Регуляція обміну речовин і енергії. Центр регуляції обміну речовин. Модулятори.






    Головна сторінка





Дата конвертації14.10.2017
Розмір8.85 Kb.
ТипСтаття

У цьому розділі представлені загальні питання нейрогуморальної регуляції обміну речовин і енергії в організмі і, головним чином, регуляція метаболізму. Кінцевою метою регуляції обміну речовин і енергії є забезпечення потреб організму, його органів, тканин і окремих клітин в енергії і в різноманітних речовинах відповідно до рівня функціональної активності. У цілісному організмі постійно існує необхідність узгодження загальних метаболічних потреб з потребами клітини органу, тканини. Таке узгодження досягається за допомогою розподілу між органами і тканинами речовин, що надходять з навколишнього середовища і синтезованих всередині організму.

Обмін речовин, що протікає всередині організму, не пов'язаний безпосередньо з навколишнім середовищем. Живильні речовини, перш ніж вони зможуть вступити в обмінні процеси, повинні бути отримані з їжі в шлунково-кишковому тракті в молекулярній формі. Кисень, необхідний для біологічного окислення, повинен бути отриманий з повітря в легенях, доставлений в кров, пов'язаний з гемоглобіном і перенесений кров'ю до тканин. Скелетні м'язи, будучи в організмі одним з потужних споживачів енергії, також обслуговують обмін речовин і енергії, забезпечуючи пошук, прийом і обробку їжі. Безпосереднє відношення до обміну речовин і енергії має видільна система. Таким чином, регуляція обміну речовин і енергії є мультіпараметріческой, що включає в себе регулюючі системи безлічі функцій організму (наприклад, дихання, кровообігу, виділення, теплообміну та ін.).

Роль центру в регуляції обміну речовин і енергії грають ядра гіпоталамуса. Вони мають безпосереднє відношення до генерації почуття голоду і насичення, теплообміну, осморегуляции. В гіпоталамусі є полісенсорній нейрони, що реагують на зміни концентрації глюкози, водневих іонів, температури тіла, осмотичного тиску, т. Е. Найважливіших гомеостатичних констант внутрішнього середовища організму. У ядрах гіпоталамуса здійснюється аналіз стану внутрішнього середовища і формуються керуючі сигнали, які за допомогою еферентних систем пристосовують хід метаболізму до потреб організму.

Регуляція обміну речовин і енергії. Центр регуляції обміну речовин. Модулятори.

Як ланок еферентної системи регуляції обміну використовуються симпатичний і парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи. Вьщеляют їх нервовими закінченнями медіатори мають прямий або опосередкований вторинними посередниками вплив на функцію і метаболізм тканин. Під керуючим впливом гіпоталамуса знаходиться і використовується в якості еферентної системи регуляції обміну речовин і енергії - ендокринна система. Гормони гіпоталамуса, гіпофіза та інших ендокринних залоз мають прямий вплив на зростання, розмноження, диференціювання, розвиток та інші функції клітин. Гормони беруть участь у підтримці в крові необхідного рівня таких речовин, як глюкоза, вільні жирні кислоти, мінеральні речовини.

Хімічна енергія поживних речовин використовується для ресинтезу АТФ, виконання всіх видів роботи і процеси, які відбуваються всередині клітини. Тому найважливішим ефекторів, через який виявляється регулюючий вплив на обмін речовин і енергії, є клітини органів і тканин. Регуляція обміну речовин полягає у впливі на швидкість біохімічних реакцій, що протікають в клітинах.

Найбільш частими ефектами регуляторних впливів на клітину є зміни каталітичної активності ферментів і їх концентрації, спорідненості ферменту і субстрату, властивостей мікросередовища, в якій функціонують ферменти. Регуляція активності ферментів може здійснюватися різними способами. «Тонка настройка» каталітичної активності ферментів досягається за допомогою впливу речовин - модуляторів, якими нерідко є самі метаболіти.

Метаболізм клітини в цілому неможливий без інтеграції багатьох біохімічних перетворень. Ця інтеграція забезпечується, головним чином, за допомогою аденилат, що беруть участь в регуляції будь-яких метаболічних перетворень клітини.

Інтеграція обміну білків, жирів і вуглеводів клітини здійснюється за допомогою загальних для них джерел енергії. При біосинтезі будь-яких простих і складних органічних сполук, макромолекул і надмолекулярних структур в якості загальних джерел енергії використовується АТФ, яка поставляє енергію для процесів фосфорилювання, або НАД • Н, НАДФ • Н, що поставляють енергію для відновлення окислених з'єднань інших речовин. За загальний енергетичний запас клітини, отриманий в ході катаболізму, конкурують все анаболічні процеси, що протікають з витратою енергії. Так, наприклад, при здійсненні печінкою синтезу глюкози з лактату і амінокислот (глюконеогенез) вона не може одночасно синтезувати жири і білки. Глюконеогенез супроводжується розщепленням у печінці білків і жирів і окисленням утворюються при цьому жирних кислот, що веде до звільнення енергії, необхідної для синтезу АТФ і НАД-Н, необхідних для глюконеоге-неза.

Ще одним проявом інтеграції метаболічних перетворень білків, жирів і вуглеводів в клітці є існування загальних попередників і загальних проміжних продуктів обміну речовин. Загальним проміжним продуктом обміну є ацетил-КоА. Найважливішими кінцевими шляхами перетворень речовин в клітині є цикл лимонної кислоти і реакції дихального ланцюга, що протікають в мітохондріях. Цикл лимонної кислоти - головне джерело С02 для наступних реакцій глюконеогенезу, синтезу жирних кислот і сечовини.

Регуляція обміну речовин і енергії. Центр регуляції обміну речовин. Модулятори.

Одним з механізмів узгодження загальних метаболічних потреб організму до потреб клітини є нервові і гормональні впливу на ключові ферменти. Характерними особливостями цих ферментів є: положення на початку того метаболічного шляху, до якого належить фермент; наближеність розташування або ассоциированность зі своїм субстратом; реагування не тільки на дію внутрішньоклітинних регуляторів метаболізму, а й на позаклітинні нервові і гормональні впливу.

Прикладами ключових ферментів є глікогенфосфорилази, фосфофруктокінази, ліпаза. Їх роль в процесах регуляції метаболізму видно, зокрема, при підготовці організму до «боротьби або втечі». При підвищенні в цих умовах в крові рівня адреналіну до 10-9 М він зв'язується з адренорецепторами плазматичної мембрани, активує аде-нілатціклазу, яка каталізує перетворення АТФ в циклічний АМФ. Останній активує глікогенфосфорілазу, багаторазово посилює розщеплення глікогену в печінці.

Процес гликогенолиза в м'язах може одночасно активуватися нервовою системою і катехоламинами. Цей ефект досягається за участю іонів Са2 +, який зв'язується з кальмодулином, що є субодиницею фосфорілази. Вона при цьому активується і призводить до мобілізації глікогену. Нервовий механізм мобілізації глікогену здійснюється через менше число проміжних етапів, ніж гормональний. Цим досягається його швидкодію.

Задоволення енергетичних потреб організму за допомогою прискорення внутрішньоклітинних процесів розщеплення тригліцеридів у жировій клітковині досягається активацією гормончувствітельной ліпази. Підвищення активності цього ферменту (адреналіном, норадреналіном, глюкагоном) призводить до мобілізації вільних жирних кислот, які є основним енергетичним субстратом окислення в м'язах при виконанні ними інтенсивної і тривалої роботи.

Перехід органів і тканин з одного рівня функціональної активності на інший завжди супроводжується відповідними змінами їх трофіки (живлення). Наприклад, при рефлекторному скороченні скелетних м'язів нервова система здійснює не тільки пусковий дію, але і трофічний вплив шляхом посилення в них місцевого кровотоку і інтенсивності обміну речовин. Збільшення сили скорочень міокарда під впливом симпатичної нервової системи забезпечується одночасним посиленням коронарного кровотоку і метаболізму в м'язі серця. Про вплив нервової системи на трофіку скелетних м'язів свідчить той факт, що денервация м'язи призводить до поступової атрофії м'язових волокон. Найважливіше значення в здійсненні трофічної функції нервової системи грає її симпатичний відділ. Через симпато-адреналової систему досягається не тільки активація обміну речовин і енергії в клітині.

Норадреналін і адреналін, викид яких в кровотік зростає при порушенні симпатичної нервової системи, викликають збільшення глибини дихання, розширюють мускулатуру бронхів, що сприяє доставці кисню в кров. Адреналін, надаючи позитивну інотропну і хронотропное дію на серце, збільшує хвилинний об'єм крові, підвищує систолічний артеріальний тиск. В результаті активації дихання і кровообігу зростає доставка кисню до тканин.

- Читати далі "Концентрація глюкози в крові. Схема регуляції концентрації глюкози. Гіпоглікемія. Гіпоглікемічна кома. Відчуття голоду."


  • Роль центру в регуляції обміну речовин
  • Хімічна енергія поживних речовин
  • Найбільш частими ефектами регуляторних впливів
  • Інтеграція обміну білків
  • Прикладами ключових ферментів
  • Процес гликогенолиза в мязах
  • Норадреналін і адреналін