Функции обмена веществ: Ошибка 403 — доступ запрещён

Какие вещества участвуют в обмене веществ?

23 Августа 2020

26 Марта 2023

4 минуты

3664

ProWellness

Оглавление

• Функции обмена веществ
• Что влияет на метаболизм?
• Как проходит обмен веществ?
• Какие вещества участвуют в метаболизме?

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

Какие вещества участвуют в обмене веществ?

Обмен веществ – это все реакции и процессы, которые в совокупности происходят в организме. Нет ни одного процесса в организме, который проходил бы без участия обмена веществ. Из каких веществ он складывается?

Функции обмена веществ

Обмен веществ выполняет в организме набор следующих функций:

1. Дает энергию для полноценного функционирования.
2. Вырабатывает строительный материал для дальнейших процессов.
3. Помогает организму восстанавливаться после тяжелых физических или эмоциональных нагрузок.
4. Запасает тело питательными веществами на случай их непредвиденных расходов.
5. Выводит ненужные вещества, токсины, соединения.

Что влияет на метаболизм?

На протекание процессов обмена веществ влияют следующие факторы:

1. Физические нагрузки. Например, плавание даже на короткие дистанции может усилить обменные процессы в несколько раз.
2. Возраст. С годами скорость метаболизма постепенно снижается.
3. Температура тела. Если она повышается, то скорость обменных процессов повышается.

Как проходит обмен веществ?

Процесс ассимиляции можно разделить на несколько этапов:

1. Поступление в организм питательных веществ вместе со съеденными продуктами.
2. Реакция распада еды на полезные вещества, их частичное всасывание органами желудочно-кишечного тракта.
3. Усвоение отдельных компонентов тканями.
4. Выделение отходов жизнедеятельности – углекислый газ, моча, каловые массы.

Какие вещества участвуют в метаболизме?




Чтобы организм работал нормально, а метаболизм проходил с нужной скоростью, требуются следующие вещества:

1. Витамины группы В. Эти вещества играют важную роль в энергетическом обмене. Дефицит какого-либо витамина из этой группы может отразиться на скорости метаболизма и среде организма в целом. То есть они всегда должны быть в рационе. Содержатся в постном мясе, морепродуктах, яйцах, цельном молоке, живых кисломолочных культурах, орехах, семечках, бананах, арбузах.
2. Витамин Д. Если его не хватает в организме взрослого человека, то это может грозить ожирением. Для поддержания его уровня важно соблюдать здоровую диету, почаще бывать на свежем воздухе, контролировать уровень сахара в крови. Также вещество можно принимать дополнительно.
3. Кальций. Важен для здорового метаболизма и поддержания уровня глюкозы в крови. Для этого нужно употреблять натуральные молочные продукты, злаки, листовые зеленые овощи, миндаль, свежевыжатый апельсиновый сок, семечки.
4. Железо. Поддерживает здоровый рост клеток, помогает выработке необходимых гормонов. Если железа не хватает, то мышцы плохо обеспечиваются кислородом, процесс обмена энергии не происходит полноценно. Железо есть в орехах, соевых бобах, листовых овощах, мясе, гречневой крупе, фасоли.
5. Магний. Производит энергию в организме, значительно ускоряет обмен веществ. Магний есть в шпинате, бананах, картофеле, жирной морской рыбе, цельнозерновых культурах.
6. Витамин Е. Помогает переваривать пищу, нормализует работу желудочно-кишечного тракта. Он содержится в яйцах, рыбе и морепродуктах, печени.
7. Хром. Необходим для худеющих, так как сжигает подкожный жир. Хром есть в бобовых культурах и простой ячневой крупе.
8. Клетчатка. Увеличивает метаболизм за счет повышения активности желудка и очищения организма от вредных веществ. Клетчаткой богаты свежие овощи и фрукты.



Внимание! Метаболизм – это сложная совокупность процессов, на которой отражается работа всего организма и жизнь человека. Для здорового обмена веществ требуются определенные витамины и минералы, химические вещества, поэтому важно включать их в свой рацион.

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

Эксперт: Владимирова Екатерина Эксперт в области материнства и детского питания

Рецензент: Екатерина Воробьева Адепт здорового и активного образа жизни

Читайте другие статьи по схожим темам

обмен веществметаболизмскорость метаболизмаобменные процессыздоровый метаболизмздоровый обмен веществ

Оцените статью

(2 голосов, в среднем 5)

Поделиться статьей

что это такое, принципы работы и как повлиять на него

Содержимое

• 1 Обмен веществ: что это такое, как работает, и почему он важен для здорового образа жизни
  • 1. 1 Обмен веществ: что это значит?
  • 1.2 Роль обмена веществ в организме
  • 1.3 Виды обмена веществ
    • 1.3.1 Катаболизм
    • 1.3.2 Анаболизм
    • 1.3.3 Протеиногенез
    • 1.3.4 Липогенез
  • 1.4 Факторы, влияющие на обмен веществ
    • 1.4.1 1. Возраст
    • 1.4.2 2. Физическая активность
    • 1.4.3 3. Питание
    • 1.4.4 4. Генетические факторы
    • 1.4.5 5. Здоровье
  • 1.5 Обмен веществ и ожирение
    • 1.5.1 Что такое обмен веществ?
    • 1.5.2 Как обмен веществ связан с ожирением?
    • 1.5.3 Как можно поддерживать здоровый обмен веществ?
  • 1.6 Обмен веществ и здоровый образ жизни
    • 1.6.1 Что такое обмен веществ?
    • 1.6.2 Правильное питание и обмен веществ
    • 1.6.3 Физическая активность и обмен веществ
  • 1.7 Обмен веществ и спорт
    • 1.7.1 Что такое обмен веществ?
    • 1.7.2 Влияние спорта на обмен веществ
    • 1.7.3 Как правильно заботиться об обмене веществ при занятии спортом?
  • 1. 8 Методы измерения обмена веществ
    • 1.8.1 Калиметрический метод
    • 1.8.2 Базальный метаболизм
    • 1.8.3 Измерение термогенной активности
  • 1.9 Патологии обмена веществ
    • 1.9.1 Сахарный диабет
    • 1.9.2 Гипотиреоз
    • 1.9.3 Гипопаратиреоз
    • 1.9.4 Акромегалия
  • 1.10 Как поддерживать здоровый обмен веществ
  • 1.11 Выводы
  • 1.12 Видео по теме:
  • 1.13 Вопрос-ответ:
    • • 1.13.0.1 Что такое обмен веществ?
      • 1.13.0.2 Какие факторы влияют на обмен веществ?
      • 1.13.0.3 Что такое базовый обмен веществ и как его определить?
      • 1.13.0.4 Как повысить обмен веществ?
      • 1.13.0.5 Какие продукты питания способствуют ускоренному обмену веществ?
      • 1.13.0.6 Какие заболевания могут повлиять на обмен веществ?

Обмен веществ — это процесс, который происходит в организме и отвечает за переваривание питательных веществ, их распределение и использование. Узнайте, как работает этот процесс и почему он так важен для нашего здоровья!

В наше время все большее внимание уделяется здоровому образу жизни и здоровому питанию. Однако для того, чтобы наш организм функционировал должным образом, необходимо знать о том, как работает механизм обмена веществ.

Обмен веществ – это сложный механизм, который позволяет нашему организму получать энергию и необходимые компоненты питания, а также избавляться от шлаков и токсинов. Данный процесс происходит при участии различных ферментов и гормонов, а также клеток нашего организма.

Обмен веществ зависит от множества факторов, таких как наша физическая активность, возраст, питание и наличие хронических заболеваний. Поэтому, для того чтобы поддерживать здоровый обмен веществ, необходимо вести здоровый образ жизни и правильно питаться.

Обмен веществ: что это значит?

Обмен веществ — это сложный биохимический процесс, который происходит в каждой клетке нашего организма. Он заключается в постоянном обновлении веществ и энергии, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма.

Организм получает энергию из пищи, которую мы употребляем, и использует ее для выполнения всех нужных функций. Биохимические реакции, которые происходят в организме, разделяются на две группы: катаболизм и анаболизм.

• Катаболизм — процесс расщепления сложных веществ на более простые с выделением энергии.
• Анаболизм — процесс синтеза новых сложных веществ из более простых с расходованием энергии.

Благодаря обмену веществ мы можем получать энергию, выделять отходы и поддерживать необходимый уровень гормонов и других веществ в организме.

Однако, если обмен веществ нарушен, это может привести к различным заболеваниям, таким как лишний вес, усталость, сниженная иммунная функция и другие проблемы. Поэтому важно поддерживать здоровый обмен веществ путем здорового образа жизни и правильного питания.

Роль обмена веществ в организме

Обмен веществ — это сложный физиологический процесс, который обеспечивает жизнедеятельность организма. Нарушения в обмене веществ могут привести к различным заболеваниям, таким как диабет, ожирение, атеросклероз и другие.

Также обмен веществ играет важную роль в обмене гормонов и витаминов. Организм получает из пищи не только энергию, но и необходимые витамины, минералы и другие питательные вещества. Обмен веществ обеспечивает правильное распределение этих веществ по всему организму.

1. Анаболизм — процесс синтеза новых веществ в организме.
2. Катаболизм — процесс расщепления веществ в организме.

Баланс между анаболизмом и катаболизмом является одним из основных механизмов регуляции обмена веществ. Если анаболизм превышает катаболизм, то происходит накопление веществ в организме, что может привести к ожирению и другим заболеваниям. Если катаболизм превышает анаболизм, то происходит расщепление тканей организма, что может привести к истощению и другим патологиям.

АнаболизмКатаболизм

Синтез белков, углеводов, жиров и других веществ	Расщепление белков, углеводов, жиров и других веществ
Происходит при напряжении мышц, а также в период роста и ремонта тканей	Происходит при голодании, физической нагрузке и других стрессовых условиях

Виды обмена веществ

Катаболизм

Катаболизм – это процесс расщепления сложных органических соединений на более простые вещества с выделением энергии. Катаболизм имеет место в ходе дыхательной цепи и обеспечивает организмы энергией для жизнедеятельности. Основными продуктами катаболизма являются углекислый газ, вода и аммиак.

Анаболизм

Анаболизм – это наращивание сложных органических соединений из более простых веществ, которое сопровождается затратами энергии. Анаболизм обеспечивает рост и развитие организмов, а также синтез важных молекул, таких как белки, ДНК и РНК.

Протеиногенез

Протеиногенез – это процесс синтеза белков, который осуществляется на основе информации, закодированной в геноме. Протеиногенез происходит в рибосомах и включает в себя транскрипцию, синтез РНК и трансляцию – процесс, в ходе которого аминокислоты образуют цепочки, которые в итоге образуют белки.

Липогенез

Липогенез – это процесс синтеза жировых кислот и их последующей эстерификации с глицерином, в результате чего образуются триглицериды – основные компоненты жировых клеток в организме. Липогенез происходит в печени, а также в жировых клетках.

Сравнительная таблица видов обмена веществПотребляемые веществаПродукты обмена веществМесто проведения

Катаболизм	Сложные органические соединения	Простые вещества, энергия	Митохондрии
Анаболизм	Простые вещества	Сложные органические соединения, вода, энергия	Различные ткани
Протеиногенез	Аминокислоты	Белки	Рибосомы
Липогенез	Углеводы, белки, алкоголь	Триглицериды	Печень, жировые клетки

Факторы, влияющие на обмен веществ

1. Возраст

С возрастом обмен веществ замедляется, что может привести к накоплению жира и потере мышечной массы. Это может быть связано с изменениями в гормональном фоне, нарушением регулирования аппетита, уменьшением физической активности.

2. Физическая активность

Физическая нагрузка ускоряет обмен веществ, увеличивает энергетические затраты и влияет на расходование калорий. Регулярные тренировки способствуют росту мышечной массы, что повышает базовый обмен веществ.

3. Питание

Количество и качество питания влияют на обмен веществ. Отрицательное влияние оказывает переедание, недостаток белка и других питательных веществ. Рацион должен быть сбалансированным и включать достаточное количество белков, жиров и углеводов.

4. Генетические факторы

Генетический фон также оказывает влияние на скорость обмена веществ. Некоторые люди могут иметь более высокую скорость метаболизма и тратить больше калорий на поддержание своего организма в покое.

5. Здоровье

Различные заболевания и состояния здоровья могут влиять на обмен веществ. Например, гипотиреоз замедляет обмен веществ, а сахарный диабет может привести к нарушению обмена углеводов.

Факторы, влияющие на обмен веществЭффект

Возраст	Замедление обмена веществ
Физическая активность	Увеличение энергетических затрат, ускорение обмена веществ
Питание	Влияет на качество и количество расходуемой энергии

Обмен веществ и ожирение

Что такое обмен веществ?

Обмен веществ — это совокупность биохимических реакций, которые происходят в нашем организме и обеспечивают его жизнедеятельность. В рамках обмена веществ мы получаем энергию, необходимую для работы наших органов и систем, а также синтезируем белки, жиры и углеводы, которые необходимы для нашего организма.

Как обмен веществ связан с ожирением?

Ожирение — это увеличение массы тела за счет избыточного накопления жировой ткани в организме. Проблема ожирения связана с нарушением баланса между поступлением и расходованием энергии из нашего организма.

Обмен веществ играет ключевую роль в регулировании энергетического баланса. Если мы употребляем больше энергии, чем расходуем, избыточная энергия будет сохраняться в виде жировой ткани и приведет к ожирению. В то же время, если мы предоставляем организму достаточно энергии, а также заботимся о правильном балансе белков, жиров и углеводов в рационе, мы можем контролировать свой вес и избежать проблем, связанных с ожирением.

Как можно поддерживать здоровый обмен веществ?

Для того чтобы поддерживать здоровый обмен веществ и контролировать вес, необходимо регулярно заниматься физическими упражнениями и следить за своим рационом. Значительную роль играет правильное распределение белков, жиров и углеводов в рационе, а также контроль за количеством потребляемых калорий. Кроме того, необходимо следить за режимом питания и употреблять достаточно воды.

• Рекомендуется употреблять не менее 2 литров воды в день
• Старайтесь употреблять более натуральные продукты
• Предпочитайте легкие и здоровые блюда
• Организуйте правильный режим питания и не переедайте

Соблюдение этих простых правил поможет поддерживать здоровый обмен веществ и избежать проблем, связанных с ожирением.

Обмен веществ и здоровый образ жизни

Что такое обмен веществ?

Обмен веществ — это сложный процесс, который происходит в организме человека и позволяет ему получать энергию из пищи, а также удалять токсины и отходы. Он состоит из нескольких этапов: пищеварения, транспортировки питательных веществ в кровоток, их обработки в клетках и выведения остатков в форме мочи и кала.

Правильный обмен веществ важен для поддержания здоровья человека и его органов. Он позволяет контролировать вес, укреплять иммунитет и позволяет эффективно использовать полученную энергию из пищи.

Правильное питание и обмен веществ

Одним из главных факторов, влияющих на обмен веществ, является питание. Правильно сформированное меню с учетом уровня активности, возраста и индивидуальных потребностей организма помогает эффективно использовать полученную энергию, не допуская ее излишка, который может привести к набору веса.

Важно употреблять достаточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов, чтобы организм мог превращать пищу в полезную энергию и не «заражать» себя токсинами и другими вредными веществами.

Физическая активность и обмен веществ

Регулярная физическая нагрузка также способствует правильному обмену веществ. Умеренные физические упражнения помогают ускорить обмен веществ, а значит эффективнее использовать полученную энергию. Кроме того, они способствуют улучшению работы сердечно-сосудистой системы, оздоровлению дыхательной и иммунной системы.

Но не стоит забывать, что все должно быть в меру: чрезмерная физическая нагрузка может негативно сказаться на здоровье. Необходим баланс между питанием, физической активностью и отдыхом для поддержания правильного обмена веществ и здорового образа жизни в целом.

Обмен веществ и спорт

Что такое обмен веществ?

Обмен веществ — это процесс, при котором организм получает энергию и другие необходимые вещества из пищи, которую мы употребляем. При этом происходят химические реакции, которые обрабатывают пищу и вырабатывают энергию. Обмен веществ включает в себя много разных процессов: пищеварение, дыхание, кровообращение и другие.

Влияние спорта на обмен веществ

Спортивные тренировки могут оказать влияние на обмен веществ. Во время тренировок мы тратим энергию, и чтобы ее восстановить, организм должен использовать запасы питательных веществ. В результате ускоряется обмен веществ: потребность в кислороде и питательных веществах увеличивается, а энергия начинает образовываться быстрее.

При регулярных тренировках обмен веществ улучшается. Это означает, что организм получает больше энергии из пищи, которую мы употребляем. Улучшение обмена веществ также способствует лучшей работе органов и систем организма. Кроме того, улучшенный обмен веществ может помочь в борьбе с избыточным весом или ожирением.

Как правильно заботиться об обмене веществ при занятии спортом?

• Питание. Для хорошего обмена веществ необходимо употреблять пищу, богатую белками и углеводами, а также достаточное количество витаминов и минералов. Жирная и тяжелая пища может замедлить обмен веществ.
• Гидратация. Во время тренировок организм теряет много воды, поэтому важно поддерживать правильный уровень гидратации.
• Регулярные тренировки. Регулярные занятия спортом помогают улучшить обмен веществ и поддерживать его на оптимальном уровне.

Методы измерения обмена веществ

Калиметрический метод

Калиметрический метод – один из наиболее распространенных методов измерения обмена веществ. В его основе лежит измерение количества кислорода, который потребляется организмом за определенное время.

Для этого пациенту предлагается заниматься специальными упражнениями на велоэргометре или беговой дорожке, и затем осуществляется анализ дыхательных газов. По результатам этого анализа определяется скорость обмена веществ.

Базальный метаболизм

Базальный метаболизм – это количество кислорода, которое организм потребляет в состоянии покоя. Такой метод измерения часто используется при оценке эффективности диет или при планировании индивидуальной тренировочной программы.

Для его измерения пациентам нужно соблюдать строгий режим. За 12 часов до тестирования необходимо не курить, не питаться, не выпивать кофе и алкогольные напитки. Уже во время процедуры пациенты должны находиться в полной покое.

Измерение термогенной активности

Измерение термогенной активности – метод оценки траты энергии, происходящей в организме при пищеварении и усваивании пищи. Основной метод заключается в измерении количества выделяемого тепла, преимущественно с помощью специальных устройств.

При таком методе измерения пациенту необходимо съесть специально подготовленную пищу и затем, в течение нескольких часов, осуществлять постоянный контроль за температурой тела и кислородных показателей.

• Измерение калиметрическим методом
• Измерение базального метаболизма
• Измерение термогенной активности

Патологии обмена веществ

Сахарный диабет

Сахарный диабет — это нарушение обмена углеводов, при котором железа, ответственные за выработку инсулина, не производят его достаточно или вовсе не производят. Это приводит к повышенному уровню глюкозы в крови, что может привести к таким симптомам, как сильная жажда, частое мочеиспускание, плохое заживление ран, слабость и потеря веса. Сахарный диабет может быть управляем при помощи лекарств и изменения образа жизни, но если не контролировать уровень глюкозы в крови, то это может привести к серьезным осложнениям, таким как уродство, слепота, сердечно-сосудистые заболевания и даже смерть.

Гипотиреоз

Гипотиреоз — это снижение функции щитовидной железы, которая ответственна за метаболизм. Это может привести к таким симптомам, как повышенная усталость, снижение настроения, нарушения сна, возможна депрессия, а также усиление веса, отеки, замедление пищеварения и изменение температуры тела. Лечение гипотиреоза включает в себя приём гормона щитовидной железы и изменение образа жизни.

Гипопаратиреоз

Гипопаратиреоз — это снижение функции паратиреоидных желез, которые регулируют уровень кальция в крови. Это может привести к судорогам, мышечным спазмам и когда-то даже к смерти. Лечение гипопаратиреоза включает в себя прием препаратов кальция и витамина D.

Акромегалия

Акромегалия — это избыточное выделение гормона роста взрослого. Она может привести к таким симптомам, как увеличение размеров кистей, стоп и челюсти, повышенная утомляемость, отеки, нарушения сна, нарушения зрения. Лечение акромегалии включает хирургическое удаление опухоли гипофиза, а также терапию лекарствами, направленными на снижение уровня гормона роста.

Как поддерживать здоровый обмен веществ

Здоровый обмен веществ является ключевым фактором для правильной работы организма. К сожалению, современный стиль жизни и наше питание могут негативно повлиять на наш обмен веществ. Однако, существует несколько простых способов, чтобы поддерживать свой обмен веществ в здоровом состоянии.

• Пейте достаточное количество воды.
  Вода необходима для правильного функционирования клеток и мышц. Если вы не получаете достаточного количества воды, ваш обмен веществ может замедлиться. Избегайте употребления большого количества кофе и алкоголя, которые могут ухудшить уровень гидратации.
• Питайтесь правильно.
  Регулярное потребление пищи позволяет вашему обмену веществ быть постоянным. Избегайте употребления слишком много сладкой, жирной или обработанной пищи, кроме того, увеличьте количество фруктов и овощей в своей диете. Овощи и фрукты содержат витамины и минералы, которые помогают вашему организму вырабатывать энергию и поддерживать здоровый обмен веществ.
• Увеличьте количество физической активности.
  Регулярное занятие спорта ускоряет ваш обмен веществ, а также помогает снизить уровень инсулина в крови. Вы можете заняться любимым видом спорта, начать бегать, ходить на тренажеры или участвовать в фитнесе. Важно, чтобы вы занимались спортом регулярно.
• Получайте достаточный сон.
  Недостаток сна может привести к снижению вашего обмена веществ и нарушению работы организма. Спите в среднем 7-8 часов в день. Вы можете также проводить медитации или упражнения для расслабления, чтобы уменьшить уровень стресса и улучшить качество вашего сна.

В целом, здоровый обмен веществ зависит от нашего стиля жизни и питания. Хорошая гигиена сна, ежедневная физическая активность, регулярное и здоровое питание помогут поддерживать ваш обмен веществ в здоровом состоянии.

Выводы

Обмен веществ – это важный процесс в организме живых существ, который позволяет получать энергию из пищи, поддерживать температуру тела, выделять отходы и обновлять клетки.

Метаболизм – это сложный комплекс химических реакций, которые происходят в организме. Он зависит от многих факторов, включая возраст, пол, физическую активность и генетические предпосылки.

Для поддержания здоровья и оптимального функционирования организма важно следить за правильной диетой, которая обеспечивает необходимое количество питательных веществ и энергии. Также немаловажным является упражнения, которые способствуют увеличению метаболизма и улучшению функционирования органов и систем, в том числе сердечно-сосудистой и дыхательной.

• Некоторые привычки, такие как употребление алкоголя и никотина, а также недостаток сна и чересчур большое количество стресса, могут негативно влиять на метаболизм и обмен веществ.
• При невозможности контролировать питание, можно попробовать использовать различные добавки и препараты, которые стимулируют метаболизм и ускоряют процесс похудения.

Забота о здоровом обмене веществ – это не только красивая фигура и мощный иммунитет, но и полноценная жизнь, наслаждение которой доставляет удовольствие.

Видео по теме:

Вопрос-ответ:

Что такое обмен веществ?

Обмен веществ – это сложный биологический процесс, при котором организм получает энергию для жизнедеятельности, а также поддерживает все необходимые функции, такие как дыхание, кровообращение, пищеварение, выведение отходов и т.д.

Какие факторы влияют на обмен веществ?

На обмен веществ влияют многие факторы, включая возраст, пол, наследственность, физическую активность, питание, состояние здоровья, уровень стресса и др.

Что такое базовый обмен веществ и как его определить?

Базовый обмен веществ – это количество энергии, необходимой для поддержания основных функций организма в покое. Его можно определить с помощью специальных калькуляторов, которые учитывают возраст, пол, вес и рост человека.

Как повысить обмен веществ?

Обмен веществ можно повысить с помощью регулярных физических упражнений, увеличения мышечной массы, правильного питания, уменьшения потребления алкоголя и курения, достаточного количества сна и уменьшения уровня стресса.

Какие продукты питания способствуют ускоренному обмену веществ?

Некоторые продукты, способствующие ускорению обмена веществ, включают овощи, фрукты, белковую пищу, зеленый чай, орехи и семена, оливковое масло и др.

Какие заболевания могут повлиять на обмен веществ?

Некоторые заболевания, которые могут повлиять на обмен веществ, включают диабет, гипотиреоз, гипертиреоз, нарушение функции почек и печени, нарушение функции щитовидной железы, ожирение и др.

Физиология, метаболизм — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

Метаболизм относится ко всей сумме реакций, происходящих в организме в каждой клетке и обеспечивающих тело энергией. Эта энергия используется для процессов жизнедеятельности и синтеза нового органического материала. Каждый живой организм использует окружающую среду, чтобы выжить, забирая питательные вещества и вещества, которые служат строительными блоками для движения, роста, развития и размножения. Все они опосредованы ферментами, которые представляют собой белки со специализированными функциями в анаболизме и катаболизме. Скорость производства энергии называется скоростью основного обмена и зависит от таких факторов, как пол, раса, физические упражнения, диета, возраст и такие заболевания, как сепсис или рак.

Вопросы, вызывающие озабоченность

Химические реакции, посредством которых происходит обмен веществ, почти одинаковы во всех живых организмах, включая животных, растения, бактерии и грибы. Все эти химические реакции опосредованы белками, которые действуют как катализаторы в определенных условиях окружающей среды, таких как рН и температура. Синтез многих катализаторов, обеспечивающих химические реакции в нашем организме, берет свое начало в ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота представляет собой молекулу, находящуюся внутри ядра, состоящую из четырех оснований, называемых аденином, гуанином, цитозином и тимином. РНК — это молекула, используемая некоторыми живыми организмами вместо ДНК, и компоненты этой молекулы включают рибозу и урацил вместо тимина. Окружающая среда, в основном растения, использует солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа для синтеза углеводов. Живые организмы поступают наоборот, потребляя углеводы и другие органические материалы для производства энергии.

Термодинамика

Невозможно говорить об обмене веществ, не взглянув на законы термодинамики. Особого внимания заслуживают первые два закона. Первые два закона термодинамики гласят, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена и что результатом физических и химических изменений является увеличение энтропии во Вселенной. Энергия, действительно полезная, или свободная энергия, — это такая энергия, которая способна совершать работу при любой разнице температур. Менее полезные формы энергии высвобождаются в виде тепла.[1]

Сотовый уровень

Химический носитель энергии называется АТФ.

Синтез АТФ происходит внутри внутриклеточной органеллы, ограниченной внешней и внутренней мембранами. Диссоциация воды на молекулу водорода и гидроксильную группу, происходящая во внутренней среде организма, необходима для синтеза АТФ. Катаболические реакции, о которых пойдет речь в этой статье, высвобождают значительное количество протонов, большая часть которых транспортируется в митохондрии для производства АТФ. Эти протоны транспортируются через ряд комплексов во внутренней мембране митохондрий, чтобы активировать АТФазу, используя энергию, высвобождаемую механизмом транспорта электронов.

Организмы перерабатывают пищу, которую они едят, в три этапа. Первый этап включает в себя преобразование сложных молекул в простые молекулы; это включает расщепление сложных белков на олигопептиды и свободные аминокислоты для облегчения всасывания, расщепление сложных сахаров на дисахариды или моносахариды и расщепление липидов на глицерин и свободные жирные кислоты. Эти процессы называются пищеварением и составляют лишь около 0,1% производства энергии, которая не может быть использована клеткой.

Во второй фазе все эти небольшие молекулы подвергаются неполному окислению. Окисление означает удаление электронов или атомов водорода. Конечным продуктом этих процессов являются вода и углекислый газ, а также три основных вещества, а именно: ацетилкофермент А, оксалоацетат и альфа-оксоглутарат. Из них наиболее распространенным соединением является ацетилкоэнзим А, который образует 2/3 углерода в углеводах и глицерине, весь углерод в жирных кислотах и ​​половину углерода в аминокислотах. Третья и последняя фаза этого процесса происходит в цикле, называемом циклом Кребса, открытом сэром Гансом Кребсом. В этом цикле ацетилкоэнзим А и оксалоацетат объединяются и образуют цитрат. В этой ступенчатой ​​реакции происходит высвобождение протонов, которые передаются в дыхательную цепь для синтеза АТФ.

Дисбаланс между анаболизмом и катаболизмом может привести к ожирению и кахексии соответственно. Метаболическая энергия переносится высокоэнергетическими фосфатными группами, такими как АТФ, ГТФ и креатинфосфат; или переносчиками электронов, такими как НАДН, ФАДН и НАДФН. [2][3]

Вовлеченные системы органов

Поджелудочная железа является ключевым метаболическим органом, который регулирует количество углеводов в крови либо путем высвобождения значительного количества инсулина для снижения уровня глюкозы в крови, либо путем высвобождения глюкагона для его повышения. Утилизация углеводов и липидов организмом называется циклом Рэндла, регулируется инсулином.

Печень является органом, отвечающим за переработку абсорбированных аминокислот и липидов из тонкого кишечника. Он также регулирует цикл мочевины и основные метаболические процессы, такие как глюконеогенез и отложение гликогена.[4]

Функция

Характеристики углеводов включают растворимость, относительную легкость транспортировки, нетоксичность молекул, которые служат источником энергии при снижении уровня кислорода.

Наиболее энергоемкими молекулами являются липиды, и они являются основной энергетической молекулой для млекопитающих и тканей. Поскольку они нерастворимы, они плохо переносятся кровью, не используются анаэробно и требуют большего количества кислорода для извлечения из них энергии (2,8 АТФ/молекула кислорода). Они не могут проникнуть через гематоэнцефалический барьер, и эритроциты или почечные клетки не могут их использовать. Аминокислоты действуют как субстраты для производства глюкозы только в условиях длительного голодания, демонстрируя истощение запасов гликогена.

Метаболизм этих трех основных субстратов сводится к одной молекуле, ацетил-КоА, в митохондриях. Метаболизм этой промежуточной молекулы генерирует 3 NADH, 1 FADH, 1 GTP и 2 CO2, все из которых участвуют в дыхательной цепи в митохондриях для синтеза АТФ.[5]

Механизм

Метаболизм углеводов

Основное внимание уделяется одному конкретному виду сахара — глюкозе. После поглощения клеткой молекулы глюкозы она немедленно метаболизируется в глюкозо-6-фосфат, который не может покинуть клетку. Фермент, катализирующий эту реакцию, называется гексокиназой (в печени и поджелудочной железе) или глюкокиназой во всех других тканях. Этот метаболит используется почти во всех метаболических процессах, включая гликолиз и гликогенез. Углеводы хранятся в виде гранул гликогена для быстрой мобилизации глюкозы при необходимости.

Гликоген представляет собой полимер глюкозы, собранный гликогенсинтазой, с точками ветвления через каждые десять молекул глюкозы, что придает гликогену древовидную структуру, что способствует мобилизации глюкозы. Некоторые ткани используют гликоген для собственного поддержания, например скелетные мышцы; некоторые другие ткани используют гликоген для поддержания стабильного уровня глюкозы в сыворотке, например, печень. Печень может хранить почти 100 г гликогена, который поставляет глюкозу в течение 24 часов; скелетные мышцы запасают 350 г, которых достаточно для 60-минутного сокращения мышц. Глюкоза метаболизируется путем гликолиза во всех клетках с образованием пирувата. В этом процессе не используется кислород, и образуются две молекулы пирувата, 2 НАДН и 2 АТФ.

Пируват может иметь три судьбы внутри клетки: он может транспортироваться в митохондрии и генерировать ацетил-КоА, он может оставаться в цитозоле и генерировать лактат или может использоваться в гликонеогенезе ферментом аланинаминотрансферазой (АЛТ). Судьба пирувата в тканях будет зависеть от гормональной регуляции, доступности кислорода и конкретной ткани. Например, в печени избыток пирувата метаболизируется до ацетил-КоА, который затем используется для синтеза липидов, тогда как в мышцах он подвергается полному окислению до СО2.

Глюкозо-6-фосфат также можно использовать в пентозофосфатном пути. Этот путь синтезирует нуклеотиды, синтез специфических липидов и поддерживает глутатион в его активной форме. Этот процесс регулируется глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой.

Углеводный обмен регулируется в основном инсулином, так как он стимулирует гликолиз и гликогенез. Катехоламины, глюкагон, кортизол и гормон роста стимулируют глюконеогенез и гликогенолиз.[6]

Метаболизм липидов

Жирные кислоты служат для производства энергии в окислительных тканях. Некоторые из них являются амфипатическими, потенциально токсичными и транспортируются в связанном виде с альбумином. Кишечник всасывает жирные кислоты в виде мицелл; они поглощаются энтероцитами в стенке кишечника. Оказавшись внутри, эти молекулы жира расщепляются на более мелкие молекулы, свободные жирные кислоты и глицерин, которые в задней части конъюгируются с образованием триглицеридов. Они связаны с белками, образуя хиломикроны вне энтероцита.

Эти хиломикроны очень богаты холестерином и триглицеридами, которые по системе воротной вены транспортируются в печень. Печень будет обрабатывать эти сложные молекулы, чтобы извлечь фракцию холестерина и триглицеридов. Печень секретирует новую форму сложной молекулы, называемой ЛПОНП, которая транспортирует эндогенные липиды и жир к периферическим тканям, экспрессирующим гормоночувствительную липазу и липопротеинлипазу.

Этот фермент превращает ЛПОНП в ЛПНП, который содержит больше холестерина, чем другие молекулы, и в конечном итоге поглощается тканями-мишенями. Весь этот процесс называется «прямой метаболизм холестерина». Когда в периферических тканях слишком много жира или холестерина, они перемещаются в липопротеине, называемом ЛПВП, который попадает в желчевыводящую систему для экскреции. Этот процесс называется «обратным метаболизмом холестерина». Оба регулируются инсулином, который стимулирует липазы в организме, но подавляет липолиз.][10]

Метаболизм аминокислот

Мы потребляем почти 100 г белка в день. В организме содержится около 10 кг белка, который метаболизируется по 300 г в сутки. Структурными единицами, составляющими белки, являются аминокислоты. Некоторые из них являются незаменимыми (это означает, что организм не может их синтезировать и должен получать с пищей), а некоторые являются заменимыми аминокислотами (которые организм может синтезировать). Белки поглощаются энтероцитами в виде аминокислот. Аминокислоты содержат группу азота и двухуглеродный скелет, называемый 2-оксокислотой.

Метаболизм аминокислот приводит к образованию аммония, который является токсичной молекулой, особенно для ЦНС. Аммоний может метаболизироваться в печени для экскреции в цикле орнитина (мочевины). Метаболизм аминокислот происходит в результате двух видов химических реакций. Первый называется трансаминированием, в котором участвуют аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ). Эти две реакции требуют трехуглеродного скелета для замены аминогруппы; скелетом этих двух ферментов является альфа-кетоглутарат. В реакции, регулируемой АЛТ, аланин переносит аминогруппу на альфа-кетоглутарат с образованием пирувата и глутамата. При регулируемой АСТ реакции происходит обратная ситуация. Он использует пожертвованную аминогруппу из глутамата для создания аспартата, чтобы пожертвовать второй атом амино в цикл мочевины. Второй реакцией является дезаминирование, при котором глутаматдегидрогеназа метаболизирует глутамат с образованием альфа-кетоглутарата и аммиака, который должен быть детоксицирован циклом мочевины.

После дезаминирования скелет подвергается промежуточному метаболизму. Метаболизм аминокислот может давать семь типов скелетов, а именно: альфа-кетоглутарат, оксалоацетат, сукцинил-КоА, фумарат, пируват, ацетил-КоА и ацетоацетил-КоА. Первые пять имеют три или более атомов углерода и полезны для гликонеогенеза, последние два имеют только два атома углерода и непригодны для гликонеогенеза. Вместо этого они используются для синтеза липидов.

Как и все другие метаболические пути, инсулин является основным регулятором. Напротив, регулятором метаболизма аминокислот является кортизол и гормон щитовидной железы, который опосредует разрушение мышц.

Клиническая значимость

Сахарный диабет

Поджелудочная железа определяет концентрацию глюкозы в крови и некоторых аминокислот, таких как аргинин и лейцин. Высокий уровень этих веществ указывает на питательное насыщение, и это сообщение посылается организму поджелудочной железой в виде инсулина. Инсулин является уникальным метаболическим гормоном, отвечающим за распределение питательных веществ в организме, а это означает, что дефицит инсулина вызывает плейотропные изменения в метаболизме человека. При дефиците инсулина торможение катаболических реакций меньше; это приводит к чистой мобилизации субстратов из тканей. Поджелудочная железа определяет статус метаболитов, периферические ткани определяют статус концентрации инсулина. Когда периферические ткани ощущают снижение уровня инсулина, они начинают катаболизироваться, и начинают мобилизоваться субстраты. Печень реагирует на низкий уровень инсулина увеличением синтеза глюкозы с помощью глюконеогенеза и гликогенолиза. Как видно из метаболизма аминокислот, основным субстратом глюконеогенеза является аланин, образующийся в результате мышечного распада и протеолиза. Жировая ткань также реагирует, усиливая липолиз, что приводит к накоплению жирных кислот и глицерина. Повышенная доставка неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) в печень увеличивает кетогенез.[14]

Сепсис, травма и ожоги

Катаболизм также может инициироваться чрезмерной воспалительной реакцией, характеризующейся активацией и экспрессией провоспалительных цитокинов, таких как TNF-альфа, IL-6 и IL-1. Этот процесс называется синдромом системной воспалительной реакции (SIRS). Он имеет три фазы метаболизма; фаза прилива или шока, катаболическая фаза и анаболическая фаза. В этих сценариях происходит значительная мобилизация субстрата по всему телу. [15]

Дефицит G6PDH

Дефицит широко распространен в экваториальных регионах. Он связан с Х-хромосомой и снижает уровень НАДФН, следовательно, снижает уровень активной формы глутатиона и увеличивает окислительный стресс для эритроцитов; это приводит к гемолизу, представленному как кризис, в зависимости от инсульта. Он проявляется в виде телец Хайнца и пузырчатых клеток в мазке периферической крови.[16]

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Прокомментируйте эту статью.

Ссылки

1.

Liu X, Chen T, Jain PK, Xu W. Выявление термодинамических свойств элементарных химических реакций на уровне одной молекулы. J Phys Chem B. 25 июля 2019 г.; 123 (29): 6253-6259. [PubMed: 31246466]

2.

Ramnanan CJ, Edgerton DS, Kraft G, Cherrington AD. Физиологическое действие глюкагона на метаболизм глюкозы в печени. Сахарный диабет Ожирение Metab. 13 октября 2011 г. Приложение 1 (Приложение 1): 118–25. [Бесплатная статья PMC: PMC5371022] [PubMed: 21824265]

3.

Сабо И., Зоратти М. Митохондриальные каналы: потоки ионов и многое другое. Physiol Rev. 2014 Apr;94(2):519-608. [PubMed: 24692355]

4.

Hue L, Taegtmeyer H. Новый взгляд на цикл Рэндла: новая голова для старой шляпы. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009 г., сен; 297 (3): E578-91. [Бесплатная статья PMC: PMC2739696] [PubMed: 19531645]

5.

KREBS HA. Цикл трикарбоновых кислот. 1948–1949 Харви Лект. Серия 44: 165-99. [PubMed: 14849928]

6.

Дашти М. Краткий обзор биохимии: углеводный обмен. Клин Биохим. 2013 Октябрь;46(15):1339-52. [PubMed: 23680095]

7.

Абумрад Н.А., Дэвидсон НЕТ. Роль кишечника в липидном гомеостазе. Physiol Rev. 2012 г., июль; 92 (3): 1061-85. [Бесплатная статья PMC: PMC3589762] [PubMed: 22811425]

8.

Goldstein JL, Brown MS. Рецептор ЛПНП. Артериосклеры Тромб Васк Биол. 2009 г.29 апреля (4): 431-8. [Бесплатная статья PMC: PMC2740366] [PubMed: 19299327]

9.

Яворски К., Саркади-Надь Э., Дункан Р.Э., Ахмадян М., Сул Х.С. Регуляция метаболизма триглицеридов. IV. Гормональная регуляция липолиза в жировой ткани. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007 июль; 293(1):G1-4. [Бесплатная статья PMC: PMC2887286] [PubMed: 17218471]

10.

Пирс В., Кароббио С., Видаль-Пуиг А. Различные оттенки жира. Природа. 2014 05 июня; 510 (7503): 76-83. [В паблике: 24899307]

11.

Deutz NE, Wolfe RR. Существует ли максимальный анаболический ответ на прием белка во время еды? Клин Нутр. 2013 апр; 32 (2): 309-13. [Бесплатная статья PMC: PMC3595342] [PubMed: 23260197]

12.

Finn PF, Dice JF. Протеолитические и липолитические реакции на голодание. Питание. 2006 июль-август; 22 (7-8): 830-44. [PubMed: 16815497]

13.

Ванденберг Р.Дж., Райан Р.М. Механизмы транспорта глутамата. Physiol Rev. 9 октября 2013 г.3(4):1621-57. [PubMed: 24137018]

14.

Заккарди Ф., Уэбб Д.Р., Йейтс Т., Дэвис М.Дж. Патофизиология сахарного диабета 1 и 2 типа: взгляд на 90 лет. Postgrad Med J. 2016 Feb; 92 (1084): 63-9. [PubMed: 26621825]

15.

Чеккони М., Эванс Л., Леви М., Родс А. Сепсис и септический шок. Ланцет. 2018 07 июля; 392 (10141): 75-87. [PubMed: 29937192]

16.

Штайнер М., Людеманн Дж., Краммер-Штайнер Б. Фавизм и дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. N Engl J Med. 2018 15 марта; 378 (11): 1068. [В паблике: 29542311]

Физиология, обмен веществ — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

Метаболизм относится ко всей сумме реакций, происходящих в каждой клетке тела и обеспечивающих тело энергией. Эта энергия используется для процессов жизнедеятельности и синтеза нового органического материала. Каждый живой организм использует окружающую среду, чтобы выжить, забирая питательные вещества и вещества, которые служат строительными блоками для движения, роста, развития и размножения. Все они опосредованы ферментами, которые представляют собой белки со специализированными функциями в анаболизме и катаболизме. Скорость производства энергии называется скоростью основного обмена и зависит от таких факторов, как пол, раса, физические упражнения, диета, возраст и такие заболевания, как сепсис или рак.

Вопросы, вызывающие озабоченность

Химические реакции, посредством которых происходит обмен веществ, почти одинаковы во всех живых организмах, включая животных, растения, бактерии и грибы. Все эти химические реакции опосредованы белками, которые действуют как катализаторы в определенных условиях окружающей среды, таких как рН и температура. Синтез многих катализаторов, обеспечивающих химические реакции в нашем организме, берет свое начало в ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота представляет собой молекулу, находящуюся внутри ядра, состоящую из четырех оснований, называемых аденином, гуанином, цитозином и тимином. РНК — это молекула, используемая некоторыми живыми организмами вместо ДНК, и компоненты этой молекулы включают рибозу и урацил вместо тимина. Окружающая среда, в основном растения, использует солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа для синтеза углеводов. Живые организмы поступают наоборот, потребляя углеводы и другие органические материалы для производства энергии.

Термодинамика

Невозможно говорить об обмене веществ, не взглянув на законы термодинамики. Особого внимания заслуживают первые два закона. Первые два закона термодинамики гласят, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена и что результатом физических и химических изменений является увеличение энтропии во Вселенной. Энергия, действительно полезная, или свободная энергия, — это такая энергия, которая способна совершать работу при любой разнице температур. Менее полезные формы энергии высвобождаются в виде тепла.[1]

Сотовый уровень

Химический носитель энергии называется АТФ. Синтез АТФ происходит внутри внутриклеточной органеллы, ограниченной внешней и внутренней мембранами. Диссоциация воды на молекулу водорода и гидроксильную группу, происходящая во внутренней среде организма, необходима для синтеза АТФ. Катаболические реакции, о которых пойдет речь в этой статье, высвобождают значительное количество протонов, большая часть которых транспортируется в митохондрии для производства АТФ. Эти протоны транспортируются через ряд комплексов во внутренней мембране митохондрий, чтобы активировать АТФазу, используя энергию, высвобождаемую механизмом транспорта электронов.

Организмы перерабатывают пищу, которую они едят, в три этапа. Первый этап включает в себя преобразование сложных молекул в простые молекулы; это включает расщепление сложных белков на олигопептиды и свободные аминокислоты для облегчения всасывания, расщепление сложных сахаров на дисахариды или моносахариды и расщепление липидов на глицерин и свободные жирные кислоты. Эти процессы называются пищеварением и составляют лишь около 0,1% производства энергии, которая не может быть использована клеткой. Во второй фазе все эти небольшие молекулы подвергаются неполному окислению. Окисление означает удаление электронов или атомов водорода. Конечным продуктом этих процессов являются вода и углекислый газ, а также три основных вещества, а именно: ацетилкофермент А, оксалоацетат и альфа-оксоглутарат. Из них наиболее распространенным соединением является ацетилкоэнзим А, который образует 2/3 углерода в углеводах и глицерине, весь углерод в жирных кислотах и ​​половину углерода в аминокислотах. Третья и последняя фаза этого процесса происходит в цикле, называемом циклом Кребса, открытом сэром Гансом Кребсом. В этом цикле ацетилкоэнзим А и оксалоацетат объединяются и образуют цитрат. В этой ступенчатой ​​реакции происходит высвобождение протонов, которые передаются в дыхательную цепь для синтеза АТФ.

Дисбаланс между анаболизмом и катаболизмом может привести к ожирению и кахексии соответственно. Метаболическая энергия переносится высокоэнергетическими фосфатными группами, такими как АТФ, ГТФ и креатинфосфат; или переносчиками электронов, такими как НАДН, ФАДН и НАДФН. [2][3]

Вовлеченные системы органов

Поджелудочная железа является ключевым метаболическим органом, который регулирует количество углеводов в крови либо путем высвобождения значительного количества инсулина для снижения уровня глюкозы в крови, либо путем высвобождения глюкагона для его повышения. Утилизация углеводов и липидов организмом называется циклом Рэндла, регулируется инсулином.

Печень является органом, отвечающим за переработку абсорбированных аминокислот и липидов из тонкого кишечника. Он также регулирует цикл мочевины и основные метаболические процессы, такие как глюконеогенез и отложение гликогена.[4]

Функция

Характеристики углеводов включают растворимость, относительную легкость транспортировки, нетоксичность молекул, которые служат источником энергии при снижении уровня кислорода.

Наиболее энергоемкими молекулами являются липиды, и они являются основной энергетической молекулой для млекопитающих и тканей. Поскольку они нерастворимы, они плохо переносятся кровью, не используются анаэробно и требуют большего количества кислорода для извлечения из них энергии (2,8 АТФ/молекула кислорода). Они не могут проникнуть через гематоэнцефалический барьер, и эритроциты или почечные клетки не могут их использовать. Аминокислоты действуют как субстраты для производства глюкозы только в условиях длительного голодания, демонстрируя истощение запасов гликогена.

Метаболизм этих трех основных субстратов сводится к одной молекуле, ацетил-КоА, в митохондриях. Метаболизм этой промежуточной молекулы генерирует 3 NADH, 1 FADH, 1 GTP и 2 CO2, все из которых участвуют в дыхательной цепи в митохондриях для синтеза АТФ.[5]

Механизм

Метаболизм углеводов

Основное внимание уделяется одному конкретному виду сахара — глюкозе. После поглощения клеткой молекулы глюкозы она немедленно метаболизируется в глюкозо-6-фосфат, который не может покинуть клетку. Фермент, катализирующий эту реакцию, называется гексокиназой (в печени и поджелудочной железе) или глюкокиназой во всех других тканях. Этот метаболит используется почти во всех метаболических процессах, включая гликолиз и гликогенез. Углеводы хранятся в виде гранул гликогена для быстрой мобилизации глюкозы при необходимости.

Гликоген представляет собой полимер глюкозы, собранный гликогенсинтазой, с точками ветвления через каждые десять молекул глюкозы, что придает гликогену древовидную структуру, что способствует мобилизации глюкозы. Некоторые ткани используют гликоген для собственного поддержания, например скелетные мышцы; некоторые другие ткани используют гликоген для поддержания стабильного уровня глюкозы в сыворотке, например, печень. Печень может хранить почти 100 г гликогена, который поставляет глюкозу в течение 24 часов; скелетные мышцы запасают 350 г, которых достаточно для 60-минутного сокращения мышц. Глюкоза метаболизируется путем гликолиза во всех клетках с образованием пирувата. В этом процессе не используется кислород, и образуются две молекулы пирувата, 2 НАДН и 2 АТФ.

Пируват может иметь три судьбы внутри клетки: он может транспортироваться в митохондрии и генерировать ацетил-КоА, он может оставаться в цитозоле и генерировать лактат или может использоваться в гликонеогенезе ферментом аланинаминотрансферазой (АЛТ). Судьба пирувата в тканях будет зависеть от гормональной регуляции, доступности кислорода и конкретной ткани. Например, в печени избыток пирувата метаболизируется до ацетил-КоА, который затем используется для синтеза липидов, тогда как в мышцах он подвергается полному окислению до СО2.

Глюкозо-6-фосфат также можно использовать в пентозофосфатном пути. Этот путь синтезирует нуклеотиды, синтез специфических липидов и поддерживает глутатион в его активной форме. Этот процесс регулируется глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой.

Углеводный обмен регулируется в основном инсулином, так как он стимулирует гликолиз и гликогенез. Катехоламины, глюкагон, кортизол и гормон роста стимулируют глюконеогенез и гликогенолиз.[6]

Метаболизм липидов

Жирные кислоты служат для производства энергии в окислительных тканях. Некоторые из них являются амфипатическими, потенциально токсичными и транспортируются в связанном виде с альбумином. Кишечник всасывает жирные кислоты в виде мицелл; они поглощаются энтероцитами в стенке кишечника. Оказавшись внутри, эти молекулы жира расщепляются на более мелкие молекулы, свободные жирные кислоты и глицерин, которые в задней части конъюгируются с образованием триглицеридов. Они связаны с белками, образуя хиломикроны вне энтероцита.

Эти хиломикроны очень богаты холестерином и триглицеридами, которые по системе воротной вены транспортируются в печень. Печень будет обрабатывать эти сложные молекулы, чтобы извлечь фракцию холестерина и триглицеридов. Печень секретирует новую форму сложной молекулы, называемой ЛПОНП, которая транспортирует эндогенные липиды и жир к периферическим тканям, экспрессирующим гормоночувствительную липазу и липопротеинлипазу.

Этот фермент превращает ЛПОНП в ЛПНП, который содержит больше холестерина, чем другие молекулы, и в конечном итоге поглощается тканями-мишенями. Весь этот процесс называется «прямой метаболизм холестерина». Когда в периферических тканях слишком много жира или холестерина, они перемещаются в липопротеине, называемом ЛПВП, который попадает в желчевыводящую систему для экскреции. Этот процесс называется «обратным метаболизмом холестерина». Оба регулируются инсулином, который стимулирует липазы в организме, но подавляет липолиз.][10]

Метаболизм аминокислот

Мы потребляем почти 100 г белка в день. В организме содержится около 10 кг белка, который метаболизируется по 300 г в сутки. Структурными единицами, составляющими белки, являются аминокислоты. Некоторые из них являются незаменимыми (это означает, что организм не может их синтезировать и должен получать с пищей), а некоторые являются заменимыми аминокислотами (которые организм может синтезировать). Белки поглощаются энтероцитами в виде аминокислот. Аминокислоты содержат группу азота и двухуглеродный скелет, называемый 2-оксокислотой.

Метаболизм аминокислот приводит к образованию аммония, который является токсичной молекулой, особенно для ЦНС. Аммоний может метаболизироваться в печени для экскреции в цикле орнитина (мочевины). Метаболизм аминокислот происходит в результате двух видов химических реакций. Первый называется трансаминированием, в котором участвуют аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ). Эти две реакции требуют трехуглеродного скелета для замены аминогруппы; скелетом этих двух ферментов является альфа-кетоглутарат. В реакции, регулируемой АЛТ, аланин переносит аминогруппу на альфа-кетоглутарат с образованием пирувата и глутамата. При регулируемой АСТ реакции происходит обратная ситуация. Он использует пожертвованную аминогруппу из глутамата для создания аспартата, чтобы пожертвовать второй атом амино в цикл мочевины. Второй реакцией является дезаминирование, при котором глутаматдегидрогеназа метаболизирует глутамат с образованием альфа-кетоглутарата и аммиака, который должен быть детоксицирован циклом мочевины.

После дезаминирования скелет подвергается промежуточному метаболизму. Метаболизм аминокислот может давать семь типов скелетов, а именно: альфа-кетоглутарат, оксалоацетат, сукцинил-КоА, фумарат, пируват, ацетил-КоА и ацетоацетил-КоА. Первые пять имеют три или более атомов углерода и полезны для гликонеогенеза, последние два имеют только два атома углерода и непригодны для гликонеогенеза. Вместо этого они используются для синтеза липидов.

Как и все другие метаболические пути, инсулин является основным регулятором. Напротив, регулятором метаболизма аминокислот является кортизол и гормон щитовидной железы, который опосредует разрушение мышц.

Клиническая значимость

Сахарный диабет

Поджелудочная железа определяет концентрацию глюкозы в крови и некоторых аминокислот, таких как аргинин и лейцин. Высокий уровень этих веществ указывает на питательное насыщение, и это сообщение посылается организму поджелудочной железой в виде инсулина. Инсулин является уникальным метаболическим гормоном, отвечающим за распределение питательных веществ в организме, а это означает, что дефицит инсулина вызывает плейотропные изменения в метаболизме человека. При дефиците инсулина торможение катаболических реакций меньше; это приводит к чистой мобилизации субстратов из тканей. Поджелудочная железа определяет статус метаболитов, периферические ткани определяют статус концентрации инсулина. Когда периферические ткани ощущают снижение уровня инсулина, они начинают катаболизироваться, и начинают мобилизоваться субстраты. Печень реагирует на низкий уровень инсулина увеличением синтеза глюкозы с помощью глюконеогенеза и гликогенолиза. Как видно из метаболизма аминокислот, основным субстратом глюконеогенеза является аланин, образующийся в результате мышечного распада и протеолиза. Жировая ткань также реагирует, усиливая липолиз, что приводит к накоплению жирных кислот и глицерина. Повышенная доставка неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) в печень увеличивает кетогенез.[14]

Сепсис, травма и ожоги

Катаболизм также может инициироваться чрезмерной воспалительной реакцией, характеризующейся активацией и экспрессией провоспалительных цитокинов, таких как TNF-альфа, IL-6 и IL-1. Этот процесс называется синдромом системной воспалительной реакции (SIRS). Он имеет три фазы метаболизма; фаза прилива или шока, катаболическая фаза и анаболическая фаза. В этих сценариях происходит значительная мобилизация субстрата по всему телу. [15]

Дефицит G6PDH

Дефицит широко распространен в экваториальных регионах. Он связан с Х-хромосомой и снижает уровень НАДФН, следовательно, снижает уровень активной формы глутатиона и увеличивает окислительный стресс для эритроцитов; это приводит к гемолизу, представленному как кризис, в зависимости от инсульта. Он проявляется в виде телец Хайнца и пузырчатых клеток в мазке периферической крови.[16]

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Прокомментируйте эту статью.

Ссылки

1.

Liu X, Chen T, Jain PK, Xu W. Выявление термодинамических свойств элементарных химических реакций на уровне одной молекулы. J Phys Chem B. 25 июля 2019 г.; 123 (29): 6253-6259. [PubMed: 31246466]

2.

Ramnanan CJ, Edgerton DS, Kraft G, Cherrington AD. Физиологическое действие глюкагона на метаболизм глюкозы в печени. Сахарный диабет Ожирение Metab. 13 октября 2011 г. Приложение 1 (Приложение 1): 118–25. [Бесплатная статья PMC: PMC5371022] [PubMed: 21824265]

3.

Сабо И., Зоратти М. Митохондриальные каналы: потоки ионов и многое другое. Physiol Rev. 2014 Apr;94(2):519-608. [PubMed: 24692355]

4.

Hue L, Taegtmeyer H. Новый взгляд на цикл Рэндла: новая голова для старой шляпы. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009 г., сен; 297 (3): E578-91. [Бесплатная статья PMC: PMC2739696] [PubMed: 19531645]

5.

KREBS HA. Цикл трикарбоновых кислот. 1948–1949 Харви Лект. Серия 44: 165-99. [PubMed: 14849928]

6.

Дашти М. Краткий обзор биохимии: углеводный обмен. Клин Биохим. 2013 Октябрь;46(15):1339-52. [PubMed: 23680095]

7.

Абумрад Н.А., Дэвидсон НЕТ. Роль кишечника в липидном гомеостазе. Physiol Rev. 2012 г., июль; 92 (3): 1061-85. [Бесплатная статья PMC: PMC3589762] [PubMed: 22811425]

8.

Goldstein JL, Brown MS. Рецептор ЛПНП. Артериосклеры Тромб Васк Биол. 2009 г.29 апреля (4): 431-8. [Бесплатная статья PMC: PMC2740366] [PubMed: 19299327]

9.

Яворски К., Саркади-Надь Э., Дункан Р.Э., Ахмадян М., Сул Х.С. Регуляция метаболизма триглицеридов. IV. Гормональная регуляция липолиза в жировой ткани. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007 июль; 293(1):G1-4. [Бесплатная статья PMC: PMC2887286] [PubMed: 17218471]

10.

Пирс В., Кароббио С., Видаль-Пуиг А. Различные оттенки жира. Природа. 2014 05 июня; 510 (7503): 76-83. [В паблике: 24899307]

11.

Deutz NE, Wolfe RR. Существует ли максимальный анаболический ответ на прием белка во время еды? Клин Нутр. 2013 апр; 32 (2): 309-13. [Бесплатная статья PMC: PMC3595342] [PubMed: 23260197]

12.

Finn PF, Dice JF. Протеолитические и липолитические реакции на голодание. Питание. 2006 июль-август; 22 (7-8): 830-44.