Energiavahetus

Ainevahetus on raku energia ainevahetus ja muundumine, keeruline ainete muundumiste ahel kehas, alates hetkest, mil need väliskeskkonnast sisenevad, ja lõpetades laguproduktide eemaldamisega. Ainevahetuse käigus saab keha rakkude ehitamiseks aineid ja eluprotsesside jaoks energiat. Seetõttu on vahetamiseks kahte tüüpi: plast ja energia.

Plastiline metabolism (anabolism või assimilatsioon) on reaktsioonide kogum, mis aitab kaasa raku ehitamisele ja selle koostise uuenemisele.

Energia metabolism (katabolism, dissimilatsioon) - reaktsioonide kogum, mis annab rakule energiat.

Ainevahetus, selle protsessid, katabolism ja anabolismi tabel

Katabolism on elusorganismi ensümaatiliste reaktsioonide kogum, mille eesmärk on lagundada keerukaid orgaanilisi aineid (valgud, lipiidid, süsivesikud, nukleiinhapped), mida tarnitakse toiduga või mida hoitakse organismis endas. Ainevahetusprotsessid, mis lagundavad lihtsad ained keerukateks molekulideks. CO lagunemise lõpptooted₂ ja H₂O.

Anabolism on elusorganismi keemiliste protsesside kogum, mille eesmärk on rakkude ja kudede struktuuriosade moodustamine ja uuendamine. Samal ajal sünteesitakse energia kogunemisel lihtsamatest komplekssed molekulid (valgud, rasvad, süsivesikud).

- vabastab energia ATP

- potentsiaalne energia muundatud kineetiliseks energiaks

- Nõuab energiat ATP lagunemisest, anorgaaniliste ainete oksüdeerumisest, päikesevalgusest

- kineetiline energia muundatakse potentsiaalseks energiaks

Kuidas oma ainevahetust kiirendada, et enesesolatsioon ei jääks joonisele?

Olgem ausad: karantiiniaeg on igapäevane võitlus iseendaga õhtusöögiks täiendava koogiviilu, kümnenda piruka ja krõpsuplaadi pärast. Kuid see kõik saab kunagi otsa! Seega, et söödud higi mitte kahetseda, hoolitse nüüd oma ainevahetuse eest.!

Ainevahetus on kõik ainevahetusprotsessid, mis toimuvad meie kehas. Ainevahetust saab kujutada tohutu keemilise süsteemina, mis töötab järgmise skeemi järgi: keerulised ühendid hävitatakse lihtsateks, vanad raku osad hävitatakse - ja samal ajal kogub keha lihtsatest ainetest jälle keerukaid, ehitab uusi rakke, loob kudesid.

Hea ainevahetuse valem: piisav vesi + mõõdukas füüsiline aktiivsus + toitumine ja soolestiku tervis.

Vesi on ainevahetuse äratuskell!

Kõik näivad teadvat, et vesi on elu allikas. Ta on kõige olulisem osaleja kõigis keha protsessides, sealhulgas ainevahetuses. Vesi pärsib söögiisu ja aitab ladustatud rasvu metaboliseerida. Veepuudus võib ainevahetust märkimisväärselt aeglustada, sest maksa peamine ülesanne on sel juhul keha vedeliku varude taastamine, mitte rasvade põletamine.

Armastan kehalist kasvatust!

Igasugune füüsiline tegevus on teie ainevahetuse parim sõber! Võite hüppenööriga hüpata, jalgratast keerutada, tantsida või põhjamaal käia. Liikumine aktiveerib lümfisüsteemi, stimuleerib rasvade põletamist. Veelgi enam, kui harjutused on korrapärased, siis "hooratas", see tähendab, ainevahetus, kiireneb, kiireneb - ja te hoiate vormi, isegi kui lubate endale süüa täiendavat tükki.

Hoolitse oma soolestiku tervise eest!

Kui kahe esimese punktiga on kõik enam-vähem selge, siis pole soolte ja ainevahetuse suhe nii ilmne. Peatume sellel üksikasjalikumalt.

Kõik teavad, et ilma bensiinita auto kuhugi ei lähe ja halb kütus hakkab rämpsu tegema. Meie keha töötab umbes samamoodi..

Bensiin, see tähendab toit, mida me sööme, kuulub keemiliste muundumiste ahelasse. Selle tulemusena moodustub eluks vajalik energia ja ühendid ning kõrvalsaadused eemaldatakse väljastpoolt. Mis juhtub, kui see protsess ebaõnnestub?

Aja jooksul hakkab rakkudesse kogunema praht - defektsed valgud. See tähendab, et toitained imenduvad läbi soolte ja levivad vere kaudu läbi keha, kuid selle käigus tekivad mõnikord defektsed valgud, mis ummistavad rakke.

Seedimata toit ladestub soolestikus aastaid. Sellised jäätmed võivad selle seintel koguneda kuni mitu kilogrammi! See aeglustab oluliselt ainevahetust, hävitab loodusliku mikrofloora ja annab patogeensetele bakteritele toidumere.

Selle vältimiseks hoolitsege soolestiku tervise ja soole mikrofloora tasakaalu eest! Sööge rohkem köögivilju, ärge koormake oma keha kiirete süsivesikutega, jooge rohelist teed (see sisaldab üldist tervist parandavaid antioksüdante) ning lisage oma dieeti ka Jaapanist pärit orgaaniline metabiootikum "Daigo"..

Mida peate teadma ainevahetuse kohta

Kuidas ainevahetust kiirendada, miks see on kõigil erinev ja kuidas normi määrata

Ainevahetus ehk ainevahetus on protsess, mis muudab tarbitud toidu kalorid energiaks kogu keha jaoks. Ainevahetust mõjutavad mitmed tegurid - individuaalne võime toitu omastada, toitumine, kehalise aktiivsuse tase, psühho-emotsionaalne seisund, uni. Mida mõõdetum on elustiil, seda stabiilsem ja korrektsem su ainevahetus töötab. “Meie keha uuendab ennast pidevalt, teeb natuke tööd, ehitatakse uusi rakke ja lihased pingestuvad, see kõik nõuab energiat, mille saame energiakütuse (kreatiinfosfaat, glükogeen, rasvad ja aminohapped) lagundamisel. Kõik see moodustab ainevahetuse, mis jaguneb tavaliselt puhkavaks ainevahetuseks (basaal - energiatarbimine puhkeseisundis) ja liikumise ainevahetuseks (täiendav - energiatarbimine mis tahes töö tegemisel) ", - selgitab klubi spordijuht Aleksander Mironenko ".

“Ainevahetus biokeemilises mõttes on ainete muundumise ahel kuni punktini, kus rakk neid aktsepteerib. Need hõlmavad uute ühendite sünteesi reaktsioone - anabolismi. Näiteks aminohapetest pärit lihaskoe. Ja ka lagunemisreaktsioonid - katabolism. Näiteks rasvade oksüdeerumine süsinikdioksiidiks ja veeks. Kehas laguneb iga sekund midagi ja luuakse uuesti. Inimese kehas koguneb päevas 10–20 kilogrammi kudesid uuesti, mis on hämmastav, ”ütleb Julia Štšerbatova kliiniku endokrinoloog Ekaterina Buzina..

Ainevahetuse kiirus ja talitlushäired

Ainevahetus on kõigi jaoks erinev, sest me kõik oleme väga erinevad mitte ainult antropomeetriliste, biokeemiliste, psühholoogiliste, füsioloogiliste parameetrite, vaid ka elustiili, söömise ja käitumisharjumuste poolest. “Ainevahetust mõjutavad ainevahetuses osalevate rakkude ja elundite tervis (need on maks, neerud, pankreas, magu, sooled), ensüümsüsteemi seisund ja hormonaalne seisund. Vanusega tervis tavaliselt halveneb ja ainevahetus aeglustub. Kui maksafunktsioon on näiteks häiritud, elimineeritakse toksiine vähem ja keha võib oksüdeerida vähem rasva. Kõhunäärme töös esinevad häired põhjustavad suhkru imendumise, kõrge insuliini ja rasvamassi kogunemise raskusi, ütleb Ekaterina Buzina. - Ainevahetus aeglustub, kui pideva eluviisi ja dieedi korral hakkab inimene järsku aeglaselt, kuid pidevalt kaalus juurde võtma, harjumuspärane toit lakkab imendumast ja põhjustab seedetrakti ebameeldivaid sümptomeid ja allergilisi reaktsioone. ".

“Näiteks põhiainevahetust ei saa mõjutada, see on geneetika. Õige treeningu ja toiduga saate oma ainevahetust kiirendada - need on südame-veresoonkonna seadmed, ujumine, sportimine, murdtoidud, suur kogus valku, kohvi ja rohelist teed, ”ütleb dr Leonid Elkin..

Istuv eluviis, ebatervislik toitumine, joomise režiimi mittejärgimine, halb tuju viivad sageli madala ainevahetuseni. “Ainevahetushaigusest annavad tunnistust unisus pärast söömist, raskustunne ja puhitus, pidev väsimustunne ja unetus ning värskuse puudumine pärast und. Need on selged signaalid, et on aeg oma elustiil üle vaadata, ”hoiatab Ashtanga joogaõpetaja ja Yoga Space asutaja Ksenia Trushakova..

Kuidas ainevahetust kiirendada

Kiire või aeglase ainevahetuse kontseptsioon puudub, pigem on inimese keha võime toitaineid omastada ja jääkaineid kehast välja viia. “Köögivilja- ja magustamata puuviljamahlade ühepäevase paastuga on võimalik ühe kuni kahe nädala tagant seedimist normaliseerida ja ainevahetust kiirendada. Taimne kiudaine-, vürtsi- ja vürtsirikas toit, stabiilne ja regulaarne treenimine kaks kuni kolm korda nädalas, nagu ujumine, jooksmine ja jooga, mõjuvad seedimise normaliseerimisele soodsalt, soovitab Ksenia Trushakova. - On väga oluline, et treeningud ei olnud kurnavad, millest alates "kukute jalgadelt maha", vaid pakkusid lihastes tõstmise ja energiatunnet ning meeldivat kerget väsimust, mis mööduks järgmisel päeval ".

“Treeningu tüübi valik sõltub vormisolekust, tervislikust seisundist, individuaalsetest psühholoogilistest eelistustest ja füüsilistest võimalustest. Kõrge intensiivsusega intervalltreeninguid (HIIT) peetakse kõige tõhusamateks treeninguteks keha kujundamisel, hormonaalse taseme normaliseerimisel, stressi leevendamisel ja ainevahetusprotsesside kiirendamisel, ”ütleb klubi Section spordijuht. - arvukad teaduslikud uuringud näitavad, et HIIT vähendab tõhusamalt keha rasvaprotsenti, soodustab ainevahetuse "kiirenemist", aktiveerib endokriinsüsteemi. HIIT-i ajal põletatakse palju kaloreid, kuid pärast tunde kulub veelgi rohkem energiat. ".

Ainevahetust mõjutab positiivselt ka hormonaalse seisundi korrigeerimine, oluline on raua normaalne tase. “Rasvade liigse kogunemise peamine süüdlane on insuliin. See pärsib rasva lagunemist ja suurendab selle sünteesi. Energiatarbimine suureneb tänu testosteroonile, DHEA-le (steroidne androgeenne hormoon), kortisoolile, kasvuhormoonile. Nende hormoonide puuduste kompenseerimine ja insuliini vähenemine mõjutab ainevahetusprotsesse, vähendab rasvamassi ja suurendab lihasmassi, selgitab kliiniku endokrinoloog Julia Štšerbatova. - Vitamiinide ja mineraalainete diagnoosimine on väga oluline. Näiteks rasv ei põle, kui punaverelibled ei too hapnikku. Rauda sisaldav osa vastutab hapniku ülekande eest erütrotsüütide poolt. Raud on ainevahetusprotsesse mõjutav põhielement ".

Ainevahetus ja energia rakus

Õppetunni teema: "Ainevahetus on raku olemasolu alus." Sellel käsitleme selliseid mõisteid nagu ainevahetus, dissimilatsioon, assimilatsioon.

Ainevahetus ja energia rakkudes

Mis tahes organismi olemasolu eelduseks on pidev toitainete sissevool ja rakkudes toimuvate keemiliste reaktsioonide lõppsaaduste pidev vabanemine. Rakk on pidevalt liikumises - tsütoplasma liigub, vedades endaga kaasa organelle ja inklusioone, ribosoomid ja mitokondrid töötavad aktiivselt ning toimuvad paljud keemilised transformatsioonid. Kõik Maal eksisteerivad elusorganismid on avatud süsteemid, mida iseloomustab võime aktiivselt aineid ja energiat keskkonnaga vahetada. Erinevad ained satuvad rakku keskkonnast ja tarbetud ainevahetusproduktid eemaldatakse rakust keskkonda - toimub ainevahetus ehk ainevahetus (joonis 1).

Joonis: 1. Raku metabolism koos keskkonnaga (Allikas)

Toitained kasutavad organismid keemiliste elementide (peamiselt süsinikuaatomite) aatomite allikana, millest ehitatakse või uuendatakse kõiki struktuure. Lisaks toitainetele saab keha ka vett, hapnikku, mineraalsooli.

Orgaanilised ained, mis sisenevad rakkudesse (või sünteesitakse fotosünteesi käigus), jaotatakse ehitusplokkideks - monomeerideks ja saadetakse keha kõikidesse rakkudesse (joonis 2). Osa nende ainete molekulidest kulub teatud organismile omaste spetsiifiliste orgaaniliste ainete sünteesiks. Rakkudes sünteesitakse valke, lipiide, süsivesikuid, nukleiinhappeid ja muid aineid, mis täidavad mitmesuguseid funktsioone (ehitus-, katalüütilised, regulatiivsed, kaitsvad ja nii edasi)..

Teine osa rakkudesse sisenevatest madala molekulmassiga orgaanilistest ühenditest läheb ATP moodustumiseks, mille molekulid sisaldavad otseselt töö tegemiseks mõeldud energiat.

Joonis: 2. Orgaanilise aine levik (allikas)

Energia on vajalik kõigi konkreetsete ainete sünteesiks kehas, säilitades selle väga korrastatud organisatsiooni, ainete aktiivse transpordi rakkudes ühest rakust teise, ühest kehaosast teise, närviimpulsside edastamiseks, organismide liikumiseks, püsiva kehatemperatuuri säilitamiseks (lindudel ja imetajatel) ) ja muudel eesmärkidel.

Ainevahetus (metabolism) - biokeemiliste reaktsioonide kogum, mis toimub rakus ja tagab selle elutegevuse protsessid.

Rakkudes ainete muundamise käigus moodustuvad ainevahetuse lõppproduktid, mis võivad olla organismile mürgised ja eemalduvad sellest (näiteks ammoniaak). Seega tarbivad kõik elusorganismid pidevalt teatud aineid keskkonnast, muundavad neid ja eraldavad lõpptooteid keskkonda..

Sõltuvalt protsesside üldisest suunast eristatakse katabolismi ja anabolismi..

Anabolism (assimilatsioon) on keemiliste protsesside kogum, mille eesmärk on rakkude struktuuriosade moodustamine ja uuendamine, sellel protsessil on teine ​​nimi - plastiline metabolism.

Nende hulka kuuluvad näiteks lämmastiku fikseerimine ja valkude biosüntees, süsivesikute sünteesimine süsinikdioksiidist ja veest fotosünteesi ajal, polüsahhariidide, lipiidide, nukleotiidide, DNA, RNA ja muude ainete süntees. Anabolism on ainevahetuse loominguline etapp, see viiakse alati läbi energiatarbides ja ensüümide osalusel.

Katabolism (dissimilatsioon) on reaktsioonide komplekt, mille käigus suured orgaanilised molekulid lagunevad energia samaaegse vabanemisega lihtsateks ühenditeks.

Katabolism annab energiat kõikidele raku protsessidele ja sellel on teine ​​nimi - energia metabolism.

Kui molekulide keemilised sidemed purunevad, vabanevad ja ladustuvad orgaanilised energiaühendid peamiselt adenosiintrifosforhappe molekulide kujul - ATP, mis on kõigi elusorganismide universaalne energiaallikas (joonis 3).

Joonis: 3. ATP molekuli struktuur (allikas)

Oma keemilise olemuse poolest on ATP mononukleotiid ja koosneb adeniini lämmastikulisest alusest, süsivesikute riboosist ja kolmest fosforhappejäägist, mis on omavahel ühendatud suure energiaga sidemetega. Energia eraldumine rakus toimub siis, kui üks fosfori jääkidest eraldatakse ATP molekulist, selle sideme purunemisel eraldub 7,3 kilokalorit, teiste ühendite keemiliste sidemete purunemisel eraldub energiat kolm kuni neli korda vähem. See moodustab kahe fosforijäägiga adenosiindifosfaadi - ADP - molekuli. Selle saab hõlpsasti redutseerida ATP-ks, lisades ühe fosforhappejäägi või loobudes teisest fosforijäägist ja muundades adenosiinmonofosfaadiks - AMP (joonis 4).

Joonis: 4. Energia genereerimine rakus (Allikas)

ATP muundamine ADP-ks ja vastupidi on raku energiatootmise peamine mehhanism. Fosforijäägi lõhustamine ATP-st ja ADP-st viib energia eraldumiseni ning fosforijäägi lisamine AMP-sse ja ADP-sse - energia akumuleerumiseni.

Järeldus

Uurisime rakus kahte peamist ainevahetusprotsessi, mõlemad ainevahetuse tüübid moodustavad iga raku ja seega ka iga organismi elu aluse ning on tihedalt seotud.

Viidete loetelu

1. Mamontov S.G., Zahharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Bioloogia. Üldised mustrid. - Bustard, 2009.
2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Tšernova N.M. Üldbioloogia alused. 9. klass: õpik haridusasutuste 9. klassi õpilastele / Toim. prof. I.N. Ponomareva. - 2. väljaanne, Rev. - M.: Ventana-Graf, 2005.
3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Bioloogia. Sissejuhatus üldisse bioloogiasse ja ökoloogiasse: 9. klassi õpik, 3. väljaanne, Stereotüüp. - M.: Bustard, 2002.

Kodutöö

1. Määratlege ainevahetus.
2. Mis tüüpi vahetused moodustavad iga raku elu aluse?
3. Mis on kõigi elusorganismide energiaallikas?

Täiendavad soovitatavad lingid Interneti-ressurssidele

1. Interneti-portaal Biofile.ru (Allikas).
2. Interneti-portaal Yaklass.ru (Allikas).
3. Interneti-portaal 5fan.ru (Allikas).

Kui leiate vea või katkise lingi, andke meile sellest teada - andke oma panus projekti arendamisse.

Ainete ainevahetus: kuidas see juhtub, normaliseerimise viisid

Ainevahetuslikud biokeemilised reaktsioonid toimuvad igas elusorganismis. See tekitab suhteliselt püsiva kehatemperatuuri hoidmiseks vajalikku soojusenergiat. Ainete ainevahetus on kehas toimuvad füüsikalised ja keemilised protsessid, mis on vajalikud normaalseks toimimiseks ja eluks - hingamis-, vereringe- ja närvifunktsioonid. Keha toodab energiat toidust, mida inimene tarbib. Seedesüsteemis olevad kemikaalid lagundavad toitu ja muudavad selle kütuseks, mida kasutatakse kohe või hoitakse kudedes.
Päeval kulutatud energiat ellujäämiseks nimetatakse põhi- või ainevahetuse kiiruseks puhkeseisundis. Ainevahetusprotsesse pole võimalik kontrollida, kuid saate neid edukalt stimuleerida füüsiliste harjutuste või muude meetodite abil.

Mis on ainevahetus

Ainevahetuse mõiste pärineb prantsuse sõnast "métabolisme", kreeka keelest. tõlgitud kui "transformatsioon", "muutus". See on molekulaarsel tasandil toimuvate biokeemiliste reaktsioonide summa. Terminil on sünonüüm, mida kasutatakse palju sagedamini, - metabolism. Selle protsessi kaudu eksisteerib kogu elu maa peal..

Seda iseloomustavad järgmised omadused:

1. Ensüümide poolt katalüüsitud reaktsioonid võimaldavad organismidel kasvada ja paljuneda.
2. Looduslike polümeeride süntees toimub kõige lihtsamatest ainetest ensüümide osalusel.
3. Pidev protsess: pärineb organismi sünnist ja lõpetab tsükli elu peatumisega.
4. Komplekssed molekulid jagunevad lihtsateks.
5. Täidab kontrollfunktsiooni (valgud-ensüümid jälgivad keemiliste reaktsioonide kulgu).
6. Reguleerib ja vahetub teiste keerukate struktuuridega.
7. Kehakaalu ja ainevahetuse kiiruse vahel on seos.
8. Toodab metaboolset soojust ja hoiab kehatemperatuuri.

Ainevahetus on ainete akumuleerumise ja lagunemise protsess katabolismi ja anabolismi reaktsioonide tagajärjel. Bioloogias mõistetakse metaboolsete protsesside all kõiki sisemisi biokeemilisi muundumisi alates toidu seedimisest kuni jääkide kõrvaldamiseni.

Termin "ainevahetuse kiirus" viitab ajaühikus eralduvale soojushulgale. Keemiline energia on see, mida mõõdetakse kalorite või energiahulgana, mis kuumutab ühe grammi vett ühe Celsiuse kraadi võrra. Seda on lihtsam mõõta kilokalorites (üks kcal = 1000 kalorit). Inimese ainevahetuse kiirust mõõdetakse tavaliselt kcal tunnis või päevas.

Ainevahetuse kiirus sõltub järgmistest teguritest:

• paastu või paastu järgimine;
• hormoonide tase (neerupealised, kilpnääre);
• kehaline aktiivsus;
• vaimne seisund.

Inimese ainevahetuse üldtase (TMI) näitab tegevuse algväärtust, vaatamata muude tegevuste energia kulutamisele. Ainevahetusprotsesside üldine tase sõltub sellest, kui kiiresti kütus (näiteks suhkur) lagundatakse, et keharakud töötaksid.

Ainevahetuse kiirendus toimub:

• spordikoormused;
• ärevus;
• toidu tarbimine;
• Rasedus;
• palavik.

Samuti on tegureid, mis võivad teie üldist ainevahetust vähendada..

Metaboolse segmendi düsfunktsiooni põhjused inimkehas:

• kroonilise väsimuse sündroom;
• vaimsed häired;
• stressirohked koormused;
• vähenenud liikuvus;
• kurnatus pärast paastumist.

Avastuste ajalugu

Teadlased on mitu sajandit uurinud ainevahetust ja ainevahetusradasid. Nad läksid varajastelt loomkatsetelt üle metaboolsete reaktsioonide analüüsile (kaasaegses biokeemias ja molekulaarbioloogias). Inimeste vabatahtlikega on tehtud mõned katsed. Mehhanisme pole veel kindlaks tehtud ja arvati, et energia mobiliseerimine elavdaks kudede ressursse.

Metaboolsete uuringute lühiajalugu:

1. Egiptuse arst Ibn al-Nafis (1213–1228) väitis 13. sajandil, et „keha ja selle koostisosad on lõhenenud ja otsivad toitu, kuna need muutuvad pidevalt ja paratamatult”..
2. Keerulisem uurimine algas 16. sajandi viimastel aastakümnetel. Teaduslike uuringute käigus kasutati instrumente, mis võimaldasid kvantitatiivselt hinnata ja kontrollida fakte bioloogiliste süsteemide kohta. Meditsiinis täheldati täppisteadustele viidates funktsioonide uurimisel edusamme: keemia, matemaatika, füüsika.
3. Itaalia füsioloog Santorio Sanctorius (1561-1636) uuris "nähtamatu higistamise" nähtust ja viis katseid ainevahetuse tasakaalu uurimiseks. Testimise ajal pidi ta mõõtma oma kaalu enne ja pärast söömist, une, seksi, paastu, töö, joomise ja eritumise ajal. Teadlane leidis, et suurem osa kaloritest kadus külma higi eraldumise ajal.
4. 19. sajandil töötas Louis Pasteur suhkru pärmiga kääritamise protsessis alkoholi saamiseks. Ta märkis, et protsessi katalüüsisid pärmirakkudes olevad ained (nn fermentatsioon). Koos Friedrich Wöhleri ​​uurea keemilise sünteesi käsitleva tööga (1828) oli avastus aluseks orgaaniliste ainete ja rakkude keeruliste reaktsioonide edasisele uurimisele.
5. 20. sajandi alguse katsed. Ensüüme avastades laiendas Eduard Büchner põhjalikult biokeemia alaseid teadmisi. Teadlane tõestas, et metaboolsete reaktsioonide uurimine erineb rakkude bioanalüüsist. Selle aja tähelepanuväärseim saavutus oli Hans Krebsi avastus - sidrunhappetsükkel, mis hiljem tema nime sai. Uuritud on ka muid tsükleid - ornitiin (ühistöö Hans Kornbergiga) ja glüoksülaat.
6. Ainevahetusprotsesse uuritakse kaasaegses maailmas molekulaarse biotehnoloogia ja genoomika meetodite abil, kasutades erinevaid instrumente, näiteks kromatograafiat, röntgendifraktsiooni, radioisotoopide märgistamist, elektromikroskoopiat ja molekulaardünaamikat. See võimaldab teil leida häirete tee, põhjused ja geneetilise aluse.

Viimase kahe sajandi uuringud on võimaldanud mõista ka ravimite ja ksenobiootikumide ainevahetuse olemust. Rakkude vahetus on bakterite, taimede ja tarbivate organismide terviklikuks uurimiseks hädavajalik.

Bioloogilised molekulid

Loomi, taimi ja mikroobe moodustavad struktuurid hõlmavad kolme peamist molekuli klassi: aminohapped, süsivesikud ja lipiidid (neid nimetatakse sageli rasvadeks). Enamik ainevahetusprotsesse kuuluvad mitmete põhitüüpi reaktsioonide alla, mille ülesandeks on aatomirühmade ja nende ühendite ülekandmine molekulides.

Erinevate organismide näidete abil võite kaaluda, kuidas alustada ainevahetuse protsessi ja biokeemilisi reaktsioone.

Energia vabastamise protsess elusate ainete näitel:

1. Bioloogiatundidest on teada, et roheline taim saab energiat päikesevalgusest. Ta kasutab seda "dopingut" ja klorofülli molekuli (annab taimedele rohelise värvi) suhkru saamiseks veest ja süsinikdioksiidist. Protsessi nimetatakse fotosünteesiks..
2. Inimesed ja metsloomad, olgu taimtoidulised või lihasööjad, söövad loomi, kes söövad taimi, neelates rakkude loomiseks energiat (suhkru kujul) koos elutähtsate kemikaalidega. Suhkru lagundamisel jaotub vabanenud energia kudedes ja rakud kasutavad seda ka kütusena.
3. Igapäevased toimingud raku sees viiakse läbi keeruliste reaktsioonide tõttu, mis võivad sisse / välja lülitada, kiirendada / aeglustada, koos töötada, kasutada juhtimist vastavalt raku praegustele vajadustele ja rakukomponentide üldistele funktsioonidele (sarnaselt fooriga).

Vajaduse korral võib keha energiaallikatena kasutada suhkrut, aminohappeid (valkude ehituskivid) ja alifaatseid happeid (mittearomaatsed süsivesinikud, nagu äädikhape või võihape)..

Metaboolse protsessi peamised etapid rakutasandil taanduvad energia moodustumisele, sisemisele ja välisele teabevahetusele.

Ainevahetusprotsesside järkjärguline teisendamine:

1. Pärast toidu söömist lagundavad seedesüsteemi molekulid, mida nimetatakse ensüümideks, valgud aminohapeteks, rasvad rasvhapeteks ja süsivesikud lihtsuhkruteks (näiteks glükoos).
2. Keemilised reaktsioonid muudavad substraadi molekulid saadusteks rühmade lisamise või nende eemaldamise teel. Paljudel juhtudel toimivad nad kahe substraadi lähendamisel, et hõlbustada elektronide ülekannet. Kuju muutmine võib toimida ka lülitina. Näiteks võib inhibiitorimolekul muuta ensüümi passiivseks, vältides seeläbi katalüütilist reaktsiooni. Vastupidi, aktivaatorimolekulide seondumine võib põhjustada valgukatalüsaatori aktiivse vormi.
3. Glükolüüsi viimases etapis transpordib ensüüm püruvaadi kinaas fosfaatrühma ühest substraadist (fosfoenoolpüruvaadist) teise, adenosiindifosfaati (ADP), tekitades seeläbi toodetena püruvaadi (hape, vaheühend) ja ATP (adenosiinitrifosfaat - energiaallikas)..
4. Saadud koosseisud imenduvad verre, mis aitab neil rakkudesse pääseda. Teised ensüümid toimivad keemiliste reaktsioonide kiirendamiseks / reguleerimiseks.

Ensüümid on valgukatalüsaatorid, mis kiirendavad biokeemilisi reaktsioone, mis aitavad kaasa molekulaarsele ümberkorraldusele, toetades raku funktsiooni. Võime seonduda ja ümber kujundada võimaldab ensüümidel reaktsiooni kiirendada.

Ühendite energiat võib organism vabastada kasutamiseks või koguneda selle kudedesse, eriti maksa, lihastesse ja rasvhapetesse. Rakud on temperatuuri ja rõhu suhtes ülitundlikud, seetõttu vajavad nad metaboolsete reaktsioonide kiirendamiseks tingimustes, milles rakk saab ellu jääda.

Plasti ja energia ainevahetus

Elusorganismide füsioloogias asendatakse terminid oksüdeerumine ja biosüntees plastilise / energia ainevahetusega, kus esimene variant kirjeldab tavaliselt protsesse, mis lagundavad anorgaanilisi aineid, ja teine ​​viitab ainevahetusele, mille tulemusena energia vabaneb. Assimilatsioon ja dissimilatsioon on toitainete ja raku energia sama vahetuse kaks vastaskülge.

Assimilatsioon (või plastiline ainevahetus) tähendab orgaaniliste (suhkrud, süsivesikud) ja anorgaaniliste materjalide (mullast pärit lämmastik) imendumise tasakaalustatud protsessi uute rakkude väljatöötamiseks.

• raku aine järkjärguline kogunemine;
• keerukate orgaaniliste molekulide moodustamine lihtsatest (fotosüntees);
• toitainete muundamine kasulikuks vormiks (vedel / tahke) teiste seedeprotsesside kudedes või elundites;
• protoplasma süntees (tsütoplasma pluss nukleoplasm).

Mõiste "assimilatsioon" pärineb ladinakeelsest sõnast "assimulo", mis sõna otseses mõttes tähendab "luua sarnast", see tähendab, et rakud moodustavad erinevate ainete abil eluskoe.

Anaboolsed reaktsioonid kasutavad energiat, et luua suhteliselt lihtsatest toorainetest keerukamaid molekule (süsivesikud, lipiidid, valgud, nukleiinhapped). Anaboolsed steroidid soodustavad lihaste ülesehitust, mängivad keskset rolli fotosünteesis, valkude tootmisel ja DNA replikatsioonil.

Näited vahetusmehhanismidest:

1. Oksüdatiivsed reaktsioonid, mis tekivad pärast merisiili munade viljastamist, suurenevad 5 korda.
2. Kehas toimuvad dissimilatsiooniprotsessid kulgevad raku jagunemise metastaaside ajal sarnaselt.
3. Liikumisel ühinevad teatud keemilised rühmad (näiteks amiin - fosforhape) teiste ühenditega.
4. Kasvuperioodil toimub mõlema protsessi suurem aktiveerumine, omastades teatud määral assimilatsiooni..

Dissimilatsioon (energia metabolism) on mitmeastmeline keeruline protsess, mille käigus makromolekulaarsed orgaanilised ained muudetakse lihtsateks (orgaanilisteks ja anorgaanilisteks). Seda tüüpi organisme võib jagada anaeroobseteks ja aeroobseteks.

ATP süntees toimub mitokondrites ja on universaalne. Dissimilatsiooniprotsessid toimuvad orgaaniliste ainete (aeroobne hingamine) ja vaba hapniku tõttu energia molekulide ATP kuhjumisel. Süsinikdioksiid ja liigne vesi eralduvad väliskeskkonda.

Anaeroobsetes organismides hapnikuvabas keskkonnas on dissimilatsiooni viimane etapp keemilises koostises veidi erinev, kuid seda säilitavad ka ATP molekulid.

Protsessi võib vaadelda kolme etapi kontekstis:

1. Ettevalmistav. Suurenenud molekulmassiga ained jagunevad ensüümide abil lihtsateks: valk aminohappeks, tärklis muundatakse glükoosiks, rasvad glütseriiniks ja hapeteks. Soojusenergia vabaneb.
2. Hapnikuvaba. Saadud ained lagunevad energia vabanemisega edasi, mis ladustatakse ATP molekulides ja osaleb assimilatsiooniprotsessis, ergastuse edastamises jne..
3. Hapnik. Orgaaniliste ainete hapnikuga lagunemise etapp süsinikdioksiidi ja vee saamiseks. Maksimaalne energiakogus vabaneb. Märkimisväärne osa sellest säilib ATP molekuli kujul. Niisiis, paar piimhappemolekuli oksüdatsiooniprotsessis kannab osa energiast 36 ATP molekulile. On lihtne mõista, et see etapp annab rakkudele enim energiaressursse..

Hea näide on sidrunhappetsükkel, mis voldib kõigi ainete süsinikskeleti oksüdatsiooni (kataboolne rada), kuid selle vaheühendid toimivad anaboolsete radade substraatidena ja neid kasutatakse rasvhapete sünteesis..

Olulised kataboolsed reaktsioonid kehas:

1. Glükolüüs. Glükoosi lüüs (lagunemine) püroviinhappeks aeroobsetes tingimustes ja piimhappeks anaeroobsetes tingimustes. Energiat salvestatakse ATP-na.
2. Glükogenolüüs. Glükogeeni (polüsahhariid) jaotus glükoosiks. Katalüüsimisprotsessi peamine ensüüm on lihaste glükogeenfosforülaas.
3. Lipolüüs. Triglütseriidide rakusisene süntees (vabade rasvarakkude jagunemine). On hormonaalse kontrolli all.
4. Corey tsükkel. Reguleerib veresuhkrut ja loputab piimhapet lihastest.
5. Beetaoksüdatsioon. Rasvaste struktuuride lagunemine kudedes.
6. Ketoonkehade, valkude või aminohapete lagunemine karbamiidi ja süsinikdioksiidini.

Assimilatsioon ja dissimilatsioon on lahutamatult seotud.

Lagunemisreaktsioon kiireneb kahes vastupidises protsessis:

• keha kasv;
• rakkude paljunemine;
• elava protoplasma intensiivne moodustumine;
• valgusüntees.

Seetõttu suureneb energiatarbimine märkimisväärselt.

Elundite osalemine vahetuses

Paljude elundite rakkudel on vahevahetuses ainulaadne roll. Nad osalevad homöostaasi süsteemis (eneseregulatsioon), erinevate molekulide sünteesis, energia akumuleerumise ja vabanemise tasakaalu reguleerimisel..

Peamised vahetamismehhanismides osalevad organid

1. Maks (hepatotsüütide rakud). Osaleb kõigi toitainete ainevahetuses, sealhulgas kolesterooli ja karbamiidi sünteesis, glükeemilises reguleerimises ja kõigi plasmavalkude sünteesis.
2. Neerud. Need on glükoneogeneesi tähtsuselt teine ​​koht (peamiselt tühja kõhuga). Selle peamine substraat on aminohapete (eriti glutamiini) süsiniku skelett. Nende reaktsioonide produkt ammoniaak eritub otse uriiniga, kus see toimib puhvrina.
3. Skeletilihas. Osaleda aminohapete metaboolsetes reaktsioonides, misjärel need vabanevad vereringesse suhteliselt suures koguses.
4. Rasvkude. Pärast sööki, kui insuliinil on domineeriv toime, toimib see toidust saadud ning maksas sünteesitavate lipiidide säilitamiskohana. Paastu ajal (glükagooni toimel) toimub lipolüüs - lipiidide lagunemine glütserooliks ja hapeteks.
5. Aju. Glükoos on peamine energia substraat. Päevane tarbitav kogus on umbes 120 g, kuid nälja ajal (pärast 3 nädalat ilma piisava energiavaruta) suudab elund katta kuni 50% oma energiavajadusest ketokehade oksüdeerumisel.

Üldine ainevahetusskeem

Ainevahetuse keeruka süsteemi mõistmiseks on vaja arvestada metaboolse skeemiga. Diagrammil näevad segipaisatud jooned välja nagu metrookaart või uhke trükiplaat. Tegelikult on need inimkeha moodustavate eukarüootsete rakkude peamised metaboolsed teed. Iga rida on reaktsioon ja ring on reaktiiv või saadus.

Ainevahetusvõrgus võivad mõned energiat tootvad reaktsioonid toimuda spontaanselt. Kuna inimene vajab pidevalt toitu, vajavad rakud protsesside jätkamiseks energia sissevoolu. Selgub, et toit on energia saamiseks vahend, mida rakud kasutavad.

Ainevahetuse olemuse mõistmiseks keskendugem kahele ainevahetusprotsessile, mis on Maa elu jaoks üliolulised: suhkrute loomisele ja hävitamisele..

Näide energia eraldumise rajast suhkrumolekuli lagunemisel (näiteks magustoiduks söödud kommidest):

1. Enamik keha rakkudest saab glükoosist energiat rakuhingamise ajal, kui molekul järk-järgult lagundatakse.
2. Glükoosi lagundamisel eraldub energia, mille rakk võtab kinni adenosiinitrifosfaadi (ATP) kujul. See on väike molekul, mis on mugav viis rakuenergia lühiajaliseks kogunemiseks.
3. ATP võib energiaallikana osaleda teistes rakulistes reaktsioonides. Inimesed kasutavad raha mugavaks vahendiks soovitud asjade saamiseks (mitte võrrelda pideva vahetuskauplusega) ning rakk kasutab adenosiintrifosfaati, et saada standardne viis energia ülekandmiseks. Sel põhjusel nimetatakse ATP-d ka raku "energiavaluutaks"..

Glükoosi kristallmassi ülesehitamine: fotosüntees

Energiat nõudva metaboolse raja näiteks on fotosüntees, mille käigus glükoos salvestab energiat. Taimed kasutavad päikesevalgust süsinikdioksiidi muutmiseks suhkrumolekulideks.

Fotosüntees on:

• rakulise hingamise pöördreaktsioon;
• energia, mida taimed ja inimesed vajavad rakuprotsesside toitmiseks, see tähendab, et taim kasutab mõnda suhkrut või on toiduks loomadele, kes seda toidavad;
• protsess, mille käigus glükoos lagundatakse rakuhingamise kaudu, tekitades raku funktsiooni normaliseerimiseks ATP.

Keha elus hoidmist nimetatakse homöostaasiks. Keha igal ajahetkel põleva energia hulka mõõdetakse kilodžaulides (kJ) ja see sõltub ainevahetuse kiirusest.

Tuntud on kaks metaboolset seisundit: absorbeeriv (küllastunud, toidu seedimise ja toitainete omastamise protsess) ja postabsorptsioon (pärast toidu sissevõtmist, lühiajaline tühja kõhuga, mille käigus keha peab esialgu tuginema ladustatud glükogeenile).

Imemisolek kestab umbes 4 tundi.

Neelava oleku ajal:

• inimkeha omastab toiduga neelatud toitaineid;
• kasutab mõnda neist oma vajaduste rahuldamiseks;
• muundab liigsed toitained säilitatavaks energiaks.

Imav seisund, mis reguleerib insuliini hormooni, mis soodustab aminohapete rakkude omastamist, rasva ja glükogeeni sünteesi. Inimeste veresuhkur langeb tänu glükoosi kiirele imendumisele rakkudes.

Imendumisjärgse seisundi omadused:

• ilmub tavaliselt hilisel hommikul, päeval ja öösel;
• inimene ei söö toitu 4 tundi;
• pärast imendumist seedeelundid tühjendatakse;
• börsimehhanismid töötavad energiavarude arvelt.

Etapid

Elusorganismide tegevuse eest vastutavad lugematud rakulised reaktsioonid. Koos moodustavad nad ainevahetuse. Keemilisi ühendeid nimetatakse metaboliitideks. Eksogeense reaktsiooni käigus eraldub energia keskkonda (loodud ühendid on tugevamad kui hävinud). Endergoonilises energias neeldub (moodustunud sidemed on nõrgemad kui killustatud).

On termineid eksotermilised ja endotermilised reaktsioonid. Esimese variandi korral tõuseb ümbritseva õhu temperatuur, teises langeb.

Rakus võib esineda kolme tüüpi metaboolseid vorme: "eliminatsioon" (katabolism), energeetilised metamorfoosid (modifikatsioonid) ja "kogunemine" (anabolism).

Katabolism

Mõiste "katabolism" tuleneb kreekakeelsest sõnast "kata", mis tähendab "allapoole" liikumist.

Komplekssete orgaaniliste molekulide lagunemisprotsess hõlmab järgmist:

• suurte struktuuride lagunemine lihtsamateks;
• soojuse tekitamine ja varude taastamine polümeeridest;
• energia tootmine kütusena anaboolseks protsessiks (soojendab keha ja paneb selle liikuma);
• jäägid erituvad kehast naha, eritussüsteemide, kopsude ja soolte kaudu.

Rakud positsioneerivad end suurte kogemustega töötlejatena. Uute komponentide ehitamiseks demonteeritakse suured molekulid lihtsateks jõuüksusteks.

Kataboolse mehhanismi näited:

• valgu imendumine, mis jaguneb aminohappeks, mida organism saab absorbeerida ja kasutada vahetuseks, ladustades maksas glükogeeni energia saamiseks (protsess, mida nimetatakse "oksüdatiivseks reaktsiooniks");
• vesinikperoksiidi lagunemine veeks ja hapnikuks;
• glükoosi muundamine hingamisel süsinikdioksiidiks ja veeks.

Energia muundumine

Rakud peavad tasakaalustama oma kataboolsed ja anaboolsed teed, et kontrollida kriitiliste metaboliitide - ensümaatilise aktiivsuse tulemusena moodustuvate molekulide - taset ja anda piisavalt energiat.

Näiteks kui glükoosivarud vähenevad (nälja korral), sünteesivad rakud glükoosi teistest ühenditest või saadavad rasvhapped sidrunhappetsüklisse, moodustades ATP. Ja vastupidi, liigne glükoos muundatakse sellisteks andmekandjateks nagu glükogeen, tärklised ja lipiidid. Energiavajadus peegeldab tavaliselt kaloreid, peegeldades 1 kg vee temperatuuri 1 ° C võrra tõstmiseks vajalikku soojushulka.

Energiaallikad ja protsessid:

1. Kolme tüüpi molekulid on kontsentreeritud ressursid, mis pärinevad toidust rasvade, süsivesikute ja valkude kujul. Nad varustavad keha kahekordse energiakogusega. Kui süsivesikute ja rasvade ladu on otsas, algab valkude lagundamine energia tootmiseks.
2. Adenosiinitrifosfaat (nukleotiidimolekul, energiaressurss) saab keemilist energiat molekulidest kütuse sünteesimiseks.
3. Aeroobne vahetus. Hapniku juuresolekul tekivad reaktsioonid, mis võtavad hapnikku elektronide (väikeste negatiivselt laetud osakeste) kaudu, mille tulemuseks on energia vabanemine ja ATP tootmine.
4. Süsivesikute ainevahetus. Süsivesikud jagunevad soolestikus lihtsamateks suhkruteks, mida saab imenduda. Glükoos on peamine toodetud aine, pärast rakkudesse sattumist lagundatakse see kohe energia saamiseks või muundatakse glükogeeniks (glükoosi ladustusvorm, mis on salvestatud maksa ja lihastesse)..
5. Lipiidide metabolism. Tõhus ATP tootmise seisukohast. Neid ei kasutata lühikese aja jooksul suurte koguste tootmiseks (rasvad lahustuvad vees halvasti), vaid neid kasutatakse siis, kui süsivesikute pakkumine on piiratud.
6. Valkude ainevahetus. Valkude komponendid, aminohapped, on sünteesiks hädavajalikud. Kui energiaallikad on piiratud, saab valkude tootmiseks kasutada aminohappeid (kui süsivesikud ja rasvad on ammendatud).
7. Suuremahuline biosüntees (anabolism ja katabolism) peavad toimuma üheaegselt (viimane protsess annab teisele osalejale energiat).

Keha vajab energiat erinevate funktsioonide ja mehaanilise töö tegemiseks, muutes näiteks üksikute osade või raku enda asukohta, näiteks lihaste liikumisel. Lisaks on olemas sellised molekulaarsed kompleksid nagu biomolekulide transport ja süntees.

Energia vabanemist täheldatakse:

• oksüdatiivne fosforüülimine (valk kasutab elektronide hapniku transportimisel saadud energiat);
• anorgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonid;
• fotosünteetiline protsess.

Päikeseenergia neeldumine sarnaneb oksüdatiivse fosforüülimise reaktsiooniga, kuna energia ladustatakse reservidena ja prootonite kiire voog surub ATP sünteesi.

Sünteesimisprotsessi kirjeldatakse üksikasjalikult järgmiselt:

1. Mitokondrites sünteesitakse ATP osaliselt tsütoplasmas. Rasvataolised ained jagunevad rasvhapeteks, valk aminohapeteks ja süsivesikud glükoosiks.
2. Redoksprotsessid, mille käigus mitokondrid lagundavad rasvad ja aminohapped tsütoplasmas (püruvaadis) toimuva glükoosi lagunemise produktiks..
3. Lõplik lõhustamine moodustab mitu koensüümi - redutseeritud elektronide (NADH ja FADH2) kandjad. Vaheained sisenevad sidrunhappe tsüklisse.
4. Redutseeritud elektronkandjad oksüdeeruvad ise läbi elektronide transpordiahela hapniku samaaegse neeldumise ja ATP sünteesiga. Seda protsessi nimetatakse oksüdatiivseks fosforüülimiseks..
5. Iga rasvhappe molekul vabastab üle 100 ATP molekuli ja iga aminohape vabastab umbes nelikümmend molekuli.
6. Tsütoplasmas sünteesitakse paar ATP molekuli glükoosimolekulide püruvaadiks muundamise tõttu.

Anabolism

Mõiste "anabolism" pärineb kreekakeelsest sõnast "ana", mis tähendab "üles". Uute makromolekulide süntees toimub anaboolsete radade kaudu, mis nõuavad energia sisestamist. Anaboolsed reaktsioonid tarbivad energiat, väikesed molekulaarsed struktuurid ühinevad taas suuremate ja keerukamate süsivesikute, rasvade ja valkude molekulide tootmiseks.

Anabolism (konstruktiivne metabolism) hõlmab kõiki vahendeid molekulaarsete sidemete loomiseks ja säilitamiseks:

• toetab uute rakkude kasvu;
• osaleb kehakudede ehitamisel;
• säästab energiat edaspidiseks kasutamiseks.

Konstruktiivse vahetuse näiteks on aminohapete "kokkupanek" suuremateks valguühenditeks. Järgnev rasva ja glükogeeni süntees toimub energiana kasutamiseks. Sünteetilist protsessi nimetatakse "redutseerimis- / kondensatsioonireaktsiooniks".

Rakkudes esinevate anaboolsete reaktsioonide näited:

• aminohapped ühendavad dipeptiidid ja suured valgumolekulid;
• väikesed suhkrumolekulid kombineeruvad, mille tulemuseks on muljetavaldava suurusega disahhariidid ja polüsahhariidid;
• glütseriin reageerib rasvhapetega ja moodustab lipiide;
• fotosünteesil kasutatakse glükoosi ja hapniku tootmiseks süsinikdioksiidi ja vett.

Ensüümidega reaktsioonide kontrollimine on raku säilitamise oluline osa. Komplekssete valkemolekulide aktiivsus võimaldab rakul reageerida muutuvatele keskkonnanõuetele ja kohandada oma metaboolseid radu, mis on vajalikud elujõu säilitamiseks.

Evolutsioonilised protsessid

Metaboolne rada koosneb pikenenud mitmeastmelistest molekulaarsetest reaktsioonidest nagu heksokinaasi ja sidrunhappe tsükkel. Evolutsioonilised protsessid toimuvad nii kõigi elusolendite kehas kui ka kõige lihtsamates prokarüootsetes rakkudes, kus ainevahetusreaktsioonid käivitatakse aminohapete, nukleotiidide, süsivesikute ja lipiidide osalusel..

Selle iidse tee igivana säilitamine võib olla tingitud asjaolust, et vahetusprotsessid on nende kitsalt spetsiifiliste probleemide optimaalne lahendus. Näiteks glükoosi oksüdeerumine glükolüüsi teel ja sidrunhappetsükkel annavad nende lõppsaadused minimaalse arvu sammudega. Selline kokkuhoid ajas viis reaktsioonide arenguni.

Peamised hüpoteesid, mis selgitavad "metaboolse raja" mõistet:

1. Horowitzi diagramm (1945) või "retro-evolutsiooni hüpotees". Eeldab, et biosünteetilised ensüümid saadi geenide dubleerimise teel, mis toimus vastupidises järjekorras, mida leidub tänapäevastel radadel.
2. Jenseni hüpotees (“ensüümide värbamine”). Uute valkude järkjärgulisele lisamisele varaseimatele ja lühimatele radadele ning eelnevalt tuvastatud ensüümide valimisele edasiseks kokkupanekuks uude reaktsiooniteesse. Genoomkatsete abil tõestati, et valgu struktuuriga orgaanilistel ainetel on ühine päritolu, paljud neist on arenenud samm-sammult. Töötavatest mudelitest on lisatud uusi funktsioone.
3. Krebsi tsükkel on rakuhingamise reaktsioonide jada, mis tähistab nõiaringi, mille käigus moodustuvad kaks süsinikdioksiidi molekuli (GTP / ATP) ning NADH ja FADH2 redutseeritud vormid. Pärast tsükli 8 reaktsiooni moodustub tsitraat või protoneeritud vorm - sidrunhape.
4. Alternatiivne hüpotees järgis mitmeid aktiivseid protsesse valkude struktuuris ja selgitas erinevate ensüümide kiiret kasvu ensümaatilise mosaiigi arengus.
5. Poolensümaatiline teooria, nn poolensümaatiline lause.
6. Kahe erineva skeemi (Horowitz ja Jensen) tandem. Selle tulemusena saadi histidiini biosünteesi rada, mida leidub bakterites, arheedes, madalamates eukarüootides ja taimedes. Histidiin saab süsinikku ja lämmastikku ATP-st, riboosist ja glutamiinist. Imidasoolrühma keemilised omadused võimaldavad histidiinil osaleda happe-aluse katalüüsil ja metalliioonide koordineerimisel.
7. Rada dubleerimise mudel, kus ainevahetuse koostisosad esitatakse "moodulitena", mida saab uuesti kasutada teistes radades, samuti erinevate molekulide sarnaste funktsioonide täitmiseks.

Taotlemata funktsioonid ja radade osad, mida ei peeta ellujäämiseks hädavajalikuks, lähevad evolutsiooni käigus kaduma.

Bioloogiline tähendus

Elusad loodusobjektid vajavad energiat, et areneda ja paljuneda (paljuneda järglasi), toetada struktuure ja reageerida mõjutavatele teguritele. Teadlased kasutavad bioenergia mõistet energia liikumise kontseptsiooni arutamiseks elusate struktuuriüksuste (rakkude) kaudu.

Rakuprotsessid (keerukate molekulide moodustumine / hävitamine) toimuvad astmeliste keemiliste reaktsioonide kaudu. Mõnikord on see protsess (raku ainevahetus) spontaanne ja vabastab energiat, jagades komplekssed süsivesikud tavalisteks suhkruteks või loob väikestest aminohappemolekulidest pika lihasvalgu ahela.

Teised molekulid tarbivad varusid, et varustada keha süsteeme (lihaskoe, närvid, süda, kopsud, aju) keemilise energiaga. Signaalmolekulid (hormoonid, neurotransmitterid) sünteesitakse ja jaotuvad kogu kehas.

Energiareaktsioonid toetavad biokeemilisi protsesse ja võimaldavad:

• muundada molekulaarenergia aineks, mis osaleb rakuprotsessides;
• kasutada energiat molekulide sünteesimisel ja hävitamisel;
• Taaskasutage loomade söödud saaki energiavarude täiendamiseks ja süsivesikute, lipiidide, valkude ja nukleiinhapete lagundamiseks;
• taimeorganismid muudavad päikeseenergia keemiliseks energiaks;
• inimene teeb rasket tööd ja füüsilist tegevust on kergem taluda (ka infostressi või öise une ajal);
• molekule kahjulike batsillide, toksiinide ja jäätmete eksportimiseks ja eritamiseks.

Fotoautotroofide energiamehhanismid võivad saada inimkonnale taastuvateks energiaallikateks. Fotoautotroofid on organismid, mis tekitavad fotosünteesi käigus valguse ja süsinikdioksiidi abil ise energiat. Rohelised taimed ja fotosünteesivad bakterid on seda tüüpi näited.

Ainevahetushaigused

Arstid on juba ammu tunnistanud ainevahetuse tasakaalustamatuse korrigeerimise tähtsust ja tunnistanud seda haiguse algpõhjuseks..

Kehas toimuvaid vahetussidemeid nähakse sellistes füüsikalis-keemilistes protsessides, mis muudavad energiat või kasutavad seda:

• hingamine;
• vereringe vereringe;
• temperatuuri tingimused;
• lihasspasmid;
• seedimine (toidu ja toitainete seedimine);
• väljaheited;
• ajutegevus ja närvid.

Ainevahetus toimib stabiilselt, kuid mõnikord võib see põhjustada organismi metaboolsete reaktsioonide häireid. Laiemas mõttes peetakse neid haigusteks, mis on põhjustatud biokeemilise sideme tasakaalukonstandi kõrvalekaldest keha rakkudes.

Paljudel patsientide patoloogiatel on seotud:

• ensüümide puudumine;
• hormoonide liigne / puudulikkus;
• nende ainete düsfunktsioon molekulaarses mehhanismis.

Aja jooksul võivad organismi kuhjuda mürgised ained või ilmneda tõsised sümptomid, mis on seotud ainete puudumisega.

Ainevahetushäired ja ainete tasakaalustamatusest tingitud seisundid:

1. Kilpnäärme ületalitlus. Põhjuseks kilpnäärme ületalitlus, vabastades liiga palju hormooni türoksiini, seega on inimestel kõrge põhimetaboolne kiirus (BMM). See avaldub järgmiste sümptomitega: kehakaalu langus, kiire südamerütm, vererõhk, punnis silmad, kaela turse suurenenud kilpnäärmest (struuma). Haigust saab kontrollida ravimite, kirurgia või kiiritusravi abil.
2. Kilpnäärme alatalitlus Selle põhjuseks on kilpnäärme loid reaktsioon või selle passiivsus liiga väikese türoksiini vabanemisega (inimesel on madal PBM). Ravimata hüpotüreoidism võib põhjustada väikelaste ja laste ajukahjustusi ja kasvuprobleeme. Haigus vähendab protsesside aktiivsust, ilmneb väsimus, pulss aeglustub, kaal suureneb ja kõhukinnisus valitseb. Hüpotüreoidismi diagnoositud noorukitel saab ravida suukaudset kilpnäärmehormooni.
3. Stein-Leventhali sündroom (tuntud kui polütsüstiliste munasarjade haigus).
4. Itsenko-Cushingi tõbi. Neerupealiseid reguleeriva hormooni kortisooni liigne tootmine.
5. Galaktoseemia. Kaasasündinud metaboolne patoloogia - ensüümi galaktoosi puudulikkusega laste organism ei suuda lõhustada piimas sisalduvat suhkrut.
6. Fenüülketonuuria. Pärilik ainevahetushaigus koos ensüümi defektiga aminohappe fenüülalaniini lagundamiseks, mis on vajalik optimaalseks kasvuks ja valgu tootmiseks.
7. 1. tüüpi suhkurtõbi. Omandatud ainevahetushäired, kui pankreas eritab insuliini väiksemates kogustes või ei erita üldse. See avaldub selliste sümptomitega: liigne janu, urineerimine, nälg ja kehakaalu langus. Õigeaegselt diagnoositud haigus võib põhjustada spasme närvikahjustuste, pimeduse, südame-veresoonkonna ja neeruhaiguste tõttu. Diabeediga insuliinisõltuvad noorukid peaksid jälgima veresuhkrut, et vähendada patoloogiate tekkimise riski.
8. II tüüpi diabeet. Tuntud teiste nimedega - metaboolne sündroom X, insuliiniresistentsuse sündroom, Riveni sündroom. Ei ole dieedi ega ravimitega varakult kohandatud. Tekib siis, kui keha ei suuda insuliinile normaalselt reageerida. Sündroomid on sarnased I tüüpi diabeediga. Omadused: ülekaal, hüperglükeemia, hüpertensioon, HDL-kolesterooli alandamine, mitteskaala triglütseriidide ja kusihappe tase. Ravi ja ennetamine: ravimiteraapia, veresuhkru kontroll, kalorite piiramine, kehaline aktiivsus.

Raskeid ägedaid haigusi, nagu krooniline obstruktiivne kopsuhaigus, kasvajad, immuunpuudulikkuse seisundid, destruktiivsed maksahaigused, krooniline südamepuudulikkus, iseloomustab hüpermetabolism.

Kuidas kiirendada ainevahetust ilma ravimiteta

Inimese ainevahetuse põhikiirus (BMR) on normaalse kehalise aktiivsuse taseme säilitamiseks vajaliku kalorite minimaalse arvu arvutamine. Inimese BMC vastutab kuni 70% kogu kalorite põletamise eest.

Kalorite arv varieerub sõltuvalt paljudest teguritest:

• vere pumpamine;
• hingamine;
• normaalse kehatemperatuuri säilitamine.

Seedimise parandamine "teab" inimese BMC-d - väärtust, mis aitab kaloreid lugeda ja on võimeline kaalu normaliseerima: säilitama harmooniat, kiirendama kaalulangust või kasvatama lihasmassi. Sõltub erinevate keskkonna- ja geneetiliste tegurite kombinatsioonist.

1. Vanus. Ainevahetuse kiirus vanusega väheneb. 20 aasta pärast on indeks kümne aasta tagant paar protsenti madalam.
2. Rasva olemasolu. Need, kellel on minimaalne rasvakogus, võivad kiidelda kõrge metaboolse indeksiga.
3. Keha pindalad. Mida suurem on inimkeha pindala, seda suuremad on indeksväärtused, see tähendab, et pikkadel ja kõhnadel inimestel on kõrgemad väärtused.
4. Kehatemperatuur. 0,5 ° C tõusuga tõuseb indeks umbes 7%. Keemilised reaktsioonid inimkehas toimuvad kõrgematel temperatuuridel palju kiiremini (palaviku korral täheldatakse BMC kiirenemist).
5. Dieedid. Kalorite või paastu järsk vähenemine võib vähendada BMC-d kuni 30%. Madala kalorsusega menüü vähendab indeksit 20%.
6. Kehaline aktiivsus. Inimeste BMC suureneb lihaskoe suurenemise tõttu, mis võimaldab kaloreid põletades kaalust alla võtta.
7. Välistemperatuur. Madal temperatuur, samuti pikaajaline kokkupuude kuumusega võib inimese kehamassi suureneda, ehkki lühiajaline kokkupuude metaboolsele tööle peaaegu ei mõju.
8. Paul. Muljetavaldava lihasmahuga meestel on keharasva protsent madalam kui naistel.
9. Geneetiline eelsoodumus. Inimesed sünnivad aeglase või kiire ainevahetusega.
10. Hormoonne türoksiin. See on BMK regulaator, mida toodab kilpnääre ja mis on võimeline kiirendama organismi redoksprotsesse. Türoksiini koguse suurenemine suurendab energiaindeksit. Kui nääre toodab liiga palju türoksiini, võivad vahetusprotsessid kahekordistuda. Liiga vähe selle toodangut nimetatakse "myxedema" ja see võib kaasa aidata inimese BMC vähenemisele (kuni 30-40% alla normväärtuste). Epinefriin suurendab ainevahetust, kuid vähemal määral.
11. Kaalud. Mida rohkem on inimesel kehakaalu, seda suurem on tema ainevahetuse kiirus.

On palju elemente, mis mõjutavad inimese metaboolset aktiivsust negatiivselt..

Protsess peatub lihasmassi vähenemisega spordi unarusse jätmise tõttu, samuti keha eelsoodumuse tõttu oma koe inimsöömiseks, kuna vajaliku toitumise toetamiseks pole piisavalt energiat.

Kuidas ainevahetust kodus kaalulangetamise eesmärgil kiirendada, on teada neile, kes ei ole uue kehakaalu alandavate dieetide ja müütide pooldajad kiire kaalulanguse kohta ning tegelevad tahtejõuga aktiivselt spordiga, pidades kinni tervislikust eluviisist..

Metaboolse protsessi kiirendamise meetodid:

1. Säilitage täiskasvanu keskmine kehakaal. Suurt rolli mängib kehaline aktiivsus. Kasulik on treenida vähemalt kaks korda nädalas ja kontrollida kaalu. Treeningute vahel kergete harjutuste tegemine, koeraga jalutamine ja trepi kasutamine lifti asemel aitab teil ainult liigsetest kaloritest vabaneda..
2. Lisage harjutus. Klassid peaksid olema suunatud veresoonkonna tugevdamisele, kardio koormuste kasutamisele, murdmaajooksule ja kaasaegsetele treeningmeetoditele.
3. Ärge ignoreerige hommikusööki. Üllataval kombel on õigel ajal hommikusööki söövate inimeste kaal oluliselt väiksem kui inimestel, kes eiravad oma hommikust sööki. Ainevahetus aeglustub loomulikult, kui hommikune söögikord lükatakse päeva keskpaigani.
4. Ärge sööge rafineeritud suhkrut. See lisab "halva" rasva varu. Sööge tervislikke toite, mis aitavad teie veresuhkru taset normaalsena hoida.
5. Lisage menüüsse vürtsikas toit. Aromaatne köök paprikaga aktiveerib rasvade reguleerimise mehhanismi.
6. Magage rohkem. Inimestel, kes ei maga piisavalt, on oht saada ülekaal. Veelgi enam, lihaskoe uueneb viimastel puhketundidel..
7. Joo palju vett. Vedelik kõrvaldab toksiinid, mis tekivad alati, kui keha kulutab kaloreid. Veepuudus aeglustab paljusid kehasüsteeme ja põhjustab seetõttu tarbetut stressi.
8. Vähendage söödava toidu hulka. Planeeri ja ära jäta sööki vahele. Soovitav on teha 4-6 väikest vastuvõttu 2-3-tunnise pausiga. Söögikordade vältimine on vigane taktika, mis aeglustab oksüdatiivseid protsesse kehas.
9. Tegele stressiga. Hormooni kortisooliks nimetatava steroidi füüsikalis-emotsionaalne vabanemine vähendab metaboolset reaktsiooni ja suurendab söögiisu.
10. Joo rohkem rohelist teed. See võib olla hea alternatiiv kohvile, stimuleerides oksüdatiivseid protsesse ja erinevalt joogist ei ole teel suurtes portsjonites tarbimisel soovimatuid kõrvaltoimeid..
11. Sööge rohkem energiarikkaid toite, nagu puuviljad, köögiviljad, oad ja täisteratooted.

Tasakaalustatud toitumine, õige toitumine ja liikumine pole mööduv fantaasia, vaid soov korrektse elustiili järele, tervise tugevdamine ja hoolimine.

Katse fikseerimine

Näide glükoosi jaotamisest süsinikdioksiidiks ja veeks:

1. Anabolism.
2. Kondensatsioon.
3. Kataboolne reaktsioon.
4. Esterdamine.

Mis on ainevahetusprotsessi mõjutavad tegurid:

1. Vanus, geneetika, sugu.
2. Kehatemperatuur, kaal, näärmed.
3. Keha pindala, rasvasisaldus, liikumine ja toitumine.
4. Kõik ülaltoodud on õige.

1. Kasutatakse reaktsioonides.
2. Võib aeglustada keemilisi reaktsioone.
3. Esitage alternatiivne reaktsioonitee.
4. Kiirendage aktiveerimisenergiat.

Milline järgmistest ei kehti ainevahetushaiguste korral:

1. Kilpnäärme alatalitlus.
2. Seedetrakti leukotsütoos.
3. Diabeet.
4. Fenüülketonuuria.

Energia endergoonilises reaktsioonis:

1. Imendub keskkonnast.
2. Välja lastud väliskeskkonda.
3. Moodustab sidemeid, mis on tugevamad kui need, mis purunevad.
4. Saadud sidemetel on sama tugevus kui sidemete purustamisel..

Mis juhtub energiaga eksergoonse reaktsiooni ajal:

1. Imendub väliskeskkonnast.
2. Keskkonda lastud.
3. Moodustab sidemeid, mis on tugevamad kui purunevad.
4. Saadud sidemetel on sama tugevus kui katkendlike funktsioonide korral.

Anaboolsete reaktsioonide näited hõlmavad järgmist:

1. Süsivesikute jaotus.
2. Hüdrolüüsireaktsioonid.
3. Valgusünteesi stimuleerimine.
4. Lipiidide lagunemine.

Video

Vaadake videot selle kohta, mis on tervislik ainevahetus ja mis tüüpi ainevahetushäired on ainevahetushäirete tõttu võimalikud.

See video näitab võimalusi metaboolsete reaktsioonide kiirendamiseks.