Kas ir metabolisms bioloģijā: definīcija. Metabolisms un enerģija Vielmaiņas un enerģijas izpausmes īpašības

METABOLISMS UN ENERĢIJA- dzīvajos organismos notiekošo vielu un enerģijas pārveidošanas procesu kopums, kā arī vielu un enerģijas apmaiņa starp organismu un vidi. Vielu un enerģijas vielmaiņa ir dzīvības pamatā un ir viena no svarīgākajām dzīvās vielas specifiskajām īpašībām, kas atšķir dzīvo no nedzīvās. Apmaiņas procesā vielas nonāk organismā caur ķīmiskām vielām. izmaiņas tiek pārvērstas pašu audu vielās un gala produktos, kas tiek izvadīti no organisma. Ar šīm ķīmiskajām vielām. transformācijas, enerģija tiek atbrīvota un absorbēta. Metabolisms jeb vielmaiņa ir ļoti integrēts un mērķtiecīgs process, kurā ir iesaistītas daudzas enzīmu sistēmas un tiek nodrošināta ļoti sarežģīta regulēšana dažādos līmeņos.

Visos organismos šūnu vielmaiņa veic četras galvenās specifiskās funkcijas: 1) iegūst enerģiju no vides un pārvērš to augstas enerģijas savienojumu enerģijā (sk.) tādā daudzumā, kas ir pietiekams, lai apmierinātu visas šūnas enerģijas vajadzības; 2) starpproduktu savienojumu veidošanās no eksogēnām vielām (vai ražošana gatavā veidā), kas ir šūnas lielmolekulāro komponentu prekursori; 3) proteīnu, nukleīnskābju, ogļhidrātu, lipīdu un citu šūnu komponentu sintēze no šiem prekursoriem; 4) īpašu biomolekulu sintēze un iznīcināšana, kuru veidošanās un sadalīšanās ir saistīta ar dažādu specifisku dotās šūnas funkciju veikšanu. Lai saprastu vielmaiņas un enerģijas būtību dzīvā šūnā, ir jāņem vērā tās enerģētiskā unikalitāte. Visās šūnas daļās ir aptuveni vienāda temperatūra, kas nozīmē, ka šūna būtībā ir izotermiska. Dažādām šūnas daļām spiediens nedaudz atšķiras. Tas nozīmē, ka šūnas nevar izmantot siltumu kā enerģijas avotu, jo strādāt ar pastāvīgu spiedienu var tikai tad, kad siltums pāriet no karstākas zonas uz mazāk apsildāmu. Tādējādi dzīvās šūnas nav kā parastie siltuma vai elektriskie dzinēji. Dzīvu šūnu var uzskatīt par izotermisku ķīmisko mašīnu.

Augstākais regulējuma līmenis, tā vispilnīgākā forma, ir nervu regulēšana. Nervu sistēma, jo īpaši tās centrālās daļas, veic visaugstākās integrācijas funkcijas organismā. Signālu saņemšana no apkārtējās vides un iekšējiem orgāniem, c. n. Ar. pārvērš tos un virza impulsus uz tiem orgāniem, kuros konkrētas funkcijas veikšanai konkrētajā brīdī nepieciešamas vielmaiņas ātruma izmaiņas. Visbiežāk nervu sistēma savu regulējošo lomu veic caur endokrīnajiem dziedzeriem, palielinot vai nomācot hormonu plūsmu asinīs. Emociju ietekme uz vielmaiņu ir labi zināma, piemēram, pirmssacensību vielmaiņas un enerģijas līmeņa paaugstināšanās sportistiem, palielināta adrenalīna ražošana un ar to saistītais cukura koncentrācijas paaugstināšanās skolēniem eksāmenu laikā utt. Visos gadījumos nervu sistēmas regulējošā ietekme uz vielmaiņu un Enerģijas izmantošana ir ļoti mērķtiecīga un vienmēr ir vērsta uz visefektīvāko organisma pielāgošanos mainītajiem apstākļiem.

Vielmaiņas un enerģijas traucējumi

Vielmaiņas un enerģijas traucējumi ir visu orgānu un audu funkcionālo un organisko bojājumu pamatā, kas izraisa slimības sākšanos. Izmaiņas, kas notiek ķīmijas gaitā. reakcijas pavada lielākas vai mazākas enerģijas procesu nobīdes. Ir 4 līmeņi, kuros var rasties vielmaiņas un enerģijas traucējumi: 1) molekulārie; 2) šūnu; 3) orgāns un audi; 4) vesels organisms. Vielmaiņas un enerģijas traucējumi jebkurā no šiem līmeņiem var būt primāri vai sekundāri. To īstenošana visos gadījumos tiek veikta molekulārā līmenī, vielmaiņas un enerģijas izmaiņas izraisa patolu, ķermeņa darbības traucējumus.

Normāla vielmaiņas gaita molekulārā līmenī ir saistīta ar harmonisku katabolisma un anabolisma procesu kombināciju. Pārtraucot kataboliskos procesus, pirmkārt, rodas enerģijas grūtības, tiek traucēta ATP reģenerācija, kā arī biosintēzes procesiem nepieciešamo sākotnējo anabolisko substrātu piegāde. Savukārt anabolisko procesu bojājumi, primāri vai katabolisko procesu traucējumu izraisīti, izraisa funkcionāli svarīgu savienojumu - enzīmu, hormonu u.c. reprodukcijas traucējumus. Dažādu vielmaiņas daļu bojājumi ir nevienlīdzīgi savās sekās. Būtiskākie, dziļākie katabolisma traucējumi rodas, ja tiek bojāts biols, oksidācijas sistēma (audu elpošanas enzīmu bloķēšana, hipoksija u.c.) vai ja tiek bojāti audu elpošanas un oksidatīvās fosforilācijas savienošanas mehānismi (piemēram, atsaistes efekts organismā). tirotoksikoze). Šūnām tiek liegts galvenais enerģijas avots. Gandrīz visas katabolisma oksidatīvās reakcijas, kas ir ūdeņraža donori, tiek bloķētas vai zaudē spēju uzkrāt atbrīvoto enerģiju ATP molekulās. Enerģijas ražošana kataboliskajās reakcijās samazinās par aptuveni divām trešdaļām, ja tiek bloķēts trikarbonskābes cikls, jo īpaši tā galvenā reakcija - citronskābes sintēze, kas notiek, piemēram, enzīma citrāta sintāzes (EC) inhibēšanas rezultātā. 4.1.3.7.), ar pantotēnskābes trūkumu, samazinātu skābeņetiķskābes koncentrāciju. Ja tiek traucēta glikolītisko procesu (glikolīzes, glikogenolīzes) normāla norise, jo īpaši to galvenās reakcijas - heksokināze, fosfofruktokināze un fosforilāze (skat. Glikolīze), organisms zaudē spēju pielāgoties hipoksijai, kas īpaši ietekmē muskuļu audu darbību. Ogļhidrātu, unikālu vielmaiņas enerģijas avotu izmantošana skābekļa deficīta apstākļos ir viens no iemesliem, kas izraisa ievērojamu muskuļu spēka samazināšanos pacientiem ar cukura diabētu. Glikolītisko procesu pavājināšanās apgrūtina ogļhidrātu metabolismu, izraisa hiperglikēmiju, bioenerģētikas pāreju uz lipīdu un olbaltumvielu substrātiem un trikarbonskābes cikla kavēšanu oksaloetiķskābes trūkuma dēļ. Rodas apstākļi nepietiekami oksidētu metabolītu - ketonu ķermeņu uzkrāšanai (sk.), palielinās olbaltumvielu sadalīšanās un pastiprinās glikoneoģenēze. Attīstās acetonēmija (skatīt), azotēmija (sk.), acidoze (sk.). Pirovīnskābes oksidatīvā dekarboksilēšana, ko izjauc B 1 -vitaminoze, SH indes, kas bloķē lipoīnskābi (sk. ), kam trūkst pantotēnskābes kā CoA sastāvdaļas utt., kavē ne tikai pašu ogļhidrātu substrātu, bet arī daudzu aminoskābju oglekļa skeletu, kā arī glicerīna galīgo oksidēšanos.

Augļa un jaundzimušā audi ir pietiekami apgādāti ar ATP. Kopējais ATP, ADP un AMP saturs augļa aknās ir tāds pats kā mātes aknās. Zināms ATP satura samazinājums jaundzimušā audos tiek novērots tūlīt pēc piedzimšanas, un to var izsekot tikai pirmajā dzīves dienā. ATP saturs asinīs agrā bērnībā ir aptuveni par 30% augstāks nekā pieaugušajiem.

Bērna augšanas un attīstības procesā pakāpeniski mainās attiecības starp galvenajām vielmaiņas un enerģijas fāzēm - asimilāciju (sk.) un disimilāciju (sk.).

Augļa periodā tiek paātrināti ne tikai sintēzes, bet arī olbaltumvielu katabolisma procesi (sk.). Jaundzimušā periodā notiek īslaicīga vielmaiņas kataboliskā fāze, kad olbaltumvielu sadalīšanās procesi ņem virsroku pār to sintēzi. Šajā periodā olbaltumvielas daļēji tiek izmantotas kā enerģijas substrāts, īpaši, ja tauku rezerves ir ierobežotas (piemēram, bērniem ar mazu dzimšanas svaru). 3-4.dzīves dienā negatīvo slāpekļa bilanci nomaina pozitīvs. Augšanas procesā bērna svara pieaugumu par 100 g pavada 2,9 g slāpekļa un 18 g olbaltumvielu aizture organismā, t.i., sintēzes procesi ņem virsroku pār sabrukšanas procesiem. Orgānu un sistēmu funkciju attīstība un veidošanās ir tieši vai netieši saistīta ar olbaltumvielu metabolismu. Olbaltumvielu kopējās masas palielināšanās organismā ir visintensīvākā agrīnā vecumā. Izmaiņas olbaltumvielu metabolisma anaboliskajā fāzē ontoģenēzē izpaužas ne tikai olbaltumvielu sintēzes samazināšanās dēļ pakāpeniskas augšanas ātruma palēnināšanās dēļ, bet arī dažādu specifisku olbaltumvielu uzkrāšanās ātrumos. Olbaltumvielu sintēzes intensitāti nosaka nukleīnskābju saturs (sk.) audos, un pastāv tieša saistība starp svara pieaugumu, olbaltumvielu saturu un RNS un DNS attiecību. Pirmsdzemdību periodā un pirmajā dzīves gadā visaugstākais DNS saturs tiek novērots audos; pēc piedzimšanas tā sintēze palēninās paralēli DNS polimerāžu aktivitātes samazināšanās (sk. Polimerāzes). Sirds muskuļos līdz 15 gadu vecumam DNS saturs pakāpeniski samazinās un pēc tam būtiski nemainās.Smadzenēs DNS saturs sāk samazināties jau pirmajos dzīves mēnešos, savukārt proteīna un mielīna sintēze palielinās. DNS replikācijas kavēšana, kas saistīta ar dalīšanās šūnu skaita samazināšanos, tiek apvienota ar DNS atkarīgās RNS polimerāzes sintēzes palielināšanos. Tas izskaidro augsto ribosomu RNS saturu miokardā, muskuļos un aknās.

Kopējais olbaltumvielu daudzums augļa ķermenī ir mazāks par 10% no tā svara, jaundzimušajiem - 10-12%, pieaugušajiem - 18-20%. Visintensīvākie proteīnu sintēzes procesi notiek aknās, nierēs, smadzenēs un ādā. Olbaltumvielu sintēzes paātrināšanās un palēninājuma periodi dažādos augoša organisma orgānos nesakrīt. Bērna ķermeņa audos dominē hidrofīlās, strauji atjaunojošās olbaltumvielas, un tikai uz pubertāti palielinās proteīnu skaits ar stingrāku struktūru un mazāku hidrofilitāti. Kolagēna satura palielināšanās (sk.) audos augšanas laikā ir saistīta ar tā atjaunošanās ātruma palēnināšanos, vienlaikus palielinoties tā struktūras stingrībai. Muskuļaudos ar vecumu mioalbumīna saturs samazinās un mioglobīna daudzums palielinās.

Viena no nozīmīgajām vielmaiņas un enerģijas iezīmēm ontoģenēzes sākumposmā ir embriospecifisku proteīnu, piemēram, fetoproteīnu, sintēze. Saskaņā ar V. A. Tabolin et al. (1978), alfa-fetoproteīna saturs pilna termiņa jaundzimušo nabassaites asinīs ir vidēji 20 mg/100 ml. Bērnam ar mazu dzimšanas svaru, jo mazāks svars, jo lielāks svars. Augšanas laikā alfa-fetoproteīna koncentrācija asins plazmā samazinās (tā koncentrācijas palielināšanās asins serumā pieaugušajiem ir raksturīga ļaundabīgiem audzējiem aknās). A-fetoproteīna satura palielināšanās amnija šķidrumā norāda uz iedzimtām augļa anomālijām, ko izmanto pirmsdzemdību diagnostikai. Ilgstoša liela daudzuma α-fetoproteīna sintēzes saglabāšanās vai tās pastiprināšanās tiek novērota ar ilgstošu fizioloģiju, dzelti, žultsceļu atrēziju, kā arī ar iedzimtu un jaundzimušo hepatītu.

Ar vecumu mainās asins plazmas olbaltumvielu spektrs (sk.); līdz dzimšanas brīdim albumīna sintēze sasniedz visaugstāko intensitāti, alfa un beta globulīnu veidošanās ir ievērojami samazināta, un gamma globulīnu sintēze ir ļoti ierobežota. Augstāks gamma globulīnu saturs jaundzimušo asins serumā nekā mātei iepriekš tika skaidrots ar tā placentas sintēzi, taču tad atklājās, ka placentā notiek ne tikai sintēze, bet arī selektīva IgG transportēšana. IgG saturs asinīs kļūst tāds pats kā pieaugušajiem līdz 1.-6. dzīves gadam, un šie periodi ir pakļauti ievērojamām individuālām svārstībām. Atšķirībā no IgG veidošanās, jau 5. intrauterīnās attīstības nedēļā auglis veic sava IgM sintēzi. Auglis reaģē uz antigēnu stimulāciju (antigēnu iekļūšanu caur placentu, intrauterīnu infekciju), palielinot IgM sintēzi. IgM saturs, kas pārsniedz 30 mg/100 ml, norāda uz augļa intrauterīnu kontaktu ar antigēniem.

Jaundzimušajiem tiek noteikta ļoti zema ceruloplazmīna koncentrācija asinīs - apm. 20% no tā koncentrācijas mātes asinīs. Ceruloplazmīna sintēzes pakāpeniska palielināšanās sākas 7. dzīves mēnesī. Haptoglobīns (sk.) nabassaites asinīs uzreiz pēc piedzimšanas ir atrodams tikai 8% jaundzimušo, bet līdz pirmās dzīves nedēļas beigām tas parādās visiem bērniem.

Vairāku asins koagulācijas sistēmas olbaltumvielu komponentu sintēze (sk.) auglim un jaundzimušajam ir nepietiekama. Zīdaiņiem ar mazu dzimšanas svaru protrombīna koncentrācija asinīs ir pat zemāka nekā pilngadīgiem zīdaiņiem. K vitamīna ievadīšana mātei pirms dzimšanas vai jaundzimušajam novērš hipoprotrombinēmiju. Veselu jaundzimušo plazmā ir augsts heparīna saturs, bet ar hipoksiju ir tendence palielināt asins recēšanu. Fibrinolīze (skatīt) jaundzimušo periodā ir daudz intensīvāka nekā pieaugušajiem.

Bērna ķermeņa attīstību pavada izmaiņas fermentatīvo procesu organizācijas formās, tostarp kvalitatīvas un kvantitatīvas izmaiņas izoenzīmu spektrā audos. Šie procesi ir ģenētiski noteikti: jaunu regulējošo gēnu iekļaušana dažādās attīstības stadijās maina plastisko procesu gaitu un izraisa jaunu proteīnu parādīšanos, kas raksturīgi nobriedušākiem audiem. Šajā gadījumā ķermeņa masas un orgānu kvantitatīvā pieauguma periodi attīstības laikā mijas ar audu diferenciācijas periodiem. Pēc piedzimšanas diferenciācijas procesu kopā ar ģenētiskajiem faktoriem nosaka sistēmiski faktori, no kuriem vadošā loma ir neiroendokrīnai sistēmai. Šie faktori nodrošina anabolisko un katabolisko procesu pašregulāciju, nodrošina augošā organisma vielmaiņas un enerģijas pielāgošanos. Pēcdzemdību dzīves sākumposmā daudzu enzīmu aktivitāte samazinās, īpaši tiem, kas saistīti ar specifiskām vielmaiņas un enerģijas īpašībām un orgānu un audu attīstību pirmsdzemdību periodā vai jaundzimušā periodā. Informācija par enzīmu aktivitātes izmaiņu raksturu (sk.) bērna augšanas laikā joprojām ir ļoti ierobežota un dažkārt pretrunīga. Tomēr ir skaidrs, ka ar vecumu saistītās fermentatīvās aktivitātes izmaiņas ontoģenēzē nav pakļautas vienam modelim. Daudzu enzīmu aktivitāte palielinās pēc piedzimšanas, dažādos laikos sasniedzot pieaugušo līmeni. Tas ir atkarīgs no orgānu, audu struktūras, kā arī no bērna genotipa īpašībām. Šis izmaiņu raksturs ir saistīts ar intensitātes palielināšanos vai jaunu vielmaiņas ceļu veidošanos. Ar vecumu palielinās oksidatīvo enzīmu un oksidatīvās fosforilēšanas enzīmu aktivitāte, palielinās adenīna un flavīna nukleotīdu saturs audos, kas liecina par redoksprocesu intensitātes palielināšanos. Taču oksidoreduktāžu (sk.) aktivitāte dažādos orgānos atšķiras, bet visintensīvāk aknās. Atsevišķu enzīmu augstā aktivitāte jaundzimušo asins serumā ir saistīta ar palielinātu viņu šūnu membrānu caurlaidību (skatīt Bioloģiskās membrānas), un, tai samazinoties, šo enzīmu aktivitāte normalizējas, tuvojoties pieaugušajiem raksturīgajām vērtībām. Tas ir noteikts aspartātaminotransferāzei (EC 2.6.1.1) un fruktozes bisfosfāta aldolāzei (EC 4.1.2.13). Šo enzīmu aktivitātes samazināšanās asins serumā tiek novērota veseliem bērniem pēc 6 mēnešiem. , lai gan tas joprojām ir augsts aknās. Lizosomu hidrolāžu aktivitātei nav būtiskas ar vecumu saistītas izmaiņas.

Atsevišķu aminoskābju nepietiekama uzņemšana vai pārpalikums (sk.) negatīvi ietekmē olbaltumvielu sintēzes procesu aminoskābju nelīdzsvarotības dēļ. Papildus neaizvietojamajām aminoskābēm neaizvietojamo aminoskābju kategorijā bērniem pirmajos dzīves mēnešos ir histidīns un leicīns, augļiem un priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem - cisteīns-cistīns, jo viņu organismā notiek strauja šo aminoskābju sintēze no metionīna. ierobežota cistationāzes deficīta dēļ (EC 4.4.1.1).

Lipīdu vielmaiņu bērniem raksturo noteiktas pazīmes (sk. Tauku vielmaiņa). Iespēja sintezēt nepiesātinātās taukskābes bērniem, īpaši zīdaiņiem, ir ierobežota, tāpēc ir nepieciešams palielināt to uzņemšanu ar pārtiku. Agrā bērnībā būtiskas ir polinepiesātinātās taukskābes (linolskābe, arahidonskābe), kuru optimālajai uzņemšanai enerģijas ekvivalenta izteiksmē jābūt 3-6% no kopējās kaloriju vajadzības. Īpaši liela šo skābju nozīme ir prostaglandīnu sintēzei (sk.), kuru saturs jaundzimušo audos ir 5-6 reizes lielāks nekā pieaugušajiem. Polinepiesātināto skābju deficīts izpaužas kā augšanas aizkavēšanās, dermatožu attīstība un zemāka eritropoēze (anēmija).

Galvenā loma lipolīzes stimulēšanā jaundzimušā pirmajās dzīves stundās ir augļa AKTH, horiona gonadotropīnam un adrenalīnam. Tomēr straujš lipolīzes pieaugums viņam nav vienaldzīgs, jo augsta taukskābju koncentrācija var toksiski ietekmēt audu elpošanu. Turklāt taukskābes ar garu oglekļa ķēdi neiziet cauri asins-smadzeņu barjerai. Tāpēc galvenais smadzeņu enerģijas substrāts ir glikoze (sk.) un ketonķermeņi (sk.). Ketonu ķermeņu patēriņš jaundzimušo smadzenēs ir 3-4 reizes intensīvāks nekā pieaugušajiem. Agrā bērnībā tos izmanto arī smadzeņu audi to mielinizācijai nepieciešamo taukskābju sintēzei. Ketonu ķermeņi nomāc lipolītiskos procesus un tādējādi novērš pārmērīgu taukskābju koncentrācijas palielināšanos.

Gāzu apmaiņas sākums plaušās, skābekļa parciālā spiediena paaugstināšanās asinīs un polinepiesātināto taukskābju uzņemšana no pārtikas veicina lipīdu peroksīdu veidošanos, kas samazina membrānu struktūru stabilitāti un kalpo arī kā avots. pārmērīga prostaglandīnu sintēze audos. Jaundzimušo plaušās uzreiz pēc piedzimšanas lipīdu peroksidācijas praktiski nav, bet pirmajās dzīves dienās tā strauji palielinās, ko veicina arī ļoti zemais tokoferola saturs asinīs un audos, īpaši bērniem, kuri ir pudelīti. - baro. Endogēnajiem antioksidantiem (piemēram, glutationam) nav būtiskas nozīmes kā faktoriem, kas aizsargā šūnu membrānas no peroksīdu toksiskās iedarbības, jo to koncentrācija asinīs būtiski nemainās līdz ar vecumu.

Lipoģenēzi īpaši intensīvi stimulē glikoze zīdaiņa vecumā. Ieviešot glikozi, palmitīnskābes iekļaušanas ātrums jaundzimušo taukaudu triglicerīdos palielinās aptuveni 3 reizes, zīdaiņiem - 6 reizes, skolas vecuma bērniem un pieaugušajiem - aptuveni 4 reizes. Vairogdziedzera darbības nepietiekamības gadījumos konstatēta smadzeņu fosfolipīdu sintēzes inhibīcija un mielinizācijas procesu traucējumi. Hipoksija izraisa pastāvīgas izmaiņas smadzeņu lipīdu sastāvā.

Galvenā ogļhidrātu metabolisma atšķirīgā iezīme (sk.) auglim ir glikolīzes procesu augstā intensitāte: jaundzimušajiem tā ir par 30-35% augstāka nekā pieaugušajiem, un pirmajos mēnešos pēc piedzimšanas tā samazinās.

Pienskābes saturs jaundzimušo asinīs pirmajās dzīves stundās sasniedz 32,5 mg! 100 ml un 3. dienā samazinās līdz 19 mg/100 ml; pirovīnskābes koncentrācija samazinās no 2,5 mg! 100 ml līdz 1,95 fl/100 ml. Ja pienskābes koncentrācija asinīs pirmajās dzīves dienās ir vairāk nekā 10 reizes lielāka par pirovīnskābes koncentrāciju, tas norāda uz pastāvīgu hipoksiju. Glikolīzes augstā aktivitāte ir saistīta ar specifiska proteīna faktora izdalīšanos no mitohondrijiem šūnu citoplazmā, kas stimulē šo procesu. Pētījumi ar 14C-glikozi ir parādījuši, ka ievērojama tās daļa auglim tiek oksidēta pentozes fosfāta ceļā. Glikolīzes enzīmu un pentozes ceļa aktivitātes attiecība jaundzimušajiem un pieaugušajiem ir attiecīgi 1,2-2,1 un 1,1-2,6. Fruktoze un sorbīts tika konstatētas augļa asinīs, kas liecina par papildu glikozes metabolisma ceļa esamību. Pieaugušajiem šim ceļam nav nozīmes.

Glikogēna saturs (sk.) augļa aknās pēdējās grūtniecības nedēļās sasniedz 10% no orgāna kopējās masas, bet pirmajā dzīves dienā tas samazinās aptuveni 10 reizes. Muskuļos glikogēna saturs nepārsniedz 3%. Tomēr jaundzimušā kopējās glikogēna rezerves ir salīdzinoši nelielas. Glikogēna rezervju izsīkšanas dēļ dzemdību laikā glikozes saturs asinīs pazeminās līdz tādiem rādītājiem, kas pieaugušajiem neizbēgami izraisa hipoglikēmiskas komas attīstību (līdz 26 mg/100 ml, priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem pat līdz 20 mg/). 100 ml plazmas). Smaga hipoglikozēmija, kas apdraud c. n. lpp., novērots pilngadīgiem jaundzimušajiem ar biežumu 1: 3000, biežāk zēniem. Zīdaiņiem ar zemu dzimšanas svaru hipoglikozēmijas biežums sasniedz 6%.

Galvenie smagas hipoglikēmijas cēloņi (sk.) ir: strauja ogļhidrātu rezervju izsīkšana, ko veicina intrauterīns nepietiekams uzturs, placentas nepietiekamība; intensīva glikozes uzsūkšanās hipoksijas un dzesēšanas laikā; iespējama virsnieru garozas funkcijas nepietiekamība; jaundzimušo hiperinsulinisms no mātēm ar cukura diabētu vai augļa eritroblastozi; iedzimtas ogļhidrātu metabolisma anomālijas - galaktozemija, glikogenoze (I, III, VI tips pēc masalām). Viens no hipoglikēmijas cēloņiem jaundzimušajiem var būt zemā glikogēna (cietes) sintāzes (EC 2.4.1.11) aktivitāte intrauterīnās dzīves pēdējos mēnešos. Glikozes līmeņa pazemināšanās asinīs palielina glikagona sekrēciju (skatīt) un palielina glikogenolīzes procesus. Hipoglikēmijas laikā tiek stimulēti glikoneoģenēzes procesi, kas jaundzimušajiem ir svarīgāka adaptīvā reakcija, reaģējot uz cukura līmeņa pazemināšanos asinīs. Pirmajās 3-4 dienās. Dzīves laikā jaundzimušā glikozes līmenis asinīs pakāpeniski palielinās. Tomēr tendence uz hipoglikēmiskām reakcijām joprojām saglabājas agrā bērnībā un pirmsskolas vecumā; Glikozes koncentrācija asinīs stabilizējas tikai pēc 7 gadiem.

Intravenoza galaktozes ievadīšana bērniem pirmajās dzīves dienās 1 rg daudzumā izraisa glikozes koncentrācijas palielināšanos asinīs. Pēc iekraušanas ar fruktozi glikozes saturs asinīs samazinās, vienlaikus strauji palielinoties pienskābes koncentrācijai. Štaub-Traugott tests par latento cukura diabēta formu klātbūtni (tukšā dūšā saražotā vīnogu cukura slodze tiek atkārtota pusstundu pēc pirmās devas ievadīšanas) jaundzimušajiem atklāj šāda veida reakciju, kas vecākiem bērniem tiek uzskatīta par patoloģisku. un pieaugušajiem: ir augsts un straujš cukura līmeņa paaugstināšanās greizs. Šīs reakcijas iemesls var būt zema insulīna sekrēcija vai samazināta audu jutība pret to. Tomēr insulīnēmija, reaģējot uz glikozes slodzi, ir vēl mazāk izteikta bērniem, kas vecāki par 6 mēnešiem. līdz 2 gadiem; Šī reakcija pilnībā attīstās tikai pēc 6 gadiem.

Pirmajā dzīves gadā galvenais ogļhidrāts pārtikā ir laktoze (sk.), kas pamazām dod vietu cietei un saharozei. Laktozes fermentatīvā hidrolīze jaundzimušā zarnās ir nedaudz samazināta, bet palielinās un sasniedz maksimumu zīdaiņa vecumā, un pēc tam pakāpeniski samazinās. Apmēram 20% kaloriju vajadzību zīdaiņa vecumā nodrošina galaktoze (sk.). Veseliem jaundzimušajiem un priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem galaktoze ir atrodama asinīs un urīnā pirmajās dzīves dienās un nedēļās; tā vielmaiņa ir intensīvāka nekā pieaugušajiem.

Pubertātes laikā tiek novērots pubertātes augšanas spurts, ko izraisa dzimumhormonu darbība. Audu diferenciācija ir saistīta ar tālāku DNS satura samazināšanos, un tāpēc, sasniedzot briedumu, šūnu dalīšanās palēninās un augšanas tempi arvien vairāk tiek ierobežoti. Tomēr pubertātes laikā tiek atzīmēta jauna anabolisko procesu pastiprināšanās. Pubertātes augšanas paātrināšanās procesā augšanas hormonam nav būtiskas nozīmes, jebkurā gadījumā tā koncentrācija asinīs šajā periodā nepalielinās. Neapšaubāma stimulējoša ietekme uz vielmaiņu pubertātes laikā ir, aktivizējot vairogdziedzera funkcijas. Tāpat tiek pieņemts, ka pubertātes laikā lipolītisko procesu intensitāte samazinās. Šajā periodā ievērojami pastiprinās glikozaminoglikānu sulfācija (somatomedīnu aktivācija). Samazinās hidroksiprolīna, glikozaminoglikānu un kreatinīna izdalīšanās ar urīnu, kas var būt saistīts ar kolagēna un muskuļu audu proteīnu sintēzes pastiprināšanos.

Homeostāzes regulēšana pusaudža gados kļūst visstabilākā, tāpēc šajā vecumā vairs nenotiek smagi ķīļi, sindromi, kas saistīti ar vielmaiņas regulēšanas, ķermeņa šķidrumu jonu sastāva un skābju-bāzes līdzsvara traucējumiem.

Vielmaiņas un enerģijas patoloģiju bērnībā var izraisīt iedzimti un eksogēni faktori. Bojātas DNS replikācijas vai labošanas procesu pārtraukšana intrauterīnās attīstības kritiskajos periodos izraisa attīstības defektu veidošanos (sk. Embriopātijas), un šo defektu raksturs (vairāki vai atsevišķi) ir atkarīgs no embrija vecuma, bet ne no embrija vecuma. kaitīgās ietekmes specifiskais raksturs (gēnu mutācija, vīrusu infekcija, toksiskas, radiācijas traumas). Ievērojami vielmaiņas adaptācijas traucējumi intranatālajā periodā vai jaundzimušajiem izpaužas kā dzemdību traumas simptomu komplekss ar bojājumiem c. n. Ar. vai izraisīt bērna nāvi.

Agrā bērnībā ar dažādām infekcijām un uztura traucējumiem īpaši bieži attīstās homeostāzes traucējumi (skatīt), toksisks sindroms (skatīt), dehidratācija (skatīt Dehidratācija), acidoze (skatīt), proteīna-enerģijas deficīts (skatīt Kwashiorkor). Anabolisko procesu traucējumi izpaužas kā augšanas aizkavēšanās, kas var būt saistīta ar nepietiekamu augšanas hormona sekrēciju (skat.), neiroendokrīnām slimībām - hipotireozi (skat.), hipofīzes pundurizmu (sk. pundurisms), kā arī hipovitaminozi (sk. Vitamīnu deficīts), rahītu. (sk.), hron, iekaisuma procesi. Inf. nervu sistēmu ietekmējošas slimības izraisa smadzeņu mielinizācijas procesa traucējumus, tādējādi aizkavējot bērna neiropsihisko attīstību. Lielākā daļa iedzimto vielmaiņas slimību izpaužas zīdaiņa vecumā un agrā bērnībā (sk. Iedzimtas slimības, Enzimopātijas). Plazmas un sekrēcijas imūnglobulīna proteīnu biosintēzes traucējumus pavada imūndeficīta stāvokļu attīstība (skatīt Imunoloģiskais deficīts). Ogļhidrātu metabolisma regulēšanas nestabilitāte agrā bērnībā rada priekšnoteikumus hipoglikēmisku reakciju un acetonēmiskas vemšanas rašanās. Cukura diabēta juvenīlās formas parādās agri (sk. Cukura diabēts). Visbiežāk sastopamā lipīdu metabolisma patoloģija ietver tādus stāvokļus kā aptaukošanās (sk.), kā arī hiperlipoproteinēmija (sk. Lipoproteīni), kas ir riska faktori agrīnām koronāro sirds slimību un hipertensijas formām. Bieži vielmaiņas traucējumu cēlonis bērniem ir mikroelementu deficīts (sk.).

Vispārīgie principi traucētas vielmaiņas un enerģijas koriģēšanai bērniem ir šādi: jebkura iejaukšanās slima bērna vielmaiņas procesos jāuzrauga, izmantojot atbilstošus bioķīmiskos testus; visefektīvākā metode traucētas vielmaiņas un enerģijas atjaunošanai bērniem ir sabalansēts uzturs (diētas terapija); vairāku enzīmu indukciju var panākt, ievadot virsnieru garozas vai vairogdziedzera hormonus, kā arī noteiktas zāles, piemēram, barbiturātus glikogēna (cietes) sintāzes vai glikuroniltransferāzes deficīta gadījumā; Daudzsološa metode traucētas vielmaiņas un enerģijas ietekmēšanai bērniem ir ārstēšanas attīstība. imobilizētu enzīmu, jo īpaši liposomās ietverto enzīmu, izmantošana (sk.).

Tabulas

1. tabula. Kaloriju vērtības degšanas laikā, fizioloģiskā kaloritātes vērtība, patērētā O 2 un izdalītā CO 2 daudzums, siltuma ražošana un svarīgāko barības vielu elpošanas koeficients

2. tabula. Elpošanas koeficienta, siltuma ražošanas un skābekļa kaloriju ekvivalenta vērtības, patērējot dažādus lipīdu un ogļhidrātu maisījumus

3. tabula. Pilsētas iedzīvotāju ikdienas kaloriju nepieciešamības normālās vērtības atkarībā no aktivitātes veida (PSRS Medicīnas zinātņu akadēmijas Uztura institūta dati)

	Darba intensitātes grupas
	260 0-2 80 0 kcal	2800-30 0 0 kcal	2 900-3200 kcal	3400-3 70 0 kcal
	2200-2400 kcal	2 3 50-25 50 kcal	2500-2700 kcal	290 0-31 5 0 kcal
Piezīme: 1 grupa. Zināšanu darbinieki; operatori, kas apkalpo modernu aprīkojumu; darbinieki, kuru darbs nav saistīts ar fiziskā darba izdevumiem. 2. grupa. Sakaru darbinieki, pārdevēji, medmāsas, kārtībnieki, konduktori, apģērbu darbinieki utt. 3. grupa. Mašīnu operatori, tekstilstrādnieki, kurpnieki, transporta šoferi, veļas mazgātāji, pastnieki u.c. 4. grupa. Nemehanizētie strādnieki, kā arī kalnrači, kalnrači, celtnieki, metalurgi u.c.

4. tabula. Daži dati par vielmaiņas un enerģijas traucējumu līmeņiem, to būtību, cēloņiem un diagnozi

Metabolisma un enerģijas disfunkcijas līmeņi	Vielmaiņas un enerģijas traucējumu raksturs	Vielmaiņas un enerģijas traucējumu cēloņi	Vielmaiņas un enerģijas traucējumu diagnostika
Molekulārā	Metabolisma reakciju dalībnieku koncentrācijas izmaiņas. Fermentu aktivitātes vai fermentu proteīnu daudzuma izmaiņas to sintēzes ātruma traucējumu rezultātā. Fermentatīvo reakciju kofaktoru satura izmaiņas	Ģenētiski defekti. Endogēnas un eksogēnas izcelsmes enzīmu inhibitoru darbība. Nepietiekama neaizstājamo vielmaiņas vielu uzņemšana organismā (neaizstājamās aminoskābes, taukskābes, vitamīni, mikroelementi). Vielmaiņas traucējumi citos līmeņos	Fermentu aktivitātes noteikšana biolā, šķidrumos un biopsijas materiālā. Noviržu noteikšana ķīmijā. asins un citu bioloģisko šķidrumu sastāvs (netieši dati)
Mobilais	Mitohondriju, lizosomu, endoplazmatiskā tīkla, šūnu plazmas membrānas uc membrānu bojājumi. Mitozes procesu, supramolekulārās hromatīna organizācijas traucējumi	Bioenerģētisko un anabolisko procesu, galvenokārt nukleīnskābju un olbaltumvielu, kā arī lipīdu biosintēzes, pārkāpums. Peroksidācijas procesu aktivizēšana. Indes un toksīnu darbība, kas ir tropiski biomembrānas. Osmotiskais šoks. Ķermeņa iekšējās vides noturības pārkāpums. Nervu un hormonālās regulācijas traucējumi šūnu līmenī	Dažādām šūnu organellām raksturīgo marķierenzīmu aktivitātes noteikšana. Asins šūnu un biopsijas materiāla histoķīmiskie pētījumi. Elektronu mikroskopijas pētījumi
Orgāns un audi	Izmaiņas atsevišķu orgānu un audu specifiskās funkcijās	Orgānu hipoksija, pārkāpjot reģionālo asinsriti. Citi reģionālie homeostāzes traucējumi. Bojājumi specifiskiem vielmaiņas procesiem, kas nodrošina noteikta orgāna vai audu īpašas funkcijas (kontraktilas, sekrēcijas, izvadīšanas, neitralizējošas utt.)	Asins, cerebrospinālā šķidruma, urīna bioķīmiskā sastāva izpēte. Izoenzīmu spektru, kā arī noteiktam orgānam vai audiem raksturīgo marķierenzīmu aktivitātes noteikšana. Izdalījumu un biopsijas materiāla izpēte. No skartā orgāna vai audu plūstošo asiņu sastāva analīze. Funkcionālā bioķīmija. paraugi
Holistisks organisms	Nervu un hormonālās sistēmas regulējošās funkcijas pārkāpums. Ķermeņa vielmaiņas homeostāzes izmaiņas	Slimības c. n. Ar. un endokrīnie dziedzeri. Audu inervācijas traucējumi, hormonālā nelīdzsvarotība. Bojājumi orgāniem, kas nodrošina ķermeņa iekšējās vides noturību	Metabolītu koncentrācijas maiņu pētījums asinīs un bioloģiskajos šķidrumos. Hormonu, mediatoru un to atvasinājumu noteikšana asinīs un ekskrementos. Cikliskās nukleotīdu sistēmas sastāvdaļu, prostaglandīnu, kinīna sistēmas u.c.

Bibliogrāfija: Berkovičs E. M. Enerģijas metabolisms normālos un patoloģiskos apstākļos, M., 1964; Broda E. Bioenerģētisko procesu evolūcija, trans. no angļu val., M., 1978, bibliogr.; B u z n i k I. M. Enerģijas vielmaiņa un uzturs, M., 1978, bibliogr.; Vanyushin B.F. un Berdyshev G.D. Novecošanās molekulārie ģenētiskie mehānismi, M., 1977; Ievads klīniskajā bioķīmijā (patobioķīmijas pamati), izd. I. I. Ivanova, JI., 1969; Haller G., Ganefeld M. un Yaross V. Lipīdu metabolisma traucējumi, trans. no vācu val., M., 1979; Homeostāze, red. P. D. Gorizontova, M., 1976; Gorjeishi Y. et al.Klīniskās bioķīmijas pamati iekšķīgo slimību klīnikā, trans. no čehu, Prāga, 1967; Davydovskis I. M. Vispārējā cilvēka patoloģija, M., 1969; Zbareki B. I., Ivanovs I. I. un Mardaševs S. R. Bioloģiskā ķīmija, M., 1972; 3 par alvu A.I. Termodinamiskā pieeja attīstības, augšanas un novecošanās problēmām, M., 1974; To par r-k un V. I. AKTH un glikokortikoīdu loma enerģijas metabolisma regulēšanā, Kijeva, 1979; L a b o r i A. Vielmaiņas procesu regulēšana, trans. no franču valodas, M., 1970; JI e n un n d e r A. Bioķīmija, trans. no angļu val., M., 1976; M ak - M u r e y U. Metabolisms cilvēkiem, trans. no angļu valodas, M., 1980; Metzler D. E. Bioķīmija, tulk. no angļu val., 1.-3.sēj., M., 1980; H yu s h o l m E. un Start K. Metabolisma regulēšana, trans. no angļu val., M., 1977; Patoloģiskā fizioloģija, ed. A.D. Ado un J.I. M. Išimova, M., 1973; Pevzner JI. Bioenerģijas pamati, trans. no angļu val., M., 1977; Gerontoloģijas ceļvedis, ed. D. F. Čebotareva et al., M., 1978; Klīniskās endokrinoloģijas rokasgrāmata, ed. V. G. Baranova, JI., 1977; Khočačka P. un S o m e r a J. Bioķīmiskās adaptācijas stratēģija, trans. no angļu val., M., 1977; Sh u r y g un N D. Ya., V I z un c-k un y P. O. un Sidorov K. A. Aptaukošanās, JI., 1980; D e r o t M. Maladies du metabolisme, P., 1969; Pelēks C. H. a. Howorth P. J. Klīniskā ķīmiskā patoloģija, L., 1977; Novecošanās bioloģijas rokasgrāmata, ed. autors S. E. Finch a. L. Heifliks, N.Y., 1977; H a s c h e n R. u. S c h e u-de D. Abriss der pathologischen Biochem-mie, Jena, 1978; Iedzimtas slimības vielmaiņas pamats, red. autors J. B. Stanbury a. o., N. Y. a. o., 1978; R a r o r par t S. M. Medizixiische Biochemie, V., 1977; W h i-t e A. a. o. Bioķīmijas principi, N.Y., 1973.

Bērniem

Aršavskis I. A. Esejas par vecumu saistītu fizioloģiju, lpp. 287, M., 1967; Vecuma fizioloģija, red. V. N. Ņikitina u.c., lpp. 221, 375, J1., 1975; Metzler D. E. Bioķīmija, tulk. no angļu val., 1. - 3. sēj., M., 1980; H yu s-hill E. un Start K. Vielmaiņas regulēšana, trans. no angļu val., M., 1977; Larina E. V. Vecums un olbaltumvielu metabolisms, Harkova, 1967; Parina E. V. un Kaliman P. A. Enzīmu regulēšanas mehānismi ontoģenēzē, Harkova, 1978; Tabolin V. A. et al.. Alfa-fetoproteīna un imūnglobulīna G nabassaites koncentrācijas izmantošana kā priekšlaicīgi dzimušu zīdaiņu brieduma indikatori, Pediatrija, Nr. 5, lpp. 44, 1978; Fosforilēšana un funkcija, ed. V. S. Iļjina, lpp. Ill, JI., 1960; Virsnieru dziedzeru funkcijas augļiem, jaundzimušajiem un zīdaiņiem, ed. V. A. Ta-boliņa, lpp. 43, M., 1975; Harisons J. et al., Human Biology, tulk. no angļu valodas, lpp. 390, M., 1979; Veu-g e i s s K. Pathobiochemie des Kohlen-hydratstoffwechsels in der Neugelorenen-periode, Ergebn. exp. Med., Bd 30, S. 171, 1978; Kornblata M. a. Schwartz R. Ogļhidrātu metabolisma traucējumi zīdaiņa vecumā, Filadelfija, 1966; Handbuch der Gerontologie, hrsg. v. D. P. Čebotarev u. a., Bd 1-2, Jēna, 1978; Die physiologische Entwicklung, hrsg. v. F. Linneweh, S. 157, B., 1959; Perinatālā perioda fizioloģija, red. U. Stave, N.Y., 1970; Plenert W.u. Heine W. Normalwerte, Unter-suchungsergebnisse beirn gesunden Menschen unter besonderer Beriicksichtigung des Kin-desalters, B., 1969; White A., Handler P. a. Smith E. L. Bioķīmijas principi, N. Y., 1973.

V. I. Rozengards; P. A. Zarembskis (beigas), B. B. Frolkijs (vāc.); Yu. E. Veltishchev (bērniem).

Metabolisms un enerģija ir ķīmisku un fizikālu transformāciju kopums, kas notiek dzīva organisma šūnās un audos un nodrošina tā dzīvotspēju. Metabolisma jeb vielmaiņas būtība ir dažādu ārējās vides vielu secīgs patēriņš organismā, vielu un enerģijas asimilācija, lietošana, uzkrāšanās un zudums dzīves laikā, ļaujot organismam pašsaglabāties, augt, attīstīties, pielāgoties. vidi un pašvairošanos.

Vielmaiņas procesi notiek secīgu fāžu veidā: 1) enerģijas ieguve no organiskām vielām, kas nonāk organismā ar pārtiku; 2) barības vielu sadalīšanās produktu pārvēršana par “būvmateriāliem” organismam raksturīgo vielu sintēzei; 3) olbaltumvielu, nukleīnskābju, tauku, ogļhidrātu un citu šūnu elementu sintēze; 4) to bioloģiski aktīvo molekulu sintēze un iznīcināšana, kas nepieciešamas specifisku organisma funkciju īstenošanai.

Vielmaiņas un enerģijas mērķis ir: pirmkārt, nodrošināt organisma plastiskās vajadzības, tas ir, nogādāt organismā ķimikālijas, kas nepieciešamas tā strukturālo elementu uzbūvei un organismā sadalošo un zūdošo vielu atjaunošanai. no ķermeņa; otrkārt, nodrošinot ar enerģiju visas organisma dzīvībai svarīgās funkcijas.

Izcelt BX(notiek pilnīgā miera stāvoklī) un starpmetabolisms (ķīmisko pārvērtību kopums no brīža, kad sagremotas pārtikas vielas nonāk asinīs līdz vielmaiņas produktu izdalīšanai no organisma).

Metabolisms ir sadalīts divos savstarpēji saistītos un vienlaikus šūnā notiekošos procesos - asimilācijā (anabolisms) un disimilācijā (katabolismā). Anabolisma laikā sarežģītas vielas tiek biosintezētas no vienkāršākām prekursoru molekulām. Tajā pašā laikā katra šūna sintezē savu īpašību vāveres, tauki, ogļhidrāti un citi savienojumi. Katabolisma laikā lielas organiskās molekulas tiek sadalītas vienkāršos savienojumos, vienlaikus atbrīvojot enerģiju, kas tiek uzkrāta galvenokārt ATP formā. Katabolisms attiecas uz enerģijas metabolismu, kas nodrošina dzīvībai nepieciešamās enerģijas piegādi šūnām. Dzīves laikā tiek novērotas dažādas kvantitatīvās attiecības starp asimilācijas un disimilācijas procesiem: augošā organismā dominē asimilācija; no aptuveni 22-25 gadu vecuma līdz 60 gadiem tiek izveidots relatīvs anabolisma un katabolisma līdzsvars; pēc 60 gadiem disimilācijas procesi nedaudz pārsniedz asimilācijas procesus, ko pavada dažādu ķermeņa sistēmu funkcionālo spēju izmaiņas.

Galvenie vielmaiņas posmi un to nozīme. Galvenās organisma funkcionēšanai nepieciešamās vielas ir vāveres, tauki, ogļhidrāti, minerālvielas, vitamīni Un ūdens. Šo vielu vielmaiņas procesiem ir savas raksturīgās iezīmes. Bet līdzās tam ir vispārīgi modeļi, kas ļauj izšķirt trīs vielmaiņas posmus: 1) pārtikas produktu pārstrāde gremošanas orgānos, 2) intersticiāla vielmaiņa, 3) vielmaiņas gala produktu veidošanās.

Pirmais posms- tā ir pārtikas ķīmisko komponentu secīga sadalīšanās kuņģa-zarnu traktā mazmolekulārās struktūrās un rezultātā iegūto vienkāršo ķīmisko produktu uzsūkšanās asinīs vai limfā.

Olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu sadalīšanās notiek specifisku enzīmu ietekmē. Olbaltumvielas sadala peptīdi aminoskābēs, taukus lipāzes sadala glicerīnā un taukskābēs, kompleksos ogļhidrātus amilāzes sadala monosaharīdos. Pirmā metabolisma posma enerģētiskā vērtība ir nenozīmīga un galvenokārt sastāv no barības vielu pārvēršanas to vienkāršākajās formās, kas vēlāk var kalpot kā enerģijas avots. Šīs formas ir aminoskābes (apmēram 20), trīs heksozes (glikoze, fruktoze un galaktoze), pentoze, daži retāk sastopami cukuri, glicerīns un taukskābes. Tie viegli uzsūcas asinīs un limfā, ar asinsriti tiek nogādāti aknās un perifērajos audos, kur notiek tālākas transformācijas.

Otrā fāze vielmaiņa apvieno aminoskābju, monosaharīdu, glicerīna un taukskābju transformāciju. Intersticiālās metabolisma process noved pie dažu galveno savienojumu veidošanās, kas nosaka savstarpējo sarunu starp atsevišķiem vielmaiņas ceļiem, kā arī starp sintēzes un sadalīšanās procesiem; tēlaini tos sauc par vielmaiņas katlu jeb vispārējo vielmaiņas katlu (21. att.). Šāds savienojums, piemēram, ir pirovīnskābe, piruvāts, kas spēlē saiknes lomu starp ogļhidrātiem, taukiem un lielāko daļu aminoskābju. Pirovīnskābe ir parasts ogļhidrātu, tauku un dažu aminoskābju bezslāpekļa atlikuma sadalīšanās produkts. Līdztekus tam pirovīnskābe var kalpot kā produkts ogļhidrātu un tauku sintēzei, kā arī piedalīties aminoskābju transaminācijā.

Galvenais galvenais produkts ir acetilkoenzīms A (“aktīvais acetāts”), kas veidojas pirovīnskābes daudzpakāpju oksidatīvās dekarboksilēšanas rezultātā un tai sekojošā koenzīma A pievienošanas rezultātā. Acetilkoenzīms A ir nukleotīds, kas satur ar enerģiju bagātu sulfīdu. obligāciju. 0H ir viegli pakļauts tālākai oksidācijai, kā arī kalpo kā vienojoša saite taukskābju un dažu aminoskābju metabolismam.

Rezultātā tauku, olbaltumvielu un ogļhidrātu vielmaiņa tiek samazināta līdz kopējam ceļam - trikarbonskābes ciklam (Krebsa ciklam), ogļhidrātu, tauku un aminoskābju metabolisma galaproduktu oksidatīvajai sadalīšanai. Tādējādi ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu metabolisma procesi ir savstarpēji saistīti galveno vielmaiņas produktu stadijā un tiem ir kopīgs gala ceļš (21. att.).

Vāveres		Ogļhidrāti		Tauki
âá		âá		â
Aminoskābes		Monosaharīdi		Glicerīns		Taukskābju
â		âá		âá
	Pirovīnskābe
		â
		Acetilkoenzīms A
		â
		Trikarbonskābes cikls	2H	Elpošanas ķēde
		à
		ß
		2H
		à
		â â	2H
		H 2 O CO 2

Rīsi. 21. Diagramma par saistību starp ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku metabolismu (saskaņā ar: Drževetska, 1994)

Intersticiālās vielmaiņas procesi noved pie sugai raksturīgu olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu un to kompleksu - nukleoproteīnu, fosfolipīdu uc sintēzes, tas ir, veido ķermeņa sastāvdaļas. Līdztekus tam intersticiālās apmaiņas procesi kalpo kā galvenais enerģijas avots. Galvenā enerģijas daļa (2/3) tiek atbrīvota oksidācijas rezultātā Krebsa ciklā. Ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu starppārveidošanās laikā atbrīvotā enerģija tiek pārvērsta īpašu ķīmisko savienojumu enerģijā, t.s. makroergs, tas ir, savienojumi, kuros uzkrājas daudz enerģijas.

Cilvēka organismā makroergu funkciju veic dažādi fosfora savienojumi, galvenokārt adenozīntrifosforskābe (ATP). Tieši ATP tiek uzkrāti 60-70% no visas enerģijas, kas izdalās barības vielu intersticiālās metabolisma laikā. Un tikai 30-40% no enerģijas, kas izdalās olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu oksidēšanās laikā, tiek pārvērsta siltumenerģijā un siltuma pārneses procesā tiek izvadīta no ķermeņa ārējā vidē.

Trešais posms apmaiņa sastāv no apmaiņas galaproduktu veidošanās un izlaišanas. Slāpekli saturoši produkti izdalās ar urīnu (galvenokārt), ar izkārnījumiem un nelielos daudzumos caur ādu. Ogleklis tiek izvadīts galvenokārt CO 2 veidā caur plaušām un daļēji ar urīnu un izkārnījumiem. Ūdeņradis izdalās galvenokārt ūdens veidā caur plaušām un ādu, kā arī urīnā un izkārnījumos. Minerālu savienojumi tiek izvadīti tādā pašā veidā.

Olbaltumvielu metabolisms. Olbaltumvielu nozīme. Olbaltumvielas vai proteīni ir lielmolekulārie organiskie savienojumi, kas veidoti no aminoskābju atlikumiem. Olbaltumvielas ieņem vadošo vietu starp organiskajiem elementiem, veidojot vairāk nekā 50% no šūnas sausās masas. Viņi veic šādas funkcijas:

1) plastmasa - galvenais šūnu struktūru celtniecības materiāls (citoplazmas daļa, hemoglobīns un daudzi hormoni);

2) fermentatīvie - proteīna fermenti katalizē vielmaiņas procesus (elpošanu, gremošanu, izdalīšanos);

3) enerģija - nodrošināt organismu ar enerģiju, kas rodas, sadaloties olbaltumvielām;

4) aizsargājošs - asins plazmas olbaltumvielas nodrošina imunitāti;

5) homeostatisks - uzturēt ķermeņa ūdens-sāls vides noturību;

6) motors - kontraktilo proteīnu aktīna un miozīna mijiedarbība muskuļu kontrakcijas laikā.

Olbaltumvielas ir dzīvības materiālie nesēji un veido visu šūnu struktūru pamatu. Olbaltumvielu biosintēze nosaka visu ķermeņa strukturālo elementu augšanu, attīstību un pašatjaunošanos. Olbaltumvielu svarīgā loma nosaka to biežas atjaunošanas nepieciešamību. Olbaltumvielu aprites ātrums dažādiem audiem ir atšķirīgs. Vislielākajā ātrumā atjaunojas olbaltumvielas aknās, zarnu gļotādā, kā arī citos orgānos un asins plazmā. Piemēram, cilvēka aknās ik dienu veidojas ap 25 g jaunu proteīnu, citoplazmā dienā aizvieto ap 20 g, hemoglobīnā – ap 8 g.. Normālos apstākļos tiek iegūts līdz 400 g jauna proteīna. katru dienu tiek ražots pieauguša cilvēka organismā un tikpat daudz sadalās. Puse no aknu olbaltumvielu sastāva tiek aizstāta ar jaunu proteīnu tikai 5-7 dienu laikā. Lēnāk atjaunojas olbaltumvielas, kas veido smadzeņu, sirds un dzimumdziedzeru šūnas, bet vēl lēnāk – muskuļu, ādas un īpaši atbalsta audu (cīpslu, kaulu, skrimšļu) olbaltumvielas.

Pilnīgi un nepilnīgi proteīni. Olbaltumvielu metabolisms organismā ir cieši saistīts ar olbaltumvielu uzturu. Pārtikas aminoskābju sastāvam ir liela nozīme olbaltumvielu sintēzē. Visas proteīnu sintēzē izmantotās aminoskābes tiek iedalītas divās grupās: 1) neaizvietojamās, kuru trūkumu pārtikā var kompensēt ar citām aminoskābēm, un 2) neaizvietojamās jeb vitāli svarīgās, organismā neveidojušās aminoskābes. kas izraisa olbaltumvielu sintēzes traucējumus.

Ir konstatēts, ka no 20 aminoskābēm, kas veido olbaltumvielas, 12 ir sintezētas (neaizstājamās aminoskābes), bet 8 nav sintezētas (neaizstājamās aminoskābes). Bez neaizvietojamām aminoskābēm proteīnu sintēze tiek dramatiski traucēta: augšana apstājas un ķermeņa svars samazinās. Neaizstājamās aminoskābes ir valīns, leicīns, izoleicīns, treonīns, metionīns, fenilalīns, triptofāns, lizīns. Piemēram, aminoskābes lizīna trūkums pārtikā izraisa panīkušu bērna augšanu un viņa muskuļu sistēmas noplicināšanos. Valīna deficīts bērniem izraisa līdzsvara traucējumus.

Dzīvnieku barība satur vairāk neaizvietojamo aminoskābju nekā augu barība. Tiek saukti olbaltumvielas, kas satur visu nepieciešamo aminoskābju komplektu bioloģiski pilnīgs. Augstākā olbaltumvielu bioloģiskā vērtība ir piens, olas, zivis un gaļa. Nepilnvērtīgs olbaltumvielas ir olbaltumvielas no kukurūzas, kviešiem, miežiem. Jāņem vērā, ka divi defektīvi proteīni ar atšķirīgu aminoskābju sastāvu var kopīgi apmierināt organisma vajadzības. Šajā sakarā bērna pārtikā vajadzētu saturēt ne tikai pietiekamu daudzumu olbaltumvielu, bet arī olbaltumvielas ar augstu bioloģisko vērtību, tas ir, dzīvnieku izcelsmes.

Olbaltumvielu metabolisma stadijas. Olbaltumvielu metabolisms ir slāpekli saturošu savienojumu (galvenokārt olbaltumvielu un aminoskābju) asimilācijas (sintēzes, sadalīšanās un izdalīšanās) process, ko veic ķermeņa šūnas un audi.

Olbaltumvielu sintēze notiek no aminoskābēm un zemas molekulmasas polipeptīdiem, kas veidojas, sadaloties olbaltumvielām gremošanas sistēmā aminoskābēs un uzsūcas asinīs.

Olbaltumvielu enzīmu sadalīšanu veic gremošanas sulas - kuņģa, aizkuņģa dziedzera, zarnu - proteināzes.

Starpposma olbaltumvielu metabolisms. Aminoskābes un peptīdi, kas uzsūcas zarnās, tiek transportēti ar asinīm uz aknām un perifērajiem audiem. Šeit daži no tiem tiek izmantoti ķermeņa olbaltumvielu sintēzei, un daži tiek izmantoti vairāku aminoskābju atvasinājumu (purīna un fosfatīdu bāzes) veidošanai. Visbeidzot, dažas aminoskābes tiek pakļautas deaminācijai, tas ir, aminogrupas atdalīšana no aminoskābēm un to pārvēršana par slāpekli nesaturošiem produktiem. Aminogrupas, kas atdalās deaminācijas laikā, tiek izvadītas no organisma ar urīnu amonjaka un urīnvielas veidā.

Tādējādi intersticiāls proteīnu metabolisms sastāv no vairākām fāzēm: 1) olbaltumvielu biosintēze; 2) audu proteīnu sadalīšana, 3) aminoskābju pārvēršana. Aminoskābju intersticiālās apmaiņas procesā parādās fizioloģiski aktīvas vielas: hormoni, nukleotīdi, koenzīmi (22. att.).

Intersticiāla proteīna metabolisma rezultātā veidojas gala produkti (amonjaks, urīnskābe, kreatīns). Urīnviela ir galvenais galaprodukts, kas veidojas olbaltumvielu metabolisma laikā. Tas tiek sintezēts aknās no amonjaka, kas izdalās aminoskābju deaminācijas laikā.

Slāpekļa līdzsvars - ar pārtiku organismā nonākošā un no tā izdalītā slāpekļa daudzuma attiecība. Tā kā olbaltumvielas satur slāpekli, slāpekļa bilanci var izmantot, lai spriestu par saņemto un organismā iznīcināto olbaltumvielu daudzuma attiecību:

Zinot, cik daudz slāpekļa tiek absorbēts, ir viegli aprēķināt organismā ievadīto olbaltumvielu daudzumu. Vidēji olbaltumvielas satur 16% slāpekļa, tas ir, 1 g slāpekļa 6,25 g proteīna, tāpēc, reizinot absorbētā slāpekļa daudzumu ar 6,25, var noteikt organismā ievadītā proteīna daudzumu. Tādā pašā veidā tiek noteikts ikdienas olbaltumvielu sadalīšanās daudzums. Pastāv zināma saistība starp slāpekļa daudzumu, kas tiek ievadīts ar pārtikas olbaltumvielām, un slāpekļa daudzumu, kas tiek izvadīts no organisma. Šo nosacījumu sauc slāpekļa līdzsvars. Līdz ar to slāpekļa līdzsvara stāvoklī olbaltumvielu struktūru sadalīšanās organismā tiek kvantitatīvi līdzsvarota ar pārtikas olbaltumvielām. Slāpekļa līdzsvars raksturo normālu olbaltumvielu metabolisma procesu norisi organismā pietiekama proteīna uztura apstākļos.

Olbaltumvielu pārtika		Audu proteīni
â sabrukšana		â sabrukšana
Peptīdi		Peptīdi
â		â
	Aminoskābes
jaunveidojums â		â savstarpēja konversija
Vielas, kas nav olbaltumvielas		Aminoskābes
Aminoskābes	NH 3	Urīnviela
â
Audu proteīni	sintēze	sabrukšana
	Bioloģiski aktīvās vielas: hormoni, nukleotīdi, koenzīmi	sabrukšana	Trikarbonskābes cikla metabolīti
		â
		CO 2 H 2 O

Rīsi. 22. Aminoskābju izmantošanas veidi intracelulārajā vielmaiņā
(Autors: Andrejeva et al., 1998)

Gadījumos, kad slāpekļa uzņemšana pārsniedz tā izdalīšanos, pozitīvs slāpekļa līdzsvars. Šajā gadījumā olbaltumvielu sintēze dominē pār tā sadalīšanos. Stabils pozitīvs slāpekļa līdzsvars vienmēr tiek novērots, palielinoties ķermeņa masai, un tas tiek novērots ķermeņa augšanas periodā, grūtniecības laikā augļa augšanas dēļ, atveseļošanās periodā pēc smagām slimībām, kā arī intensīvu sporta treniņu laikā, ko pavada muskuļu masas palielināšanās. Šajos gadījumos organismā notiek slāpekļa aizture (slāpekļa aizture).

Olbaltumvielas netiek nogulsnētas organismā, tas ir, tās netiek uzglabātas. Tāpēc, uzņemot ievērojamu daudzumu olbaltumvielu ar pārtiku, tikai daļa no tā tiek izlietota plastmasas vajadzībām, bet lielākā daļa tiek izlietota enerģijas vajadzībām. Šajā sakarā bērnam ir jādod optimālais olbaltumvielu daudzums ar visu aminoskābju komplektu.

Kad no organisma izvadītā slāpekļa daudzums pārsniedz uzņemto, to nosaka kā negatīvs slāpekļa bilance. Negatīvs slāpekļa līdzsvars rodas, ja pārtikā ir pilnīgs olbaltumvielu trūkums vai nepietiekams daudzums, kā arī, lietojot pārtiku, kas satur nepilnīgus proteīnus. Visos šajos gadījumos notiek olbaltumvielu badošanās. Ar olbaltumvielu badu samazinās olbaltumvielu sintēzes un sadalīšanās intensitāte.

Olbaltumvielu sintēzes aktivitātes samazināšanās, īpaši funkcionāli svarīgo olbaltumvielu, izraisa orgānu un sistēmu darbības traucējumus. Īpaši cieš augošs organisms: tiek kavēta augšana, tiek traucēta skeleta veidošanās, ko izraisa šūnu struktūru veidošanai nepieciešamā plastmasas materiāla trūkums.

Ar vecumu saistītās olbaltumvielu metabolisma iezīmes. Bērna organismā intensīvi notiek augšanas un jaunu šūnu un audu veidošanās procesi. Tāpēc proteīnu nepieciešamība bērnam ir daudz lielāka nekā pieaugušajam. Jo intensīvāki augšanas procesi, jo lielāka vajadzība pēc olbaltumvielām.

Krievijas Medicīnas zinātņu akadēmijas Uztura institūts ir izstrādājis normas ikdienas olbaltumvielu nepieciešamībai uz 1 kg ķermeņa svara bērniem: līdz 1 gadam - 5-5,5 g, no 1 līdz 3 gadiem - 4-4,5 g, no plkst. No 4 līdz 7 gadiem - 3,5-4 g, no 8 līdz 12 gadiem - 3 g un vecākiem par 12 gadiem - 2-2,5 g Pie šīm vērtībām slāpeklis tiek saglabāts organismā pēc iespējas vairāk. Svarīgs ir ne tikai ievadītā proteīna daudzums, bet arī kvalitāte. Olbaltumvielu pilnīgumu nosaka aminoskābju klātbūtne, kas nepieciešamas olbaltumvielu veidošanai bērna ķermenī.

Ar vecumu mainās nepieciešamība pēc atsevišķām neaizvietojamām un neaizvietojamām aminoskābēm. 1. dzīves gada bērniem nepieciešams ne tikai daudz lielāks nukleīnskābju daudzums, bet arī kvalitatīvi atšķirīgs pārtikas aminoskābju sastāvs. Tajā pašā vecumā tiek novērota vislielākā olbaltumvielu aizture organismā, jo ķermeņa svars strauji palielinās. Vislielākais pozitīvais slāpekļa līdzsvars tiek novērots pirmajos 3 dzīves mēnešos.

Pēc tam bilances vērtība, visu laiku paliekot pozitīva, krītas un līdz gada beigām slāpekļa bilancē būtisku izmaiņu nav. Tā, piemēram, saskaņā ar A. F. Tolkačevskas (1960) datiem, slāpekļa aizture bērniem 1. dzīves gadā g/kg vidēji ir: 3 mēneši - 0,28, 3-6 mēneši - 0,20, 6- 9 mēneši - 0,21, 9- 12 mēneši - 0,23 (citēts no: Markosjans, 1969). Pakāpe, kādā organisms izmanto slāpekli, atšķiras individuāli. Gan uztura slāpekļa patēriņš, gan aizture ir atkarīga ne tikai no organisma ar vecumu saistītām vajadzībām, bet arī no ar pārtiku uzņemtā olbaltumvielu daudzuma. Bērnam, atšķirībā no pieaugušā, ir iespēja īslaicīgi uzkrāt olbaltumvielas. Jo vairāk slāpekļa tiek ievadīts ar pārtiku, jo lielāka tā aizture organismā (34. tabula).

Tabula 34. Slāpekļa aizture pirmsskolas vecuma bērniem ar dažādu olbaltumvielu saturu uzturā (saskaņā ar: Makhamovs, 1959)

Vislabākā slāpekļa aizture bērniem no 1,6 līdz 3 gadu vecumam tiek novērota, ja olbaltumvielu dienas deva ir 4 g uz 1 kg svara. Ir konstatēts, ka bērniem vecumā no 7 līdz 8 gadiem olbaltumvielu dienas deva, kas vienāda ar 2,2-2,5 g uz 1 kg svara, tikai uztur slāpekļa līdzsvaru. Pie mazākas devas bilance ir negatīva, un, lietojot devu 2,8-3 g uz 1 kg svara, tā kļūst pozitīva.

Ar vecumu palielinās nepietiekami oksidēto produktu daudzums urīnā, mainās attiecība starp atsevišķām slāpekļa un sēra frakcijām urīnā, kā arī mainās pienskābes un kreatīna sekrēcija.

Vismazākais kopējā slāpekļa saturs urīnā ir pirmajos 3 dzīves mēnešos, un nākamajos mēnešos un līdz 1. gadam ir palielināts slāpekļa saturs urīnā. Ikdienas slāpekļa daudzums, kas izdalās ar urīnu, īpaši pirmajos 4 dzīves gados, strauji palielinās. 4-6 gadu vecumā kopējais slāpekļa daudzums urīnā svārstās no 98 līdz 162 mg/h. Slāpekļa daudzums uz 1 kg svara sasniedz maksimālo vērtību 6 gadus un pēc tam sāk pakāpeniski samazināties.

Uz 1 kg svara urīnvielas daudzums, pakāpeniski palielinoties 1. dzīves gadā, 2. gadā dubultojas, pēc tam atkal pakāpeniski palielinās līdz 5-6 gadiem, pēc tam sāk kristies. Tā, piemēram, ja jaundzimušais ar urīnu izdala 0,17 g urīnvielas uz 1 kg svara, tad 6 gadus vecs - 0,81 un 13 gadus vecs - 0,64.

Tādējādi visintensīvākās augšanas periods atbilst vismazākajai urīnvielas izdalīšanai. Attiecībā uz saturu bērnu urīnā urīnskābe, tad tā izdalīšanās uz 1 kg svara pirmajā dzīves gadā ievērojami pārsniedz pieauguša cilvēka izdalīšanos. Urīnskābes saturs ir īpaši augsts pirmajos 3 mēnešos, pēc tam nedaudz samazinās, bet līdz gada beigām joprojām 2-4 reizes pārsniedz pieaugušo normu. Urīnskābes dienas daudzums pieaug diezgan vienmērīgi ar vecumu un ir 260 mg 2. dzīves gadā, 560 mg 10 gadu vecumā, 600 mg 13 gadu vecumā un 800 mg pieaugušam cilvēkam. Tajā pašā laikā relatīvā urīnskābes izdalīšanās samazinās līdz ar vecumu.

Vēl viena bērnu slāpekļa metabolisma iezīme ir pastāvīga kreatīna klātbūtne urīnā. Parasti pieaugušajiem kreatīns neizdalās ar urīnu, bet bērniem, sākot no dzimšanas brīža, kreatīna izdalīšanās ar urīnu turpinās līdz pubertātes vecumam. Ar vecumu kreatīna izdalīšanās urīnā ievērojami samazinās, kreatinīna koncentrācija palielinās un līdz 15-16 gadu vecumam tuvojas pieauguša cilvēka līmenim.

5-6 gadu vecumā gan kreatīna, gan kreatinīna izdalīšanā nav dzimumu atšķirību, tās parādās tikai 10-13 gadu vecumā, un meitenēm kreatīna izdalīšanās ir lielāka nekā zēniem.

Attiecībā uz kreatinīna izdalīšanos dzimumu atšķirības rodas aptuveni no 9 gadu vecuma un kļūst pamanāmākas 14-16 gadu vecumā. Zēniem ikdienas kreatinīna daudzums, kas izdalās ar urīnu, ir daudz lielāks nekā meitenēm. Šīs dzimumu atšķirības acīmredzot izskaidrojamas ar lielāku muskuļu sistēmas attīstību zēniem salīdzinājumā ar tāda paša vecuma meitenēm.

Ķīmisko reakciju kopumā notiek vielu un enerģijas apmaiņa, kas ir tik nepieciešama organisma funkcionēšanai. Šeit tiek izdalīti galvenie posmi - tie ir sagatavošanās un vielmaiņa. Pirmajā posmā viela, kas nonāk organismā pa barības ceļu, tiek ķīmiski pārveidota un pēc tam nonāk asinīs un šūnās. Otrais posms ir vielmaiņa – šūnās nonākušajos savienojumos notiek arī ķīmiskas pārvērtības.

Vielmaiņa un enerģija šūnā veic noteiktas funkcijas. Tā ir enerģijas ieguve no vides un tās pārvēršana augstas enerģijas savienojumos, kas nepieciešami, lai nodrošinātu šūnas ar enerģijas vajadzībām. Šī procesa laikā veidojas starpproduktu savienojumi, kas ir augstmolekulāro šūnu komponentu prekursori, kā arī proteīnu, lipīdu, nukleīnskābju un cukuru sintēze. Turklāt šo procesu pavada īpašu biomolekulu iznīcināšana un sintēze. Vienkāršāk sakot, vissarežģītākie veidi sadalās vienkāršākos, un ķermenis, tērējot enerģiju šai transformācijai, sintezē šūnu komponentus.

Vielu un enerģijas vielmaiņa ļauj organismam vairoties un augt, saglabā savas struktūras un reaģē uz apkārtējās vides ietekmi. Lai saprastu tās būtību, jāņem vērā šūnu enerģētiskā identitāte. Šūna ir izotermiska, tas ir, visām šūnu daļām ir aptuveni vienāda temperatūra. Dažādas šūnas praktiski neatšķiras viena no otras pēc spiediena.

Vielu un enerģijas vielmaiņa ir ne tikai visu dzīvības procesu pamatā, bet tā ir viena no svarīgākajām specifiskajām īpašībām, kas atšķir dzīvo vielu no mirušās. Visi elementi, kas dabiski nonāk organismā, tiek pārvērsti pašu audu vielās un pēc tam galaproduktos.

Vielu un enerģijas vielmaiņa notiek ne tikai šūnā, bet arī starpšūnu šķidrumā, un tā sastāva noturība tiek uzturēta ar asinsrites palīdzību. Asinīm ejot cauri kapilāriem, plazmu var pilnībā atjaunot 40 reizes. Fermentiem ir svarīga loma šajos procesos. Tie darbojas un arī regulē vielmaiņas ceļus.

Pilnīgi visos dzīvajos organismos, neatkarīgi no to primitivitātes vai, gluži otrādi, sarežģītības, visas dzīvības pamatā ir vielmaiņa un enerģija organismā. Tas nosaka visu dzīves ciklu no dzimšanas, augšanas, novecošanas un beidzot ar nāvi.

Organismā notiek dažādi procesi – tauki, ūdens, minerālsāļi, ogļhidrāti. Tie ietver jaunu struktūru un savienojumu izveidi, kas raksturīgi katram organismam. Rezultātā tiek atbrīvota enerģija, kas nepieciešama ķermeņa, audu un šūnu dzīvībai. Izejas produkti ir amonjaka, nātrija, hlora, fluora un oglekļa dioksīda savienojumu veidošanās. Vielu un enerģijas vielmaiņa organismā beidzas ar atkritumu savienojumu izvadīšanas posmu no organisma, kura īstenošanā piedalās asinis, plaušas un urīnceļi.

Vielas un enerģijas nezūdamības likums ir teorētiskais pamats svarīgākajai metodei tādu procesu kā vielmaiņas un enerģijas izpētei vai līdzsvara noteikšanai. Tas ir, tiek noteikts enerģijas un vielu daudzums, kas nonāk organismā un izdalās no tā siltuma un citu vielmaiņas gala produktu veidā. Lai noteiktu to kopējo līdzsvaru, ir nepieciešamas zināšanas par precīzām ķīmiskām metodēm un dažādu elementu izvadīšanas veidiem no organisma. Enerģijas bilanci nosaka uzturvielu kaloriju saturs un saražotā siltuma daudzums, ko var izmērīt un aprēķināt.

Vielmaiņa un enerģija jeb vielmaiņa, - vielu un enerģijas ķīmisko un fizikālo pārvērtību kopums, kas notiek dzīvā organismā un nodrošina tā vitālo darbību. Vielas un enerģijas metabolisms veido vienotu veselumu, un uz to attiecas vielas un enerģijas nezūdamības likums.

Metabolisms sastāv no asimilācijas un disimilācijas procesiem. Asimilācija (anabolisms)- vielu uzsūkšanās process organismā, kura laikā tiek patērēta enerģija. Disimilācija (katabolisms)- sarežģītu organisko savienojumu sadalīšanās process, kas notiek, atbrīvojoties enerģijai.

Cilvēka ķermeņa vienīgais enerģijas avots ir ar pārtiku piegādāto organisko vielu oksidēšanās. Pārtikas produktiem sadaloties gala elementos - oglekļa dioksīdā un ūdenī - izdalās enerģija, no kuras daļa nonāk muskuļu veiktajā mehāniskajā darbā, otra daļa tiek izmantota sarežģītāku savienojumu sintēzei vai uzkrājas īpašās augstas enerģijas. savienojumi.

Makroerģiskie savienojumi ir vielas, kuru sadalīšanās notiek kopā ar liela enerģijas daudzuma izdalīšanos. Cilvēka organismā augstas enerģijas savienojumu lomu pilda adenozīntrifosforskābe (ATP) un kreatīnfosfāts (CP).

PROTEĪNU METABOLISMS.

Olbaltumvielas(olbaltumvielas) ir lielmolekulārie savienojumi, kas veidoti no aminoskābēm. Funkcijas:

Strukturāla vai plastiska funkcija ir tas, ka olbaltumvielas ir visu šūnu un starpšūnu struktūru galvenā sastāvdaļa. Katalītisks vai fermentatīvs Olbaltumvielu funkcija ir to spēja paātrināt bioķīmiskās reakcijas organismā.

Aizsardzības funkcija olbaltumvielas izpaužas imūnķermeņu (antivielu) veidošanā, kad organismā nonāk svešs proteīns (piemēram, baktērijas). Turklāt olbaltumvielas saista toksīnus un indes, kas nonāk organismā, un nodrošina asins recēšanu un aptur asiņošanu brūču gadījumā.

Transporta funkcija ietver daudzu vielu pārnešanu. Olbaltumvielu vissvarīgākā funkcija ir transmisija iedzimtas īpašības , kurā vadošā loma ir nukleoproteīniem. Ir divi galvenie nukleīnskābju veidi: ribonukleīnskābes (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes (DNS).

Regulējošā funkcija proteīnu mērķis ir uzturēt bioloģiskās konstantes organismā.

Enerģijas loma Olbaltumvielas ir atbildīgas par enerģijas nodrošināšanu visiem dzīvības procesiem dzīvnieku un cilvēku organismā. Kad tiek oksidēts 1 g proteīna, vidēji tiek atbrīvota enerģija, kas vienāda ar 16,7 kJ (4,0 kcal).

Nepieciešamība pēc olbaltumvielām.Ķermenis pastāvīgi sadalās un sintezē olbaltumvielas. Vienīgais jaunu olbaltumvielu sintēzes avots ir pārtikas olbaltumvielas. Gremošanas traktā olbaltumvielas fermentu ietekmē sadalās aminoskābēs un uzsūcas tievajās zarnās. No aminoskābēm un vienkāršiem peptīdiem šūnas sintezē savu proteīnu, kas raksturīgs tikai konkrētam organismam. Olbaltumvielas nevar aizstāt ar citām uzturvielām, jo ​​to sintēze organismā ir iespējama tikai no aminoskābēm. Tajā pašā laikā olbaltumvielas var aizstāt taukus un ogļhidrātus, t.i., izmantot šo savienojumu sintēzei.

Olbaltumvielu bioloģiskā vērtība. Dažas aminoskābes cilvēka organismā nevar sintezēt, un tās ir jāsagādā ar pārtiku gatavā veidā. Šīs aminoskābes parasti sauc neaizstājams, vai vitāli nepieciešams. Tajos ietilpst: valīns, metionīns, treonīns, leicīns, izoleicīns, fenilalanīns, triptofāns un lizīns, kā arī bērniem arginīns un histidīns. Neaizvietojamo skābju trūkums pārtikā izraisa olbaltumvielu metabolisma traucējumus organismā. Neaizstājamās aminoskābes galvenokārt tiek sintezētas organismā.

Tiek saukti olbaltumvielas, kas satur visas nepieciešamās aminoskābes bioloģiski pilnīgs. Augstākā olbaltumvielu bioloģiskā vērtība ir piens, olas, zivis un gaļa. Bioloģiski deficīti ir proteīni, kuriem trūkst vismaz vienas aminoskābes, ko organismā nevar sintezēt. Nepilnīgi proteīni ir olbaltumvielas no kukurūzas, kviešiem un miežiem.

Slāpekļa līdzsvars. Slāpekļa līdzsvars ir starpība starp slāpekļa daudzumu cilvēka pārtikā un tā līmeni izdalījumos.

Slāpekļa līdzsvars- stāvoklis, kad izdalītā slāpekļa daudzums ir vienāds ar organismā ievadīto daudzumu. Veselam pieaugušam cilvēkam tiek novērots slāpekļa līdzsvars.

Pozitīvs slāpekļa līdzsvars- stāvoklis, kad slāpekļa daudzums ķermeņa izdalījumos ir ievērojami mazāks nekā tā saturs pārtikā, tas ir, tiek novērota slāpekļa aizture organismā. Pozitīvs slāpekļa līdzsvars tiek novērots bērniem sakarā ar palielinātu augšanu, sievietēm grūtniecības laikā, intensīvu sporta treniņu laikā, kas izraisa muskuļu audu palielināšanos, masīvu brūču dzīšanas vai atveseļošanās laikā pēc smagām slimībām.

Slāpekļa trūkums(negatīvs slāpekļa līdzsvars) tiek novērots, ja izdalītā slāpekļa daudzums ir lielāks par tā saturu organismā nonākušajā pārtikā. Negatīvs slāpeklislīdzsvars tiek novērots olbaltumvielu bada, drudža apstākļos un olbaltumvielu metabolisma neiroendokrīnās regulēšanas traucējumu laikā.

Olbaltumvielu sadalīšanās un urīnvielas sintēze. Svarīgākie proteīnu sadalīšanās slāpekļa produkti, kas izdalās ar urīnu un sviedriem, ir urīnviela, urīnskābe un amonjaks.

TAUKU METABOLISMS.

Tauki ir sadalīti ieslēgts vienkāršie lipīdi(neitrālie tauki, vaski), kompleksie lipīdi(fosfolipīdi,glikolipīdi, sulfolipīdi) un steroīdi( holesterīns unutt.). Lielāko daļu lipīdu cilvēka organismā veido neitrālie tauki. Neitrālie tauki Cilvēka pārtika ir svarīgs enerģijas avots. Kad tiek oksidēts 1 g tauku, atbrīvojas 37,7 kJ (9,0 kcal) enerģijas.

Pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc neitrālajiem taukiem ir 70-80 g, bērniem vecumā no 3 līdz 10 gadiem - 26-30 g.

Enerģētiski neitrālos taukus var aizstāt ar ogļhidrātiem. Tomēr ir nepiesātinātās taukskābes - linolskābe, linolēnskābe un arahidonskābe, kurām obligāti jābūt cilvēka uzturā, tās sauc. Nav nomaināms treknrakstā skābes.

Neitrālos taukus, kas veido pārtiku un cilvēka audus, galvenokārt pārstāv triglicerīdi, kas satur taukskābes - palmitīns,stearīnskābe, oleīns, linolskābe un linolēns.

Aknām ir svarīga loma tauku metabolismā. Aknas ir galvenais orgāns, kurā veidojas ketonu ķermeņi (beta-hidroksisviestskābe, acetoetiķskābe, acetons). Ketonu ķermeņi tiek izmantoti kā enerģijas avots.

Fosfo- un glikolipīdi ir atrodami visās šūnās, bet galvenokārt nervu šūnās. Aknas ir praktiski vienīgais orgāns, kas uztur fosfolipīdu līmeni asinīs. Holesterīnu un citus steroīdus var iegūt ar pārtiku vai sintezēt organismā. Galvenā holesterīna sintēzes vieta ir aknas.

Taukaudos neitrālie tauki tiek nogulsnēti triglicerīdu veidā.

Tauku veidošanās no ogļhidrātiem. Pārmērīga ogļhidrātu uzņemšana no pārtikas noved pie tauku nogulsnēšanās organismā. Parasti cilvēkiem 25-30% pārtikas ogļhidrātu tiek pārvērsti taukos.

Tauku veidošanās no olbaltumvielām. Olbaltumvielas ir plastmasas materiāli. Tikai ekstremālos apstākļos olbaltumvielas tiek izmantotas enerģijas vajadzībām. Olbaltumvielu pārvēršana taukskābēs, visticamāk, notiek, veidojot ogļhidrātus.

OGĻHIDRĀTU METABOLISMS.

Ogļhidrātu bioloģisko lomu cilvēka organismā galvenokārt nosaka to enerģētiskā funkcija. 1 g ogļhidrātu enerģētiskā vērtība ir 16,7 kJ (4,0 kcal). Ogļhidrāti ir tiešs enerģijas avots visām ķermeņa šūnām un veic plastmasas un atbalsta funkcijas.

Pieauguša cilvēka ikdienas ogļhidrātu nepieciešamība ir aptuveni 0,5 kg. Galvenā to daļa (apmēram 70%) audos oksidējas līdz ūdenim un oglekļa dioksīdam. Apmēram 25-28% no uztura glikozes tiek pārvērsti taukos un tikai 2-5% no tā tiek sintezēti glikogēnā - organisma rezerves ogļhidrātos.

Vienīgais ogļhidrātu veids, ko var absorbēt, ir monosaharīdi. Tie uzsūcas galvenokārt tievajās zarnās un ar asinsriti tiek transportēti uz aknām un audiem. Glikogēns tiek sintezēts no glikozes aknās. Šo procesu sauc glikoģenēze. Glikogēnu var sadalīt glikozē. Šo fenomenu sauc glikogenolīze. Aknās iespējama jauna ogļhidrātu veidošanās no to sadalīšanās produktiem (pirovīnskābe vai pienskābe), kā arī no tauku un olbaltumvielu sadalīšanās produktiem (keto skābes), ko apzīmē kā glikoneoģenēze. Glikoģenēze, glikogenolīze un glikoneoģenēze ir savstarpēji cieši saistīti procesi, kas notiek aknās un nodrošina optimālu cukura līmeni asinīs.

Muskuļos, kā arīAknās tiek sintezēts glikogēns. Glikogēna sadalīšanās ir viens no enerģijas avotiem muskuļu kontrakcijām. Kad muskuļu glikogēns sadalās, process turpinās līdz pirovīnskābes un pienskābes veidošanās. Šo procesu sauc glikolīze. Atpūtas fāzē glikogēna atkārtota sintēze notiek no pienskābes muskuļu audos.

Smadzenes satur nelielas ogļhidrātu rezerves un prasa pastāvīgu glikozes piegādi. Glikoze smadzeņu audos pārsvarā tiek oksidēta, un neliela daļa no tās tiek pārveidota par pienskābi. Smadzeņu enerģijas patēriņu sedz tikai ogļhidrāti. Glikozes piegādes samazināšanos smadzenēs pavada izmaiņas vielmaiņas procesos nervu audos un smadzeņu darbības traucējumi.

Ogļhidrātu veidošanās no olbaltumvielām un taukiem (glikoneoģenēze). Aminoskābju transformācijas rezultātā veidojas pirovīnskābe, taukskābju oksidēšanās laikā veidojas acetilkoenzīms A, ko var pārvērst par glikozes prekursoru pirovīnskābe. Tas ir vissvarīgākais vispārējais ogļhidrātu biosintēzes ceļš.

Pastāv cieša fizioloģiska saikne starp diviem galvenajiem enerģijas avotiem – ogļhidrātiem un taukiem. Glikozes līmeņa paaugstināšanās asinīs palielina triglicerīdu biosintēzi un samazina tauku sadalīšanos taukaudos. Asinīs nonāk mazāk brīvo taukskābju. Ja rodas hipoglikēmija, tiek kavēts triglicerīdu sintēzes process, paātrinās tauku sadalīšanās, un brīvās taukskābes lielos daudzumos nonāk asinīs.

ŪDENS-SĀĻA APMAIŅA.

Visi ķīmiskie un fizikāli ķīmiskie procesi, kas notiek organismā, tiek veikti ūdens vidē. Ūdens organismā veic šādas svarīgas funkcijas: funkcijas: 1) kalpo kā šķīdinātājs pārtikai un vielmaiņai; 2) pārvadā tajā izšķīdušās vielas; 3) samazina berzi starp saskarsmes virsmām cilvēka ķermenī; 4) piedalās ķermeņa temperatūras regulēšanā augstās siltumvadītspējas un augstā iztvaikošanas siltuma dēļ.

Kopējais ūdens saturs pieauguša cilvēka organismā ir 50 —60% no tās masas, tas ir, sasniedz 40-45 l.

Ir pieņemts sadalīt ūdeni intracelulārajā, intracelulārajā (72%) un ārpusšūnu, ārpusšūnu (28%). Ekstracelulārais ūdens atrodas asinsvadu gultnes iekšpusē (kā daļa no asinīm, limfas, cerebrospinālā šķidruma) un starpšūnu telpā.

Ūdens iekļūst organismā caur gremošanas traktu šķidruma vai ūdens veidā, kas atrodas blīvāpārtikas produkti. Daļa ūdens veidojas pašā organismā vielmaiņas procesa laikā.

Kad organismā ir ūdens pārpalikums, tas ir vispārēja pārmērīga hidratācija(saindēšanās ar ūdeni), ja trūkst ūdens, tiek traucēta vielmaiņa. 10% ūdens zudums noved pie stāvokļa dehidratācija(dehidratācija), nāve iestājas, kad tiek zaudēti 20% ūdens.

Kopā ar ūdeni organismā nonāk arī minerālvielas (sāļi). Netālu 4% Sausajai pārtikas masai vajadzētu sastāvēt no minerālu savienojumiem.

Svarīga elektrolītu funkcija ir to dalība fermentatīvās reakcijās.

Nātrijs nodrošina ekstracelulārā šķidruma osmotiskā spiediena noturību, piedalās bioelektriskās membrānas potenciāla veidošanā, skābju-bāzes stāvokļa regulēšanā.

Kālijs nodrošina intracelulārā šķidruma osmotisko spiedienu, stimulē acetilholīna veidošanos. Kālija jonu trūkums kavē anaboliskos procesus organismā.

Hlors Tas ir arī vissvarīgākais anjons ārpusšūnu šķidrumā, nodrošinot pastāvīgu osmotisko spiedienu.

Kalcijs un fosfors atrodas galvenokārt kaulaudos (vairāk nekā 90%). Kalcija saturs plazmā un asinīs ir viena no bioloģiskajām konstantēm, jo ​​pat nelielas šī jona līmeņa izmaiņas var radīt nopietnas sekas organismam. Kalcija līmeņa pazemināšanās asinīs izraisa piespiedu muskuļu kontrakcijas, krampjus, un elpošanas apstāšanās dēļ iestājas nāve. Kalcija satura palielināšanos asinīs pavada nervu un muskuļu audu uzbudināmības samazināšanās, parēzes parādīšanās, paralīze un nierakmeņu veidošanās. Kalcijs ir nepieciešams kaulu veidošanai, tāpēc tas pietiekamā daudzumā ir jāpiegādā ķermenim ar pārtiku.

Fosfors piedalās daudzu vielu metabolismā, jo ir daļa no augstas enerģijas savienojumiem (piemēram, ATP). Fosfora nogulsnēšanās kaulos ir ļoti svarīga.

Dzelzs ir daļa no hemoglobīna un mioglobīna, kas ir atbildīgi par audu elpošanu, kā arī fermentiem, kas iesaistīti redoksreakcijās. Nepietiekama dzelzs uzņemšana organismā traucē hemoglobīna sintēzi. Hemoglobīna sintēzes samazināšanās izraisa anēmiju (anēmiju). Pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc dzelzs ir 10-30 mcg.

Jods organismā atrodams nelielos daudzumos. Tomēr tā nozīme ir liela. Tas ir saistīts ar faktu, ka jods ir daļa no vairogdziedzera hormoniem, kuriem ir izteikta ietekme uz visiem vielmaiņas procesiem, augšanu.un ķermeņa attīstība.

Izglītība un enerģijas patēriņš.

Organisko vielu sadalīšanās laikā izdalītā enerģija uzkrājas ATP formā, kuras daudzums organisma audos tiek uzturēts augstā līmenī. ATP ir atrodams katrā ķermeņa šūnā. Lielākais daudzums ir atrodams skeleta muskuļos - 0,2-0,5%. Jebkura šūnu darbība vienmēr precīzi sakrīt laikā ar ATP sadalīšanos.

Iznīcinātās ATP molekulas ir jāatjauno. Tas notiek enerģijas dēļ, kas izdalās ogļhidrātu un citu vielu sadalīšanās laikā.

Par ķermeņa iztērētās enerģijas daudzumu var spriest pēc siltuma daudzuma, ko tas izdala ārējai videi.

Enerģijas patēriņa mērīšanas metodes (tiešā un netiešā kalorimetrija).

Elpošanas koeficients.

Tiešā kalorimetrija balstās uz tiešu ķermeņa dzīves laikā izdalītā siltuma noteikšanu. Cilvēks tiek ievietots speciālā kalorimetriskā kamerā, kurā tiek ņemts vērā viss cilvēka ķermeņa izdalītais siltuma daudzums. Ķermeņa radīto siltumu absorbē ūdens, kas plūst caur cauruļu sistēmu, kas novietota starp kameras sienām. Metode ir ļoti apgrūtinoša, un to var izmantot īpašās zinātniskās iestādēs. Tā rezultātā tos plaši izmanto praktiskajā medicīnā. netiešā metode kalorimetrija.Šīs metodes būtība ir tāda, ka vispirms tiek noteikts plaušu ventilācijas apjoms un pēc tam absorbētā skābekļa un atbrīvotā oglekļa dioksīda daudzums. Tiek saukta izdalītā oglekļa dioksīda tilpuma attiecība pret absorbētā skābekļa tilpumu elpošanas koeficients . Pēc elpošanas koeficienta vērtības var spriest par oksidēto vielu dabu organismā.

Pēc oksidēšanās ogļhidrātu elpceļu koeficients ir 1 jo pilnīgai 1 molekulas oksidēšanai glikoze Lai sasniegtu oglekļa dioksīdu un ūdeni, ir nepieciešamas 6 skābekļa molekulas, un tiek atbrīvotas 6 oglekļa dioksīda molekulas:

С 6 Н12О 6 +60 2 = 6С0 2 +6Н 2 0

Elpošanas koeficients olbaltumvielu oksidācijai ir 0,8, tauku oksidācijai - 0,7.

Enerģijas patēriņa noteikšana ar gāzes apmaiņu. Daudzumssiltums, kas izdalās organismā, patērējot 1 litru skābekļa - skābekļa kaloriju ekvivalents - atkarīgs no oksidācijas, kādām vielām tiek izmantots skābeklis. Kaloriju ekvivalents skābeklis ogļhidrātu oksidēšanās laikā ir vienāds ar 21,13 kJ (5,05 kcal), olbaltumvielas— 20,1 kJ (4,8 kcal), tauki - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Enerģijas patēriņš cilvēkiem nosaka šādi. Cilvēks 5 minūtes elpo caur mutē ievietotu iemuti. Iemuts, kas savienots ar maisu, kas izgatavots no gumijota auduma, ir vārsti Viņi ir sakārtoti šādi Kas cilvēks elpo brīvi atmosfēras gaisu un izelpo gaisu maisā. Izmantojot gāzi stundas izmērīt izelpas apjomu gaiss. Gāzu analizatora indikatori nosaka skābekļa un oglekļa dioksīda procentuālo daudzumu gaisā, ko cilvēks ieelpo un izelpo. Pēc tam tiek aprēķināts absorbētā skābekļa daudzums un atbrīvotais oglekļa dioksīds, kā arī elpošanas koeficients. Izmantojot atbilstošo tabulu, tiek noteikts skābekļa kaloriju ekvivalents, pamatojoties uz elpošanas koeficientu, un tiek noteikts enerģijas patēriņš.

Bāzes metabolisms un tā nozīme.

BX- minimālais enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai uzturētu normālu ķermeņa darbību pilnīgas atpūtas stāvoklī, izslēdzot visas iekšējās un ārējās ietekmes, kas varētu paaugstināt vielmaiņas procesu līmeni. Pamata vielmaiņu nosaka no rīta tukšā dūšā (12-14 stundas pēc pēdējās ēdienreizes), guļus stāvoklī, ar pilnīgu muskuļu relaksāciju, temperatūras komforta apstākļos (18-20 ° C). Pamata vielmaiņu izsaka ar organisma izdalītās enerģijas daudzumu (kJ/dienā).

Pilnīga fiziskā un garīgā miera stāvoklī organisms patērē enerģiju uz: 1) pastāvīgi notiekošiem ķīmiskajiem procesiem; 2) mehāniskais darbs, ko veic atsevišķi orgāni (sirds, elpošanas muskuļi, asinsvadi, zarnas u.c.); 3) pastāvīga dziedzeru sekrēcijas aparāta darbība.

Pamata vielmaiņa ir atkarīga no vecuma, auguma, ķermeņa svara un dzimuma. Visintensīvākais bazālais metabolisms uz 1 kg ķermeņa svara tiek novērots bērniem. Pieaugot ķermeņa svaram, palielinās bazālais metabolisms. Vidējais bazālais vielmaiņas ātrums veselam cilvēkam ir aptuveni 4,2 kJ (1 kcal) uz 1 stundu uz 1 kg svara ķermeni.

Runājot par enerģijas patēriņu miera stāvoklī, ķermeņa audi ir neviendabīgi. Iekšējie orgāni aktīvāk patērē enerģiju, mazāk aktīvi muskuļu audi.

Bazālā metabolisma intensitāte taukaudos ir 3 reizes zemāka nekā pārējā ķermeņa šūnu masā. Tievi cilvēki ražo vairāk siltuma uz kgķermeņa masa nekā pilna.

Sievietēm ir zemāks bazālais metabolisms nekā vīriešiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka sievietēm ir mazāka masa un ķermeņa virsmas laukums. Saskaņā ar Rubnera likumu bazālais metabolisms ir aptuveni proporcionāls ķermeņa virsmas laukumam.

Tika atzīmētas sezonālās bazālās metabolisma vērtības svārstības - pavasarī tas palielinājās un ziemā samazinājās. Muskuļu aktivitāte izraisa metabolisma palielināšanos proporcionāli veiktā darba smagumam.

Būtiskas izmaiņas bazālajā metabolismā izraisa orgānu un ķermeņa sistēmu disfunkcijas. Ar paaugstinātu vairogdziedzera darbību, malāriju, vēdertīfu, tuberkulozi, ko papildina drudzis, palielinās bazālā vielmaiņa.

Enerģijas patēriņš fiziskās aktivitātes laikā.

Muskuļu darba laikā ievērojami palielinās ķermeņa enerģijas patēriņš. Šis enerģijas izmaksu pieaugums veido darba pieaugumu, kas ir lielāks, jo intensīvāks ir darbs.

Salīdzinot ar miegu, enerģijas patēriņš palielinās 3 reizes, lēnām ejot, un vairāk nekā 40 reizes, skrienot īsas distances sacensību laikā.

Īslaicīgas slodzes laikā enerģija tiek patērēta, oksidējoties ogļhidrātiem. Ilgstošas ​​muskuļu slodzes laikā organisms sadala galvenokārt taukus (80% no visas nepieciešamās enerģijas). Trenētiem sportistiem muskuļu kontrakciju enerģiju nodrošina tikai tauku oksidēšanās. Personai, kas nodarbojas ar fizisku darbu, enerģijas izmaksas pieaug proporcionāli darba intensitātei.

UZTURS.

Ķermeņa enerģijas izmaksu papildināšana notiek ar barības vielu palīdzību. Pārtikai jābūt olbaltumvielām, ogļhidrātiem, taukiem, minerālsāļiem un vitamīniem nelielos daudzumos un pareizā proporcijā. Sagremojamībabarības vielas ir atkarīgaspar organisma individuālajām īpašībām un stāvokli, par pārtikas daudzumu un kvalitāti, par tās dažādu sastāvdaļu attiecību un pagatavošanas metodi. Augu barība ir mazāk sagremojama nekā dzīvnieku izcelsmes produkti, jo augu pārtika satur vairāk šķiedrvielu.

Olbaltumvielu diēta veicina barības vielu uzsūkšanos un sagremojamību. Kad pārtikā dominē ogļhidrāti, samazinās olbaltumvielu un tauku uzsūkšanās. Augu izcelsmes produktu aizstāšana ar dzīvnieku izcelsmes produktiem pastiprina vielmaiņas procesus organismā. Ja dārzeņu vietā dodat olbaltumvielas no gaļas vai piena produktiem un rupjmaizes vietā no kviešu maizes, tad pārtikas produktu sagremojamība ievērojami palielinās.

Tādējādi, lai nodrošinātu cilvēka pareizu uzturu, ir jāņem vērā pārtikas produktu uzsūkšanās pakāpe organismā. Turklāt pārtikā obligāti jābūt visām neaizvietojamām (būtiskām) uzturvielām: olbaltumvielām un neaizvietojamām aminoskābēm, vitamīniem,ļoti nepiesātinātās taukskābes, minerālvielas un ūdens.

Lielāko daļu pārtikas (75-80%) veido ogļhidrāti un tauki.

Diēta- personai dienā nepieciešamo pārtikas produktu daudzums un sastāvs. Tam ir jāpapildina ķermeņa ikdienas enerģijas patēriņš un jāiekļauj visas uzturvielas pietiekamā daudzumā.

Lai sastādītu pārtikas devas, ir jāzina olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu saturs pārtikas produktos un to enerģētiskā vērtība. Izmantojot šos datus, ir iespējams izveidot zinātniski pamatotu diētu dažāda vecuma, dzimuma un profesiju cilvēkiem.

Diēta un tās fizioloģiskā nozīme. Ir nepieciešams ievērot noteiktu diētu un pareizi to organizēt: pastāvīgas ēdienreizes stundas, atbilstoši intervāli starp tām, ikdienas uztura sadalījums dienas laikā. Jums vienmēr vajadzētu ēst noteiktā laikā, vismaz 3 reizes dienā: brokastis, pusdienas un vakariņas. Brokastu enerģētiskajai vērtībai vajadzētu būt aptuveni 30% no kopējā uztura, pusdienām - 40-50%, bet vakariņām - 20-25%. Vakariņas ieteicams ieturēt 3 stundas pirms gulētiešanas.

Pareizs uzturs nodrošina normālu fizisko attīstību un garīgo aktivitāti, paaugstina organisma veiktspēju, reaktivitāti un izturību pret apkārtējās vides ietekmi.

Saskaņā ar I. P. Pavlova mācībām par nosacītajiem refleksiem cilvēka ķermenis pielāgojas noteiktam ēšanas laikam: parādās apetīte un sāk izdalīties gremošanas sulas. Pareizi intervāli starp ēdienreizēm nodrošina sāta sajūtu šajā laikā.

Ēšana trīs reizes dienā parasti ir fizioloģiska. Tomēr priekšroka dodama četrām ēdienreizēm dienā, kas uzlabo uzturvielu, īpaši olbaltumvielu, uzsūkšanos, starp ēdienreizēm nav izsalkuma sajūtas un tiek uzturēta laba apetīte. Šajā gadījumā brokastu enerģētiskā vērtība ir 20%, pusdienas - 35%, pēcpusdienas uzkodas - 15%, vakariņas - 25%.

Sabalansēta diēta. Uzturs tiek uzskatīts par racionālu, ja nepieciešamība pēc pārtikas ir pilnībā apmierināta kvantitatīvā un kvalitatīvā izteiksmē un tiek kompensētas visas enerģijas izmaksas. Tas veicina pareizu organisma augšanu un attīstību, paaugstina tā izturību pret ārējās vides kaitīgo ietekmi, veicina organisma funkcionālo spēju attīstību un palielina darba intensitāti. Racionāls uzturs ietver pārtikas devu un diētu izstrādi saistībā ar dažādām populācijām un dzīves apstākļiem.

Kā jau norādīts, veselīga cilvēka uztura pamatā ir ikdienas uztura devas. Pacienta diētu un diētu sauc par diētu. Katrs diēta ir noteiktas uztura sastāvdaļas, un to raksturo šādas īpašības: 1) enerģētiskā vērtība; 2) ķīmiskais sastāvs; 3) fizikālās īpašības (tilpums, temperatūra, konsistence); 4) diēta.

Vielmaiņas un enerģijas regulēšana.

Nosacītas refleksu izmaiņas vielmaiņā un enerģijā tiek novērotas cilvēkiem pirms starta un pirms darba stāvoklī. Sportisti pirms sacensību sākuma un strādnieks pirms darba piedzīvo vielmaiņas un ķermeņa temperatūras paaugstināšanos, skābekļa patēriņa pieaugumu un oglekļa dioksīda izdalīšanos. Var izraisīt nosacītu refleksu metabolisma izmaiņas, enerģija un termiskie procesi cilvēkiem ir verbāls stimuls.

Nervu ietekme vielmaiņas un enerģijas sistēmas procesi organismā veic vairākos veidos:

Tieša nervu sistēmas (caur hipotalāmu, eferentiem nerviem) ietekme uz audiem un orgāniem;

Netieša nervu sistēmas ietekme caurhipofīze (somatotropīns);

Netiešsnervu sistēmas ietekme caur tropu hormoni hipofīzes un perifēro dziedzeru iekšējo sekrēcija;

Tieša ietekme uz nerviem sistēma (hipotalāmu) uz endokrīno dziedzeru darbību un caur tiem vielmaiņas procesiem audos un orgānos.

Galvenā centrālās nervu sistēmas nodaļa, kas regulē visa veida vielmaiņas un enerģijas procesus, ir hipotalāmu. Izteiktu ietekmi uz vielmaiņas procesiem un siltuma veidošanos atstāj iekšējie dziedzeri sekrēciju. Virsnieru garozas un vairogdziedzera hormoni lielos daudzumos palielina katabolismu, t.i., olbaltumvielu sadalīšanos.

Ķermenis skaidri parāda nervu un endokrīno sistēmu ciešo savstarpēji saistīto ietekmi uz vielmaiņas un enerģijas procesiem. Tādējādi simpātiskās nervu sistēmas uzbudinājums ne tikai tieši stimulē vielmaiņas procesus, bet arī palielina vairogdziedzera un virsnieru hormonu (tiroksīna un adrenalīna) sekrēciju. Pateicoties tam, vielmaiņa un enerģija tiek vēl vairāk uzlabota. Turklāt šie hormoni paši paaugstina simpātiskās nervu sistēmas tonusu. Būtiskas izmaiņas vielmaiņā Un siltuma apmaiņa notiek, ja organismā ir deficīts hormonu endokrīno dziedzeru. Piemēram, tiroksīna trūkums izraisa bazālā metabolisma samazināšanos. Tas ir saistīts ar skābekļa patēriņa samazināšanos audos un siltuma ražošanas samazināšanos. Tā rezultātā ķermeņa temperatūra pazeminās.

Endokrīno dziedzeru hormoni ir iesaistīti vielmaiņas regulēšanā Un enerģiju, mainot šūnu membrānu caurlaidību (insulīnu), aktivizējot organisma enzīmu sistēmas (adrenalīns, glikagons utt.) un ietekmēšana uz to biosintēzi (glikokortikoīdi).

Tādējādi vielmaiņas un enerģijas regulēšanu veic nervu un endokrīnās sistēmas, kas nodrošina organisma pielāgošanos mainīgajiem vides apstākļiem.

Metabolisms un enerģija ietver sarežģītu bioķīmisku reakciju kompleksu, ko parastam cilvēkam var būt diezgan grūti saprast. Šis raksts palīdzēs saprast, kādi procesi notiek organismā ar nepieciešamajiem savienojumiem, ko lietojam kopā ar pārtiku un kas ietekmē vielmaiņu.

Enerģijas apmaiņa un vielmaiņa notiek saskaņā ar vispārējo shēmu:

• vielu iekļūšana organismā, tās transformācija un uzsūkšanās;
• lietošana organismā;
• pārpalikuma izvešana vai uzglabāšana.

Visi vielmaiņas procesi ir sadalīti 2 veidos:

1. Asimilācija (plastiskā vielmaiņa, anabolisms) ir organismam raksturīgu savienojumu veidošanās no tajā nonākušām vielām.
2. Disimilācija ir sarežģītu organisko savienojumu sadalīšanās process vienkāršākos, no kuriem pēc tam veidosies jaunas, īpašas vielas. Disimilācijas reakcijas notiek ar enerģijas izdalīšanos, tāpēc šāda veida procesu kombināciju sauc arī par enerģijas apmaiņu vai katabolismu.

Šie procesi ir pretēji viens otram, bet ir cieši saistīti. Tie plūst nepārtraukti, nodrošinot normālu dzīves darbību. Nervu sistēma ir atbildīga par vielmaiņas un enerģijas regulēšanu. Galvenā centrālās nervu sistēmas nodaļa, kas kontrolē visu veidu vielmaiņu, ir hipotalāms.

Galvenie veidi

Atkarībā no savienojumu formām, kas organismā tiek pārveidotas, izšķir vairākus metabolisma veidus. Katram no tiem ir sava specifika.

Vāveres

Olbaltumvielas vai peptīdi ir polimēri, ko veido aminoskābes.

Veic daudzas svarīgas funkcijas:

• strukturāls (klāts audu šūnu struktūrā, kas veido cilvēka ķermeni);
• fermentatīvs (enzīmi ir olbaltumvielas, kas iesaistītas gandrīz visos bioķīmiskos procesos);
• motors (aktīna un miozīna peptīdu mijiedarbība nodrošina visas kustības);
• enerģisks (sadalās, atbrīvo enerģiju);
• aizsargājošs (olbaltumvielas - imūnglobulīni ir iesaistīti imunitātes veidošanā);
• piedalīties ūdens-sāls līdzsvara regulēšanā;
• transports (nodrošina gāzu, bioloģiski aktīvo vielu, medikamentu u.c. piegādi).

Nokļūstot organismā ar pārtiku, olbaltumvielas sadalās aminoskābēs, no kurām pēc tam tiek sintezēti jauni organismam raksturīgi peptīdi. Ar zemu olbaltumvielu uzņemšanu ar pārtiku organisms var ražot 10 no 20 neaizvietojamajām aminoskābēm, bet pārējās ir neaizstājamas.

Olbaltumvielu metabolisma posmi:

• olbaltumvielu uzņemšana no pārtikas;
• peptīdu sadalīšanās līdz aminoskābēm kuņģa-zarnu traktā;
• pēdējo pārvietošana uz aknām;
• aminoskābju sadalījums audos;
• specifisku peptīdu biosintēze;
• neizmantoto aminoskābju izvadīšana no organisma sāļu veidā.

Tauki

Cilvēka ķermeņa vielmaiņas un enerģijas veidi ietver tauku vielmaiņu. Tauki ir glicerīna un taukskābju savienojumi. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka to lietošana nav nepieciešama, lai ķermenis darbotos pareizi. Tomēr daži šādu vielu veidi satur nozīmīgus pretsklerozes komponentus.

Tauki, būdami svarīgs enerģijas avots, palīdz saglabāt organismā olbaltumvielas, kuras sāk izmantot to iegūšanai, ja trūkst ogļhidrātu un lipīdu. Tauki nepieciešami vitamīnu A, E, D uzsūkšanai. Lipīdi ir arī citoplazmā un šūnu sieniņā.

Tauku bioloģisko vērtību nosaka taukskābju veids, ar kādu tie veidojušies. Šīs skābes var būt divu veidu:

1. Piesātinātie, kuru struktūrā nav dubultsaišu, tiek uzskatīti par kaitīgākajiem, jo ​​pārmērīga šāda veida skābes saturošu pārtikas produktu lietošana var izraisīt aterosklerozi, aptaukošanos un citas slimības. Klāt sviestā, krējumā, pienā, treknā gaļā.
2. Nepiesātināts - labvēlīgs ķermenim. Tie ietver Omega-3, -6 un -9 skābes. Tie palīdz stiprināt imūnsistēmu, atjauno hormonālo līmeni, novērš holesterīna nogulsnēšanos, uzlabo ādas, nagu un matu izskatu. Šādu savienojumu avoti ir dažādu augu eļļas un zivju eļļa.

Lipīdu metabolisma posmi:

• tauku uzņemšana organismā;
• sadalīšanās kuņģa-zarnu traktā līdz glicerīnam un taukskābēm;
• lipoproteīnu veidošanās aknās un tievajās zarnās;
• lipoproteīnu transportēšana audos;
• specifisku šūnu lipīdu veidošanās.

Liekie tauki tiek nogulsnēti zem ādas vai ap iekšējiem orgāniem.

Ogļhidrāti

Ogļhidrāti vai cukuri ir galvenais enerģijas avots organismā.

Ogļhidrātu vielmaiņas procesi:

• ogļhidrātu pārvēršana kuņģa-zarnu traktā vienkāršos cukuros, kas pēc tam tiek absorbēti;
• glikozes pārvēršana glikogēnā, uzglabāšana aknās un muskuļos vai izmantošana enerģijas ražošanai;
• glikogēna pārvēršana glikozē aknās, ja cukura līmenis asinīs pazeminās;
• glikozes radīšana no komponentiem, kas nav ogļhidrāti;
• glikozes pārvēršana taukskābēs;
• glikozes skābekļa sadalīšanās līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim.

Pārmērīgas ar glikozi bagātas pārtikas patēriņa gadījumā ogļhidrāti tiek pārvērsti lipīdos. Tie tiek nogulsnēti zem ādas un var tikt izmantoti, lai tālāk pārveidotu enerģiju šūnās.

Ūdens un minerālsāļu nozīme

Ūdens-sāls metabolisms ir ūdens un minerālvielu uzņemšanas, lietošanas un izvadīšanas procesu komplekss. Lielākā daļa šķidruma nonāk organismā no ārpuses. Un tas nelielos daudzumos izdalās arī organismā barības vielu sadalīšanās laikā.

Ūdens funkcijas organismā:

• strukturāls (nepieciešama visu audu sastāvdaļa);
• vielu šķīdināšana un transportēšana;
• nodrošināt daudzas bioķīmiskas reakcijas;
• būtiska bioloģisko šķidrumu sastāvdaļa;
• nodrošina ūdens-sāls līdzsvara noturību un piedalās termoregulācijā.

Šķidrums tiek izvadīts no organisma caur plaušām, sviedru dziedzeriem, urīnceļu sistēmu un zarnām.

No pārtikas iegūtos minerālsāļus var iedalīt makro- un mikroelementos. Pirmie ietver minerālvielas, kas satur ievērojamu daudzumu - magniju, kalciju, nātriju, fosforu un citus. Mikroelementi organismam nepieciešami ļoti mazos daudzumos. Tie ietver dzelzi, mangānu, cinku, jodu un citus elementus.

Minerālu trūkums var negatīvi ietekmēt dažādu ķermeņa sistēmu darbību. Tādējādi ar magnija un kālija deficītu tiek novēroti centrālās nervu sistēmas un muskuļu (ieskaitot miokarda) darbības traucējumi. Kalcija un fosfora trūkums var ietekmēt kaulu stiprumu, un joda trūkums var ietekmēt vairogdziedzera darbību. Ūdens un sāls līdzsvara pārkāpumi var izraisīt urolitiāzi.

Vitamīni

Vitamīni ir liela vienkāršu savienojumu grupa, kas nepieciešama visu ķermeņa sistēmu pilnīgai darbībai.

Vitamīnus iedala 2 grupās:

• ūdenī šķīstošs (B vitamīni, vitamīns C un PP), kas organismā neuzkrājas;
• taukos šķīstošs (A, D, E), kam ir līdzīga uzkrāšanās īpašība.

Atsevišķus savienojumus (vitamīnu B12, folijskābi) ražo zarnu mikroflora. Daudzi vitamīni ir daļa no dažādiem fermentiem, bez kuriem nevar veikt bioķīmiskos procesus.

Vitamīnu metabolisma posmi:

• uzņemšana no pārtikas;
• pārvietošanās uz uzkrāšanas vai izmešanas vietu;
• pārveide par koenzīmu (ne-olbaltumvielu izcelsmes fermenta sastāvdaļa);
• koenzīma un apoenzīma kombinācija (enzīma proteīna daļa).

Ja trūkst kāda vitamīna, veidojas hipovitaminoze, ja ir pārpalikums – hipervitaminoze.

Enerģijas apmaiņa

Enerģijas vielmaiņa (katabolisms) ir kompleksu barības vielu sadalīšanās reakciju komplekss vienkāršākos ar enerģijas izdalīšanos, bez kura nav iespējama augšana un attīstība, kustība un citas dzīvības izpausmes. Iegūtā enerģija tiek uzkrāta ATP formā (universāls enerģijas avots dzīvos organismos), kas atrodas visās šūnās.

Enerģijas daudzumu, kas izdalās pēc ēdiena ēšanas, sauc par tā enerģētisko vērtību. Šo rādītāju mēra kilokalorijās (kcal).

Enerģijas apmaiņa notiek vairākos posmos:

1. Sagatavošanas. Tas ietver sarežģītu barības vielu sadalīšanos kuņģa-zarnu traktā vienkāršākos.
2. Anoksiskā fermentācija ir glikozes pārveidošana bez skābekļa līdzdalības. Process notiek šūnu citoplazmā. Šī posma galaprodukti ir 2 ATP molekulas, ūdens un pirovīnskābe.
3. Skābekļa vai aerobā stadija. Tas notiek mitohondrijās (īpašās šūnu organellās), savukārt pirovīnskābe sadalās ar skābekļa līdzdalību, veidojot 36 ATP molekulas.

Termoregulācija

Termoregulācija ir dzīva organisma spēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru, kas ir svarīgs siltuma apmaiņas rādītājs. Lai šis rādītājs būtu stabils, jāsaglabā vienlīdzība starp siltuma pārnesi un siltuma ražošanu.

Siltuma ražošana ir siltuma izdalīšanās organismā. Tās avots ir audi, kuros notiek reakcijas, kas atbrīvo enerģiju. Tādējādi aknām ir svarīga loma termoregulācijā, jo tajās tiek veikti daudzi bioķīmiski procesi.

Siltuma pārnese vai fiziskā regulēšana var notikt trīs veidos:

• siltuma vadīšana – siltuma pārnese uz vidi un priekšmetiem, kas saskaras ar ādu;
• termiskais starojums - siltuma pārnese uz gaisu un apkārtējiem objektiem, izstarojot infrasarkanos (termiskos) starus;
• Iztvaikošana ir siltuma pārnese, iztvaicējot mitrumu caur sviedriem vai elpošanas laikā.

Kas ietekmē vielmaiņas procesu

Katra konkrētā organisma metabolismam ir savas īpatnības. Metabolisma ātrumu nosaka vairāki faktori:

• dzimums (parasti vīriešiem vielmaiņas procesi norit nedaudz ātrāk nekā sievietēm);
• ģenētiskais faktors;
• muskuļu masas proporcija (cilvēkiem ar attīstītiem muskuļiem nepieciešams vairāk enerģijas, lai strādātu muskuļi, tāpēc notiekošie procesi noritēs ātrāk);
• vecums (gadu gaitā vielmaiņas ātrums samazinās);
• hormonālais fons.

Uzturam ir milzīga ietekme uz vielmaiņas procesu. Šeit svarīga ir gan diēta, gan ēdiena uzņemšana. Lai organisms darbotos pareizi, nepieciešams optimāls uzņemto olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu, vitamīnu, minerālvielu un šķidruma daudzums. Svarīgi atcerēties, ka labāk ēst pamazām, bet bieži, jo garie pārtraukumi starp ēdienreizēm veicina vielmaiņas palēnināšanos un līdz ar to var izraisīt aptaukošanos.