METABOLISMUL

METABOLISMUL

Totalitatea reactiilor fizico-chimice care se petrec în organismele vii, si prin care substantele alimentare sunt transformate în substante asimilabile, poarta denumirea de metabolism.

Metabolismul intermediar semnifica transformarile la care sunt supuse principiile alimentare dupa absorbtie si pâna la eliminarea metabolitilor în mediul extern, reactii care sunt catalizate de enzime. Substantele nutritive melaboli/ulc în organism au rol energetic, plastic si functional.

în cadrul metabolismului se disting reactii de biosinteza, consumatoare de energie, constituind anabolismul, si reactii de degradare care elibereaza energic, constituind câtabolismul. Monozaharidele, acizii grasi si aminoacizii ajunsi la nivel celular sunt oxidate si elibereaza mari cantitati de energie libera si stocata în legaturile macroenrgetice ale ATP ce contin aproximativ 8000 cal/mol de ATI'.

METABOLISMUL INTERMEDIAR AL GLUCIDELOR

Metabolismul glucidic ocupa un loc central în procesele generatoare de energ 13513o1422n ie , deoarece glucidele, prin oxidare, nu genereaza substante toxice ci numai energie, C0₂ si apa. La nivel celular glucidele sunt folosite numai sub forma de glucoza, aceasta fiind si forma de circulatie sanguina. Glucoza rezulta din hidroliza polizaharidelor (amidon sau glicogen), dizaharidelor (zaharoza, lactoza) sau a mono-zaharidelor (fructoza, glucoza) dar în-sânge nu sunt identificate decât mono-zaharidele, si în special glucoza. Fructoza si galactoza, prin fosforilare hepatica, sunt transformate aproape integral în glucoza. Concentratia glucozei reactiile anabolice si cele catabolice.

Glucoza, depozitata în organism sub forma de glicogen, este principala substanta cu rol energetic a organismului animal, deci toate celulele o utilizea/fi în acest scop. Cantitatea totala a glucozei în organismul uman este de aproximativ 370i^;g, ceea ce reprezinta aproximativ 1600 cal. _:; i---Procesele anabolice ale metabolismului glucidic sunt: :; .!-.. glucogeneza, adica producerea glucozei prin hidroliza polizaharidelor, dizaharidelor si fosforilarea monozaharidelor la nivel hepatic; .-; "^{:i ;i;}2.-gluconeogeneza, procesul de sinteza a glucozei din diferite substante arninoacizi, acizi grasi, acid lactic, pentru mentinerea unei concentratii constante a

12 - Anatomia si fiziologia omului - cd. 116

glucozei sanguine, proces ce se desfasoara în ficat si rinichi, în conditii de inanitie, gluconeogeneza reprezinta unica sursa de glucoza a organismului;

3. glicogenogeneza este sinteza glicogenului din glucoza, forma de depozit din ficat si muschi.

Procesele catabolice sunt reprezentate de:

Glicoliza, care este ansamblul de reactii prin care glucoza este exidata
pâna la acizii piruvic si lactic, proces ce se desfasoara în 11 etape si care începe cu
fosfonlarea glucozei în interioarul celulei. Glicoliza are loc în toate celulele, în
citoplasma. Glicoliza se defasuara într-o etapa de anaerobioza si are ca produs
final acidul piruviric. In lipsa O₂ acidul piruviric se transforma în acid lactic, dar
randamentul energetic este foarte scazut, totusi se asigura sinteza a 2 molecule de
ATP, fiind prima energie de care poate beneficia organismul.

în prezenta oxigenului, acidul piruvic se oxideaza în mitocondrie pâna la CO₂ si H₂O, cu dezvoltarea unei cantitati de energie. Procesul este alcatuit din 3 etape: ciclul Krebs (ciclul acidului citric), lantul respirator si fosforilarea oxidativa, care au loc numai în mitocondrii, unde se gasesc enzimele necesare.

Pentru ca acidul piruvic sa patrunda în ciclul Krebs, este decarboxilat pâna la acetil-co A (sub actiunea unui complex enzimatic) care se combina cu acidul oxalacetic si formeaza acidul citric. Acesta este oxidat eliberându-se CO₂ si în cele din urma regenereaza acidul oxalacetic si ciclul se reia.

Din ciclul Krebs rezulta doar 2 mol de ATP, dar atomii de H rezultati sunt în numar de 24 si sunt introdusi în lantul respirator, iar prin fosforilarea oxidativa ADP se transforma în ATP. Din reactiile oxidoreductoare mitocondriale rezulta 36 mol ATP. Din degradarea unei molecule de glucoza, prin glicoliza rezulta 48 molecule ATP care este transferat din mitocondrie în citoplasma si utilizat dupa necesitatile celulare.

Glicogenoliza, proces care consta în depolimerizarea glicogenului sub
actiunea fosforilazelor. Glucoza rezultata poate servi ca sursa locala de energie si
pentru mentinerea glicemiei la valori normale.

REGLAREA METABOLISMULUI GLUCIDIC

Reglarea metabolismului glucidic poate fi împartita în: . . ,

reglare la nivel celular si enzimatic;

reglarea hormonala a glicemiei

între aceste doua peocese exista strânse interrelatii.

Reglarea la nivel celular si enzimatic are în vedere mecanismele prin care se stimuleaza sau se deprima sinteza enzimelor sau transformarea unei enzime inactive în forma activa sau modificarea afinitatii enzimei. Reglarea hormonala a glicemiei are în vedere mentinerea glicemiei la valori normale, la aceasta participând ficatul si o serie de glande endocrine.

Singurul hormon cu efecte hipoglicemiante este insulina. Efecte hiperglice-miante au hormonii de crestere, cortizonul, adrenalina, glucagonuL

METABOLISMUL INDERMEDIAR AL PROTEINELOR

Proteinele sunt specifice fiecarui organism si se sintetizeaza endogen, în structura lor intra 22 de aminoacizi dintre care l O aminoacizi sunt esentiali (pot fi sintetizati în organism) si 12 aminoacizi sunt esentiali (nu sunt sintetizati în organism).

Aminoacizii esentiali sunt: triptofanul, histidina, treonina, lizina, metionina, arginina, valina, fenilalanina, leucina si izoleucina.

Dupa intrarea în celule prin difuziune facilitata sau transport activ, aminoacizii sunt utilizati la sinteza de proteinfe sub controlul ARN, în reactiile de dezaminare si transaminare în vederea transformarii si utilizarii lor în scop energetic si functional. Necesarul zilnic de proteine este de aprox. 40 g. Proteinele nu pot fi utilizate ca atare; ele sufera un proces de proteoliza sub actiunea pepsinei, în stomac, înprezcnta HC1; proteoliza se continua în intestinul subtire, în prezenta enzimelor pancreaticc, punând în libertate aminoacizii care se absorb la nivelul intestinului subtire.

Dupa absorbtie aminoacizii sunt transportati în ficat unde 20% [rec nclnins-formati, ajungând la tesuturi, unde sunt folositi pentru restructurare si c;\ sublimi energetic. La nivelul fiecarui tesut au loc sinteze de proteine proprii, rcali/âiulu .,(. un echilibru dinamic între aminoacizii plastici si proteinele tisulare, adica, dacii tui tesut pierde proteine, el poate sa le sintetizeze din aminoacizii circulan|i, si mivimn

Sinteza proteinelor este determinata de prezenta în nucleu si în citoplasma ;i acizilor nucleici care servesc ca matrice pentru proteina care va li formalii aci/m nucleici sunt acidul deoxiribonucleic (ADN) si acidul ribonuclcic (ARN) ADN constituie gena care transmite tiparul ereditar.

Fiecare celula are o limita inferioara de depozitare sau utilizare a aînmoaci/i lor. Când s-a stins aceasta limita, excesul de aminoacizi din circulatie csii- degradai în produsi intermediari si convertit în glucide (gluconeogeneza) sau lipide enn gogcnc

Fiecare aminoacid are un mod particular de a se metaboliza; exista însa tivi procese care sunt comune tuturor aminoacizilor: transaminare, dccarboxilare si dezaminare.

Transaminarea consta în procesul de transfer al gruparii amino de pe un aminoacid pe un cetoacid. La acest proces pot participa mai mult de jumatate din aminoacizii prezenti în fondul metabolic al organismului: acid glutamic, acid aspartic, alanina, ariginina, lizina, triptofanul, tirozina, fenilalanina, valina. leucina, cisteina. Transaminarea asigura sinteza continua de aminoacizi si cetoacizi corespunzatori, reactiile fiind reversibile.

Decarboxilarea este un proces prin care se formeaza aminele corespunzatoare: din histidina se formeaza histamina si heparina; din triptofan -> serotonina; din fenilalanina -» adrenalina si noradrelanina. Tot prin decarboxilare se formeaza si amine toxice (cadaverina).

Dezaminarea este transformarea aminoacizilor în cetoacizi eliberând amoniac, proces realizat la nivelul ficatului cu ajutorul aminotransferazelor. Amoniacul eliberat este îndepartat din sânge prin conversie în uree, precoce ce se desfasoara tot în ficat (ureogeneza) dar ureea se elimina prin urina. Dupa dezaminare, cetoacidul rezultat este transformat într-un produs intermediar al ciclului Krebs si degardat pâna la CO₂, H₂O si cu eliberare de energie.

REGLAREA METABOLISMULUI PROTEIC-

Metabolismul proteinelor este influentat de hormonul de crestere, insulina, glucoeorticoizi, testosteron, tiroxina.

l lormonul de crestere intensifica sinteza de proteine.

Insulina reduce sinteza proteinelor.

< ilucoeorticoi/.ii mobilizeaza proteinele tisulare.

Testosteronul favorizeaza dispunerea aminoacizilor în tesuturi. Tiroxma creste degradarea si mobilizarea proteinelor tisulare.

METABOLISMUL INTERMEDIAR AL LIPIDELOR

Chimie, lipidele sunt împartite în 2 categorii: lipide neutre (trigliceridele si colesterolul) si lipide complexe (fosfolipidelc). Structurilor chimice le corespund functii biologice specializate: trigliceridele au rol energetic, iar fosfolipidele si colesterolul au rol plastic.

Triglicendclc reprezinta forma de depozit a gtasimilor (formând tesutul adipos), iar sub influenta lipazelor elibereaza acizii grasi liberi si glicerolul (lipoliza). Energetic, l g de tngliceride elibereaza 9000 calorii, deci lipidele constiuie o forma de enregie condensata.

Fosfolipidele si colesterolul se gasesc în combinatii lipoproteice în structurile celulare (rol structural si functional).

Lipidele continute în plasma sanguina au o valoare de 500-700 mg %o.

Digestia si absorbtia lipidelor are loc la nivelul lumenului intestinal, în entcrocit, procesul constând din 3 etape:

l. cmulsionarca grasimilor ingerate sub actiunea acizilor biliari, obtinându-se picului i de giiîsime;

J. Iiidioli/a lipidelor sub actiunea lipazelor;

l constituiri-a de micelii si chilomicroni; acestia sunt constituiti din proteine m lipide (iiii'.lii-i'iiilc, tbsfolipidc, colesterol liber si esterificat). Chilomicronii se ,ilr,uili ._,! curula pun sistemul limfatic, fiecare organ utilizându-i în mod specific.

I i|)i(lcli- ;il)Miiliite circula în sânge spre tesutul adipos sub forma de chilo-
nii" ioni, din ti-sutiil adipos spre ficat si tesuturi consumatoare sub forma de acizi grasi
hlii-ii. 1:11 di- la licai (lipide sintetizate) spre tesutul adipos sub forma de lipoproteine.

I1 n'.lirmdi'U- alimentare emulsionate de acizii biliari sunt scindate de lipaza
p;im'it'atii'i*\ pâna la acizi grasi si glicocerol, aoesta urmând calea de metabolizare a
glucidelor. Aci/ii grasi liberi (neesterificati) în sânge se combina cu o albumina
plasmatiea. Acizii grasi cstcrificati sunt esteri ai colesterolului si glicerolului. Acizii
grasi suni utilizati de toate celulele (cu exceptia celor din creier), ca furnizori de energie.-'

Degradarea si oxidarea acizilor.grasi au loc numai în mitocondrii unde se
transforma în acetil-coenzima A prin procesul de beta-oxidare. Procesul de beta
oxidare se rcpata, eliberând noi molecule de acetilcoenzima A, pentru fiecare
molecula nou formata clibcrându-se 4 atomi de hidrogen, care contribuie la formarea
de noi molecule de Atp. Prin oxidarea acidului stearic, de exemplu, se formeaza
104 molecule ATP. .

La nivelul ficatului, acizii grasi liberi pot fi transformati în triglicende, iar când afluxul este-crescut se formeaza corpi cetonici (acidul acetoacetic, acetona, acidul beta-hidoxibutiric).

Când aportul de glucide este insuficient sau glucidele nu pot fi utilizate în scop energetic, mari cantitati de energie se formeaza pe seama metabolizârii lipidelor (inanitie, diabet zaharat). Se formeaza corpii cetonici procesul numindu-sc cetogcneza, ce duce la instalarea unei stari grave de acidoza.

Lipoproteinele contin trigliceride, colesterol, fosfolipide si proteine (alfa- si bcta-globuline si albumina) si se formeaza exclusiv în ficat si mici cantitati în cntero-cit. în functie de densitatea lor, prin centrifugare s-au separat 5 tipuri de lipoproteine.

Colesterolul sintetizat celular are o concentratie plasmatica de 180-200 mg %, valoare la care participa si colesterolul exogen prin ingestia zilnica. Colesterolul participa la sinteza acidului colic necesar sintezei sarurilor biliare, la formarea hormonilor corticosuprarenalieni si gonadali.

REGLAREA METABOLISMULUI LIPID1C

Glucidele exercita un efect de economisire a lipidelor, astfel încât tri vor fi depozitate în tesutul adipos (lipogeneza).

în absenta glucidelor, lipidele din tesutul adipos sunt mobilizate si folositi¹ m scop energetic, prin participarea unor hormoni.

- Adrenalina si hormonii tiroidieni intensifica eliberarea de aci/i grasi din depozite, efect pe.care îl are si scaderea cantitatii de insulina. j    (jlucpcorticoizii intensifica gluconeogeneza, astfel deficitul de hidrocarbo­nate afecteaza metabolismul lipidic si invers.

METABOLISMUL ENERGETIC

Din metabolismul glucidic, lipidic si protidic se elibereaza energie care este

..fblosita-în scop energetic, plastic, functional. Energia este stocata în legaturile

macroenrgetice ale ATP. Flecare legatura contine 7300-8000 cal/mol de ATP

(12 000 cal). Excesul de enrgie produs este transferat creatinfosfatului (CP), în

care fosforul e'ste fixat printr-o legatura macroenergetica de 9 500 cal.

.*. . i Energia stocata în ATP este utilizata pentru contractia musculara, conducerea

impulsului nervos, sinteza mediatorilor chimici, transportul prin membrana,

absorbtiaiintestinala, sinteza proteinelor, a acizilor grasi, fermentilor, hormonilor.

.Paralel, cu desfasurarea acestor prodese, se elibereaza si caldura, în mod indirect,

intensitatea .metabolismului intermediar si, deci, cantitatea de energic consumata.

Masurarea cantitatii de caldura produsa de organism se face prin metoda calorimetrica.

Prin arderea unui gram de glucide se obtin 4,1 kcal; prin arderea unui );i;im de grasimi se obtin 9,3 kcal, iar prin a^unui gram de proteine - 5,4 kcal.

Metabolismul bazai reprezinta cantitatea de energie folosita pentru mentinerea functiilor vitale în conditii de repaus fizic, psihic, alimentar, în aceste conditii, 50% din calorii se datoresc metabolismului din muschi, iar restul din activitatea aparatului digestiv, inimii, rinichiului, sistemului nervos.

Valoarea metabolismului bazai este în functie de înaltime, greutatCj supra­fata corporala.

Metabolismul bazai are valoare mai mare la barbati si scade spre batrânete.

Metabolismul bazai (MB) variaza în functie de alimentatie, vegetarienii având un MB mai scazut.

Metabolismul bazai se exprima în procente fata de valoarea standard. Deviatiile ± 10 sunt considerate normale.

Necesarul energetic zilnic, în repaus este de 2000 kcal, din care 1600-1700 kcal pentru întretinerea functiilor vitale.

Metabolismul este crescut de activitatea musculara, deci creste cu efortul fizic: alpinistul consuma 6000-9000 kcal/24 ore, lacatusul consuma 3500 kcal/24 ore. Durata si intensitatea efortului determina cresteri proportionale ale cheltuielilor de energie.

TERMOREGLAREA

Termoreglarea, componenta a homeostaziei, este mentinerea constanta a temperaturii organismului, functie realizata de catre sânge, temperatura sângelui indicând temperatua organismului uman (36,2°C -36,9°C).

Termogeneza, sau procesele prin care se produce caldura, este rezultatul metabolismului energetic. Sursa cea mai importanta de caldura este activitatea tesutului muscular striat.

Temperatura scazuta a mediului determina intensificarea termogenezei.

Termoliza este fenomenul de pierdere de caldura prin iradiere, conductie, convertie si evaporare. Termoliza se realizeaza la nivelul tegumentlor (85%).

Temperatura corpului este mentinuta la valoari constante prin interventia centrilor termoreglatori din hipotalamus.

Termoliza este activata de centrul termolitic din hipotalamusul anterior, iar termogeneza de cel termogenetic din hipotalamusul posterior. Daca se distruge centrul termolitic, organismul nu se poate adapta la cadura, iar daca se distruge centrul termogenetic, organismele nu se adapteaza la frig.

Activitatea centrului nervos al termoreglarii este influentata de excitarea termo-receptorilor prin mecanism reflex, mecanismul umoral fiind tardiv, dar mai important.

Centrul termoreglator hipotalamic este influentat de corpii striati si scoarta
cerebrala.

Hipertermia se produce prin mentinerea organismului într-un mediu supraîncalzit.

Insolatia apare prin expunerea organismului la radiatiile calorice.

Febra - reprezinta tulburarea echilibrului termoreglator. "