Cos'è il metabolismo?

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Sul metabolismo o sul metabolismo ora si parla molto. Tuttavia, la maggior parte delle persone non sa che cos'è il metabolismo e quali processi sono costantemente in atto nel nostro corpo.

Cos'è un metabolismo

Il metabolismo è una trasformazione chimica che si verifica nel corpo di ogni persona quando vengono forniti i nutrienti e fino al momento in cui i prodotti finali di tutte le trasformazioni e trasformazioni derivano da esso nell'ambiente esterno. In altre parole, il metabolismo nel corpo è un insieme di reazioni chimiche che si verificano in esso per mantenere la sua attività vitale. Tutti i processi combinati con questo concetto consentono a qualsiasi organismo di moltiplicarsi e svilupparsi, pur mantenendo tutte le sue strutture e rispondendo alle influenze ambientali.

Processi metabolici

Di norma, i processi metabolici sono divisi in 2 fasi correlate, in altre parole, il metabolismo avviene nel corpo in due fasi:

• Fase I L'anabolismo è un processo di una combinazione di processi chimici, che è mirato alla formazione di cellule e componenti dei tessuti corporei. Se descrivi i processi chimici, allora implicano la sintesi di amminoacidi, nucleotidi, acidi grassi, monosaccaridi, proteine.
• Fase II. Il catabolismo è il processo di scindere gli alimenti e le sue molecole in sostanze più semplici, liberando al contempo l'energia contenuta in esse. Il bilanciamento degli stadi di cui sopra dà un lavoro armonioso e lo sviluppo del corpo, ed è regolato da ormoni. Gli enzimi sono un altro aiuto essenziale nel processo metabolico. Nel processo del metabolismo, agiscono come una sorta di catalizzatore e creano alcune sostanze chimiche da altri.

Il ruolo del metabolismo nel corpo umano

Dovresti sapere che il metabolismo è costituito da tutte le reazioni, a seguito delle quali vengono costruite varie cellule e tessuti del corpo e viene estratta energia utile. Poiché i processi anabolici in qualsiasi organismo sono associati al dispendio energetico per la costruzione di nuove cellule e molecole, i processi catabolici rilasciano energia e formano prodotti finali come l'anidride carbonica, l'ammoniaca, l'urea e l'acqua.

Da quanto sopra, si può notare che un processo metabolico ben coordinato nel corpo è la chiave per un lavoro ben coordinato e stabile di tutti gli organi umani, tranne che funge anche da indicatore di buona salute. Poiché il tasso metabolico influisce sul lavoro di tutti gli organi umani. Qualsiasi squilibrio nel processo del metabolismo può portare a gravi conseguenze per il corpo, vale a dire - a un diverso tipo di malattia.

Disturbi metabolici possono verificarsi con vari cambiamenti in ogni sistema del corpo, ma spesso questo accade nel sistema endocrino. I fallimenti possono verificarsi con varie diete e diete malsane, con sovraccarico nervoso e stress. Questo è il motivo per cui è consigliabile essere attenti al proprio stile di vita e nutrizione. Pertanto, se ti importa della tua salute, è necessario condurre periodicamente un esame del corpo, pulirlo dalle tossine e, ovviamente, mangiare correttamente, perché la normalizzazione del metabolismo è la chiave della tua salute.

Ora sai tutto sul metabolismo e non ti meraviglierai, il metabolismo, che cos'è? E puoi andare dal medico in tempo per il minimo disturbo, che in seguito ti aiuterà ad evitare molti problemi.

Metabolismo (metabolismo) e trasformazione di energia nel corpo

Metabolismo (metabolismo)

Il metabolismo, o metabolismo, è una combinazione di processi biochimici e processi di attività cellulare. Garantisce l'esistenza di organismi viventi. Esistono processi di assimilazione (anabolismo) e dissimilazione (catabolismo). Questi processi sono aspetti diversi di un singolo processo di metabolismo e conversione di energia negli organismi viventi.

assimilazione

L'assimilazione è il processo associato all'assorbimento, all'assimilazione e all'accumulo di sostanze chimiche che vengono utilizzate per sintetizzare i composti necessari per il corpo.

Scambio di plastica

Il metabolismo plastico è un insieme di reazioni di sintesi che assicurano la ripresa della composizione chimica, la crescita cellulare.

dissimilazione

La dissimilazione è un processo associato alla scomposizione delle sostanze.

Scambio di energia

Il metabolismo energetico è una combinazione della scissione di composti complessi con il rilascio di energia. Gli organismi dell'ambiente nel processo di vita in certe forme assorbono energia. Quindi restituiscono l'importo equivalente in un'altra forma.

I processi di assimilazione non sono sempre bilanciati con i processi di dissimilazione. L'accumulo di sostanze e la crescita negli organismi in via di sviluppo sono fornite dai processi di assimilazione, quindi prevalgono. I processi di dissimilazione predominano con la mancanza di nutrienti, il lavoro fisico intenso e l'invecchiamento.

I processi di assimilazione e dissimilazione sono strettamente correlati ai tipi di nutrizione degli organismi. La principale fonte di energia per gli organismi viventi della Terra è la luce del sole. Risponde indirettamente o direttamente ai loro bisogni energetici.

autotrofi

Gli autotrofi (dal greco Autos - auto e trofeo - cibo, nutrizione) sono organismi che possono sintetizzare composti organici da inorganici usando un certo tipo di energia. Ci sono fototrofi e chemotropi.

fototrofi

Fototrofi (dal greco Foto - luce) - organismi che per la sintesi di composti organici dall'uso inorganico dell'energia della luce. Alcuni procarioti (batteri dello zolfo fotosintesi e cianobatteri) e piante verdi appartengono a loro.

chemiotrofia

Chemotrophs (dal greco Chimica - Chimica) per la sintesi di composti organici dall'uso inorganico dell'energia delle reazioni chimiche. Questi includono alcuni procarioti (batteri di ferro, batteri di zolfo, fissazione dell'azoto, ecc.). I processi autotrofi riguardano maggiormente i processi di assimilazione.

eterotrofi

Gli eterotrofi (dal greco Heteros - l'altro) - sono organismi che sintetizzano i propri composti organici dai composti organici finiti sintetizzati da altri organismi. La maggior parte dei procarioti, dei funghi e degli animali appartengono a loro. Per loro, la fonte di energia è la materia organica che ricevono dal cibo: organismi viventi, i loro residui o prodotti di scarto. I principali processi di organismi eterotrofi - la rottura di sostanze - si basano su processi di dissimilazione.

L'energia nei sistemi biologici viene utilizzata per fornire diversi processi nel corpo: termico, meccanico, chimico, elettrico, ecc. Parte dell'energia durante le reazioni di scambio energetico viene dissipata come calore, parte di essa è immagazzinata in legami chimici ad alta energia di determinati composti organici. Questa sostanza universale è l'ATP adenosina trifosfato. È un accumulatore chimico universale di energia nella cellula.

Sotto l'azione dell'enzima, un residuo di acido fosforico viene scisso. Quindi l'ATP si trasforma in adenosina difosfato - ADP. In questo caso, vengono rilasciati circa 42 kJ di energia. La rimozione di due residui di acido fosforico produce adenosina monofosfato - ATP (vengono rilasciati 84 kJ di energia). La molecola AMP può essere tagliata. Così, durante la rottura dell'ATP, viene rilasciata una grande quantità di energia, che viene utilizzata per sintetizzare i composti necessari per il corpo, mantenere una certa temperatura corporea, ecc.

La natura dei legami macroergici dell'ATP rimane infine non chiarita, sebbene superino più volte l'intensità energetica delle obbligazioni ordinarie.

Cos'è il metabolismo?

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wevehadenough

Il processo del metabolismo nel corpo :)

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Lola Stuart

un insieme di reazioni chimiche che si verificano in un organismo vivente per sostenere la vita. Questi processi permettono agli organismi di crescere e moltiplicarsi, mantenere le loro strutture e rispondere alle influenze ambientali. Il metabolismo è solitamente diviso in due fasi: nel complesso del godecatabolism le sostanze organiche sono degradate a quelle più semplici; Nel processo di anabolismo con il costo dell'energia, vengono sintetizzate sostanze come proteine, zuccheri, lipidi e acidi nucleici.

metabolismo

METABOLISMO, o il metabolismo, trasformazioni chimiche che avvengono dal momento in cui i nutrienti entrano nell'organismo vivente fino al momento in cui i prodotti finali di queste trasformazioni vengono rilasciati nell'ambiente esterno. Il metabolismo include tutte le reazioni, a seguito delle quali vengono costruiti gli elementi strutturali delle cellule e dei tessuti, e i processi in cui l'energia viene estratta dalle sostanze contenute nelle cellule. A volte, per convenienza, i due lati del metabolismo sono considerati separatamente - anabolismo e catabolismo, vale a dire. i processi di creazione di sostanze organiche e i processi della loro distruzione. processi anabolici tipicamente legati alla spesa energetica e causare la formazione di molecole più complesse dal semplice catabolico anche accompagnata dal rilascio di energia e terminare la formazione del prodotto finale (scarto) metabolismo come urea, anidride carbonica, acqua e ammoniaca.

Il termine "metabolismo" è entrato nella vita di tutti i giorni da quando i medici hanno iniziato ad associare sovrappeso o sottopeso, nervosismo eccessivo o, al contrario, letargia di un paziente con un aumento o diminuzione del metabolismo. Per i giudizi sull'intensità del metabolismo inserire il test per il "metabolismo primario". Il metabolismo basale è un indicatore della capacità del corpo di produrre energia. Il test viene eseguito a stomaco vuoto a riposo; misurare l'assorbimento di ossigeno (O₂) e il rilascio di anidride carbonica (CO₂). Confrontando questi valori, determina in che misura il corpo utilizza ("brucia") i nutrienti. Gli ormoni della ghiandola tiroidea influenzano l'intensità del metabolismo, pertanto, quando diagnosticano malattie associate a disturbi metabolici, i medici misurano sempre più il livello di questi ormoni nel sangue. Vedi anche GHIANDOLA TIROIDE.

Metodi di ricerca

Quando si studia il metabolismo di una qualsiasi delle sostanze nutritive, tutte le sue trasformazioni sono tracciate dalla forma in cui entra nel corpo fino ai prodotti finali rimossi dal corpo. In tali studi, viene utilizzato un insieme estremamente diversificato di metodi biochimici.

Uso di animali o organi intatti.

Il composto studiato viene somministrato all'animale e quindi i possibili prodotti di conversione (metaboliti) di questa sostanza sono determinati nelle sue urine e negli escrementi. Informazioni più specifiche possono essere ottenute esaminando il metabolismo di un particolare organo, come il fegato o il cervello. In questi casi, la sostanza viene iniettata nel corrispondente vaso sanguigno e i metaboliti sono determinati nel sangue che scorre dall'organo.

Poiché questo tipo di procedura è molto difficile, spesso vengono utilizzate sezioni sottili di organi per la ricerca. Sono incubati a temperatura ambiente o a temperatura corporea in soluzioni con aggiunta della sostanza, il cui metabolismo è studiato. Le cellule in tali preparazioni non sono danneggiate, e poiché le sezioni sono molto sottili, la sostanza penetra facilmente nelle cellule e le lascia facilmente. A volte sorgono difficoltà perché la sostanza passa attraverso le membrane cellulari troppo lentamente. In questi casi, i tessuti vengono schiacciati per distruggere le membrane e la poltiglia cellulare viene incubata con la sostanza in esame. In tali esperimenti, è stato dimostrato che tutte le cellule viventi ossidano il glucosio in CO₂ e acqua e che solo il tessuto epatico è in grado di sintetizzare l'urea.

Uso di cellule

Anche le cellule sono sistemi molto complessi. Hanno un nucleo e nel citoplasma circostante ci sono corpi più piccoli, i cosiddetti. organelli di varie dimensioni e trame. Usando la tecnica appropriata, il tessuto può essere "omogeneizzato" e quindi sottoposto a centrifugazione differenziale (separazione) e formulazioni contenenti solo mitocondri, solo microsomi o un liquido trasparente - il citoplasma. Questi farmaci possono essere separatamente incubati con il composto il cui metabolismo è studiato, e in questo modo si può determinare quali particolari strutture subcellulari sono coinvolte nelle sue successive trasformazioni. Ci sono casi in cui la reazione iniziale ha luogo nel citoplasma, il suo prodotto subisce la trasformazione in microsomi e il prodotto di questa trasformazione entra in una nuova reazione già nei mitocondri. L'incubazione della sostanza studiata con cellule viventi o con un omogenato tissutale di solito non rivela le singole fasi del suo metabolismo, e solo gli esperimenti sequenziali in cui l'una o l'altra struttura subcellulare vengono utilizzate per l'incubazione ci permettono di comprendere l'intera catena di eventi.

L'uso di isotopi radioattivi.

Per studiare il metabolismo di una sostanza, è necessario: 1) metodi analitici appropriati per determinare questa sostanza e i suoi metaboliti; e 2) metodi per distinguere la sostanza aggiunta dalla stessa sostanza già presente nella preparazione biologica. Questi requisiti sono stati l'ostacolo principale nello studio del metabolismo fino a quando non sono stati scoperti isotopi radioattivi degli elementi e, prima di tutto, il carbonio radioattivo 14 C. Con l'avvento di composti marcati con 14 C, oltre a strumenti per misurare la radioattività debole, queste difficoltà sono state superate. Se l'acido grasso marcato con 14 C viene aggiunto a una preparazione biologica, ad esempio a una sospensione di mitocondri, non sono necessarie analisi speciali per determinare i prodotti delle sue trasformazioni; per stimare il tasso di utilizzo, è sufficiente misurare semplicemente la radioattività delle frazioni mitocondriali prodotte successivamente. La stessa tecnica rende facile distinguere le molecole di acido grasso radioattivo introdotte dallo sperimentatore dalle molecole di acidi grassi già presenti nei mitocondri all'inizio dell'esperimento.

Cromatografia ed elettroforesi.

Oltre ai requisiti di cui sopra, un biochimico ha anche bisogno di metodi per separare le miscele costituite da piccole quantità di sostanze organiche. La più importante di esse - la cromatografia, che si basa sul fenomeno dell'adsorbimento. La separazione dei componenti della miscela viene effettuata su carta o mediante adsorbimento sul sorbente, che è costituito da colonne riempite (lunghi tubi di vetro), seguito da una graduale eluizione (lisciviazione) di ciascuno dei componenti.

La separazione per elettroforesi dipende dal segno e dal numero di cariche delle molecole ionizzate. L'elettroforesi viene effettuata su carta o su un supporto inerte (inattivo), come l'amido, la cellulosa o la gomma.

Un metodo di separazione altamente sensibile ed efficiente è la gascromatografia. Viene utilizzato nei casi in cui le sostanze da separare sono allo stato gassoso o possono essere trasferite su di esso.

Isolamento enzimatico

L'animale, l'organo, la sezione tissutale, l'omogenato e la frazione di organelli cellulari occupano l'ultimo posto della serie - un enzima capace di catalizzare una certa reazione chimica. L'isolamento degli enzimi in forma purificata è una sezione importante nello studio del metabolismo.

La combinazione di questi metodi ci ha permesso di tracciare le principali vie metaboliche nella maggior parte degli organismi (compresi gli umani), per stabilire esattamente dove questi vari processi avvengono e per scoprire le fasi successive delle principali vie metaboliche. Ad oggi sono note migliaia di singole reazioni biochimiche e sono stati studiati gli enzimi coinvolti.

Metabolismo cellulare

Una cellula vivente è un sistema altamente organizzato. Ha varie strutture, così come enzimi che possono distruggerli. Contiene anche macromolecole di grandi dimensioni che possono rompersi in componenti più piccoli a causa dell'idrolisi (scissione sotto l'azione dell'acqua). La cellula di solito contiene molto potassio e pochissimo sodio, anche se la cellula esiste in un ambiente dove c'è molto sodio e relativamente poco potassio e la membrana cellulare è facilmente permeabile ad entrambi gli ioni. Di conseguenza, una cellula è un sistema chimico, molto lontano dall'equilibrio. L'equilibrio si verifica solo nel processo dell'autolisi post-mortem (auto-digestione sotto l'azione dei suoi stessi enzimi).

Il bisogno di energia.

Per mantenere il sistema in uno stato lontano dall'equilibrio chimico, è necessario eseguire il lavoro, e con questo scopo è richiesta energia. Ottenere questa energia e fare questo lavoro è una condizione indispensabile affinché la cellula rimanga nello stato stazionario (normale), lontano dall'equilibrio. Allo stesso tempo, esegue anche altri lavori relativi all'interazione con l'ambiente, ad esempio: nelle cellule muscolari, contrazione; nelle cellule nervose - conducendo impulsi nervosi; nelle cellule dei reni - la formazione di urina, significativamente diversa nella composizione dal plasma sanguigno; in cellule specializzate del tratto gastrointestinale - la sintesi e la secrezione di enzimi digestivi; nelle cellule delle ghiandole endocrine - la secrezione di ormoni; nelle cellule delle lucciole - bagliore; nelle cellule di alcuni pesci - la generazione di scariche elettriche, ecc.

Fonti di energia

In nessuno dei precedenti esempi, la fonte diretta di energia che la cellula utilizza per produrre lavoro è l'energia contenuta nella struttura di adenosina trifosfato (ATP). A causa della natura della sua struttura, questo composto è ricco di energia e la rottura dei legami tra i suoi gruppi fosfato può avvenire in modo tale che l'energia rilasciata viene utilizzata per la produzione di lavoro. Tuttavia, l'energia non può essere resa disponibile alla cellula con una semplice rottura idrolitica dei legami fosfatici di ATP: in questo caso, viene sprecata, essendo rilasciata sotto forma di calore. Il processo dovrebbe consistere di due fasi consecutive, ciascuna delle quali implica un prodotto intermedio, qui indicato X - F (nelle equazioni precedenti X e Y significa due diverse sostanze organiche: Φ - fosfato; ADP - adenosina difosfato):

Poiché l'ATP è necessario per quasi ogni manifestazione dell'attività cellulare, non sorprende che l'attività metabolica delle cellule viventi sia principalmente rivolta alla sintesi di ATP. Varie sequenze complesse di reazioni che utilizzano la potenziale energia chimica contenuta nelle molecole di carboidrati e grassi (lipidi) servono a questo scopo.

METABOLISMO DI CARBOIDRATI E LIPIDI

Sintesi di ATP.

Anaerobico (senza ossigeno). Il ruolo principale dei carboidrati e dei lipidi nel metabolismo cellulare è che la loro scissione in composti più semplici fornisce la sintesi di ATP. Non c'è dubbio che gli stessi processi procedessero nelle prime, più primitive cellule. Tuttavia, in un'atmosfera priva di ossigeno, la completa ossidazione di carboidrati e grassi in CO₂ era impossibile. Queste cellule primitive avevano tutti i meccanismi con cui la ristrutturazione della struttura della molecola di glucosio forniva la sintesi di piccole quantità di ATP. Stiamo parlando dei processi che i microrganismi chiamano fermentazione. La digestione del glucosio in alcol etilico e CO è meglio studiata.₂ nel lievito

Nel corso di 11 reazioni consecutive necessarie per completare questa trasformazione, viene formato un numero di prodotti intermedi, che sono esteri fosforici (fosfati). Il loro gruppo fosfato viene trasferito ad adenosina difosfato (ADP) con la formazione di ATP. La resa netta di ATP è di 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio suddivisa nel processo di fermentazione. Processi simili si verificano in tutte le cellule viventi; poiché forniscono l'energia necessaria per l'attività vitale, a volte sono (non proprio correttamente) chiamate respirazione cellulare anaerobica.

Nei mammiferi, compreso l'uomo, tale processo è chiamato glicolisi e il suo prodotto finale è acido lattico, non alcol e CO.₂. L'intera sequenza di reazioni di glicolisi, ad eccezione degli ultimi due stadi, è completamente identica al processo che si verifica nelle cellule di lievito.

Aerobico (usando ossigeno). Con la comparsa dell'ossigeno nell'atmosfera, la cui origine era apparentemente la fotosintesi delle piante, durante l'evoluzione è stato sviluppato un meccanismo che garantisce la completa ossidazione del glucosio in CO₂ e acqua, un processo aerobico in cui la resa netta di ATP è di 38 molecole di ATP per molecola di glucosio ossidato. Questo processo di consumo di ossigeno da parte delle cellule per la formazione di composti ricchi di energia è noto come respirazione cellulare (aerobica). In contrasto con il processo anaerobico, condotto da enzimi citoplasmatici, i processi ossidativi si svolgono nei mitocondri. Nei mitocondri, l'acido piruvico, un prodotto intermedio formato nella fase anaerobica, viene ossidato in CO.₂ in sei reazioni consecutive, in ciascuna delle quali una coppia di elettroni viene trasferita ad un comune accettore - coenzima nicotinammide adenina dinucleotide (NAD). Questa sequenza di reazioni è chiamata ciclo dell'acido tricarbossilico, ciclo dell'acido citrico o ciclo di Krebs. Da ciascuna molecola di glucosio si formano 2 molecole di acido piruvico; 12 coppie di elettroni si sono staccate dalla molecola di glucosio durante la sua ossidazione, descritta dall'equazione:

Trasferimento di elettroni

Ciascun mitocondrio ha un meccanismo mediante il quale il NAD ridotto (NAD H N, dove H è idrogeno) formato nel ciclo dell'acido tricarbossilico trasferisce la sua coppia di elettroni in ossigeno. Il trasferimento, tuttavia, non si verifica direttamente. Gli elettroni vengono trasmessi "di mano in mano" e, solo dopo aver attraversato una catena di portatori, si uniscono all'ossigeno. Questa "catena di trasporto degli elettroni" comprende i seguenti componenti:

NADH H N ® Flavineninindinkleotid ® Coenzima Q ®

® Cytochrome b ® Cytochrome c ® Cytochrome a ® O₂

Tutti i componenti di questo sistema che si trovano nei mitocondri sono fissati nello spazio e collegati tra loro. Tale stato facilita il trasferimento di elettroni.

NAD contiene acido nicotinico (vitamina niacina) e flavina adenina dinucleotide contiene riboflavina (vitamina B₂). Il coenzima Q è un chinone alto-molecolare sintetizzato nel fegato, e i citocromi sono tre diverse proteine, ognuna delle quali, come l'emoglobina, contiene un emogroup.

Nella catena di trasferimento di elettroni per ogni coppia di elettroni trasferiti da NAD H a O₂, 3 molecole di ATP sono sintetizzate. Poiché 12 coppie di elettroni sono separate da ciascuna molecola di glucosio e trasferite a molecole di NAD, per molecola di glucosio si formano un totale di 3 ґ 12 = 36 molecole di ATP. Questo processo di formazione di ATP durante l'ossidazione è chiamato fosforilazione ossidativa.

I lipidi come fonte di energia.

Gli acidi grassi possono essere utilizzati come fonte di energia più o meno allo stesso modo dei carboidrati. L'ossidazione degli acidi grassi procede dalla successiva scissione del frammento bicarbonato dalla molecola di acido grasso per formare l'acetil coenzima A (acetil CoA) e il trasferimento simultaneo di due coppie di elettroni alla catena di trasferimento degli elettroni. L'acetil CoA risultante è un componente normale del ciclo dell'acido tricarbossilico e in seguito il suo destino non differisce da quello dell'acetil CoA fornito dal metabolismo dei carboidrati. Pertanto, i meccanismi della sintesi di ATP nell'ossidazione sia degli acidi grassi che dei metaboliti del glucosio sono quasi gli stessi.

Se il corpo dell'animale riceve energia quasi interamente a causa dell'ossidazione degli acidi grassi da solo, e questo accade, ad esempio, durante il digiuno o il diabete, la velocità di formazione dell'acetil-CoA supera il suo tasso di ossidazione nel ciclo dell'acido tricarbossilico. In questo caso, le molecole extra acetil CoA reagiscono l'una con l'altra, dando luogo alla formazione di acido acetoacetico e acido b-idrossibutirrico. Il loro accumulo è la causa della condizione patologica, il cosiddetto. chetosi (un tipo di acidosi), che nel diabete grave può causare coma e morte.

Stoccaggio di energia

Gli animali mangiano in modo irregolare e il loro corpo ha bisogno di immagazzinare in qualche modo l'energia contenuta nel cibo, la cui fonte è l'assorbimento di carboidrati e grassi. Gli acidi grassi possono essere immagazzinati come grassi neutri, sia nel fegato che nel tessuto adiposo. I carboidrati, in grandi quantità, nel tratto gastrointestinale vengono idrolizzati a glucosio o altri zuccheri, che vengono poi convertiti nello stesso glucosio nel fegato. Qui, un gigantesco glicogeno polimerico viene sintetizzato dal glucosio associando i residui di glucosio l'uno all'altro con l'eliminazione delle molecole d'acqua (il numero di residui di glucosio nelle molecole di glicogeno raggiunge i 30.000). Quando c'è bisogno di energia, il glicogeno si disintegra di nuovo in glucosio nella reazione, il cui prodotto è il glucosio fosfato. Questo glucosio fosfato è diretto al percorso della glicolisi, un processo che fa parte del percorso per l'ossidazione del glucosio. Nel fegato, il glucosio fosfato può anche essere sottoposto a idrolisi e il glucosio risultante entra nel flusso sanguigno e viene trasportato dal sangue alle cellule in diverse parti del corpo.

Sintesi di lipidi da carboidrati.

Se la quantità di carboidrati assorbita dal cibo in una volta è maggiore di quella che può essere immagazzinata sotto forma di glicogeno, il carboidrato in eccesso viene convertito in grasso. La sequenza iniziale di reazioni coincide con il solito modo ossidativo, vale a dire Inizialmente, l'acetil-CoA è formato dal glucosio, ma poi questo acetil-CoA è usato nel citoplasma della cellula per sintetizzare gli acidi grassi a catena lunga. Il processo di sintesi può essere descritto come l'inversione di un normale processo di ossidazione delle cellule grasse. Gli acidi grassi vengono quindi memorizzati come grassi neutri (trigliceridi) che si accumulano in diverse parti del corpo. Quando l'energia è richiesta, i grassi neutri subiscono l'idrolisi e gli acidi grassi entrano nel sangue. Qui vengono adsorbiti da molecole proteiche plasmatiche (albumina e globulina) e quindi assorbiti da cellule di vario tipo. Non ci sono meccanismi in grado di sintetizzare il glucosio dagli acidi grassi negli animali, ma le piante hanno tali meccanismi.

Metabolismo lipidico

I lipidi entrano nel corpo principalmente sotto forma di trigliceridi degli acidi grassi. Nell'intestino sotto l'azione degli enzimi pancreatici, subiscono l'idrolisi, i cui prodotti sono assorbiti dalle cellule della parete intestinale. Qui, i grassi neutri sono nuovamente sintetizzati da loro, che entrano nel sangue attraverso il sistema linfatico e vengono trasportati nel fegato o depositati nel tessuto adiposo. È già stato indicato sopra che gli acidi grassi possono anche essere sintetizzati nuovamente dai precursori dei carboidrati. Va notato che, sebbene l'inclusione di un doppio legame nelle molecole di acidi grassi a catena lunga (tra C-9 e C-10) possa verificarsi nelle cellule di mammifero, queste cellule non sono in grado di includere il secondo e il terzo doppio legame. Poiché gli acidi grassi con due e tre doppi legami svolgono un ruolo importante nel metabolismo dei mammiferi, sono essenzialmente vitamine. Pertanto, linoleico (C_{18: 2}) e linolenico (C_{18: 3}) Gli acidi sono chiamati acidi grassi essenziali. Allo stesso tempo, nelle cellule di mammifero, un quarto doppio legame può essere incorporato nell'acido linolenico e l'acido arachidonico può essere formato allungando la catena di carbonio (C_{20: 4}), anche un partecipante necessario nei processi metabolici.

Nel processo di sintesi lipidica, i residui di acidi grassi associati al coenzima A (acil-CoA) vengono trasferiti a glicerofosfato, un estere dell'acido fosforico e del glicerolo. Come risultato, si forma acido fosfatidico - un composto in cui un gruppo idrossile di glicerolo è esterificato con acido fosforico e due gruppi con acidi grassi. Quando si formano grassi neutri, l'acido fosforico viene rimosso dall'idrolisi e il terzo acido grasso prende il suo posto come risultato della reazione con l'acil-CoA. Il coenzima A è formato dall'acido pantotenico (una delle vitamine). Nella sua molecola c'è un gruppo sulfidrilico (- SH) capace di reagire con gli acidi per formare i tioesteri. Quando si formano i fosfolipidi, l'acido fosfatidico reagisce direttamente con un derivato attivato di una delle basi azotate, come colina, etanolammina o serina.

Con l'eccezione della vitamina D, tutti gli steroidi trovati nei corpi degli animali (derivati ​​di alcoli complessi) sono facilmente sintetizzati dal corpo stesso. Questi includono il colesterolo (colesterolo), gli acidi biliari, gli ormoni sessuali maschili e femminili e gli ormoni surrenali. In ogni caso, acetil CoA serve come materiale di partenza per la sintesi: lo scheletro di carbonio del composto sintetizzato è costruito da gruppi acetilici ripetendo ripetutamente la condensazione.

PROTEINE DEL METABOLISMO

Sintesi degli aminoacidi

Le piante e la maggior parte dei microrganismi possono vivere e crescere in un ambiente in cui solo minerali, anidride carbonica e acqua sono disponibili per la loro nutrizione. Ciò significa che tutti questi organismi si trovano in essi, questi organismi si sintetizzano. Le proteine ​​trovate in tutte le cellule viventi sono costruite da 21 tipi di amminoacidi uniti in sequenze diverse. Gli amminoacidi sono sintetizzati dagli organismi viventi. In ogni caso, una serie di reazioni chimiche porta alla formazione di α-chetoacidi. Uno di questi α-chetoacidi, cioè a-chetoglutarico (il solito componente del ciclo dell'acido tricarbossilico), è coinvolto nella fissazione dell'azoto secondo la seguente equazione:

a - Acido chetoglutarico + NH₃ + OVER CH N ®

® Acido glutammico + NAD.

L'azoto acido glutammico può quindi essere trasferito a uno qualsiasi degli altri α-chetoacidi per formare il corrispondente amminoacido.

Il corpo umano e la maggior parte degli altri animali hanno mantenuto la capacità di sintetizzare tutti gli amminoacidi con l'eccezione di nove cosiddetti. amminoacidi essenziali. Poiché i chetoacidi corrispondenti a questi nove non sono sintetizzati, gli aminoacidi essenziali devono provenire dal cibo.

Sintesi di proteine.

Gli aminoacidi sono necessari per la biosintesi delle proteine. Il processo di biosintesi procede di solito come segue. Nel citoplasma della cellula, ciascun amminoacido viene "attivato" in reazione con ATP e quindi collegato al gruppo terminale della molecola di acido ribonucleico specifica per questo particolare amminoacido. Questa complessa molecola si lega a un piccolo corpo, il cosiddetto. ribosoma, nella posizione determinata dalla più lunga molecola di acido ribonucleico attaccata al ribosoma. Dopo che tutte queste molecole complesse sono state allineate correttamente, i legami tra l'amminoacido originale e l'acido ribonucleico si rompono e si creano legami tra gli amminoacidi vicini: una proteina specifica viene sintetizzata. Il processo di biosintesi fornisce proteine ​​non solo per la crescita dell'organismo o per la secrezione nel terreno. Tutte le proteine ​​delle cellule viventi alla fine decadono nei loro amminoacidi costituenti, e per mantenere la vita, le cellule devono essere nuovamente sintetizzate.

Sintesi di altri composti contenenti azoto.

Nei mammiferi, gli aminoacidi sono utilizzati non solo per la biosintesi delle proteine, ma anche come materiale di partenza per la sintesi di molti composti contenenti azoto. L'aminoacido tirosina è un precursore degli ormoni adrenalina e noradrenalina. La glicina aminoacidica più semplice è il materiale di partenza per la biosintesi delle purine che costituiscono gli acidi nucleici e le porfirine che costituiscono citocromi ed emoglobina. L'acido aspartico è un precursore degli acidi nucleici pirimidinici. Il gruppo metilico di metionina viene trasmesso ad un numero di altri composti durante la biosintesi di creatina, colina e sarcosina. Durante la biosintesi della creatina, anche il gruppo guanidinico di arginina viene trasferito da un composto all'altro. Il triptofano funge da precursore dell'acido nicotinico e una vitamina come l'acido pantotenico viene sintetizzata dalla valina nelle piante. Tutti questi sono solo alcuni esempi dell'uso di aminoacidi nei processi di biosintesi.

L'azoto, assorbito da microrganismi e piante superiori sotto forma di ione ammonio, viene impiegato quasi interamente sulla formazione di amminoacidi, dai quali vengono poi sintetizzati molti composti contenenti azoto di cellule viventi. Né piante né microrganismi assorbono l'azoto in eccesso. Al contrario, negli animali, la quantità di azoto assorbita dipende dalle proteine ​​contenute nel cibo. Tutto l'azoto entra nel corpo sotto forma di amminoacidi e non viene consumato nei processi di biosintesi, piuttosto rapidamente espulso dal corpo con l'urina. Succede come segue. Nel fegato, gli aminoacidi inutilizzati trasferiscono il loro acido azoto-chetoglutarico per formare acido glutammico, che viene deaminato, rilasciando ammoniaca. Inoltre, l'azoto ammoniacale può essere temporaneamente immagazzinato dalla sintesi di glutammina o immediatamente utilizzato per la sintesi dell'urea che scorre nel fegato.

La glutammina ha un altro ruolo. Può essere idrolizzato nel rene per rilasciare l'ammoniaca, che entra nelle urine in cambio di ioni di sodio. Questo processo è estremamente importante come mezzo per mantenere l'equilibrio acido-base nel corpo di un animale. Quasi tutta l'ammoniaca, derivata da amminoacidi e, possibilmente, da altre fonti, viene convertita in urea nel fegato, quindi non c'è quasi nessuna ammoniaca libera nel sangue. Tuttavia, in alcune condizioni, l'urina contiene quantità abbastanza significative di ammoniaca. Questa ammoniaca si forma nei reni dalla glutammina e passa nelle urine in cambio di ioni di sodio, che vengono così ri-adsorbiti e trattenuti nel corpo. Questo processo è potenziato dallo sviluppo dell'acidosi, una condizione in cui il corpo ha bisogno di quantità addizionali di cationi di sodio per legare gli ioni bicarbonato in eccesso nel sangue.

Quantità eccessive di pirimidine si dissolvono anche nel fegato attraverso una serie di reazioni in cui l'ammoniaca viene rilasciata. Per quanto riguarda le purine, il loro eccesso subisce l'ossidazione con la formazione di acido urico, che viene escreto nelle urine degli umani e di altri primati, ma non in altri mammiferi. Negli uccelli non esiste alcun meccanismo per la sintesi dell'urea, ed è l'acido urico, e non l'urea, che è il loro prodotto finale dello scambio di tutti i composti contenenti azoto.

Acidi nucleici

La struttura e la sintesi di questi composti contenenti azoto sono descritte in dettaglio nell'articolo ACIDI NUCLEICI.

RAPPRESENTAZIONI GENERALI DI METABOLISMO-SOSTANZE ORGANICHE

È possibile formulare alcuni concetti generali, o "regole" relative al metabolismo. Le seguenti sono alcune delle "regole" principali per capire meglio come procede il metabolismo e viene regolato.

1. Le vie metaboliche sono irreversibili. La decadenza non segue mai un percorso che sarebbe semplicemente un'inversione delle reazioni di fusione. Coinvolge altri enzimi e altri intermedi. Spesso i processi diretti opposti si svolgono in diversi compartimenti della cella. Così, gli acidi grassi sono sintetizzati nel citoplasma con la partecipazione di un insieme di enzimi e ossidati nei mitocondri con la partecipazione di un insieme completamente diverso.

2. Gli enzimi nelle cellule viventi sono sufficienti in modo che tutte le reazioni metaboliche note possano procedere molto più rapidamente di quanto si osservi di solito nel corpo. Di conseguenza, ci sono alcuni meccanismi di regolamentazione nelle cellule. Aperto vari tipi di tali meccanismi.

a) Il fattore che limita la velocità delle trasformazioni metaboliche di una data sostanza può essere l'assunzione di questa sostanza nella cellula; in questo caso, la regolazione è diretta proprio a questo processo. Il ruolo dell'insulina, per esempio, è legato al fatto che sembra facilitare la penetrazione del glucosio in tutte le cellule, mentre il glucosio subisce trasformazioni con la velocità con cui viene fornito. Allo stesso modo, la penetrazione di ferro e calcio dall'intestino nel sangue dipende dai processi, la cui velocità è regolata.

b) Le sostanze sono lontane dall'essere sempre libere di spostarsi da un compartimento cellulare all'altro; Ci sono prove che il trasferimento intracellulare sia regolato da alcuni ormoni steroidei.

c) Sono stati identificati due tipi di servomeccanismi di "feedback negativo".

Nei batteri, sono stati trovati esempi che la presenza di un prodotto di alcune sequenze di reazioni, come un amminoacido, inibisce la biosintesi di uno degli enzimi necessari per la formazione di questo amminoacido.

In ogni caso, l'enzima che risente biosintesi, era responsabile della prima "determinazione" step (Schema di Reazione 4) la via metabolica che porta alla sintesi di questo aminoacido.

Il secondo meccanismo è ben studiato nei mammiferi. Questa è una semplice inibizione del prodotto finale (nel nostro caso, un amminoacido) dell'enzima responsabile della prima fase "determinante" della via metabolica.

Un altro tipo di regolazione mediante retroazione agisce nei casi in cui l'ossidazione degli intermedi del ciclo dell'acido tricarbossilico è associata alla formazione di ATP da ADP e fosfato durante la fosforilazione ossidativa. Se l'intero stock di fosfato e / o ADP nella cella è già esaurito, l'ossidazione si interrompe e può riprendere solo dopo che questa riserva diventa nuovamente sufficiente. Pertanto, l'ossidazione, il cui significato è quello di fornire energia utile sotto forma di ATP, si verifica solo quando è possibile la sintesi di ATP.

3. Un numero relativamente piccolo di elementi costitutivi è coinvolto nei processi biosintetici, ognuno dei quali viene utilizzato per sintetizzare molti composti. Tra questi ci sono acetil coenzima A, glicerolo fosfato, glicina, carbamil fosfato, che fornisce carbamile (H₂N-CO-) gruppo, acido folico, che serve come fonte idrossimetile e gruppi formile, S-adenosilmetionina - una fonte di gruppi metilici di ammino acido glutammico e aspartico fornitura e infine glutammina - una fonte di gruppi ammidici. Da questo numero relativamente piccolo di componenti sono costruiti tutti i vari composti che troviamo negli organismi viventi.

4. Composti organici semplici raramente partecipano direttamente alle reazioni metaboliche. Di solito devono prima essere "attivati" attaccandosi a uno di un numero di composti universalmente utilizzati nel metabolismo. Il glucosio, ad esempio, può subire l'ossidazione solo dopo che è stato esterificato con acido fosforico, per le sue altre trasformazioni deve essere esterificato con uridina difosfato. acidi grassi non possono essere coinvolti nella conversione metabolica prima formano esteri con coenzima A. Ciascuno di questi attivatori o simile a uno dei nucleotidi comprendenti l'acido ribonucleico, o formati da qualsiasi vitamina. È facile capire a questo proposito perché le vitamine sono richieste in quantità così ridotte. Essi vengono consumati nella formazione di "coenzimi", e ogni molecola del coenzima per tutta la vita dell'organismo viene utilizzato più volte, a differenza di nutrienti essenziali (come il glucosio), ogni molecola dei quali è utilizzato solo una volta.

In conclusione, va detto che il termine "metabolismo" si intende il sopra qualcosa di più complicato che solo l'uso di carboidrati e grassi nel corpo, ora è usato per riferirsi a migliaia di reazioni enzimatiche, la cui combinazione può essere rappresentato come una grande rete di vie metaboliche più volte attraversato ( dovuto alla presenza di prodotti intermedi comuni) e controllato da meccanismi regolatori molto sottili.

METABOLISMO DELLE SOSTANZE MINERALI

Contenuto relativo.

I vari elementi trovati negli organismi viventi sono elencati di seguito in ordine decrescente a seconda del loro contenuto relativo: 1) ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto; 2) calcio, fosforo, potassio e zolfo; 3) sodio, cloro, magnesio e ferro; 4) manganese, rame, molibdeno, selenio, iodio e zinco; 5) alluminio, fluoro, silicio e litio; 6) bromo, arsenico, piombo e possibilmente alcuni altri.

Ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto sono gli elementi che compongono i tessuti molli del corpo. Fanno parte di composti come carboidrati, lipidi, proteine, acqua, anidride carbonica e ammoniaca. Articoli elencati in clausole 2 e 3, si trovano nel corpo solitamente sotto forma di uno o più composti inorganici e gli elementi nn. 4, 5 e 6 sono presenti solo in tracce e quindi sono chiamati microelementi.

Distribuzione nel corpo.

Calcio.

Il calcio è presente principalmente nel tessuto osseo e nei denti, principalmente sotto forma di fosfato e in piccole quantità sotto forma di carbonato e fluoruro. Il calcio fornito con il cibo viene assorbito principalmente nell'intestino superiore, che ha una debole reazione acida. Questo assorbimento (nell'uomo viene assorbito solo il 20-30% del calcio alimentare) promuove vitamina D. Sotto l'azione della vitamina D cellule intestinali producono una particolare proteina che lega il calcio e facilita il suo trasporto attraverso la parete intestinale nel flusso sanguigno. L'assorbimento è anche influenzato dalla presenza di alcune altre sostanze, in particolare fosfato e ossalato, che in piccole quantità favoriscono l'assorbimento e, al contrario, lo sopprimono.

Nel sangue, circa la metà del calcio è legato alle proteine, il resto sono ioni di calcio. Il rapporto tra forme ionizzate e non ionizzate dipende dalla concentrazione totale di calcio nel sangue, nonché dal contenuto di proteine ​​e fosfati e dalla concentrazione di ioni idrogeno (pH del sangue). La proporzione di calcio non ionizzato, che è influenzata dal livello di proteine, consente di giudicare indirettamente la qualità della nutrizione e l'efficienza del fegato, in cui le proteine ​​del plasma sono sintetizzate.

La quantità di calcio ionizzato è influenzata, da un lato, dalla vitamina D e dai fattori che influenzano l'assorbimento e, dall'altro, dall'ormone paratiroideo e, eventualmente, anche dalla vitamina D, poiché entrambe queste sostanze regolano sia il tasso di deposizione di calcio nel tessuto osseo che la sua mobilizzazione, vale a dire lavare le ossa. L'eccesso di ormone paratiroideo stimola il rilascio di calcio dal tessuto osseo, che porta ad un aumento della sua concentrazione nel plasma. Modificando la velocità di assorbimento ed escrezione di calcio e fosfato, nonché il tasso di formazione del tessuto osseo e la sua distruzione, questi meccanismi controllano strettamente la concentrazione di calcio e fosfato nel siero del sangue. Gli ioni calcio svolgono un ruolo regolatore in molti processi fisiologici, tra cui reazioni nervose, contrazione muscolare, coagulazione del sangue. L'escrezione di calcio dal corpo avviene normalmente principalmente (2/3) attraverso la bile e l'intestino e in misura minore (1/3) attraverso i reni.

Fosforo.

Il metabolismo del fosforo - uno dei principali componenti del tessuto osseo e dei denti - dipende in gran parte dagli stessi fattori del metabolismo del calcio. Il fosforo sotto forma di fosfato è presente anche nell'organismo in centinaia di diversi esteri organici fisiologicamente importanti. L'ormone paratiroideo stimola l'escrezione del fosforo nelle urine e il suo rilascio dal tessuto osseo; quindi regola la concentrazione di fosforo nel plasma sanguigno.

Sodio.

Il sodio, il principale catione del fluido extracellulare, insieme a proteine, cloruro e bicarbonato, svolge un ruolo cruciale nella regolazione della pressione osmotica e del pH (concentrazione degli ioni idrogeno) del sangue. Al contrario, le cellule contengono pochissimo sodio, poiché hanno un meccanismo per rimuovere gli ioni di sodio e intrappolare gli ioni di potassio. Tutto il sodio che supera i bisogni del corpo, molto rapidamente espulso attraverso i reni.

Poiché il sodio è perso in tutti i processi di escrezione, deve essere costantemente ingerito con il cibo. Nell'acidosi, quando è necessario rimuovere grandi quantità di anioni (ad esempio cloruro o acetoacetato) dal corpo, i reni impediscono un'eccessiva perdita di sodio dovuta alla formazione di ammoniaca proveniente dalla glutammina. L'escrezione di sodio attraverso i reni è regolata dall'ormone della corteccia surrenale aldosterone. Sotto l'azione di questo ormone, abbastanza sodio viene restituito al sangue per mantenere la normale pressione osmotica e il normale volume del liquido extracellulare.

Il fabbisogno giornaliero di cloruro di sodio è di 5-10 g Questo valore aumenta con l'assorbimento di grandi quantità di liquidi, quando aumenta la sudorazione e si libera più urina.

Potassio.

A differenza del sodio, il potassio si trova nelle cellule in grandi quantità, ma è povero di fluido extracellulare. La funzione principale del potassio è regolare la pressione osmotica intracellulare e mantenere l'equilibrio acido-base. Svolge anche un ruolo importante nella conduzione degli impulsi nervosi e in molti sistemi enzimatici, compresi quelli coinvolti nella contrazione muscolare. Il potassio è ampiamente distribuito in natura ed è abbondante in ogni alimento, così che non può verificarsi una carenza spontanea di potassio. Nel plasma, la concentrazione di potassio è regolata dall'aldosterone, che stimola la sua escrezione nelle urine.

Con il cibo, lo zolfo entra nel corpo principalmente come parte di due aminoacidi - cistina e metionina. Nelle fasi finali del metabolismo di questi aminoacidi, lo zolfo viene rilasciato e come risultato dell'ossidazione viene convertito in una forma inorganica. Nella composizione di cistina e metionina, lo zolfo è presente nelle proteine ​​strutturali. Anche il gruppo sulfidrilico (-SH) di cisteina, da cui dipende l'attività di molti enzimi, svolge un ruolo importante.

La maggior parte dello zolfo è escreto nelle urine come solfato. Una piccola quantità di solfato escreto è solitamente associata a composti organici come i fenoli.

Magnesio.

Il metabolismo del magnesio è simile al metabolismo del calcio e, sotto forma di un complesso con fosfato, questo elemento fa anche parte del tessuto osseo. Il magnesio è presente in tutte le cellule viventi, dove funziona come componente necessario di molti sistemi enzimatici; Questo ruolo è stato dimostrato in modo convincente dall'esempio del metabolismo dei carboidrati nei muscoli. Il magnesio, come il potassio, è ampiamente distribuito e la probabilità di un suo fallimento è molto piccola.

Ferro.

Il ferro è un componente dell'emoglobina e di altre emoproteine, cioè mioglobina (emoglobina muscolare), citocromi (enzimi respiratori) e catalasi, nonché in alcuni enzimi che non contengono emogroup. Il ferro viene assorbito nell'intestino superiore e questo è l'unico elemento che viene assorbito solo quando la sua alimentazione nel corpo è completamente esaurita. Nel plasma, il ferro viene trasportato insieme alla proteina (transferrina). Il ferro non viene escreto attraverso i reni; il suo eccesso si accumula nel fegato in combinazione con una proteina speciale (ferritina).

Elementi traccia

Ogni elemento in traccia presente nel corpo ha una sua funzione speciale, connessa al fatto che stimola l'azione di questo o quell'enzima o in qualsiasi altro modo lo influenza. Lo zinco è necessario per la cristallizzazione dell'insulina; Inoltre, è un componente dell'anidrasi carbonica (un enzima coinvolto nel trasporto di anidride carbonica) e alcuni altri enzimi. Molibdeno e rame sono anche componenti essenziali di vari enzimi. Lo iodio è richiesto per la sintesi di triiodotironina, un ormone tiroideo. Il fluoro (incluso nello smalto dei denti) aiuta a prevenire la carie.

UTILIZZO DEI METABOLITI

I carboidrati.

Aspirazione.

I monosaccaridi, o zuccheri semplici, rilasciati durante la digestione dei carboidrati alimentari, vengono trasferiti dall'intestino al flusso sanguigno come risultato di un processo chiamato aspirazione. Il meccanismo di aspirazione è una combinazione di semplice diffusione e reazione chimica (aspirazione attiva). Una delle ipotesi riguardanti la natura della fase chimica del processo suggerisce che in questa fase i monosaccaridi si combinano con l'acido fosforico in una reazione catalizzata da un enzima del gruppo delle chinasi, dopo di che penetrano nei vasi sanguigni e qui vengono rilasciati come risultato della defosforilazione enzimatica (rottura del legame fosfato) catalizzata una delle fosfatasi. È dovuto all'assorbimento attivo che diversi monosaccaridi vengono assorbiti a velocità diverse e che i carboidrati vengono assorbiti anche quando il livello di zucchero nel sangue è più alto che nell'intestino, vale a dire in condizioni in cui sarebbe naturale aspettarsi che si muovano nella direzione opposta, dal sangue all'intestino.

Meccanismi di omeostasi.

I monosaccaridi che entrano nel flusso sanguigno aumentano i livelli di zucchero nel sangue. Durante il digiuno, la concentrazione di glucosio nel sangue varia solitamente da 70 a 100 mg per 100 ml di sangue. Questo livello viene mantenuto attraverso meccanismi chiamati meccanismi di omeostasi (auto-stabilizzazione). Non appena il livello di zucchero nel sangue aumenta a seguito dell'assorbimento dall'intestino, entrano in azione i processi che portano lo zucchero fuori dal sangue, in modo che il suo livello non fluttui troppo.

Come il glucosio, tutti gli altri monosaccaridi provengono dal sangue al fegato, dove vengono convertiti in glucosio. Ora sono indistinguibili sia dal glucosio, che è assorbito, sia da quello che era già nel corpo, e subiscono le stesse trasformazioni metaboliche. Uno dei meccanismi dell'omeostasi dei carboidrati che funziona nel fegato è la glicogenesi, mediante la quale il glucosio viene trasferito dal sangue alle cellule, dove viene convertito in glicogeno. Il glicogeno viene immagazzinato nel fegato fino a quando non si verifica una diminuzione dei livelli di zucchero nel sangue: in questa situazione, il meccanismo omeostatico causerà la rottura del glicogeno accumulato nel glucosio, che entra nuovamente nel sangue.

Trasformazioni e uso.

Poiché il sangue fornisce glucosio a tutti i tessuti del corpo e tutti i tessuti lo usano per produrre energia, il livello di glucosio nel sangue diminuisce principalmente a causa del suo utilizzo.

Nei muscoli, la glicemia viene convertita in glicogeno. Tuttavia, il glicogeno muscolare non può essere utilizzato per produrre glucosio, che passerebbe nel sangue. Contiene un apporto di energia e la velocità del suo utilizzo dipende dall'attività muscolare. Il tessuto muscolare contiene due composti con una grande quantità di energia prontamente disponibile sotto forma di legami fosfatici ricchi di energia - creatina fosfato e adenosina trifosfato (ATP). Quando questi gruppi fosfato vengono scissi da questi composti, viene rilasciata energia per la contrazione muscolare. Affinché il muscolo si contragga nuovamente, questi composti devono essere riportati alla loro forma originale. Ciò richiede energia, che è fornita dall'ossidazione dei prodotti di degradazione del glicogeno. Con la contrazione muscolare, il glicogeno viene convertito in glucosio fosfato e quindi, attraverso una serie di reazioni, in fruttosio difosfato. Il difosfato di fruttosio si scompone in due composti a tre atomi di carbonio, dei quali, dopo una serie di passaggi, si forma prima l'acido piruvico e infine l'acido lattico, come già menzionato nella descrizione del metabolismo dei carboidrati. Questa conversione del glicogeno in acido lattico, accompagnata dal rilascio di energia, può avvenire in assenza di ossigeno.

Con la mancanza di ossigeno, l'acido lattico si accumula nei muscoli, si diffonde nel flusso sanguigno ed entra nel fegato, dove il glicogeno viene nuovamente formato da esso. Se c'è abbastanza ossigeno, l'acido lattico non si accumula nei muscoli. Invece, come descritto sopra, è completamente ossidato attraverso un ciclo di acido tricarbossilico a biossido di carbonio e acqua per formare ATP, che può essere usato per la riduzione.

Il metabolismo dei carboidrati nel tessuto nervoso e negli eritrociti differisce dal metabolismo nei muscoli in quanto il glicogeno non è coinvolto qui. Tuttavia, anche qui, i prodotti intermedi sono acidi piruvico e lattico, che si formano durante la scissione del glucosio fosfato.

Il glucosio è usato non solo nella respirazione cellulare, ma anche in molti altri processi: la sintesi del lattosio (zucchero del latte), la formazione di grassi, nonché gli zuccheri speciali che compongono i polisaccaridi del tessuto connettivo e un certo numero di altri tessuti.

Il glicogeno epatico, sintetizzato dall'assorbimento dei carboidrati nell'intestino, è la fonte più accessibile di glucosio quando l'assorbimento è assente. Se questa fonte è esaurita, il processo di gluconeogenesi inizia nel fegato. Il glucosio è formato da alcuni aminoacidi (da 100 g di proteina si formano 58 g di glucosio) e molti altri composti non carboidrati, compresi i residui di glicerolo di grassi neutri.

Alcuni, anche se non così importanti, ruolo nel metabolismo dei carboidrati sono i reni. Esse espellono il glucosio in eccesso dal corpo quando la sua concentrazione nel sangue è troppo alta; a concentrazioni più basse, il glucosio non viene praticamente escreto.

Diversi ormoni sono coinvolti nella regolazione del metabolismo dei carboidrati, compresi gli ormoni pancreatici, la ghiandola pituitaria anteriore e la corteccia surrenale.

L'insulina ormone pancreatico diminuisce la concentrazione di glucosio nel sangue e aumenta la sua concentrazione nelle cellule. Apparentemente, stimola anche la conservazione del glicogeno nel fegato. Il corticosterone, l'ormone della corteccia surrenale e l'adrenalina, prodotta dalla midollare surrenale, influenzano il metabolismo dei carboidrati, stimolando la scissione del glicogeno (principalmente nei muscoli e nel fegato) e la sintesi del glucosio (nel fegato).

Lipidi.

Aspirazione.

Nell'intestino dopo la digestione dei grassi, rimangono principalmente acidi grassi liberi con una piccola aggiunta di colesterolo e lecitina e tracce di vitamine liposolubili. Tutte queste sostanze sono molto finemente disperse a causa dell'azione emulsionante e solubilizzante dei sali biliari. L'azione solubilizzante è solitamente associata alla formazione di composti chimici instabili tra acidi grassi e sali degli acidi biliari. Questi complessi penetrano nelle cellule dell'epitelio dell'intestino tenue e qui si scompongono in acidi grassi e sali biliari. Questi ultimi vengono trasferiti al fegato e ri-secreti dalla bile, e gli acidi grassi entrano in combinazione con glicerolo o colesterolo. I grassi ricostruiti risultanti entrano nei vasi linfatici del mesentere sotto forma di succo lattiginoso, il cosiddetto. "Chyle". Dai vasi del mesentere, l'hylus entra nel sistema circolatorio attraverso il sistema linfatico attraverso il dotto toracico.

Dopo aver digerito il cibo, il contenuto di lipidi nel sangue aumenta da circa 500 mg (livello di digiuno) a 1000 mg per 100 ml di plasma. I lipidi presenti nel sangue sono una miscela di acidi grassi, grassi neutri, fosfolipidi (lecitina e kefalina), colesterolo e esteri di colesterolo.

Distribuzione.

Il sangue trasporta i lipidi a vari tessuti del corpo e in particolare al fegato. Il fegato ha la capacità di modificare gli acidi grassi che entrano in esso. Questo è particolarmente pronunciato nelle specie che immagazzinano grassi con un alto contenuto di acidi grassi saturi o, al contrario, insaturi: nel fegato di questi animali, il rapporto tra acidi saturi e insaturi cambia in modo tale che il grasso depositato corrisponda al grasso insito in questo organismo.

I grassi nel fegato vengono utilizzati per l'energia, o vengono trasferiti nel sangue e consegnati a diversi tessuti. Qui possono essere inclusi negli elementi strutturali dei tessuti, ma la maggior parte di essi sono depositati nei depositi di grasso, dove sono immagazzinati fino a quando non si presenta la necessità di energia; poi sono di nuovo trasferiti al fegato e ossidati qui.

Il metabolismo lipidico, come i carboidrati, è regolato omeostaticamente. I meccanismi di omeostasi che influenzano il metabolismo dei lipidi e dei carboidrati, apparentemente, sono strettamente correlati, poiché il metabolismo lento dei carboidrati aumenta il metabolismo dei lipidi e viceversa.

Trasformazioni e uso.

Acidi quattro-carbonio - acido acetoacetico (un prodotto di condensazione di due unità acetato) e b-idrossibutirrico - e un acetone composto da tre carbonio, formato quando un atomo di carbonio viene scisso dall'acido acetoacetico, sono noti collettivamente come corpi chetonici (acetone). Normalmente, i corpi chetonici sono presenti nel sangue in piccole quantità. La loro eccessiva formazione nel diabete grave porta ad un aumento del loro contenuto nel sangue (chetonemia) e nelle urine (chetonuria) - questa condizione è indicata dal termine "chetosi".

Proteine.

Aspirazione.

Durante la digestione delle proteine ​​con enzimi digestivi, si forma una miscela di amminoacidi e piccoli peptidi contenenti da due a dieci residui di amminoacidi. Questi prodotti sono assorbiti dalla mucosa intestinale, e qui l'idrolisi è completata - i peptidi si scindono anche in amminoacidi. Gli amminoacidi che entrano nel sangue sono mescolati con gli stessi amminoacidi trovati qui. Il sangue contiene una miscela di amminoacidi provenienti dall'intestino, formatisi durante la disgregazione delle proteine ​​del tessuto e sintetizzati nuovamente dal corpo.

Sintesi.

Nei tessuti, la rottura delle proteine ​​e la loro neoplasia sono in corso. Gli amminoacidi contenuti nel sangue vengono selettivamente assorbiti dai tessuti come materiale di partenza per la costruzione di proteine ​​e altri aminoacidi entrano nel sangue dai tessuti. Non solo le proteine ​​strutturali, ma anche le proteine ​​del plasma, così come gli ormoni e gli enzimi proteici, sono soggetti alla sintesi e al decadimento.

In un organismo adulto, gli amminoacidi o le proteine ​​non sono praticamente immagazzinati, quindi la rimozione degli amminoacidi dal sangue avviene alla stessa velocità del loro ingresso dai tessuti nel sangue. In un organismo in crescita, si formano nuovi tessuti e questo processo consuma più amminoacidi di quelli che entrano nel sangue a causa della rottura delle proteine ​​del tessuto.

Il fegato è coinvolto nel metabolismo delle proteine ​​nel modo più attivo. Qui, le proteine ​​del plasma sanguigno sono sintetizzate - albumina e globuline - così come i propri enzimi del fegato. Pertanto, con la perdita delle proteine ​​plasmatiche, il contenuto di albumina nel plasma viene ripristinato, a causa della sintesi intensiva, piuttosto rapidamente. Gli aminoacidi nel fegato non sono usati solo per la formazione di proteine, ma sono anche disfatti, durante i quali viene estratta l'energia contenuta in essi.

Trasformazioni e uso.

Se gli amminoacidi sono usati come fonte di energia, il gruppo amminico (-NH₂) viene inviato alla formazione di urea e il residuo privo di azoto della molecola viene ossidato all'incirca allo stesso modo del glucosio o degli acidi grassi.

Il cosiddetto "ciclo dell'ornitina" descrive come l'ammoniaca viene convertita in urea. In questo ciclo, il gruppo amminico, separato dall'amminoacido sotto forma di ammoniaca, viene unito insieme al biossido di carbonio alla molecola ornitina per formare la citrullina. La citrullina aggiunge un secondo atomo di azoto, questa volta a partire dall'acido aspartico, e viene convertito in arginina. Successivamente, l'arginina viene idrolizzata per formare urea e ornitina. L'ornitina può ora rientrare nel ciclo e l'urea viene eliminata dal corpo attraverso i reni come uno dei prodotti finali del metabolismo. Vedi anche gli ormoni; enzimi; Grassi e oli; ACIDI NUCLEICI; proteine; VITAMINE.

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