Presnova in energija

Izmenjava snovi in ​​energije

Skupnost procesov preoblikovanja snovi in ​​energije, ki se pojavljajo v živih organizmih, ter izmenjava snovi in ​​energije med telesom in okoljem. Presnova in energija sta osnova življenja organizmov in sta eden najpomembnejših posebnih znakov žive snovi, ki ločujeta življenje od neživega. V presnovo ali presnovo sodelujejo različni encimski sistemi, ki jih zagotavlja najzahtevnejša regulacija na različnih ravneh. V procesu metabolizma se snovi, ki vstopajo v telo, pretvorijo v lastne snovi tkiva in v končne izdelke, ki se izločijo iz telesa. Med temi preobrazbami se energija sprosti in absorbira..

Celični metabolizem opravlja štiri glavne posebne funkcije: črpanje energije iz okolja in pretvarjanje v energijo makroergičnih (visoko ergičnih) spojin v količini, ki zadostuje vsem energetskim potrebam celice; tvorba eksogenih snovi (ali priprava v končni obliki) vmesnih spojin, ki so predhodniki visoko molekularnih komponent celice; sinteza beljakovin (beljakovine), nukleinskih kislin (nukleinske kisline), ogljikovih hidratov (ogljikovih hidratov), ​​lipidov (lipidov) in drugih celičnih sestavin iz teh predhodnikov; sinteza in uničenje posebnih biomolekul, katerih nastajanje in razpadanje sta povezana z opravljanjem specifičnih funkcij dane celice.

Da bi razumeli bistvo metabolizma in energije v živi celici, moramo upoštevati njeno energijsko identiteto. Vsi deli celice imajo približno enako temperaturo, tj. celica je izotermalna. Različni deli celice se malo razlikujejo po pritisku. To pomeni, da celice ne morejo uporabljati toplote kot vira energije, ker pri konstantnem tlaku je mogoče delo izvajati le pri prenosu toplote iz toplejše cone v manj ogrevano cono. Tako lahko živo celico štejemo za izotermalni kemični stroj.

Z vidika termodinamike so živi organizmi odprti sistemi, saj izmenjujejo tako energijo kot materijo z okoljem in hkrati preoblikujejo oba. Vendar živi organizmi niso v ravnotežju z okoljem, zato jih lahko imenujemo neenakomerni odprti sistemi. Kljub temu, ko se določen čas opazujejo v kemični sestavi telesa, vidne spremembe ne pridejo. Toda to ne pomeni, da kemikalije, ki sestavljajo telo, ne preoblikujejo nobene preobrazbe. Nasprotno, nenehno in dokaj intenzivno se posodabljajo, kar lahko ocenimo po hitrosti vključevanja stabilnih izotopov in radionuklidov, vnesenih v celico kot del enostavnejših predhodnih snovi v kompleksne telesne snovi. Navidezno konstantnost kemične sestave organizmov pojasnjujejo s tako imenovanim stacionarnim stanjem, tj. takšno stanje, v katerem se hitrost prenosa snovi in ​​energije iz medija v sistem natančno uravnoteži s hitrostjo njihovega prenosa iz sistema v medij. Tako je živa celica neravnotežni odprt stacionarni sistem.

Glede na obliko, v kateri celice prejemajo ogljik in energijo iz okolja, jih lahko razdelimo v velike skupine. Glede na obliko proizvedenega ogljika se celice delijo na avtotrofne celice - "samohranilke", pri čemer se kot edini vir ogljika uporablja ogljikov dioksid (ogljikov dioksid, ogljikov dioksid).2, iz katerih so sposobni sestaviti vse spojine, ki vsebujejo ogljik, in tiste, ki jih potrebujejo, in heterotrofne - "jesti na račun drugih", ki ne morejo absorbirati CO2 in sprejemanje ogljika v obliki sorazmerno zapletenih organskih spojin, kot je na primer glukoza. V odvisnosti od oblike porabljene energije so celice fototrofi - ki neposredno uporabljajo energijo sončne svetlobe in kemotrofi - živijo zaradi kemične energije, sproščene med redoks reakcijami (glejte Tkivno dihanje). Velika večina avtotrofnih organizmov je fototrofov. To so zelene celice višjih rastlin, modrozelene alge, fotosintetske bakterije. Heterotrofni organizmi se najpogosteje obnašajo kot kemotrofi. Heterotrofi vključujejo vse živali, večino mikroorganizmov, nefosintetične rastlinske celice. Izjema je majhna skupina bakterij (vodik, žveplo, železo in denitrificirajo), ki so kemotrofi v obliki porabljene energije, hkrati pa je CO zanje vir ogljika2, tistih. na podlagi tega jih je treba uvrstiti med avtotrofe.

Heterotrofne celice lahko razdelimo na dva velika razreda: aerobe, ki uporabljajo kisik kot končni sprejemnik elektronov v verigi prenosa elektronov, in anaerobe, kjer so druge snovi takšni sprejemniki. Mnoge celice - fakultativni anaerobi - lahko obstajajo tako v aerobnih kot tudi v anaerobnih pogojih. Druge celice - vezani anaerobi - sploh ne morejo porabiti kisika in celo umreti v svoji atmosferi.

Če upoštevamo odnose organizmov v biosferi kot celoti, lahko vidite, da so v smislu prehrane vsi nekako povezani med seboj. Temu pojavu pravimo sinterofija (hranjenje). Fototrofi in heterotrofi se medsebojno prehranjujejo. Prvi, ki jih fotosintezirajo organizmi, tvorijo iz CO, ki ga vsebuje atmosfera2 organske snovi (npr. glukoza) in sproščajo kisik v ozračje; slednji v procesu metabolizma uporabljajo glukozo in kisik ter kot končni presnovni produkt vračajo CO v ozračje2. Ta ogljikov cikel v naravi je tesno povezan z energijskim ciklom. Med fotosintezo se sončna energija pretvori v kemijsko energijo reduciranih organskih molekul, ki jo heterotrofi uporabljajo za pokrivanje svojih energijskih potreb. Kemična energija, ki jo heterotrofi, zlasti višji organizmi, prejemajo iz okolja, se delno pretvori neposredno v toploto (ohranja konstantno telesno temperaturo), delno pa v druge oblike energije, povezane z različnimi vrstami dela: mehansko (krčenje mišic), električno (vodenje živčni impulz), kemični (biosintetski procesi, ki se pojavljajo s absorpcijo energije), delo, povezano s prenosom snovi skozi biološke membrane (žleze, črevesje, ledvice itd.). Vse te vrste dela je mogoče skupno upoštevati pri proizvodnji toplote..

Med metabolizmom in izmenjavo energije obstaja ena temeljna razlika. Zemlja ne izgubi in ne dobi nobene opazne količine snovi. Snov v biosferi se izmenjuje v zaprtem ciklu itd. večkrat uporabljen. Izmenjava energije je drugačna. Ne kroži v zaprtem ciklu, ampak se delno razprši v zunanji prostor. Zato je za vzdrževanje življenja na Zemlji potreben stalen priliv sončne energije. V enem letu se v procesu fotosinteze na svetu absorbira približno 10 21 kalorij sončne energije. Čeprav predstavlja le 0,02% celotne Sončeve energije, je neizmerno večja od energije, ki jo uporabljajo vsi stroji, ustvarjeni s človeškimi rokami. Količina snovi, ki sodeluje v vezju, je prav tako velika. Tako letni promet ogljika znaša 33․10 9 t.

Drug nič manj pomemben element živih organizmov kot ogljik je dušik. Potreben je za sintezo beljakovin in nukleinskih kislin. Glavna rezerva dušika na Zemlji je ozračje, skoraj 4 /5 sestavljen iz molekularnega dušika. Vendar pa zaradi kemijske inertnosti atmosferskega dušika večina živih organizmov ne absorbira. Le bakterije, ki pritrjujejo dušik, imajo možnost obnoviti molekularni dušik in ga tako prevesti v vezano stanje. Vezani dušik naredi neprekinjen cikel v naravi. Zmanjšan dušik, ki v zemljo vstopi v obliki amoniaka kot presnovnega produkta živali ali ga tvorijo bakterije, ki pritrjujejo dušik, mikroorganizmi tal oksidirajo do nitritov in nitratov, ki v tla vstopijo v višje rastline, kjer se reducirajo, da tvorijo aminokisline (aminokisline), amonijak in številne druge izdelke, ki vsebujejo dušik. Te spojine vstopijo v telo živali, ki jedo rastlinsko hrano, nato v telo mesojedih živali, ki jedo rastlinojede, in se še vedno v obnovljeni obliki vrnejo v noč, po kateri se celoten cikel znova ponovi.

Bruto (skupna) izmenjava snovi in ​​energije. Zakoni ohranjanja snovi in ​​energije so služili kot teoretična podlaga za razvoj najpomembnejše metode za preučevanje metabolizma in energije - vzpostavitev ravnovesja, tj. določitev količine energije in snovi, ki vstopijo v telo in ga zapustijo v obliki toplote in končnih produktov metabolizma. Za določitev ravnovesja snovi so potrebne dovolj natančne kemijske metode in poznavanje načinov, kako se različne snovi izločajo iz telesa. Znano je, da so beljakovine, lipidi in ogljikovi hidrati glavna hranila. Praviloma je za oceno vsebnosti beljakovin v hrani in razkrojnih proizvodih dovolj določiti količino dušika oz. skoraj ves dušik v hrani najdemo v beljakovinah, vključno v nukleoproteinih; v poskusih za določitev dušikove ravnovesja je mogoče zanemariti nepomembno količino dušika, ki je del nekaterih lipidov in ogljikovih hidratov. Določanje lipidov in ogljikovih hidratov v živilih zahteva posebne metode, saj je za končne produkte presnove lipidov in ogljikovih hidratov skoraj izključno CO2 in vodo.

Pri analizi končnih presnovnih produktov je treba upoštevati načine njihove izolacije iz telesa. Dušik se izloča predvsem z urinom, lahko pa tudi z blatom in v majhni količini skozi kožo, lase, nohte (glejte Presnovo dušika). Ogljik se sprošča skoraj izključno v obliki CO2 skozi pljuča, nekaj pa se izloči z urinom in iztrebki. Vodik se izloča v obliki N2O predvsem z urinom in skozi pljuča (vodna para), pa tudi skozi kožo in z blatom.

Energetska bilanca se določi na podlagi kalorične vrednosti vnesenih živilskih snovi in ​​količine sproščene toplote, ki jo je mogoče izmeriti ali izračunati. Upoštevati je treba, da se lahko kalorična vrednost, ki jo dobimo s sežiganjem snovi v kalorimetrični bombi, razlikuje od fiziološke kalorične vrednosti, ker nekatere snovi v telesu ne izgorijo v celoti, ampak tvorijo končne produkte presnove, ki so sposobni nadaljnje oksidacije. To se nanaša predvsem na beljakovine, katerih dušik se izloči iz telesa predvsem v obliki sečnine, ki zadržuje nekaj potencialne rezerve kalorij. Pomembna količina, ki označuje lastnosti presnove posameznih snovi, je koeficient dihanja (DC), ki je številčno enak razmerju volumna izdihanega CO2 do prostornine absorbiranega O2. Kalorična vrednost, DC in količina proizvedene toplote, izračunana na 1 liter porabljene O2 za različne snovi so različne. Fiziološka kalorična vrednost (v kcal / g) je za ogljikove hidrate - 4,1; lipidov - 9,3; beljakovine - 4,1; vrednost proizvodnje toplote (v kcal na 1 liter porabljene О2) za ogljikove hidrate - 5,05; lipidov - 4,69; beljakovine - 4,59.

Presnovno hitrost in energijo lahko določimo z neposrednimi in posrednimi metodami. Pri neposrednih metodah s pomočjo velikega kalorimetra prenos toplote določimo z najfinejšim merjenjem temperature, hkrati pa izvedemo popolno določitev ravnotežja posameznih živilskih snovi. Pri posrednih metodah, veliko enostavnejših, merijo le določene menjalne parametre, najpogosteje porabljeno količino2 in izolirani CO2 za določen čas in poleg tega za oceno intenzivnosti presnove beljakovin določimo količino dušika, ki se v tem času izloči z urinom. Ker je vsebnost dušika v beljakovinah približno konstantna in v povprečju znaša 16 g na 100 g beljakovin, 1 g sproščenega dušika ustreza 6,25 1 beljakovin, ki sodelujejo v presnovi. Če poznate količino beljakovin, presnanih med poskusom, izračunajte, koliko O2 šla na oksidacijo beljakovin in koliko CO2 izločajo se zaradi beljakovin. Ti zneski se odštejejo od skupne vrednosti O2 in CO2, izmerjeno med poskusom. Rezultat je tako imenovani neproteinski O2 in CO2. Iz njihovega razmerja poiščite neproteinske DK. S pomočjo podatkov, prikazanih v preglednici 1, največji neproteinski DC najdejo toplotne proizvode zaradi neproteinskih snovi in ​​deleža ogljikovih hidratov in lipidov v tej proizvodnji toplote. Tako na podlagi podatkov o količini absorbiranega O2, izdihne CO2 in dušik, ki se v določenem obdobju izloči z urinom, lahko izračunamo proizvodnjo toplote in določimo količine beljakovin, ogljikovih hidratov in lipidov, ki se v tem obdobju katabolizirajo..

Vrednosti dihalnega koeficienta, proizvodnje toplote in kaloričnega ekvivalenta, kisika pri uživanju mešanic lipidov in ogljikovih hidratov različnih sestavkov

| Vrednost | Delež proizvodnje toplote (v | Vrednost proizvodnje toplote, |

| dihal | odstotkov) | preračunano na 1 liter |

| (DK) | zaradi | zaradi lipidov | kalorični ekvivalent (kcal |

| 0,71 | 0 | 100 | 4,686 |

| 0,75 | 15,6 | 84.4 | 4.739 |

| 0,80 | 33.4 | 66.6 | 4.801 |

| 0,82 | 40.3 | 59.7 | 4.825 |

| 0,85 | 50.7 | 49.3 | 4.862 |

| 0,90 | 67.5 | 32.5 | 4.924 |

| 0,95 | 84.0 | 16.0 | 4.855 |

| 1.00 | 100 | 0 | 5,047 |

Vpliv različnih pogojev na metabolizem in energijo. Presnovna hitrost, ocenjena s skupnimi izdatki energije, se lahko razlikuje glede na številne pogoje in predvsem na fizično delo. Vendar se v stanju popolnega počitka metabolizem in energija ne ustavi in ​​za zagotavljanje neprekinjenega delovanja notranjih organov, vzdrževanje mišičnega tonusa itd. Se porabi določena količina energije.

Za oceno posameznih značilnosti metabolizma določimo hitrost presnove v standardnih pogojih: s popolnim fizičnim in duševnim počitkom, ležanjem, vsaj 14 ur po zadnjem obroku, pri sobni temperaturi, ki zagotavlja občutek ugodja. Nastala vrednost se imenuje glavna izmenjava. Pri mladih moških je glavni metabolizem 1300-1600 kcal / dan. (1 kcal na 1 kg telesne teže na uro). Pri ženskah je bazalna presnovna stopnja 6-10% nižja kot pri moških. S starostjo (začenši od 5 let) se osnovna presnovna stopnja nenehno zmanjšuje (od 52,7 kcal / m 2 / h pri šestletnih dečkih na 34,2 kcal / m 2 / h pri moških, starih 75-79 let). S povečanjem telesne temperature za 1 ° se intenzivnost bazalnega metabolizma pri ljudeh poveča za približno 13%. Zvišanje intenzivnosti bazalnega metabolizma opazimo tudi pri znižanju temperature okolice pod ugodno. Ta postopek prilagajanja (kemična termoregulacija) je povezan s potrebo po vzdrževanju stalne telesne temperature.

Pri primerjavi glavnega metabolizma pri ljudeh z različno telesno maso so ugotovili, da se glavni metabolizem intenzivira s povečanjem telesne velikosti (vendar ne v sorazmerju z njeno maso). BpribližnoBoljša korespondenca je opazna med glavno izmenjavo in velikostjo telesne površine, saj telesna površina v veliki meri določa izgubo toplote telesa s prevodnostjo in sevanjem.

Odločilni vpliv na količino metabolizma in energije ima telesna aktivnost. Glavni metabolizem med intenzivno telesno aktivnostjo glede na porabo energije je lahko 10-krat večji od začetne glavne presnove, v zelo kratkih obdobjih (na primer pri plavanju na kratkih razdaljah) pa celo 100-krat. Skupno dnevno kalorično potrebo telesa določa predvsem vrsta opravljenega dela (tabela 2).

Normalne vrednosti dnevne energetske potrebe mestnega prebivalstva glede na vrsto dejavnosti (podatki Inštituta za prehrano Akademije medicinskih znanosti ZSSR)

| Spol | Intenzivne skupine in dnevne potrebe po energiji |

| Moški | 2600-2800 kcal | 2800-3000 kcal | 2900—3200 kcal | 3400—3700 kcal |

| Ženske | 2200-2400 kcal | 2350-2550 kcal | 2500—2700 kcal | 2900–3150 kcal |

Opomba: 1. skupina: duševni delavci; upravljavci sodobne tehnologije; zaposleni, katerih delo ni povezano z izdatki za fizično delo. 2. skupina: komunikacijski delavci, prodajalci, medicinske sestre, medicinske sestre, vodniki, šivalni stroji itd. 3. skupina: stroji, tekstilni delavci, izdelovalci čevljev, vozniki prevoza, pralnice, poštarji itd. 4. skupina: nemehanizirani delavci, pa tudi rudarji, rudarji, gradbeni delavci, metalurzi itd..

Na presnovo in energijo pomembno vpliva posebna lastnost živilskih snovi, imenovana njihovo specifično dinamično delovanje (SDD). Opaženo je bilo, da se po jedi prenos toplote v telesu poveča za količino, ki presega število kalorij, ki jih vsebuje zaužena hrana. Ta lastnost, ki je pri različnih hranilih različna, smo imenovali njihovo specifično dinamično delovanje. Najvišji SDD so beljakovine. Splošno sprejeto je, da jemanje beljakovin s potencialno kalorično vrednostjo 100 kcal poveča osnovno hitrost presnove na 130 kcal, to je beljakovin SDD na 30%. SDD ogljikovih hidratov in maščob je v razponu od 4 do 6%. Mehanizem diabetesa ni le v tem, da prehranjevanje spodbuja aktivnost prebavnega aparata, saj se sladkorna bolezen, na primer aminokisline, manifestira tudi, ko jih dajemo intravensko. Glavno pri mehanizmu diabetesa je treba upoštevati vpliv hrane na vmesni metabolizem. Tako so izračuni pokazali, da je število kalorij, porabljenih za tvorbo 1 mola ATP med presnovo beljakovin, približno 30% večje kot pri izmenjavi maščob in ogljikovih hidratov.

Vmesni metabolizem. Nabor kemičnih transformacij snovi, ki se zgodijo v telesu, od trenutka, ko vstopijo v krvni obtok in do končnih presnovnih produktov, se sprostijo iz telesa, imenujemo vmesna ali intersticijska presnova (vmesni metabolizem). Vmesni metabolizem lahko razdelimo na dva procesa: katabolizem (disimilacija) in anabolizem (asimilacija). Katabolizem je encimsko cepitev relativno velikih organskih molekul, ki se v višjih organizmih praviloma izvaja po oksidativni poti. Katabolizem spremlja sproščanje energije, ki jo vsebujejo kompleksne strukture organskih molekul, in njeno shranjevanje v obliki energije fosfatnih vezi ATP. Anabolizem je encimska sinteza celičnih komponent z veliko molekulsko maso, kot so polisaharidi, nukleinske kisline, beljakovine, lipidi, pa tudi nekateri njihovi biosintetski predhodniki iz preprostejših spojin. Anabolični procesi se pojavljajo s porabo energije. Katabolizem in anabolizem se pojavita v celicah hkrati in sta med seboj neločljivo povezana. Pravzaprav jih ne bi smeli obravnavati kot dva ločena procesa, temveč kot dve plati enega splošnega procesa - metabolizma, v katerem so transformacije snovi tesno prepletene s preobrazbami energije.

Podrobna analiza presnovnih poti kaže, da je razpad bistvenih hranilnih snovi v celici vrsta zaporednih encimskih reakcij, ki sestavljajo tri glavne stopnje katabolizma. Na prvi stopnji se velike organske molekule razbijejo v svoje specifične strukturne bloke. Torej, polisaharidi se razgradijo na heksoze ali pentoze, beljakovine do aminokislin, nukleinske kisline do nukleotidov in nukleozidov, lipidi na maščobne kisline, glicerol in druge snovi. Vse te reakcije potekajo večinoma hidrolično (glej hidroliza), količina energije, sproščena v tej fazi, pa je zelo majhna - manjša od 1%. Na drugi stopnji katabolizma nastajajo še enostavnejše molekule in število njihovih vrst se znatno zmanjša. Zelo pomembno je, da se v drugi fazi oblikujejo proizvodi, ki so skupni za izmenjavo različnih snovi. Ti izdelki so ključne spojine, ki so, kot kaže, vozlišča, ki povezujejo različne poti presnove. Takšne spojine vključujejo, na primer, piruvat (piruvična kislina), ki je posledica razpada ogljikovih hidratov, lipidov in številnih aminokislin; acetil CoA; kombiniranje katabolizma maščobnih kislin, ogljikovih hidratov in aminokislin; α-ketoglutarna kislina, oksaloacetat (oksacetna kislina), fumarat (fumarna kislina) in sukcinat (jantarna kislina), tvorjena iz različnih aminokislin itd. Proizvodi, pridobljeni v drugi fazi katabolizma, vstopijo v tretjo stopnjo katabolizma, ki je znan kot trikarboksilni cikel kisline (terminalna oksidacija, cikel citronske kisline, Krebsov cikel). V tej fazi se vsi izdelki na koncu oksidirajo v CO.2 in vodo. Skoraj vso energijo, ki se sprošča v drugi in tretji stopnji katabolizma.

Proces anabolizma poteka tudi skozi tri stopnje. Izhodne snovi zanjo so tisti proizvodi, ki se v tretji fazi katabolizma podvržejo preobrazbi. Tako je tretja stopnja katabolizma hkrati prva, začetna stopnja anabolizma. Reakcije, ki potekajo na tej stopnji, imajo dvojno funkcijo. Po eni strani sodelujejo v končnih fazah katabolizma, na drugi strani pa služijo tudi za anabolične procese, oskrbujejo s predhodniki snovi za nadaljnje faze anabolizma. Pogosto se takšne reakcije imenujejo amfibolične. Na tej stopnji se na primer začne sinteza beljakovin. Začetne reakcije tega procesa lahko štejemo za nastanek nekaterih α-keto kislin. V naslednji, drugi fazi se te aminokisline pretvorijo v aminokisline, ki se v tretji fazi anabolizma združijo v polipeptidne verige. Kot rezultat vrste zaporednih reakcij pride tudi do sinteze nukleinskih kislin, lipidov in polisaharidov. Šele v 60-70 letih. 20. stoletje izkazalo se je, da poti anabolizma niso enostaven preobrat procesov katabolizma. To je posledica energijskih značilnosti kemičnih reakcij. Nekatere reakcije katabolizma so skoraj nepovratne, ker nepremostljive energetske ovire preprečujejo njihov pretok v nasprotni smeri. Med evolucijo so se razvile tudi druge obvodne reakcije, povezane s porabo energije makroergičnih spojin.

Katabolične in anabolične poti se praviloma razlikujejo glede na lokalizacijo v celici (Celica). Na primer, oksidacija maščobnih kislin z acetatom poteka z uporabo nabora mitohondrijskih encimov, medtem ko sintezo maščobnih kislin katalizira drug sistem encimov, ki se nahajajo v citosolu. Zaradi različne lokalizacije lahko hkrati nastanejo katabolični in anabolični procesi v celici.

Tako so presnovne poti izjemno raznolike. Vendar pa je v tej raznolikosti mogoče videti manifestacijo neverjetne enotnosti, ki je najbolj značilna in posebnost presnove. Ta enotnost je, da biokemične reakcije od bakterij do najbolj močno diferenciranega tkiva višjega organizma niso samo zunanje podobne, na primer v enačbah ravnovesja in zunanjih vplivih, ampak so v vseh podrobnostih popolnoma enake. Kot drugo manifestacijo te enotnosti je treba šteti ciklični pojav najpomembnejših presnovnih procesov, ki ga opazimo tudi po celotni evolucijski poti, na primer cikel trikarboksilne kisline, cikel sečnine, pot pentoze itd. Očitno so se same biokemijske reakcije, izbrane in fiksirane med evolucijo, in cikličnost njihovega poteka pokazala. optimalno za zagotavljanje fizioloških funkcij telesa.

Uravnavanje metabolizma in energije. Za celični metabolizem je značilna visoka stabilnost in hkrati pomembna spremenljivost. Obe lastnosti, ki predstavljata dialektično enotnost, zagotavljata nenehno prilagajanje celic in organizmov na spreminjajoče se okoljske in notranje pogoje. Torej hitrost katabolizma določi potreba po energiji v danem trenutku. Prav tako je hitrost biosinteze celičnih komponent določena glede na potrebe določenega trenutka. Na primer celica sintetizira aminokisline s hitrostjo, ki omogoča zadostno tvorbo minimalne količine beljakovin, ki jih potrebuje. Takšna varčnost in prožnost metabolizma je mogoča le, če obstajajo dovolj subtilni in občutljivi mehanizmi za njeno uravnavanje. Regulacija presnovnih procesov poteka na različnih ravneh naraščajoče kompleksnosti. Najpreprostejša vrsta regulacije vpliva na vse osnovne parametre, ki vplivajo na hitrost encimskih reakcij (glejte Encimi). Ti parametri vključujejo pH medija (glej vodikov indeks), koncentracijo koencima, substrata, reakcijskega produkta, prisotnost aktivatorjev ali inhibitorjev itd. Spreminjanje vsakega od njih lahko poveča ali zmanjša hitrost reakcije. Na primer, kopičenje kislih produktov lahko pH medija preseže nad optimalne vrednosti za določen encim in tako zavira encimski proces. Pogosto je substrat sam inhibitor encima, njegova prisotnost v visoki koncentraciji lahko povzroči zaustavitev reakcije..

Naslednja stopnja regulacije zapletenih presnovnih procesov se nanaša na multienzimske reakcije, ki so strogo zaporedje preobrazb in jih katalizira cel sistem encimov. V takem sistemu obstajajo regulativni encimi, ki se običajno nahajajo v začetnih povezavah reakcijske verige. Regulativni encimi na splošno inhibirajo končni produkt določenega presnovnega zaporedja. T.O. takoj ko količina reakcijskega produkta doseže določeno koncentracijo, se njegovo nadaljnje tvorjenje preneha.

Tretja raven uravnavanja presnovnih procesov je genska kontrola, ki določa hitrost sinteze encimov, ki se lahko močno razlikuje. Uravnavanje na ravni genov lahko privede do povečanja ali zmanjšanja koncentracije nekaterih encimov beljakovin, do spremembe vrste encimov (Encimi), do spremembe relativne vsebnosti več oblik encima v celici, ki se, ki vodijo po isti reakciji, razlikujejo po fizikalno-kemijskih lastnostih. Končno se lahko v nekaterih primerih hkrati pojavi indukcija ali regresija celotne skupine encimov. Genska regulacija je zelo specifična, ekonomična in ponuja veliko možnosti za nadzor metabolizma. Vendar pa je v veliki večini celic aktiviranje genov počasen proces. Običajno se čas, ki je potreben, da induktor ali represor bistveno vpliva na koncentracijo encimov, meri v urah. Zato ta oblika regulacije ni primerna za tiste primere, ko je potrebna takojšnja sprememba metabolizma..

Pri ljudeh in višjih živalih obstajata še dva nivoja, dva mehanizma uravnavanja metabolizma in energije, ki se razlikujeta v tem, da medsebojno povezujeta metabolizem, ki se dogaja v različnih tkivih in organih, ter ga tako usmerjata in prilagajata, da opravlja funkcije, ki so neločljive celice in celotno telo kot celoto. Enega od teh mehanizmov nadzira endokrini sistem. Hormoni, ki jih proizvajajo endokrine žleze, delujejo kot kemični mediatorji, ki spodbujajo ali zavirajo določene presnovne procese v drugih tkivih ali organih. Na primer, ko trebušna slinavka začne proizvajati manj inzulina, v celice vstopi manj glukoze, kar povzroči številne sekundarne presnovne učinke, zlasti zmanjšanje biosinteze maščobnih kislin iz glukoze in povečanje tvorbe ketonskih teles (ketonskih teles) v jetrih. Somatotropni hormon (rastni hormon) ima nasprotni učinek inzulina.

Druga raven regulacije, značilna za ljudi in višje živali, je živčna regulacija, ki je najvišja stopnja regulacije, njena najbolj popolna oblika. Živčni sistem, zlasti njegovi osrednji oddelki, opravljajo najvišje integrativne funkcije v telesu. Sprejemanje signalov iz okolja in od notranjih organov, c.n.s. jih pretvori v živčne impulze in jih usmeri v tiste organe, v katerih je za izvajanje določene funkcije trenutno potrebna sprememba hitrosti metabolizma. Najpogosteje živčni sistem svojo regulacijsko vlogo izvaja prek endokrinih žlez, tako da poveča ali zavira pretok hormonov v kri. Vpliv čustev na metabolizem je dobro znan, na primer predhodno povečanje metabolizma in energije pri športnikih, povečana proizvodnja adrenalina in s tem povezano povečanje koncentracije glukoze v krvi pri študentih med izpiti itd. V vseh primerih je regulativni učinek živčnega sistema na metabolizem in energijo zelo primerna in vedno usmerjena v najučinkovitejšo prilagoditev telesa na spreminjajoče se pogoje.

Motena presnova in energija sta v ozadju poškodb organov in tkiv, kar vodi v nastanek bolezni (bolezen). Spremembe, ki se pojavljajo med kemijskimi reakcijami, spremljajo večji ali manjši premiki v procesih tvorjenja energije in absorbiranja energije. Obstajajo 4 ravni, na katerih lahko pride do motenj presnove in energije: molekularna; celični; organ in tkivo; cel organizem. Motnje presnove in energije na kateri koli od teh ravni so lahko primarne ali sekundarne. V vseh primerih se realizirajo na molekularni ravni, pri kateri spremembe v presnovi in ​​energiji vodijo do patoloških motenj v telesu.

Normalen potek presnovnih reakcij na molekularni ravni je posledica harmonične kombinacije katabolizma in anabolizma. Če se katabolični procesi motijo, najprej nastanejo energetske težave, motena je regeneracija ATP, pa tudi oskrba z začetnimi substrati anabolizma, potrebnih za biosintetske procese. Po drugi strani pa primarne ali povezane s spremembami procesov katabolizma, poškodbe anaboličnih procesov vodijo v motnje razmnoževanja funkcionalno pomembnih spojin - encimov, hormonov itd. Kršitev različnih delov metaboličnih verig je po svojih posledicah neenaka. Najpomembnejše, globoke patološke spremembe katabolizma se pojavijo, ko je biološki oksidacijski sistem med blokado encimov tkiv dihanja, hipoksije itd. Ali če so poškodovani mehanizmi konjugacije dihal tkiva in oksidativne fosforilacije (na primer disociacija dihal tkiva in oksidativna fosforilacija med tirotoksikozo). V teh primerih celice izgubijo svoj glavni vir energije, skoraj vse oksidativne reakcije katabolizma so blokirane ali izgubijo sposobnost kopičenja sproščene energije v molekulah ATP. Pri zaviranju reakcij cikla trikarboksilne kisline se proizvodnja energije med katabolizmom zmanjša za približno dve tretjini. V nasprotju z običajnim potekom glikoliznih procesov (glikoliza, glikogenoliza) telo izgubi sposobnost prilagajanja hipoksiji, kar se kaže predvsem v delovanju mišičnega tkiva. Kršitev uporabe ogljikovih hidratov, edinstvenega metaboličnega vira energije v razmerah pomanjkanja kisika, je eden od razlogov za znatno zmanjšanje mišične moči pri bolnikih z diabetesom mellitusom. Slabljenje glikolitičnih procesov otežuje presnovno uporabo ogljikovih hidratov (glejte metabolizem ogljikovih hidratov), ​​vodi v hiperglikemijo, prehod bioenergije na lipidne in beljakovinske substrate, na zaviranje cikla trikarboksilne kisline, ki je posledica pomanjkanja oksalno-ocetne kisline. Obstajajo pogoji za kopičenje podoksidiranih presnovkov - ketonska telesa, razgraditev beljakovin se intenzivira, intenzivira se glukoneogeneza. Razvijajo se acetonemija, azotemija, acidoza.

Izkoriščanje lipidov (glej presnovo maščob) je težko, če zaviramo procese lipolize (hidrolizno cepljenje molekul različnih lipidov), zaviramo aktivacijo maščobnih kislin, fosforilacijo glicerola. Na zadnja dva procesa vpliva zlasti nezadostna regeneracija makroergičnih spojin.

Katabolizem beljakovin in aminokislin lahko oslabi zaradi odstopanj v procesih proteolize, transaminacije, deaminacije, cepitve ogljikovih okosti aminokislin in odpovedi sistemov za nevtralizacijo dušika.

Okvare v sistemu biosinteze beljakovin in nukleinskih kislin so najpomembnejše pri kršitvi anabolizma. Razlog za kršitev sinteze nukleinskih kislin in beljakovin je lahko blokada posameznih stopenj sinteze nukleotidov in esencialnih aminokislin. Kršitev glukoneogeneze - proces anabolizma ogljikovih hidratov - pomembno vpliva na vzdrževanje energijske homeostaze telesa. Še posebej pomembno je zaviranje encimov, ki katalizirajo številne ključne reakcije glikolize in glukoneogeneze. Pomanjkanje teh encimov kot posledica oslabitve njihove sinteze je možno z nizko stopnjo izločanja ACTH in kortikosteroidov.

Biosinteza lipida se lahko poslabša s pomanjkanjem biotina (glejte Vitamini), pa tudi z zmanjšanjem intenzivnosti reakcij pentozne poti, kar zagotavlja obnovo reakcij biosinteze. Pomanjkanje holina, metionina, nenasičenih maščobnih kislin, citidil trifosfatov vpliva na sintezo fosfolipidov. Pomanjkanje pentoz, ki se pojavi, ko je pot pentoze blokirana, znatno zavira sintezo nukleotidov, koencimov nukleotidne narave (glejte Koencime) in nukleinskih kislin.

Do močnih presnovnih in energijskih motenj, povezanih z neravnovesjem metabolizma, pride do motenj sinteze biološko aktivnih snovi, zlasti derivatov aminokislin (mediatorjev, hormonov itd.)..

V primeru motenj presnove in energije na celični ravni se primarno poškodujejo biološke membrane (glej Biološke membrane), kar pomeni kršitev normalnega odnosa celice z okoljem, pa tudi kršitev celičnega metabolizma. Motena je optimalna lokalizacija znotrajceličnih encimov, transmembranski transport, presnovo presnovnega presnovka med različnimi organeli celice. V primeru poškodbe lizosomalnih membran se lahko začne avtoliza citosolnih komponent z lizosomalnimi encimi, če je motena notranja membrana mitohondrijev, se ustavi nastajanje ATP in drugih. Spremembe jedrske ovojnice in poškodbe kromatinskih struktur vodijo do motenj pri prenosu genetskih informacij na citosol in preprečujejo nadzor delovanja kromatina iz steroidnih hormonov in znotrajceličnih regulatorjev sinteze beljakovin. Rezultat kršitve normalne porazdelitve kromosomskega materiala med celično delitvijo (v zgodnjih fazah embriogeneze) so lahko kromosomske bolezni (glejte Dedne bolezni) s hudimi presnovnimi in energijskimi motnjami. Presnovne motnje na ravni celičnih struktur se lahko pojavijo kot posledica avtoimunskih procesov.

Glede na specifično vlogo različnih organov in sistemov, kadar je njihova funkcija oslabljena, trpi odnos med medceličnim metabolizmom in okoljem, poslabšanje celic na spremembe v okoljskih pogojih ali poslabšanje stalnosti presnove v notranjem okolju telesa in regulativnih procesov je oslabljeno. Še posebej nevarna je kršitev bioenergetike možganov. Rezervne energetske zmogljivosti omogočajo možganom, da zdržijo prenehanje dobave energijskih substratov (predvsem glukoze) in kisika za največ 3-5 minut, kar določa kratkotrajno reverzibilnost tako imenovane klinične smrti.

Na ravni celotnega organizma je v primeru motenj presnove in energije vodilni pomen motnja regulativnih procesov (izguba regulatornih signalov, njihovo ojačanje ali disordukcija zaradi hipo-, hiper- in disfunkcije centralnega živčnega sistema in endokrinih žlez). Tako izguba innervacije organov in tkiv kot prekomerni ali perverzni impulzi vodijo do trofičnih motenj (trofičnih). Mehanizmi teh motenj so povezani s spremembo normalnih interakcij mediatorjev s celicami, diskoordinacijo ali izgubo funkcionalnih odnosov v različnih delih živčnega sistema. Slabljenje ali povečanje sinteze hormonov, motnje procesov njihovega odlaganja, sproščanje, transport, interakcija z receptorji ciljnih celic, inaktivacija so vzrok za značilne presnovne motnje in energijo telesa kot celote, tako kot sladkorna bolezen (glej Diabetes mellitus), razpršena. strupeni goiter (glej Difuzna strupena goiterja), debelost hipofize (glej Debelost) in drugi. Ekstremni manifestaciji teh motenj sta debelost in kaheksija, ki ju spremljajo globoke motnje v koordinaciji katabolizma in anabolizma..

Motnje presnove in energije lahko povzročijo delovanje zunanjih in notranjih dejavnikov. Zunanji dejavniki vključujejo kvalitativne in količinske spremembe v sestavi hrane, eksogene strupene snovi (vključno z bakterijskimi strupi) in prodor patogenih mikroorganizmov in virusov v telo. Pomanjkanje esencialnih aminokislin (aminokislin) in maščobnih kislin (maščobne kisline), mikroelementi (mikroelementi), vitamini (vitamini), prehransko neravnovesje v razmerju beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov, neusklajenost količinskega (v kalorični vrednosti) in kvalitativne sestave hrane s specifičnimi porabami energije v telesu, pomembni premiki v velikosti parcialnega tlaka O2 in CO2 v vdihanem zraku pojavljanje v ozračju ogljikovega monoksida CO, dušikovih oksidov, drugih strupenih plinov, zaužitje ionov težkih kovin, arzenovih spojin, cianidov, rakotvornih snovi itd. vodijo v presnovne in energetske motnje. Končna tarča vseh teh dejavnikov so encimi.

Notranji dejavniki, ki povzročajo presnovne in energetske motnje, vključujejo gensko določene presnovne motnje encimov (glejte Fermentopathies), transportne beljakovine (hemoglobin, transferrin, ceruloplasmin itd.), Imunoglobuline, beljakovinske in peptidne hormone, strukturne beljakovine bioloških membran itd. Kot posledica gensko določene blokade katerega koli encima ali encimskega sistema se kopičijo njihovi nekonvertirani substrati - biosintetski predhodniki motene presnovne faze. Blokiranje hidroliznih encimov vodi v razvoj akumulacijskih bolezni (bolezni kopičenja) (glikogenoze, glikozidoze, lipidoze, mukopolisaharidoze itd.). V drugih primerih se kopičijo presnovki, ki imajo strupeno delovanje na telo s sekundarno inhibicijo nekaterih encimov (na primer galaktozo ali galakto v galaktosemiji, fenilpiruvično kislino v fenilketonuriji itd.). Kršitev normalne sinteze nekaterih posebej pomembnih funkcionalnih beljakovin, kot je hemoglobin (hemoglobinopatije), vodi v hudo tkivno hipoksijo ali v druga, nič manj nevarna stanja. Znano je veliko drugih tako imenovanih molekulskih bolezni, katerih narava presnovnih in energijskih motenj je odvisna od funkcionalne vloge okvarjenega proteina.

Posebno mesto zasedajo presnovne in energetske motnje med malignostmi tkiv. Maligna rast očitno temelji na motenju procesov sinteze beljakovin. Vse nadaljnje presnovne in energetske motnje so sekundarnega izvora..

Za neenakomerne, večsmerne spremembe metabolizma in energije, ki vodijo do zmanjšanja prilagoditvenih sposobnosti telesa in prispevajo k nastanku bolezni, je značilno staranje. Primarni mehanizmi staranja so povezani s spremembami v procesu sinteze beljakovin. S staranjem se količina presnovno aktivnih beljakovin zmanjšuje, masa presnovno inertnih beljakovin pa se, nasprotno, povečuje. Pri starejših ljudeh se intenzivnost obnavljanja beljakovin zmanjšuje, razmerja različnih frakcij beljakovin se spreminjajo. Torej, v starosti se vsebnost globulinov v krvi poveča, koncentracija albumina se zmanjša in s tem se zmanjša vrednost koeficienta albumin-globulin (koeficient albumin-globulin). S staranjem se vsebnost in aktivnost posameznih encimov, razmerje izoencimov, intenzivnost njihove sinteze spreminjajo neenakomerno, kar ustvarja podlago za kršitev številnih presnovnih ciklov.

S staranjem se pojavijo tudi specifične motnje v presnovi ogljikovih hidratov, ki so povezane s spremembo aktivnosti glikolitičnih encimov. Znižanje tolerance za ogljikove hidrate je v veliki meri odvisno od zmanjšanja krvnega insulina, spremembe izoencimskega spektra hekokinaze in zmanjšanja zmožnosti tkiv, da se odzovejo na hormone. Zelo pomembno je zmanjšanje starosti delovanja jeter, ki sprošča glikogen.

Motnje v presnovi lipidov, ki se pojavijo med staranjem, prispevajo k razvoju ateroskleroze. S starostjo se poveča skupna vsebnost lipidov v krvi in ​​tkivih, poveča se količina holesterola, zlasti povezanega z beljakovinami, trigliceridi, neesterificiranimi maščobnimi kislinami. V starejši in senilni starosti se vsebnost holesterola in trigliceridov v lipoproteinih nizke in zelo nizke gostote poveča, medtem ko se pri lipoproteinih z visoko gostoto ne spremeni. Pri ljudeh, starih 60–74 let, se v krvi in ​​tkivih vsebnost aterogenih lipoproteinov - lipoproteinov nizke in zelo nizke gostote - poveča. Zmanjšanje aktivnosti lipoproteinske lipaze, premiki v razmerju procesov sinteze in razgradnje trigliceridov, holesterola, moteni oksidativni procesi v presnovi lipidov, kopičenje lipidnih peroksidov v tkivih, hormonska regulacija lipogeneze in lipoliza so zelo pomembni pri genezi motenj lipidne presnove med staranjem..

Vrednost glavnega metabolizma pri starejših in starejših ljudeh nenehno pada. Senilni organizem postane bolj občutljiv na pomanjkanje kisika. S staranjem se stopnja dihanja mnogih tkiv (miokarda, možganov, ledvic itd.) Zmanjšuje, intenzivnost ne le oksidacije, ampak tudi fosforilacije se zmanjšuje, število mitohondrijev v celicah se zmanjšuje, kar omejuje sposobnost celice, da tvori makroergične spojine. Skupaj z inhibicijo dihanja tkiv se v številnih tkivih poveča intenzivnost glikolize, aktivira se oksidativna stopnja pentoz fosfatne poti in zmanjša se intenzivnost njegove neoksidacijske stopnje. Celoten kompleks sprememb metabolizma in energije med staranjem omejuje funkcionalnost celic in organov in prispeva k razvoju njihove pomanjkljivosti pri velikih obremenitvah.

Presnovne in energetske motnje se ugotovijo na podlagi rezultatov raziskav krvnih komponent, urina, drugih telesnih tekočin, materiala, dobljenega z biopsijo itd. Celotna ocena presnovnih in energijskih motenj se lahko določi z določitvijo osnovne vrednosti presnove, dušikovega ravnovesja (glejte presnovo dušika), vrednosti dihalnega koeficienta, premiki kislinsko-bazičnega ravnovesja (kislinsko-bazično ravnovesje) in drugi parametri. Podrobnejše informacije dobimo v študijah koncentracije posameznih presnovkov, normalnih in patoloških, ki se običajno ne tvorijo ali niso prisotni v bioloških tekočinah. O lokaliziranju motenj organov, o globini poškodbe celične strukture, pa tudi o naravi encima nam študije encimskega spektra in aktivnosti serumskih encimov omogočajo presojo. Stopnjo neusklajenosti regulativnih procesov metabolizma in energije lahko ocenimo s preučevanjem aktivnosti in koncentracije hormonov, mediatorjev, prostaglandinov, cikličnih nukleotidov itd..

Kršitve presnovne stalnosti, ki kažejo na spremembe njene nevroendokrine regulacije, ugotovljene z uporabo biokemičnega krvnega testa, se torej odkrijejo na neposreden način. Vendar pa so podatki o medceličnih presnovnih procesih, ki temeljijo na podatkih biokemičnega krvnega testa, lahko le posredni. V nekaterih primerih je razjasnitev možna pri pregledu materiala, dobljenega z biopsijo organa ali tkiva. Študija krvnih celic (levkociti, eritrociti) kot vzorčni celični sistemi lahko postane vir dodatnih posrednih podatkov. Pri oceni presnovnih sprememb v c.n.s. še posebej pomembna je biokemična in citološka analiza cerebrospinalne tekočine.

Zdravljenje presnovnih in energijskih bolezni temelji na izbiri ustrezne prehrane, hormonski terapiji, uporabi snovi, ki imajo izrazito naklonjenost posameznim endokrinim žlezam, parenteralni prehrani in specifičnemu zdravljenju bolezni, ki je temeljni vzrok presnovnih motenj. Zdravljenje presnovnih in energijskih motenj pri molekularnih boleznih je poleg dietetske terapije simptomatsko. Temeljna rešitev problema zdravljenja teh bolezni je povezana predvsem z uspehi genskega inženiringa (genskega inženiringa) in usmerjene regulacije aktivnosti encimov.

Splošna načela za popravljanje motenega metabolizma in energije pri otrocih so naslednja: najučinkovitejša metoda za obnovo motenega metabolizma in energije pri otrocih je dietna terapija; encimska terapija in indukcija številnih encimov z dajanjem hormonov nadledvične skorje, ščitnice, pa tudi nekaterih zdravil in vitaminov; vsak poseg v presnovne procese bolnega otroka je treba nadzorovati z ustreznimi biokemijskimi testi.

Glavni način preprečevanja presnovnih in energijskih motenj je znanstveno zasnovan na kvalitativni in količinski sestavi, utrjen, vsebuje vse elemente v sledovih, tako imenovano uravnoteženo prehrano, zaščito okolja pred prodiranjem strupenih snovi, preprečevanje nalezljivih bolezni, stresnih situacij, optimalen način dela in počitka. V primerih endogenih motenj (molekularnih bolezni) sta zelo pomembna zgodnja diagnoza in prehrana.

Presnova in energija pri otrocih. Anabolični procesi se v plodu močno aktivirajo v zadnjih tednih nosečnosti. Takoj po rojstvu pride do aktivne prilagoditve presnove na prehod v dihanje z atmosferskim kisikom. Pri dojenčku in prvih letih življenja opazimo največjo hitrost presnove in energijo, nato pa pride do rahlega zmanjšanja bazalnega metabolizma.

V zgodnjem otroštvu so z različnimi okužbami in motnjami hranjenja še posebej pogoste motnje homeostaze, toksični sindrom, dehidracija (glej Dehidracija telesa), acidoza in beljakovinsko-energetska podhranjenost. Kršitve anaboličnih procesov se kažejo z zaviranjem rasti, kar je lahko povezano z nezadostnim izločanjem rastnega hormona, nanizmom, hipotiroidizmom, pa tudi s hipovitaminozo (glej pomanjkanje vitaminov), rahitrom in kroničnimi vnetnimi procesi. Nalezljive bolezni, ki se pojavijo s poškodbami živčnega sistema, vodijo v moteno presnovo lipidov, zlasti v proces mielinizacije možganov, kar povzroči zamudo otrokovega nevropsihičnega razvoja. Večina dednih presnovnih bolezni se manifestira v povojih in zgodnjem otroštvu (glej Dedne bolezni, Fermentopatije). Najpogostejše patologije presnove lipidov vključujejo stanja, kot so debelost, pa tudi hiperlipoproteinemija, ki so dejavniki tveganja za koronarno srčno bolezen in hipertenzijo. Kršitve genskega nadzora sinteze imunoglobulinov lahko povzročijo razvoj imunskih pomanjkljivosti (glejte Imunopatologija). Nestabilnost regulacije metabolizma ogljikovih hidratov v zgodnjem otroštvu ustvarja predpogoje za pojav hipoglikemičnih reakcij, acetonemičnega bruhanja. Juvenilne oblike diabetes mellitusa se pojavijo zgodaj (glej Diabetes mellitus). Pogosto je vzrok presnovnih motenj pri otrocih pomanjkanje elementov v sledovih.

V obdobju pubertete (puberteta) pride do nove reorganizacije metabolizma, ki se pojavi pod vplivom spolnih hormonov (spolni hormoni).

Opaženo je tako imenovano pubertetno rast zaradi delovanja spolnih hormonov. Rastni hormon ne igra pomembne vloge pri pospeševanju rasti pubertete, vsekakor pa se njegova koncentracija v krvi v tem obdobju ne poveča. Nedvomno spodbuden učinek na metabolizem v pubertalnem obdobju zagotavlja aktiviranje delovanja ščitnice. Domnevamo tudi, da se med puberteto (puberteto) intenzivnost lipolitičnih procesov zmanjšuje.

Regulacija homeostaze postane najbolj stabilna v adolescenci, zato skoraj ni nobenih hudih kliničnih sindromov, povezanih z moteno uravnavanje metabolizma, ionsko sestavo telesnih tekočin, kislinsko-baznim ravnovesjem.

Bibliografija: Berkovič E.M. Energetski metabolizem v normi in patologiji, M., 1964; Buznik I.M. Izmenjava energije in prehrana, M., 1978, bibliogr.; Vanyushin B.F. in Berdyshev G.D. Molekularno genetski mehanizmi staranja, M., 1977; Veltishchev Yu.E., Ermolaev M.V., Ananenko A.A. in Knjazev Yu.A. Presnova pri otrocih, M., 1983; Davydovsky I.M. Splošna človeška patologija. M., 1969; Labori A. Regulacija presnovnih procesov, trans. s Francozi., M., 1970; McMurray W. Presnova pri ljudeh, trans. iz angleščine., M., 1980; Metzler D.E. Biokemija, per. iz angleščine., t. 1–3, M., 1980; Nyoshholm E. in Start K. Uredba metabolizma, trans. iz angleščine., M., 1977.

Zdravstvena presnova:
Resnica in zmote
o presnovi

Zakaj je metabolizem za vsakogar drugačen in kako ga vzdrževati normalno

Besedilo: Olga Lukinskaya

BESEDILO "METABOLIZEM" POGOSTO UPORABLJAJO NA MESTO IN NE DAJO NA MESTO, vendar vsi popolnoma ne razumejo, kaj je metabolizem in po katerih zakonih deluje. Da bi to razumeli, smo vprašali športnega nutricionista, člana Mednarodnega združenja športnih ved (ISSA) Leonida Ostapenka in kliničnega psihologa, ustanovitelja Klinike za motnje prehranjevanja Ane Nazarenko, kaj morate vedeti o presnovi in ​​kako ne škodovati telesu, ko ga želite spremeniti.

Kaj je metabolizem?

Presnova ali metabolizem združuje vse kemijske reakcije v telesu. Pojavljajo se neprestano in vključujejo katabolizem - uničenje beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov za energijo in "gradbene materiale" - in anabolizem, to je ustvarjanje celic ali sintezo hormonov in encimov. Naša koža, nohti in lasje ter vsa ostala tkiva se redno posodabljajo: za njihovo izgradnjo in okrevanje po poškodbah (na primer za celjenje ran) potrebujemo "opeke" - predvsem beljakovine in maščobe - ter "delovno silo" - energijo. Vse to se imenuje presnova..

Pod metabolizmom se misli na kroženje energije, ki je potrebna za take procese. Njeni stroški so v glavnem izmenjava kalorij, ki gredo k ohranjanju telesne temperature, delu srca, ledvic, pljuč in živčnega sistema. Mimogrede, z glavno izmenjavo 1.300 kalorij je 220 od njih možgansko delo. Presnovo lahko razdelimo na glavno (ali bazalno), ki se pojavlja nenehno, tudi v sanjah, in dodatno, povezano s katero koli dejavnostjo razen počitka. Vsi živi organizmi, vključno z rastlinami, imajo metabolizem: verjamejo, da ima колиber najhitrejši metabolizem in lenobnost najpočasnejša.

Kaj vpliva na hitrost presnove

Pogosto slišimo izraza "počasen metabolizem" ali "hiter metabolizem": pogosto pomenita sposobnost ohranjanja harmonije brez omejitev pri hrani in telesni dejavnosti ali, nasprotno, težnjo po lažji pridobivanju teže. Toda hitrost presnove se odraža ne samo na videzu. Pri ljudeh s hitrim metabolizmom porabijo več energije hkrati za vitalne funkcije, kot sta delo srca in možganov, kot tisti, ki imajo počasen metabolizem. Z enakimi obremenitvami lahko ena oseba zajtrkuje in kosila s rogljički, v trenutku pokuri vse prejete kalorije, druga pa hitro pridobiva na teži - to pomeni, da ima različne bazalne hitrosti presnove. Odvisno je od številnih dejavnikov, na mnoge na katere ni mogoče vplivati..

Presnovni dejavniki, ki jih ni mogoče popraviti, imenujemo statični: dednost, spol, tip telesa, starost. Vendar pa obstajajo pogoji, na katere lahko vplivamo. Takšni dinamični parametri vključujejo telesno težo, psiho-čustveno stanje, organizacijo prehrane, raven proizvodnje hormonov, telesno aktivnost. Menjalni tečaj je odvisen od medsebojnega vplivanja naštetega. Če pravilno prilagodite dejavnike druge skupine, lahko do neke mere pospešite ali upočasnite metabolizem. Rezultat bo odvisen od značilnosti genetike in stabilnosti celotnega presnovnega sistema..

Internet je poln kalkulatorjev, ki vam omogočajo, da izračunate hitrost bazalnega metabolizma na podlagi samo spola, starosti in indeksa telesne mase, toda kaj v resnici je, ni tako enostavno ugotoviti. Normalna presnova je tista, ki zagotavlja vse potrebe telesa po energiji in hranilih brez simptomov zdravstvenih težav; s pravilno izmenjavo se vsa tkiva posodobijo z normalno hitrostjo. V ozadju škodljivih lepotnih standardov, ki poudarjajo harmonijo, se verjame, da je počasen metabolizem slab in hiter metabolizem dober. Vendar pa je lahko prehitra izmenjava tudi škodljiva..

← Kako delovanje ščitnice vpliva na metabolizem

Včasih se pojavi pospešen metabolizem z motnjami hormonskega statusa in lahko pri otrocih in mladostnikih povzroči težave pri tvorbi kosti in mišic, oslabljeno imuniteto, omamljanje rasti, menstrualne nepravilnosti, tahikardijo in anemijo. Nekatere bolezni, kot je ihtioza, spremlja tudi pospešen metabolizem: naša težava je govorila o težavah, povezanih s tem. Počasi presnova povzroči prekomerno kopičenje telesne maščobe in debelost, kar lahko poveča tveganje za srčne bolezni, visok krvni tlak in diabetes.

Presnova se upočasnjuje s starostjo: po Leonidu Ostapenku je povprečno 5% na vsakih deset let živelo po 30-40 (vendar so to zelo približne, povprečne ocene). Glavni razlogi so spremembe v hormonskem stanju, pa tudi zmanjšana gibljivost in zmanjšana mišična masa. Tudi stresne razmere, kot sta nosečnost in porod, lahko privedejo do sprememb v bazalni presnovi. Zdravniki imenujejo zgodnje faze nosečnosti anabolično stanje: materino telo hrani zaloge hranil za nadaljnje potrebe - tako svoje kot zarodke. V kasnejših fazah pa je vključeno katabolično stanje: da se plod normalno razvije, raven glukoze in maščobnih kislin v krvi naraste.

Po porodu nekateri ne morejo shujšati nekaj kilogramov tako enostavno kot prej, drugi pa nasprotno. V idealnem primeru bi se moralo pri popolnoma zdravi osebi, ki živi v ugodnem okolju, po nosečnosti telo vrniti v prejšnje ravnovesje. V resnici se to ne zgodi vedno - endokrini sistem pogosto doživlja stres, podoben udarcu kladiva na uro: kot vse prestave so na mestu, a ura se mudi ali zaostaja. Hormonske spremembe po porodu se lahko pojavijo v obliki tiroiditisa (vnetja ščitnice), sindroma prevlade estrogena, ko jih je v telesu preveč ali sindroma adrenalinske utrujenosti, pri katerem nadledvične žleze proizvajajo preveč adrenalina in malo kortizola. Vse to se odraža v razpoloženju in na nagnjenosti k lažjemu okrevanju ali hujšanju. Na žalost je nemogoče natančno napovedati, kako se bosta po porodu spremenila hormonsko ravnovesje in metabolizem..

Ali je mogoče neodvisno spremeniti hitrost presnove

Vpliv na metabolizem je le s kršitvami. Na primer, v primeru disfunkcije ščitnice, ki proizvaja tiroksin, tako imenovani hormon presnove. Kadar je ščitnica hipofunkcionalna - stanje, ko nastaja nezadostna količina njenih hormonov - se metabolizem upočasni, za zdravljenje pa je predpisan tiroksin v tabletah. To počnejo endokrinologi, ki postavijo diagnozo. Na žalost ni vedno očitno niti pri dostopu do najboljših klinik: le peti zdravnik je hipotiroidizem diagnosticiral pri slavni televizijski voditeljici Oprah Winfrey, na katero se je obrnila.

Zdravi ljudje pogosto želijo pospešiti svoj metabolizem, tako da lahko brez težav pojedo, kar jim je všeč, ne da bi razmišljali o prekomerni telesni teži ali preživljanju dni in noči v telovadnici: kot se spominjamo, s hitro presnovo več kalorij zberemo v mirovanju. Lahko ga pospešite, vendar metode niso vedno varne ali celo zakonite. Zdravila na osnovi steroidnih hormonov in nekatera zdravila dajo hiter učinek, vendar je njihova uporaba povezana z velikimi zdravstvenimi tveganji in kršenjem zakona. Kako pospešiti metabolizem, ne da bi pri tem škodovali zdravju? Najprej za povečanje celotne dnevne aktivnosti in povečanje mišične mase. Več energije, ki jo čez dan porabimo, več kalorij bo telo spalo v sanjah, da bi obnovilo svoje rezerve; večja kot je masa mišic, več energije je potrebno za vzdrževanje njihovih vitalnih funkcij.

Svetovna zdravstvena organizacija priporoča 75–150 minut intenzivne (ali 150–300 minut zmerne) aerobne vadbe na teden, kar ustreza 7-8 tisoč korakov na dan. Med priporočila in izvajanje vaj za moč dvakrat na teden ali pogosteje. Leonid Ostapenko na seznam vključuje tudi metodo za pospešitev metabolizma, kot je nadzor dnevnega vnosa kalorij. Seveda pa je za dosego novega ravnovesja v metabolizmu in utrjevanje potrebno redno telesno aktivnost in stabilno novo prehrano..

Kako ne škoditi presnovi

Da ne bi škodili presnovi, sta potrebni le dve stvari: uravnotežena prehrana in optimalna telesna aktivnost. Skrajni primeri, kot so naporne vadbe, ekstremna dieta ali stradanje, lahko privedejo do nasprotnega rezultata. Telo vključuje »reakcijo preživetja« in začne upočasnjevati hitrost metabolizma, ker mu primanjkuje dohodne energije. Po besedah ​​Ane Nazarenko po dolgotrajnem stradanju človek začne prenajedati najprej zaradi psihološkega razloga: podzavest "zahteva", da mu vrnemo desetkratno količino, ki jo tako dolgo primanjkuje. Če k temu dodamo še upočasnitev metabolizma (in med stradanjem upočasnjujejo skoraj vsi presnovni procesi), postane jasno, zakaj se po radikalni dieti teža tako zlahka vrne in celo postane več kot prej.

Premetavanje iz ene skrajnosti v drugo je bodisi podhranjenost bodisi prenajedanje - najbolj neugodna možnost. Lahko poruši uravnoteženo delovanje otočkov trebušne slinavke, ki proizvajajo inzulin. Ker so endokrini procesi kompleksno povezani in zvišanje ravni nekaterih hormonov privede do povečanja ali zmanjšanja drugih, celoten endokrini sistem pade v napad. To na koncu moti tečaj, pogosto v nepredvidljivi smeri. Dejstvo je, da hormoni skoraj vseh žlez, vključno s hipofizo, nadledvičnimi in genitalnimi žlezami, vplivajo na presnovo; vplivajo tudi drug na drugega, zato lahko samo-uporaba anaboličnih steroidov ali insulina privede do nepredvidljivih posledic.

Torej morate v metabolizem posegati le, če je endokrinolog diagnosticiral njegove motnje in predpisal režim zdravljenja, ki ga boste skrbno upoštevali. Tudi pri zdravih ljudeh je metabolizem drugačen in vsak izmed nas lahko vzdržuje individualno normo s pomočjo svojega najljubšega športa in uravnotežene prehrane. Več hodite, jejte zelenjavo in zelišča, ne kadite in ne zlorabljajte alkohola - to so standardna priporočila za preprečevanje najrazličnejših motenj, vključno s presnovnimi motnjami. Vredno je zapomniti, da lepota in pogojna „idealna figura“ nista sinonima, dirka po vsiljenih standardih pa lahko škoduje zdravju.