METABOLISM előadás a fiziológiában a fogász hallgatók számára Katarína Babinská, PhD, PhD, MSc, Élettani Intézet, LFUK, Pozsony 2016

fiziológiáról

üzemanyag-funkciók égéstermékek élelmiszer üzemanyag a test számára GIT anyagok feloszlása ​​az élelmiszerből egyszerű felszívódó molekulákká metabolikus folyamatokba jutás a sejtekben az élelmiszerből nyert anyagok felhasználása az anyagcserében

- a test sejtjeiben lejátszódó kémiai és energetikai folyamatok Az anyagcsere két aspektusa: 1. anyagok kémiai átalakulása (építéshez, regenerációhoz, testműködéshez) METABOLIZMA A + B energia C 1. kémiai energia átalakítása szubsztrátokban (tápanyagok kémiai kötései) a sejtekben felhasználható energiává (ATP és más makroerg kötések) és annak létfontosságú funkciókra történő felhasználására

anyagok katabolizmus szerinti lebontása (pl. raktározási zsír, glikogén) energia felszabadulás (E) kémiai E, amelyet a test működéséhez használnak (max. 27%) termikus E állandó testhőmérséklet fenntartása szükséges a homeosztázis fenntartásához és a normális metabolikus funkcióhoz anabolizmus szubsztrátok használata anyagok szintéziséhez szükséges a test felépítéséhez vagy működéséhez (pl. testfehérjék, enzimek, glikogén tárolása) energiafogyasztás - mindkét folyamat folyamatosan, változó arányban zajlik - az enzimatikus kémiai reakciók anyagcsere útjai előre meghatározott sorrendben (glikolízis, Krebs-ciklus, Cori-ciklus stb.) )

- a szervezetben (sejtekben) zajló életfolyamatok energiafogyasztás szintézis szövetképződés membrán transzport Energiacsere izomaktivitás hőszabályozás stb. A membránpotenciál fenntartása Metabolikus szint - a szervezetben elfogyasztott (felszabadult) energia mennyisége Egység - Joule (J) - kalória (cal) - régebbi, de a gyakorlatban még mindig használatos egység 1 cal = 4,18 J 1 Cal = 1000 cal http: // www.ruvztn.sk/inpor.files/image/tabulka.jpg Az energiafelhasználást általában kj/24 órában (1 óra, 1 perc) adják meg, egy átlagos ember energiafelhasználása kb. 8400 kj (2000 kcal)/nap

Az egyes szervek és szövetek metabolikus aktivitásában különböznek egymástól - nagy aktivitás: vázizom, belső szervek (máj, szív, vese, agy) Szövet súlya (a testtömeg% -ában) A szövetek anyagcsere-szintje (% BM) Különböző (bőr, csontok, belek. ) Zsírszövet Vázizom-szervek (agy, máj-sdce, vese) http://www.nature.com/ijo/journal/v34/n2s/fig_tab/ijo2010234f6.html

Az anyagcsere szintje a nap folyamán ingadozik kj 0 4 8 12 16 20 24 (h) Alvás - az anyagcsere legalacsonyabb szintje - az éberség minimálisánál körülbelül 10-15% -kal ébrenlét. fizikai aktivitás

Bazális anyagcsere Bazális anyagcsere (BM) - a legkevesebb energiamennyiség, amely a test életfunkcióinak fenntartásához szükséges éber állapotban, bazális körülmények között: 1. ébrenléti állapot 2. fizikai béke (fekvő helyzet) 3. érzelmi béke 4. a test (36-37 C) 5. közömbös környezeti hőmérséklet - hőmérséklet-semleges zóna - olyan léghőmérséklet, amelynél a minimális energiafelhasználás a hőszabályozáshoz 20-23 C 6. éhgyomorra - felszívódás utáni állapot - étkezés után körülbelül 12 18 órával (zsírok, szénhidrát: kb. 12 óra, fehérje kb. 18 óra)

Az anyagcsere szintjét (BM) befolyásoló tényezők 1. Életkor 2. Felszín és testösszetétel 3. Nem 4. Hormonális állapot Életkor - a BM az életkor előrehaladtával csökken - gyermek: magas növekedésű BM (1 kg testtömegre) - öregedő változások a testösszetételben zsír, aktív zsírmentes tömeg csökken)

Testméret - testfelület - a testfelület közvetlen arányossága az anyagcsere szintjével - a termoregulációval/a környezeti hőköltséggel kapcsolatos nagyobb testfelület nagyobb hőveszteség fokozott anyagcsere a veszteségek ellensúlyozására (hő = anyagcseretermék) - minél nagyobb a egyénileg magasabb az anyagcsere szintje testösszetétel zsír alacsony anyagcsere szint - alacsonyabb BM (raktárzsírral töltött sejtek) sovány testtömeg magasabb anyagcsere szint (magasabb BM)

Nem - férfiak - magasabb BM (5 7% -kal) magasabb izomtartalom/alacsonyabb zsírszövet-tartalom, mint a nőknél - zsír - kevésbé metabolikusan aktív, mint az izmok nagyobb súly/nagyobb testfelület magasabb tesztoszteronszint - anabolikus hatás

Hormonális állapot - pajzsmirigyhormonok T3, T4 - katekolaminok (stressz) - növekedési hormon - tesztoszteron - a fokozott szekréció növeli az anyagcserét és fordítva A stressz adrenalin növeli az anyagcserét A hideghez való alkalmazkodás megnövekedett tiroxin termelés növeli a BM alkalmazkodást a hőhöz csökkent a tiroxin termelés csökkenése

A napi energiafogyasztás összetevői * Az étel sajátos dinamikus hatása (6%) Hőszabályozás (6%) Fizikai aktivitás gyakorlása (25 30%) Alap metabolizmus (60%) * fizikailag aktív embernél

Az anyagcsere szintje meghaladja az alapértéket: 1. A testmozgás fizikai aktivitása - a legnagyobb mértékben növeli a teljes energiafelhasználást - a növekedés mértéke - a testmozgás intenzitásától, ill. időtartam - a különböző tevékenységek energiafogyasztása a bazális anyagcsere értékének többszöröseként fejezhető ki. Aktivitás Növelje a BM-t Könnyű ülési tevékenységek (étkezés, számítógépes játékok, tanulás) Normál séta 3.2 Gyors séta 3.4 Sport könnyű fizikai aktivitás (teke, asztalitenisz stb.) 3.3 Közepes intenzitású sport (úszás, tenisz, korcsolyázás, kerékpározás) 5.5 Feszes sport (futball, atlétika, kocogás, jégkorong) 6.6 Intenzív fizikai aktivitás jelentősen növeli a kiadásokat Energia A fogyást meghaladó, a jövedelmet meghaladó energiafelhasználás

PAL Fizikai aktivitás szintje A fizikai aktivitás szintje - a fizikai aktivitás szintjének egyszerű kifejezése számmal - a teljes napi energiafelhasználás és a bazális anyagcsere aránya PAL = Energiafelhasználás 24 óra alatt Alapanyagcsere - egészséges életmódon belül ajánlott PAL elérése 1,75 felett PAL Normál tevékenységek Életmód 2.4 Profi sportolók Extrém aktivitás

2. Az ételek specifikus-dinamikus hatása (étrend által kiváltott termogenezis) - kifejezés az étkezés utáni időszakban (étkezés után) megnövekedett energiafelhasználás megjelölésére - energiát fordítanak folyamatokra - emésztés - felszívódás - tápanyagok szállítása - tápanyagok a sejtekben. + 30% 12-24 óra Normál vegyes étrend 6% 6-12 óra * egyes aminosavak stimuláló hatása, fehérjeszintézis energiaigényes folyamat

3. Környezeti hőmérséklet - magasabb és alacsonyabb hőmérsékleten, mint a semleges (termoindifferens zóna 20-23 C), aktiválódik a hőszabályozás, amelynél az energiafelhasználás növekszik: - magasabb hőmérséklet - túlzott hőteljesítmény (izzadás) - alacsonyabb hőmérséklet - fokozott hőtermelés (izomaktivitás) ) 4. Testhőmérséklet (TT) - a TT bármilyen növekedése 1 C-kal az anyagcsere növekedése 10-13% -kal - a TT csökkenése/hipotermia az anyagcsere csökkenése 5. Egyéb tényezők - gyógyszerek, terhesség, koffein stb. - nagyon kis mértékben növeli az anyagcsere szintjét

az anyagcsere szintje megemelkedik Hideg környezet megnöveli az anyagcserét szükséges magasabb hőtermelés A forró környezet növeli az anyagcserét a testhőmérséklet (TT) környezeti hőmérsékletének biztosítása érdekében Növelje a TT értékét 1 C-kal az anyagcsere szintjének növekedése 10% -kal semleges hőmérséklet csökkent csökkent láz

Energiaforrások és égési hő - energiaforrás: élelmiszer/tápanyagok: fehérjék, zsírok, szénhidrátok - az energia oxidálódik a szervezetben - élettani égési hő az oxidáció során felszabaduló energia mennyisége 1 g tápanyag a szervezetben (tápanyagok energiaértéke) - fizikai égési hő az égés során felszabaduló energiamennyiség (oxidáció) 1 g tápanyag egy kaloriméterben égési hő fizikai élettani szénhidrátok 17 kj 17 kj zsírok 38 kj 38 kj fehérjék 23 kj 17 kj * (alkohol 29 kj 29 kj) B, A T, S * zsírok és szénhidrátok oxidálódnak a testben, teljesen fizikai égési hő = élettani égési hő * a fehérjék nem oxidálódnak teljesen, a termék nitrogénes anyag is (karbamid), amelyben bizonyos mennyiségű energia meg van kötve, és amelyek kiválasztódik a testből - fizikai égési hő> élettani égési hő

Kiegyensúlyozott energiamérleg: energiafogyasztás (B + T + S-től) = E-ráfordítás - optimális feltétel egy egészséges felnőtt számára - mutató: állandó testtömeg pozitív: E-bevitel> E-ráfordítás - felesleges energia tárolása - testtömeg-növekedés - kívánatos jelenség alultápláltság esete - elhízás megjelenése nemkívánatos jelenség negatív: bevitel E-ellátás O 2 - oxigénhiány (adósság) keletkezik

Oxigénhiány = az O 2 igény és az O 2 energiaellátás közötti különbség anaerob - glikolízis-glükóz-piruvát-laktát 1 molekula glükóz 2 ATP 1 molekula glikogén - 3 ATP alacsonyabb hatékonyságú 1 mol glükóz aerob módon: 38 mol ATP anaerob 2 ( 3) mol ATP

Állandó állapot - az izom oxigénellátása megfelel az anyagcsere követelményeinek. Aerob anyagcsere - glükóz, karbonsavak (és aminosavak) használata

Felépülési fázis - a fizikai aktivitás befejezése után következik be - az oxigénadósság visszafizetésre kerül = a fizikai munka befejezése után megnő az O 2 -fogyasztás és megnő az anyagcsere-szint, ami fokozatosan csökken az O 2 -felhasználásig (oxigénadósság-visszafizetés) ) - laktát lebontás (átalakulás glükózzá) - ATP reszintézis ADP-ből és AMP-ből - kreatin-foszfát reszintézis - hemoglobin és mioglobin oxigéntelítettsége

- a gyógyulási szakasz vége akkor következik be, amikor visszatér a nyugalmi értékekre - pulzus - légzési ritmus - vérnyomás stb. Az oxigénadósság mérete = O 2 -fogyasztás a helyreállítási fázisban a szobaértékek felett

Maximális oxigénfogyasztás VO 2max - az a maximális oxigénmennyiség, amelyet a test képes intenzív fizikai aktivitás során egységenként fogadni - felső határa van (hím kb. 35-40 ml.kg -1.min -1). Maximális oxigénbevitel aerob kapacitás a fizikai erőnlétet tükrözi

- súlyos fizikai aktivitásnál, amely meghaladja a VO 2max értéket, az anyagcsere folyamatok egy része anaerob módon zajlik. Nehéz fizikai aktivitás - ha a VO 2max értékét túllépik - nem történik állandó állapot - O 2 fogyasztás a teljes kimeneten> O 2 ellátás alatt - a szükséglet meghaladja a maximális értéket O 2 fogyasztás (maximális O 2, amelyet a szervezet 1 perc alatt képes bevenni)

A fizikai munka hatékonysága a fizikai aktivitás során, az elfogyasztott energia csak egy részét használják fel külső munka (mozgás) elvégzésére, a többit felszabadítják a fizikai munka hőhatékonysága formájában az elvégzett fizikai munka mennyisége = az energiában felszabaduló összes energia mennyisége anyagcsere Dinamikus munka - váltakozó izomösszehúzódás és relaxáció, az ízületek és az izmok mozgása (úszás, séta, tisztítás stb.) - hatékonyság átlagosan 25% = 0,25 - azaz Az elfogyasztott energia 25% -át fizikai munka elvégzésére fordítják, 75% -át hővé alakítják. Statikus munka - hatékonyság 0% - izometrikus izomösszehúzódások - nagy intenzitású tartós összehúzódás - az erő nem hat az út mentén (pl. Súlyt tart a kezében ) - az összes felhasznált energiát hővé alakítják

tápanyagok (ételtől vagy tárolási formáktól) Szénhidrátok A test energiaforrásai Zsírok Fehérjék (alkohol) Nem közvetlenül használják! - szénkötéseik kémiai energiáját olyan formára kell átalakítani, hogy a sejtek közvetlenül felhasználhassák a makroerg kötéseket -adenozin-trifoszfát (atp) - kreatin-foszfát (KP) -citidin-trifoszfát (CTP) - guanozin-trifoszfát (GTP) stb. Adnosin-trifoszfát (ATP) - univerzális energiaforma - közvetlen energiaforrás a legtöbb sejtfunkcióhoz - minden sejtben jelen van - 2-es terminális foszfátkötések - makroerg ATP + H 2 O ADP + P i + energia ADP + H 2 O AMP + P i + energia

Krebs-ciklus (citromsav-ciklus, trikarbonsav-ciklus) ciklikus metabolikus útja az energia-anyagcsere és az ATP-képződés kulcsa. Olyan kémiai reakciók sorozata, amelyben az acetil-Co A fehérje szénhidrát-zsírokból (és más metabolitokból) oxidálódik, kizárólag a mitokondriumokban, aerob körülmények között.: A dehidrogenázok csökkent koenzimjei belépnek az ATP légzési lánc termelésébe (oxidatív foszforiláció)

A szénhidrátok emésztése, felszívódása és anyagcseréje

Szénhidrát emésztés ORAL CAVITY nyál α-amiláz keményítő poliszacharid szacharóz diszacharid laktóz diszacharid glükóz fruktóz monoszacharid étrendből THIN INTESTINE hasnyálmirigy lé α-amiláz maltóz THIN INTESTINE ecset határ enterociták laktikáz sa

Szénhidrát-anyagcsere - a májban a legtöbb galaktóz és a fruktóz glükózzá alakul - glükóz - a fő szénhidrát a szervezetben - egyes szövetek fő/kizárólagos energiaforrása (agy, vörösvértestek) - a vérszint szigorúan szabályozott (inzulin, glükagon) A glükóz főbb metabolikus útjai 1 Aerob körülmények a/glikolízis: 1x glükóz 2x piruvát (nem igényel O 2) b/piruvát (+ CoA) AcCoA Krebs ciklus + ATP 2. oxidatív foszforilezése. Anaerob körülmények Glikolízis: 1x glükóz 2x piruvát laktát - ha O 2 rendelkezésre áll helyreállítva: piruvát-laktát-glükóz. Egyéb hasznosítási utak Krebs-ciklus Energia nyereség: -aerob 38 ATP -anaerob 2 ATP

2. Glikogenezis és glikogenolízis - a glikogén - a szénhidrátok tárolási formája - főleg a májban keletkezik és tárolódik (5-8 tömegszázalék), az izomglikogén pedig a májban - glükóz felszabadulhat a vérbe más szövetekhez, amelyekhez glikogénre van szükség. az izomzat csak izomszükségletre szolgál, nem hagyhat izomsejtet 3. A glükóz átalakulása zsírgá glikogénkészletek telítettsége esetén 4. Glükoneogenezis glükóztermelés piruvátból, glükogén aminosavakból, glicerin (a májban) A szénhidrát anyagcsere szabályozása inzulin (anabolikus hatás) - glükagon, tiroxin, növekedési hormon, mellékvese, kortizol (katabolikus hatás)

A glükóz glikogén fő metabolikus útja Nukleinsav szintézis

A zsírok emésztése, felszívódása és anyagcseréje

Zsírok emésztése zsírok VÉGES VÉGZET hasnyálmirigy lipáz epe bél lipáz zsírsavak glicerin monoacil-glicerin felszívódás: vér, nyirok

A zsíranyagcsere 1. Zsírsav lipolízis glicerin glikolízise: β-oxidáció a mitokondriumokban AcCoA Krebs ciklus oxidatív foszforiláció ATP - energia nyereség (k. Sztearin) 147 ATP 2. Felhalmozódás zsírszövetben (kevesebb a májban) - TAG 3. Keton képződés - acetoecetsav, β hidroxi-vajsav, aceton - fokozott termelés glükózhiány esetén (a májban) - felhasználás a Krebs-ciklusban - glükózhiány esetén - az energia energiaforrása (!), szívizom, izom 4. Zsír szintézis (lipogenezis) MK: AcCoA glükózból, néhány aminosav (+ lebontott zsírok) Glicerin: glükózból

A fehérjék emésztése, felszívódása és anyagcseréje

Fehérje emésztés STOMACH (15%) pepszin HCl THIN INTESTINE hasnyálmirigy lé tripszin kimotripszin karboxipeptidáz THIN INTESTINE kefe enterociták peptidázok aminopeptidázok fehérjék polipeptidek, aminosav peptidek, dipeptidek, tripeptidek vér

A fehérjék fő metabolikus útvonalai 1. A testfehérjék szintézise az élelmiszer által elfogyasztott aminosavakból 2. Aminosavak lebomlása - A/aminocsoport b/2-oxo-savak képződésének elválasztása az a/Nitrogén aminocsoportokból nem használható energia előállításához a test, az ammóniává történő átalakulás megszűnik, majd a karbamid-vizeletürítés a b/2-oxisav Krebs ciklusból 3. Nem esszenciális aminosavak új képződése (esszenciálisból, piruvátból) 4. Funkcionálisan fontos aminosav-származékok képződése - biogén aminok, NO 2, purinok és pirimidinek, hormonok stb.

Energiabevitel és 24 órás ráfordítás Energiafogyasztás (fogyasztás): folyamatos folyamat Energiabevitel: 3-5x/nap Energiatárolási formák 0 4 8 12 16 20 24 (h) - zsírszövet a készletek 75% -a - glikogén 1% máj, izmok - fehérje 24% (a hatóanyag lebomlása !) - makroerg kötések: ATP, kreatin-foszfát stb. csak kis mennyiség a szubsztrátok elérhetőségétől függően a katabolizmus vagy az anabolizmus dominál

Élelmiszer-feldolgozási szakasz Az étkezés után 4 órán belül a szubsztrátok felszívódnak a GIT-ből, és bejutnak a vérbe. Az anyagcsere elsősorban a vércukor felszívódását és a megnövekedett vércukorszintet befolyásolja. Hormonális szabályozás Az inzulin kiválasztódik a hasnyálmirigyből (stimulált megnövekedett vércukorszint), a glükagonszint csökken Az adrenalin és a kortizol ebben a szakaszban nem játszik szerepet

A szubsztrát kihasználtsága elegendő glükózt eredményez - a szövetek fő energiaforrásává válik. A legtöbb felszívódó triacilglicerin a zsírszövetbe kerül és az inzulinban tárolódik. Az inzulin serkenti az izmok glükózfelvételét Az előnyös energiaforrás glikogénszintézise a májban és az izmok felveszik a glükózt a zsírszövetben lévő aminosavakba, fokozott fehérjetermelés ( máj és más szövetek) A májban fokozódik a zsírsavak és a triacil-glicerinek szintézise (mivel elsősorban a glükózt használják energiaforrásként) A VLDL részecskék képződése megnövelte a vér szintjét TAG és koleszterin szállítása a perifériás szövetekbe

Az anyagcsere a készletből történő lehíváskor körülbelül 4 órával az utolsó, 4-5 napos étkezés után kezdődik, majd éhomi időszak következik. Hormonális szabályozás, amelyet főként a glykaemia csökkenése határoz meg - jelzi a GIT-ből történő felszívódás folyamatának végét Csökkenti a vér inzulinszintjét A glükagonszint emelkedése Az éhség a stressz hatására felszabadítja az adrenalint, a noradrenalint

Szubsztrátok használata Glükagon - hatások: a glikogén lebomlása a májban - a glükóz felszabadul a vérbe növeli a lipáz aktivitást a zsírszövet felszabadulásában a szabad zsírsavak glükoneogenezise (aminosavak, piruvát) A csökkent inzulinszint miatt csökken a glükózfelvétel a vázizomzatban Csökkent csont csontvelőfelvétel csökkent fehérjeszintézis, az AMK-kat a glükoneogenezis szövetekben használják (az agy és az eritrociták kivételével), előnyösen zsírsavakat használnak, a glükóz megtakarításra kerül az agy és a keton testek szintéziséhez (a felesleges zsírsavaktól a májsejtek szükségletein túl). egyéb szövetek (beleértve az agyat is)

Az anyagcsere humorális szabályozása Tiroxin - jelentős hatással van az energia-anyagcserére - glikolízis - lipolízis - fehérjeszintézis - glükagon inzulin - glükóz belépés a sejtekbe (a vérben) - glikogén szintézis, - fehérjeszintézis, - TAG szintézis (glikémia) -lipolízis -fehérjeszintézis AM belépő cellákban