Схема за регулиране на метаболитните процеси. Регулиране на метаболизма и енергията

Централната структура за регулиране на метаболизма и енергията е хипоталамусът. Хипоталамусът съдържа ядра и центрове за регулиране на глада и ситостта, осморегулация и енергиен обмен. В ядрата на хипоталамуса се анализира състоянието на вътрешната среда на организма и се генерират управляващи сигнали, които чрез еферентни системи адаптират хода на метаболизма към нуждите на организма. Еферентните връзки на системата за метаболитна регулация са симпатиковите и парасимпатиковите части на автономната нервна система и ендокринната система.

Метаболизмът и производството на енергия, натрупана в A TP, се извършват вътре в клетките. Следователно най-важният ефектор, чрез който вегетативната нервна и ендокринната системи влияят на метаболизма и енергията, са клетките на органите и тъканите. Метаболитната регулация включва повлияване на скоростта на биохимичните реакции, протичащи в клетките.

Влиянието на хипоталамуса върху протеиновия метаболизъм се осъществява чрез системата хипоталамус-хипофиза-щитовидна жлеза. Повишеното производство на тиреостимулиращ хормон на предната хипофизна жлеза води до увеличаване на синтеза на тироксин и трийодтиронин на щитовидната жлеза, които регулират протеиновия метаболизъм. Протеиновият метаболизъм се влияе пряко от растежния хормон на хипофизната жлеза.

Регулаторната роля на хипоталамуса в метаболизма на мазнините е свързана с функцията на сивата грудка. Влиянието на хипоталамуса върху метаболизма на мазнините се медиира от промени в хормоналната функция на хипофизата, щитовидната жлеза

и полови жлези. Недостатъчността на хормоналната функция на жлезите води до затлъстяване. По-сложни нарушения на метаболизма на мазнините се наблюдават при промяна на функциите на панкреаса. В този случай те се оказват свързани с нарушения на въглехидратния метаболизъм. Изчерпването на запасите от гликоген по време на инсулинов дефицит води до компенсаторно засилване на процесите на глюконеогенеза. В резултат на това съдържанието на кетонни тела (бета-хидроксимаслена киселина, ацетооцетна киселина и ацетон) се повишава в кръвта. Нарушаването на фосфолипидния метаболизъм води до мастна инфилтрация на черния дроб. Лецитините и цефалините лесно освобождават мастни киселини, използвани за синтеза на холестерол, което впоследствие причинява промени, свързани с хиперхолестеролемия.

Хипоталамусът влияе върху метаболизма на въглехидратите чрез симпатиковата нервна система. Симпатиковите влияния засилват функцията на надбъбречната медула, която отделя адреналин, който стимулира мобилизирането на гликоген от черния дроб и мускулите. Ефектът от инжектирането на "захар" в дъното на четвъртия вентрикул на продълговатия мозък също е свързан с повишени симпатикови влияния. Основните хуморални фактори в регулацията на въглехидратния метаболизъм са хормоните на надбъбречната кора и панкреаса (глюкокортикоиди, инсулин и глюкагон). Глюкокортикоидите (кортизон, хидрокортизон) имат инхибиращ ефект върху глюкокиназната реакция на черния дроб, намалявайки нивата на кръвната захар. Инсулинът насърчава усвояването на захарта от клетките, а глюкагонът засилва мобилизирането на гликоген, неговото разграждане и повишаване на нивата на глюкозата в кръвта.

Хипоталамусът съдържа нервни центрове, които регулират водно-солевия метаболизъм. Тук се намират и осморецептори, чието дразнене рефлексивно засяга водно-солевия метаболизъм, осигурявайки постоянството на вътрешната среда на тялото. Важна роля в регулирането на водно-солевия метаболизъм играят антидиуретичният хормон на хипофизната жлеза и хормоните на надбъбречната кора (минералкортикоиди). Хормонът на хипофизата стимулира реабсорбцията на вода в бъбреците и по този начин намалява образуването на урина. Минералкортикоидите (алдостерон) действат върху епитела на бъбречните тубули и повишават реабсорбцията на натрий в кръвта. Хормоните на щитовидната и паращитовидните жлези също имат регулаторен ефект върху обмена на вода и соли. Първият увеличава образуването на урина, вторият насърчава отделянето на калциеви и фосфорни соли от тялото.

Енергийният метаболизъм в организма се регулира от нервната и ендокринната система. Нивото на енергийния обмен, дори в състояние на относителна почивка, може да се промени под въздействието на условни рефлексни стимули. Например при спортистите консумацията на енергия се увеличава в предстартовото състояние. Значително въздействие върху нивото

енергийният обмен се осъществява от хормоните на хипофизата и щитовидната жлеза. Когато функцията на тези жлези се увеличи, стойността му се увеличава, а когато отслабне, намалява.

ОТКРИТАЙТЕ

Основната физиологична функция на отделителните процеси

е освобождаването на тялото от крайните продукти на метаболизма, излишната вода, органичните и неорганичните съединения, т.е. поддържане на постоянството на вътрешната среда на тялото.

ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ОТДЕЛИТЕЛНИТЕ ПРОЦЕСИ

Отделителните функции при хората се извършват от много органи и системи на тялото: бъбреци, стомашно-чревен тракт, бели дробове, пот, мастни жлези и др. Чрез бъбреците излишната вода, соли и метаболитни продукти се отстраняват от хората. Стомашно-чревният тракт отстранява от тялото остатъците от хранителни вещества и храносмилателни сокове, жлъчка, соли на тежки метали и някои лечебни вещества. През белите дробове се отделят въглероден диоксид, водна пара и летливи вещества (продукти от разпада на алкохол, лекарствени вещества). Потните жлези отстраняват вода, соли, урея, креатинин и млечна киселина; мастни жлези - себум, който образува защитен слой върху повърхността на тялото. Водещата роля в отделителните процеси и поддържането на хомеостазата принадлежи на бъбреците и потните жлези.

БЪБРЕЦИ И ТЕХНИТЕ ФУНКЦИИ

Бъбреците изпълняват редица екскреторни и хомеостатични функции в човешкото тяло.

Те включват:

1) поддържане на нормални нива на вода, соли и някои вещества (глюкоза, аминокиселини) в тялото;

2) регулиране на рН на кръвта, осмотичното налягане, йонния състав и киселинно-алкалното състояние;

3) екскреция на продукти от протеиновия метаболизъм и чужди вещества от тялото;

4) регулиране на кръвното налягане, еритропоезата и коагулацията на кръвта;

5) секреция на ензими и биологично активни вещества (ренин, брадикинин, простагландини и др.). По този начин бъбрекът е орган, който осигурява два основни процеса - уринарна и хомеостатична.

Основните функции на бъбреците се осъществяват в нефроните.

Всеки човешки бъбрек съдържа около един милион нефрони.

Ориз. 22. Схема на структурата на нефрона

А - нефрон;

1) - съдов (малнигиен) гломерул,

2) - извита тубула от първи ред,

3) - събирателна тръба

Б -тяло Шумлянски-Боуман;

1 - носещ съд,

2 - еферентен съд,

3 - капилярна мрежа на гломерула,

4) - кухина на капсулата,

5) - началото на извитата тубула,

6) Капсула на Шумлянски-Боуман

като негови функционални единици и включва малпигиево (бъбречно) телце и пикочни тубули.

Злокачественото тяло се състои от капсулата на Shumlyansky-Bowman, вътре в която има съдов гломерул (фиг. 22). Около 75% от капсулите и извитите тубули са разположени в кората. В граничната зона (между кортикалните и медуларните слоеве) - юкстамедуларната зона - се намират останалите капсули; извитите тубули на този комплекс са разположени на границата с бъбречното легенче. Юксамедуларните нефрони се различават от кортикалните нефрони по някои характеристики на тяхната структура и кръвоснабдяване (еднакъв диаметър на аферентните и еферентните артериоли). Смята се също, че интерстамедуларният комплекс играе ендокринна роля (образува се рений), стимулира секрецията на хормона алдостерон от надбъбречните жлези и регулира водно-солевия баланс.

Капсулата Shumlansky има формата на двустенна купа и се образува чрез натискане на слепия разширен край на пикочния тубул в неговия лумен. Вътрешната стена на капсулата, състояща се от еднослоен плосък епител, е в тясна връзка със стените на капилярите на съдовия гломерул, образувайки базалния

филтърна мембрана. Между него и външната стена на капсулата има прорезна кухина, в която навлиза кръвна плазма, филтрирана през базалната мембрана от капилярите на гломерула.

Гломерулът се състои от аферентна артерия, сложна мрежа от артериални капиляри и еферентна артерия. Диаметърът на еферентната артериола е по-малък от този на аферентната артериола, което спомага за поддържането на относително високо кръвно налягане в гломерулните капиляри.

Пикочните тубули започват от прорезовидната кухина на капсулата, която директно преминава в проксималния (тубул от първи ред) извит тубул. На известно разстояние от капсулата проксималната тубула се изправя и образува бримка на Хенле, която преминава в дисталната (тубула от втори ред) извита тубула, която се отваря в събирателния канал. Събирателните канали преминават през бъбречната медула и се отварят на върховете на папилите. Окончателната урина се събира в бъбречното легенче, където се отварят бъбречните чашки.

При нормални условия около 25% от обема на кръвта, изхвърлена от сърцето, преминава през двата бъбрека, което съставлява само 0,43% от телесното тегло на човек. Кръвният поток в кората на бъбреците достига 4-5 ml min на 1 g тъкан - това е най-високото ниво на органен кръвен поток. Особеността на бъбречния кръвен поток също се състои във факта, че въпреки значителните колебания в кръвното налягане, кръвният поток в бъбреците остава постоянен. Това се дължи на специална система за саморегулиране на кръвообращението в тях.

ПРОЦЕСЪТ НА ОБРАЗУВАНЕ НА УРИНА И НЕГОВОТО РЕГУЛИРАНЕ

Според съвременните концепции образуването на крайна урина е резултат от три процеса: филтрация, реабсорбция и секреция.

Процесът на филтриране на вода и нискомолекулни компоненти на плазмата през стените на гломерулните капиляри възниква само ако кръвното налягане в капилярите (около 70 mm Hg) надвишава сумата от онкотичното налягане на плазмените протеини (около 30 mm Hg) и налягане на течността (около 20 mm Hg) в гломерулната капсула. По този начин ефективното филтрационно налягане, което определя скоростта на гломерулна филтрация, е около 20 mmHg.

Филтратът, влизащ в капсулата на Shumlyansky-Bowman, представлява първична урина, която по съдържание се различава от състава на кръвната плазма само в отсъствието на протеини. През човешките бъбреци протичат 1500-1800 литра кръв на ден, като от всеки 10 литра кръв, преминаваща през капилярите на гломерулите, се образува около 1 литър филтрат, което се равнява на 150-180 литра първична урина през деня .

Такава интензивна филтрация е възможна само при условия на обилно кръвоснабдяване на бъбреците и при специалната структура на филтрационната повърхност на гломерулните капиляри, при които се поддържа високо кръвно налягане.

Тубулната реабсорбция или обратната абсорбция възниква в извитите тубули и бримката на Хенле, където навлиза получената първична урина. От 150-180 литра първична урина се реабсорбират около 148-178 литра вода. В бъбречните тубули остава малко количество течност - вторична (крайна) урина, с общ обем около 1,5 литра. Той навлиза в пикочния мехур през събирателните канали, бъбречното легенче и уретерите. Тази значителна реабсорбция се обяснява с факта, че общата площ на човешките бъбречни тубули е

40-50 m, а дължината на всички извити каналчета достига 80-100 km. Дължината на тубулите на един нефрон не надвишава 40-50 mm. В допълнение към водата, много органични (глюкоза, аминокиселини, витамини) и неорганични (K, Na, Ca, фосфати) вещества, необходими на тялото, се реабсорбират.

Тубулната секреция се осъществява от тубулни клетки, които също са способни да отстраняват определени вещества от тялото. Такива вещества са слабо филтрирани или изобщо не преминават от кръвната плазма в първичната урина (някои колоиди, органични киселини). Механизмът на тубулната секреция е, че епителните клетки на нефрона улавят тези вещества от кръвта и междуклетъчната течност и ги транспортират в лумена на тубула. Друга възможност за тубулна секреция е освобождаването в лумена на тубулите на нови органични вещества, синтезирани в клетките на нефрона (урея, пикочна киселина, уробилин и др.). Скоростта на всеки от тези процеси се регулира в зависимост от състоянието на тялото и естеството на въздействието върху него.

Регулирането на образуването на урина се осъществява по неврохуморален път. Най-висшият подкоров център за регулиране на образуването на урина е хипоталамусът. Импулсите от бъбречните рецептори преминават през симпатиковите нерви до хипоталамуса, където се произвежда антидиуретичен хормон (ADH) или вазопресин, който подобрява реабсорбцията на вода от първичната урина и е основният компонент на хуморалната регулация. Този хормон навлиза в хипофизната жлеза, натрупва се там и след това се освобождава в кръвта. Увеличаването на секрецията на кръвното налягане е придружено от увеличаване на пропускливостта на извитите тубули и събирателните канали за вода. Повишената реабсорбция на вода с недостатъчен прием в тялото води до намаляване на диурезата; урината се характеризира с висока концентрация на съдържащите се в нея вещества. Когато в тялото има излишна вода, осмотичното налягане на плазмата пада. Чрез осмо- и

йонорецепторите на хипоталамуса и бъбреците, настъпва рефлексно намаляване на производството на ADH и навлизането му в кръвта. В този случай тялото се отървава от излишната вода чрез отделяне на големи количества урина с ниска концентрация. Значително значение в хуморалната регулация на образуването на урина има хормонът на надбъбречната кора алдостерон (от групата на минералокортикоидите), който повишава реабсорбцията на Na йони и секрецията на K йони, намалявайки диурезата.

Нервната регулация на образуването на урина е по-слабо изразена от хуморалната регулация и се осъществява както чрез условен рефлекс, така и чрез безусловен рефлекс. Това се случва главно поради рефлексни промени в лумена на бъбречните съдове под въздействието на различни влияния върху тялото. Това води до промени в бъбречния кръвен поток и, следователно, процеса на образуване на урина. Условното рефлекторно увеличаване на диурезата към безразличен стимул, подкрепено от повишена консумация на вода, показва участието на мозъчната кора в регулирането на образуването на урина. Трябва да се има предвид, че бъбреците имат висока способност за саморегулация. Изключването на висшите корови и подкорови регулаторни центрове не води до прекратяване на образуването на урина.

метаболизъм въглехидрати витамин

Регулиране на метаболизма в човешкото тяло

Удивителната последователност и съгласуваност на метаболитните процеси в живия организъм се постига чрез строга и гъвкава координация на метаболизма, както в клетките, така и в тъканите и органите. Тази координация определя за даден организъм естеството на метаболизма, който се е развил в процеса на историческо развитие, поддържан и направляван от механизмите на наследствеността и взаимодействието на организма с външната среда.

Обикновено при здрав възрастен човек се установява баланс между дневния разход на вещества и енергия и приема на хранителни вещества. Тогава телесното тегло остава непроменено. Ако доставката на хранителни вещества не е достатъчна за попълване на разходите, тогава тялото започва да изразходва своите резерви. Това води до загуба на тегло. Когато има излишък от хранителни вещества, постъпващи в тялото, в сравнение с изразходваните от тялото, балансът също се нарушава и човек започва да наддава на тегло.

Нивото на метаболизма може, под влияние на определени причини, да се увеличи или намали. Например при интензивна физическа работа мускулната жизненост се повишава. Едновременно наблюдаваното засилване на дисимилационните процеси води до засилване на асимилационните процеси.

Известно е, че ако мускулите на тялото работят усилено, след известно време те увеличават обема си. Слабата мускулна функция води до намаляване на метаболизма и следователно на процесите на асимилация, което води до намаляване на мускулния обем. В растящото тяло броят на клетките се увеличава поради тяхното възпроизвеждане. Витамините играят важна роля в метаболизма.

Регулирането на всички метаболитни процеси се осъществява главно от централната нервна система. Голямо влияние върху процесите на асимилация и дисимилация оказват възбужданията, които се предават на работния орган чрез нервната система.

Влиянието на нервната система върху метаболизма е доказано чрез изследване на влиянието на нерва, който засилва дейността на сърцето. При раздразнение на този нерв се наблюдава увеличаване на силата на свиване на сърцето без учестяване на неговия ритъм. Това се обяснява с промени в скоростта на метаболизма в сърдечния мускул. Тази функция на нервната система се нарича трофична (от гръцката дума "трофос" - храна), т.е. контролира храненето, жизнената дейност на органа и неговия метаболизъм. Доктрината за трофичната функция на нервната система по-късно е разработена от съветски физиолози.

В лабораторни условия е изследвано влиянието на кората на главния мозък върху метаболизма. Доказана е зависимостта на метаболизма от кората на главния мозък. В един експеримент беше установено, че само мисълта за физическа работа повишава метаболизма.

Регулирането на метаболизма на клетъчно ниво се осъществява чрез регулиране на синтеза и активността на ензимите. Синтезът на всеки ензим се определя от съответния ген. Различни междинни метаболитни продукти, действащи върху определен участък от молекулата на ДНК, който съдържа информация за синтеза на даден ензим, могат да индуцират (стартират, усилват) или, обратно, да потискат (спират) неговия синтез.

Така Е. coli с излишък на изолевцин в хранителната среда спира синтеза на тази аминокиселина. Излишъкът на изолевцин има два ефекта:

а) инхибира (инхибира) активността на ензима треонин дехидратаза, който катализира първия етап от веригата от реакции, водещи до синтеза на изолевцин, и

б) потиска синтеза на всички ензими, необходими за биосинтезата на изолевцин (включително треонин дехидратаза).

Инхибирането на треонин дехидратазата се извършва съгласно принципа на алостеричната регулация на ензимната активност.

Теорията за генетичната регулация, предложена от френските учени F. Jacob и J. Monod, разглежда репресията и индукцията на ензимния синтез като две страни на един и същи процес. Различни репресори са специализирани рецептори в клетката, всеки от които е „настроен“ да взаимодейства със специфичен метаболит, който индуцира или потиска синтеза на определен ензим.

По този начин в клетките полинуклеотидните вериги на ДНК съдържат „инструкции“ за синтеза на голямо разнообразие от ензими и образуването на всеки от тях може да бъде причинено от ефекта на сигнален метаболит (индуктор) върху съответния репресор.

Най-важната роля в регулирането на метаболизма и енергията в клетките играят протеиново-липидните биологични мембрани, обграждащи протоплазмата и разположените в нея ядро, митохондрии, пластиди и други субклетъчни структури. Влизането и излизането на различни вещества в клетката се регулира от пропускливостта на биологичните мембрани.

Значителна част от ензимите са свързани с мембрани, в които са, така да се каже, „вградени“. В резултат на взаимодействието на конкретен ензим с липиди и други компоненти на мембраната, конформацията на неговата молекула и, следователно, неговите свойства като катализатор ще бъдат различни, отколкото в хомогенен разтвор.Това обстоятелство е от голямо значение за регулирането на ензимните процеси и метаболизма като цяло.

Най-важното средство, чрез което се осъществява регулацията на метаболизма в живите организми, са хормоните. Например, при животни със значително намаляване на съдържанието на caxapa в кръвта се увеличава освобождаването на адреналин, което насърчава разграждането на гликогена и образуването на глюкоза. При излишък на захар в кръвта се увеличава секрецията на инсулин, което инхибира разграждането на гликогена в черния дроб, което води до по-малко глюкоза, навлизаща в кръвта.

Важна роля в механизма на действие на хормоните принадлежи на цикличната аденозинмонофосфорна киселина (сАМР). При животните и хората хормоналната регулация на метаболизма е тясно свързана с координиращата дейност на нервната система.

Благодарение на набор от тясно свързани помежду си биохимични реакции, които изграждат метаболизма, тялото взаимодейства с околната среда, което е необходимо условие за живота. Ф. Енгелс пише: „От метаболизма през храненето и отделянето... всички други прости фактори на живота протичат...“

Така развитието (онтогенезата) и растежът на организмите, наследствеността и изменчивостта, раздразнителността и висшата нервна дейност - тези най-важни прояви на живота могат да бъдат разбрани и подчинени на волята на човека въз основа на изясняване на наследствено обусловените закономерности на метаболизма и промените, възникващи в него под въздействието на променящите се условия на външната среда (в рамките на нормалния диапазон на реакция на даден организъм).

ВЪГЛЕХИДРАТЕН МЕТАБОЛИЗЪМ.

Биологичната роля на въглехидратите за човешкия организъм се определя преди всичко от тяхната енергийна функция. Енергийната стойност на 1 g въглехидрати е 16,7 kJ (4,0 kcal).Въглехидратите са пряк източник на енергия за всички клетки на тялото и изпълняват пластични и поддържащи функции.

Дневната нужда от въглехидрати на възрастен е приблизително 0,5 кг.Основната част от тях (около 70%) се окислява в тъканите до вода и въглероден диоксид. Около 25-28% от приетата с храната глюкоза се превръща в мазнини и само 2-5% от нея се синтезират в гликоген – резервните въглехидрати на тялото.

Единствената форма на въглехидрати, която може да бъде усвоена, са монозахаридите. Те се абсорбират главно в тънките черва и се транспортират с кръвния поток до черния дроб и тъканите. Гликогенът се синтезира от глюкоза в черния дроб. Този процес се нарича гликогенеза.Гликогенът може да се разгради до глюкоза. Това явление се нарича гликогенолиза.В черния дроб е възможно ново образуване на въглехидрати от продуктите на тяхното разграждане (пирогроздена или млечна киселина), както и от продуктите на разграждане на мазнини и протеини (кетокиселини), което се означава като глюконеогенеза.Гликогенезата, гликогенолизата и глюконеогенезата са тясно свързани процеси, протичащи в черния дроб, които осигуряват оптимални нива на кръвната захар.

Гликогенът се синтезира в мускулите, както и в черния дроб. Разграждането на гликогена е един от източниците на енергия за мускулната контракция. Кога мускулният гликоген се разгражда? процесът продължава до образуването на пирогроздена и млечна киселина. Този процес се нарича гликолиза.По време на фазата на почивка, ре-синтезът на гликоген се осъществява от млечна киселина в мускулната тъкан.

мозъксъдържа малки запаси от въглехидрати и изисква постоянно снабдяване с глюкоза. Глюкозата в мозъчната тъкан се окислява предимно и малка част от нея се превръща в млечна киселина. Енергийните разходи на мозъка се покриват изключително от въглехидрати. Намаляването на доставката на глюкоза в мозъка е придружено от промени в метаболитните процеси в нервната тъкан и нарушена мозъчна функция.

Образуване на въглехидрати от протеини и мазнини (гликонеогенеза).В резултат на трансформацията на аминокиселините се образува пирогроздена киселина, а при окисляването на мастни киселини се образува ацетил коензим А, който може да се превърне в пирогроздена киселина, предшественик на глюкозата. Това е най-важният общ път за биосинтеза на въглехидрати. Съществува тясна физиологична връзка между двата основни източника на енергия – въглехидрати и мазнини. Увеличаването на кръвната захар повишава биосинтезата на триглицеридите и намалява разграждането на мазнините в мастната тъкан. По-малко свободни мастни киселини влизат в кръвта. Ако възникне хипогликемия, процесът на синтез на триглицериди се инхибира, разграждането на мазнините се ускорява и свободните мастни киселини навлизат в кръвта в големи количества.

ВОДНО-СОЛЕВ ОБМЕН.

Всички химични и физико-химични процеси, протичащи в тялото, се извършват във водна среда. Водата изпълнява следните важни функции в тялото: Характеристика: 1) служи като разтворител за храна и метаболизъм; 2) транспортира разтворени в него вещества; 3) намалява триенето между контактните повърхности в човешкото тяло; 4) участва в регулирането на телесната температура поради високата топлопроводимост и високата топлина на изпарение.

Прието е водата да се разделя на вътреклетъчна, вътреклетъчна (72%) и извънклетъчна, извънклетъчна (28%). Екстрацелуларната вода се намира вътре в съдовото русло (като част от кръвта, лимфата, цереброспиналната течност) и в междуклетъчните пространства.Водата навлиза в тялото през храносмилателния тракт под формата на течност или вода, съдържаща се в плътни храни. Част от водата се образува в самото тяло по време на метаболитния процес.

При излишък на вода в организма се наблюдава обща хиперхидратация (водно отравяне), при недостиг на вода метаболизмът се нарушава. Загубата на вода от 10% води до състояние на дехидратация (дехидратация), при загуба на вода от 20% настъпва смърт. Заедно с водата в организма постъпват и минерални вещества (соли). Около 4% от сухото тегло на храната трябва да бъдат минерални съединения.

Важна функция на електролитите е участието им в ензимни реакции.

Натрият осигурява постоянството на осмотичното налягане на извънклетъчната течност, участва в създаването на биоелектрически мембранен потенциал и в регулирането на киселинно-алкалното състояние.

Калият осигурява осмотично налягане на вътреклетъчната течност и стимулира образуването на ацетилхолин. Липсата на калиеви йони потиска анаболните процеси в организма.

Хлорът е и най-важният анион в извънклетъчната течност, осигуряващ постоянно осмотично налягане.

Калцият и фосфорът се намират главно в костната тъкан (над 90%). Съдържанието на калций в плазмата и кръвта е една от биологичните константи, тъй като дори незначителни промени в нивото на този йон могат да доведат до тежки последици за тялото. Намаляването на нивото на калций в кръвта причинява неволни мускулни контракции, конвулсии и настъпва смърт поради спиране на дишането. Увеличаването на съдържанието на калций в кръвта е придружено от намаляване на възбудимостта на нервната и мускулната тъкан, появата на пареза, парализа и образуването на камъни в бъбреците. Калцият е необходим за изграждането на костите, затова трябва да се доставя в достатъчно количество на организма чрез храната.

Фосфорът участва в метаболизма на много вещества, тъй като е част от високоенергийни съединения (например АТФ). Отлагането на фосфор в костите е от голямо значение.

Желязото е част от хемоглобина и миоглобина, които са отговорни за тъканното дишане, както и ензимите, участващи в окислително-възстановителните реакции. Недостатъчният прием на желязо в организма нарушава синтеза на хемоглобина. Намаляването на синтеза на хемоглобин води до анемия (анемия). Дневната нужда от желязо на възрастен е 10-30 mcg.

Йодът се намира в малки количества в тялото. Значението му обаче е голямо. Това се дължи на факта, че йодът е част от хормоните на щитовидната жлеза, които имат изразен ефект върху всички метаболитни процеси, растежа и развитието на тялото.

витамини

Витамините (от латинското "vita" - живот) са биологично активни вещества, необходими за функционирането на организма. Те допринасят за нормалното протичане на всички жизнени процеси. Витамините са открити от руския лекар Н. И. Лунин (1853-1937). Витамините укрепват здравето, повишават устойчивостта на организма към настинки и инфекциозни заболявания и повишават работоспособността. При липса на един или друг витамин - хиповитаминоза - или при липса на витамини - витаминен дефицит - настъпват дълбоки нарушения в обменните процеси, водещи до тежки заболявания, дори до смърт на организма. Човешкото тяло не е в състояние да синтезира витамини и трябва да ги получава ежедневно от храната, предимно от растения.

Витамините се обозначават с главни букви на латинската азбука: A, B, C, D, E, K, PP, N. Някои букви, например B, покриват цели групи: от B1 до B15.

Витамин А

Най-важният от витамините е витамин А. Нарича се витамин на растежа, участва в окислително-възстановителните метаболитни реакции. При липса на витамин А в организма се наблюдава суха кожа, суха роговица и помътняване на очите. Дефицитът на витамин А е свързан с нарушено зрение в здрач („нощна слепота“). Най-богатите източници на витамин А са черен дроб, масло, мляко, моркови, кайсии и др.

Витамин Ц

Витамин С или аскорбинова киселина се синтезира в растенията и се натрупва в шипките, лимона, касиса, зеления лук, червените боровинки и др. Сега е разработен индустриален синтез на витамин С. При неговия дефицит се развива скорбут. Липсата на витамин С е особено забележима през пролетта (човек става сънлив, уморен, апатичен).

Витамин D

Витамин D играе важна роля в метаболизма на калций, фосфор и като цяло в процеса на образуване на костите. При недостиг на витамин D калциевите и фосфорните соли не се отлагат върху костите, а се изхвърлят от организма и затова костите, особено при децата, омекват. Под тежестта на тялото краката се огъват, на ребрата се образуват удебеления

Броеница, развитието на зъбите се забавя. Най-богатите на витамин D храни са рибен черен дроб, масло, хайвер и яйчен жълтък. Растенията съдържат вещество, подобно на витамин D,

Ергостерол, който се превръща във витамин D под въздействието на слънчева светлина и ултравиолетови лъчи.

витамини от група В

Витамините от група B (B1 B2 B6 B12 и др.) Регулират много ензимни метаболитни реакции, особено метаболизма на протеини, аминокиселини и нуклеинови киселини. При техния дефицит се нарушават функциите на нервната система (бери-бери), стомашно-чревния тракт (диария), кръвотворните органи (анемия) и др.. Тези витамини се намират в черния дроб на бозайници и някои риби, в бъбреците, магданоза, и т.н.

Витамин РР

Витамин РР е необходим за нормалната нервно-психическа дейност.

Образование и консумация на енергия.

Енергията, отделена при разграждането на органичните вещества, се натрупва под формата на АТФ, чието количество в тъканите на тялото се поддържа на високо ниво. АТФ се намира във всяка клетка на тялото. Най-голямо количество се намира в скелетните мускули - 0,2-0,5%. Всяка клетъчна активност винаги съвпада точно по време с разграждането на АТФ.

Унищожените АТФ молекули трябва да бъдат възстановени. Това се дължи на енергията, която се отделя при разграждането на въглехидрати и други вещества.

Количеството енергия, изразходвано от тялото, може да се съди по количеството топлина, което то отдава на външната среда. Основният метаболизъм и неговото значение.

Основният метаболизъм е минималното количество енергия, необходимо за поддържане на нормалното функциониране на тялото в състояние на пълен покой, изключвайки всички вътрешни и външни влияния, които биха могли да повишат нивото на метаболитните процеси. Основният метаболизъм се определя сутрин на празен стомах (12-14 часа след последното хранене), в легнало положение, с пълна мускулна релаксация, при температурни комфортни условия (18-20 ° C). Основният метаболизъм се изразява с количеството енергия, освободено от тялото (kJ/ден).

В състояние на пълен физически и психически покой тялото изразходва енергия за: 1) постоянно протичащи химични процеси; 2) механична работа, извършвана от отделни органи (сърце, дихателни мускули, кръвоносни съдове, черва и др.); 3) постоянна активност на жлезисто-секреторния апарат.

Основният метаболизъм зависи от възрастта, височината, телесното тегло и пола. Най-интензивен основен метаболизъм на 1 кг телесно тегло се наблюдава при децата. С увеличаване на телесното тегло се увеличава основният метаболизъм.

Средната основна метаболитна скорост при здрав човек е приблизително 4,2 kJ (1 kcal) на час на 1 kg телесно тегло.

По отношение на консумацията на енергия в покой телесните тъкани са разнородни. Вътрешните органи изразходват енергия по-активно, мускулната тъкан по-малко. Интензивността на основния метаболизъм в мастната тъкан е 3 пъти по-ниска, отколкото в останалата клетъчна маса на тялото. Слабите хора произвеждат повече топлина на килограм телесно тегло от дебелите.

Жените имат по-нисък основен метаболизъм от мъжете. Това се дължи на факта, че жените имат по-малко маса и телесна повърхност. Според правилото на Rubner основният метаболизъм е приблизително пропорционален на повърхността на тялото.

Отбелязани са сезонни колебания в стойността на основния метаболизъм - той се увеличава през пролетта и намалява през зимата. Мускулната активност предизвиква повишаване на метаболизма пропорционално на тежестта на извършената работа.

Значителни промени в основния метаболизъм са причинени от дисфункция на органи и системи на тялото. При повишена функция на щитовидната жлеза, малария, коремен тиф, туберкулоза, придружени от треска, се повишава основният метаболизъм. Разход на енергия по време на физическа активност.

По време на мускулна работа енергийният разход на тялото се увеличава значително. Това увеличение на разходите за енергия представлява увеличение на работата, което е толкова по-голямо, колкото по-интензивна е работата.

В сравнение със съня, при бавно ходене консумацията на енергия се увеличава 3 пъти, а при бягане на къси разстояния по време на състезания - над 40 пъти. По време на краткотрайни упражнения енергията се изразходва чрез окисляването на въглехидратите. При продължително мускулно натоварване тялото разгражда предимно мазнини (80% от цялата необходима енергия). При тренираните спортисти енергията на мускулните контракции се осигурява изключително от окисляването на мазнините. За човек, който се занимава с физически труд, разходите за енергия нарастват пропорционално на интензивността на работата.

За хора, извършващи лека работа в седнало положение, са необходими 2400 - 2600 kcal на ден, за хора, работещи с по-голямо мускулно натоварване, са необходими 3400 - 3600 kcal, за хора, извършващи тежка мускулна работа - 4000-5000 kcal и повече. При тренирани спортисти, по време на краткотрайни интензивни упражнения, количеството на работния метаболизъм може да бъде 20 пъти по-високо от основния метаболизъм. Консумацията на кислород по време на физическа активност не отразява общия разход на енергия, тъй като част от нея се изразходва за гликолиза (анаеробна) и не изисква консумация на кислород.

ХРАНЕНИЕ:

Попълването на енергийните разходи на тялото става чрез хранителни вещества. Храната трябва да съдържа протеини, въглехидрати, мазнини, минерални соли и витамини в малки количества и в правилно съотношение. Усвояемостта на хранителните вещества зависи от индивидуалните особености и състояние на организма, от количеството и качеството на храната, съотношението на различните й компоненти и начина на приготвяне. Растителните храни са по-малко смилаеми от животинските, защото съдържат повече фибри. Протеинова диета насърчава усвояването и смилаемостта на хранителните вещества. Когато в храната преобладават въглехидратите, усвояването на протеини и мазнини се намалява. Замяната на растителни продукти с продукти от животински произход засилва метаболитните процеси в организма. Ако давате протеини от месо или млечни продукти вместо растителни и пшеничен хляб вместо ръжен хляб, тогава смилаемостта на хранителните продукти се увеличава значително.

По този начин, за да се осигури правилното хранене на човека, е необходимо да се вземе предвид степента на усвояване на храната от тялото. Освен това храната задължително трябва да съдържа всички основни (есенциални) хранителни вещества: протеини и незаменими аминокиселини, витамини, силно ненаситени мастни киселини, минерали и вода.

По-голямата част от храната (75-80%) се състои от въглехидрати и мазнини.

Диетичната дажба е количеството и състава на хранителните продукти, необходими на човек на ден. Той трябва да попълва дневния енергиен разход на тялото и да включва всички хранителни вещества в достатъчни количества.

За съставяне на хранителни дажби е необходимо да се знае съдържанието на протеини, мазнини и въглехидрати в храните и тяхната енергийна стойност. Разполагайки с тези данни, е възможно да се създаде научно обоснована диета за хора от различни възрасти, пол и професии.

Диета и нейното физиологично значение.

Необходимо е да се спазва определена диета и да се организира правилно: постоянни часове на хранене, подходящи интервали между тях, разпределение на дневната диета през деня. Винаги трябва да се храните в определено време, поне 3 пъти на ден: закуска, обяд и вечеря. Енергийната стойност на закуската трябва да бъде около 30% от общата диета, обядът - 40-50%, а вечерята - 20-25%. Препоръчително е да вечеряте 3 часа преди лягане.

Правилното хранене осигурява нормално физическо развитие и умствена дейност, повишава работоспособността, реактивността и устойчивостта на организма към въздействията на околната среда.

Според учението на И. П. Павлов за условните рефлекси, човешкото тяло се адаптира към определено време на хранене: появява се апетит и започват да се отделят храносмилателни сокове. Правилните интервали между храненията осигуряват усещане за ситост през това време.

Храненето три пъти на ден като цяло е физиологично. За предпочитане са обаче четири хранения на ден, което повишава усвояването на хранителни вещества, по-специално протеини, няма чувство на глад в интервалите между отделните хранения и се поддържа добър апетит. В този случай енергийната стойност на закуската е 20%, обядът - 35%, следобедната закуска - 15%, вечерята - 25%.

Балансирана диета. Храненето се счита за рационално, ако нуждата от храна е напълно задоволена в количествено и качествено отношение и всички енергийни разходи са възстановени. Спомага за правилния растеж и развитие на организма, повишава устойчивостта му към вредните въздействия на външната среда, подпомага развитието на функционалните възможности на организма и повишава интензивността на труда. Рационалното хранене включва разработването на хранителни дажби и диети по отношение на различни популации и условия на живот.

Както вече беше посочено, храненето на здравия човек се основава на дневните хранителни дажби. Диетата и диетата на пациента се нарича диета. Всяка диета има определени компоненти на диетата и се характеризира със следните характеристики: 1) енергийна стойност; 2) химичен състав; 3) физични свойства (обем, температура, консистенция); 4) диета.

Принципи на формулиране на хранителните дажби

Храненето трябва точно да отговаря на нуждите на организма от пластични вещества и енергия, минерални соли, витамини и вода, да осигурява нормално функциониране, добро здраве, висока работоспособност, устойчивост на инфекции, растеж и развитие на организма. При съставянето на диета (т.е. количеството и състава на хранителните продукти, необходими на човек на ден), трябва да се спазват редица принципи.

1. Калоричното съдържание на диетата трябва да съответства на енергийния разход на тялото, който се определя от вида на трудовата дейност.

2. Взема се предвид калорийната стойност на хранителните вещества, като за тази цел се използват специални таблици, които показват процентното съдържание на протеини, мазнини и въглехидрати в продуктите и калоричното съдържание на 100 g продукт.

3. Използва се законът за изодинамиката на хранителните вещества, т.е. взаимозаменяемостта на протеините, мазнините и въглехидратите въз основа на тяхната енергийна стойност. Например 1 g мазнини (9,3 kcal) могат да бъдат заменени с 2,3 g протеини или въглехидрати. Такава подмяна обаче е възможна само за кратко време, тъй като хранителните вещества изпълняват не само енергийна, но и пластична функция.

4. Хранителната дажба трябва да съдържа оптималното количество протеини, мазнини и въглехидрати за тази група работници, например за работниците от 1-ва група дневната дажба трябва да бъде 80 -120 g протеини, 80 -100 g мазнини , 400 - 600 г въглехидрати.

5. Съотношението на количеството протеини, мазнини и въглехидрати в храната трябва да бъде 1:1,2:4.

6. Диетата трябва напълно да задоволява нуждите на организма от витамини, минерални соли и вода, както и да съдържа всички незаменими аминокиселини (пълноценни протеини).

7. Поне една трета от дневния прием на протеини и мазнини трябва да се доставят в организма под формата на животински продукти.

8. Необходимо е да се вземе предвид правилното разпределение на приема на калории между отделните хранения. Първата закуска трябва да съдържа приблизително 25-30% от общата дневна диета, втората закуска - 10-15%, обядът - 40 - 45% и вечерята - 15-20%.

Регулиране на метаболизма и енергията.

Условнорефлекторни промени в обмяната на веществата и енергията се наблюдават при хора в предстартови и предработни състояния. Спортистите преди началото на състезание и работникът преди работа изпитват повишаване на метаболизма и телесната температура, увеличаване на консумацията на кислород и отделянето на въглероден диоксид. Възможно е да се предизвикат условнорефлекторни промени в метаболизма, енергийните и топлинните процеси при хората в отговор на вербален стимул.

Влиянието на нервната система върху метаболитните и енергийните процеси в организма се осъществява по няколко начина:

Директно въздействие на нервната система (чрез хипоталамуса, еферентните нерви) върху тъканите и органите;

Непряко влияние на нервната система чрез хипофизната жлеза (соматотропин);

Индиректно влияние върху нервната система чрез тропни хормони на хипофизната жлеза и периферните ендокринни жлези;

Пряко влияние на нервната система (хипоталамуса) върху дейността на жлезите с вътрешна секреция и чрез тях върху метаболитните процеси в тъканите и органите.

Основният отдел на централната нервна система, който регулира всички видове метаболитни и енергийни процеси, е хипоталамусът. Жлезите с вътрешна секреция имат изразено влияние върху метаболитните процеси и топлоотделянето. Хормоните на надбъбречната кора и щитовидната жлеза в големи количества увеличават катаболизма, т.е. разграждането на протеините.

Тялото ясно демонстрира тясното взаимосвързано влияние на нервната и ендокринната система върху метаболитните и енергийните процеси. По този начин възбуждането на симпатиковата нервна система има не само пряк стимулиращ ефект върху метаболитните процеси, но също така повишава секрецията на тиреоидни и надбъбречни хормони (тироксин и адреналин). Благодарение на това метаболизмът и енергията се подобряват допълнително. Освен това самите тези хормони повишават тонуса на симпатиковата нервна система. При недостиг на хормони на ендокринните жлези в организма настъпват значителни промени в метаболизма и топлообмена. Например, липсата на тироксин води до намаляване на основния метаболизъм. Това се дължи на намаляване на консумацията на кислород от тъканите и намаляване на генерирането на топлина. В резултат на това телесната температура намалява.

Хормоните на ендокринните жлези участват в регулацията на метаболизма и енергията, променят пропускливостта на клетъчните мембрани (инсулин), активират ензимните системи на тялото (адреналин, глюкагон и др.) И влияят на техния биосинтез (глюкокортикоиди). По този начин регулирането на метаболизма и енергията се извършва от нервната и ендокринната системи, които осигуряват адаптирането на тялото към променящите се условия на околната среда.

В регулирането и осъществяването на метаболизма участват различни части на нервната система. Метаболизмът и енергията, адаптирането му към нуждите на тялото, се извършват под въздействието на мозъчната кора. По този начин сред тренираните спортисти на стадиона и във фитнеса обменът на газ се увеличава много преди началото на състезанието. Увеличение на обмена се наблюдава и сред феновете, въпреки факта, че те само визуално участват в случващото се. Ясно е, че тук има рефлексна регулация на метаболизма и енергията.

Продълговатият мозък съдържа нервни центрове, които влияят върху метаболизма на протеини и въглехидрати. Вегетативната нервна система директно и чрез хормоните повишава или намалява метаболизма в органите. Симпатиковите импулси предизвикват превръщането на резервния чернодробен гликоген в глюкоза, а парасимпатиковите импулси предизвикват превръщането на глюкозата в гликоген. По време на двигателната активност автономната нервна система възстановява работата на мускулите, променя газообмена и поддържа телесната температура на определено ниво.

Хормоните на ендокринните жлези регулират метаболизма на протеини, мазнини и въглехидрати. Хормонът на панкреаса инсулин стимулира отлагането на гликоген в черния дроб и образуването на мазнини от въглехидрати. Надбъбречният хормон адреналин при нормални условия циркулира в малки количества в кръвта. Мускулната работа или сигналите, които я предвещават, както и емоционалната възбуда предизвикват повишен приток на адреналин в кръвта. Подобно на централната нервна система, адреналинът стимулира симпатиковата нервна система и двете работят заедно, за да повлияят на метаболизма. По-специално, мобилизирането на чернодробен гликоген за поддържане на нивата на кръвната захар по време на мускулна работа се извършва точно с помощта на надбъбречната симпатикова система.

“Анатомия и физиология на човека”, M.S.Milovzorova

Човешкото тяло съдържа много химични елементи. Съдържанието на някои химични елементи в човешкото тяло: Елементи, които задължително присъстват в организма: Калций Фосфор Калий Сяра Хлор Натрий Магнезий Желязо Йод Микроелементи с незначително съдържание в организма: Мед Манган Цинк Флуор Силиций Арсен Алуминий Олово Литий В организма те присъстват главно под формата на соли и някои киселини...

Химичните трансформации на веществата в организма са част от сложен процес, наречен метаболизъм. Човек получава хранителни вещества, вода, минерални соли и витамини от околната среда. Той отделя в околната среда въглероден диоксид, малко влага, минерални соли и органични вещества. В процеса на метаболизма човек получава енергия, натрупана в продукти от животински и растителен произход, и отдава топлинна енергия...

От общия метаболизъм 40-50% се извършва в скелетните мускули. Всяка мускулна дейност повишава мускулния метаболизъм. При тихо седене в сравнение с тихо легнало положение се увеличава с 12%. Стоенето повишава метаболизма с 20%, а бягането увеличава метаболизма с 400%. Освен това, човек, който е добре обучен за този вид мускулна работа, изразходва по-малко енергия, отколкото начинаещ. Обяснено...

Образуване и отделяне на разпадни продукти Метаболизмът в организма завършва с образуването на разпадни продукти. Те се произвеждат в клетките в резултат на тъканния метаболизъм. Те включват въглероден диоксид, вода, органични вещества (например млечна киселина), минерали - соли, желязо и други метали. Тялото се освобождава от тях чрез отделителните органи. В допълнение към крайните продукти, вещества, образувани при разрушаването на умиращи...

Освобождаването на разпадни продукти е последният етап от метаболизма на протеини, мазнини и въглехидрати, който е много важен за нормалното функциониране и съществуване на организма. Крайните продукти и други екскретирани продукти и някои вещества, приемани с лекарства, натрупвайки се в тъканите, могат да отровят организма. Те се извеждат от тялото чрез отделителните органи. Основната функция на отделителните органи е да поддържат относителното постоянство на вътрешната среда на тялото,...

78. Основни регулаторни системи на организма и механизми за регулиране на метаболизма и функциите.

В регулаторните механизми, които осигуряват хомеостазата, както и във времето, посоката и големината на промените, могат да се разграничат три нива. Първото ниво са вътреклетъчните регулаторни механизми. Сигнали за промяна на състоянието на клетката са вещества, образувани в самата клетка или влизащи в нея отвън. Тези вещества могат да действат по три начина: а) променят активността на ензимите чрез инхибиране или активиране; б) промяна на количеството ензими и други протеини чрез индуциране или потискане на техния синтез или чрез промяна на скоростта на тяхното разпадане; в) промяна на скоростта на трансмембранния трансфер на вещества чрез взаимодействие с мембраната.

Вътреклетъчните регулаторни механизми действат както в едноклетъчните, така и в клетките на многоклетъчните организми. Но при сложни многоклетъчни организми с диференцирани органи, които изпълняват специални функции, има нужда от междуорганна координация на метаболизма. Например, интензивната мускулна работа изисква включване на процеси на мобилизация на гликоген в черния дроб или мобилизация на мазнини в мастната тъкан. Междуорганната координация се осигурява от предаването на сигнали по два начина: чрез кръвта с помощта на хормони (ендокринна система) и чрез нервната система. Ендокринната система е второто ниво на регулация. Тя е представена от жлези (понякога отделни клетки), които синтезират хормони - химически сигнали. Хормоните се освобождават в кръвта в отговор на специфичен стимул. "Този стимул може да бъде нервен импулс или промяна в концентрацията на определено вещество в "кръвта, протичаща през ендокринната жлеза" (например намаляване на концентрацията на глюкоза). Хормонът се транспортира в кръвта и, достигайки целта клетки, модифицира техния метаболизъм чрез вътреклетъчни механизми, тоест чрез промяна на активността или количеството на ензимите.В резултат на промените в метаболизма, стимулът, който е причинил освобождаването на хормона, се елиминира (например концентрацията на глюкоза в кръвта се увеличава). Хормонът, който е завършил своята функция, се унищожава от специални ензими. Третото ниво на регулиране е нервната система със сигнални рецептори както външни, така и вътрешни. Сигналите се трансформират във вълна на деполяризация на нервните влакна (нервни " импулс”), който в синапса с ефекторната клетка предизвиква освобождаване на медиатор – химичен сигнал. Медиаторът чрез вътреклетъчни регулаторни механизми предизвиква промени в метаболизма. Ефекторните клетки могат да бъдат и някои ендокринни клетки, които реагират на нервен импулс чрез синтезиране и освобождаване на хормон. И трите нива на регулиране са тясно свързани помежду си и функционират като едно цяло

79. Хормони. Класификация, мястото им в системата за метаболитна регулация. Механизмът на предаване на хормонален сигнал в клетката.

1. Сложни протеини - гликопротеини; те включват: фоликулостимулиращи, лутеинизиращи, тироид-стимулиращи хормони и др. 2. Прости протеини: пролактин, растежен хормон (соматотропин, растежен хормон), инсулин и др. 3. Пептиди: кортикотропин (ACTH), глюкагон, калцитонин, соматостатин , вазопресин, окситоцин и др. 4. Производни на аминокиселини: катехоламини, тиреоидни хормони, мелатонин и др. 5. Стероидни съединения и производни на мастни киселини (простагландини). Стероидите съставляват голяма група хормонални вещества; те включват хормони

Според биологичните функции: 1-регулиране на метаболизма на въглехидрати, мазнини и аминокиселини (инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикостероиди (кортизол). 2-регулиране на водно-солевия метаболизъм (минералокортикостероиди, алдостерон, вазопресин ADH). 3-регулиране на метаболизма на Ca и фосфати (паратиреоиден хормон, калцитонин, калцитриол) 4-регулаторен метаболизъм, свързан с репродуктивната функция (естрадиол, прогестерон, тестостерон) 5-регулаторни функции на ендокринните жлези (тропни хормони - кортикотропин, тиротропин, гонадотропин)

Според механизма на предаване на сигнала към таргетната клетка хормоните могат да се разделят на две групи. Първата група се състои от пептидни хормони и адреналин. Техните рецептори са разположени на външната повърхност на плазмената мембрана и хормонът не прониква в клетката. Тези хормони (първите сигнални месинджъри) предават сигнала през втория месинджър, чиято роля играе цАМФ. След като хормонът се прикрепи към рецептора, следва верига от събития, които променят метаболизма на клетката (например, каскадният механизъм на мобилизиране на гликоген се активира и т.н.). Друга група се състои от стероидни хормони и тироксин. Рецепторите за тези хормони се намират в цитозола на клетката. Хормонът прониква от кръвта в клетката, свързва се с рецептора и заедно с него се транспортира в ядрото. Стероидните хормони и тироксинът променят метаболизма,

повлияване на транскрипцията и, следователно, протеиновия синтез.

80. Регулиране на метаболизма на аминокиселините, мазнините и въглехидратите. Промени в концентрациите на хормоните в зависимост от ритъма на хранене. Промени в хормоналния статус и метаболизма по време на гладуване и други екстремни фактори.

Регулиране на метаболизма на аминокиселини, мазнини, въглехидрати. Метаболитните пътища на въглехидратите, мазнините и аминокиселините често са преплетени. Взаимната връзка на метаболизма на тези групи вещества се проявява в наличието на общ път на катаболизъм за тях и във възможността за тяхното взаимно превръщане. Възможността за взаимно превръщане обяснява частичната взаимозаменяемост на въглехидратите, липидите и протеините (аминокиселините) в храненето. Това също е свързано с неефективността на опитите за лечение на затлъстяване без мазна диета. Трябва да се отбележи, че превръщането на пируват и аминокиселини в ацетил-КоА е необратимо. Това означава, че апетил-КоА в органа-

Ниските човешки нива не могат да се използват за синтеза на глюкоза, глицерол и аминокиселини. Мастните киселини се превръщат в ацетил-КоА по време на окисление, следователно използването на мастни киселини за синтеза на въглехидрати също е невъзможно. Значително количество въглехидрати, мазнини и аминокиселини се изразходват като енергийни източници. Това се отнася особено за въглехидратите: те представляват половината или повече от общото количество консумирана храна, а съдържанието на въглехидрати в тялото е само "/2 част от всички останали компоненти (водата не се взема предвид). Основната енергия носители, които се разпространяват чрез кръвния поток до органите, са глюкоза, липопротеинови мазнини, мастни киселини и кетонови тела.. Основните им производители са черният дроб и мастната тъкан; всички органи консумират тези енергийни носители, но количествено първото място принадлежи на мускулната тъкан поради значителната си маса , В зависимост от състава на храната, ритъма на хранене, физиологичната активност, има промяна в скоростите на трансформация на въглехидрати, мазнини, аминокиселини и преминаване от употребата на един от тях към употребата на друг Тези метаболитни промени се регулират от хормони

Ацетонът не се използва в тялото и се екскретира главно чрез издишания въздух и през кожата: още на третия или четвъртия ден миризмата на ацетон може да се усети от устата и кожата на човек на гладно. По време на тази фаза енергийните нужди на мускулите и повечето други органи се задоволяват от мастни киселини и кетонни тела. Тъй като концентрацията на инсулин в кръвта по време на гладуване е много ниска, глюкозата не прониква в мускулните клетки. При тези условия само инсулинонезависимите клетки и преди всичко мозъчните клетки стават потребители на глюкоза. Въпреки това, в мозъка през този период част от енергийните нужди се осигуряват от кетонни тела. Глюконеогенезата продължава поради разграждането на тъканните протеини. Скоростта на метаболизма като цяло е намалена: след една седмица гладуване, консумацията на кислород намалява с приблизително 40%.

Третата фаза продължава няколко седмици. Скоростта на разграждане на протеина се стабилизира на приблизително 20 g на ден; с разграждането на такова количество протеини се образуват и отделят около 5 g урея на ден (при нормална диета 25-30 g). Азотният баланс във всички фази на гладуването е отрицателен, тъй като приемът на азот е нулев. Съответно скоростта на глюконеогенезата намалява с намаляването на скоростта на разграждане на протеина. В тази фаза кетонните тела стават основният източник на енергия за мозъка. Ако по време на тази фаза се прилагат аланин или други гликогенни аминокиселини, концентрацията на глюкоза в кръвта веднага се повишава и концентрацията на

81. Инсулин. Структура, образуване, функции, механизъм на действие, инактивация. Промени в концентрацията на инсулин в зависимост от ритъма на хранене.

биосинтеза инсулинизвършвани в β-клетките на панкреатичните острови от техните предшественикпроинсулин. Проинсулинът е лишен от биологични, т.е. хормонален, дейност. Проинсулинът се превръща в инсулин чрез частична протеолиза.

Синтезът и секрецията на инсулин се регулират от глюкоза. Концентрацията на инсулин в човешката кръв в постабсорбционно състояние е 1,3-10 mol/l. И след хранене или разтвор на захароза, концентрацията на глюкоза в кръвта се повишава, което води до повишаване на концентрацията на инсулин.

Инсулинът повишава пропускливостта на плазмената мембрана за глюкоза и някои аминокиселини. Много клетки се нуждаят от инсулин, за да транспортират глюкозата през мембраната в клетката; най-важното изключение са мозъчните клетки. Независимо от ефекта си върху пропускливостта, инсулинът стимулира синтеза на гликоген в черния дроб и мускулите, синтеза на мазнини в черния дроб и мастната тъкан и синтеза на протеини в черния дроб, мускулите и други органи. Всички тези промени са насочени към ускоряване на използването на глюкоза, което води до намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта. Концентрацията на аминокиселини също намалява (поради стимулиране на протеиновия синтез), а концентрацията на липопротеините се увеличава (поради стимулиране на синтеза на мазнини в черния дроб). Основните целеви органи за инсулина са черният дроб, мускулите и мастната тъкан. Основните точки на действие на инсулина все още не са известни. За множество метаболитни промени, наблюдавани при прилагане на инсулин, не могат да бъдат установени причинно-следствени връзки.

Когато концентрацията на глюкоза е ниска, инсулинът престава да се освобождава в кръвта, а съществуващият се унищожава главно в черния дроб - с еднократно преминаване на кръв през черния дроб около 80% от инсулина се унищожава

82. Захарен диабет. Най-важните промени в хормоналния статус и метаболизма при диабет. Биохимични механизми на формиране на симптомите на заболяването и развитие на диабетна кома.

Захарният диабет е едно от най-често срещаните заболявания: в света има около 30 милиона души с диабет. Основата на заболяването е нарушение на регулацията на инсулиновия метаболизъм. При някои форми на диабет синтезът на инсулин е намален и концентрацията му в кръвта е няколко пъти по-ниска от нормалната. Такива форми могат да бъдат лекувани с инсулин: това е така нареченият инсулинозависим диабет или диабет тип 1. Има форми, когато нивото на β-инсулин в кръвта е нормално - инсулинонезависим диабет или диабет тип II, очевидно в тези случаи има нарушения не в синтеза на инсулин, а в други части на инсулиновата регулация.

Всички форми се проявяват като инсулинов дефицит. Нека да разгледаме основните симптоми на диабета и биохимичните механизми на тяхното възникване.

Хиперглюкоземия и глюкозурия. Поради дефицит на инсулин всички процеси на тъканно използване на глюкоза са отслабени. Глюкозата, абсорбирана от червата, се натрупва в кръвта във високи концентрации и остава в нея за дълго време. Адреналинът, кортизолът и глюкагонът са инсулинови антагонисти по отношение на ефекта им върху концентрациите на кръвната захар. При диабет тези хормони продължават да действат и влошават хиперглюкоземията.

2Концентрацията на глюкоза в кръвта след хранене надвишава стойностите, характерни за нормалната хранителна хиперглюкоземия (вижте фиг. 134) и може да достигне 500 mg/dl. Хиперглюкоземията персистира в постабсорбционно състояние. Най-леките форми на диабет се проявяват чрез хипергликоземия само след хранене, т.е. намаляване на глюкозния толеранс (открива се чрез метода на натоварване със захар). Това е така нареченият скрит диабет.

Когато концентрацията на глюкоза в кръвта надвиши бъбречния праг (180 mg/dL), глюкозата започва да се отделя в урината (глюкозурия). Нормално концентрацията на глюкоза в урината е 10-20 mg/dl; при диабет се увеличава десетократно. Обикновено с урината се отделя по-малко от 0,5 g глюкоза на ден; при диабет могат да се отделят повече от 100 г. Именно глюкозурията послужи като основа за името на заболяването - захарен диабет (от лат. diabetes - преминавам през, rnelle - мед). Името възникна в онези дни, когато лекарите, анализирайки урината, я опитаха.

2. Кетонемия и кетонурия. Поради дефицит на инсулин съотношението инсулин/глюкагон намалява, т.е. има относителен излишък на глюкагон. Поради тази причина черният дроб постоянно функционира в режим, който при здрави хора е характерен за постабсорбционното състояние, т.е. той интензивно окислява мастни киселини и произвежда кетонови тела. Тъй като глюкозата се усвоява слабо от клетките в случай на инсулинов дефицит, значителна част от енергийните нужди на тялото се задоволяват чрез използването на кетонни тела. При диабет кетонемията често е 100 mg/dL и може да достигне 350 mg/dL. При такава кетонемия се появява и кетонурия - с урината се отделят до 5 g кетонови тела на ден. Декарбоксилирането на ацетооцетната киселина се случва в тъканите: пациентите миришат на ацетон, който се усеща дори от разстояние.

Кетоновите тела, бидейки киселини, намаляват буферния капацитет на кръвта, а при високи концентрации намаляват и рН на кръвта – настъпва ацидоза. Нормалното pH на кръвта е 7,4-0,04. При нива на кетони от 100 mg/dL или повече, pH на кръвта може да бъде близо до 7,0. Ацидозата от тази степен драматично нарушава мозъчната функция, дори до загуба на съзнание.

3. Азотемия и азотурия. При дефицит на инсулин протеиновият синтез намалява и съответно се увеличава катаболизмът на аминокиселините. В тази връзка пациентите имат повишена концентрация на урея в кръвта и повишена екскреция в урината.

4. Полиурия и полидипсия. Концентрационната способност на бъбреците е ограничена, така че екскрецията на големи количества глюкоза, кетонови тела и урея при диабет изисква освобождаване на големи количества вода. Болните отделят 2-3 пъти повече урина от нормалното (полиурия). Съответно се увеличава консумацията им на вода (полидипсия). При тежки форми на диабет може да настъпи дехидратация: в резултат на отделянето на големи количества урина обемът на кръвта намалява; водата влиза в него от междуклетъчната течност; междуклетъчната течност става хиперосмоларна и "изсмуква" вода от клетките. Бързо се развиват външни признаци на дехидратация - сухи лигавици, отпусната и набръчкана кожа, хлътнали очи. В същото време кръвното налягане пада и следователно снабдяването на тъканите с кислород се влошава.

Ацидозата, причинена от натрупването на кетонови тела и дехидратацията, са най-сериозните симптоми на диабета. Те са предшественици на диабетна кома - внезапно нарушение на всички функции на организма със загуба на съзнание. Пациент, който е в предкоматозно или коматозно състояние, може да бъде спасен чрез въвеждане на инсулин и големи количества физиологичен разтвор в кръвта.

Ето най-често срещаните симптоми на диабет. Има много форми на диабет, различни по тежест и симптоми. В регулирането на метаболизма на въглехидратите, мазнините и аминокиселините участват не само тези хормони, за които се говори тук, но и редица други - соматотропин, соматостатин, тироксин, полови хормони. Различните състояния на тези системи при различните хора създават различни форми на диабет. В допълнение, проявите на диабета могат да бъдат различни в зависимост от това коя връзка е нарушена инсулиновата регулация; това може да бъде намаляване на скоростта на синтез или секреция на инсулин на някой от многото етапи на процеса или повишаване на скоростта на инактивиране на инсулина в черния дроб и кръвта или нарушение на свързването му с рецепторите. В първите два случая концентрацията на инсулин в кръвта е намалена (2-10 пъти, диабет тип 1), в третия случай е нормална или дори по-висока от нормата (диабет тип II).

Честотата на диабет сред роднините на пациентите е по-висока, отколкото при случаен подбор на хора. Това показва наследствено предразположение към диабет; предразположението се унаследява като рецесивен белег. От друга страна, честотата на заболяването зависи и от условията на живот, преди всичко от храненето: висококалоричните храни, богати на мазнини и въглехидрати, допринасят за проявата на заболяването при хора, предразположени към него.

Основният метод за лечение на диабет е заместителната терапия, т.е. системно приложение на липсващия хормон.

83. Регулиране на водно-солевия метаболизъм. Структура, метаболизъм и механизъм на действие на вазопресин и алдостерон. Ренин-ангиотензинова система. Биохимични механизми на развитие на бъбречна хипертония, оток, дехидратация.

Водата и разтворените в нея вещества, включително минерални соли, създават вътрешната среда на тялото, чиито свойства остават постоянни или се променят по естествен начин при промяна на функционалното състояние на органите и клетките.

Тъканната вода не е просто разтворител или инертен компонент: тя играе съществена структурна и функционална роля. Например, взаимодействието на протеини с вода осигурява тяхното потвърждаване с преобладаващо местоположение на хидрофилни групи на повърхността на протеиновата глобула и хидрофобни групи вътре. Водата е още по-важна за структурната организация на биологичните мембрани и тяхната основа - двоен липиден слой, в който хидрофилните повърхности на всеки монослой взаимодействат с водата, ограничавайки от нея хидрофобното пространство вътре в мембраната, между монослоевете.

Водата служи като средство за транспортиране на вещества както в клетката и заобикалящото я многоклетъчно вещество, така и между органите (кръвоносна и лимфна системи). По-голямата част от химичните реакции в тялото протичат с вещества, разтворени във вода. При много химични трансформации водата служи като реагент: това са реакции на хидролиза, хидратация, дехидратация, образуване на вода по време на тъканно дишане, хидроксилазни реакции; В растенията настъпва фотоокисление на водата и полученият водород се използва за намаляване на въглеродния диоксид по време на фотосинтезата.

Почти 1/3 от човешкото телесно тегло е вода. Дневната консумация на вода е около 2 литра, към това се добавят 0,3-0,4 литра метаболитна вода, образувана по време на тъканното дишане. Без да пие, човек умира след няколко дни в резултат на дехидратация на тъканите, когато количеството вода в тялото намалява с около 12%.

Основните параметри на телесната течност са осмотично налягане, pH и обем. Осмотичното налягане и pH на междуклетъчната течност и кръвната плазма са еднакви; те също са еднакви в междуклетъчната течност на различни органи. От друга страна, стойността на pH в различните видове клетки може да е различна; тя може да бъде различна в различните отделения на една и съща клетка. Разликата в pH се обяснява с характеристиките на метаболизма, активните транспортни механизми и селективната мембранна пропускливост. Но стойността на рН, характерна за даден тип клетка, се поддържа на постоянно ниво; Увеличаването или намаляването на pH води до нарушаване на клетъчните функции. Поддържането на постоянна вътреклетъчна среда осигурява постоянно осмотично налягане, pH и обем на междуклетъчната течност и кръвната плазма. От своя страна, постоянството на параметрите на извънклетъчната течност се определя от дейността на бъбреците и хормоналната система, която регулира тяхната функция.

Осмотичното налягане на извънклетъчната течност до голяма степен зависи от солта (NaCL), която се съдържа в най-висока концентрация в тази течност. Следователно, основният механизъм за регулиране на осмотичното налягане е свързан с промяна на скоростта на освобождаване на вода или NaCl.Регулацията на обема се осъществява чрез едновременно промяна на скоростта на освобождаване както на вода, така и на NaCl. Освен това механизмът за жажда регулира консумацията на вода. Регулирането на pH се осигурява чрез селективно освобождаване на киселини или основи в урината; В зависимост от това pH на урината може да варира от 4,6 до 8,0.

Нарушенията във водно-солевата хомеостаза са свързани с патологични състояния като тъканна дехидратация или оток, повишено или понижено кръвно налягане, шок, ацидоза и алкалоза.

Вазопресинът се синтезира в невроните на хипоталамуса по аксоните

се транспортира до задния лоб на хипофизната жлеза и се секретира от окончанията на тези аксони в кръвта. Осморецепторите на хипоталамуса, с повишаване на осмотичното налягане на тъканната течност, стимулират освобождаването на вазонресин от секреторни гранули. Вазопресинът повишава скоростта на обратна абсорбция на вода от първичната урина и по този начин намалява диурезата. Урината става по-концентрирана. По този начин антидиуретичният хормон поддържа необходимия обем течност в тялото, без да влияе на количеството секретиран NaCI. Осмотичното налягане на извънклетъчната течност намалява, т.е. стимулът, който е причинил освобождаването на вазопресин, се елиминира.

При някои заболявания, които увреждат хипоталамуса или хипофизната жлеза (тумори, наранявания, инфекции), синтезът и секрецията на вазопресин намалява.

В допълнение към намаляването на диурезата, вазопресинът също така причинява стесняване на артериолите и капилярите и следователно повишаване на кръвното налягане. Този ефект се открива само при достатъчно високи концентрации на вазопресин и вероятно няма физиологично значение.

Алдостерон. Този стероиден хормон се произвежда в кората. надбъбречните жлези; съдържа алдехидна група, което е отразено в името му. Ежедневната секреция на алдостерон се измерва в микрограмове. Секрецията се увеличава, когато концентрацията на NaCl в кръвта намалява. В бъбреците алдостеронът увеличава скоростта на копиране в тубулите на нефрона, което причинява задържане на NaCl в тялото, като по този начин елиминира стимула, който е причинил секрецията на алдостерон.

Прекомерната секреция на алдостерон (хипералдостеронизъм) води съответно до прекомерно задържане на NaCl и повишено осмотично налягане на извънклетъчната течност. А това служи като сигнал за освобождаване на вазопресин, който ускорява реабсорбцията на вода в бъбреците. В резултат както NaCI, така и водата се натрупват в тялото; обемът на извънклетъчната течност се увеличава при поддържане на нормално осмотично налягане. Ежедневното приложение на алдостерон на човек води до допълнително натрупване в тялото на до 400 mmol NaCl (около юг) и до „3 литра вода, след което по-нататъшното натрупване спира. В резултат на увеличаването на обема на извънклетъчната течност кръвното налягане се повишава.

Системата ренин-ангиотензин. Тази система служи като основен механизъм за регулиране на секрецията на алдостерон; От него зависи и секрецията на вазопресин.

Ренинът е протеолитичен ензим, синтезиран в юкстагломерулните клетки, обграждащи аферентната артериола на гломерула. Юкстагломерулните клетки са рецептори за разтягане на стената на артериолата; намаляването на кръвното налягане в аферентните артериоли служи като сигнал за секрецията на ренин в кръвта. "\

Субстратът на ренина е ангиотензиноген, кръвен гликопротеин, синтезиран в черния дроб. Ренинът хидролизира пептидната връзка между Leu 10 и Leu II в молекулата на ангиотензиногена и от нея се отцепва N-терминалният декапептид ангиотензин 1. Последният се превръща в ангиотензин II (октапептид) под действието на карбоксидипептидил пептидаза, която разцепва дипептида His-Lei от карбоксилния край на ангиотензин 1. Карбоксидипептидил-пептидаза присъства в плазмената мембрана на ендотела на кръвоносните съдове; Активността на този ензим в белите дробове е особено висока. Ангиотензин II е най-мощният известен вазоконстриктор; поради това действие повишава кръвното налягане. В допълнение, ангиотензин II стимулира освобождаването на алдостерон, както и вазопресин и предизвиква жажда.Тези свойства на ангиотензин II определят неговата роля в регулирането на водно-солевия метаболизъм.

Ренин-ангиотензиновата система играе важна роля при възстановяването на кръвния обем, който може да намалее в резултат на кървене, прекомерно повръщане и диария. Вазоконстрикцията под действието на ангиотензин II играе ролята на спешна мярка за поддържане на кръвното налягане. Тогава водата и NaCl, които идват с пиенето и храната, се задържат в тялото в по-голяма степен от нормалното, което осигурява възстановяване на кръвния обем и налягане

Намаляване на перфузионното налягане в бъбречните гломерули може да възникне и поради стесняване (стеноза) на бъбречната артерия. В този случай се включва и цялата система, показана на фиг. 128. Въпреки това, тъй като първоначалният кръвен обем и налягане са нормални, включването на системата води до повишаване на кръвното налягане над нормалното, както поради вазоконстрикция от ангиотензин II, така и поради хронично задържане на вода и NaCl. Тази форма на хипертония се нарича бъбречна.

84. Калций и фосфор. Биологични функции, разпределение в организма. Регулиране на обмена. Хипо- и хиперкалцемия. Рахит.

Основните функции на калция са следните:

1) калциевите соли образуват минералния компонент на костите;

2) калциевите йони са кофактори на много ензими и неензимни протеини;

3) калциевите йони, във взаимодействие с протеина калмодулин, служат като посредник при предаването на регулаторни сигнали (като сАМР). Тъй като концентрацията на комплекса зависи от концентрацията на Ca, активността на ензима също зависи от концентрацията на Ca в клетката. Когато концентрацията на Са намалява, активният комплекс се разпада и ензимната активност намалява.

По този начин се регулира активността на cAMP фосфодиестераза, липази и някои протеин кинази, включително фосфорилаза b киназа.

Концентрацията на Ca в клетката зависи от Ca-ATPase, калциевите канали и от концентрацията на Ca в извънклетъчната течност, като в последната се регулира от хормони.

Тялото на възрастен човек съдържа около 1,5 kg калций, който образува два неравни фонда. Един от тях е костният калций. Костите съдържат 99% от калция в тялото, 87% фосфор, около 60% магнезий и около 25% натрий. Калцият в костите е под формата на минерала хидроксиапатит. Минералните компоненти на костта съставляват половината от нейната маса; другата половина е образувана от органична матрица, която е 90% колаген. Тъй като минералната част на костта е по-плътна, тя представлява само една четвърт от обема на костта.

Друг източник на калций в тялото са Ca^ йони, разтворени в течности или комбинирани с протеини в течности и тъкани. Между двете основи има постоянен обмен на калций.

Калциевата обмяна е тясно свързана с обмяната на фосфорната киселина, която образува с калция слабо разтворими соли.В регулацията на калциевата обмяна участват паратироидният хормон, производните на витамин В3 и калцитонинът.

ПАРАТЕХОРМОН

Паратироидният хормон е пептиден хормон (84 аминокиселинни остатъка), произвеждан в паращитовидните жлези, разположени на задната повърхност на щитовидната жлеза. Неговият синтез и секреция се стимулират, когато концентрацията на Ca в кръвта намалява и се потискат, когато се повишава. Полуживотът на паратироидния хормон в човешката кръв е приблизително 20 минути.

Основните целеви органи на паратироидния хормон са костите и бъбреците. Клетъчните мембрани на тези органи съдържат специфични рецептори, които улавят паратироидния хормон, които са свързани с аденилат циклазата. .

КАЛЦИТОНИН

Пептидният хормон калцитонин (32 аминокиселинни остатъка) се синтезира в С-клетките на паращитовидната и щитовидната жлеза. Секрецията на калцитонин се увеличава с повишаване на нивата на калций в кръвта; по този начин паратиреоидният хормон и калцитонинът се регулират от калций по противоположни начини. Основният целеви орган за калцитонин е костта, където той инхибира мобилизирането на калций

При хипокалциемия се наблюдават конвулсии, хиперрефлекси и ларингеални спазми, които могат да причинят смърт от асфиксия. Тези явления са следствие от намаляването на прага на възбуждане на нервните и мускулните клетки: нервът може да бъде възбуден дори от лек стимул навсякъде по дължината му. Тежката хипокалцемия е рядка. Най-честата му причина е хипопаратироидизъм, причинен от увреждане на паращитовидните жлези по време на операция на щитовидната жлеза. В допълнение, хипокалциемията може да бъде следствие от нарушена абсорбция на калций в червата, например с хиповитаминоза D, с високо съдържание на оксалат или други калций-свързващи съединения в диетата.

При хиперкалциемия невромускулната възбудимост намалява; ако концентрацията на калций в кръвта достигне 16 mg/dl, настъпва дълбоко разстройство на нервните функции - психоза, ступор и дори кома. Характерни симптоми на хиперкалцемия са калцификация на меките тъкани и образуване на камъни в пикочните пътища. Най-честата причина за хиперкалцемия е хиперпаратиреоидизъм в резултат на образуване на тумор от клетките на паращитовидните жлези; Хиперкалциемия възниква и при предозиране на витамин D.

85. Глюкокортикоиди. Структура, условия на синтез. Влияние върху метаболизма на протеини, липиди и въглехидрати в целевите тъкани. Хипо- и хиперфункция на хормоните.

Глюкокортикоидите имат разнообразен ефект върху метаболизма в различните тъкани. В мускулната, лимфната, съединителната и мастната тъкан глюкокортикоидите проявяват катаболен ефект и причиняват намаляване на пропускливостта на клетъчните мембрани и съответно инхибиране на абсорбцията на глюкоза и аминокиселини; в същото време в черния дроб имат обратен ефект. Крайният резултат от действието на глюкокортикоидите е развитието на хипергликемия, причинена главно от глюконеогенезата. Механизмът за развитие на хипергликемия след прилагане на глюкокортикоиди също включва намаляване на синтеза на гликоген в мускулите, инхибиране на окислението на глюкозата в тъканите и повишено разграждане на мазнините.

В чернодробната тъкан е доказан индуциращият ефект на кортизон и хидрокортизон върху синтеза на някои протеинови ензими: триптофан пиролаза, тирозин трансаминази и треонин дехидратази и други, което показва, че хормоните действат на първия етап от трансфера на генетична информация - етап на транскрипция, насърчаване на синтеза на иРНК

86. Структура, синтез и метаболизъм на тиреоидни хормони. Ефект върху метаболизма. Хипо- и хипертиреоидизъм.

Хормони на щитовидната жлеза

Щитовидната жлеза играе изключително важна роля в метаболизма. Това се доказва от рязка промяна в основния метаболизъм, наблюдавана при нарушения на щитовидната жлеза, както и редица косвени данни, по-специално обилното му кръвоснабдяване, въпреки малката му маса (20-30 g). Щитовидната жлеза се състои от много специални кухини - фоликули, пълни с вискозен секрет - колоид. Съставът на този колоид включва специален йодсъдържащ гликопротеин с високо молекулно тегло (около 650 000 Da), наречен йодотироглобулин; Той е резервна форма на тироксина, основният хормон на фоликуларната част на щитовидната жлеза.

В допълнение към този хормон (биосинтезата и функциите на които ще бъдат обсъдени по-долу), в специални клетки - така наречените парафоликуларни или С-клетки на щитовидната жлеза - се синтезира пептиден хормон, който осигурява постоянна концентрация на калций в кръвта и съответно се нарича калцитинин Понастоящем Оттогава калцитонинът не само е изолиран в чиста форма от тъканта на щитовидната жлеза на животни и хора, но и неговата 32-членна аминокиселинна последователност е напълно разкрита, потвърдена чрез химичен синтез.

Точката на приложение на действието на тиреоидните хормони се счита за вътреклетъчни рецептори - протеини, които осигуряват транспортирането на тиреоидни хормони в ядрото и взаимодействието със специфични гени; в резултат на това се увеличава синтезът на ензими, които регулират скоростта на редокс процесите. Следователно е естествено, че недостатъчната функция на щитовидната жлеза (хипофункция) или, обратно, повишената секреция на хормони (хиперфункция) причинява дълбоки нарушения на физиологичното състояние на организма.

Хипофункцията на щитовидната жлеза в ранна детска възраст води до развитие на заболяване, известно в литературата като кретинизъм.В допълнение към спирането на растежа, специфични промени в кожата, косата, мускулите, рязко намаляване на скоростта на метаболитните процеси, с кретинизъм , се отбелязват дълбоки психични разстройства; специфичното хормонално лечение в този случай не дава положителни резултати.

Недостатъчната функция на щитовидната жлеза в зряла възраст е придружена от развитие на хипотироиден оток или микседем (от гръцки tukha - слуз, oedemo - подуване). Това заболяване е по-често при жените и се характеризира с нарушаване на водно-солевия, базалния и мастния метаболизъм. Пациентите изпитват оток на лигавиците, болезнено затлъстяване, рязко намаляване на основния метаболизъм, загуба на коса и зъби, общи мозъчни нарушения и психични разстройства. Кожата става суха, телесната температура пада; нивото на кръвната глюкоза се повишава. Хипотиреоидизмът е относително лесен за лечение с лекарства за щитовидната жлеза.

Заслужава да се отбележи друга лезия на щитовидната жлеза, наречена ендемична гуша. Заболяването обикновено се развива при хора, живеещи в планински райони, където няма достатъчно йод във водата и растенията. Липсата на йод води до компенсаторно увеличаване на масата на щитовидната тъкан поради преференциалната пролиферация на съединителната тъкан, но този процес не е придружен от увеличаване на секрецията на тиреоидни хормони. Заболяването не води до сериозни дисфункции на тялото, въпреки че увеличената щитовидна жлеза създава определени неудобства. Лечението в този случай се свежда до обогатяване на хранителни продукти, по-специално готварска сол, с неорганичен йод.

Повишената функция на щитовидната жлеза (хиперфункция) предизвиква развитие на пертиреоидизъм, известен в литературата като дифузна токсична гуша (болест на Грейвс или болест на Грейвс). Рязкото повишаване на метаболизма е придружено от повишено разграждане на тъканните протеини, което води до развитие на отрицателен азотен баланс.

Най-характерната проява на заболяването се счита за триада от симптоми: рязко увеличаване на броя на сърдечните контракции (тахикардия), изпъкнали очи (екзофталм) и гуша, т.е. увеличена щитовидна жлеза; Пациентите развиват общо изтощение на тялото, както и психични разстройства

87. Катехоламини. Строеж, биосинтеза, биологични функции, метаболитни нарушения, последствия.

Биосинтеза на катехоламини. В надбъбречната медула и нервната тъкан тирозинът служи като прекурсор на катехоламините, най-важните от които са допамин, норепинефрин и адреналин. Допаминът и норепинефринът функционират като медиатори в синаптичното предаване на нервните импулси; Адреналинът е хормон на надбъбречната медула, който по-специално стимулира мобилизирането на складираните въглехидрати и мазнини.

Инактивирането на катехоламините става главно по два начина. Първият начин е метилиране при хидроксилната група на трета позиция: донорът на метиловата група е S-аденозилметионин. Вторият път е свързан с дезаминирането на катехоламините чрез действието на моноаминооксидазата: в резултат на дезаминирането катехоламинът се превръща в катехоламин, който спонтанно се хидролизира, за да образува алдехид и амоняк. Така моноаминооксидазата катализира дехидрогенирането на амин, като кислородът служи като акцептор на водород; След това водородният пероксид се разгражда от каталаза.

88. Централна регулация на ендокринната система: ролята на либерините, статините, тропните хормони на хипофизата.

Либерините и статините, чиято секреция в хипоталамуса се стимулира от нервен импулс, преминават на кратко разстояние до хипофизната жлеза и, действайки чрез специфични мембранни рецептори, стимулират или инхибират секрецията на хормони от клетките на хипофизата.

IN хипофизната жлезасинтезира редица биологично активни хормонипротеинова и пептидна природа, които имат стимулиращ ефект върху различни физиологични и биохимични процеси в целевите тъкани (Таблица 8.2). В зависимост от мястото на синтеза се разграничават хормонипреден, заден и междинен лоб хипофизната жлеза. Предният лоб произвежда главно протеини и полипептиди. хормони, наречен тропик хормони, или тропини, поради стимулиращия им ефект върху редица други ендокринни жлези. В частност, хормон, стимулиращо секреция хормони на щитовидната жлеза, получи името " тиреотропин».

89. Стероидни хормони. Биосинтеза, катаболизъм, биологични функции. Прояви на дефицит и излишък на хормони.

Стероидните хормони са група съединения, свързани по произход и структура; всички те се образуват от холестерол. Прегненолонът е междинен продукт в синтеза на стероидни хормони. Прегненолонът се образува във всички органи, които синтезират всякакви стероидни хормони. Освен това пътищата на трансформация се разминават: глюкокортикостероидите и минералокортикостероидите се образуват в надбъбречната кора, мъжките полови хормони се образуват в тестисите и женските полови хормони се образуват в яйчниците.

Прегненолонът може да се превърне в едно от четирите съединения - прогестерон или хидроксипрегненолони с различни подредби на хидрокси групите. След това от тези съединения се образуват различни стероидни хормони и всеки от тях може да бъде синтезиран по повече от един начин. Повечето от стрелките в диаграмата крият не една, а две до четири реакции; В допълнение, не са посочени всички възможни пътища за синтез. Като цяло, пътищата за синтез на стероидни хормони образуват доста сложна мрежа от реакции. Много от междинните продукти на тези пътища също имат някаква хормонална активност и често едно и също вещество е активно в регулацията на различни процеси - въглехидратна обмяна, водно-солев баланс, репродуктивни функции. Въпреки това, основните стероиди, които определят състоянието на тези метаболитни и функционални системи, са кортизол (регулиране на метаболизма на въглехидратите и аминокиселините), алдостерон (регулиране на водно-солевия метаболизъм), тестостерон, естрадиол и прогестерон (регулиране на репродуктивните функции).

В резултат на инактивирането и катаболизма на стероидните хормони се образува значително количество стероиди, съдържащи кетогрупа на позиция 17 (17-кетостероиди). Тези вещества се екскретират през бъбреците. Дневната екскреция на 17-кетостероиди при възрастна жена е 5-15 mg, при мъж 10-25 mg. Определянето на 17-кетостероиди в урината се използва за диагностика: освобождаването им се увеличава при заболявания, придружени от свръхпроизводство на стероидни хормони и намалява в случаите на хипопродукция.

90. Регулиране на концентрацията на глюкоза в кръвта. Хипо- и хипергликемия, причините за възникването им. Определяне на глюкозния толеранс.

Използването на енергийни източници осигурява икономично използване на глюкозата, което е важно, защото спестява глюкоза за захранване на мозъка и някои други зависими от глюкозата тъкани. Скоростта, с която глюкозата навлиза в мозъчната тъкан, зависи изцяло от нейната концентрация в кръвта, така че поддържането на тази концентрация на достатъчно ниво е необходимо условие за нормалното хранене и функциониране на мозъка.

Концентрацията на глюкоза в кръвта се определя от баланса на скоростите на нейното навлизане в кръвта, от една страна, и консумацията от тъканите, от друга. В постабсорбционно състояние нормалната концентрация на глюкоза в кръвта е 60-100_ mg/dl (3,3-5,5 mmol/l); по-висока концентрация показва нарушение на въглехидратния метаболизъм. След прием на храна или захарен разтвор - (натоварване със захар) хиперглюкоземия се среща и при здрави хора - хранителна.Обикновено не надвишава 15 mmol/l и започва да намалява 1-1,5 часа след хранене. При нарушения на въглехидратния метаболизъм (стероиден диабет, захарен диабет) хранителната хиперглюкоземия надвишава 150 mg/dl и продължава по-дълго.

Глюкозният толеранс се измерва с цел диагностициране на нарушения на въглехидратния метаболизъм.На пациента се дава напитка: TBOJ3\axaga_H3-rasceta--1^1__on. 1^g1mass1T£da^sdha^zyaa_^shgr^.z-1 ka) и на всеки 30 минути ~ се вземат кръвни проби за определяне на концентрацията на глюкоза. Типичните резултати от измерванията на толеранса са показани на фиг. 134.

Ако хиперглюкоземията превиши бъбречния праг, т.е. стойност от 180 mg/dl, тогава глюкозата започва да се отделя в урината (лукоурия). ? Глюкозурията показва нарушение на въглехидратния метаболизъм или

Бъбречно увреждане.

1 Хипоглюкоземия се среща и при патологични състояния, по-специално гладуване.Намаляването на концентрацията на глюкоза в кръвта до 4 (Gm7dl) води до появата на гърчове и 1 Други симптоми на нарушена мозъчна функция поради нарушение на неговото хранене.

1 Превключването на метаболизма при промяна на периодите на храносмилане 1 и пост-абсорбционното състояние и поддържането на концентрацията на глюкоза в кръвта се осигурява от система от регулаторни механизми, включително хормоните кортизол, инсулин, глюкагон и адреналин.