Понятие обмена веществ: Нарушение обмена веществ: симптомы, причины, лечение

46. Понятие об обмене веществ (метаболизме). Понятие об энергетическом и пластическом обмене.

Обмен веществ (метаболизм) определяется как характерный признак жизни. В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химические соединения. В организме динамически уравновешены процессы анаболизма (ассимиляции) – биосинтеза органических веществ, компонентов клеток и тканей, и катаболизма (диссимиляции) – расщепления сложных молекул компонентов клеток.

Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела, преобладание же катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела. При этом происходит превращение энергии, переход потенциальной энергии химических соединений, освобождаемой при их расщеплении, в кинетическую, в основном тепловую и механическую, частично в электрическую энергию.

Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды.

Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается путем питания. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.

Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. В многообразии реакций обмена, происходящих в клетке, различают пластический и энергетический обмен.

Пластический обмен (анаболизм, или конструктивный обмен) — совокупность всех процессов синтеза сложных органических веществ. Эти вещества идут на построение органалия клетки, на создание новых клеток при делении. Пластический обмен всегда сопровождается поглощением энергии.

Энергетический обмен (катаболизм) — совокупность реакций расщепления (переход веществ, энергетически более богатых, в вещества, бедные энергией). Энергия освобождается в реакциях разложения, когда сложные вещества распадаются на более простые, высокомолекулярные — на низкомолекулярные.

Освободившаяся энергия используется затем в ходе пластического обмена. Для реакций обмена характерна высокая организованность и упорядоченность. Каждая из них осуществляется с помощью специального фермента в определенном органе клетки. Ферменты в большинстве случаев располагаются мономолекулярными слоями на мембранах, выстилая их в том порядке, в котором они работают. Пространственная упорядоченность ферментов обеспечивает необходимую последовательность реакций.

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Процессы расщепления органических соединений у аэробных организмов происходят в три этапа, каждый из которых сопровождается несколькими ферментативными реакциями.

Первый этап – подготовительный. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами. У одноклеточных – ферментами лизосом. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением.

Второй этап – бескислородный (гликолиз). Его биологический смысл заключается в начале постепенного расщепления и окисления глюкозы с накоплением энергии в виде 2 молекул АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. Он состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) и две молекулы АТФ, в виде которой запасается часть энергии, выделившейся при гликолизе: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.

Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.

Роль пота в обмене веществ

Обмен веществ. Понятие.

Обмен веществ (метаболизм) – это набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Благодаря этим химическим реакциям питательные вещества, попадающие в наш организм, превращаются в составные части клеток организма, а продукты распада выводятся из него.

Поддержание концентраций растворённых веществ – важное условие жизни. Для правильного протекания реакций метаболизма необходимо, чтобы концентрации растворённых в организме веществ сохранялись постоянными в довольно узких пределах.

Значительные отклонения от нормального состава обычно несовместимы с жизнью. Перед живым организмом стоит задача поддержать надлежащие концентрации растворённых веществ в жидкостях тела, несмотря на то, что потребление этих веществ с пищей может значительно изменяться.

Одним из средств поддержания постоянной концентрации является осмос.

Осмос.

Осмос – это процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо?льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

В нашем случае полупроницаемая мембрана – это стенка клетки. Клетка заполнена внутриклеточной жидкостью. Сами клетки окружены межклеточной жидкостью. Если концентрации какого-либо вещества внутри клетки и вне её окажутся не одинаковыми, то возникнет ток жидкости (растворителя), стремящийся выровнять концентрации. Этот ток жидкости будет оказывать на стенку клетки давление. Это давление называется осмотическим. Причина возникновения осмотического давления – разница концентраций жидкостей, находящихся по разные стороны стенки клетки.

Изотонический, гипотонический и гипертонический растворы.

Растворы, входящие в состав нашего организма, которые отличаются друг от друга осмотическим давлением, можно разделить на следующие:

1. Изотонические растворы – это растворы с одинаковым осмотическим давлением. Клетка наполнена внутриклеточной жидкостью. Вокруг клетки находится межклеточная жидкость. Если осмотические давления этих жидкостей одинаковы, то такие растворы называют изотоническими. В нормально функционирующих животных клетках внутриклеточное содержимое обычно изотонично внеклеточной жидкости.

2. Гипертонические растворы – это растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления клетках и тканях.

3. Гипотонические растворы – это растворы, осмотическое давление которых ниже, чем осмотическое давление в клетках.

Если растворы межклеточной и внутриклеточной жидкостей имеют разное осмотическое давление, то возникнет осмос – процесс, призванный выровнять концентрации.

В случае если межклеточная жидкость гипертонична по отношению к внутриклеточной, то возникнет ток жидкости изнутри клетки вовне. Клетка будет терять жидкость, «съёживаться». При этом концентрация растворённых в ней веществ будет расти.

И наоборот, если межклеточная жидкость гипотонична по отношению к внутриклеточной, то возникнет ток жидкости, направленный вовнутрь клетки. Клетка будет «насасываться» жидкостью, увеличиваться в своём объёме. При этом концентрация растворённых в ней веществ будет уменьшаться.

Пот – это гипотонический раствор.

Наш пот – это гипотонический раствор. Гипотонический по отношении к внутриклеточной и межклеточной жидкостям, крови, лимфе и т.д.

В результате потоотделения наш организм теряет воду. Кровь теряет воду. Она становится густой. Концентрация растворённых в ней веществ повышается. Она превращается в гипертонический раствор. Гипертонический по отношению к межклеточной и внутриклеточной жидкостям. Сразу вслед за этим возникает осмос. Растворённые в межклеточной жидкости вещества дифундируют в кровь. Вещества внутриклеточной жидкости дифундируют во внеклеточную жидкость, а затем снова в кровь. Клетка «съёживается» и концентрация растворённых в ней веществ увеличивается.

Кто всем этим руководит?

Всеми этими процессами руководит мозг. Он получает от терморецепторов сигнал о том, что температура тела поднимается. Если мозг считает, что это увеличение чрезмерно, то он отдаст команду железам внутренней секреции и те увеличат объём потоотделения. В результате испарения пота температура тела снизится.

Дальше рассмотрим ситуацию, если осморецепторы сообщат о потере жидкости и о повышении внутриклеточной концентрации солей. Теперь мозг через  нервную систему подскажет нам, что неплохо было бы её пополнить. Возникнет жажда. После её удовлетворения водный баланс и осмотическое давление в клетках восстановятся. Всё придёт в норму.

Похожая схема может быть реализована и по другим причинам. Например, из организма необходимо вывести какие-нибудь вредные для него вещества. Эти вещества могли попасть в него с пищей. А могли появиться в качестве отхода собственного обмена веществ. И теперь их надо удалить из клеток.

Опять будут запущены процессы регулирования, похожие на те, что были описаны выше. Могут измениться участники процесса. Будут задействованы другие рецепторы, другие отделы мозга, другие железы внутренней секреции. Но результат должен быть тот же – должны быть сохранены условия для правильного протекания обменных процессов.

А что, если всем этим никто не руководит?

И такое тоже случается.

В случае нарушений в деятельности  нервной системы, эндокринной системы или локальных поражений коры головного мозга (например, гипоталамуса), наш организм перестаёт действовать так слаженно, как это необходимо. Система регуляции даёт сбой.

В этом случае процессы обмена веществ не смогут протекать должным образом. Человек будет страдать какой-нибудь из болезней нарушения обмена.

Что такое метаболизм? — Основная концепция и метаболические пути

Что такое метаболизм?

Метаболизм определяется как общее количество биохимических реакций, участвующих в поддержании условий жизни клеток в организме. Все живые организмы нуждаются в энергии для различных важнейших процессов и для производства новых органических веществ.

Весь процесс питания состоит из двух основных частей — приема пищи и использования пищи для получения энергии. В каждом живом организме, будь то простая прокариотическая бактериальная клетка или эукариотическая клетка, процесс питания одинаков. Концепция метаболических реакций концентрируется на использовании пищи для получения энергии. Проглоченная пища должна быть использована для оборота. Питание является ключевым, а извлечение энергии является целью метаболизма. Динамическое состояние составляющих тела и концепция метаболизм подробно обсуждаются ниже.

Концепция метаболизма

Как клетка извлекает энергию и как она синтезирует строительные блоки своих макромолекул?

А вот и понятие метаболизма. Метаболизм – это совокупность всех химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. Это включает в себя как разрушение, так и создание биомолекул. Катаболизм и анаболизм — два типа метаболизма. Катаболизм (разрыв связей) включает в себя разрушение биомолекул, в то время как анаболизм (создание связей) представляет собой создание новых соединений, необходимых клеткам.

Пища, которую мы едим, оказывается бесполезной до тех пор, пока в ней не произойдут метаболические изменения. Во время метаболизма биомолекул , присутствующих в пище, используются для извлечения энергии из клетки. Кроме того, происходит преобразование и образование биомолекул. Другими словами, превращение одного соединения приводит к образованию другой молекулы. Например, белки, которые мы получаем из пищи, метаболизируются в аминокислоты, которые позже используются для синтеза другого белка, необходимого клетке.

Все метаболические изменения происходят в виде множественных реакций и следуют определенному пути, называемому метаболическим путем. Метаболический путь включает ряд реакций. Поток метаболита, скорость и направление, с которым происходит метаболизм, называются динамическим состоянием составляющих организма. Все метаболические реакции катализируются набором белковых соединений, называемых ферментами.

Таким образом, метаболизм представляет собой реакцию, катализируемую ферментами, которая обеспечивает биомолекулы, необходимые клеткам для роста, поддержания и восстановления и т. д. Обобщим цели метаболических путей в следующих трех пунктах:

• Для извлечения энергии из пищи для клеточной активности.
• Для превращения пищи в строительные блоки для синтеза биомолекул, таких как углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты.
• Для устранения отходов и токсичных продуктов.

Чтобы узнать больше о метаболизме, его типах и метаболических путях, посетите BYJU’S.

 

Основа жизни и живого состояния

Содержание

• Введение
• Метаболическая основа жизни
• Метаболизм и состояние жизни

Введение

Метаболизм – это совокупность химических реакций, протекающих в клетках живых организмов. Все происходящие метаболические изменения находятся в множественных реакциях и следуют определенному пути, называемому метаболическим путем. Этот метаболический путь включает ряд реакций, включающих как разрушение, так и образование биомолекул. Другими словами, в результате метаболизма образуются либо сложные соединения из простых молекул, либо простые микромолекулы из сложных молекул.

Давайте пройдемся по метаболическим путям и посмотрим, как это помогает в живом состоянии организмов в деталях.

Метаболическая основа жизни

Метаболические пути включают извлечение энергии путем разрушения молекул и использования этой энергии для синтеза строительных блоков. Процесс метаболизма протекает в две фазы, а именно анаболизм и катаболизм.

Метаболический путь, при котором сложная молекула образуется из простых молекул, называется анаболическим путем. Поскольку он включает синтез метаболитов, он также известен как путь биосинтеза.

Например, аминокислоты становятся белками. Катаболический путь — это еще один метаболический путь, при котором более сложная структура расщепляется на простые молекулы.

Гликолиз является примером катаболического пути, при котором более сложная молекула 6-C глюкозы восстанавливается до 3-C пировиноградной кислоты.

Анаболизм происходит за счет энергии, т. е. анаболические пути требуют ввода энергии и потребляют энергию.

Катаболизм высвобождает энергию. Энергия высвобождается, когда глюкоза превращается в молочную кислоту. В живых организмах освобожденные энергетические пакеты сохраняются и сохраняются для последующего использования. Живые системы используют эту накопленную энергию для создания новых связей (анаболизм), механической работы и других целей в форме аденозинтрифосфата (АТФ).

Метаболизм и состояние жизни

Как мы все знаем, все живые организмы используют и выделяют энергию. Но как они остаются в живом состоянии? Какова роль метаболизма в этом?

Как известно, каждый живой организм, будь то прокариоты или эукариотические грибы, состоит из тысяч биомолекул/метаболитов. Но пропорция меняется.

Внутри организма концентрация одной биомолекулы может быть больше или меньше концентрации другой биомолекулы. И это неравновесное состояние метаболитов удерживает их в устойчивом состоянии. Как говорится, «системы, находящиеся в равновесии, не могут совершать работу».

Живая система никогда не может находиться в равновесии, поскольку в ней постоянно происходит обмен веществ; энергия высвобождается и используется непрерывно. Метаболизм помогает поддерживать неравновесное стационарное состояние в организмах и, таким образом, они находятся в живом состоянии. Можно сделать вывод, что для того, чтобы находиться в живом состоянии, важно находиться в неравновесном состоянии.

Оставайтесь на связи с BYJU’S, чтобы узнать больше о метаболизме.

Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Что такое метаболизм?

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

а) Катаболизм – расщепление молекул для получения энергии
б) Анаболизм – синтез всех соединений, необходимых клеткам

Что такое метаболические отходы?

Метаболические отходы — это остаточный продукт как катаболизма, так и анаболизма.