TEMA 4
METABOLSMUL
Metabolismul este una din proprietatile fundamentale materiei vii, alaturi de de reproducere si excitabilitate. Metabolismul consta in schimbul permanent de materie si energie dintre organism si mediu. Cuprinde toate procesele fizice si chimice de organizare, autointretinere si de manifestare a materiei vii. In cadrul metabolismului se succed doua procese care se completeaza si se conditioneaza reciproc, realizand un echilibru dinamic perfect:
Anabolismul (asimilatia) - reprezinta totalitatea proceselor prin care organismul transforma nutrimentele in substante proprii si isi reface rezervele energetice;
Catabolismul (dezasimilatia) - reprezinta totalitatea proceselor prin care organismul degradeaza diferitele substante, consumand rezervele energetice.
Procesle metabolice sunt dependente de biocatalizatori (enzime, vitamine, hormoni), a caror actiune este influentata de temperatura corpului si de pH-ul mediului intern.
Metabolismul glucidic
Glucidele indeplinesc trei roluri in organism:
- energogenetic;
- structural;
- functional.
Monozaharidele absorbite din intestine sunt transportate la ficat prin vena porta. Acestea sunt transformate in glucoza. Din ficat, glucoza poate urma mai multe cai:
- raspandirea in organism prin intermediul sangelui;
- catabolizarea anaeroba si aeroba;
- transformarea in glicogen, forma de depozitare a glucidelor in organism;
- transformarea in lipide sau aminoacizi.
- Glucoza sangvina - impreuna cu cea din alte lichide ale corpului, are concentratia de 1g/l, se mentine constanta si poarta numele de glicemie. Cantitatea medie totala de glucoza din organism este de aproximativ 55g.
- Catabolizarea glucozei - se desfasoara prin doua mecanisme:
- Glicoliza - este procesul catabolic care consta dintr-o succesiune de reactii catalizate enzimatic, ce realizeaza transformarea moleculei de glucoza in doua molecule de acid piruvic si eliberarea a doua molecule de ATP. In glicoliza musculara rezulta acid lactic, care este transformat in faza de refacere in acid piruvic.
- Degradarea aeroba - continua procesele oxidative anaerobe si se desfasoara in mitocondrii. Degradarea aeroba determina transformarea acidului piruvic in acetil coenzima A. Aceasta patrunde in ciclul Krebs, unde printr-un sir de procese oxidoreducatoare, se realizeaza oxidarea completa. Rezulta doua molecule de CO2 pentru fiecare molecula de acetil coenzima A, H+, care dupa ce parcurge lantul respirator si impreuna cu O2, formeaza H2O si 38 molecule de ATP.
- Glicogenogeneza - reprezinta procesul anabolic de polimerizare a glucozei in glicogen, forma de depozitare a glucidelor in ficat si muschi.
- Gluconeogeneza - este sinteza glucozei din aminoacizi sau din lipide sub actiunea unor enzime specifice. In conditii de inanitie, gluconeogeneza este singura sursa de glucoza a organismului.
Reglarea metabolismului glucidic se face printr-un complex neuro-endocrino-umoral, in care rolul principal il detine insulina. Concentratia normala a glucozei in sange (glicemia) este de 90-120 mg/100 ml sange. Nivelul glicemiei este mentinut prin mobilizarea si depozitarea glucozei in tesutul hepatic sau muscular prin consumul glucozei in organism, prin absorbtia ei la nivel intestinal si prin eliminarea acesteia in anumite conditii. Ca urmare, intervin doua mecanisme antagonice: hiperglicemiant si hipoglicemiant. Factorii hiperglicemianti sunt: hormonii tiroidieni, glucocorticoizii, ACTH, glucagonul, adrenalina. Dintre factorii hipoglicemianti, rolul esential revine insulinei.
Metabolismul lipidic
Lipidele indeplinesc urmatoarele roluri:
- structural- intra in structura biomembranelor, asigurand permeabilitatea selectiva;
- functional- prin hormonii steroizi de natura lipidica;
- energetic- prin eliberarea unei mari cantitati de energie;
- metabolic- prin lipogeneza si lipoliza.
- Trigliceridele - se scindeaza in acizi grasi liberi, monogliceride, digliceride si glicerol. Peste 80% dintre trigliceride trec in limfa si apoi in circulatia generala, restul de 20% ajung la ficat pe cale portala. Trigliceridele sunt vehiculate de catre plasma sub forma de lipoproteine. Trigliceridele ajunse in circulatia generala sunt depozitate in tesuturi sub doua forme: lipide de rezerva si lipide protoplasmatice.
- Glicerolul - trece prin urmatoarele stadii: alfa-glicerolfosfat, dioxiacetonfosfat si aldehida fosfoglicerica, ce va urma trei cai metabolice:
- transformarea in acid piruvic si apoi in acetil-CoA care intra in ciclul Krebs si este degradata pana la CO2 si H2O;
- transformarea in glicerol, din care se vor resintetiza trigliceridele si fosfolipidele;
- transformarea in glucozo-1,6-difosfat.
- Acizii grasi- din plasma exista sub forma de trigiceride ( 25% ), esterificati cu colesterolul ( 20% ), fosfolipide ( 50% ) si liberi ( 5% ), care circula legati de albuminele plasmatice. La nivel celular, acizii grasi sufera urmatoarele transformari:
- degradare pana la acetil-CoA, care va fi descompusa in ciclul Krebs pana la CO2 si H2O, cu eliberare de energie;
- transformarea in corpi cetonici care sunt degradati in ciclul Krebs in conditii normale, iar in conditii patologice se acumuleaza in sange si tesuturi producand acidocetoza;
- acizii grasi liberi sunt utilizati in biosinteza trigliceridelor si a fosfolipidelor, esterificarea colesterolului.
- Fosfolipidele - se sintetizeaza cu consum energetic la nivelul celulelor, din lipide alimentare digerate si absorbite. Ficatul este singurul organ, care dupa ce le sintetizeaza, le deverseaza in plasma. Catabolismul fosfolipidelor are loc numai la nivelul tesuturilor si organelor. Fosfolipidele indeplinesc doua roluri: structural (intra in alcatuirea membranei mitocondriale si celulare) si energetic.
- Colesterolul- de origine endogena si exogena poate fi transformat in:
- acizi biliari (prin reactii enzimatice la nivelul mitocondriilor);
- hormoni steroizi (prin numeroase etape la care participa ACTH, acidul ascorbic si enzime);
- vitamina D3 (sub actiunea razelor solare, la nivelul pielii).
Reglarea metabolismului lipidic se face prin mecanisme nervoase (coordinate de la nivelul hipotalamusului) si endocrine (prin intermediul adenohipofizei, tiroidei, pancreasului endocrin, glandelor sexuale, epifizei, suprarenalei).
Metabolismul protidic
Proteinele indeplinesc in organism urmatoarele roluri:
- structural - fiecare tesut si celula se caracterizeaza printr-un tip structural specific de proteina;
- plastic - de crestere, dezvoltare si reparare a celulelor uzate;
- functional - proteine enzime, proteine hormoni (fara cei sintetizati de colesterol), proteine de transport (hemoglobina pentru gazele respiratorii, albuminele - ca transportor sangvin, transportori ai substantelor prin membranele celulare), aparare antimicrobiana (anticorpii), coagularea sangelui (factorii plasmatici, protrombina, fibrinogenul, plasmina), contractia musculara (actina si miozina), fotoreceptia (rodopsina si iodopsina), controlul tensiunii arteriale (renina, angiotensina), controlul eritropoiezei (eritropoietina, cortizolul), transmiterea influxului nervos (mediatoriichimici), controlul schimburilor hidroelectrolitice, mentinerea echilibrului acido-bazic (sistemele tampon sangvine), memoria si invatarea (proteine neuronale).
- energetic - se exercita in carentele alimentare, prin catabolizarea unui gram de proteine, eliberandu-se 4,1 Kcal.
Metabolizarea aminoacizilor se desfasoara in urmatoarele etape:
- transaminarea - sinteza unor aminoacizi din alti aminoacizi sub actiunea unor enzime specifice numite transferaze. Nu se pot sintetiza aminoacizii esentiali, care ajung in organism numai prin alimentatie;
- dezaminarea - pierderea de catre aminoacid a gruparii amino (-NH2) si formarea unui cetoacid si a amoniacului sau a unui acid gras si a amoniacului.
Cetoacizii pot urma una din urmatoarele cai:
- degradare pana la acetil-CoA si intrarea in ciclul Krebs;
- transformare in glucide prin functia gluconeogenetica a ficatului;
- transformare in corpi cetonici (la nivelul ficatului);
- transformare in aminoacizi prin transaminare.
Amoniacul este o substanta toxica si este neutralizat rapid pe urmatoarele cai:
- eliminare sub forma de saruri de amoniu;
- eliminare prin urina, sub forma de uree;
- transformarea in glutamine, la nivelul ficatului si a sistemului nervos;
- decarboxilarea - eliminarea gruparii carboxi (-COOH) din molecula aminoacizilor. Acest proces poate fi initiat de catre flora anaeroba si de putrefactie la nivelul colonului descendent, rezultand amine toxice, care se elimina prin materiile fecale
Reglarea metabolismului proteic se face printr-un mecanism neuroumoral. Simpaticul stimuleaza catabolismul, iar parasimpaticul stimuleaza anabolismul. STH, insulina si hormonii estrogeni au rol anabolic. Glucocorticoizii si hormonii tiroidieni au rol catabolic.
Metabolismul energetic
Metabolismul energetic reprezinta totalitatea transformarilor energetice din cursul metabolismului intermediar si a schimburilor enrgetice dintre organism si mediu. Din intreaga cantitate de energie eliberata de substantele energetice, doar 20-30% este utilizata in procesele vitale, cea mai mare parte fiind transformata in energie calorica. O alta parte de energie este stocata in celule sub forma de ATP, fiind utilizata sub forma de energie mecanica, chimica, osmotica, electrica, calorica.
Cantitatea de energie eliberata de organism prin catabolism este egala cu cea eliberata prin arderea substantelor energetice in bomba calorimetrica (1 g lipide-9,3 Kcal; 1 g proteine-5,3 Kcal; 1 g glucide-4,1 Kcal).
Intensitatea metabolismului energetic se exprima in calorii, iar determinarea cantitatii de caldura produsa de organism se face prin metode calorimetrice directe si indirecte (determinarea consumului de O2 si a eliminarilor de CO2 in unitatea de timp, adica coeficientul respirator–CR). Prin calorimetrie indirecta se poate determina metabolismul bazal, care reprezinta cheltuielile energetice minime necesare realizarii functiilor vitale ale organismului pe o anumita perioada de timp.
M.B.= numar total de calorii/suprafata corpului ( m2)
Valoriile metabolismului bazal sunt influentate de: varsta, sex, starea de activitate, ingestia alimentelor, temperature, starea de sanatate. Omul isi acopera cheltuielile energetice zilnice printr-o ratie alimentara echilibrata ce va contine: glucide, lipide, proteine, saruri minerale, vitamine, apa, in cantitati corespunzatoare varstei si activitatii desfasurate.
Vitaminele sunt biocatalizatori necesari in ratia alimentara, nu au rol plastic sau energetic, dar prin functia lor catalitica sunt indispensabili bunei desfasurari a proceselor vitale.
Homeostazia
Homeostazia este proprietatea sistemelor biologice de a-si mentine parametrii in limitele echilibrului functional. Homeostazia organismului uman se realizeaza prin actiunile coordonate ale sistemelor nervos, endocrin, cardiovascular. Actiunile homeostatice se desfasoara in sensul raglarii functiilor interne ale organismului si in sensul echilibrarii acestora cu mediul ambient.
MECANISME
|
DIRECTII DE ACTIUNE
|
Mecanisme fizico-chimice
|
- mentinerea echilibrului hidroelectrolitic;
- mentinerea echilibrului acido-bazic;
|
Mecanisme generale
|
- reglarea biosintezei proteice si a diviziunilor celulare;
|
Mecanisme neuro- umorale
|
- reglarea functiilor senzitivo- motorii;
- reglarea secretiilor endocrine;
- reglarea functiilor motorii si secretorii digestive;
- reglarea activitatii cardiovasculare;
- reglarea respiratiei;
- reglarea proceselor de excretie;
- reglarea proceselor metabolice;
- raglarea activitatii sexuale.
|
Homeostazia este un proces complex, iar din punct de vedere didactic, poate fi privit sub mai multe aspecte:
- Homeostazia genetica – se realizeaza la nivel individual prin biosinteza proteinelor specifice, pe baza informatiei genetice din ADN si de-a lungul generatiilor, prin transmiterea ereditara a caracterelor speciei umane.
- Bioritmul – reprezinta variatia cronobiologica regulat a unor functii ale organismului, rezultata din sincronizarea ritmurilor endogene cu ritmurile exogene (ex. alternanta somn- veghe).
- Sresul – pe fondul unor suprasolicitari fizice si nervoase, agresiuni asupra organismului, apar reactii de adaptare si de aparare, care caracterizeaza starea de stres. Mecanismele adaptative pot ceda in lupta cu agentii stresanti, sensibilizand organismul si favorizand starea de boala.
- Termoreglarea – temperatuara corpului este mentinuta constanta printr-un mechanism de termoreglare ce asigura echilibrul dynamic intre producerea de caldura (termogeneza) si pierderea de caldura (termoliza):
- termogeneza – este rezultatul reactiilor metabolice producatoare de energie, iar sursa cea mai importanta de caldura este activitatea musculaturii striate;
- termoliza – este rezultatul unor procese fizice de tipul radiatiei (pierderea de caldura sub forma de radiatii infrarosii), conductiei (transferul de caldura intre doua solide aflate in contact direct), convectiei (miscarea moleculelor de aer incalzit prin contactul cu pielea spre zone mai reci ale aerului din jur), evaporarii (apa).
Mentinerea constanta a temperaturii corpului implica modificari metabolice, circulatorii, respiratorii, musculare, hidroelectrolitice si hormonale, controlate de hipotalamus. Pentru a participa eficient la mentinerea homeostaziei, secretia glandelor endocrine este reglata in permanenta direct (independent de controlul hipofizei, hipotalamusului sau a sistemului vegetativ) sau indirect (umoral sau nervos). Controlul indirect se face in functie de concentratia sangvina a hormonului respectiv.
Mecanisme de mentinere constanta a parametrilor mediului intern
Principalele mecanisme implicate in pastrarea constanta a parametrilor mediului intern se realizeaza prin functiile sistemelor circulator, respirator, excretor, sub comanda nervoasa si umorala. Pentru pastrarea si evidentierea legaturii dintre structuri si functii, aceste sisteme au fost tratate in capitolele respective.
Mentinerea constanta a pH-ului sangvin: activitatile celulare se desfasoara optim la un pH al medilui intern de 7,32- 7,40. Produsii acizi de catabolism determina tendinta spre acidoza. Excesul de acizi este neutralizat prin secretie tubulara de H+, reabsorbtia bicarbonatului si excretia amoniacului, orientare spre alcaloza.
Mentinerea constanta a presiunii osmotice: se realizeaza prin dilutia sau concentrarea urinii. Daca filtratul glomerular este echilibrat osmotic cu lichidul interstitial, de-a lungul tubului urinifer, presiunea osmotica creste. Aceasta crestere este rezultatul transportului active de Na+, Clˉ, uree, etc. si al mecanismului de concentrare a urinii la nivelul ansei Henle.
IMUNITATEA
Organismul este in permanenta amenintat de patrunderea din exterior a unor “agresori biologici“, iar aceste se opune prin doua sisteme de aparare: specifica si nespecifica.
Apararea nespecifica: cuprinde totalitatea factorilor ce realizeaza protectia organismului impotriva oricarui antigen, indiferent de natura sa. Aici intervin pielea si mucoasele intacte, cu rol de bariera mecanica, dar si factorii interni care determina reactia inflamatorie, caracterizata prin roseata, umflare, temperatura crescuta si durere. Lezarea celulelor determina atragerea, printr-un chimiotactism pozitiv, a granulocitelor neutrofile, urmate de limfocite si monocite cu actiune fagocitara. Din lupta lor, razulta “puroiul“, amestec de microorganisme omorate, leucocite, celule distruse si lichide celulare.
Apararea specifica (imunitatea): se realizeaza cu ajutorul anticorpilor specifici, formati de catre limfocite la patrunderea in organism a agentilor straini, numiti antigeni. Anticorpii sunt substante proteice din clasa gamaglobulinelor, imunoglobuline, care circula in plasma sanguina.
Imunitatea reprezinta capacitatea de recunoaste si de a anihila agentii straini patrunsi in organism. Un rol important il joaca limfocitele T, prin pastrarea “memoriei imunitare“ la nivel celular si limfocitele B, care sintetizeaza anticorpi specifici. Acestea alcatuiesc impreuna cu macrofagele, sistemul celular al imunitatii.
TIPURI DE IMUNITATE
|
OBTINERE
|
DURATA
|
Imunitate naturala innascuta
|
-comuna tuturor indivizilor; se transmite ereditar;
|
-toata viata
|
Imunitate naturala dobandita
|
- individuala, obtinuta pasiv (prin laptele matern) sau pasiv (in urma unor boli);
|
- lunga
|
Imunitate artificiala activa
|
- prin vaccinare (introducerea in organism a unor agenti patogeni atenuati sau omorati) determinand producerea de anticorpi specifici;
|
-1–7 ani, necesitand repetatrea vaccinarii
|
Imunitate artificiala pasiva
|
- prin administrare de seruri, care contin anticorpi gata formati;
|
-scurta,2-3 saptamani
|
Curiozotati
Corpul uman este plin de mistere. Nu este exagerat dacă am spune că fiecare parte a corpului tău este un miracol şi poate face lucruri nebănuite. Iată câteva lucruri incredibile despre corpul uman care te vor uimi.
Corpul uman poate supravieţui fără un procent surprinzător de mare din organele interne. Un om poate trăi fără stomac, splină, 75% din ficat, 80% din intestine, un rinichi, un plămân.
De-a lungul vieţii, omul produce suficientă salivă pentru a umple două bazine de înot.
Cea mai mare celulă din corpul uman este ovulul, iar cea mai mică este spermatozoidul, conform oddstuffmagazine.com.
Cel mai puternic muşchi din corpul uman este limba.
Piciorul omului are 52 de oase, reprezentând un sfert din toate oasele corpului uman.
Piciorul are 500.000 de glande sudoripare şi poate produce mai mult de jumătate de litru de transpiraţie într-o singură zi.
Acidul din stomac este suficient de puternic încât să poată dizolva lame de ras.
Un plămân uman conţine peste 300.000 de milioane de vase capilare. Dacă aceasta ar fi puse cap la cap, s-ar întinde pe o distanţă de 2400 de kilometri.
Strănutul are o viteză de aproximativ 160 de kilometri pe oră, iar tusea ajunge la 96 de kilometri pe oră.
Corpul uman degajă suficientă căldură pentru a putea aduce la nivelul de fierbere 3,5 litri de apă în 30 de minute.
Corpul uman conţine suficient fier pentru a realiza un cui de 3 centimetri.
Ceara produsă de urechi ajută la sănătatea urechii. Protejează urechea de bacterii, ciuperci şi insecte.
Fiecare persoană are un miros unic. Excepţie fac gemenii identici care au acelaşi miros.
Dinţii încep să crească cu şase luni înainte de naştere. De aceea unul din 2000 de copii are deja un dinte în momentul în care vine pe lume.
Capul unui bebeluş este un sfert din lungimea totală a corpului. La maturitate, este doar a opta parte din lungimea corpului.
Bebeluşii se nasc cu 300 de oase. La maturitate, mai rămân doar 206.
Este imposibil să te gâdili singur deoarece ştii exact momentul şi modul în care te vei atinge.
Doi din trei oameni nu văd perfect.
Nasul uman poate percepe până la 50.000 de mirosuri diferite. Femeile pot detecta mai mutle mirosuri decât bărbaţii.
Corpul uman are aproximativ 100.000 de kilometri de vase de sânge.
Cele mai frecvente lucruri pe care le visează o gravidă la începutul sarcinii sunt broaşte, viermi şi plante în ghiveci.
Durata de viaţă a unui fir de păr uman este între 3-7 ani. În fiecare zi, omul pierde în medie 60-100 de fire de păr.
Celulele creierului uman pot stoca de cinci ori mai multe informaţii decât o enciclopedie.
Dintele este singura parte din corpul uman care nu se poate regenera singură.
Ochii au aceeaşi dimensiune din momentul în care te naşti până mori. Nasul şi urechile sunt cele care cresc.
Corpul uman poate supravieţui fără un procent surprinzător de mare din organele interne. Un om poate trăi fără stomac, splină, 75% din ficat, 80% din intestine, un rinichi, un plămân.
De-a lungul vieţii, omul produce suficientă salivă pentru a umple două bazine de înot.
Cea mai mare celulă din corpul uman este ovulul, iar cea mai mică este spermatozoidul, conform oddstuffmagazine.com.
Cel mai puternic muşchi din corpul uman este limba.
Piciorul omului are 52 de oase, reprezentând un sfert din toate oasele corpului uman.
Piciorul are 500.000 de glande sudoripare şi poate produce mai mult de jumătate de litru de transpiraţie într-o singură zi.
Acidul din stomac este suficient de puternic încât să poată dizolva lame de ras.
Un plămân uman conţine peste 300.000 de milioane de vase capilare. Dacă aceasta ar fi puse cap la cap, s-ar întinde pe o distanţă de 2400 de kilometri.
Strănutul are o viteză de aproximativ 160 de kilometri pe oră, iar tusea ajunge la 96 de kilometri pe oră.
Corpul uman degajă suficientă căldură pentru a putea aduce la nivelul de fierbere 3,5 litri de apă în 30 de minute.
Corpul uman conţine suficient fier pentru a realiza un cui de 3 centimetri.
Ceara produsă de urechi ajută la sănătatea urechii. Protejează urechea de bacterii, ciuperci şi insecte.
Fiecare persoană are un miros unic. Excepţie fac gemenii identici care au acelaşi miros.
Dinţii încep să crească cu şase luni înainte de naştere. De aceea unul din 2000 de copii are deja un dinte în momentul în care vine pe lume.
Capul unui bebeluş este un sfert din lungimea totală a corpului. La maturitate, este doar a opta parte din lungimea corpului.
Bebeluşii se nasc cu 300 de oase. La maturitate, mai rămân doar 206.
Este imposibil să te gâdili singur deoarece ştii exact momentul şi modul în care te vei atinge.
Doi din trei oameni nu văd perfect.
Nasul uman poate percepe până la 50.000 de mirosuri diferite. Femeile pot detecta mai mutle mirosuri decât bărbaţii.
Corpul uman are aproximativ 100.000 de kilometri de vase de sânge.
Cele mai frecvente lucruri pe care le visează o gravidă la începutul sarcinii sunt broaşte, viermi şi plante în ghiveci.
Durata de viaţă a unui fir de păr uman este între 3-7 ani. În fiecare zi, omul pierde în medie 60-100 de fire de păr.
Celulele creierului uman pot stoca de cinci ori mai multe informaţii decât o enciclopedie.
Dintele este singura parte din corpul uman care nu se poate regenera singură.
Ochii au aceeaşi dimensiune din momentul în care te naşti până mori. Nasul şi urechile sunt cele care cresc.
