Обмен веществ и энергии - совокупность процессов превращения веществ и энергии происходящая в живых организмах.
И обмен веществ и энергией между организмом и окружающей средой.
Катаболизм - ферментативное расщепление пищевых и собственных молекул с освобождением заключенных в них энергии.
Анаболизм - ферментативный синтез клеточных компонентов совершающийся с потреблением энергии фосфатных связей АТФ.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАСЩЕПЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ:
1. Пищеварительный гидролиз и всасывание веществ в ЖКТ:
углеводы - моносахариды
белки - аминокислоты
жиры - жирные кислоты и глицерин
2. Промежуточный обмен - образуются продукты, общие для всех видов обмена:
пируват
ацетил-КоА
a-кетоглутарат
фумарат
Высвобождается 1/3 энергии, заключенной в химических связях питательный веществ.
3. Терминальное окисление (цикл Кребса) - освобождается 2/3 энергии, заключенной в пищевых веществах.
Энергия частично используется в сопряженном фосфорилировании и образовании макроэргов (АТФ и др.).
Биологическое значение:
При катаболизме освобождается заключенная в нем энергия, обеспечивающая все функциональные возможности организма.
Нарушения катаболизма:
а) нарушение обмена макроэргов (АТФ)
б) нарушение поступления пластических веществ, обеспечивающих анаболизм.
Анаболизм:
Образование видоспецифических углеводов, жиров, белков, структурных элементов ® рост, размножение и сохранение морфологической целостности.
При нарушении анаболизма:
Нарушение синтеза ферментов, гормонов, необходимых для катаболизма.
При отравлении цианидами инактивация цитохромоксидазы приводит к смерти в течение 5-7 мин.
Суммарный показатель, отражающий состояние обмена веществ - основной обмен (количество энергии, освобождающееся в организме при полном покое, натощак через 12-18 часов после последнего приема пищи, при температуре 16-18оС; то количество энергии, необходимое организму в состоянии покоя для поддержания его жизнедеятельности).
Понижение основного обмена:
При торможении КБП: сон, наркоз.
Разрушение и атрофии гипофиза гипофункции щитовидной железы
удалении надпочечников, половых желез
избытке инсулина
голодании, коллапсе, почечных отеках
повышении температуры окружающей Среды
Повышение основного обмена:
при резком возбуждении ЦНС
при повышении функции щитовидной железы (гипертиреоидизм)
при введении тироксина, аденамина, СТГ
при опухолях гипофиза
при приеме пищи
при понижении температуры окружающей Среды
при лихорадке
при усилении сердечной деятельности и дыхания
Наибольшее повышение основного обмена в возрасте 5-7 лет.
У женщин основной обмен меньше, чем у мужчин.
Значение:
Нарушение обмена веществ и энергии лежит в основе всех заболеваний.
Причины нарушений обмена веществ:
I. Эндогенного происхождения:
1. Нарушения в генетическом аппарате клеток.
2. Нарушения деятельности нервной и эндокринной систем.
1. Нарушение в генетическом аппарате:
Нарушение синтеза ферментов (энзимопатии)
Нарушение синтеза транспортных белков (Нb - гемоглобинпатии; церулоплазмина - болезнь Вильсона).
Нарушение синтеза иммунных белков.
Нарушение синтеза белковых и пептидных гормонов, структурных белков, биомембран, кофакторов витаминов (Д3, В1, В6, В12, Н, a-токоферола)
II. Экзогенного происхождения:
1. Количественные и качественные изменения в составе пищи:
Недостаток незаменимых аминокислот (аргинина - нарушение сперматогенеза); Недостаток жирных кислот, микроэлементов, витаминов).
Несоответствие количества и качества состава пищи энерготратам организма.
2. Поступление в организм чужеродных токсических веществ.
3. Проникновение патогенных микроорганизмов в организм.
4. Сдвиги в величине парциального давления О2 и СО2 в воздухе.
5. Появление в атмосфере СО (угарного газа), окислов азота, токсических газов.
6. Накопление в организме тяжелых металлов (As, Cn), канцерогенов.
Конечная точка приложения всех факторов - ферменты.
Нарушения обмена веществ могут быть на 4-х уровнях организации живых существ:
1) Молекулярный уровень (на нем реализуются нарушения обмена на всех других уровнях организации живого).
Причины нарушений обмена на этом уровне:
1. Нарушения в генетическом аппарата
2. Действие ингибиторов ферментов эндо- и экзогенного происхождения.
3. Недостаточное поступление незаменимых аминокислот, жирных кислот, витаминов, микроэлементов.
4. Нарушения обмена веществ на других уровнях.
Характер нарушений:
1. Изменение концентрации участников метаболических реакций.
2. Изменение активности ферментов и скорости их образования.
3. Изменения кофакторов ферментных реакций.
Показатели:
1. Определение активности ферментов в биологических жидкостях и биопсийном материале.
2. Обнаружение сдвигов в химическом составе крови и других биологических жидкостях.
2) Клеточный уровень организации живого.
причины нарушений обмена:
1. Нарушения биомембран, нуклеиновых кислот и белков, липидов.
2. Активация процессов ПОЛ (перекисного окисления липидов).
3. Действие тропных к биомембранам ядов и токсинов.
4. Осмотический шик.
5 Нарушение постоянства внутренней Среды организма.
6. Нарушение нервной и гуморальной регуляции на клеточном уровне.
Характер нарушений:
Повреждение ультраструктур клетки:
митохондрий, лизосом, эндоплазматического ретикулума, плазматической мембраны, нарушения митоза хроматина.
Показатели:
1. Электронная микроскопия.
2. Изменения маркерных ферментов, специфичных для различных органелл клеток.
3. Гистохимическое исследование клеток крови и биопсийного материала.
Изменение цитохромоксидазы - нарушение митохондрий.
3) Органный и тканевой уровень.
Причины нарушения обмена:
1. Органная и тканевая гипоксия (нарушение регионарного кровообращения)
2. Повреждение специфичных метаболических процессов, обеспечивающих сократительную , выделительную, секреторную, обезвреживающую функции.
Характер нарушений:
1. Нарушение специализированной функции.
2. Нарушение адаптации.
Показатели:
1. Биохимический состав крови, ликвора, мочи.
2. Изоферментный спектр и маркерные ферменты.
3. Исследование биологических жидкостей.
4. Анализ крови.
5. Функциональные пробы.
4) Целостный организм.
Причины нарушений обмена:
1. Повреждения НС и желез внутренней секреции.
2. Нарушения иннервации.
3. Повреждения органов, обеспечивающих постоянство внутренней Среды.
Характер нарушений:
1. Нарушение регуляторной функции нервной и эндокринной системы.
2. Сдвиги метаболизм. со
Показатели:
1. Исследование сдвигов ионов, метаболитов в крови и биологических жидкостях.
2. Определение гормонов, медиаторов в биологических жидкостях.
3. Исследование циклических нуклеотидов, простагландинов, кининовой системы.