» » » Метаболизм человека
 

Метаболизм человека

Разместил: admin  |  Просмотры: 4 082  |  Комментарии: 0  |  Дата: 7-11-2009, 09:32

Процессы промежуточного обмена включают превращения компонентов в пище после их переваривания и всасывания. Промежуточный обмен не только описывает метаболические пути превращения индивидуальных молекул, он показывает также взаимосвязи между различными метаболическими путями; Исследование промежуточного обмена...

Промежуточный обмен

Обмен веществ и энергии составляют сущность жизнедеятельности любого организма.

Непрерывный, самосовершающийся и саморегулируемый круговорот веществ, протекающий в процессе существования живой материи и сопровождающийся ее постоянным самообновлением, называется обменом веществ.

По промежуточным обменам часто понимают всю совокупность ферментативных реакций, происходящих в клетке.

Процессы промежуточного обмена включают превращения компонентов в пище после их переваривания и всасывания. Промежуточный обмен не только описывает метаболические пути превращения индивидуальных молекул, он показывает также взаимосвязи между различными метаболическими путями; Исследование промежуточного обмена предполагает выяснение механизмов регуляции потоков метаболитов по различным путям.

Метаболические пути разделяют на две категории:

  1. Анаболические пути включают процессы синтеза компонентов различных структур организма и соединений, обеспечивающих его функционирование. Один из таких путей - синтез белков. Свободная энергия необходимая для этих процессов, поступает в результате функционирования метаболических путей, образующих следующую категорию.
  2. Катаболические пути включают окислительные процессы, поставляющие свободную энергию и запасающие ее в форме высокоэнергетических фосфатов или восстановительных эквивалентов; таковы дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование.

Знание обмена веществ необходимо для понимания причин многих болезней. Для нормального метаболизма характерны адаптационные изменения в период голодания, при физической нагрузке, в состояниях беременности и лактации. Нарушение метаболизма возникают, например, при недостаточности питания, дефиците тех или иных ферментов, или при дисбалансе гормонов.

Характер метаболизма в тканях во многом определяется питанием.

У человека метаболическим превращениям подвергаются продукты, абсорбируемые после переваривания содержащихся в пище углеводов, липидов и белков. Это главным образом глюкоза, триацилглицерол, аминокислоты. У жвачных животных целлюлоза переваривается в симбиотическими микроорганизмами с образованием низших гомологов органических кислот; тканевый метаболизм у этих животных адаптирован к утилизации в качестве основного субстрата низших жирных кислот.

Основные метаболические реакции

В живом организме протекает множество ферментативных реакций. Вся совокупность этих реакций объединяется общим понятием - метаболизм.

Метаболизм представляет собой высококоординированную и целенаправленную клеточную активность, обеспечиваемую участием многих взаимосвязанных мультиферментных систем. Он выполняет 4 специфические функции:

  1. Снабжение химической энергией, которая добывается путем расщепления богатых энергией пищевых веществ, поступающих в организм из среды или путем преобразования улавливаемой энергии солнечного света.
  2. Превращение молекул пищевых веществ в "блоке", которые используются в дальнейшем клеткой для построения макромолекул.
  3. Синтез белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов и других клеточных компонентов.
  4. Синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения каких-либо специфических функций данной клетки.

Хотя метаболизм слагается из сотен различных ферментативных реакций, центральные метаболические пути немногочисленны и у всех живых форм, в принципе, едины.

Обмен белков

В пищеварительном тракте белковые вещества подвергаются гидролитическому расщеплению под действием протеаз, выделяемых пищеварительными железами (трипсина, химотрипсина, пепсина, карбоксипептидазы, аминопептидазы).

Карбоксипептидаза и аминопептидаза называются экзопептидазами, поскольку они действуют только по концам полипептида.

Пепсин, трипсин, химотрипсин действуют на внутренние районы полипептидной цепи и поэтому называются эндопептидазами.

Ни трипсин, ни химотрипсин не обладают абсолютной специфичность к природе расщепляемой связи, но в подобранных условиях они все же предпочтительно расщепляют определенные связи (проявляют так называемую "сайт" - специфичность).

Трипсин предпочтительно расщепляет пептидные связи, содержащие карбонильные группы основных, положительно заряженных аминокислот (лизина, аргинина). Химотрипсин предпочтительно расщепляет пептидные связи, содержащие карбонильную группы одной из ароматических аминокислот (тирозина, фенилаланина, триптофана). Пепсин специфически атакует пептидные связи, образуемые с участием ароматических аминокислот (например, тирозина) или дикарбоновых аминокислот (например, глутаминовой).

Степень распада белка при действии на него ферментов (пептидогидролаз) можно проследить по увеличению количества альфа-аминных групп, освобождающихся при гидролизе пептидных связей белка в его растворе.

Чем больше освободилось  -аминных групп, тем, соответственно, больше распалось пептидных связей и тем выше, следовательно, степень деструкции белковой молекулы.

Углеводы и их обмен

Знания о структуре и свойствах физиологически важных углеводов необходимо для понимания их функциональной роли в материальном и энергетическом обеспечении жизни млекопитающих. Наиболее важным углеводом является шестиуглеродный сахар глюкоза. Именно в форме глюкозы поступает в кровь основная масса углеводов из пищи; в глюкозу же превращаются углеводы из печени и из глюкозы могут образовываться все остальные углеводы в организме.

Глюкоза используется как основной вид "топлива" в тканях млекопитающих (исключение составляют жвачные животные) и служит универсальным "топливом" в период эмбрионального развития. Она превращается в другие углеводы, выполняющие высокоспецифические функции - в гликоген, являющийся формой хранения энергии, в рибозу, содержащуюся в нуклеиновых кислотах, в галактозу, которая входит в состав лактозы молока. Некоторые углеводы входят в состав сложных липидов и образуют вместе с белками гликопротеины и протеогликаны. С нарушениями обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний - сахарный диабет, галактоземия, нарушения в системе запасания гликогена, нетолерантность к молоку.

Липиды и их обмен

В живых клетках гидролиз жиров происходит под воздействием ферментов, называемых липазами.

Большое значение в процессе переваривания жиров имеет желчь, содержащая соли желчных кислот. Желчные кислоты, воздействуя на жиры и масла, переводят их в чрезвычайно тонкую эмульсию, диаметр частиц которой не превышает 0,5 мкм. Эмульгирование жира приводит к значительному увеличению поверхности соприкосновения жира с водным раствором липазы, что облегчает ферментативный гидролиз жира.

Соли желчных кислот, кроме того, активируют малоактивную липазу сока поджелудочной железы, переводя её в активный фермент. Желчные кислоты также взаимодействуют со свободными жирными кислотами с образованием растворимых соединений, способных всасываться.

Желчь - важный носитель экскретируемых желчных кислот и холестерола, она также удаляет из организма многие лекарства, токсины, желчные пигменты и различные неорганические вещества, такие как медь, цинк, ртуть.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновым кислотам принадлежит ведущая роль в осуществлении специфического биосинтеза макромолекул и передачи наследственной информации.

Для изучения природы и свойств нуклеиновых кислот необходимо выделение их из ткани в нативном, по возможности неизменном состоянии. Обычно этому препятствуют главным образом два обстоятельства: во-первых, крупные молекулы нуклеиновых кислот упакованы в структурах и прочно связаны с другими химическими компонентами клетки, в частности с белками; во-вторых, в клетках всегда есть активные нуклеазы, заключенные преимущественно в лизосомах и переходящие в свободное состояние при гомогенизации тканей. Таким образом, при выделении нуклеиновых кислот необходимо особое внимание уделять инактивации нуклеаз, полноте гомогенизации и очистке препарата от примесей.

Литература:

1) "Практикум по биохимии", Мешкова Е.А.и др. 

Источник:  fatalenergy.com.ru


Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь, некоторые функции будут ограничены.
Мы рекомендуем вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
    
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.