Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Обмен веществ в организме человека: Обмен веществ в организме человека

Содержание

Урок 1. обмен веществ – главный признак жизни — Биология — 6 класс

Биология, 6 класс

Урок 1. Обмен веществ – главный признак жизни

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

  1. Обязательным условием жизни является обмен веществ и энергии.
  2. Обменные процессы, происходящие в организме человека, животных и растений, являются частью общего круговорота веществ в природе.
  3. Узнаете о процесс создания и образования сложных веществ в тканях и клетках организма.

Тезаурус

Обмен веществ – это процессы поступления нужных организму веществ, их сложных превращений внутри и выведения ненужных веществ в окружающую среду. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Гетеротрофы – (др.-греч. heteros – «различный» и trophos – «питание») – организмы, которые питаются готовыми органическими веществами и не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.

Автотрофы — (др.-греч. αὐτός — сам + τροφή — пища) — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.

*Ассимиляция (Образование веществ) — совокупность процессов синтеза веществ в живом организме.

*Диссимиляция (Разрушение веществ) — это комплекс химических реакций, в которых происходит постепенный распад сложных органических веществ до более простых.

Основная и дополнительная литература по теме урока

  1. Биология. Линия жизни. 5–6 класс / В. В. Пасечник, С. В. Суматохин, Г. С. Калинова, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк – М.: Просвещение, 2018.
  2. Биология в схемах и таблицах / А.Ю. Ионцева, А.В. Торгалов.
  3. Введение в биологию: Неживые тела. Организмы : учеб. Для уч – ся 5–6 кл. общеобразоват. учеб. заведений / А.И. Никишов. – М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2012.
  4. Биология. Живой организм. 5 – 6 классы: учебник для общеобразовательных учреждений с приложением на электронном носителе / Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко, И. Я. Колесникова. – М.: Просвещение, 2013.
  5. Биология. Обо всем живом. 5 класс: учебник / С. Н. Ловягин, А. А. Вахрушев, А. С. Раутиан. – М.: Баласс, 2014.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

С момента рождения и до смерти в организме происходит обмен веществ и энергии. Для этого из окружающей среды в любой живой организм какие – то вещества должны поступать, а какие – то должны выделяться. Но за счёт каких процессов это возможно? Сегодня на уроке мы будем искать ответ на этот вопрос.

Мы восхищаемся великим разнообразием живых существ. Все они отличаются друг от друга цветом, формой, величиной, строением. Но объединяет всех их одно – жизнь.

Проникнуть в тайны жизни человек пытался давно. Было доказано, что различие между живой и неживой природой заключается в особом строении живого существа и в специфических химических процессах, постоянно происходящих между организмом и внешней средой. Совокупность этих процессов и представляет собой основу жизни.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Распределите живые организмы по типам питания.

Гетеротрофы
Автотрофы

Варианты ответов:

Кактус.

Подсолнечник.

Шиповник.

Берёза.

Человек.

Жук.

Пшеница.

Собака.

Осьминог.

Чайка.

Правильный вариант ответа:

Гетеротрофы
Автотрофы

Человек

Жук

Собака

Осьминог

Чайка

Кактус

Подсолнечник

Шиповник

Берёза

Пшеница

Задание 2. Распределите элементы по группам. Что такое обмен веществ? Каково его значение для организма?

Значение обмена веществ для организма

Обмен веществ это процесс

Варианты ответов:

Выведение вещества из организма.

Без обмена веществ невозможно поступление веществ в организм.

Потребления, превращения, использования и выделения вещества.

Без обмена веществ невозможен рост и обновление клеток организма.

Поступления вещества в организм.

Правильный вариант:

Значение обмена веществ для организма

Обмен веществ это процесс

  • Без обмена веществ невозможно поступление веществ в организм.
  • Без обмена веществ невозможен рост и обновление клеток организма.
  • Выведение вещества из организма.
  • Потребления, превращения, использования и выделения вещества.
  • Поступления вещества в организм.

Cверхточный биосенсор для изучения обмена веществ в организме

Московские ученые совместно с зарубежными коллегами создали новый биосенсор для наблюдения за процессами метаболизма в живых организмах. Он обнаруживает сверхнизкие концентрации пероксида водорода, регулирующего обмен веществ. Изучать пероксид водорода трудно, ведь его молекулы живут максимум несколько секунд. Биохимический зонд HyPer7 оказался в 30 раз чувствительнее и в 80 раз быстрее предшественников. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Перекись водорода — одна из важнейших молекул в организме живых существ. Она образуется в процессе метаболизма, а также выделяется специализированными ферментными системами. В организме это соединение регулирует работу различных биохимических процессов, но при слишком высоком его содержании может произойти так называемый окислительный стресс — избыток активных форм кислорода в организме. Он участвует в развитии многих заболеваний, таких как воспалительные, онкологические и нейродегенеративные. Регуляторную функцию молекулы выполняют, находясь в чрезвычайно низких концентрациях, из-за высокой скорости реакции они живут максимум несколько секунд. Эти особенности перекиси водорода сильно затрудняют изучение ее влияния на метаболизм и возникновение патологий.

Разработка российских ученых — плод многолетней работы над биосенсорами, позволяющими наблюдать за пероксидом водорода в клетке с помощью оптики, например микроскопа. Первое поколение отечественных зондов получило мировое признание и расширило знания ученых в области метаболизма, но имело существенный недостаток: они не могли обнаружить сверхнизкие концентрации h3О2, с помощью которых реализуется большинство ее функций. Также результаты наблюдения могли быть неточными из-за того, что работа сенсора сильно зависела от кислотности среды.

Обычно биосенсоры — это приборы, которые находят химические соединения с помощью веществ, реагирующих на эти соединения. Например, биосенсоры используются для измерения количества сахара или алкоголя в крови. Но биосенсоры, о которых идет речь в исследовании, являются белковыми молекулами. В основе такого зонда ученые использовали зеленый флуоресцентный белок GFP, способный поглощать свет и через несколько наносекунд испускать его обратно с немного увеличенной длиной волны, то есть «светиться». Такой белок сшивается с другим белком, OxyR, природным сенсором пероксида водорода. «Свечение» (флуоресценция) GFP меняет свойства при взаимодействии зонда с перекисью водорода. OxyR есть почти у всех бактерий. Поскольку исследователи не знали заранее, какой из белков окажется наиболее чувствительным, то выбрали для эксперимента 11 OxyR из разных неродственных друг другу видов микроорганизмов. В итоге сверхчувствительный сенсор получился при сшивании флуоресцентного белка GFP с белком OxyR, содержащимся в бактерии менингококк Neisseria meningitidis, обитающей в носоглотке человека и вызывающей менингит и назофарингит. OxyR этой бактерии реагирует на окисление пероксидом водорода, но при этом нечувствителен к другим активным формам кислорода.

«По-видимому, менингококк в процессе эволюции выработал сверхчувствительный OxyR, строго избирательный к пероксиду водорода. Это нужно для того, чтобы заранее чувствовать активацию нейтрофилов и макрофагов, иммунных клеток организма хозяина, использующих пероксид водорода, чтобы убить бактерию. В ответ менингококк способен усиливать свои антиоксидантные системы, защищающие его от окислительного стресса»,— рассказывает Всеволод Белоусов, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор биологических наук, заведующий отделом метаболизма и редокс-биологии ИБХ им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, и. о. директора Федерального центра мозга и нейротехнологий Минздрава России.

По словам ученого, новый зонд HyPer7 — настоящий прорыв в сфере биосенсоров: «Мы получили уникальный индикатор с высокой яркостью и коротким временем отклика, реагирующий на сверхнизкие концентрации перекиси водорода, при этом не зависящий от кислотной среды. HyPer7 оказался в 30 раз чувствительнее и в 80 раз быстрее предыдущих версий».

С помощью сенсора авторам работы уже удалось изучить детали перемещения молекул h3О2 внутри клетки, исследовать роль градиентов пероксида водорода в движении клеток и при повреждении тканей. Разработка биохимиков позволит визуализировать перекись водорода в клетках, тканях и органах и исследовать роль этой молекулы в нормальных биохимических процессах. Также будет изучена роль перекиси водорода в возникновении и развитии ишемических, нейродегенеративных, воспалительных и онкологических заболеваний, которые тесно связаны с окислительным стрессом. В исследовании российским ученым помогали коллеги из Бельгии, Франции, Германии и США.

По материалам статьи Ultrasensitive Genetically Encoded Indicator for Hydrogen Peroxide Identifies Roles for the Oxidant in Cell Migration and Mitochondrial Function; Valeriy V. Pak, Daria Ezeria, Olga G. Lyublinskaya, Sophie Vriz, Joris Messens, Vsevolod V. Belousov et al., журнал Cell Metabolism, март 2020 г.

Кратко об обмене веществ | Библиотека sportivnoepitanie.ru

Хороший обмен веществ, плохой обмен веществ, стимулирование или ускорение обмена веществ и т.п. Данные понятия на слуху у каждого, при этом употребляем мы их чаще всего, не осознавая на самом деле, что же они значат, и трактуем их неправильно, поскольку обмен веществ – это далеко не процесс пищеварения, как все полагают.

Обмен веществ или по-другому метаболизм является основой всех жизненно важных процессов, протекающих в нашем теле. Под метаболизмом, грубо говоря, понимают все биохимические процессы, происходящие внутри клеток. Другими словами: то, из чего состоит наша пища, усваивается внутри клеток, т.е. распадается и используются для построения чего-то нового.

Наш организм заботится о себе сам, используя поступившие с пищей макро- и микроэлементы, витамины и минералы или прибегая к помощи уже имеющихся резервов. Все это необходимо для обеспечения надлежащей работы всех систем и органов и оптимального протекания всех процессов. При этом особую роль в обмене веществ играют гормоны и ферменты. Именно нервная и гормональная системы организма регулируют все обменные процессы. Влияют на метаболизм и факторы окружающей среды, к примеру, температура. При этом самым важным органом для всех обменных процессов является печень.

​Обмен веществ – это не процесс пищеварения

Чтобы должным образом выполнять все свои задачи, наш организм нуждается в энергии. Ее источниками являются такие макронутриенты, как углеводы, жиры и белки, которые поступают с продуктами питания.

Безусловно, процесс пищеварения в какой-то мере является предпосылкой для обмена веществ, поскольку именно в желудке и кишечнике питательные вещества расщепляются на составляющие: углеводы – до простых сахаров, белки или тот же протеин – до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицеридов. Происходит это в силу того, что кишечник в состоянии усваивать нутриенты только в расщепленной форме, которая способствует их последующему впитыванию в кишечнике и всасыванию в кровь.

Кровоток выступает в роли своеобразного распределителя питательных веществ во все клетки организма. Именно поэтому, когда речь заходит об обмене веществ, имеется в виду процесс, наступающий после пищеварения, всасывания в кровоток и попадания в клетки, т.е. процесс, происходящий внутри клетки.

Основные фигуранты обмена веществ: углеводы, белки, жиры, минералы

Существуют различные виды обмена веществ, в зависимости от того, что перерабатывается:

  • Углеводный обмен

    В процессе пищеварения сложные углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до простых сахаров. Молекулы сахара попадают через кровь в клетки, где собственно и происходит углеводный обмен. Из простых сахаров наше тело получает энергию. В случае если, энергии достаточно, они накапливаются в печени и мышцах, соединяясь снова в полисахариды.

  • Белковый обмен

    В процессе расщепления белка получаются аминокислоты, которые также через кровь попадают в клетки. Там они служат либо источником «топлива», либо материалом для построения мышц, а также образования гормонов и ферментов. Именно поэтому самым популярным продуктом в спортивном питании является протеин.

  • Жировой обмен

    Жир используется в качестве источника энергии, а также как основной накопитель энергии. Кроме того, он участвует в образовании гормонов и сигнальных веществ, а то, в чем наше тело не нуждается, откладывается в жировых клетках на «черный день».

  • Обмен минералов

    В качестве примера можно привести обмен кальция и фосфора, участвующих в укреплении костной и зубной ткани. Кроме того, ионы кальция незаменимы при обеспечении работы мышц.

Анаболический и катаболический обмен веществ

В связке с обменом веществ часто используются понятия анаболизм и катаболизм, которые являются формами метаболизма.

  • Анаболизм

    Так называют процесс образования веществ в организме всех живых существ. В качестве примера можно привести углеводный обмен: часть простых сахаров, проникающих в клетки из кровотока, снова образуют в печени и мышцах полисахариды и накапливаются в них именно в такой форме.

    Часто под анаболизмом в узком смысле понимают белковый обмен на уровне мышечной ткани.

  • Катаболизм

    Под катаболизмом понимают расщепление сложных веществ до простых с целью производства энергии. Другими словами: накапливаемые питательные вещества, в случае острой необходимости, распадаются на составляющие и используются в качестве источника энергии.

    В условиях анаболзизма простые сахара соединяются до полисахаридов и накапливаются в печени и мышцах, а в условиях катаболизма они расщепляются до глюкозы и используются как топливо для мышц.

  • Нарушение обмена веществ

    Нарушение обмена веществ происходит тогда, когда усвоение некоторых веществ протекает не так как следует. Такие процессы провоцируют развитие различных заболеваний. К примеру, формирование сахарного диабета связано с нарушением углеводного обмена.

  • Обмен веществ в покое

    Человек нуждается в большом количестве энергии для поддержания оптимальной работы всех систем организма в любом состоянии, в первую очередь состояния покоя. Именно поэтому существует такое понятие, как обмен веществ в состоянии покоя, который генетически обусловлен. Не зря есть люди, у которых от рождения быстрый обмен веществ, что позволяет им питаться как угодно и при этом не переживать за лишние килограммы, поскольку хороший метаболизм позволяет им это делать. Таких людей можно назвать везунчиками, в отличие от тех, кто изначально страдает от того, что обмен веществ настолько медленный, что даже при условии правильного питания тяжело следить за своим весом. Таким образом, данный процесс различен от человека к человеку и варьируется от 800 до 4700 ккал, сжигаемых в состоянии покоя.

Что влияет на обмен веществ?

  • Половая принадлежность

    В основном у мужчин мышечной массы больше, чем жировых отложений, поэтому чаще всего у них более быстрый обмен веществ, чем у женщин.

  • Возраст

    Как известно, сухая мышечная масса всегда сжигает больше калорий, чем жировая ткань. Поскольку по мере взросления объем мышц сокращается, снижается и скорость сжигания калорий и соответственно замедляется метаболизм. Чтобы предупредить наступление таких процессов, необходимо по возможности больше двигаться и тренироваться, особенно актуально это для всех, кому уже исполнилось 25 лет.

  • Генетическая предрасположенность

    Некоторым везет с рождения и у них быстрый обмен веществ. Такие люди даже не задумываются о том, что едят, поскольку хороший метаболизм справляется со всем, чтобы они не съели. Но это вовсе не значит, что те, кому не так посчастливилось, должны смириться с реальностью и ничего не делать, чтобы улучшить положение дел. В помощь людям с медленным метаболизмом существуют нагрузки, направленные на увеличение силы и выносливости, что значительно помогает ускорить обмен веществ.

  • Жизненные обстоятельства

    Некоторые жизненные обстоятельства могут оказать влияние на метаболизм. К примеру, прием медикаментов, в особенности тех, которые направлены на борьбу с депрессией, может спровоцировать замедление метаболизма. Такой же эффект оказывает пропуск отдельных приемов пищи, а также голодание.

    Если вы пропускаете прием пищи, ваше тело переходит в «режим выживания». В таких условиях замедляется обмен веществ с целью экономии калорий, поскольку существует нехватка продуктов питания, из которых можно черпать энергию для работы. Поэтому ни в коем случае нельзя практиковать такую схему питания и стараться питаться маленькими каждые два-три часа, полезные перекусы здесь являются очень кстати.

Итак, обмен веществ – это чрезвычайно сложное сплетение отдельных процессов внутри каждой клетки, от которых зависит надлежащее функционирование всех систем и органов нашего тела. Если обмен веществ нарушен, страдает организм, поэтому крайне важно поддерживать правильный метаболизм. В случае если, у вас уже есть проблемы, то прочитайте нашу статью о том, как повлиять на обмен веществ.

Протеин

Купить

Спортивные батончики

Купить

Спортивные батончики

Купить

Витамины и минералы

Купить

FIT KIT

Купить

BombBar

Купить

Chikalab

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

VP laboratory

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

FitaFlex

Купить

BSN

Купить

Optimum Nutrition

Купить

Cobra Labs

Купить

5.3.2.Обмен веществ в организме человека

В организме человека непрерывно протекают водный, минеральный (солевой), белковый, жировой и углеводный обмены.

Энергетические запасы непрерывно уменьшаются в процессе жизнедеятельности организма и пополняются за счет пищи. Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом.

Количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам человека. Для составления норм питания необходимо учитывать запас энергии в питательных веществах, их энергетическую ценность.

Совокупность ферментативных химических реакций в организме называется обменом веществ (метаболизмом):

 

Уровень содержания аминокислот в крови регулирует печень. В печени происходит разложение излишка аминокислот. Из образовавшегося аммиака синтезируется мочевина, которая затем выводится почками и кожей. Остатки аминокислот используются  как энергетический материал  и  преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген. В клетках белки распадаются до углекислого газа, воды, мочевины, мочевой кислоты и др. Они выводятся из организма.

Углеводы являются основным источником энергии в организме. При расщеплении 1 г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии. Часть глюкозы попадает в печень, где превращается в гликоген. Другая часть превращается в жиры. Основная часть глюкозы окисляется до диоксида углерода и воды. Гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения.

Уровень глюкозы в крови регулируется гормонами, в том числе инсулином. При недостатке инсулина уровень глюкозы повышается, что ведет к сахарному диабету. Инсулин тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени. Другой гормон поджелудочной железы – глюкагон  способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая ее содержание в крови.

1 г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем 1 г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и даже получить АТФ без окисления за счет гликолиза.

Жиры содержат незаменимые жирные кислоты. При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Жирные кислоты всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. С током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки. Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники. Липиды могут откладываться на тканях некоторых органов и на стенках кровеносных сосудов. Окончательными продуктами окисления жиров являются диоксид углерода и вода. В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.

Вода выполняет функции:

транспортную

выделительную

теплорегуляционную

является средой для протекания химических реакций

определяет физические свойства клетки.

Потребность в воде у взрослого человека составляет 2—3 л в сутки. Нормальный водный обмен предполагает равновесие между количеством поглощенной и выделенной воды. Вода поступает в организм с пищей, с жидкостями (вода, соки и т.д.). В клетках образуется метаболическая вода, как продукт окисления органических соединений. Вода выводится из организма с потом, мочой, в виде водяного пара, через кишечник. Потребность в воде (жажда) вызывает возбуждение питьевого центра в гипоталамусе. Удовлетворение жажды тормозит этот центр.

Солевой обмен – необходимая составная часть общего обмена веществ. Ежедневно организм нуждается в солях кальция, натрия, калия, хлора, фосфора, железа и других элементов. Соли участвуют в поддержании рН внутренней среды организма, процессах возбудимости нервной и мышечной тканей.

Для нормального протекания биохимических процессов нужны небольшие количества необходимых для организма веществ, которые организм не может синтезировать самостоятельно –  витаминов.

Витамины были открыты русским врачом Н.И. Луниным. Это низкомолекулярные соединения различной химической природы. Они как незаменимые компоненты входят в состав активных центров многих ферментов и участвуют в реакциях биокатализа, в регуляции многих биохимических и физиологических процессов. Витамины способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность.

При недостатке витаминов или при подавлении их действия, например антибиотиками, развиваются гиповитаминозы (недостаток) и авитаминозы (отсутствие).

Наибольшее значение имеют жирорастворимые витамины: А — для развития организма и нормального зрения, D — для формирования скелета (при его недостатке — рахит), К — для нормального свертывания крови. Эти витамины содержатся в мясе, рыбе, печени, масле, молоке, яйцах, моркови, капусте.

Не менее важную физиологическую роль играют водорастворимые витамины: С усиливает иммунные процессы, сопротивляемость организма к инфекциям, В, необходим для нормальной деятельности нервной системы, В2 — для тканевого дыхания, В6 — для нормальной функции нервной системы, кожи, органов кроветворения, РР — для нормальной нервно-психической деятельности, фолиевая кислота и витамин В12 — для кроветворения. Много этих витаминов в фруктах и овощах.

А – влияет на рост, развитие, зрение. Поступает в организм с животными жирами, мясными продуктами, яйцами. При гиповитаминозе наступает куриная слепота.

Б – регулирует обмен кальция и фосфора. При гиповитаминозе развивается рахит.

Е – при гиповитаминозе ослабляется половая функция, развивается дистрофия скелетных мышц.

К – при гиповитаминозе снижается свертываемость крови.

В1 – участвует в обмене белков, жиров и углеводов, в проведении нервного импульса. Гиповитаминоз связан с понижением двигательной активности.

В2 (рибофлавин) – участвует в клеточном дыхании. Гиповитаминоз вызывает помутнение хрусталика, поражение слизистой оболочки рта.

В6 – участвует в обмене веществ, при гиповитаминозе возникают заболевания кожи, судороги, анемия.

В12 – при гиповитаминозе возникает анемия. Участвует в белковом обмене.

РР (никотиновая кислота) – участвует в клеточном дыхании, работе пищеварительной системы. При гиповитаминозе развивается пеллагра (понос, судороги, анемия).

С (аскорбиновая кислота) – участвует в окислительно-восстановительных процессах, повышает устойчивость к инфекциям. При гиповитаминозе развивается болезнь десен – цинга, поражаются стенки кровеносных сосудов. 

 

Тематические задания

А1. Энергия из питательных веществ выделяется в процессе

1) синтеза белков, жиров и углеводов

2) окисления белков, жиров и углеводов

3) действия гормонов на питательные вещества

4) действия витаминов на питательные вещества

 

А2. Все реакции обмена веществ идут с непременным участием

1) ферментов  

2) кислорода  

3) гормонов  

4) витаминов

 

А3. Инсулин

1) регулирует уровень глюкозы в крови

2) расщепляет гликоген

3) активирует действие ферментов          

4) превращает крахмал в глюкозу

 

А4. В печени происходит

1) синтез инсулина               

3) расщепление жиров

2) образование гликогена   

4) окисление глюкозы

 

А5. Наибольшее количество АТФ содержится в

1) костной ткани                  

3) плазме крови

2) кожном эпидермисе        

4) мышечной ткани

 

А6. Центр жажды находится в

1) продолговатом мозге     

2) коре мозга   

3) мозжечке  

4) гипоталамусе

 

А7. Авитаминоз Б приводит к

1) куриной слепоте               

3) детскому рахиту

2) нервным расстройствам  

4) базедовой болезни

 

А8. Какой набор продуктов содержит наибольшее количество витамина С

1) горох, картофель, рис            

2) свинина, макароны, гречка

3) клюква, шиповник, капуста    

4) рыба, манка, свекла

 

А9. Витамин С ускоряет

1) распад белков  

3) накопление запасов жира

2) синтез белков   

4) синтез гликогена

 

А10. Недостаток солей кальция может сказаться на процессах

1)проведения нервных импульсов     

2)функциях эритроцитов

3)функциях поджелудочной железы 

4)свертывании крови

 

А11. При нарушениях процессов выведения продуктов обмена веществ, в организме накапливаются

1) аминокислоты             

3) избыток углеводов

2) мочевина или аммиак 

4) нуклеиновые кислоты

 

В1. Какие процессы происходят при обмене белков

1) синтез гликогена

2) распад глюкозы

3) образование и всасывание аминокислот в кровь

4) образование азотосодержащих продуктов распада

5) образование углекислого газа и воды

6) синтез глицерина и жирных кислот

 

В2. Установите последовательность процессов энергетического обмена белков в организме человека

A) распад белков на пептиды

Б) образование углекислого газа и воды

B) всасывание аминокислот в кровь

Г) образование аминокислот

Д) синтез белков в клетках

 

Обмен веществ и энергии (метаболизм)

Тема: Обмен веществ и энергии (метаболизм)

В процессе жизнедеятельности человеческий организм расходует энергию на работу внутренних органов, поддержание температуры тела и выполнение трудовых процессов.

Метаболизм (от греч. «превращение, изменение»), обмен веществ — полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие, деятельность и жизнь в целом.

Обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах.

Этапы метаболизма

Первый этап — ферментативное расщепление белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящее в различных отделах желудочно-кишечного тракта, и всасывание их в кровь и лимфу.

Второй этап — транспорт питательных веществ кровью к тканям и клеточный метаболизм, результатом которого является их ферментативное расщепление до конечных продуктов. Часть этих продуктов используется для построения составных частей мембран, цитоплазмы, для синтеза биологически активных веществ и воспроизведения клеток и тканей. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процесса синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.

Третий этап — выведение конечных продуктов метаболизма в составе мочи, кала, пота, через легкие в виде CO² и т. д.

Выделение энергии происходит в результате окисления сложных органических веществ, входящих в состав клеток, тканей и органов человека до образования более простых соединений. Расход этих питательных веществ организмом называется диссимиляцией (катаболизм). Об­разующиеся в процессе окисления простые вещества (вода, углекис­лый газ, аммиак, мочевина) выводятся из организма с мочой, ка­лом, выдыхаемым воздухом, через кожу. Процесс диссимиляции находится в прямой зависимости от расхода энергии на физический труд и теплообмен.

Восстановление и создание сложных органических веществ клеток, тканей, органов человека происходит за счет простых веществ переваренной пищи. Процесс накопления этих питательных веществ и энергии в организме называется ассимиляцией (анаболизм). Процесс асси­миляции, следовательно, зависит от состава пищи, обеспечивающей организм всеми питательными веществами.

Процессы диссимиляции и ассимиляции протекают одновременно, в тесном взаимодействии и имеют общее название — процесс обмена веществ. Он складывается из обмена белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов и водного обмена.

Обмен веществ находится в прямой зависимости от расхода энер­гии (на труд, теплообмен и работу внутренних органов) и состава пищи.

В период роста и развития человека, у беременных и кормящих женщин преобладает процесс ассимиляции, так как в это время появляются новые клетки, а, следовательно, накапливаются питательные вещества в организме. При повышенных физических нагрузках, голодании, тяжелых заболеваниях преобладает процесс дис­симиляции, что приводит к расходу питательных веществ и поху­данию человека. В зрелом возрасте устанавливается равновесие в обмене веществ, в старческом — наблюдается снижение интенсив­ности всех процессов.

Обмен веществ в организме человека регулируется центральной нервной системой непосредственно и через гормоны, вырабатывае­мые железами внутренней секреции. Так, на белковый обмен влияет гормон щитовидной железы (тироксин), на углеводный — гормон поджелудочной железы (инсулин), на жировой обмен — гормоны щитовидной железы, гипофиза, надпочечников.

 Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергети­ческим затратам и пластическим процессам, необходимо определить суточный расход энергии. За единицу измерения энергии человека принято считать килокалорию.

В течение суток человек тратит энергию на работу внутренних органов (сердца, пищеварительного аппарата, легких, печени, почек и т.д.), теплообмен и выполнение общественно полезной деятельно­сти (работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых). Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, называется основным обменом. При температуре воздуха 20° С, полном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал в 1ч на 1 кг массы тела человека. Следовательно, основной обмен зависит от массы тела, а также от пола и возраста человека.

Для определения суточного расхода энергии человека введен ко­эффициент физической активности (КФА) — это соот­ношение общих энергозатрат на все виды жизнедеятельности человека с величиной основного обмена.

Коэффициент физической активности является основным физиологическим критерием для отнесения населения к той или иной трудовой группе в зависимости от интенсивности труда, т.е. от энергозатрат, разработан Институтом питания АМН в 1991 г.

Коэфициент физической активности КФА

Мужчины

Женщины

Группа труда

КФА

Группа труда

КФА

I

II

III

IV

V

1,4

1,6

1,9

2,2

2,4

I

II

III

IV

1,4

1,6

1,9

2,2

Суточный расход энергии зависит от вида труда, связанного с мышечной деятельностью человека.

В зависимости от характера трудовой деятельности все трудовое население по интенсивности труда делят на пять групп.

Для расчета суточного расхода энергии необходимо ве­личину основного обмена (соответствующую возрасту и массе тела человека) умножить на коэффициент физической активности (КФА) определенной группы населения.

I группа — работники преимущественно умственного труда, очень легкая физическая активность, КФА-1,4: научные работники, сту­денты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры, педагоги, диспетчеры, работники пультов управления, медработни­ки, работники учета, секретари и т.д. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 1800—2450 ккал.

II группа — работники, занятые легким трудом, легкая физичес­кая активность, КФА-1,6: водители транспорта, работники конвейе­ров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники радиоэлект­ронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работ­ники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста состав­ляет 2100-2800 ккал.

 III группа — работники средней тяжести труда, средняя физическая активность, КФА-1,9: слесари, наладчики, настройщики, станочники, буровики, водители экскаваторов, бульдозеров, угольных комбайнов, автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, продавцы продтоваров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химзаводов, работники общественного питания и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2500—3300 ккал.

IV группа — работники тяжелого физического труда, высокая физическая активность, КФА-2,2: строительные рабочие, помощни­ки буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие и механи­заторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, ли­тейщики и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2850—3850 ккал.

V  группа — работники особо тяжелого физического труда, очень высокая физическая активность, КФА-2,4: механизаторы и сельхоз­ рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, оленеводы и др. Суточный расход энергии в зависи­мости от пола и возраста составляет 3750—4200 ккал.

Тесты и задания

  1. Выделение энергии происходит в результате

А. окисления сложных органических веществ на более простые вещества;

Б. распада веществ клетки с освобождением энергии;

В. образования в клетке веществ с накоплением энергии;

Г. всасывания веществ в кровь;

Д. переваривания пищи;

2. Расход питательных веществ организмом-

А. ассимиляция;

Б. диссимиляция;

В. трансляция;

Г. анаболизм;

Д. метаболизм;

3. Процесс накопления питательных веществ и энергии в организме-

А.ассимиляция;

Б. диссимиляция;

В. трансляция;

Г. катаболизм;

Д. метаболизм;

4. Обмен веществ находится в прямой зависимости от…

А. количества потребляемой пищи;

Б. качественного состава продуктов;

В. расхода энергии;

Г. накопления энергии;

Д. расхода питательных веществ;

5. У людей пожилого возраста наблюдается

А. равновесие в обмене веществ;

Б. преобладание процесса ассимиляции;

В. преобладание процесса диссимиляции;

Г. снижение интенсивности всех процессов;

Д. снижение процесса ассимиляции

6. Обмен веществ в организме человека регулируется

А. Сердечнососудистой системой;

Б. желудочно-кишечным трактом;

В.центральной нервной системой;

Г. опорно-двигательной системой;

Д. дыхательной системой.

7.На белковый обмен в организме человека влияет

А. гормон щитовидной железы;

Б. гормон надпочечников;

В. гормон поджелудочной железы;

Г. гормон гипофиза;

Д. гормон гипоталамуса

  1. Единица измерения энергии человека

А. килограмм;

Б. килопаскаль;

В. киловатт;

Г. килоньютон;

Д. килоджоуль.

  1. В зависимости от характера трудовой деятельности работники пищевой и легкой промышленности по интенсивности труда относятся

А. к первой группе;

Б. ко второй группе;

В. к третей группе;

Г. к четвертой группе;

Д. к пятой группе.

10. Суточный расход энергии инженерно-технических работников составляет:

А. 3900-4300 ккал.

Б. 2500-3200 ккал.

В. 2900-3700 ккал.

Г.2200-2800 ккал.

Д. 2350-3000 ккал.

Задание №1. Процесс обмена веществ складывается из обмена следующих веществ:

  1. белков;

  2. жиров;

  3. жирных кислот;

  4. углеводов;

  5. аминокислот;

  6. минеральных веществ;

  7. гликогена;

  8. витаминов;

  9. глицерина;

10.водного обмена

Задание №2. Метаболизм организма состоит из процессов ассимиляции и диссимиляции. Постройте правильную схему протекание процесса метаболизма.

Ассимиляция

Диссимиляция

Питательные вещества

Остатки

Продукты синтеза

Продукты расщепления

Задание №3.

При повышенных физических на­грузках, голодании, тяжелых заболеваниях преобладает ……………………….., что приводит к расходу питательных веществ и поху­данию человека.

Обмен веществ в организме человека регулируется центральной нервной системой непосредственно и через гормоны, вырабатывае­мые железами внутренней секреции. Так, на белковый обмен влияет гормон ……………………….. (тироксин), на углеводный — гормон …………………………….. (инсулин), на жировой обмен — гормоны ……………………………………………

Процессы диссимиляции и ассимиляции протекают одновременно, в тесном взаимодействии и имеют общее название — …………………………

. За единицу измерения энергии человека принято считать ……………………….

Задание №4. Определите соответствующие группы по характеру трудовой деятельности

1 — работники преимущественно умственного труда, научные работники, сту­денты гуманитарных специальностей, контролеры, педагоги, работники пультов управления, медработни­ки, работники учета, секретари и т.д.

5 — механизаторы и сельхоз­ рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, оленеводы и др.

4 — строительные рабочие, помощни­ки буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие и механи­заторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, ли­тейщики и др.

3 — слесари, наладчики, настройщики, станочники, буровики, водители экскаваторов, бульдозеров, угольных комбайнов, автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, продавцы продтоваров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химзаводов, работники общественного питания и др.

2 — водители транспорта, работники конвейе­ров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники радиоэлект­ронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работ­ники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров и др.

Задание №5

Определить суточный расход энергии по виду деятельности

.

Обмен веществ в организме человека

Процесс обмена веществ в организме человека

   Практически каждый человек хотя бы однажды в своей жизни сталкивался с проявлениями нарушения метаболизма. Наибольшую опасность специалисты присваивают нарушениям, происходящим в структуре клеток, а именно с повреждением их мембран или усиленным выработкой и накоплением несвойственных для организма веществ. Обмен веществ обладает наследственной природой и способствует изменениям механизмов саморегуляции.

Под хорошим  обменным процессом понимают набор химических реакций, протекающих внутри человеческого организма. Метаболизм необходим для гармоничного существования человека, он позволяет нам развиваться и оставлять потомство, проявлять реакции на изменения внешней среды. Участниками метаболизма являются микроэлементы, гормоны и другие химические вещества, имеющие важное значение в обменных процессах, происходящих в буферных системах организма человека.

Частицы белка являются составной частью плазмы крови, гормонов, клеток гемоглобина и иммунной системы, а также других органов. Без них невозможна жизнь, ведь белок является строительным материалом человеческого организма. Углеводы поставляют набор энергоресурсов, а жиры отвечают за их аккумуляцию и способствуют выработке гормонов.

Нарушениями метаболизма считают метаморфозы, произошедшие в любом из процессов — анаболическом или катаболическом. В процессе катаболизма окисляются сложные компоненты и превращаются в простейшие органические молекулы. Эти частицы и являются участниками анаболизма. Данный процесс подразумевает синтезирование веществ, происходящее с энергетическими затратами.

Схема обмена веществ в организме 

Функции обмена веществ в организме

Обмен веществ в организме здорового человека на протяжении всей жизни происходит по одной и той же схеме. Поступив в организм, питательные элементы всасываются, подвергаются ферментированию и расщеплению. Это позволяет им проникнуть внутрь кровеносной и лимфатической систем. После этого наступает тканевый этап, в рамках которого вещества транспортируются, перераспределяются, выделяют энергию и усваиваются человеческим организмом. На заключительном этапе метаболизма происходит вывод не усвоенных человеком продуктов через кал, мочу, пот, легкие.

В большинстве случаев, нарушения обмена веществ имеют наследственную природу. Изучение данных факторов проходит и в настоящее время, поскольку тема до конца не раскрыта специалистами. За регуляцию метаболизма, протекающего внутри клеток, отвечает передаваемая на генетическом уровне информация. В случае мутации ген, в обмене веществ появляются дефекты.

Иногда причиной нарушенного метаболизма становятся патологические изменения, произошедшие в надпочечниках, области щитовидной железы или гипофиза. Причиной подобных явлений может выступать неграмотно подобранный рацион питания, нездоровый образ жизни. Необходимо воздерживаться от голоданий, перееданий, фанатической преданности новым диетам.

В детском возрасте метаболизм может нарушаться вследствие нерационального питания. Организм малыша находится в стадии бурного роста и должен получать достаточное количество энергетических ресурсов. Если необходимые вещества не поступают, то наблюдается нарушение метаболизма. Ситуация усугубляется, если наблюдается гиподинамия. Дефицит железа и белка чреват развитием анемии, из-за недостатка в детском организме кальция и фосфора, может проявиться рахит. Не менее распространены и другие формы опасных недомоганий.

Симптомы нарушенного обмена веществ

Симптоматика нарушенного метаболизма может быть разнообразной. Наиболее характерными проявлениями считают излишний вес и выраженное ожирение. Большое распространение в нашей стране имеет нарушенный обмен веществ, связанный с недостатком поступления йода. Некоторые пациенты жалуются на отечность тканей, они отмечают у себя изменение структуры ногтей, волосяного покрова кожи головы и дермы. Обнаружение перечисленных признаков должно побудить вас к обращению к специалисту для решения проблемы.

Нарушенный обмен веществ является бессменным спутником подагры, гиперхолестеринемии, фенилкетонурии, альбинизма, алкаптонурии и болезни Гирке. Существуют и другие патологии, для которых характерен нарушенный метаболизм. Чаще всего они связаны с грубыми генетическими дефектами.

Первые стадии изменения обмена веществ обычно протекают незаметно для самого пациента. Проявление признаков недуга является постепенным. Вы можете судить о возникновении проблемы по резкому изменению массы собственного тела, исчезновению аппетита, появлению гипо- и гиперпигментации, нарушениям зубной эмали, нарушенной работе пищеварительного тракта. У многих пациентов проявляются дерматологические проблемы, изменяется структура волос и ногтей: они становятся ломкими, сухими, слоистыми. Нередко на ногтях появляются белые пятна, а волосы могут начать седеть уже в юном возрасте.

Последствия

Какими последствиями для пациента чреваты нарушения в метаболизме? В организме может образоваться переизбыток калия, ответственного за функционирование мышечной системы и транспортировку нервных импульсов, контроль рН баланса, активизацию ферментационных процессов. Как только происходит отклонение уровня калия от нормального значения, пациент замечает за собой повышенную раздражительность, недостаточную концентрацию внимания, снижение качества памяти, головокружение, аритмию. У него может пропасть аппетит, появиться тошнота или рвота.

Как ускорить обмен веществ

     Существует эффективное средство, которое позволяет в короткие сроки нормализовать обмен веществ. Это «Ламифарэн», созданный на основе натуральных бурых водорослей. В состав препарата входят лишь природные средства, благодаря чему «Ламифарэн» не имеет побочных эффектов и противопоказаний. В «Ламифарэн» присутствуют компоненты, максимально схожие по составу с составом человеческой крови. Это гарантирует максимально быстрое действие препарата.   

     Средство не является БАДом, лекарственным препаратом, но позволяет решить множество проблем со здоровьем. Оно не только нормализует обмен веществ, но и способствует улучшению общего самочувствия. Купите «Ламифарэн» и оцените эффективность геля на собственном примере!

Нарушение обмена веществ

В организме человека, как, впрочем, и других живых существ, одновременно текут два взаимно уравновешенных процесса: всё в теле постоянно разрушается с образованием энергии и всё постоянно восстанавливается за счёт потребления пищи, так что по видимости никаких изменений вообще нет. Равновесие двух этих процессов — суть так называемого обмена веществ.

Обмен веществ в организме человека считается нормальным, когда процессы выработки энергии и ее восстановления вполне соответствуют друг другу. Но часто он идет с некоторым преобладанием одного из них.

Если в каком-то отношении преобладают процессы распада и выработки энергии, о таких людях говорят: «не в коня корм»… Такие люди худеют.

Если же в каком-то отношении преобладают накопительные, строительные процессы, то имеет место обратное явление… Такие люди имеют лишний вес.

Обмен веществ, как и всё в организме, регулируется нервной системой; так что какова организация тонуса нервных регуляторных центров, таково и состояние организма. Поэтому, чтобы перевести организм в целом из одного устойчивого состояния в другое, надо устойчиво изменить тонус отдельных центров мозга.

Регуляцией обмена веществ в организме человека в основном занят отдел мозга, именуемый «гипоталамус». В нём обнаружено два отдела: эрготический(гpеч. ergon — работа) — он регулирует скорость выработки энергии, и трофический (греч. trophe — пища, питание) — он регулирует строительные, восстановительные, накопительные процессы.

Если по каким-либо причинам повышен тонус эрготического отдела гипоталамуса, то человек худеет. Если же по каким-то причинам повышен тонус трофического отдела — усилены процессы накопления, отложения… Так вот, упомянутый выше регуляторный сдвиг — это и есть, так называемое, нарушение обмена веществ.

Итак, регуляция процессов обмена веществ осуществляется непосредственно центральной и вегетативной нервной системой или гормонально. Любое заболевание сопровождается

нарушением обменных процессов в организме, что особенно отчетливо проявляется при расстройствах функций нервной системы и желез внутренней секреции. Основной обмен повышается при заболеваниях, связанных с усилением функций щитовидной железы, и понижается при заболеваниях, обусловленных недостаточной функцией этой железы, а также при снижении функции гипофиза, надпочечников, половых желез и при общем голодании. Обмен веществ и энергии нарушается при неправильном питании — избыточном, недостаточном или качественно неполноценном.

Нарушения обмена веществ и энергии проявляются в изменении взаимодействия и превращении различных соединений, избыточном накоплении промежуточных продуктов обмена, в неполном или чрезмерном их выделении и извращении течения различных процессов с образованием веществ, чуждых нормальному организму.

Генетически обусловленное расстройство обмена веществ также служит причиной многих болезней (подагра, ожирение и др.).

Восстановление нарушенного обмена веществ — непростой процесс, который потребует серьезного отношения, настойчивости и упорства. Первый шаг в этом направлении – консультация врача психотерапевта, эндокринолога, невролога.

Обзор метаболических реакций · Анатомия и физиология

Обзор метаболических реакций · Анатомия и физиология

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите процесс расщепления полимеров на мономеры
  • Опишите процесс объединения мономеров в полимеры
  • Обсудить роль АТФ в метаболизме
  • Объяснение окислительно-восстановительных реакций
  • Опишите гормоны, регулирующие анаболические и катаболические реакции

В организме постоянно происходят обменные процессы. Метаболизм — это сумма всех химических реакций, которые участвуют в катаболизме и анаболизме. Реакции, управляющие расщеплением пищи для получения энергии, называются катаболическими реакциями. И наоборот, анаболические реакции используют энергию, производимую катаболическими реакциями, для синтеза более крупных молекул из более мелких, например, когда организм формирует белки, связывая вместе аминокислоты. Оба набора реакций имеют решающее значение для поддержания жизни.

Поскольку катаболические реакции производят энергию, а анаболические реакции используют энергию, в идеале использование энергии должно уравновешивать производимую энергию.Если чистое изменение энергии положительное (катаболические реакции выделяют больше энергии, чем используют анаболические реакции), то организм накапливает избыточную энергию, создавая молекулы жира для длительного хранения. С другой стороны, если чистое изменение энергии отрицательное (катаболические реакции выделяют меньше энергии, чем используют анаболические реакции), организм использует накопленную энергию, чтобы компенсировать дефицит энергии, высвобождаемой катаболизмом.

Катаболические реакции

Катаболические реакции расщепляют большие органические молекулы на более мелкие, высвобождая энергию, содержащуюся в химических связях.Эти высвобождения энергии (преобразования) не эффективны на 100 процентов. Количество выделяемой энергии меньше общего количества, содержащегося в молекуле. Примерно 40 процентов энергии, выделяемой в результате катаболических реакций, напрямую передается высокоэнергетической молекуле аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ, энергетическая валюта клеток, можно немедленно использовать для питания молекулярных машин, которые поддерживают функции клеток, тканей и органов. Это включает создание новой ткани и восстановление поврежденной ткани.АТФ также можно хранить для удовлетворения будущих потребностей в энергии. Остальные 60 процентов энергии, высвобождаемой в результате катаболических реакций, выделяется в виде тепла, которое поглощают ткани и жидкости организма.

Структурно молекулы АТФ состоят из аденина, рибозы и трех фосфатных групп ([ссылка]). Химическая связь между второй и третьей фосфатными группами, называемая высокоэнергетической связью, представляет собой самый большой источник энергии в клетке. Это первая связь, которую разрушают катаболические ферменты, когда клеткам требуется энергия для работы.Продуктами этой реакции являются молекула аденозиндифосфата (АДФ) и одиночная фосфатная группа (P i ). АТФ, АДФ и P i постоянно проходят через реакции, которые создают АТФ и накапливают энергию, и реакции, которые разрушают АТФ и высвобождают энергию.

Энергия АТФ управляет всеми функциями организма, такими как сокращение мышц, поддержание электрического потенциала нервных клеток и поглощение пищи в желудочно-кишечном тракте. Метаболические реакции, производящие АТФ, происходят из разных источников ([ссылка]).

Из четырех основных макромолекулярных групп (углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот), которые перерабатываются в процессе пищеварения, углеводы считаются наиболее распространенным источником энергии для питания организма. Они принимают форму сложных углеводов, полисахаридов, таких как крахмал и гликоген, или простых сахаров (моносахаридов), таких как глюкоза и фруктоза. Катаболизм сахара расщепляет полисахариды на отдельные моносахариды. Среди моносахаридов глюкоза является наиболее распространенным топливом для производства АТФ в клетках, и поэтому существует ряд механизмов эндокринного контроля, регулирующих концентрацию глюкозы в кровотоке.Избыточная глюкоза либо хранится в качестве запаса энергии в печени и скелетных мышцах в виде сложного полимерного гликогена, либо превращается в жир (триглицерид) в жировых клетках (адипоцитах).

Среди липидов (жиров) триглицериды чаще всего используются для получения энергии посредством метаболического процесса, называемого β-окислением. Около половины лишнего жира хранится в адипоцитах, которые накапливаются в подкожной клетчатке под кожей, тогда как остальная часть хранится в адипоцитах в других тканях и органах.

Белки, которые представляют собой полимеры, можно разделить на их мономеры, отдельные аминокислоты. Аминокислоты можно использовать в качестве строительных блоков новых белков или далее расщеплять для производства АТФ. Когда человек хронически голодает, такое использование аминокислот для производства энергии может привести к истощению организма, поскольку расщепляется все больше и больше белков.

Нуклеиновые кислоты присутствуют в большинстве продуктов, которые вы едите. Во время пищеварения нуклеиновые кислоты, включая ДНК и различные РНК, распадаются на составляющие их нуклеотиды.Эти нуклеотиды легко абсорбируются и транспортируются по всему телу для использования отдельными клетками во время метаболизма нуклеиновых кислот.

Анаболические реакции

В отличие от катаболических реакций, анаболические реакции включают соединение более мелких молекул в более крупные. Анаболические реакции объединяют моносахариды с образованием полисахаридов, жирные кислоты с образованием триглицеридов, аминокислоты с образованием белков и нуклеотиды с образованием нуклеиновых кислот. Эти процессы требуют энергии в виде молекул АТФ, генерируемых катаболическими реакциями.Анаболические реакции, также называемые реакциями биосинтеза , создают новые молекулы, которые формируют новые клетки и ткани и оживляют органы.

Гормональная регуляция обмена веществ

Катаболические и анаболические гормоны в организме помогают регулировать метаболические процессы. Катаболические гормоны стимулируют расщепление молекул и выработку энергии. К ним относятся кортизол, глюкагон, адреналин / адреналин и цитокины. Все эти гормоны мобилизуются в определенное время для удовлетворения потребностей организма. Анаболические гормоны необходимы для синтеза молекул и включают гормон роста, инсулиноподобный фактор роста, инсулин, тестостерон и эстроген. [ссылка] обобщает функции каждого из катаболических гормонов и [ссылка] обобщает функции анаболических гормонов.

Катаболические гормоны
Гормон Функция
Кортизол Высвобождается из надпочечников в ответ на стресс; его основная роль заключается в повышении уровня глюкозы в крови путем глюконеогенеза (расщепление жиров и белков)
глюкагон Высвобождается из альфа-клеток поджелудочной железы при голодании или когда организму требуется дополнительная энергия; стимулирует расщепление гликогена в печени, повышая уровень глюкозы в крови; его действие противоположно инсулину; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Адреналин / адреналин Высвобождается в ответ на активацию симпатической нервной системы; увеличивает частоту сердечных сокращений и сократимость сердца, сужает кровеносные сосуды, является бронходилататором, который открывает (расширяет) бронхи легких для увеличения объема воздуха в легких и стимулирует глюконеогенез
Анаболические гормоны
Гормон Функция
Гормон роста (GH) Синтезируется и выделяется гипофизом; стимулирует рост клеток, тканей и костей
Инсулиноподобный фактор роста (IGF) Стимулирует рост мышц и костей, одновременно подавляя гибель клеток (апоптоз)
Инсулин Производится бета-клетками поджелудочной железы; играет важную роль в метаболизме углеводов и жиров, контролирует уровень глюкозы в крови и способствует усвоению глюкозы клетками организма; заставляет клетки мышц, жировой ткани и печени поглощать глюкозу из крови и хранить ее в печени и мышцах в виде гликогена; его действие противоположно глюкагону; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Тестостерон Производится семенниками у мужчин и яичниками у женщин; стимулирует увеличение мышечной массы и силы, а также рост и укрепление костей
Эстроген Вырабатывается в основном яичниками, а также печенью и надпочечниками; его анаболические функции включают ускорение метаболизма и отложение жира

Заболевания…

Метаболические процессы: синдром Кушинга и болезнь Аддисона. Как и следовало ожидать от фундаментальных физиологических процессов, таких как метаболизм, ошибки или сбои в метаболических процессах приводят к патофизиологии или, если их не исправить, к болезненному состоянию.Метаболические заболевания чаще всего являются результатом неправильной работы белков или ферментов, которые имеют решающее значение для одного или нескольких метаболических путей. Нарушение функции белка или фермента может быть следствием генетического изменения или мутации. Однако нормально функционирующие белки и ферменты также могут иметь пагубные последствия, если их доступность не соответствует метаболическим потребностям. Например, чрезмерное производство гормона кортизола (см. [Ссылка]) вызывает синдром Кушинга. Клинически синдром Кушинга характеризуется быстрым увеличением веса, особенно в области туловища и лица, депрессией и тревогой.Стоит упомянуть, что опухоли гипофиза, вырабатывающие адренокортикотропный гормон (АКТГ), который впоследствии стимулирует кору надпочечников высвобождать избыточное количество кортизола, имеют аналогичные эффекты. Этот косвенный механизм гиперпродукции кортизола называется болезнью Кушинга.

Пациенты с синдромом Кушинга могут иметь повышенный уровень глюкозы в крови и имеют повышенный риск ожирения. Они также показывают медленный рост, накопление жира между плечами, слабые мышцы, боли в костях (потому что кортизол заставляет белки расщепляться с образованием глюкозы посредством глюконеогенеза) и утомляемость.Другие симптомы включают чрезмерное потоотделение (гипергидроз), расширение капилляров и истончение кожи, что может привести к легким синякам. Все методы лечения синдрома Кушинга направлены на снижение чрезмерного уровня кортизола. В зависимости от причины избытка, лечение может быть таким простым, как прекращение использования мазей с кортизолом. В случае опухолей часто используется хирургическое вмешательство для удаления опухоли, вызывающей нарушение. Если операция нецелесообразна, лучевая терапия может использоваться для уменьшения размера опухоли или удаления частей коры надпочечников.Наконец, доступны лекарства, которые могут помочь регулировать количество кортизола.

Недостаточное производство кортизола также проблематично. Надпочечниковая недостаточность, или болезнь Аддисона, характеризуется снижением выработки кортизола надпочечниками. Это может быть следствием нарушения работы надпочечников — они не вырабатывают достаточного количества кортизола — или следствием снижения доступности АКТГ из гипофиза. Пациенты с болезнью Аддисона могут иметь низкое кровяное давление, бледность, крайнюю слабость, утомляемость, медленные или вялые движения, головокружение и тягу к соли из-за потери натрия и высокого уровня калия в крови (гиперкалиемия).Жертвы также могут страдать от потери аппетита, хронической диареи, рвоты, поражений во рту и неоднородного цвета кожи. Диагностика обычно включает анализы крови и визуализацию надпочечников и гипофиза. Лечение включает заместительную терапию кортизолом, которую, как правило, следует продолжать всю жизнь.

Реакции окисления-восстановления

Химические реакции, лежащие в основе метаболизма, включают перенос электронов от одного соединения к другому посредством процессов, катализируемых ферментами.Электроны в этих реакциях обычно исходят от атомов водорода, которые состоят из электрона и протона. Молекула отдает атом водорода в виде иона водорода (H + ) и электрона, разбивая молекулу на более мелкие части. Потеря электрона или окисление высвобождает небольшое количество энергии; и электрон, и энергия затем передаются другой молекуле в процессе восстановления или получения электрона. Эти две реакции всегда происходят вместе в окислительно-восстановительной реакции (также называемой окислительно-восстановительной реакцией) — когда электрон проходит между молекулами, донор окисляется, а реципиент восстанавливается.Окислительно-восстановительные реакции часто протекают последовательно, так что восстановленная молекула впоследствии окисляется, передавая не только только что полученный электрон, но и полученную энергию. По мере развития серии реакций накапливается энергия, которая используется для объединения P и и АДФ с образованием АТФ, высокоэнергетической молекулы, которую организм использует в качестве топлива.

Реакции окисления и восстановления катализируются ферментами, запускающими удаление атомов водорода. Коферменты работают с ферментами и принимают атомы водорода.Двумя наиболее распространенными коферментами окислительно-восстановительных реакций являются никотинамидадениндинуклеотид (NAD) и флавинадениндинуклеотид (FAD) . Их соответствующие восстановленные коферменты — это НАДН и FADH 2 , которые представляют собой энергосодержащие молекулы, используемые для передачи энергии во время создания АТФ.

Обзор главы

Метаболизм — это сумма всех катаболических (расщепление) и анаболических (синтез) реакций в организме.Скорость метаболизма измеряет количество энергии, используемой для поддержания жизни. Организм должен принимать достаточное количество пищи, чтобы поддерживать скорость метаболизма, если он хочет выжить очень долго.

Катаболические реакции расщепляют более крупные молекулы, такие как углеводы, липиды и белки из принятой пищи, на составляющие более мелкие части. Они также включают расщепление АТФ, который высвобождает энергию, необходимую для метаболических процессов во всех клетках по всему телу.

Анаболические реакции, или биосинтетические реакции, синтезируют более крупные молекулы из более мелких составных частей, используя АТФ в качестве источника энергии для этих реакций.Анаболические реакции увеличивают костную и мышечную массу, а также создают новые белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Реакции окисления-восстановления переносят электроны через молекулы, окисляя одну молекулу и восстанавливая другую, и собирая высвободившуюся энергию для преобразования P i и АДФ в АТФ. Ошибки метаболизма изменяют переработку углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот и могут привести к ряду болезненных состояний.

Обзорные вопросы

При какой реакции образуется моносахарид из полисахарида?

  1. реакция окисления – восстановления
  2. анаболическая реакция
  3. катаболическая реакция
  4. биосинтетическая реакция

Если анаболические реакции превышают катаболические, результат будет ________.

  1. потеря веса
  2. прибавка в весе
  3. изменение скорости метаболизма
  4. Развитие болезни

Когда НАД становится НАДН, кофермент был ________.

  1. уменьшенный
  2. окисленное
  3. метаболизируется
  4. гидролизованный

Анаболические реакции используют энергию на ________.

  1. превращение ADP в ATP
  2. удаление фосфатной группы из ATP
  3. производит тепло
  4. расщепление молекул на более мелкие части

Вопросы о критическом мышлении

Опишите, как можно изменить метаболизм.

Увеличение или уменьшение безжировой мышечной массы приведет к увеличению или уменьшению метаболизма.

Опишите, как лечить болезнь Аддисона.

Болезнь Аддисона характеризуется низким уровнем кортизола. Один из способов лечения болезни — дать пациенту кортизол.

Глоссарий

анаболические гормоны
гормоны, стимулирующие синтез новых, более крупных молекул
анаболические реакции
реакции, в результате которых молекулы меньшего размера превращаются в молекулы большего размера
реакции биосинтеза
реакций, которые создают новые молекулы, также называемые анаболическими реакциями
катаболические гормоны
гормоны, стимулирующие распад более крупных молекул
катаболические реакции
реакции, в ходе которых более крупные молекулы расщепляются на составные части
FADH 2
молекула с высокой энергией, необходимая для гликолиза
флавинадениндинуклеотид (FAD)
Кофермент
, используемый для производства FADH 2
обмен веществ
сумма всех катаболических и анаболических реакций, происходящих в организме
НАДН
молекула с высокой энергией, необходимая для гликолиза
никотинамидадениндинуклеотид (НАД)
Коэнзим
, используемый для производства НАДН
окисление
потеря электрона
реакция окисления-восстановления
(также, окислительно-восстановительная реакция) пара реакций, в которых электрон переходит от одной молекулы к другой, окисляя одну и восстанавливая другую
редуктор
получение электрона


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия.

Вы также можете бесплатно скачать по адресу http://cnx.org/contents/[email protected]

Атрибуция:

Функции и требования человеческой жизни

Цели обучения

  • Определите метаболизм и классифицируйте две фазы: анаболизм и катаболизм
  • Перечислить основные потребности человеческого тела в выживании

Каждая из различных систем органов имеет разные функции и, следовательно, уникальные роли, которые они должны выполнять в физиологии.Однако, поскольку тело построено на химии, одним из основных процессов является метаболизм.

Метаболизм

Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена — она ​​может только изменять форму. Ваша основная функция как организма — потреблять (поглощать) энергию и молекулы из продуктов, которые вы едите, преобразовывать часть их в топливо для движения, поддерживать функции вашего тела, а также строить и поддерживать структуры вашего тела. Это достигается двумя типами реакций: анаболизм и катаболизм .

  • Анаболизм — это процесс, при котором более мелкие и простые молекулы объединяются в более крупные и сложные вещества. Ваше тело может собирать, используя энергию, сложные химические вещества, в которых оно нуждается, комбинируя небольшие молекулы, полученные из продуктов, которые вы едите
  • Катаболизм — это процесс, при котором более крупные более сложные вещества расщепляются на более мелкие более простые молекулы. Катаболизм высвобождает энергию. Сложные молекулы, содержащиеся в продуктах питания, расщепляются, поэтому организм может использовать их части для сборки структур и веществ, необходимых для жизни.

Взятые вместе, эти два процесса называются метаболизмом. Метаболизм — это сумма всех анаболических и катаболических реакций, которые происходят в организме (рис. 1.6). И анаболизм, и катаболизм происходят одновременно и непрерывно, чтобы вы оставались живыми.

Рисунок 1.6. Метаболизм
Анаболические реакции строят реакции, и они потребляют энергию. Катаболические реакции разрушают материалы и высвобождают энергию. Метаболизм включает как анаболические, так и катаболические реакции.

Каждая клетка вашего тела использует химическое соединение, аденозинтрифосфат (АТФ) , для хранения и высвобождения энергии. Клетка накапливает энергию в синтезе (анаболизме) АТФ, а затем перемещает молекулы АТФ в то место, где энергия необходима для подпитки клеточной активности. Затем АТФ разрушается (катаболизм) и высвобождается контролируемое количество энергии, которая используется клеткой для выполнения определенной работы.

Просмотрите этот анимационный ролик, чтобы узнать больше о метаболических процессах.Какой катаболизм происходит в сердце?

Потребности в выживании

Люди приспосабливались к жизни на Земле, по крайней мере, последние 200 000 лет. Земля и ее атмосфера дали нам воздух для дыхания, воду для питья и пищу для еды, но это не единственные условия для выживания. Хотя вы можете редко задумываться об этом, вы также не можете жить за пределами определенного диапазона температуры и давления, который обеспечивает поверхность нашей планеты и ее атмосфера. В следующих разделах исследуются эти пять жизненных требований.

Питательные вещества

A питательное вещество — это вещество, содержащееся в продуктах питания и напитках, которое необходимо для выживания человека. Питательные вещества включают углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, витамины и минералы. Энергетические питательные вещества — это в первую очередь углеводы и липиды, тогда как белки в основном поставляют аминокислоты, которые являются строительными блоками самого тела. Вы глотаете их с пищей и напитками растительного и животного происхождения, а пищеварительная система расщепляет их на молекулы, достаточно мелкие, чтобы они могли усвоиться.Продукты распада углеводов и липидов затем могут быть использованы в метаболических процессах, которые превращают их в АТФ. Витамины и минералы — это более простые вещества, которые участвуют во многих важных химических реакциях и процессах, таких как нервные импульсы, а некоторые, такие как кальций, также вносят вклад в структуру тела.

Кислород

Атмосферный воздух состоит только на 20 процентов из кислорода, но этот кислород является ключевым компонентом химических реакций, поддерживающих жизнь тела, включая реакции, которые производят АТФ.Клетки мозга особенно чувствительны к нехватке кислорода из-за их потребности в высоком и стабильном производстве АТФ. Без кислорода возможно повреждение мозга в течение пяти минут, а смерть — в течение десяти минут.

Вода

Самым важным компонентом в организме является вода. В зависимости от температуры окружающей среды и состояния нашего здоровья мы можем прожить без воды всего несколько дней. Функциональные химические вещества организма растворяются и переносятся в воде, а химические реакции жизни происходят в воде.Более того, вода — самый крупный компонент клеток, крови и жидкости между клетками, а вода составляет около 70 процентов массы тела взрослого человека. Вода также помогает регулировать нашу внутреннюю температуру и смягчает, защищает и смазывает суставы и многие другие структуры тела.

Температура тела

Вы, наверное, видели новости о спортсменах, умерших от теплового удара, или путешественниках, умерших от холода. Такие смерти происходят потому, что химические реакции, от которых зависит тело, могут происходить только в узком диапазоне температур тела, от чуть ниже до чуть выше 37 ° C (98.6 ° F). Когда температура тела поднимается выше или ниже нормы, определенные белки (ферменты), которые способствуют химическим реакциям, теряют свою нормальную структуру и способность функционировать, и химические реакции метаболизма не могут продолжаться.

Тем не менее, организм может эффективно реагировать на кратковременное воздействие тепла (рис. 1.8) или холода. Одна из реакций организма на тепло — это, конечно, потоотделение. Когда пот испаряется с кожи, он отводит некоторое количество тепловой энергии от тела, охлаждая его.Достаточное количество воды (из внеклеточной жидкости в организме) необходимо для образования потоотделения, поэтому адекватное потребление жидкости необходимо для балансирования этой потери во время реакции потоотделения. Неудивительно, что потоотделение гораздо менее эффективно во влажной среде, потому что воздух уже насыщен водой. Таким образом, пот на поверхности кожи не может испаряться, и внутренняя температура тела может стать опасно высокой.

Рисунок 1.8. Экстремальная жара
Люди до некоторой степени адаптируются к многократному воздействию высоких температур.(Источник: McKay Savage / flickr)

Организм также может эффективно реагировать на кратковременное воздействие холода. Одна из реакций на холод — дрожь, которая представляет собой случайное движение мышц, генерирующее тепло. Другой ответ — повышенное разложение накопленной энергии для выработки тепла. Однако, когда этот запас энергии истощается и внутренняя температура начинает значительно падать, красные кровяные тельца теряют способность отдавать кислород, лишая мозг этого критического компонента производства АТФ.Недостаток кислорода может вызвать спутанность сознания, летаргию и, в конечном итоге, потерю сознания и смерть. Тело реагирует на холод, уменьшая кровообращение в конечностях, руках и ногах, чтобы предотвратить охлаждение там крови и чтобы ядро ​​тела могло оставаться в тепле. Однако даже когда внутренняя температура тела остается стабильной, ткани, подвергающиеся сильному холоду, особенно пальцы рук и ног, могут обморожаться, когда кровоток к конечностям значительно снижен. Эта форма повреждения тканей может быть необратимой и привести к гангрене, требующей ампутации пораженной области.

Ежедневное подключение

Контролируемая гипотермия

Как вы уже знаете, в организме постоянно участвуют скоординированные физиологические процессы для поддержания стабильной температуры. Однако в некоторых случаях переопределение этой системы может быть полезным или даже спасти жизнь. Гипотермия — это клинический термин, обозначающий аномально низкую температуру тела (гипо- = «ниже» или «ниже»). Контролируемая гипотермия — это клинически индуцированная гипотермия, выполняемая для снижения скорости метаболизма какого-либо органа или всего тела человека.

Контролируемая гипотермия часто используется, например, во время операций на открытом сердце, поскольку она снижает метаболические потребности мозга, сердца и других органов, снижая риск их повреждения. Когда контролируемая гипотермия используется в клинических условиях, пациенту назначают лекарства для предотвращения озноба. Затем тело охлаждают до 25–32 ° C (79–89 ° F). Сердце останавливается, и внешний сердечно-легочный насос поддерживает кровообращение в теле пациента. Сердце дополнительно охлаждается и поддерживается при температуре ниже 15 ° C (60 ° F) на время операции.Эта очень низкая температура помогает сердечной мышце переносить недостаток кровоснабжения во время операции.

Некоторые врачи отделений неотложной помощи используют контролируемую гипотермию, чтобы уменьшить повреждение сердца у пациентов, перенесших остановку сердца. В отделении неотложной помощи врач вводит кому и снижает температуру тела пациента примерно до 91 градуса. Это состояние, которое сохраняется в течение 24 часов, замедляет метаболизм пациента. Поскольку для функционирования органов пациента требуется меньше крови, нагрузка на сердце снижается.

Атмосферное давление

Давление — это сила, оказываемая веществом, находящимся в контакте с другим веществом. Атмосферное давление — это давление, создаваемое смесью газов (в основном азота и кислорода) в атмосфере Земли. Вы можете этого не замечать, но атмосферное давление постоянно оказывает давление на ваше тело. Это давление удерживает газы внутри вашего тела, такие как газообразный азот в жидкостях организма, растворенными. Если бы вас внезапно выбросило с космического корабля над атмосферой Земли, вы перешли бы из ситуации нормального давления в ситуацию очень низкого давления.Давление азота в крови будет намного выше, чем давление азота в пространстве, окружающем ваше тело. В результате азот в крови расширится, образуя пузырьки, которые могут заблокировать кровеносные сосуды и даже вызвать разрушение клеток.

Атмосферное давление не только способствует растворению газов в крови. Ваша способность дышать, то есть поглощать кислород и выделять углекислый газ, также зависит от точного атмосферного давления. Высотная болезнь отчасти возникает из-за того, что атмосфера на больших высотах оказывает меньшее давление, уменьшая обмен этих газов и вызывая одышку, спутанность сознания, головную боль, летаргию и тошноту.Альпинисты переносят кислород, чтобы уменьшить воздействие как низкого уровня кислорода, так и низкого барометрического давления на больших высотах (рис. 1.9).

Рисунок 1.9. Суровые условия
Альпинисты на Эвересте должны работать в условиях экстремального холода, низкого уровня кислорода и низкого барометрического давления в среде, враждебной для жизни человека. (Источник: Мелани Ко / flickr)

Гомеостатический дисбаланс

Декомпрессионная болезнь

Декомпрессионная болезнь (ДКБ) — это состояние, при котором газы, растворенные в крови или других тканях тела, больше не растворяются после снижения давления на тело.Это состояние влияет на подводных ныряльщиков, которые слишком быстро всплывают после глубокого погружения, и может повлиять на пилотов, летящих на больших высотах в самолетах с негерметичными кабинами. Дайверы часто называют это состояние «изгибами», имея в виду боль в суставах, которая является симптомом ДКБ.

Во всех случаях причиной возникновения DCS является снижение барометрического давления. На большой высоте барометрическое давление намного меньше, чем на поверхности Земли, потому что давление создается за счет веса столба воздуха над телом, давящего на него.Очень сильное давление на дайверов в глубокой воде также возникает из-за веса столба воды, давящего на тело. Для дайверов DCS возникает при нормальном барометрическом давлении (на уровне моря), но это вызвано относительно быстрым снижением давления по мере того, как дайверы поднимаются из условий высокого давления на глубокой воде до ныне низкого, для сравнения, давления на уровне моря. . Неудивительно, что дайвинг в глубоких горных озерах, где атмосферное давление на поверхности озера меньше, чем на уровне моря, с большей вероятностью приведет к ДКБ, чем дайвинг в воде на уровне моря.

При DCS растворенные в крови газы (в основном азот) быстро выходят из раствора, образуя пузырьки в крови и других тканях тела. Это происходит потому, что когда давление газа над жидкостью уменьшается, количество газа, которое может оставаться растворенным в жидкости, также уменьшается. Это давление воздуха, благодаря которому ваши нормальные газы крови растворяются в крови. При понижении давления остается меньше растворенного газа. Вы видели это в действии, когда открывали газированный напиток.Удаление крышки баллона снижает давление газа над жидкостью. Это, в свою очередь, вызывает появление пузырьков, поскольку растворенные газы (в данном случае двуокись углерода) выходят из раствора в жидкости.

Наиболее частыми симптомами ДКБ являются боли в суставах, с головной болью и нарушением зрения, возникающими в 10-15% случаев. При отсутствии лечения очень тяжелая форма ДКБ может привести к смерти. Немедленное лечение — чистым кислородом. Затем пострадавшего помещают в барокамеру.Гипербарическая камера — это усиленная закрытая камера, в которой давление превышает атмосферное. Он лечит DCS, повторно нагружая тело, так что давление может быть снято гораздо более постепенно. Поскольку гипербарическая камера вводит кислород в тело под высоким давлением, она увеличивает концентрацию кислорода в крови. Это приводит к замене части азота в крови кислородом, который легче переносится вне раствора.

Динамическое давление жидкостей организма также важно для выживания человека.Например, артериальное давление, то есть давление, оказываемое кровью, когда она течет в кровеносных сосудах, должно быть достаточно высоким, чтобы кровь могла достичь всех тканей тела, и в то же время достаточно низким, чтобы хрупкие кровеносные сосуды могли выдерживать трение и силу. пульсирующего потока сжатой крови.

Второй пример положительной обратной связи сосредоточен на обращении вспять крайних повреждений тела. После проникающей раны наиболее непосредственной угрозой является чрезмерная кровопотеря. Меньшая циркуляция крови означает снижение артериального давления и уменьшение перфузии (проникновения крови) в мозг и другие жизненно важные органы.Если перфузия сильно снижена, жизненно важные органы отключатся, и человек умрет. Организм реагирует на эту потенциальную катастрофу, выделяя в поврежденную стенку кровеносного сосуда вещества, которые запускают процесс свертывания крови. По мере того, как происходит каждый этап свертывания, он стимулирует высвобождение большего количества свертывающихся веществ. Это ускоряет процессы свертывания и закрытия поврежденного участка. Свертывание ограничивается определенной областью, основанной на строго контролируемой доступности белков свертывания.Это адаптивный, спасающий жизнь каскад событий.

Метаболизм | healthdirect

Метаболизм — это все химические процессы, которые организм использует для производства энергии. Ваше тело превращает пищу в энергию для выполнения повседневных функций, необходимых для поддержания себя. Возможно, вы захотите узнать больше о своем метаболизме, о том, что на него влияет, и можете ли вы его изменить или повысить.

Ваше тело расщепляет углеводы, жиры и белки из пищи и напитков и преобразует их в энергию для повседневных функций, таких как:

  • дыхание
  • переваривание пищи
  • циркулирующая кровь
  • ремонт и рост клеток

Скорость метаболизма — это количество энергии, которое ваше тело использует в день для выполнения этих функций.Энергия измеряется в килоджоулей.

Как работает ваш метаболизм?

Ваш метаболизм включает два процесса, катаболизм и анаболизм, которые тщательно регулируются, чтобы оставаться в равновесии:

  • Катаболизм — это процесс расщепления пищи на более простые формы с высвобождением энергии.
  • Анаболизм — это процесс использования этой энергии для роста и восстановления клеток в организме.

Если ваше тело потребляет больше энергии, чем ему нужно, оно обычно откладывает излишки в виде жира.

Что может повлиять на ваш метаболизм?

Факторы, влияющие на ваш метаболизм, включают:

  • Размер и состав тела — более крупные люди, в том числе с большей мышечной массой, сжигают больше килоджоулей даже во время отдыха
  • пол — мужчины обычно сжигают больше килоджоулей, чем женщины того же возраста и веса, отчасти потому, что у мужчин часто больше мышц по сравнению с массой тела
  • возраст — с возрастом вы теряете мышцы, что замедляет обмен веществ
  • гены — гены влияют на размер и рост мышц, что может повлиять на ваш метаболизм

Обмен веществ и ваше здоровье

Проблемы со здоровьем могут повлиять на ваш метаболизм.Гипертиреоз может ускорить метаболизм и вызвать внезапную потерю веса, потоотделение или нарушение сердцебиения. Гипотироидизм может нарушить обмен веществ и привести к ожирению, болям в суставах и бесплодию.

Ваш метаболизм также может повлиять на ваше здоровье. Оказывается, у людей разная скорость метаболизма, что может повлиять на их вес. Избыточный или недостаточный вес, в свою очередь, может повлиять на ваше здоровье.

Метаболический синдром — это совокупность факторов риска, которые могут увеличить риск сердечных заболеваний, заболеваний почек и диабета, в том числе:

ВЫ В РИСКЕ? — Есть ли у вас риск диабета 2 типа, болезней сердца или почек? Используйте Risk Checker , чтобы узнать.

Могу ли я увеличить свой метаболизм?

Существует мало научных доказательств того, что какие-либо продукты или добавки могут повысить ваш метаболизм. Хотя изменить ваш метаболизм сложно, чем больше вы занимаетесь физической активностью, тем больше килоджоулей (энергии) вы используете.

Некоторые способы сжечь килоджоули включают аэробную активность (включая ходьбу, езду на велосипеде и плавание), силовые тренировки и ежедневные движения. Силовые тренировки могут улучшить ваш метаболизм за счет увеличения мышечной массы.

Если вы беспокоитесь о своем здоровье или обмене веществ, вам следует обратиться к врачу.

Эффективность человеческого тела — Физика тела: движение к метаболизму

Это сканирование с помощью фМРТ показывает повышенный уровень потребления энергии в зрительном центре мозга. Здесь пациента просили узнавать лица. Изображение предоставлено: NIH через Wikimedia Commons

Все функции организма, от мышления до подъема тяжестей, требуют энергии. Многие мелкие мышечные движения, сопровождающие любую спокойную деятельность, от сна до чесания головы, в конечном итоге превращаются в тепловую энергию, как и менее заметные мышечные действия сердца, легких и пищеварительного тракта.Уровень , с которым организм использует энергию пищи для поддержания жизни и выполнения различных действий, называется скоростью метаболизма. Общий коэффициент преобразования энергии человека в состоянии покоя называется скоростью основного обмена (BMR) и делится между различными системами в организме, как показано в следующей таблице:

Скорость основного обмена (BMR)
Орган Мощность, потребляемая в состоянии покоя (Вт) Потребление кислорода (мл / мин) Процент от BMR
Печень и селезенка 23 67 27
Мозг 16 47 19
Скелетная мышца 15 45 18
Почки 9 26 10
Сердце 6 17 7
Другое 16 48 19
Итого 85 Вт 250 мл / мин 100%

Наибольшая часть энергии идет в печень и селезенку, а затем в мозг.Около 75% калорий, сжигаемых за день, идет на эти основные функции. Полные 25% всей основной метаболической энергии, потребляемой организмом, используется для поддержания электрических потенциалов во всех живых клетках. (Нервные клетки используют этот электрический потенциал в нервных импульсах.) Эта биоэлектрическая энергия в конечном итоге становится в основном тепловой энергией, но некоторая часть используется для питания химических процессов, таких как в почках и печени, а также при производстве жира. BMR является функцией возраста, пола, общей массы тела и количества мышечной массы (которая сжигает больше калорий, чем жировые отложения).Благодаря этому последнему фактору у спортсменов больше BMR. Конечно, во время интенсивных упражнений потребление энергии скелетными мышцами и сердцем заметно возрастает. Следующая диаграмма суммирует основные энергетические функции человеческого тела.

Самые основные функции человеческого тела сопоставлены с основными концепциями, рассматриваемыми в этом учебнике (химическая потенциальная энергия на самом деле является формой электрической потенциальной энергии, но мы не будем специально обсуждать электрическую потенциальную энергию в этом учебнике, поэтому мы разделили их.)

Тепло

Тело способно накапливать химическую потенциальную энергию и тепловую энергию внутри. Помня, что тепловая энергия — это просто кинетическая энергия атомов и молекул, мы признаем, что эти два типа энергии хранятся микроскопически и внутри тела. Поэтому мы часто объединяем эти два типа микроскопической энергии во внутреннюю энергию (). Когда объект теплее, чем его окружение, тогда тепловая энергия будет передаваться от объекта к окружению, но если объект холоднее, чем его окружение, тогда тепловая энергия будет передаваться объекту из его окружения.Количество тепловой энергии, передаваемой из-за разницы температур, часто называют теплом (). Когда тепло передается из тела в окружающую среду, мы говорим, что это тепло выхлопных газов, как показано на предыдущем рисунке. Мы узнаем больше о том, как связаны температура и теплопередача, в следующем разделе.

Энергосбережение

Принцип сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена. Следовательно, если тело выполняет полезную работу по передаче механической энергии своему окружению () или передаче тепловой энергии в окружающую среду в виде тепла, тогда эта энергия должна исходить из внутренней энергии тела.Мы наблюдаем это повсюду в природе как Первый закон термодинамики:

.

(1)

Тепловые двигатели

Ваше тело использует химическую потенциальную энергию, хранящуюся внутри, для выполнения работы, и этот процесс также генерирует тепловую энергию, которую вы выделяете в виде тепла выхлопных газов. Двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащено большинство автомобилей, работают аналогичным образом, преобразуя химическую потенциальную энергию топлива в тепловую энергию посредством сгорания, затем преобразуя часть тепловой энергии в полезную работу и сбрасывая часть в тепло выхлопных газов.Ваше тело способно высвобождать химическую потенциальную энергию из вашей пищи без возгорания, и это хорошо, потому что вы не можете использовать тепловую энергию вашей внутренней энергии для выполнения работы. Машины, которые могут использовать тепловую энергию для работы, например двигатель внутреннего сгорания, известны как тепловые двигатели. Тепловые двигатели по-прежнему подчиняются Первому закону термодинамики, поэтому любое тепло выхлопных газов должно быть тепловой энергией, которая не использовалась для выполнения работы. Тепловая энергия, которую можно использовать для работы, а не тратить впустую в виде тепла выхлопных газов, определяет эффективность теплового двигателя.

Эффективность человеческого тела в преобразовании химической потенциальной энергии в полезную работу известна как механическая эффективность тела. Мы часто вычисляем механический КПД тела в процентах:

(2)

Механическая эффективность тела ограничена, потому что энергия, используемая для метаболических процессов, не может использоваться для полезной работы. Дополнительная тепловая энергия, генерируемая во время химических реакций, приводящих в действие мышечные сокращения наряду с трением в суставах и других тканях, еще больше снижает эффективность людей..

«Увы, наши тела не на 100 % эффективны в преобразовании энергии пищи в механическую продукцию. Но при КПД около 25 % , мы удивительно хороши, учитывая, что большинство автомобилей составляет около 20 % , и что кукурузное поле Айовы эффективно преобразовывает поступающий солнечный свет в химическое хранилище [потенциальной энергии] только на 1,5 % . ” Для превосходного обсуждения механической эффективности человека и сравнения с другими машинами и источниками топлива см. MPG of a Human Тома Мерфи, источника предыдущей цитаты.

Повседневный пример: энергия для подъема по лестнице

Если предположить, что механический КПД при подъеме по лестнице составляет 20%, насколько уменьшится ваша внутренняя энергия, когда человек весом 65 кг поднимется по лестнице высотой 15 м ? Сколько тепловой энергии человек передает в окружающую среду в виде тепла выхлопных газов?

Во-первых, давайте вычислим изменение гравитационной потенциальной энергии:

Человек действительно работал над преобразованием химической потенциальной энергии своего тела в механическую энергию, в частности, в потенциальную гравитационную энергию.Однако их эффективность составляет всего 20%, а это означает, что только 1/5 химической потенциальной энергии, которую они используют, идет на полезную работу. Следовательно, изменение химической потенциальной энергии должно быть в 5 раз больше, чем мощность механической работы

.

Используемая химическая потенциальная энергия возникла из внутренней энергии человека, поэтому:

Мы можем использовать Первый закон термодинамики, чтобы найти тепловую энергию, исчерпываемую человеком:

(3)

Перестановка на:

Мы находим, что тепло отрицательно, что имеет смысл, потому что человек истощает тепловую энергию из тела в окружающую среду, поднимаясь по лестнице.

В качестве альтернативы, мы могли бы сразу знать, что выхлопное тепло должно составлять 4/5 от общей потери внутренней энергии, потому что только 1/5 идет на выполнение полезной работы. Итак, тепло выхлопа должно быть:

По историческим причинам мы часто измеряем тепловую энергию и тепло в единицах калорий ( кал ), а не в джоулях. Есть 4,184 Джоулей на калорию. Мы измеряем химическую потенциальную энергию, запасенную в пище, в единицах 1000 калорий или килокалорий ( ккал ), и иногда мы записываем килокалории как калории ( кал ) с заглавной буквы C вместо строчной буквы c .Например, бублик с 350 кал содержит 350 ккал или 350 000 кал . Если перевести в Джоули, это будет бублик.

Примеры на каждый день

Какую долю бублика вам нужно съесть, чтобы восполнить потерю внутренней энергии (в виде химической потенциальной энергии) 47 775 Дж , которую мы рассчитали в предыдущем повседневном примере с подъемом по лестнице?

Есть 1,464,400 J / бублик

Следовательно нам нужно съесть:

Пульсоксиметр — это прибор, который измеряет количество кислорода в крови.Оксиметры можно использовать для определения скорости метаболизма человека, то есть скорости преобразования пищевой энергии в другую форму. Такие измерения могут указывать на уровень спортивной подготовки, а также на наличие определенных медицинских проблем. (кредит: UusiAjaja, Wikimedia Commons)

Пищеварительный процесс — это в основном процесс окисления пищи, поэтому потребление энергии прямо пропорционально потреблению кислорода. Таким образом, мы можем определить реальную энергию, потребляемую во время различных видов деятельности, измеряя использование кислорода.В следующей таблице показаны уровни потребления кислорода и соответствующей энергии для различных видов деятельности.

Нормы потребления энергии и кислорода в среднем для мужчин 76 кг
Действия Энергопотребление в ваттах Расход кислорода в литрах O 2 / мин
Спящий 83 0,24
Сидят в состоянии покоя 120 0.34
Стоя расслабленно 125 0,36
Сидят в классе 210 0.60
Ходьба (5 км / ч) 280 0,80
Велоспорт (13–18 км / ч) 400 1,14
Дрожь 425 1,21
Играет в теннис 440 1,26
Плавание брасс 475 1.36
Каток (14,5 км / ч) 545 1,56
Подъем по лестнице (116 об / мин) 685 1,96
Велоспорт (21 км / ч) 700 2,00
Беговая по пересеченной местности 740 2,12
Играет в баскетбол 800 2,28
Велоспорт, профессиональный гонщик 1855 5.30
Спринт 2415 6,90

Примеры на каждый день: снова восхождение по лестнице

В предыдущих примерах мы предполагали, что наша механическая эффективность при подъеме по лестнице составляет 20%. Давайте воспользуемся данными из приведенной выше таблицы, чтобы проверить это предположение. Данные в таблице приведены для человека весом 76 кг и , который поднимается по 116 ступеням в минуту. Давайте посчитаем скорость, с которой этот человек выполнял механическую работу, поднимаясь по лестнице, и сравним скорость, с которой он израсходовал внутреннюю энергию (первоначально из пищи).

Минимальная стандартная высота ступеньки в США составляет 6,0 дюймов (0,15 м ), тогда потенциальная гравитационная энергия человека весом 76 кг будет увеличиваться на 130 Дж с каждым шагом, как рассчитано ниже:

При подъеме по 116 ступеням в минуту скорость использования энергии или мощности будет:

Согласно нашей таблице данных, тело использует 685 W для подъема по лестнице с такой скоростью. Подсчитаем КПД:

В процентах этот человек имеет 32% механической эффективности при подъеме по лестнице.Возможно, мы недооценили в предыдущих примерах, когда предполагали, что эффективность подъема по лестнице составляет 20%.

Мы часто говорим о «сжигании» калорий, чтобы похудеть, но что это на самом деле означает с научной точки зрения ?. Во-первых, мы действительно имеем в виду потерю массы, потому что это мера того, сколько веществ находится в нашем теле, а вес зависит от того, где вы находитесь (на Луне все по-другому). Во-вторых, наши тела не могут просто обмениваться массой и энергией — это разные физические величины и даже не одинаковые единицы.Так как же нам похудеть, тренируясь? На самом деле мы не удаляем атомы и молекулы, из которых состоят ткани тела, например жир, путем их «сжигания». Вместо этого мы расщепляем молекулы жира на более мелкие молекулы, а затем разрываем связи внутри этих молекул, чтобы высвободить химическую потенциальную энергию, которую мы в конечном итоге преобразуем в работу и отводим тепло. Атомы и более мелкие молекулы, образовавшиеся в результате разрыва связей, объединяются, образуя углекислый газ и водяной пар (CO 2 и H 2 O), и мы выдыхаем их.Мы также выделяем небольшое количество H 2 O с потом и мочой. Процесс похож на сжигание дров в костре — в итоге у вас остается намного меньше массы золы, чем у оригинальных дров. Куда делась остальная масса? В воздух как CO 2 и H 2 O. То же самое верно и для топлива, сжигаемого вашим автомобилем. Подробнее об этой концепции смотрите в первом видео ниже. Поистине удивительный факт заключается в том, что ваше тело завершает этот химический процесс без чрезмерных температур, связанных с сжиганием древесины или топлива, которые могут повредить ваши ткани.Уловка организма заключается в использовании ферментов, которые представляют собой узкоспециализированные молекулы, которые действуют как катализаторы для повышения скорости и эффективности химических реакций, как описано и показано в начале второго видео ниже.

Подобно эффективности тела, эффективность любого энергетического процесса может быть описана как количество энергии, преобразованной из входной формы в желаемую форму, деленное на исходное входное количество.Следующая диаграмма показывает эффективность различных систем при преобразовании энергии в различные формы. Диаграмма не учитывает стоимость, риск опасности или воздействие на окружающую среду, связанное с требуемым топливом, строительством, техническим обслуживанием и побочными продуктами каждой системы.

Эффективность человеческого тела по сравнению с другими системами
Система Форма входной энергии Желаемая форма вывода Макс.эффективность
Человеческое тело Химический потенциал Механический 25%
Автомобильный двигатель Химический потенциал Механический 25%
Турбинные электростанции, работающие на угле / нефти / газе Химический потенциал Электрооборудование 47%
Газовые электростанции комбинированного цикла Химический потенциал Электрооборудование 58%
Биомасса / Биогаз кинетическая Электрооборудование 40%
Ядерная кинетическая Электрооборудование 36%
Солнечно-фотоэлектрическая электростанция Солнечный свет (электромагнитный) Электрооборудование 15%
Солнечно-тепловая электростанция Солнечный свет (электромагнитный) Электрооборудование 23%
Гидроэлектростанции и приливные электростанции Гравитационный потенциал Электрооборудование 90% +

Проверьте вкладку энергетических систем в этом моделировании, чтобы визуализировать различные системы преобразования энергии

Функции человеческой жизни — Анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните важность организации для функционирования человеческого организма
  • Различать метаболизм, анаболизм и катаболизм
  • Приведите как минимум два примера человеческой реакции и человеческого движения
  • Сравните и сопоставьте рост, дифференциацию и воспроизведение

Каждая из различных систем органов имеет разные функции и, следовательно, уникальные роли, которые они должны выполнять в физиологии.Эти многие функции можно суммировать с точки зрения некоторых, которые мы можем считать определяющими для человеческой жизни: организация, метаболизм, отзывчивость, движение, развитие и воспроизводство.

Организация

Человеческое тело состоит из триллионов клеток, организованных таким образом, чтобы поддерживать отдельные внутренние отделы. Эти отсеки защищают клетки организма от внешних угроз окружающей среды и поддерживают влажность и питание клеток. Они также отделяют внутренние жидкости организма от бесчисленных микроорганизмов, которые растут на поверхностях тела, включая слизистую оболочку определенных проходов, которые соединяются с внешней поверхностью тела.Например, кишечник является домом для большего количества бактериальных клеток, чем общее количество всех человеческих клеток в организме, но эти бактерии находятся вне тела и не могут свободно циркулировать внутри тела.

Клетки, например, имеют клеточную мембрану (также называемую плазматической мембраной), которая удерживает внутриклеточную среду — жидкости и органеллы — отдельно от внеклеточной среды. Кровеносные сосуды удерживают кровь в замкнутой системе кровообращения, а нервы и мышцы обернуты соединительнотканной оболочкой, отделяющей их от окружающих структур.В грудной клетке и брюшной полости множество внутренних мембран отделяют основные органы, такие как легкие, сердце и почки, от других.

Самая большая система органов тела — это покровная система, которая включает кожу и связанные с ней структуры, такие как волосы и ногти. Поверхностная ткань кожи является барьером, который защищает внутренние структуры и жидкости от потенциально вредных микроорганизмов и других токсинов.

Метаболизм

Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена — она ​​может только изменять форму.Ваша основная функция как организма — потреблять (поглощать) энергию и молекулы из продуктов, которые вы едите, преобразовывать часть их в топливо для движения, поддерживать функции вашего тела, а также строить и поддерживать структуры вашего тела. Это достигается двумя типами реакций: анаболизмом и катаболизмом.

  • Анаболизм — это процесс, при котором более мелкие и простые молекулы объединяются в более крупные и сложные вещества. Ваше тело может собирать, используя энергию, сложные химические вещества, в которых оно нуждается, комбинируя небольшие молекулы, полученные из продуктов, которые вы едите
  • Катаболизм — это процесс расщепления более крупных и сложных веществ на более мелкие и простые молекулы.Катаболизм высвобождает энергию. Сложные молекулы, содержащиеся в продуктах питания, расщепляются, поэтому организм может использовать их части для сборки структур и веществ, необходимых для жизни.

Взятые вместе, эти два процесса называются метаболизмом. Метаболизм — это сумма всех анаболических и катаболических реакций, которые происходят в организме ((рисунок)). И анаболизм, и катаболизм происходят одновременно и непрерывно, чтобы вы оставались живыми.

Метаболизм

Анаболические реакции строят реакции, и они потребляют энергию.Катаболические реакции разрушают материалы и высвобождают энергию. Метаболизм включает как анаболические, так и катаболические реакции.

Каждая клетка вашего тела использует химическое соединение, аденозинтрифосфат (АТФ), для хранения и высвобождения энергии. Клетка накапливает энергию в синтезе (анаболизме) АТФ, а затем перемещает молекулы АТФ в то место, где энергия необходима для подпитки клеточной активности. Затем АТФ разрушается (катаболизм) и высвобождается контролируемое количество энергии, которая используется клеткой для выполнения определенной работы.

Просмотрите этот анимационный ролик, чтобы узнать больше о метаболических процессах. Какие органы тела, скорее всего, осуществляют анаболические процессы? А как насчет катаболических процессов?

Отзывчивость

Отзывчивость — это способность организма приспосабливаться к изменениям во внутренней и внешней среде. Пример реагирования на внешние раздражители может включать движение к источникам пищи и воды и от предполагаемых опасностей. Изменения во внутренней среде организма, такие как повышение температуры тела, могут вызывать реакцию потоотделения и расширение кровеносных сосудов в коже с целью снижения температуры тела, как показано бегунами на (Рисунок).

Механизм

Движение человека включает в себя не только действия на суставы тела, но также движение отдельных органов и даже отдельных клеток. Когда вы читаете эти слова, красные и белые кровяные тельца перемещаются по вашему телу, мышечные клетки сокращаются и расслабляются, чтобы сохранить вашу осанку и сфокусировать зрение, а железы выделяют химические вещества, регулирующие функции организма. Ваше тело координирует действие целых групп мышц, чтобы вы могли перемещать воздух в легкие и из них, проталкивать кровь по всему телу и продвигать съеденную пищу через пищеварительный тракт.Сознательно, конечно, вы сокращаете свои скелетные мышцы, чтобы переместить кости скелета из одного места в другое (как это делают бегуны на (Рисунок)) и выполнять все повседневные дела.

Марафонцы

Бегуны демонстрируют две характеристики живых людей — отзывчивость и подвижность. Анатомические структуры и физиологические процессы позволяют бегунам координировать действия групп мышц и пота в ответ на повышение внутренней температуры тела.(кредит: Phil Roeder / flickr)

Развитие, рост и размножение

Развитие — это все изменения, через которые проходит тело в жизни. Развитие включает в себя процесс дифференциации, в котором неспециализированные клетки становятся специализированными по структуре и функциям для выполнения определенных задач в организме. Развитие также включает процессы роста и восстановления, оба из которых включают дифференцировку клеток.

Рост — это увеличение размера тела. Люди, как и все многоклеточные организмы, растут за счет увеличения количества существующих клеток, увеличения количества неклеточного материала вокруг клеток (например, минеральных отложений в костях) и, в очень узких пределах, увеличения размера существующих клеток.

Размножение — это образование нового организма из родительских организмов. У человека размножение осуществляется мужской и женской репродуктивными системами. Поскольку смерть придет ко всем сложным организмам, без воспроизводства линия организмов закончится.

Обзор главы

Большинство процессов, происходящих в организме человека, сознательно не контролируются. Они возникают постоянно, чтобы строить, поддерживать и поддерживать жизнь. Эти процессы включают в себя: организацию с точки зрения поддержания основных границ тела; метаболизм, включая передачу энергии через анаболические и катаболические реакции; ответная реакция; движение; и рост, дифференциация, воспроизводство и обновление.

Вопросы по интерактивной ссылке

Просмотрите этот анимационный ролик, чтобы узнать больше о метаболических процессах. Какой катаболизм происходит в сердце?

Обзорные вопросы

Метаболизм можно определить как ________.

  1. Приспособление организма к внешним или внутренним изменениям
  2. процесс, при котором все неспециализированные ячейки становятся специализированными для выполнения определенных функций
  3. процесс формирования новых ячеек взамен изношенных ячеек
  4. сумма всех химических реакций в организме

Аденозинтрифосфат (АТФ) — важная молекула, потому что она ________.

  1. — результат катаболизма
  2. выброс энергии неконтролируемыми всплесками
  3. накапливает энергию для использования клетками тела
  4. Все вышеперечисленное

Раковые клетки можно охарактеризовать как «общие» клетки, не выполняющие специализированных функций организма. Таким образом, в раковых клетках отсутствует ________.

  1. дифференциация
  2. репродукция
  3. отзывчивость
  4. и воспроизведение, и отзывчивость

КРИТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ МЫШЛЕНИЯ

Объясните, почему запах дыма, когда вы сидите у костра, не вызывает тревогу, а запах дыма в общежитии вызывает.

Когда вы сидите у костра, ваше обоняние адаптируется к запаху дыма. Только если бы этот запах внезапно и резко усилился, вы могли бы заметить это и отреагировать. Напротив, запах даже следа дыма был бы новым и очень необычным в вашем общежитии и воспринимался бы как опасность.

Определите три различных способа роста человеческого тела.

Рост может происходить за счет увеличения количества существующих клеток, увеличения размера существующих клеток или увеличения количества неклеточного материала вокруг клеток.

Глоссарий

анаболизм
сборка более сложных молекул из более простых
катаболизм
Расщепление более сложных молекул на более простые
разработка
изменений, которые организм претерпевает за свою жизнь
дифференциация
процесс, с помощью которого неспециализированные клетки становятся специализированными по структуре и функциям
рост
процесс увеличения размера
обмен веществ
сумма всех химических реакций в организме
продление
процесс замены изношенных элементов
репродукция
Процесс создания новых организмов
отзывчивость
Способность организмов или системы приспосабливаться к изменениям условий

Мониторинг метаболизма жирных кислот и гидропероксидов липидов в организме человека с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье | Липиды в здоровье и болезнях

Рис.1 (A) показана система FTIR-ATR для измерения поверхности губ (особенно губной красной зоны), разработанная в нашей лаборатории, а именно CISME ( C orneum I nfrared S pectrum для M etabolic E экспериментов. ) система измерения. В этой системе алмазный зонд ATR диаметром 2 мм прижимается к любой точке поверхности нижней кромки, обычно в центре нижней кромки, и измерение завершается в течение 40 секунд.

На рис. 1 (B) показана процедура экстракции липидов с поверхности губ с использованием растворителя EPI (описанного в разделе «Методы»), и вкратце промытую и слегка влажную мембрану PVDF с растворителем EPI использовали для быстрой протирки поверхности губ с надавливанием на нее. нижнюю губу, затем PVDF-мембрану с липидами липидов вымачивали в растворителе EPI на 10 мин для экстракции липидов, затем растворитель концентрировали с продувкой газообразным азотом и хранили при -20 ° C до использования.

На рис. 2 показан типичный образец ТСХ липидов, экстрагированных растворителем EPI, причем липиды липидов содержат в основном углеводороды, сквален, сложный эфир холестерина, триглицериды, свободные жирные кислоты, свободный холестерин, диглицериды и полярные липиды. В этой картине ТСХ липиды, углеводороды и сквален были развиты почти в той же части, что и сложный эфир холестерина, и не были хорошо разделены. Однако присутствие углеводородов и сквалена в липидах было обнаружено с помощью газовой хроматографии (как показано на рис.3 позже). Как показано ниже, эта липидная фракция в значительной степени содержала гидропероксиды липидов, и слабая полоса над полосой свободного холестерина может соответствовать гидропероксиду липидов. Полярные липиды губы были в основном церамидами (данные не показаны), а фосфолипиды обнаружить не удалось.

Рисунок 3

(A). Фракционирование липидов с помощью картриджа с диоксидом кремния и обнаружение докозагексаеновой кислоты во фракции I . ( слева вверху ) образец тотальной ионной хроматографии (TIC) стандартных метиловых эфиров жирных кислот рыбьего жира.( слева, вторая верхняя часть ) TIC общих метиловых эфиров жирных кислот из общего липидного экстракта поверхности губ, полученный в 11:30 часов. ( слева, третья верхняя часть ) TIC общих метиловых эфиров жирных кислот из липидного экстракта, полученного в 15:30 по времени. ( слева внизу ) TIC метиловых эфиров жирных кислот фракции I. Пик метилового эфира DHA четко наблюдался, как показано на вставленном рисунке (увеличенная хроматограмма). ( справа внизу ) TIC метиловых эфиров жирных кислот фракции II и почти не наблюдалось пика DHA. Рис. 3 (B) ( справа вверху ) ТСХ-картины липидов, выделенных во фракциях I, II и III с помощью картриджа с силикагелем. Сквален был применен в переулке кв. Растворитель для развития был таким же, как на рис. 2.

Измерение метаболизма DHA in situ

Было необходимо знать судьбу диетической докозагексаеновой кислоты (DHA), и мы определили, какие липидные фракции губы содержат DHA. Количество DHA в губе изменялось в зависимости от продолжительности времени с момента приема диеты, содержащей 600 мг DHA и 150 мг эйкозапентаеновой кислоты (EPA).

На фиг. 3 (A) показаны образцы газовой хроматографии метиловых эфиров жирных кислот, полученных из фракционированных липидов губ с помощью картриджа с диоксидом кремния. Вставленная картина ТСХ (рис. 3 (B)) показывает профили липидов фракций I, II и III, выделенных из картриджа с диоксидом кремния, и стандартного сквалена. Здесь свободные жирные кислоты и относительно полярные липиды, такие как церамиды, наблюдались во фракции II или III. Другие нейтральные липиды (сквален, углеводород, сложный эфир холестерина, триглицерид, свободный холестерин и диглицерид) наблюдались во фракции I.Образцы газовой хроматографии общего количества жирных кислот губ, собранные в 11:30 и 15:30 часов, были показаны в двух средних образцах. Пик метилового эфира докозагексаеновой кислоты (DHA) был больше в образце, полученном в 11:30 часов, чем пик в 15:30 часов. Пик DHA четко наблюдался в липидах фракции I, но не в липидах фракции II. Это говорит о том, что жирная кислота DHA не наблюдалась во фракции свободных жирных кислот липидов поверхности губ во время метаболического процесса в течение 4-6 часов после поглощения DHA в форме триглицеридов.

На рис. 4 (A) показан типичный FTIR-спектр поверхности губ, измеренный in situ . На вставленном рисунке показаны спектры FTIR второй производной при примерно 3010 см -1 поверхности губ в 9:30, 11:30 и 13:30. Поглощение в ИК-диапазоне около 3010 см -1 было отнесено к моде валентных колебаний цис--алкена (HC = CH) CH [5] и сдвигу пика -цис--алкена с 3010 см -1 до 3014 см -1 и до 3007 см -1 предполагает изменения видов полиненасыщенных жирных кислот [5] на поверхности губ в зависимости от времени, особенно появление пика 3014 см -1 указывает на обогащение докозагексаеновой кислоты (DHA) в липидах поверхности губ.На фиг.4 (B) показаны окрашенные альциановым синим (были обнаружены сульфатированные гликозаминогликаны) поверхности губ (киноварь и граница между губами и кожей), которые были сняты с липкой ленты. В киноварном участке наблюдали прозрачное круглое пятнообразное окрашивание диаметром 20-30 мкм, и это свидетельствовало о том, что губная киноварьая поверхность содержала роговые слои кератиноцитов. С другой стороны, участок границы кожи содержал уплощенные плоскоклеточные слои. На фиг.4 (C) показаны типичные спектральные изменения 2 и производных в области цис -алкена для губ 23-летних субъектов мужского пола, получавших диеты с DHA и контрольным йогуртом.В диете DHA наблюдалась четкая полоса на 3014 см -1 , тогда как в контрольной диете (диета с соевым маслом) полоса на 3012 см -1 была заметной.

Рис. 4

FTIR-спектр поверхности губ и обнаружение полиненасыщенных жирных кислот и ультраструктур поверхности . (A) FTIR-спектр поверхности губ; На вставленном рисунке показаны спектры второй производной площади поглощения цис-алкена, измеренные в 9:30, 11:30 и 13:30. Спектры FTIR были измерены при разрешении 8 см -1 и 48 накоплениях в течение 40 секунд. (B) Поверхности губ, зачищенные скотчем, окрашенные альциановым синим. ( слева ) губно-красная поверхность: ( посередине ) увеличенное пятно части левой фигуры: ( справа ) губно-красная поверхность каймы. Левое и правое изображения были сделаны с помощью стереомикроскопа (малое увеличение), а среднее — с помощью инвертированного микроскопа (Olympus, Япония) с покровным стеклом гемоцитометра (Cellocate, Eppendorf) в качестве индикатора ширины поля. Размер пятна составлял 20 ~ 40 мкм в диаметре. (C) 2 Спектры производных nd в цис-алкеновой области для губ 23-летних субъектов с DHA и контрольной диетой.Докозагексаеновая кислота показывает типичное ИК-поглощение цис-алкена при 3014 см -1 , а арахидоновая кислота показывает при 3012 см -1 .

На рис. 5 показаны изменения значений DRI для возраста 20 лет (n = 12 × 3; двенадцать человек и три измерения) и 60 лет (n = 6 × 6; шесть человек и шесть измерений) при использовании диеты и контроля DHA (соевое масло). диета. Значение DRI (DHA-Relative Intensity) рассчитывали по следующей формуле:

Рисунок 5

Зависимые от времени изменения значений DRI для молодых (20 лет) и старых (60 лет) добровольцев, получавших DHA-йогурт и контрольные диеты. . (A) Шаблоны, зависящие от продолжительности (после приема завтрака) для DHA-йогуртовой диеты. Данные изменения DRI для субъектов в возрасте 20 лет (12 человек мужского пола, все были некурящими; продолжительность была в пределах 4 часов) и возраста 60 лет (6 человек мужского пола; трое в группе некурящих и трое других, курящих сигареты). группа курящих), и начальные точки для возрастной группы 20 были выше, чем возраст 60 лет. (B) DRI изменения для контрольной диеты. Значения DRI для возрастной группы 20 лет также были выше, чем для возрастной группы 60 лет, через 2-4 часа после завтрака, а максимальный уровень DRI был получен через 4-6 часов для возрастной группы 60 лет, что свидетельствует об увеличении содержания арахидоновой кислоты.

Здесь [3010], [3022], [3014], [2979] и [2960] указывают интенсивности при 3010, 3022, 3014, 2979 и 2960 см -1 , соответственно, в спектре второй производной , и фактически это значение DRI соответствует относительной интенсивности пика цис--алкена, полученного из DHA, по сравнению с пиком режима антисимметричного растяжения метил-CH при 2960 см. -1 , происходящий в основном из поверхностных белков ткани. Для диеты DHA большие значения DRI были обнаружены для возраста 20 лет только в возрасте 1 года.Через 5 ~ 2 часа после приема завтрака с йогуртом с DHA, тогда как увеличение DRI было обнаружено в группе 60 лет (группа некурящих; n = 3) через 3-4 часа после приема завтрака с DHA. Однако увеличение DRI было обнаружено только через 5-6 часов для группы в возрасте 60 лет (группа курящих сигареты; n = 3) после приема завтрака с йогуртом DHA.

С другой стороны, увеличение значений DRI было обнаружено через 3-4 часа для групп в возрасте 20 и 60 лет в контрольной диете с использованием соевого масла (0.6 г) -содержащий йогурт. В этом случае контрольной диеты увеличение содержания арахидоновой кислоты (C20: 4) может повлиять на спектр FTIR около 3010 см -1 и может способствовать увеличению значений DRI. Курение или отказ от курения не оказали существенного влияния на изменение значений DRI в группе 60 лет в контрольной диете.

Эти результаты предполагают, что диетический метаболизм DHA может быть обнаружен неинвазивно с помощью измерения цис--алкеновых FTIR-спектров поверхности губ человека.

Измерение гидропероксидов липидов на поверхности губ

Перед измерением гидропероксидов липидов (LOOH) с помощью FTIR in situ мы попытались определить гидропероксиды липидов, экстрагированные с поверхности губ биохимически.

На рис. 6 показаны картины ТСХ окрашенных DMPD гидропероксидов липидов (слева) и обугленных липидов серной кислотой (справа) для в основном нейтральных липидов с поверхности губ, слюны и стандартов. Первоначально гидропероксид липидов, окрашенный DMPD, показал пятна розового цвета, представленные здесь на черно-белой фотографии. Среди стандартных липидов несколько состаренный триолеин и диарахидонин содержали гидропероксиды, и они были четко обнаружены при окрашивании DMPD, как показано на фиг. 6 (слева, дорожки 6 и 8). Гидропероксид свободной олеиновой кислоты обнаруживается слабо, как показано стрелкой.Пятно гидропероксида на полосе триглицеридов в основном наблюдалось непосредственно над пятном холестерина, а пятно в диарахидонине наблюдалось в исходной точке (относительно полярная фракция липидов) и рядом с положением моноглицерида. Эти пятна могут соответствовать гидропероксиду триглицерида на дорожке 6 и гидропероксиду диглицерида на дорожке 8. Липидные гидропероксиды липидов поверхности губ наблюдались на дорожках 1 и 2 непосредственно рядом с гидропероксидом триглицерида. В липидах слюны не наблюдалось пятен гидропероксидов липидов в нейтральной липидной области, но наблюдалось слабое пятно в начале.Кожные липиды, экстрагированные с лица на лбу, не показанные здесь, не показали пятна на гидропероксиде триглицерида, но в более верхней части, возможно, гидропероксид сквалена [6, 7], очень слабо.

Рис. 6

Обнаружение гидропероксидов липидов в губах путем окрашивания DMPD . Первоначально DMPD (N, N, ‘- диметил- p -фенилендиаммоний дихлорид) окрашивал гидропероксиды липидов в красновато-розовый цвет, а частично окисленный три-олеин (TG-гидропероксид) в дорожке 6 наблюдался при окрашивании DMPD чуть выше положения свободный холестерин или диглицерид.Пятно гидропероксида липидов в липидах наблюдали вблизи пятна TG-гидропероксида. Острие стрелки, показанное на левом рисунке, указывает на присутствие гидропероксида олеиновой кислоты. Липидный экстракт слюны не показал пятна гидропероксида в этом состоянии развития.

Затем гидроперекись липидов рядом с пятном гидропероксида триглицерида в липидах поверхности губ определяли количественно после обугливания путем измерения интенсивности пятен и сравнивали с другими нейтральными липидами.

Фиг.7 показаны изменения гидропероксида липидов и нейтральных липидов, зависящие от времени, и это свидетельствует о том, что гидропероксид липидов и свободные жирные кислоты значительно уменьшились в 14:00 часов, а другие липиды были почти постоянными. Здесь данные были проанализированы статистически с использованием t-критерия Стьюдента (n = 6) для данных в 12:00 и 14:00 часов.

Рисунок 7

Зависящие от времени изменения нейтральных липидов (сложный эфир холестерина, CE; триглицерид, TG; свободная жирная кислота, FFA; свободный холестерин, C) и гидропероксид липидов на поверхности губ .Определенное количество внутреннего стандарта метилового эфира элаидиновой кислоты, которое появляется между пятнами триглицерида и сложного эфира холестерина в ТСХ, было смешано в PVDF-мембране после экстракции липидов липидов и совместно экстрагировано, как показано на рис. 1. Эти нейтральные липиды были проявленный на ТСХ с гексаном: диэтиловым эфиром: уксусной кислотой (80: 30: 1) и обугленный 50% -ной серной кислотой при 170 ° C в течение почти 30 мин. Картины ТСХ были введены в компьютер со сканером, и интенсивность обугленных пятен была определена количественно с помощью программного обеспечения Scion Image (Scion Co., Израиль) с помощью макропрограммы гель-плоттинга. Количества нейтральных липидов в единицах мкг были рассчитаны по сравнению с количеством внутреннего стандарта, 20 мкг метилового эфира элаидиновой кислоты, и в настоящих условиях степенью темноты обугленного пятна (после преобразования в оптическую плотность с помощью Scion Image программа) линейно хорошо коррелировала с количеством нейтральных липидов. В этом случае рассчитанное таким образом количество липидов в губе соответствовало количеству липидов, экстрагированных на PVDF-мембрану за одно вытирание поверхности губ.

Затем мы попытались измерить FTIR-спектры поверхности губ с помощью измерительной системы CISME, чтобы обнаружить изменение гидропероксидов липидов in situ . На рис. 8 показан пример зависимых от времени изменений спектров FTIR во второй производной формы при около 960 см -1 (верхний рисунок) и около 1740 см -1 (нижний рисунок). Хорошо известно, что транс- -алкен (HC = CH) в жирных кислотах пищевых продуктов демонстрирует поглощение в инфракрасном диапазоне при 966 ~ 968 см -1 [8, 9], тогда как цис- -алкен проявляет себя примерно при 3010 см. -1 , как показано в разделе выше.Обычно образование гидропероксида липида сопровождает возникновение конъюгации транс двойной связи, как показано на вставленном внизу рисунке. На верхнем рисунке рис. 8 показаны изменения спектров FTIR (вторая производная), зависящие от времени, на отметке 960 см -1 , что свидетельствует об увеличении (в сторону уменьшения) полосы 968 см -1 при 12: 00 часов. Фактически значение разности в спектрах второй производной было вычислено между интенсивностями при 952.9 и 968,4 см -1 , и это значение разницы было разделено на интенсивность при 1740 см -1 (разница между значениями интенсивности при 1759,9 и 1740,5 см -1 ), происходящих в основном из формы жирных эфиров. Это значение может соответствовать соотношению между гидропероксидом липидов и сложными эфирами и суммировано на фиг. 9.

Рисунок 8

FTIR-спектры в форме второй производной поверхностей губ, измеренные в разное время . ( вверху ) Спектральные изменения в области около 960 см -1 , связанные с модой транс-алкенового CH-валентного колебания.Разница между интенсивностями при 952,9 и 968,4 см. -1 была рассчитана и обозначена как транс -интенсивность алкена или [гидропероксид]. ( средний ) спектральные изменения в области около 1740 см -1 , связанные с режимом жирных эфиров. Разница между интенсивностями при 1759,9 и 1740,5 см. -1 была рассчитана и обозначена как интенсивность жирного эфира или [TG]. ( внизу ) иллюстрация структуры гидропероксида липида, указывающая на присутствие в структуре транс--алкена.

Рис. 9

Сравнение методов обнаружения FTIR и TLC зависимых от времени изменений гидропероксидов липидов в губе . (A) Зависящие от времени изменения инфракрасного спектрального отношения между связанной с пероксидом транс- -алкеновой абсорбцией при 968 см -1 , [пероксид], и связанной с триглицеридом абсорбцией сложного эфира при 1740 см -1 , [эфир]. Это соотношение было самым высоким в полдень непосредственно перед обедом. Испытуемыми были двое мужчин в возрасте 20 и 30 лет, и увеличение отношения в 12:00 было значительным (n = 4, p <0.05) по сравнению с соотношением в 10:00 или 14:00 по времени. (B) Шаблоны ТСХ, зависящие от времени ( вставлен справа рисунок ; DMPD окрашенный LOOH ( левая сторона ) и обугленный TG ( правая сторона )) и изменения соотношения [LOOH] / [TG] ( вставлено слева рисунок ). Липиды с поверхности губ экстрагировали, как показано на фиг. 1 (B), и условия развития для ТСХ были такими же, как показано на фиг. 2. Субъектом был мужчина в возрасте 30 лет. Обе модели, зависящие от времени в FTIR и TLC, были весьма похожи, однако эксперимент (B) проводился только в двух экземплярах, и статистического рассмотрения избегали.

На рис. 9 (A) показаны изменения отношения пероксида к сложному эфиру в зависимости от времени, измеренные с помощью FTIR in situ , а на рис. 9 (B) показаны также зависимые от времени изменения биохимически обнаруженных пероксидов и соотношение между полосами гидропероксидов липидов (LOOH) и триглицеридов (TG) при ТСХ. Липиды поверхности губ экстрагировали, как описано выше (показано на фиг. 1 (B)), и гидропероксиды липидов определяли окрашиванием DMPD, а общие липиды окрашивали серной кислотой.Эти интенсивности окрашивания сравнивали и рассчитывали соотношение интенсивностей полос ([LOOH] / [TG]) между LOOH и TG. Образцы экстрагированных липидов собирали в разное время в разные дни; на 1 -й день липиды собирали в 9:00, 12:00, 14:00, 16:00 и на 2 -й день в 11:00, 13:00, 15:00 и 3 rd день в 10:00, при совершенно аналогичных диетических условиях (меню, количество и время приема пищи) в те дни. Этот результат показал, что соотношение [LOOH] / [TG] было максимальным в 12:00, непосредственно перед обедом, и в этом случае количество триглицеридов было уменьшено в 12:00.Этот биохимический профиль изменения времени соответствовал спектральному профилю, полученному из соотношения пиков в спектрах FTIR, где соотношение между пиком транс- -алкена при 968 см -1 и пиком сложного эфира при 1740 см -1 был самым высоким в 12:00 часов.

Эти результаты показывают, что измерение поверхности губ FTIR in situ может обнаружить изменение гидропероксида липидов на поверхности губ.

Метаболизм в организме человека

JSS3 по фундаментальным наукам

Тема: Обмен веществ в организме человека

Введение

Метаболизм описывается путем химической реакции в организме. Метаболизм (от греч. Metabolē, «изменение») — это набор поддерживающих жизнь химических преобразований в клетках живых организмов. Эти катализируемые ферментами реакции позволяют организмам расти и воспроизводиться, поддерживать свою структуру и реагировать на окружающую среду. Пищевые вещества принимаются в рот. Во рту пища пережевывается зубами, смешивается со слюной и скатывается по пищеводу в желудок. Переваренная пища диффундирует в кровоток через ворсинки на стенках тонкой кишки.Поглощенная пища циркулирует в различных частях тела через кровоток для метаболических процессов. Однако неабсорбированные пищевые продукты выходят из тела из толстой кишки через задний проход.

Метаболизм можно условно разделить на две категории:

  • Катаболизм — распад молекул для получения энергии
  • Анаболизм — синтез всех соединений, необходимых клеткам

Метаболизм тесно связан с питанием и доступностью питательных веществ.Биоэнергетика — это термин, который описывает биохимические или метаболические пути, с помощью которых клетка в конечном итоге получает энергию. Образование энергии — один из жизненно важных компонентов обмена веществ.

Переваривание пищи

Пищеварение — это процесс расщепления сложных пищевых продуктов на более мелкие частицы с помощью ферментов и сока, вырабатываемых специализированными клетками и железами, чтобы организм мог их усвоить. Переваривание пищи начинается изо рта.

Все органы, через которые проходит пища, включая те, которые выделяют вещества, воздействующие на нее, такие как желчный пузырь, поджелудочная железа, слюнная железа и т. Д., составляют пищеварительную систему. Пищеварительная система также известна как пищеварительный тракт. Пищеварительный канал состоит из пяти частей, через которые проходит пища. К ним относятся:

  1. Устье
  2. Глотки (пищевод)
  3. Желудок
  4. Тонкий кишечник
  5. Толстый кишечник

Процесс разложения

Процесс пищеварения начинается с приема внутрь. Проглатывание — это попадание пищи в пищеварительный тракт. Пища отправляется в рот, и рот пережевывает ее на куски зубами, на нее воздействует слюна, которая превращает крахмал в мальтозу.Это изменение возможно из-за фермента птиалина в слюне, который действует на крахмал. Ферменты — это химические вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками. Они ускоряют переваривание пищи.

Пища изо рта проходит через пищевод в желудок, где на нее действуют такие вещества, как желудочный сок (который содержит реннин и пепсин), вырабатываемый в желудке. Они действуют на белок, превращая его в полипептиды в случае пепсина, в то время как реннин коагулирует молочный белок.Соляная кислота в желудочном соке нейтрализует щелочь в пище изо рта. Пища сбивается в желудке и попадает в тонкий кишечник. Тонкая кишка состоит из трех частей — двенадцатиперстной кишки (первая часть), тощей кишки и подвздошной кишки. Когда пища попадает в двенадцатиперстную кишку, желчный пузырь производит желчь, которая расщепляет жиры и масла (эмульгирует) на более мелкие молекулы. Пища также попадает во вторую и третью части тонкой кишки, где на нее действуют другие ферменты.

Поглощение пищи в организме

Поглощение пищи — это процесс, при котором переваренные частицы пищи диффундируют в кровоток, который направляет их туда, где они необходимы для метаболической активности. Всасывание пищи происходит в ворсинах тонкой кишки.

Переваренная пища всасывается в кровоток, потому что она может легко проходить через стенки тонкой кишки через структуры, называемые ворсинками (единственное число: ворсинки).Ворсинка представляет собой структуру, похожую на пальцы, которая содержит структуру, называемую молочной железой, которая транспортирует жирные кислоты и глицерин. Есть также кровеносные сосуды, по которым через капилляры транспортируются переваренные белки и углеводы.

Конечные продукты пищеварения, а именно глюкоза, жирная кислота, глицерин и аминокислоты, являются веществами, которые организм может легко использовать, поскольку они могут проходить через тонкий кишечник непосредственно в кровоток и попадать в печень. Энергия поглощенной пищи помогает мышцам выполнять свою деятельность, которая проявляется в сердцебиении, дыхании, выделении и т. Д.

Формы хранения излишков продуктов

В большинстве случаев продукты, которые мы едим в избытке, должны храниться в тканях, чтобы использовать их позже. Способность организма накапливать излишки абсорбированных пищевых веществ, не предназначенных для немедленного использования, называется хранением пищи. Из шести классов продуктов питания (т.е. углеводов, белков, жиров и масел, минералов, витаминов и воды) только два преобразуются и сохраняются в организме для использования по мере необходимости. Это углеводы, жиры и масла.

  1. Углеводы: пища, дающая энергию. Примеры включают злаки, батат, картофель, маниоку и т. Д. Они называются крахмалистыми продуктами, которые перевариваются до глюкозы. Избыточная глюкоза преобразуется инсулином и хранится в печени в виде гликогена. Некоторые другие окисляются до оксида углерода (IV) и воды, которые потребляются организмом.
  2. Жиры и масла: это маслянистые пищевые вещества, их также называют липидами. Жиры и масла согревают организм и также называются продуктами, дающими энергию.Жиры и масла перевариваются до глицерина и жирных кислот. Избыточный жир откладывается под кожей, вокруг живота, бедер и мышц.
  3. Белки: в организме не хранятся. Кровь из тонкой кишки содержит только аминокислоты, необходимые организму в определенное время. Избыточные аминокислоты дезаминируются в печени. Это удаление азотсодержащей аминогруппы из аминокислот. Затем аминогруппа превращается в мочевину, которая выводится почками с мочой.

Места хранения

Крахмал в крови находится в форме глюкозы, преобразуется инсулином и хранится в печени в виде гликогена.Избыточный жир накапливается под кожей, вокруг живота, щек, бедер / талии, бедер, мышц и т. Д. Белки в избытке не накапливаются в организме, а немедленно выводятся почками в виде мочевины.

Проблемы, связанные с хранением продуктов

  • Избыточная глюкоза откладывается инсулином в виде гликогена в печени. В отсутствие инсулина в кровотоке обнаруживается избыток глюкозы или сахара. Этот процесс вызывает диабет.
  • Избыточный белок дезаминируется печенью.В любом случае нарушения работы печени присутствие белков в кровотоке вызывает гепатит.
  • Лишний жир накапливается под кожей и дает энергию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*
*