Обмен веществ и энергии в клетке – превращение и преобразование кратко
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 296.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 296.
Любое свойство живого, и любое проявление жизни связано с определёнными химическими реакциями в клетке. Эти реакции идут либо с затратой, либо с освобождением энергии. Вся совокупность процессов превращения веществ в клетке, а также в организме, называется метаболизмом.
Анаболизм
Клетка в процессе жизни поддерживает постоянство своей внутренней среды, называемое гомеостазом. Для этого она синтезирует вещества в соответствии со своей генетической информацией.
Рис. 1. Схема метаболизма.Эта часть метаболизма, при которой создаются характерные для данной клетки высокомолекулярные соединения, называется пластическим обменом (ассимиляцией, анаболизмом).
К реакциям анаболизма относится:
- синтез белков из аминокислот;
- образование крахмала из глюкозы;
- фотосинтез;
- синтез жиров из глицерина и жирных кислот.
Эти реакции возможны только при затратах энергии. Если для фотосинтеза затрачивается внешняя (световая) энергия, то для остальных – ресурсы клетки.
Количество затрачиваемой на ассимиляцию энергии больше, чем запасается в химических связях, т. к. часть её используется на регуляцию процесса.
Катаболизм
Другая сторона обмена веществ и превращения энергии в клетке – энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм).
Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии.
К этому процессу относятся:
- дыхание;
- распад полисахаридов на моносахариды;
- разложение жиров на жирные кислоты и глицерин, и другие реакции.
Взаимосвязь процессов обмена
Все процессы в клетке тесно связаны между собой, а также с процессами в других клетках и органах. Превращения органических веществ зависят от наличия неорганических кислот, макро- и микроэлементов.
Процессы катаболизма и анаболизма идут в клетке одновременно и являются двумя противоположными составляющими метаболизма.
Обменные процессы связаны с определёнными структурами клетки:
- дыхание – с митохондриями;
- синтез белков – с рибосомами;
- фотосинтез – с хлоропластами.
Для клетки характерны не отдельные химические процессы, а закономерный порядок, в котором они осуществляются. Регуляторами обмена являются белки-ферменты, которые направляют реакции и изменяют их интенсивность.
АТФ
Особую роль в метаболизме играет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она является компактным химическим аккумулятором энергии, используемым для реакций синтеза.
Рис. 3. Схема строения АТФ и превращения её в АДФ.Что мы узнали?
Если говорить кратко, то обмен веществ и энергии в клетке – это совокупность огромного числа химических реакций, направленных на её самоорганизацию и самовоспроизведение. Обмен составляют разнонаправленные процессы анаболизма и катаболизма.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 296.
А какая ваша оценка?
Обмен веществ и энергии
Основные понятия
Определение 1
Обмен веществ и энергии, или метаболизм – это физиологические процессы обеспечения организма необходимыми для его нормального функционирования соединениями, их превращение, получение энергии и выведения во внешнюю среду ненужных соединений произошедших реакций.
В узком смысле, понятие «метаболизм» – это пути превращений определенного соединения или соединений в организме.
Метаболизм состоит из двух процессов:
- Пластический обмен, анаболизм, ассимиляция, или синтез. Это поступление в организм через пищеварительную систему воды, белков, жиров, углеводов, минеральных солей, витаминов, через дыхательную систему, кожу — кислорода для построения мембран, клеточных структур и их обновления.
Анаболические реакции – это реакции, участвующие в синтезе новых молекул, протекают с поглощением энергии.
- Энергетический обмен, катаболизм, диссимиляция, или распад. Простыми словами – не как для реферата — это процессы выведения из организма отработанных продуктов. Такие процессы осуществляются через органы пищеварительного тракта, легкие, почки, кожу. Катаболические реакции – это реакции распада, протекающие с выделением энергии. Во время процессов энергетического обмена часть энергии рассеивается в виде тепла, а часть запасается в определенных органических веществах в виде макроэргических связей. Универсальным химическим аккумулятором энергии является АТФ – аденозинтрифосфорная кислота.
Все реакции анаболизма и катаболизма протекают с помощью энзимов (ферментов) – биологических катализаторов.
В процессе обмена веществ постоянно образуются, обновляются, расщепляются клеточные структуры, появляются и разрушаются разнообразные химические соединения. Все это сопровождается превращениями энергии: потенциальная энергия веществ, освобождаемая при расщеплении, переходит в кинетическую энергию, представленную, главным образом тепловой и механической энергиями, частично – электрической энергией.
С точки зрения биологии, поступление в организм различных веществ из внешней среды необходимо для:
- Возмещения энергозатрат.
- Удовлетворения потребностей роста
- Сохранения массы тела.
При этом количество питательных веществ, их соотношение и свойства должны согласовываться с условиями жизни и общим состоянием организма. В зависимости от того, какой образ жизни ведет живой организм, какие складываются внешние условия в той среде, где он обитает, определяются конкретные численные значения потребностей в каждом веществе.
Все реакции пластического и энергетического обмена протекают совместно, переходя друг в друга в организме в течение всей жизни. Соотношение реакций на разных стадиях развития организма отличается. В раннем возрасте преобладают реакции анаболизма, когда наблюдается интенсивный рост и развитие организма. По мере старения в организме основными становятся процессы катаболизма, синтез новых веществ постепенно угнетается.
Виды обмена веществ
Основными веществами, поступающими в организм человека, являются вода, минеральные соли, органические вещества: белки, витамины, углеводы и жиры. Для каждого вещества характерен свой путь метаболизма.
Существуют следующие виды обмена веществ:
- Обмен воды и минеральных солей;
- Обмен белков;
- Обмен жиров;
- Обмен углеводов.
Замечание 1
Большинство витаминов входят в состав ферментов, поэтому они выполняют в основном функцию катализаторов биохимических процессов.
Регуляция обмена веществ
Под регуляцией обмена веществ рассматривается регуляция почти всех функций организма: пищеварения, кровообращения, дыхания, выделения и др.
Основную роль в регуляции обмена веществ играет эндокринная система. Гормоны оказывают воздействие на скорость протекания биохимических процессов непосредственно в клетке. При совокупном их воздействии на отдельные клетки происходит изменение в функционировании организма в целом.
- Гормон гипофиза — соматотропный гормон проявляет выраженное анаболическое действие, он повышает синтез пластических веществ, ускоряет рост;
- Катехоламины надпочечников усиливают энергообразование через окислительные процессы;
- Тироксин и трийодтиронин – гормоны щитовидной железы – активируют разрушение углеводов и жиров, стимулируют образование белка из аминокислот.
В регуляции обмена веществ принимает участие нервная система – гипоталамус, который включает центры жажды, голода и насыщения, терморегуляции. Регуляция осуществляется через вегетативную нервную систему.
Замечание 2
Гипоталамус и гипофиз координируют функционирование почти всех желез внутренней секреции.
Краткий обзор энергетического метаболизма человека и его связи с эссенциальным ожирением
Обзор
. 1992 г., янв. 55 (1 доп.): 242S-245S.
doi: 10. 1093/ajcn/55.1.242s.
Э Равуссин 1 , C Богардус
принадлежность
- 1 Секция клинического диабета и питания, Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек, Национальные институты здравоохранения, Феникс, Аризона.
- PMID: 1728837
- DOI: 10.1093/ajcn/55.1.242s
Обзор
E Ravussin et al. Am J Clin Nutr. 1992 Январь
. 1992 г., янв. 55 (1 доп.): 242S-245S.
дои: 10. 1093/ajcn/55.1.242s.
Авторы
Э Равуссин 1 , К Богардус
принадлежность
- 1 Секция клинического диабета и питания, Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек, Национальные институты здравоохранения, Феникс, Аризона.
- PMID: 1728837
- DOI: 10.1093/ajcn/55.1.242s
Абстрактный
Суточный расход энергии (24EE) можно измерить в дыхательной камере. 24EE включает базовый уровень метаболизма, термический эффект пищи и энергетические затраты на физическую активность. Основной детерминант 24EE, безжировая масса, составляет примерно 80% различий, наблюдаемых между людьми. Генетические факторы, по-видимому, являются причиной семейной агрегации 24EE у человека. Вариабельность 24EE для данного размера и состава тела имеет важное значение, поскольку низкий уровень метаболизма является основным фактором риска увеличения веса у человека. Появляется все больше доказательств того, что ожирение, часто являющееся наследственным заболеванием, не всегда может быть связано с обжорством и ленью. Подобно необходимости лечения эссенциальной гипертензии, существует необходимость лечения расстройства, которое, возможно, лучше всего назвать эссенциальным ожирением.
Похожие статьи
-
Энергетический обмен при ожирении. Исследования индейцев пима.
Равуссин Э. Равусин Э. Уход за диабетом. 1993 янв; 16 (1): 232-8. doi: 10.
2337/diacare.16.1.232. Уход за диабетом. 1993. PMID: 8422781 Обзор.
-
Детерминанты суточного расхода энергии у человека. Методы и результаты с использованием дыхательной камеры.
Равуссин Э., Лиллиоха С., Андерсон Т.Э., Кристин Л., Богардус С. Равуссин Э. и соавт. Джей Клин Инвест. 1986 декабрь; 78 (6): 1568-78. DOI: 10.1172/JCI112749. Джей Клин Инвест. 1986 год. PMID: 3782471 Бесплатная статья ЧВК.
-
Влияние белкового перекармливания на расход энергии, измеренное в метаболической камере.
Брей Г.А., Редман Л.М., де Йонге Л., Ковингтон Дж., Руд Дж., Брок С., Манкузо С., Мартин К.К., Смит С.Р. Брей Г.А. и соавт. Am J Clin Nutr. 2015 март;101(3):496-505. doi: 10.3945/ajcn.114.091769. Epub 2015 14 января.
Am J Clin Nutr. 2015. PMID: 25733634 Клиническое испытание.
-
Детерминанты малоподвижного 24-часового расхода энергии: уравнения для назначения и регулирования энергии в дыхательной камере.
Лам Ю.Ю., Редман Л.М., Смит С.Р., Брей Г.А., Гринуэй Ф.Л., Йоханнсен Д., Равуссин Э. Лам Ю.Ю. и др. Am J Clin Nutr. 2014 Апрель; 99 (4): 834-42. дои: 10.3945/ajcn.113.079566. Epub 2014 5 февраля. Am J Clin Nutr. 2014. PMID: 24500151 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.
-
Мочевой норадреналин является метаболическим фактором, определяющим 24-часовой расход энергии и скорость метаболизма во сне у взрослых людей.
Холлштейн Т., Басоло А., Андо Т., Вотруба С.Б., Кракофф Дж., Пьяджи П. Холлстейн Т.
и соавт. J Clin Endocrinol Metab. 2020 1 апреля; 105 (4): 1145-56. doi: 10.1210/clinem/dgaa047. J Clin Endocrinol Metab. 2020. PMID: 32002540 Бесплатная статья ЧВК.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
-
Прогнозирование расхода энергии в состоянии покоя у людей с хронической травмой спинного мозга.
Ма Й, де Гроот С, Хувенарс Д, Ахтерберг В, Адриансен Дж, Вейс ПДжМ, Янссен TWJ. Ма Ю и др. Спинной мозг. 2 июля 2022 г. doi: 10.1038/s41393-022-00827-5. Онлайн перед печатью. Спинной мозг. 2022. PMID: 35780202
-
Кетогенная диета и потеря веса: есть ли влияние на расход энергии?
Басоло А., Магно С., Сантини Ф., Чеккарини Г. Басоло А. и др.
Питательные вещества. 2022 26 апреля; 14 (9): 1814. дои: 10.3390/nu14091814. Питательные вещества. 2022. PMID: 35565778 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
-
Оптимизация поведенческих вмешательств для регулирования набора веса во время беременности с помощью политики последовательного принятия решений с использованием прогнозирующего управления гибридной моделью.
Го П., Ривера Д.Э., Донг Ю., Дешпанде С., Сэвидж Дж.С., Хохман Э.Е., Поли А.М., Леонард К.С., Даунс Д.С. Го П. и др. Компьютерная химическая инженерия. 2022 Апр; 160:107721. doi: 10.1016/j.compchemeng.2022.107721. Epub 2022 8 февраля. Компьютерная химическая инженерия. 2022. PMID: 35342207
-
Энергетический баланс и контроль веса тела: возможные эффекты времени приема пищи и нарушения регуляции циркадного ритма.
Басоло А., Бечи Джензано С., Пьяджи П., Кракофф Дж., Сантини Ф. Басоло А. и др. Питательные вещества. 2021 сен 19;13(9):3276. дои: 10.3390/nu13093276. Питательные вещества. 2021. PMID: 34579152 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
-
Подходы к идентификации системы для оценки потребления энергии: расширение мер по управлению гестационным увеличением веса.
Го П., Ривера Д.Э., Сэвидж Дж.С., Хохман Э.Э., Поли А.М., Леонард К.С., Даунс Д.С. Го П. и др. IEEE Trans Control Syst Technol. 2020 янв; 28 (1): 63-78. дои: 10.1109/ТССТ.2018.2871871. Epub 2018 12 октября. IEEE Trans Control Syst Technol. 2020. PMID: 31903018 Бесплатная статья ЧВК.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
Типы публикаций
термины MeSH
Реакция потребления пищи на краткосрочные изменения метаболизма у людей — Просмотр полного текста
Одна из причин, по которой люди набирают вес, заключается в том, что они потребляют с пищей больше калорий, чем им необходимо для получения энергии в течение 24 часов. Метаболизм – это количество энергии, которое человек использует в течение 24 часов. Исследователи хотят изучить взаимосвязь между изменениями метаболизма и тем, сколько человек ест.
Цели:
Узнать, сколько пищи съедает человек, когда температура тела снижена. Изучить, как изменения в обмене веществ могут повлиять на количество пищи, которую человек ест.
Право на участие:
Здоровые люди в возрасте от 18 до 55 лет.
Дизайн:
Участники останутся в NIH на 20 дней.
В течение первых 4 дней участникам будут предоставлены:
- Медицинский осмотр
- Электрокардиограмма
- Анализы крови и мочи. Один анализ крови включает употребление раствора сахара.
- Сканирование состава тела с помощью DXA
- Вопросы о любимых продуктах, физической активности и личном поведении
- Тест с физической нагрузкой на велотренажере
Участники проведут 24 часа в метаболической камере. В камере будет нормальная комнатная температура или ниже.
Иногда участники выбирают диету, соответствующую их ежедневным потребностям. В других случаях они могут есть сколько угодно из торгового автомата.
У участников будет собрана кровь и моча.
Участники проглотят беспроводной датчик и наденут небольшой регистратор данных.
В предпоследний день участники останутся в метаболической камере, но будут потреблять только воду и напитки без кофеина и сахара.
Участники вернутся на однодневные визиты через шесть месяцев и через год после первого приема. У них будут анализы крови и мочи, а также сканирование DXA. Они ответят на вопросы о физической активности и пищевых привычках.
Подробное описание:
Более 30% взрослых имеют избыточный вес. В целом, изменения образа жизни (диета и физические упражнения) или современные препараты для похудения приводят лишь к потере веса примерно на 5-10%. Это может быть связано с тем, что расход энергии человеком, то есть количество калорий, которые использует организм, приводит к голоду и может увеличить количество съедаемой пищи. Известно, что воздействие холода ускоряет обмен веществ, но может не привести к потере веса, если аппетит и тяга к еде также повышены. Основная цель этого исследования — оценить, приводит ли изменение расхода энергии при воздействии низкой температуры к изменениям в потреблении пищи. Это исследование будет включать в себя пребывание в нашем отделении клинических исследований, где мы определим потребность в энергии (при 24 градусах Цельсия) у 68 здоровых взрослых добровольцев без признаков диабета. Воздействие низких температур (16 градусов по Цельсию) будет использоваться для увеличения количества калорий, которые организм человека использует в течение дня. Участники проведут 24 часа в комнате, которая измеряет расход энергии при пониженной температуре в комнате, один раз с фиксированной диетой и один раз со шведским столом с выбором продуктов. После фиксированной диеты добровольцы самостоятельно выберут, сколько еды они хотят съесть за один день в торговом автомате. Добровольцы также проведут один день в посте, а затем в течение дня будут самостоятельно выбирать еду из торгового автомата.