности ферментов, а также в результате изменения проницаемости биологических мембран. В организме человека и животных имеет место гормональная регуляция обмена веществ, координируемая центральной нервной системой. Любое заболевание сопровождается нарушениями обмена веществ; генетически обусловленные нарушения обмена веществ служат причиной многих наследственных болезней.

Энциклопедический словарь. 2009.

Синонимы:

• обмен
• обменная энергия

Смотреть что такое «обмен веществ» в других словарях:

• ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — метаболизм, совокупность протекающих в живых организмах химич. превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой. Благодаря О. в. происходит расщепление и синтез молекул,… …   Биологический энциклопедический словарь

• ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — (метаболизм), совокупность химических превращений в организмах, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность и воспроизведение. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма), направленные на… …   Современная энциклопедия

• Обмен веществ — (метаболизм), совокупность химических превращений в организмах, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность и воспроизведение. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма), направленные на… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — (метаболизм) совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям… …   Большой Энциклопедический словарь

• Обмен веществ — см. Метаболизм. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989. Обмен веществ превращения веществ (и энергии) в организмах, обеспечивающие их жизнеспособнос …   Экологический словарь

• обмен веществ — метаболизм Словарь русских синонимов. обмен веществ сущ., кол во синонимов: 1 • метаболизм (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин …   Словарь синонимов

• Обмен веществ — ОБМЕН, а, м. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

• обмен веществ — см. метаболизм. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) …   Словарь микробиологии

• обмен веществ — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN metabolism …   Справочник технического переводчика

• Обмен веществ — Печень  важнейший орган метаболизма у животных (фотография печени крысы) Метаболизм (от греч. μεταβολή, «превращение, изменение»), обмен веществ  полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие,… …   Википедия

• Обмен веществ —         или метаболизм, лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Ф. Энгельс,… …   Большая советская энциклопедия

Врожденные заболевания обмена веществ | Сант Жоан де Деу

Что такое наследственные болезни обмена веществ (врожденные метаболические заболевания)

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

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

Врожденное нарушение метаболизма малых молекул

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

Врожденное нарушение энергетического обмена

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

Врожденное нарушение метаболизма сложных молекул

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

Кратко об обмене веществ

Хороший обмен веществ, плохой обмен веществ, стимулирование или ускорение обмена веществ и т.п. Данные понятия на слуху у каждого, при этом употребляем мы их чаще всего, не осознавая на самом деле, что же они значат, и трактуем их неправильно, поскольку обмен веществ – это далеко не процесс пищеварения, как все полагают.

Обмен веществ или по-другому метаболизм является основой всех жизненно важных процессов, протекающих в нашем теле. Под метаболизмом, грубо говоря, понимают все биохимические процессы, происходящие внутри клеток. Другими словами: то, из чего состоит наша пища, усваивается внутри клеток, т.е. распадается и используются для построения чего-то нового.

Наш организм заботится о себе сам, используя поступившие с пищей макро- и микроэлементы, витамины и минералы или прибегая к помощи уже имеющихся резервов. Все это необходимо для обеспечения надлежащей работы всех систем и органов и оптимального протекания всех процессов. При этом особую роль в обмене веществ играют гормоны и ферменты. Именно нервная и гормональная системы организма регулируют все обменные процессы. Влияют на метаболизм и факторы окружающей среды, к примеру, температура. При этом самым важным органом для всех обменных процессов является печень.

​Обмен веществ – это не процесс пищеварения

Чтобы должным образом выполнять все свои задачи, наш организм нуждается в энергии. Ее источниками являются такие макронутриенты, как углеводы, жиры и белки, которые поступают с продуктами питания.

Безусловно, процесс пищеварения в какой-то мере является предпосылкой для обмена веществ, поскольку именно в желудке и кишечнике питательные вещества расщепляются на составляющие: углеводы – до простых сахаров, белки или тот же протеин – до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицеридов. Происходит это в силу того, что кишечник в состоянии усваивать нутриенты только в расщепленной форме, которая способствует их последующему впитыванию в кишечнике и всасыванию в кровь.

Кровоток выступает в роли своеобразного распределителя питательных веществ во все клетки организма. Именно поэтому, когда речь заходит об обмене веществ, имеется в виду процесс, наступающий после пищеварения, всасывания в кровоток и попадания в клетки, т.е. процесс, происходящий внутри клетки.

Основные фигуранты обмена веществ: углеводы, белки, жиры, минералы

Существуют различные виды обмена веществ, в зависимости от того, что перерабатывается:

• Углеводный обмен

  В процессе пищеварения сложные углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до простых сахаров. Молекулы сахара попадают через кровь в клетки, где собственно и происходит углеводный обмен. Из простых сахаров наше тело получает энергию. В случае если, энергии достаточно, они накапливаются в печени и мышцах, соединяясь снова в полисахариды.

• Белковый обмен

  В процессе расщепления белка получаются аминокислоты, которые также через кровь попадают в клетки. Там они служат либо источником «топлива», либо материалом для построения мышц, а также образования гормонов и ферментов. Именно поэтому самым популярным продуктом в спортивном питании является протеин.

• Жировой обмен

  Жир используется в качестве источника энергии, а также как основной накопитель энергии. Кроме того, он участвует в образовании гормонов и сигнальных веществ, а то, в чем наше тело не нуждается, откладывается в жировых клетках на «черный день».

• Обмен минералов

  В качестве примера можно привести обмен кальция и фосфора, участвующих в укреплении костной и зубной ткани. Кроме того, ионы кальция незаменимы при обеспечении работы мышц.

Анаболический и катаболический обмен веществ

В связке с обменом веществ часто используются понятия анаболизм и катаболизм, которые являются формами метаболизма.

• Анаболизм

  Так называют процесс образования веществ в организме всех живых существ. В качестве примера можно привести углеводный обмен: часть простых сахаров, проникающих в клетки из кровотока, снова образуют в печени и мышцах полисахариды и накапливаются в них именно в такой форме.

  Часто под анаболизмом в узком смысле понимают белковый обмен на уровне мышечной ткани.

• Катаболизм

  Под катаболизмом понимают расщепление сложных веществ до простых с целью производства энергии. Другими словами: накапливаемые питательные вещества, в случае острой необходимости, распадаются на составляющие и используются в качестве источника энергии.

  В условиях анаболзизма простые сахара соединяются до полисахаридов и накапливаются в печени и мышцах, а в условиях катаболизма они расщепляются до глюкозы и используются как топливо для мышц.

• Нарушение обмена веществ

  Нарушение обмена веществ происходит тогда, когда усвоение некоторых веществ протекает не так как следует. Такие процессы провоцируют развитие различных заболеваний. К примеру, формирование сахарного диабета связано с нарушением углеводного обмена.

• Обмен веществ в покое

  Человек нуждается в большом количестве энергии для поддержания оптимальной работы всех систем организма в любом состоянии, в первую очередь состояния покоя. Именно поэтому существует такое понятие, как обмен веществ в состоянии покоя, который генетически обусловлен. Не зря есть люди, у которых от рождения быстрый обмен веществ, что позволяет им питаться как угодно и при этом не переживать за лишние килограммы, поскольку хороший метаболизм позволяет им это делать. Таких людей можно назвать везунчиками, в отличие от тех, кто изначально страдает от того, что обмен веществ настолько медленный, что даже при условии правильного питания тяжело следить за своим весом. Таким образом, данный процесс различен от человека к человеку и варьируется от 800 до 4700 ккал, сжигаемых в состоянии покоя.

Что влияет на обмен веществ?

• Половая принадлежность

  В основном у мужчин мышечной массы больше, чем жировых отложений, поэтому чаще всего у них более быстрый обмен веществ, чем у женщин.

• Возраст

  Как известно, сухая мышечная масса всегда сжигает больше калорий, чем жировая ткань. Поскольку по мере взросления объем мышц сокращается, снижается и скорость сжигания калорий и соответственно замедляется метаболизм. Чтобы предупредить наступление таких процессов, необходимо по возможности больше двигаться и тренироваться, особенно актуально это для всех, кому уже исполнилось 25 лет.

• Генетическая предрасположенность

  Некоторым везет с рождения и у них быстрый обмен веществ. Такие люди даже не задумываются о том, что едят, поскольку хороший метаболизм справляется со всем, чтобы они не съели. Но это вовсе не значит, что те, кому не так посчастливилось, должны смириться с реальностью и ничего не делать, чтобы улучшить положение дел. В помощь людям с медленным метаболизмом существуют нагрузки, направленные на увеличение силы и выносливости, что значительно помогает ускорить обмен веществ.

• Жизненные обстоятельства

  Некоторые жизненные обстоятельства могут оказать влияние на метаболизм. К примеру, прием медикаментов, в особенности тех, которые направлены на борьбу с депрессией, может спровоцировать замедление метаболизма. Такой же эффект оказывает пропуск отдельных приемов пищи, а также голодание.

  Если вы пропускаете прием пищи, ваше тело переходит в «режим выживания». В таких условиях замедляется обмен веществ с целью экономии калорий, поскольку существует нехватка продуктов питания, из которых можно черпать энергию для работы. Поэтому ни в коем случае нельзя практиковать такую схему питания и стараться питаться маленькими каждые два-три часа, полезные перекусы здесь являются очень кстати.

Итак, обмен веществ – это чрезвычайно сложное сплетение отдельных процессов внутри каждой клетки, от которых зависит надлежащее функционирование всех систем и органов нашего тела. Если обмен веществ нарушен, страдает организм, поэтому крайне важно поддерживать правильный метаболизм. В случае если, у вас уже есть проблемы, то прочитайте нашу статью о том, как повлиять на обмен веществ.

​

Протеин

Купить

Спортивные батончики

Купить

Спортивные батончики

Купить

Аминокислоты

Купить

FIT KIT

Купить

BombBar

Купить

Chikalab

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

VP laboratory

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

FitaFlex

Купить

BSN

Купить

Optimum Nutrition

Купить

FIT-Rx

Купить

ЭКСКЛЮЗИВ-Медики исключили нарушение обмена веществ у Навального после посадки в Омске — источники

By Антон Зверев, Глеб Столяров

МОСКВА (Рейтер) — Врачи скорой помощи, встречавшие российского оппозиционного политика Алексея Навального после экстренной посадки самолета в Омске в прошлом месяце, не зафиксировали роста уровня сахара в его крови или нарушения обмена веществ, сообщили Рейтер пять источников в медицинских кругах.

Скорая помошь, перевозящая российского оппозиционера Алексея Навального, в Омске 22 августа 2020 года. REUTERS/Alexey Malgavko

Их показания противоречат официальному диагнозу лечивших политика врачей Омской больницы скорой медицинской помощи №1, которые заявили, что Навальный впал в кому из-за нарушения метаболизма, в результате чего уровень сахара в его крови был превышен в четыре раза.

Глюкометрия, тест на глюкозу, показал, что уровень сахара в его крови составлял 3-5 ммоль (миллимоль) на литр — в пределах нормы, сказали три источника, знающие о том, как врачи лечили Навального после приземления в самолете и на аэродроме.

“Какой там сахарный диабет? Нет, это все сразу проверили и отмели. Показатель был в норме, нарушения углеводного обмена не было”, — сказал один из источников. Агентство Рейтер не проводило независимых проверок результатов анализов.

Два других источника, также осведомленных о его лечении на аэродроме, сообщили Рейтер, что уровень сахара в крови был нормальным. Четыре из пяти источников сказали, что врачи скорой помощи, которые видели Навального, наблюдали скорее клиническую картину отравления, включая ступор, чем признаки нарушения обмена веществ.

“Это было не похоже ни на что. Он в сопоре был, спутанное сознание, сам объяснить ничего не мог”, — сказал один из источников.

Германия, куда Навальный был перевезен для дальнейшего лечения после двух дней лечения в Омске, заявила, что он был отравлен Россией “Новичком”, редким нервно-паралитическим веществом, и потребовала объяснений от Кремля на фоне призывов к санкциям. Москва назвала обвинения беспочвенными и заявила, что пока не видит доказательств того, что оппозиционер был отравлен.

Главный токсиколог Омской больницы скорой медицинской помощи №1 Александр Сабаев, к которому Рейтер обратился с просьбой прокомментировать слова источников, опроверг их.

“Нет, это не соответствует истине, при бригаде скорой помощи сахар был 13 ммоль на литр, атропин не вводили…, — сказал он. — Параметры обмена веществ узнать можно только по биохимическому анализу, что можно сделать только в стационаре”.

Уровень сахара в 13 ммоль на литр — это значительно выше нормы.

Сабаев также сказал, что у Навального были “тенденции к коме”, и отметил, что медики не вводили атропин, препарат, который используется при подозрении на определенные виды отравления.

Три источника, говорившие, что медики видели у Навального признаки отравления, сказали, что врачи сделали ему определенные инъекции для лечения симптомов, но не давали ему атропин, потому что на том этапе не подозревали у него отравление такого характера.

Сабаев говорил Рейтер на прошлой неделе, что изначально подозревал отравление исходя из того, что говорили врачи скорой помощи и соратники Навального, и дал ему небольшую дозу атропина в больнице, но по другой причине — для решения кратковременной проблемы с легкими.

Медицинские источники ранее говорили, что с учетом его критического состояния это могло спасти ему жизнь. Атропин широко используется в чрезвычайных ситуациях, в том числе для лечения последствий отравления пестицидами или нервно-паралитическими веществами, такими как “Новичок”, которое, как утверждает Берлин, было обнаружено в организме Навального.

Сабаев сказал, что изменил свое мнение спустя шесть часов после получения результатов анализов, в которых не было обнаружено следов ядов.

ВЫСОКИЕ СТАВКИ

Информационная битва вокруг госпитализации Навального, имела серьезные последствия для отношений между Россией и Западом.

Канцлер Германии Ангела Меркель оказалась под давлением из-за призывов к остановке строительства почти завершенного газопровода “Северный поток-2”, по которому планируется поставлять газ из России в Германию.

Кремль попросил Германию предоставить доказательства отравления. Прокуратура Германии объявила в пятницу, что передаст эту информацию, если выздоравливающий Навальный согласится.

Представитель Кремля Дмитрий Песков сказал Рейтер в ответ на вопрос о показаниях медиков и первоначальных анализах, что не располагает данными, “какие именно анализы брали у больного врачи, которые встретили его у самолета, брали ли вообще анализы и кто эти врачи”.

Навальный, непримиримый оппонент президента Владимира Путина, был перевезен в Германию в августе, после того, как потерял сознание во время перелета из Томска в Москву. Перед посадкой на рейс политик выпил чашку чая, который, по мнению сторонников Навального, мог быть отравлен.

Медики в аэропорту Омска через диспетчеров получили сообщение от пилота самолета о том, что на борту находится пассажир с вероятным отравлением, и построили терапию на этом диагнозе, сообщили три источника. Три источника сказали, что находившиеся рядом с Навальным, сообщили экипажу, что это, возможно, отравление. Рейтер не смог связаться с пилотом самолета или со службой управления воздушным движением.

В первые 12 минут после приземления врачи исключили у Навального диабетическую кому и инсульт, добавили они.

“Работали методом исключения, исключили те диагнозы, которые сейчас озвучиваются”, — сказал один из источников.

Анастасия Васильева, соратник Навального и его лечащий врач на протяжении последних нескольких лет, сказала, что у политика никогда не было проблем с обменом веществ, а уровень сахара был в норме.

“Он здоровый человек, у него не было вообще никаких отклонений серьезных”, — сказала Васильева в беседе с Рейтер.

Источник, наблюдавший за лечением Навального в омской больнице скорой помощи № 1, сказал, что около десятка врачей, которые его лечили, не сомневались в отравлении.

“Все были уверены, что это отравление, клиническая картина была такая”, — сказал источник, наблюдавший процесс лечения Навального в омской больнице.

Больница не ответила на вопросы Рейтер о выводах, сделанных медицинской бригадой, лечившей Навального, отправленные в субботу утром.

Министерство здравоохранения Омской области, в ведении которого находится Больница скорой медицинской помощи № 1, подтвердило, что у Навального был высокий уровень сахара в крови и что по итогам взятых в больнице анализов ему был поставлен диагноз нарушение обмена веществ.

Навальный сейчас находится на лечении в берлинской клинике “Шарите”, которая сообщила, что он страдает от “тяжелого отравления”. На вопрос об уровне сахара в его крови и о том, было ли у него нарушение обмена веществ, представитель больницы ответил: “Мы не комментируем предположения и домыслы”.

Источник, знакомый с ситуацией в омской больнице, сказал Рейтер, что разрешение на транспортировку Навального из Омска в берлинскую клинику поступило из Кремля, без объяснения причин.

“Мы сидели в кабинете, когда раздался звонок из АП (аппарата президента РФ) и сказали отпускать пациента… и работа пошла, все вздохнули с облегчением”.

Пресс-секретарь президента РФ Дмитрий Песков опроверг это утверждение.

“Нет. Это не так, — сказал он. — АП не руководит врачами ни в Омске, ни в других городах нашей страны”.

При участии Марии Цветковой, Рината Сагдиева в Москве, Андреаса Ринке в Берлине

Что такое метаболизм?

Метаболизм — это термин, который используется для описания всех химических реакций, участвующих в поддержании живого состояния клеток и организма. Обмен веществ можно условно разделить на две категории:

• Катаболизм — распад молекул для получения энергии
• Анаболизм — синтез всех соединений, необходимых клеткам

Метаболизм тесно связан с питанием и доступностью питательных веществ.Биоэнергетика — это термин, который описывает биохимические или метаболические пути, с помощью которых клетка в конечном итоге получает энергию. Образование энергии — один из жизненно важных компонентов обмена веществ.

Изображение предоставлено: VectorMine / Shutterstock.com

Питание, обмен веществ и энергия

Питание — это ключ к метаболизму. Пути метаболизма зависят от питательных веществ, которые они расщепляют, чтобы произвести энергию. Эта энергия, в свою очередь, требуется организму для синтеза таких молекул, как новые белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

Питательные вещества, связанные с метаболизмом, включают такие факторы, как потребности организма в различных веществах, индивидуальные функции организма, необходимое количество и уровень, ниже которого ухудшается состояние здоровья.

Основные питательные вещества поставляют энергию (калории) и поставляют необходимые химические вещества, которые сам организм не может синтезировать. Пища содержит множество веществ, которые необходимы для построения, содержания и восстановления тканей тела, а также для его эффективного функционирования.

Диета нуждается в основных питательных веществах, таких как углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера и около 20 других неорганических элементов. Основные элементы представлены углеводами, липидами и белком. Кроме того, необходимы витамины, минералы и вода.

Углеводы в обмене веществ

Продукты питания содержат углеводы в трех формах: крахмал, сахар и целлюлозу (клетчатку). Крахмал и сахар являются основными и необходимыми источниками энергии для человека. Волокна увеличивают объем рациона.

Ткани организма зависят от глюкозы во всех сферах деятельности. Углеводы и сахара производят глюкозу в результате пищеварения или метаболизма.

Общая реакция горения глюкозы записывается как:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ ——> 6 CO ₂ + 6 H ₂ O + энергия

Большинство людей потребляют около половины своего рациона в виде углеводов. Это происходит из таких продуктов, как рис, пшеница, хлеб, картофель и макаронные изделия.

Белки в обмене веществ

Белки являются основными строителями тканей в организме. Они являются частью каждой клетки тела. Белки помогают в структуре клеток, функциях, образовании гемоглобина для переноса кислорода, ферментах для выполнения жизненно важных реакций и множестве других функций в организме. Белки также жизненно важны для снабжения азотом генетического материала ДНК и РНК и производства энергии.

Белки необходимы для питания, поскольку содержат аминокислоты. Из 20 или более аминокислот человеческий организм не может синтезировать 8, и они называются незаменимыми аминокислотами.

К незаменимым аминокислотам относятся:

• Лизин
• Триптофан
• метионин
• Лейцин
• Изолейцин
• Фенилаланин
• Валин
• Треонин

Продукты с высоким содержанием белка — яйца, молоко, соевые бобы, мясо, овощи и зерновые.

Жир в обмене веществ

Жиры — это концентрированные источники энергии. Они производят в два раза больше энергии, чем углеводы или белки, в пересчете на вес.

Функции жиров включают:

• Помогает формировать клеточную структуру;
• Образует защитную подушку и изоляцию вокруг жизненно важных органов;
• Способствует усвоению жирорастворимых витаминов,
• Обеспечение резервного хранилища энергии

Незаменимые жирные кислоты включают ненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты. Их нужно принимать с пищей. Насыщенные жиры, наряду с холестерином, участвуют в артериосклерозе и сердечных заболеваниях.

Минералы и витамины в обмене веществ

Минералы, содержащиеся в пищевых продуктах, не вносят непосредственного вклада в энергетические потребности, но важны как регуляторы организма и играют роль в метаболических путях организма. В организме человека содержится более 50 элементов. Было обнаружено, что незаменимыми являются около 25 элементов, а это означает, что их дефицит вызывает определенные симптомы дефицита.

Важные минералы включают:

• Кальций
• фосфор
• Утюг
• Натрий
• Калий
• Хлорид-ионы
• Медь
• Кобальт
• Марганец
• Цинк
• Магний
• Фтор
• Йод

Витамины — это незаменимые органические соединения, которые человеческий организм не может синтезировать сам по себе, и поэтому они должны присутствовать в рационе.Витамины, особенно важные для обмена веществ, включают:

• Витамин А
• B2 (рибофлавин)
• Ниацин или никотиновая кислота
• Пантотеновая кислота

Изображение предоставлено: Siberian Art / Shutterstock.com

Метаболические пути

Химические реакции метаболизма организованы в метаболические пути. Они позволяют преобразовать основные химические вещества из пищи с помощью последовательности ферментов через ряд этапов в другое химическое вещество.

Ферменты имеют решающее значение для метаболизма, потому что они позволяют организмам вызывать желательные реакции, требующие энергии. Эти реакции также связаны с реакциями, высвобождающими энергию. Поскольку ферменты действуют как катализаторы, они позволяют этим реакциям протекать быстро и эффективно. Ферменты также позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения в клеточной среде или сигналы от других клеток.

Список литературы

Дополнительная литература

Метаболизм (для подростков) — Nemours Kidshealth

Что такое метаболизм?

Метаболизм (произносится: meh-TAB-uh-liz-um) — это химические реакции в клетках организма, которые превращают пищу в энергию.Нашему телу нужна эта энергия, чтобы делать все — от движения к мышлению до роста.

Определенные белки в организме контролируют химические реакции обмена веществ. Одновременно происходят тысячи метаболических реакций, которые регулируются организмом, чтобы наши клетки оставались здоровыми и работающими.

Как работает метаболизм?

После того, как мы едим, пищеварительная система использует ферменты для:

• расщепляет белки на аминокислоты
• превращает жиры в жирные кислоты
• превращает углеводы в простые сахара (например, глюкозу)

Организм может использовать сахар, аминокислоты и жирные кислоты в качестве источников энергии, когда это необходимо.Эти соединения всасываются в кровь, которая переносит их в клетки.

После того, как они попадают в клетки, другие ферменты ускоряют или регулируют химические реакции, участвующие в «метаболизме» этих соединений. Во время этих процессов энергия этих соединений может высвобождаться для использования организмом или накапливаться в тканях организма, особенно в печени, мышцах и жировых тканях.

Метаболизм — это балансирующее действие, включающее два вида деятельности, которые происходят одновременно:

• наращивание тканей тела и запасов энергии (так называемый анаболизм)
• разрушение тканей тела и запасов энергии, чтобы получить больше топлива для функций организма (так называемый катаболизм)

Анаболизм (произносится: uh-NAB-uh-liz-um), или конструктивный метаболизм, заключается в построении и хранении.Он поддерживает рост новых клеток, поддержание состояния тканей тела и накопление энергии для использования в будущем. При анаболизме маленькие молекулы превращаются в более крупные и сложные молекулы углеводов, белков и жиров.

Катаболизм (произносится: kuh-TAB-uh-liz-um), или деструктивный метаболизм, это процесс, который производит энергию, необходимую для всей активности клеток. Клетки расщепляют большие молекулы (в основном углеводы и жиры), чтобы высвободить энергию. Это обеспечивает топливо для анаболизма, нагревает тело и позволяет мышцам сокращаться, а тело двигаться.

Когда сложные химические единицы распадаются на более простые вещества, организм выделяет продукты жизнедеятельности через кожу, почки, легкие и кишечник.

Что контролирует метаболизм?

Некоторые гормоны эндокринной системы помогают контролировать скорость и направление метаболизма. Тироксин, гормон, вырабатываемый и выделяемый щитовидной железой, играет ключевую роль в определении того, насколько быстро или медленно протекают химические реакции метаболизма в организме человека.

Другая железа, поджелудочная железа, выделяет гормоны, которые помогают определить, является ли основная метаболическая активность организма анаболической (произносится: ан-э-бол-ик) или катаболической (произносится: кат-э-бол-ик).Например, большая анаболическая активность обычно происходит после еды. Это потому, что еда увеличивает уровень глюкозы в крови — самого важного топлива для организма. Поджелудочная железа ощущает этот повышенный уровень глюкозы и выделяет гормон инсулин, который сигнализирует клеткам об увеличении их анаболической активности.

Метаболизм — сложный химический процесс. Поэтому неудивительно, что многие люди думают об этом в самом простом смысле: как о чем-то, что влияет на то, насколько легко наше тело набирает или теряет вес.Вот где нужны калории. Калории — это единица измерения, которая измеряет, сколько энергии конкретная пища дает организму. Плитка шоколада содержит больше калорий, чем яблоко, поэтому она дает организму больше энергии — а иногда это может быть слишком хорошо. Точно так же, как автомобиль хранит бензин в бензобаке до тех пор, пока он не понадобится для заправки двигателя, тело накапливает калории — в основном в виде жира. Если вы переполните бензобак автомобиля, он выльется на тротуар. Точно так же, если человек ест слишком много калорий, они «выливаются» в виде лишнего жира.

Количество сжигаемых калорий за день зависит от того, сколько человек тренируется, количества жира и мускулов в его или ее теле, а также от уровня основного обмена (BMR) человека . BMR — это мера скорости, с которой тело человека «сжигает» энергию в виде калорий в состоянии покоя.

BMR может влиять на склонность человека набирать вес. Например, человек с низким BMR (который, следовательно, сжигает меньше калорий в состоянии покоя или во сне), как правило, со временем набирает больше фунтов жира, чем человек такого же роста со средним BMR, который ест такое же количество пищи и получает такое же количество упражнений.

На

BMR могут влиять гены человека и некоторые проблемы со здоровьем. На это также влияет состав тела — люди с большей мышечной массой и меньшим количеством жира обычно имеют более высокий BMR. Но люди могут изменить свой BMR определенным образом. Например, человек, который больше тренируется, не только сжигает больше калорий, но и становится более физически подготовленным, что увеличивает его или ее BMR.

Определение и примеры метаболизма — Биологический онлайн-словарь

Метаболизм
n., множественное число: метаболизм
[mɪˈtæbəˌlɪzəm]
Определение: катаболические и анаболические процессы

Определение метаболизма
существительное
Процесс, включающий набор химических реакций, которые преобразуют молекулу в другую для поддержания жизненного состояния клетки или организм
Дополнительная информация о метаболизме
Метаболизм относится ко всем химическим реакциям, участвующим в превращении одной молекулы в другую. Основные функции метаболизма — хранение (т.е. преобразование определенных молекул в качестве источника энергии для различных клеточных процессов), для преобразования определенных молекул в качестве компонентов биомолекул (например, углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот), а также для удаления побочных продуктов, таких как азотистые отходы.
Метаболизм включает процессы роста, воспроизводства, реакции на окружающую среду, механизмы выживания, поддержание и поддержание структуры и целостности клеток. В этих химических реакциях используются различные ферменты. Метаболизм можно разделить на две категории: катаболизм и анаболизм. Катаболизм включает серию деструктивных химических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы, обычно высвобождая при этом энергию. Анаболизм включает последовательность химических реакций, которые создают или синтезируют молекулы из более мелких единиц, обычно требуя ввода энергии (АТФ) в процессе.
Нарушение или дисфункция обмена веществ называется нарушением обмена веществ.

Образное изображение анаболических и катаболических процессов.Источник: Мария Виктория Гонзага из BiologyOnline.com.

Происхождение слова: Греческий Metabalē («изменить»), от meta («изменить»), meta — + ballein («бросить»)
См. Также:

Связанные термины:

Дополнительная литература:

© BiologyOnline.com. Контент предоставлен и модерируется редакторами Biology Online.

Следующий

Энергия и обмен веществ | Безграничная биология

Роль энергии и метаболизма

Всем организмам требуется энергия для выполнения задач; метаболизм — это набор химических реакций, которые высвобождают энергию для клеточных процессов.

Цели обучения

Объясните важность обмена веществ

Основные выводы

Ключевые моменты

• Все живые организмы нуждаются в энергии для роста и воспроизводства, поддержания своей структуры и реагирования на окружающую среду; метаболизм — это набор процессов, делающих энергию доступной для клеточных процессов.
• Метаболизм — это комбинация химических реакций, которые являются спонтанными и высвобождают энергию, и химических реакций, которые не являются спонтанными и требуют энергии для протекания.
• Живые организмы должны получать энергию через пищу, питательные вещества или солнечный свет, чтобы выполнять клеточные процессы.
• Транспортировка, синтез и расщепление питательных веществ и молекул в клетке требует использования энергии.

Ключевые термины

• метаболизм : полный набор химических реакций, которые происходят в живых клетках
• биоэнергетика : исследование превращений энергии, происходящих в живых организмах
• энергия : работоспособность

Энергия и обмен веществ

Все живые организмы нуждаются в энергии для роста и воспроизводства, поддержания своей структуры и реагирования на окружающую среду.Метаболизм — это набор поддерживающих жизнь химических процессов, которые позволяют организмам преобразовывать химическую энергию, хранящуюся в молекулах, в энергию, которая может использоваться для клеточных процессов. Животные потребляют пищу, чтобы восполнить энергию; их метаболизм расщепляет углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты, чтобы обеспечить химическую энергию для этих процессов. В процессе фотосинтеза растения преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию, хранящуюся в молекулах.

Биоэнергетика и химические реакции

Ученые используют термин биоэнергетика для обсуждения концепции потока энергии через живые системы, такие как клетки.Клеточные процессы, такие как построение и разрушение сложных молекул, происходят в результате пошаговых химических реакций. Некоторые из этих химических реакций являются спонтанными и высвобождают энергию, тогда как другие требуют энергии для протекания. Все химические реакции, происходящие внутри клеток, включая те, которые используют энергию, и те, которые высвобождают энергию, являются метаболизмом клетки.

Большая часть энергии прямо или косвенно исходит от Солнца. : Большинство форм жизни на Земле получают энергию от Солнца.Растения используют фотосинтез для улавливания солнечного света, а травоядные животные поедают эти растения для получения энергии. Плотоядные животные поедают травоядных, а разлагатели переваривают растительную и животную материю.

Клеточный метаболизм

Каждое задание, выполняемое живыми организмами, требует энергии. Энергия необходима для выполнения тяжелой работы и упражнений, но люди также расходуют много энергии во время размышлений и даже во время сна. Для каждого действия, требующего энергии, происходит множество химических реакций, обеспечивающих химическую энергию системам тела, включая мышцы, нервы, сердце, легкие и мозг.

Живые клетки каждого организма постоянно используют энергию для выживания и роста. Клетки расщепляют сложные углеводы на простые сахара, которые клетка может использовать для получения энергии. Мышечные клетки могут потреблять энергию для построения длинных мышечных белков из небольших молекул аминокислот. Молекулы могут быть изменены и транспортироваться по клетке или могут быть распределены по всему организму. Так же, как энергия требуется как для строительства, так и для сноса здания, энергия требуется как для синтеза, так и для разрушения молекул.

Многие клеточные процессы требуют постоянного снабжения энергией, обеспечиваемой клеточным метаболизмом. Сигнальные молекулы, такие как гормоны и нейротрансмиттеры, должны быть синтезированы и затем транспортированы между клетками. Патогенные бактерии и вирусы попадают в организм и разрушаются клетками. Клетки также должны экспортировать отходы и токсины, чтобы оставаться здоровыми, и многие клетки должны плавать или перемещать окружающие материалы посредством биения клеточных придатков, таких как реснички и жгутики.

Питание дает энергию для таких действий, как полет. : Колибри нужна энергия, чтобы поддерживать длительные периоды полета.Колибри получает энергию от приема пищи и преобразования питательных веществ в энергию посредством ряда биохимических реакций. Летные мышцы птиц чрезвычайно эффективны в производстве энергии.

Типы энергии

Различные типы энергии включают кинетическую, потенциальную и химическую энергию.

Цели обучения

Различия между видами энергии

Основные выводы

Ключевые моменты

• Все организмы используют разные формы энергии для поддержания биологических процессов, которые позволяют им расти и выживать.
• Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движущимися объектами.
• Потенциальная энергия — это тип энергии, связанный со способностью объекта выполнять работу.
• Химическая энергия — это энергия, выделяющаяся при разрыве химических связей, которая может быть использована для метаболических процессов.

Ключевые термины

• химическая энергия : чистая потенциальная энергия, высвобождаемая или поглощаемая в ходе химической реакции.
• потенциальная энергия : энергия, которой обладает объект из-за его положения (в гравитационном или электрическом поле) или его состояния (в виде растянутой или сжатой пружины, в качестве химического реагента или благодаря наличию массы покоя).
• кинетическая энергия : энергия, которой обладает объект из-за его движения, равная половине массы тела, умноженной на квадрат его скорости.

Энергия — это свойство объектов, которое может быть передано другим объектам или преобразовано в другие формы, но не может быть создано или уничтожено. Организмы используют энергию, чтобы выжить, расти, реагировать на раздражители, воспроизводиться и для всех типов биологических процессов. Потенциальная энергия, хранящаяся в молекулах, может быть преобразована в химическую энергию, которая в конечном итоге может быть преобразована в кинетическую энергию, позволяющую организму двигаться.В конце концов, большая часть энергии, используемой организмами, преобразуется в тепло и рассеивается.

Кинетическая энергия

Энергия, связанная с движущимися объектами, называется кинетической энергией. Например, когда самолет находится в полете, он очень быстро движется по воздуху, выполняя работу по изменению своего окружения. Реактивные двигатели преобразуют потенциальную энергию топлива в кинетическую энергию движения. Крушащий шар может нанести большой урон даже при медленном движении.Однако все еще разрушающийся шар не может выполнять никакой работы и, следовательно, не имеет кинетической энергии. Ускоряющаяся пуля, идущий человек, быстрое движение молекул в воздухе, выделяющих тепло, и электромагнитное излучение, такое как солнечный свет, — все они обладают кинетической энергией.

Потенциальная энергия

Что, если тот же самый неподвижный шар для разрушения поднять на два этажа над автомобилем с краном? Если подвешенный шар для разрушения не движется, связана ли с ним энергия? Да, разрушающий шар обладает энергией, потому что разрушающий шар может выполнять свою работу.Эта форма энергии называется потенциальной энергией, потому что объект может выполнять работу в данном состоянии.

Объекты переносят свою энергию между потенциальным и кинетическим состояниями. Поскольку разрушающий шар неподвижно висит, он имеет [latex] \ text {0%} [/ latex] кинетическую и [latex] \ text {100%} [/ latex] потенциальную энергию. Как только мяч выпущен, его кинетическая энергия увеличивается по мере того, как мяч набирает скорость. В то же время мяч теряет потенциальную энергию, когда приближается к земле. Другие примеры потенциальной энергии включают энергию воды, удерживаемой за плотиной, или человека, который собирается прыгнуть с парашютом из самолета.

Зависимость потенциальной энергии от кинетической : Вода за плотиной имеет потенциальную энергию. Движущаяся вода, например, в водопаде или быстро текущей реке, обладает кинетической энергией.

Химическая энергия

Потенциальная энергия связана не только с расположением материи, но и со структурой материи. Пружина на земле обладает потенциальной энергией, если она сжата, как и натянутая резинка. Тот же принцип применим к молекулам. На химическом уровне связи, которые удерживают атомы молекул вместе, обладают потенциальной энергией.Этот тип потенциальной энергии называется химической энергией, и, как и вся потенциальная энергия, ее можно использовать для выполнения работы.

Например, химическая энергия содержится в молекулах бензина, которые используются в автомобилях. Когда газ воспламеняется в двигателе, связи в его молекулах разрываются, и выделяемая энергия используется для приведения в движение поршней. Потенциальная энергия, хранящаяся в химических связях, может использоваться для выполнения работы для биологических процессов. Различные метаболические процессы разрушают органические молекулы, чтобы высвободить энергию для роста и выживания организма.

Химическая энергия : Молекулы бензина (октановое число, указанная химическая формула) содержат химическую энергию. Эта энергия преобразуется в кинетическую энергию, которая позволяет автомобилю мчаться по гоночной трассе.

Метаболические пути

Анаболический путь требует энергии и строит молекулы, в то время как катаболический путь производит энергию и разрушает молекулы.

Цели обучения

Опишите два основных типа метаболических путей

Основные выводы

Ключевые моменты

• Метаболический путь — это серия химических реакций в клетке, которые создают и разрушают молекулы для клеточных процессов.
• Анаболические пути синтезируют молекулы и требуют энергии.
• Катаболические пути расщепляют молекулы и производят энергию.
• Поскольку почти все метаболические реакции происходят не спонтанно, белки, называемые ферментами, помогают облегчить эти химические реакции.

Ключевые термины

• катаболизм : деструктивный метаболизм, обычно включающий выделение энергии и расщепление материалов
• фермент : глобулярный белок, катализирующий биологическую химическую реакцию
• анаболизм : конструктивный метаболизм тела в отличие от катаболизма

Метаболические пути

Процессы производства и расщепления углеводных молекул иллюстрируют два типа метаболических путей.Метаболический путь — это последовательный ряд взаимосвязанных биохимических реакций, которые преобразуют молекулу или молекулы субстрата через ряд промежуточных продуктов метаболизма, в конечном итоге приводя к конечному продукту или продуктам. Например, один путь метаболизма углеводов расщепляет большие молекулы на глюкозу. Другой метаболический путь может превращать глюкозу в большие молекулы углеводов для хранения. Первый из этих процессов требует энергии и называется анаболическим. Второй процесс производит энергию и называется катаболическим.Следовательно, метаболизм состоит из этих двух противоположных путей:

1. Анаболизм (строительные молекулы)
2. Катаболизм (разрушение молекул)

Анаболические и катаболические пути : Анаболические пути — это те пути, которые требуют энергии для синтеза более крупных молекул. Катаболические пути — это те пути, которые генерируют энергию, расщепляя более крупные молекулы. Оба типа путей необходимы для поддержания энергетического баланса клетки.

Анаболические пути

Анаболические пути требуют ввода энергии для синтеза сложных молекул из более простых.Одним из примеров анаболического пути является синтез сахара из CO ₂ . Другие примеры включают синтез больших белков из строительных блоков аминокислот и синтез новых цепей ДНК из строительных блоков нуклеиновых кислот. Эти процессы имеют решающее значение для жизни клетки, происходят постоянно и требуют энергии, обеспечиваемой АТФ и другими высокоэнергетическими молекулами, такими как НАДН (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФН.

Катаболические пути

Катаболические пути включают разложение сложных молекул на более простые, высвобождая химическую энергию, хранящуюся в связях этих молекул.Некоторые катаболические пути могут захватывать эту энергию для производства АТФ, молекулы, используемой для питания всех клеточных процессов. Другие молекулы, запасающие энергию, такие как липиды, также расщепляются посредством аналогичных катаболических реакций, высвобождая энергию и производя АТФ.

Важность ферментов

Химические реакции в метаболических путях редко происходят спонтанно. Каждая стадия реакции ускоряется или катализируется белком, называемым ферментом. Ферменты важны для катализирования всех типов биологических реакций: тех, которые требуют энергии, а также тех, которые выделяют энергию.

Метаболизм углеводов

Организмы расщепляют углеводы для производства энергии для клеточных процессов, а фотосинтезирующие растения производят углеводы.

Цели обучения

Анализировать важность углеводного обмена для производства энергии

Основные выводы

Ключевые моменты

• Распад глюкозы, которую живые организмы используют для производства энергии, описывается уравнением: [латекс] {\ text {C}} _ ​​{6} {\ text {H}} _ {12} {\ text {O}} _ {6} +6 {\ text {O}} _ {2} \ rightarrow 6 {\ text {CO}} _ {2} +6 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} + \ text {энергия} [/ латекс].
• Процесс фотосинтеза, который растения используют для синтеза глюкозы, описывается уравнением: [латекс] 6 \ text {CO} _ {2} +6 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} + \ text { энергия} \ rightarrow {\ text {C}} _ ​​{6} {\ text {H}} _ {12} {\ text {O}} _ {6} +6 \ text {O} _ {2} [/ латекс].
• Потребляемая глюкоза используется для производства энергии в виде АТФ, который используется для выполнения работы и химических реакций в клетке.
• Во время фотосинтеза растения превращают световую энергию в химическую энергию, которая используется для создания молекул глюкозы.

Ключевые термины

• аденозинтрифосфат : многофункциональный нуклеозидтрифосфат, используемый в клетках в качестве кофермента, часто называемый «молекулярной единицей энергетической валюты» при внутриклеточном переносе энергии
• глюкоза : простой моносахарид (сахар) с молекулярной формулой C6h22O6; это основной источник энергии для клеточного метаболизма

Метаболизм углеводов

Углеводы — одна из основных форм энергии для животных и растений.Растения вырабатывают углеводы, используя световую энергию солнца (в процессе фотосинтеза), в то время как животные едят растения или других животных для получения углеводов. Растения хранят углеводы в длинных полисахаридных цепях, называемых крахмалом, в то время как животные хранят углеводы в виде молекулы гликогена. Эти большие полисахариды содержат много химических связей и, следовательно, хранят много химической энергии. Когда эти молекулы расщепляются во время метаболизма, энергия химических связей высвобождается и может быть использована для клеточных процессов.

Все живые существа используют углеводы как форму энергии. : Растения, такие как дуб и желудь, используют энергию солнечного света для производства сахара и других органических молекул. И растения, и животные (например, эта белка) используют клеточное дыхание для получения энергии из органических молекул, изначально производимых растениями

Производство энергии из углеводов (клеточное дыхание)

Метаболизм любого моносахарида (простого сахара) может производить энергию для использования клеткой.Избыточные углеводы хранятся в виде крахмала в растениях и в виде гликогена у животных, готовые к метаболизму, если потребность организма в энергии внезапно возрастет. Когда эта потребность в энергии увеличивается, углеводы расщепляются на составляющие моносахариды, которые затем распределяются по всем живым клеткам организма. Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) является типичным примером моносахаридов, используемых для производства энергии.

Внутри клетки каждая молекула сахара расщепляется в ходе сложной серии химических реакций.Поскольку химическая энергия высвобождается из связей в моносахариде, она используется для синтеза высокоэнергетических молекул аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ — это основная энергетическая валюта всех клеток. Точно так же, как доллар используется в качестве валюты для покупки товаров, клетки используют молекулы АТФ для немедленной работы и проведения химических реакций.

Распад глюкозы в процессе метаболизма — клеточное дыхание — можно описать уравнением:

[латекс] {C} _ {6} {H} _ {12} {O} _ {6} +6 {O} _ {2} \ rightarrow 6 {CO} _ {2} +6 {H} _ {2} О + энергия [/ латекс]

Производство углеводов (фотосинтез)

Растения и некоторые другие виды организмов производят углеводы в процессе, называемом фотосинтезом.Во время фотосинтеза растения превращают световую энергию в химическую энергию, превращая молекулы углекислого газа (CO ₂ ) в молекулы сахара, такие как глюкоза. Поскольку этот процесс включает в себя создание связей для синтеза большой молекулы, для его продолжения требуется ввод энергии (света). Синтез глюкозы путем фотосинтеза описывается этим уравнением (обратите внимание, что оно является обратным предыдущему уравнению):

[латекс] 6CO_ {2} +6 {H} _ {2} O + энергия \ rightarrow {C} _ {6} {H} _ {12} {O} _ {6} + 6O_ {2} [/ латекс]

В рамках химических процессов растений молекулы глюкозы могут объединяться с другими типами сахаров и превращаться в них.В растениях глюкоза хранится в форме крахмала, который может снова расщепляться на глюкозу посредством клеточного дыхания, чтобы поставлять АТФ.

Метаболизм и его интеграция (со схемой)

Прочтите эту статью, чтобы узнать о метаболизме и его интеграции.

Сотни реакций одновременно происходят в живой клетке в хорошо организованной и интегрированной манере. Весь спектр химических реакций, происходящих в живой системе, в совокупности называется метаболизмом.

Метаболический путь (или метаболическая карта) представляет собой серию ферментативных реакций для производства определенных продуктов. Термин метаболит применяется к субстрату, промежуточному продукту или продукту метаболических реакций.

Введение в метаболизм :

Метаболизм можно разделить на две категории (рис. 67.1).

1. Катаболизм:

Деградационные процессы, связанные с распадом сложных молекул на более простые с сопутствующим высвобождением энергии.

2. Анаболизм:

Биосинтетические реакции, включающие образование сложных молекул из простых предшественников. Четкое разграничение между катаболизмом и анаболизмом довольно сложно, поскольку есть несколько промежуточных звеньев, общих для обоих процессов.

Катаболизм :

Сама цель катаболизма — улавливать энергию биомолекул в форме АТФ и генерировать вещества (предшественники), необходимые для синтеза сложных молекул.Катаболизм происходит в три этапа (рис. 67.2).

1. Превращение сложных молекул в их строительные блоки:

Полисахариды расщепляются на моносахариды, липиды — на свободные жирные кислоты и глицерин, а белки — на аминокислоты.

2. Образование простых промежуточных продуктов:

Строительные блоки, полученные на стадии (1), разлагаются до простых промежуточных продуктов, таких как пируват и ацетил-КоА. Эти промежуточные продукты сложно идентифицировать как углеводы, липиды или белки.На стадии 2 улавливается небольшое количество энергии (в виде АТФ).

3. Окончательное окисление ацетил-КоА:

Ацетил-КоА полностью окисляется до CO ₂ , высвобождая НАДН и ФАДН ₂ , которые в конечном итоге окисляются с высвобождением большого количества энергии (в виде АТФ). Цикл Кребса (или цикл лимонной кислоты) — это общий метаболический путь, участвующий в окончательном окислении всех богатых энергией молекул. Этот путь принимает соединения углерода (пируват, сукцинат и т. Д.).) полученные из углеводов, липидов или белков.

Анаболизм :

Для синтеза большого разнообразия сложных молекул исходных материалов относительно мало. К ним относятся пируват, ацетил-КоА и промежуточные соединения цикла лимонной кислоты. Помимо доступности прекурсоров, анаболические реакции зависят от поступления энергии (в виде АТФ или ГТФ) и восстанавливающих эквивалентов (в виде НАДФН + Н ⁺ ).

Анаболические и катаболические пути необратимы и действуют независимо.Таким образом, метаболические пути происходят в определенных клеточных участках (митохондриях, микросомах и т. Д.) И контролируются различными регуляторными сигналами.

Термины «промежуточный метаболизм» и «энергетический метаболизм» также используются. Промежуточный метаболизм относится ко всему спектру катаболических и анаболических реакций, не связанных с нуклеиновыми кислотами. Энергетический метаболизм имеет дело с метаболическими путями, связанными с хранением и высвобождением энергии.

Типы метаболических реакций :

Биохимические реакции в основном бывают четырех типов:

1.Снижение окисления.

2. Групповой трансфер.

3. Перегруппировка и изомеризация.

4. Замыкание и разрыв углерод-углеродных связей.

Эти реакции катализируются определенными ферментами — на данный момент известно более 2000.

Методы, используемые для изучения метаболизма :

Метаболические реакции не происходят изолированно. Они взаимозависимы и интегрированы в определенные серии, которые составляют метаболические пути. Поэтому изучение метаболизма — непростая задача.К счастью, основные метаболические пути у большинства организмов практически идентичны. Несколько методов используются для выяснения биохимических реакций и метаболических путей.

Эти экспериментальные подходы можно условно разделить на 3 категории:

1. Использование целых организмов или их компонентов.

2. Применение метаболических зондов.

3. Применение изотопов.

Фактически используемые методы могут быть либо in vivo (в живой системе), либо in vitro (в пробирке), либо, что чаще, и тем и другим.

1. Использование всего организма или его компонентов:

(a) Целые организмы: тест на толерантность к глюкозе (GTT).

(b) Изолированные органы, срезы тканей, целые клетки, субклеточные органеллы и т. Д. Для выяснения биохимических реакций и метаболических путей.

2. Использование метаболических зондов:

Два типа метаболических зондов обычно используются для отслеживания биохимических путей. Это метаболические ингибиторы и мутации.

3.Применение изотопов.

Интеграция метаболизма :

Метаболизм — это непрерывный процесс с тысячами реакций, одновременно происходящих в живой клетке. Однако биохимики предпочитают представлять метаболизм в виде реакций и метаболических путей. Это сделано для удобства изложения и понимания. Мы изучили метаболизм углеводов, липидов и аминокислот. Теперь мы рассмотрим организм в целом и интегрируем обмен веществ, уделяя особое внимание энергетическим потребностям организма.

Спрос и предложение энергии :

Организмы обладают переменными потребностями в энергии; следовательно, предложение (ввод) также одинаково изменчиво. Израсходованное метаболическое топливо может быть сожжено (окислено до CO ₂ и H ₂ O) или сохранено для удовлетворения энергетических потребностей в соответствии с потребностями организма. В этом процессе АТФ служит энергетической валютой клетки (рис. 67.21).

Люди обладают огромной способностью потреблять пищу.Подсчитано, что человек может потреблять в 100 раз больше своей базовой потребности! Ожирение, заболевание, вызванное перееданием, в основном распространенное в богатых обществах, в первую очередь является следствием чрезмерного потребления.

Интеграция основных метаболических путей энергетического метаболизма :

Краткое описание взаимосвязи между важными метаболическими путями, связанными с метаболизмом топлива, изображенными на рис. 67.22, кратко описывается здесь.

1.Гликолиз:

При разложении глюкозы до пирувата (лактата в анаэробных условиях) образуется 8 АТФ. Пируват превращается в ацетил-КоА.

2. Окисление жирных кислот:

Жирные кислоты подвергаются последовательной деградации с высвобождением 2-углеродного фрагмента, а именно ацетил-КоА. Энергия улавливается в форме НАДН и ФАДН ₂ .

3. Разложение аминокислот:

Аминокислоты, особенно когда они потребляются в избытке, чем требуется для синтеза белка, разлагаются и используются для удовлетворения потребностей организма в топливе.Глюкогенные аминокислоты могут служить предшественниками для синтеза глюкозы посредством образования пирувата или промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты. Кетогенные аминокислоты являются предшественниками ацетил-КоА.

4. Цикл лимонной кислоты:

Ацетил-КоА — ключевой и распространенный метаболит, производимый из различных источников топлива (углеводов, липидов, аминокислот). Ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты и окисляется до CO ₂ . Таким образом, цикл лимонной кислоты является последним общим метаболическим путем окисления всех пищевых продуктов.Большая часть энергии улавливается в форме НАДН и ФАДН ₂ .

5. Окислительное фосфорилирование:

НАДН и ФАДН ₂ , продуцируемые различными метаболическими путями, в конечном итоге окисляются в цепи переноса электронов (ETC). ETC сочетается с окислительным фосфорилированием с образованием АТФ.

6. Шунт монофосфата гексозы:

Этот путь в первую очередь связан с высвобождением НАДФН и рибозы.НАДФН используется для биосинтеза нескольких соединений, включая жирные кислоты. Рибоза является важным компонентом нуклеотидов и нуклеиновых кислот (примечание: ДНК содержит дезоксирибозу).

7. Глюконеогенез:

Синтез глюкозы из неуглеводных источников составляет глюконеогенез. Некоторые соединения (например, пируват, глицерин, аминокислоты) могут служить предшественниками глюконеогенеза.

8. Метаболизм гликогена:

Гликоген — это форма хранения глюкозы, которая в основном находится в печени и мышцах.Он разлагается (гликогенолиз) и синтезируется (гликогенез) независимыми путями. Гликоген эффективно служит топливным резервом для удовлетворения потребностей организма в течение короткого периода времени (между приемами пищи).

Регуляция метаболических путей :

Метаболические пути, как правило, контролируются четырьмя различными механизмами:

1. Наличие подложек

2. Ковалентная модификация ферментов

3. Аллостерическая регуляция

4.Регуляция синтеза ферментов.

Детали этих регуляторных процессов обсуждаются в рамках отдельных метаболических путей.

3 типа метаболизма и как удовлетворить ваш

У каждого человека есть метаболизм. Но знаете ли вы, что существует три разных типа метаболизма?

Если вы когда-нибудь видели, как кто-то постоянно ест и не набирает ни фунта, тогда как вы могли смотреть на кусок торта и набирать вес, различные типы метаболизма могут помочь объяснить, почему.

Эти три типа метаболизма — эндоморф, эктоморф и мезоморф. И хотя эти слова, скорее всего, никогда не появятся в обычном разговоре, все же важно, чтобы вы понимали различия, знали свой тип метаболизма и то, как использовать эти знания для улучшения физической формы.

Давайте нырнем!

Эндоморфный метаболизм

Эндоморфы отличаются более мягким округлым телом или коротким коренастым телосложением. Если вы легко набираете мышцы и / или жир, но с трудом избавляетесь от жира, считайте себя эндоморфом.У эндоморфов медленный метаболизм, поэтому им легко набирать вес (большая часть которого приходится на жир, а не на мышцы).

Когда дело доходит до фитнеса и тренировок, сочетание кардио и силовых тренировок может помочь предотвратить ожирение. При соблюдении диеты вам нужно снизить потребление углеводов и увеличить количество белков и жиров. В большинстве случаев в добавках нет необходимости, если вы включаете в свой рацион достаточное количество белка.

Метаболизм эктоморфа

Люди с эктоморфным метаболизмом, как правило, меньше по телу и костной структуре.Они от природы худее, стройнее и им часто трудно набрать вес. У них быстрый метаболизм, что позволяет им сжигать калории быстрее, чем другие типы метаболизма. Чтобы набрать вес, эктоморфам обычно требуется огромное количество калорий.

Для эктоморфов тренировки должны быть сосредоточены на больших группах мышц. Убедитесь, что вы включаете сочетание кардио и силовых тренировок, уделяя больше внимания силовым тренировкам, чем кардио. Обычно лучше всего подходят тренировки, нацеленные на определенные группы мышц, а не на движения всего тела.

Как и в любой другой тренировочной программе, диета является важной частью результатов. Крахмалистые углеводы могут быть вашим лучшим другом, потому что они высококалорийны и дают вам энергию, необходимую для интенсивных тренировок. Поскольку эктоморфы должны потреблять такое большое количество калорий, добавки могут изменить правила игры. Также неплохо есть перед сном, чтобы предотвратить катаболизм мышц в ночное время.

Метаболизм мезоморфа

Типы метаболизма мезоморфов, также называемые телом спортсмена, обычно имеют прямоугольную форму и мускулистое телосложение.Этот тип набирает жир легче, чем эктоморф, поэтому вам нужно следить за потреблением калорий. Им также легче похудеть, чем эндоморфам. Это считается идеальным видом для бодибилдинга.

Почему имеет значение тип метаболизма

Нередко можно считать себя сочетанием двух или более различных типов метаболизма. Большинство людей обнаруживают, что они совпадают с двумя.

Причина, по которой важно определить свой тип (типы) метаболизма, заключается в его роли в вашем распорядке фитнеса.Ваш метаболизм определяет, как ваше тело превращает калории в энергию, подобно тому, как автомобиль использует бензин для езды.

Некоторые типы метаболизма потребляют топливо сразу после попадания в ваше тело (это эктоморфы). Другие могут позволить топливу немного постоять перед его использованием (часто бывает у мезоморфов и эндоморфов).

Понимание вашего метаболизма и того, как он работает для , ваше тело может дать вам лучший шанс заставить пищу работать на вас. Это означает, что вы должны кормить свое тело правильными продуктами, которые позволят вам быстрее достичь своих целей, будь то наращивание мышц или избавление от жира.

Как улучшить свой метаболизм, независимо от типа телосложения

Если вы не удовлетворены природой метаболизма, вы будете рады узнать, что вы можете сделать, чтобы улучшить скорость метаболизма. Давайте посмотрим на некоторые из ваших вариантов:

Наращивание мышц

Muscle сжигает калории, даже когда вы не тренируетесь. В исследовании 48 женщин с избыточным весом группа, которая тренировалась с отягощениями, продемонстрировала более высокий метаболизм, чем те, кто выполнял аэробные упражнения или не выполнял никаких упражнений.

Ешьте белок

Прием пищи стимулирует ваш метаболизм, поскольку требует дополнительной энергии для обработки всей пищи, которую вы принимаете. Белок вызывает наибольший термический эффект пищи и может повысить ваш метаболизм до 30% по сравнению с 10% для углеводов и 3% для жиров.

Пить холодную воду

Питьевая холодная вода дает один-два удара по скорости метаболизма. Во-первых, он может увеличить метаболизм в состоянии покоя на 30% примерно через час после его употребления.А если вы пьете холодную воду, ваш метаболизм также увеличивается, поскольку ваше тело пытается повысить свою температуру.

Ешьте небольшие обеды и закуски

Употребление меньших количеств с более короткими интервалами предотвращает переход вашего тела в режим голодания и поддерживает метаболизм. Это заставляет ваш метаболизм постоянно сжигать топливо вместо того, чтобы делать старт-стоп, который обычно бывает при трех больших приемах пищи в день.

Высыпайтесь полной ночью

Недостаток сна может сказаться на метаболизме, что является одной из причин, почему его часто связывают с ожирением.Было показано, что сон увеличивает выработку гормона, подавляющего голод, лептина, и снижает выработку гормона голода грелина.

Подставка вместо сиденья

Сидение сравнивают с новым курением. Однако исследования показывают, что стоя на работе можно сжечь на 174 калории больше, чем сидя. Сжигание калорий поддерживает ваш метаболизм, поэтому, если возможно, замените стул стоячим.

Как мы уже писали в недавнем сообщении в блоге, бурый жир сжигается быстрее, чем белый.Бурый жир выделяет тепло — процесс, называемый термогенезом. Его основная роль — превращать пищу в тепло тела. Когда вы потребляете больше полезных жиров, они превращаются в бурый жир и не задерживаются в организме надолго.

Масло эму богато липидами, которые являются строительными блоками бурого жира. Он также содержит всю цепочку жирных кислот, и когда вы сможете сбалансировать эту цепочку в своем рационе, производство бурого жира увеличится. Добавки масла эму могут быть отличным дополнением к вашему здоровью и фитнесу из-за их положительного влияния на обмен веществ.

Настоящее внимание должно быть сосредоточено на ваших фитнес-целях и работе с ними. Если ваш метаболизм медленный, то сосредоточение внимания на способах его улучшения должно быть главным приоритетом. А если ваш метаболизм настолько быстрый, что вы не получаете желаемых результатов, то правильные добавки могут помочь поддержать ваше потребление калорий.

Ознакомьтесь с нашей линией добавок и продуктов на основе масла эму и узнайте, как они могут дать вам необходимый толчок.

Метаболизм — Принципы биологии

Метаболизм организма — это сумма всех химических реакций, происходящих в организме.Эти химические реакции делятся на две основные категории:

• Анаболизм: строительные полимеры (большие молекулы, в которых нуждается клетка).
• Катаболизм: разрушение полимеров с высвобождением энергии.

Это означает, что метаболизм состоит из синтеза (анаболизма) и деградации (катаболизма) ( Рисунок 1 ).

Рисунок 1 Катаболические пути — это те пути, которые генерируют энергию за счет разрушения более крупных молекул. Анаболические пути — это те, которые требуют энергии для синтеза более крупных молекул.Оба типа путей необходимы для поддержания энергетического баланса клетки.

Важно знать, что химические реакции метаболических путей не происходят сами по себе. Каждая стадия реакции ускоряется или катализируется белком, называемым ферментом . Ферменты важны для катализирования всех типов биологических реакций — как тех, которые требуют энергии, так и тех, которые выделяют энергию. Вернитесь к главе о ферментах, если вам нужно напоминание по этой теме.

Рассмотрим метаболизм сахара (углевода).Это классический пример одного из многих клеточных процессов, которые используют и производят энергию. Живые существа потребляют сахар в качестве основного источника энергии, потому что молекулы сахара имеют много энергии, хранящейся в их связях. По большей части фотосинтезирующие организмы, такие как растения, производят эти сахара. Во время фотосинтеза растения используют энергию (первоначально солнечного света) для преобразования газообразного углекислого газа (CO ₂ ) в молекулы сахара (например, глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ ).Они потребляют углекислый газ и выделяют кислород в качестве побочного продукта. Эта реакция кратко описана следующим образом:

6CO ₂ + 6H ₂ O–> C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

Вспомните из химии, что сокращение «CO ₂ » означает «один атом углерода, ковалентно связанный с двумя атомами кислорода». Вода, «H ₂ O» — это два атома водорода, ковалентно связанные с одним атомом кислорода. А «C ₆ H ₁₂ O ₆ » имеет 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, которые ковалентно связаны вместе.

Двуокись углерода (CO2) содержит один атом углерода, ковалентно связанный с двумя атомами кислорода. Предоставлено: wikimedia Глюкоза содержит 6 атомов углерода, 6 атомов кислорода и 12 атомов водорода. Предоставлено: Бен, 2006. Викимедиа. Всеобщее достояние.

Процесс производства глюкозы из углекислого газа и воды требует затрат энергии, потому что глюкоза содержит больше энергии в своих молекулярных связях, чем углекислый газ.

Напротив, молекулы-накопители энергии, такие как глюкоза, расходуются на расщепление для использования своей энергии.Реакцию, которая собирает энергию молекулы сахара в клетках, нуждающихся в кислороде для выживания, можно описать обратной реакцией на фотосинтез. В этой реакции расходуется кислород и выделяется углекислый газ в качестве побочного продукта. Реакция резюмируется как:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ -> 6H ₂ O + 6CO ₂

Обе эти реакции включают много этапов.

Процессы производства и расщепления молекул сахара иллюстрируют два примера метаболических путей.Метаболический путь представляет собой серию химических реакций, в которых исходная молекула изменяется, шаг за шагом, через ряд промежуточных продуктов метаболизма, в конечном итоге давая конечный продукт. В примере метаболизма сахара первый путь метаболизма синтезирует сахар из более мелких молекул, а другой путь расщепляет сахар на более мелкие молекулы.

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии.OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

.