Evrensel bir biyolojik enerji akümülatörü görevi gören bir hücre maddesi. Hücresel Enerjinin Evrensel Formları

ATP, hücrenin evrensel enerji “para birimidir”. Doğanın en şaşırtıcı "icatlarından" biri, kimyasal yapısında enerji depolama cihazı görevi gören bir veya daha fazla bağın bulunduğu "makroerjik" madde adı verilen moleküllerdir. Doğada birkaç benzer molekül bulunmuştur, ancak insan vücudunda bunlardan yalnızca biri bulunur: adenozin trifosforik asit (ATP). Bu, 3 negatif yüklü inorganik fosforik asit kalıntısının (PO) bağlandığı oldukça karmaşık bir organik moleküldür. Çeşitli hücre içi reaksiyonlar sırasında kolayca yok edilen, molekülün organik kısmına "makroerjik" bağlarla bağlanan bu fosfor kalıntılarıdır. Ancak bu bağların enerjisi uzayda ısı şeklinde dağılmaz, diğer moleküllerin hareketi veya kimyasal etkileşimi için kullanılır. Bu özellik sayesinde ATP, hücrede evrensel bir enerji depolama cihazının (akümülatör) ve evrensel bir "para birimi" işlevini yerine getirir. Sonuçta, bir hücrede meydana gelen hemen hemen her kimyasal dönüşüm, enerjiyi ya emer ya da serbest bırakır. Enerjinin korunumu yasasına göre, oksidatif reaksiyonlar sonucu üretilen ve ATP formunda depolanan toplam enerji miktarı, hücrenin sentetik işlemleri ve herhangi bir işlevin yerine getirilmesi için kullanabileceği enerji miktarına eşittir. . Bunu veya bu eylemi gerçekleştirme fırsatı için bir "ödeme" olarak hücre, ATP arzını harcamak zorunda kalır. Şunu özellikle vurgulamak gerekir: ATP molekülü o kadar büyüktür ki hücre zarından geçemez. Bu nedenle bir hücrede üretilen ATP, başka bir hücre tarafından kullanılamaz. Vücudun her hücresi, kendi ihtiyaçları için ATP'yi, işlevlerini yerine getirmek için gerekli olan miktarlarda bağımsız olarak sentezlemeye zorlanır.

İnsan hücrelerinde ATP yeniden sentezinin üç kaynağı. Görünüşe göre, insan vücudundaki hücrelerin uzak ataları, milyonlarca yıl önce, çok az oksijen varken veya hiç oksijen yokken, onlara bol miktarda karbonhidrat sağlayan bitki hücreleriyle çevrili olarak var olmuşlardı. Vücutta enerji üretimi için besinlerin en çok kullanılan bileşeni karbonhidratlardır. İnsan vücudundaki çoğu hücre, proteinleri ve yağları enerji hammaddeleri olarak kullanma yeteneğini kazanmış olsa da, bazı hücreler (örneğin sinir, kırmızı kan, erkek üreme hücreleri) yalnızca karbonhidratların oksidasyonu yoluyla enerji üretebilmektedir.

Karbonhidratların birincil oksidasyon işlemleri - veya daha doğrusu, hücrelerdeki oksidasyonun ana substratı olan glikoz - doğrudan sitoplazmada meydana gelir: glikoz molekülünün kısmen bulunduğu enzim komplekslerinin bulunduğu yer burasıdır. yok edilir ve açığa çıkan enerji ATP formunda depolanır. Bu sürece glikoliz denir, istisnasız insan vücudunun tüm hücrelerinde gerçekleşebilir. Bu reaksiyonun sonucunda, 6 karbonlu bir glikoz molekülünden iki adet 3 karbonlu piruvik asit molekülü ve iki molekül ATP oluşur.

Glikoliz çok hızlı fakat nispeten etkisiz bir süreçtir. Glikoliz reaksiyonlarının tamamlanmasından sonra hücrede oluşan pirüvik asit, hemen hemen laktik asite dönüşür ve bazen (örneğin, ağır kas çalışması sırasında) serbestçe dolaşabilen küçük bir molekül olduğu için çok büyük miktarlarda kana salınır. hücre zarından geçer. Asidik metabolik ürünlerin kana bu kadar büyük miktarda salınması homeostaziyi bozar ve vücut, kas çalışmasının veya diğer aktif eylemlerin sonuçlarıyla başa çıkabilmek için özel homeostatik mekanizmaları açmak zorunda kalır.

Glikolizin bir sonucu olarak oluşan pirüvik asit hala çok fazla potansiyel kimyasal enerji içerir ve daha fazla oksidasyon için bir substrat görevi görebilir, ancak bunun için özel enzimler ve oksijen gerekir. Bu süreç, özel organeller - mitokondri içeren birçok hücrede meydana gelir. Mitokondriyal membranların iç yüzeyi, çok sayıda oksidatif enzim dahil olmak üzere büyük lipit ve protein moleküllerinden oluşur. Sitoplazmada oluşan üç karbonlu moleküller mitokondrinin içine nüfuz eder - genellikle asetik asit (asetat). Orada, karbon ve hidrojen atomlarının dönüşümlü olarak bu organik moleküllerden ayrıldığı ve oksijenle birleşerek karbondioksit ve suya dönüştürüldüğü, sürekli devam eden bir reaksiyon döngüsüne dahil edilirler. Bu reaksiyonlar, ATP formunda depolanan büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Mitokondride tam bir oksidasyon döngüsünden geçen her piruvik asit molekülü, hücrenin 17 molekül ATP elde etmesini sağlar. Böylece 1 glikoz molekülünün tamamen oksidasyonu hücreye 2+17x2 = 36 ATP molekülü sağlar. Mitokondriyal oksidasyon sürecinin aynı zamanda yağ asitlerini ve amino asitleri, yani yağ ve protein bileşenlerini de içerebilmesi aynı derecede önemlidir. Bu yeteneği sayesinde mitokondri, hücreyi vücudun yediği yiyeceklerden nispeten bağımsız hale getirir: Her durumda gerekli miktarda enerji üretilecektir.

Enerjinin bir kısmı hücrede ATP'den daha küçük ve daha hareketli bir molekül olan kreatin fosfat (CrP) formunda depolanır. Hücrenin bir ucundan diğer ucuna hızla hareket edebilen bu küçük moleküldür. şu an En önemlisi enerjiye ihtiyaç var. KrF'nin kendisi sentez, kas kasılması veya sinir uyarısının iletilmesi süreçlerine enerji veremez: bunun için ATP gerekir. Ancak öte yandan KrP, kolayca ve pratik olarak kayıpsız, içerdiği tüm enerjiyi anında ATP'ye dönüşen ve daha sonraki biyokimyasal dönüşümlere hazır olan adenazin difosfat (ADP) molekülüne verme kapasitesine sahiptir.

Böylece hücrenin çalışması sırasında harcanan enerji yani; ATP üç ana işlem nedeniyle yenilenebilir: anaerobik (oksijensiz) glikoliz, aerobik (oksijen katılımıyla) mitokondriyal oksidasyon ve ayrıca fosfat grubunun CrP'den ADP'ye aktarılması nedeniyle.

Kreatin fosfatın ADP ile reaksiyonu çok hızlı gerçekleştiği için kreatin fosfat kaynağı en güçlü olanıdır. Bununla birlikte, hücredeki CrF rezervi genellikle küçüktür - örneğin kaslar, CrF nedeniyle 6-7 saniyeden fazla olmamak üzere maksimum eforla çalışabilir. Bu genellikle ikinci en güçlü glikolitik enerji kaynağını tetiklemek için yeterlidir. Bu durumda besin kaynağı kat kat fazladır ancak iş ilerledikçe laktik asit oluşumu nedeniyle homeostaz giderek strese girer ve bu tür bir iş büyük kaslar tarafından yapılıyorsa 1,5-2 dakikadan fazla süremez. Ancak bu süre zarfında, yalnızca glikozu değil aynı zamanda vücutta temini neredeyse tükenmez olan yağ asitlerini de yakabilen mitokondri neredeyse tamamen aktive olur. Bu nedenle, aerobik bir mitokondriyal kaynak, gücü nispeten düşük olmasına rağmen çok uzun süre çalışabilir - glikolitik bir kaynaktan 2-3 kat daha az ve bir kreatin fosfat kaynağının gücünden 5 kat daha az.

Vücudun çeşitli dokularında enerji üretiminin organizasyonunun özellikleri. Çeşitli kumaşlar mitokondri doygunluğu farklıdır. En az kemiklerde ve beyaz yağda, en çok da kahverengi yağda, karaciğerde ve böbreklerde bulunurlar. Sinir hücrelerinde oldukça fazla mitokondri bulunur. Kaslarda yüksek mitokondri konsantrasyonu yoktur, ancak iskelet kaslarının vücudun en büyük dokusu olması nedeniyle (bir yetişkinin vücut ağırlığının yaklaşık% 40'ı), yoğunluğu büyük ölçüde belirleyen kas hücrelerinin ihtiyaçlarıdır. Tüm enerji metabolizması süreçlerinin yönü. I.A. Arshavsky buna "iskelet kaslarının enerji kuralı" adını verdi.

Yaşla birlikte enerji metabolizmasının iki önemli bileşeni aynı anda değişir: Farklı metabolik aktivitelere sahip doku kütlelerinin oranı ve bu dokulardaki en önemli oksidatif enzimlerin içeriği değişir. Sonuç olarak, enerji metabolizması oldukça karmaşık değişikliklere uğrar, ancak genel olarak yoğunluğu yaşla birlikte oldukça önemli ölçüde azalır.

Lütfen 2 eseri düzenlememe yardım edin, çok acil. Biyolojide pek güçlü olmadığım için yardımınızı umuyorum. A1. Yapı ve yapı olarak benzer hücreler

gerçekleştirilen işlevler, form 1) Dokular; 2) organlar; 3) organ sistemleri; 4) tek bir organizma. A2. Fotosentez sürecinde bitkiler 1) Kendilerine organik maddeler sağlar 2) karmaşık organik maddeleri basit olanlara oksitler 3) Oksijeni emer ve karbondioksiti serbest bırakır 4) Organik maddelerin enerjisini tüketir. A3. Organik maddelerin sentezi ve parçalanması hücrede meydana gelir, bu nedenle buna 1) Yapı 2) hayati aktivite 3) büyüme 4) üreme birimi denir. A4. Mitoz sırasında hangi hücre yapıları yavru hücreler arasında tam olarak eşit şekilde dağıtılır? 1) Ribozomlar; 2) mitokondri; 3) kloroplastlar; 4) kromozomlar. A5. Deoksiriboz, 1) Amino asitlerin 2) proteinlerin 3) ve RNA 4) DNA'nın bir bileşenidir. A6. Konakçı hücreye nüfuz eden virüsler, 1) Ribozomlarla beslenirler; 2) mitokondriye yerleşmek; 3) Genetik materyallerini çoğaltın; 4) Onu zehirliyorlar zararlı maddeler metabolizmaları sırasında oluşur. A7. Vejetatif çoğaltmanın önemi nedir? 1) türün bireylerinin sayısında hızlı bir artışa katkıda bulunur; 2) bitkisel değişkenliğin ortaya çıkmasına yol açar; 3) mutasyona sahip bireylerin sayısını arttırır; 4) Popülasyondaki bireylerin çeşitliliğine yol açar. A8. Besinleri depolayan hangi hücre yapıları organel olarak sınıflandırılmaz? 1) Kofullar; 2) lökoplastlar; 3) kromoplastlar; 4) kapanımlar. A9. Protein 300 amino asitten oluşur. Protein sentezi için kalıp görevi gören bir gende kaç nükleotid vardır? 1) 300 2) 600 3) 900 4) 1500 A10. Bakteriler gibi virüslerin bileşimi de 1) nükleik asitler ve proteinler 2) glikoz ve yağlar 3) nişasta ve ATP 4) su ve mineral tuzları A11'i içerir. Bir DNA molekülünde timinli nükleotidler toplam nükleotid sayısının %10'unu oluşturur. Bu molekülde sitozinli kaç nükleotid vardır? 1) %10 2) %40 3)%80 4) %90 A12. En büyük miktarda enerji, 1) Polisakkarit 2) protein 3) glikoz 4) ATP 2 Seçenek A1 molekülündeki bir bağın bölünmesi sırasında açığa çıkar. DNA moleküllerinin kendini kopyalama özelliği nedeniyle 1) mutasyonlar meydana gelir 2) bireylerde değişiklikler meydana gelir 3) yeni gen kombinasyonları ortaya çıkar 4) kalıtsal bilgiler yavru hücrelere aktarılır. A2. Mitokondrinin hücredeki önemi nedir: 1) biyosentezin son ürünlerini taşır ve uzaklaştırır 2) organik maddelerin enerjisini ATP'ye dönüştürür 3) fotosentez işlemini gerçekleştirir 4) karbonhidratları sentezler A3. Çok hücreli bir organizmada mitoz, 1) gametogenezin 2) büyüme ve gelişmenin 3) metabolizmanın 4) öz düzenleme süreçlerinin temelini oluşturur A4. Bir organizmanın cinsel üremesinin sitolojik temelleri nelerdir: 1) DNA'nın çoğalma yeteneği 2) spor oluşumu süreci 3) ATP molekülü tarafından enerji birikmesi 4) A5 mRNA'nın matris sentezi. Bir proteinin geri dönüşümlü denatürasyonuyla, 1) birincil yapısının ihlali meydana gelir, 2) hidrojen bağlarının oluşumu, 3) üçüncül yapısının ihlali, 4) A6 peptid bağlarının oluşumu. Protein biyosentezi sürecinde, mRNA molekülleri kalıtsal bilgiyi 1) sitoplazmadan çekirdeğe 2) bir hücreden diğerine 3) çekirdekten mitokondriye 4) çekirdeklerden ribozomlara aktarır. A7. Hayvanlarda, mitoz sürecinde mayozun aksine hücreler oluşur: 1) somatik 2) yarım kromozom seti ile 3) cinsiyet 4) spor hücreleri. A8. Bitki hücrelerinde insan hücreleri, hayvanlar ve mantarlardan farklı olarak A) boşaltım 2) beslenme 3) solunum 4) fotosentez gerçekleşir A9. Kromatitlerin hücrenin farklı kutuplarına ayrıldığı bölünme aşaması 1) anafaz 2) metafaz 3) profaz 4) telofaz A10. Mil ipliklerinin kromozomlara bağlanması meydana gelir 1) Fazlar arası; 2) profaz; 3) metafaz; 4) anafaz. A11. Organik maddelerin hücrede enerji açığa çıkmasıyla oksidasyonu 1) Biyosentez 2) solunum 3) boşaltım 4) fotosentez sürecinde gerçekleşir. A12. Mayoz bölünme sürecinde yavru kromatitler 1) Birinci bölümün metafazında 2) İkinci bölümün profazında 3) İkinci bölümün anafazında 4) Birinci bölümün telofazında hücre kutuplarına ayrılır.

8. Aşağıdaki maddelerden hangisi insan hücresinin ana yapı malzemesidir?

a) karbonhidratlar;
b) proteinler;
c) nükleik asitler;
yağlar.
9. Cevap seçeneklerinden hangisi insanı çok seviyeli ve bütünsel bir yaşam sistemi olarak doğru şekilde tanımlamaktadır?
a) hücreler - dokular - organ sistemi - organlar - tüm organizma;
b) organlar - hücreler - dokular - organ sistemi - tüm organizma;
c) dokular - hücreler - organlar - tüm organizma - organ sistemi;
d) hücreler - dokular - organlar - organ sistemi - tüm organizma.
10. İnsan vücudundaki hangi sürece biyosentez denir?
a) organik bileşiklerin inorganik bileşiklere ayrışması;
b) inorganik olanlardan organik maddelerin oluşumu;
c) kendi proteinlerinin, yağlarının ve karbonhidratlarının oluşumu;
d) biyosentez insanlar için karakteristik değildir.

1. Hangi maddeler organik olarak sınıflandırılmaz:

A. Sincaplar
B. mineral tuzlar
C. karbonhidratlar
D. yağlar
2. Görünüşünü flora ve faunanın uyumlu sınıflandırma sistemine borçlu olan:
A. Jean Baptiste Lamarck
B. Carl Linnaeus
C. Charles Darwin

3. Karasal hayvanlarda döllenme nasıldır:
A. Harici
B. Dahili
C. Çift

4. Proteinler sindirim sisteminde hangi ara ürünlere ayrılır:
A. Gliserol ve yağ asitleri
B. basit karbonhidratlar
C. amino asitler

5. İnsan cinsiyet gametlerinde kaç kromozom bulunur:
A. 23
B. 46
C. 92
6. Kloroplastların işlevi nedir
A. Protein sentezi
B. ATP sentezi
C. Glikoz sentezi
7. Çekirdeğe sahip hücreler aşağıdakilere aittir:
A. Ökaryotik hücre
B. Prokaryotik hücre
8. Ekosistemde organik madde oluşturan organizmalar:
A. Tüketiciler
B. Üreticiler
C. Ayrıştırıcılar
9. Hücrede enerji üretiminden hangi hücresel organel sorumludur:
A. Çekirdek
B. Kloroplast
C. Mitokondri

10. Hangi organeller yalnızca bitki hücrelerinin karakteristiğidir
A. Endoplazmik retikulum
B. Plastidler
C. Ribozomlar

11. İnsan somatik hücrelerinde kaç kromozom bulunur
A. 23
B. 46
C. 92
12. Kapalı tohumlularda ne tür bir döllenme meydana gelir:
A. Dahili

Enerjinin bir kısmı hücrede ATP'den daha küçük ve daha hareketli bir molekül olan kreatin fosfat (CrP) formunda depolanır. Hücrenin bir ucundan diğer ucuna, o anda enerjiye en çok ihtiyaç duyulan yere hızla hareket edebilen bu küçük moleküldür. KrF'nin kendisi sentez, kas kasılması veya sinir uyarısının iletilmesi süreçlerine enerji veremez: bunun için ATP gerekir. Ancak öte yandan KrP, kolayca ve pratik olarak kayıpsız, içerdiği tüm enerjiyi anında ATP'ye dönüşen ve daha sonraki biyokimyasal dönüşümlere hazır olan adenazin difosfat (ADP) molekülüne verme kapasitesine sahiptir.

Vücudun çeşitli dokularında enerji üretiminin organizasyonunun özellikleri. Farklı dokularda farklı mitokondri seviyeleri bulunur. En az kemiklerde ve beyaz yağda, en çok da kahverengi yağda, karaciğerde ve böbreklerde bulunurlar. Sinir hücrelerinde oldukça fazla mitokondri bulunur. Kaslarda yüksek mitokondri konsantrasyonu yoktur, ancak iskelet kaslarının vücudun en büyük dokusu olması nedeniyle (bir yetişkinin vücut ağırlığının yaklaşık% 40'ı), yoğunluğu büyük ölçüde belirleyen kas hücrelerinin ihtiyaçlarıdır. Tüm enerji metabolizması süreçlerinin yönü. I.A. Arshavsky buna "iskelet kaslarının enerji kuralı" adını verdi.

Enerji değişimi

Enerji değişimi Vücudun en tamamlayıcı fonksiyonunu temsil eder. Herhangi bir sentez, herhangi bir organın aktivitesi, herhangi bir fonksiyonel aktivite kaçınılmaz olarak enerji metabolizmasını etkiler, çünkü hiçbir istisnası olmayan koruma yasasına göre, bir maddenin dönüşümüyle ilgili herhangi bir eyleme enerji harcaması eşlik eder.

Enerji maliyetleri Vücut, bazal metabolizmanın üç eşit olmayan bölümünden, işlevlere enerji sağlanmasının yanı sıra büyüme, gelişme ve adaptasyon süreçleri için enerji tüketiminden oluşur. Bu parçalar arasındaki ilişki aşamaya göre belirlenir. kişisel Gelişim ve özel koşullar (Tablo 2).

Bazal metabolizma- bu, organların ve sistemlerin işlevsel aktivitelerinden bağımsız olarak her zaman var olan ve asla sıfıra eşit olmayan minimum enerji üretimi seviyesidir. Bazal metabolizma üç ana enerji harcama türünden oluşur: minimum düzeydeki işlevler, faydasız döngüler ve onarıcı süreçler.

Vücudun minimum enerji gereksinimi. Asgari fonksiyon seviyesi sorunu oldukça açıktır: tam dinlenme koşullarında bile (örneğin, dinlendirici uyku), vücuda hiçbir aktive edici faktör etki etmediğinde, beyin ve endokrin bezlerinin belirli bir aktivitesini sürdürmek gerekir; karaciğer ve gastrointestinal sistem, kalp ve kan damarları, solunum kasları ve akciğer dokusu, tonik ve düz kaslar vb.

Faydasız döngüler. Vücudun her hücresinde, hiçbir şeyin üretilmediği milyonlarca döngüsel biyokimyasal reaksiyonun sürekli olarak meydana geldiği, ancak bunların uygulanması için belirli bir miktarda enerjinin gerekli olduğu daha az bilinmektedir. Bunlar, gerçek bir işlevsel görevin yokluğunda hücresel yapıların "savaş verimliliğini" koruyan, boşuna döngüler olarak adlandırılan süreçlerdir. Bir topaç gibi, boş döngüler hücreye ve onun tüm yapılarına stabilite sağlar. Boş döngülerin her birini sürdürmek için gereken enerji tüketimi küçüktür, ancak birçoğu vardır ve sonuçta bu, bazal enerji maliyetlerinin oldukça gözle görülür bir payı ile sonuçlanır.

Onarım süreçleri. Metabolik süreçlerde yer alan çok sayıda karmaşık organize molekül, er ya da geç hasar görmeye, işlevsel özelliklerini kaybetmeye ve hatta toksik özellikler kazanmaya başlar. Hasar görmüş moleküllerin hücreden uzaklaştırılması ve yerine öncekilerin aynısı olan yenilerinin sentezlenmesi şeklinde sürekli bir “onarım ve restorasyon çalışması” gereklidir. Bu tür onarıcı süreçler her hücrede sürekli olarak meydana gelir, çünkü herhangi bir protein molekülünün ömrü genellikle 1-2 haftayı geçmez ve herhangi bir hücrede yüz milyonlarca tane bulunur. Çevresel faktörler - olumsuz sıcaklık, artan arka plan radyasyonu, toksik maddelere maruz kalma ve çok daha fazlası - karmaşık moleküllerin ömrünü önemli ölçüde kısaltabilir ve sonuç olarak onarıcı süreçlerin stresini artırabilir.

Çok hücreli bir organizmanın dokularının minimum işleyiş seviyesi. Bir hücrenin işleyişi her zaman bellidir Harici iş. Bir kas hücresi için bu onun kasılmasıdır, bir sinir hücresi için bir elektriksel uyarının üretilmesi ve iletilmesidir, bir glandüler hücre için bu bir salgı üretimi ve salgılama eylemidir. epitel hücre- pinositoz veya çevredeki dokular ve biyolojik sıvılarla diğer etkileşim biçimleri. Doğal olarak uygulanmasına enerji harcanmadan hiçbir çalışma yapılamaz. Ancak ayrıca herhangi bir çalışma, vücudun iç ortamında bir değişikliğe yol açar, çünkü aktif bir hücrenin atık ürünleri diğer hücreler ve dokular için endişe verici olabilir. Bu nedenle, bir işlevi yerine getirirken enerji harcamasının ikinci kademesi, bazen enerjinin çok önemli bir bölümünü tüketen homeostazın aktif olarak sürdürülmesiyle ilişkilidir. Bu arada, işlevsel görevler yerine getirildikçe yalnızca iç ortamın bileşimi değişmekle kalmaz, yapılar sıklıkla değişir ve çoğu zaman yıkıma doğru gider. Bu nedenle, iskelet kasları kasıldığında (düşük yoğunlukta bile), kas liflerinde her zaman yırtılma meydana gelir; formun bütünlüğü ihlal edildi. Vücudun, şeklin sabitliğini (homeomorfoz) korumak, hasar görmüş veya değiştirilmiş yapıların hızlı bir şekilde onarılmasını sağlamak için özel mekanizmaları vardır, ancak bu yine enerji tüketir. Ve son olarak, gelişmekte olan bir organizma için, maruz kalmanın bir sonucu olarak hangi işlevlerin etkinleştirilmesi gerektiğine bakılmaksızın, gelişiminin ana eğilimlerini sürdürmek çok önemlidir. belirli koşullar. Aynı yön ve gelişim kanallarını (homeorez) korumak, fonksiyonları etkinleştirirken başka bir enerji tüketimi şeklidir.

Gelişmekte olan bir organizma için enerji harcamasının önemli bir kalemi büyüme ve gelişmenin kendisidir. Bununla birlikte, olgun bir organizma da dahil olmak üzere herhangi bir organizma için, uyarlanabilir yeniden yapılanma süreçleri hacim olarak daha az enerji yoğun değildir ve özünde çok benzerdir. Burada enerji harcaması, genomu aktive etmeyi, eski yapıları (katabolizma) ve sentezleri (anabolizma) yok etmeyi amaçlamaktadır.

Bazal metabolizma maliyetleri ile büyüme ve gelişme maliyetleri yaşla birlikte önemli ölçüde azalır ve işlevleri yerine getirme maliyetleri niteliksel olarak farklılaşır. Bazal enerji harcaması ile enerji harcamasını büyüme ve gelişme süreçlerine ayırmak yöntemsel olarak son derece zor olduğundan, genellikle bu başlık altında birlikte ele alınırlar. "BX".

Bazal metabolizmanın yaşa bağlı dinamikleri. M. Rubner'den (1861) beri, memelilerde vücut kütlesi arttıkça birim kütle başına ısı üretimi yoğunluğunun azaldığı iyi bilinmektedir; birim yüzey başına hesaplanan değişim miktarı sabit kalır (“yüzey kuralı”). Bu gerçeklerin hala tatmin edici bir teorik açıklaması yoktur ve bu nedenle vücut büyüklüğü ile metabolizma hızı arasındaki ilişkiyi ifade etmek için ampirik formüller kullanılmaktadır. İnsanlar da dahil olmak üzere memeliler için M. Kleiber formülü şu anda en sık kullanılmaktadır:

M= 67.7·R 0.75 kcal/gün,

burada M tüm organizmanın ısı üretimidir ve P vücut ağırlığıdır.

Ancak bazal metabolizmada yaşa bağlı değişiklikler her zaman bu denklem kullanılarak açıklanamaz. Yaşamın ilk yılında ısı üretimi Kleiber denkleminin gerektirdiği gibi azalmaz, aynı seviyede kalır, hatta biraz artar. Sadece bir yaşında, 10 kg ağırlığındaki bir organizma için Kleiber denklemi tarafından "varsayılan" yaklaşık olarak aynı metabolik hıza (55 kcal/kg·gün) ulaşılır. Ancak 3 yaşından itibaren bazal metabolizma hızının yoğunluğu giderek azalmaya başlar ve yalnızca ergenlik döneminde bir yetişkinin düzeyine (25 kcal / kg · gün) ulaşır.

Büyüme ve gelişme süreçlerinin enerji maliyeti.Çoğunlukla çocuklarda artan bazal metabolizma hızı, büyüme maliyetleriyle ilişkilidir. Ancak yapılan doğru ölçümler ve hesaplamalar son yıllar, yaşamın ilk 3 ayında en yoğun büyüme süreçlerinin bile günlük enerji tüketiminin %7-8'inden fazlasını gerektirmediğini, 12 aydan sonra ise %1'i aşmadığını gösterdi. Dahası, bir çocuğun vücudundaki en yüksek enerji tüketimi, büyüme oranının altı aylıktan 10 kat daha düşük olduğu 1 yaşında görülür. Ontogenezin bu aşamalarının, büyüme hızı azaldığında ve hücresel farklılaşma süreçleri nedeniyle organlarda ve dokularda önemli niteliksel değişiklikler meydana geldiğinde, önemli ölçüde daha “enerji yoğun” olduğu ortaya çıktı. Biyokimyacılar tarafından yapılan özel çalışmalar, farklılaşma süreçleri aşamasına giren dokularda (örneğin beyinde) mitokondri içeriğinin keskin bir şekilde arttığını ve bunun sonucunda oksidatif metabolizmanın ve ısı üretiminin arttığını göstermiştir. Bu olgunun biyolojik anlamı, hücre farklılaşması sürecinde hücrenin daha önce üretemediği yeni yapıların, yeni proteinlerin ve diğer büyük moleküllerin oluşmasıdır. Her yeni iş gibi bu da özel enerji harcaması gerektirir; büyüme süreçleri ise hücredeki protein ve diğer makromoleküllerin yerleşik bir "seri üretimi"dir.

Daha fazla bireysel gelişim sürecinde bazal metabolizmanın yoğunluğunda bir azalma gözlenir. Çeşitli organların bazal metabolizmaya katkısının yaşla birlikte değiştiği ortaya çıktı. Örneğin bazal metabolizmaya önemli bir katkı sağlayan beyin, yenidoğanlarda vücut ağırlığının %12'sini oluştururken, yetişkinlerde bu oran yalnızca %2'dir. Ayrıca dengesiz büyüyorlar iç organlar beyin gibi çok şey var yüksek seviye enerji metabolizması - 300 kcal/kg gün. Aynı zamanda, doğum sonrası gelişim sırasında göreceli miktarı neredeyse iki katına çıkan kas dokusu, istirahatte çok düşük bir metabolizma seviyesiyle karakterize edilir - 18 kcal/kg gün. Bir yetişkinde bazal metabolizmanın yaklaşık %24'ü beyin, %20'si karaciğer, %10'u kalp ve %28'i iskelet kaslarından oluşur. Bir yaşındaki bir çocukta bazal metabolizmanın %53'ünü beyin, %18'ini karaciğer ve %8'ini iskelet kasları oluşturur.

Okul çağındaki çocuklarda metabolizmanın dinlenmesi. Bazal metabolizmanın ölçümü ancak klinikte yapılabilir; bunun için özel koşullar gerekir. Ancak dinlenme metabolizması her insanda ölçülebilir: Oruç tutması ve onlarca dakika kas dinlenmesinde kalması onun için yeterlidir. Dinlenme metabolizma hızı bazal metabolizma hızından biraz daha yüksektir ancak bu fark temel değildir. Dinlenme metabolizmasındaki yaşa bağlı değişikliklerin dinamikleri, metabolik hızdaki basit bir azalma ile sınırlı değildir. Metabolizma hızının hızlı bir şekilde azaldığı dönemleri, dinlenme halindeki metabolizmanın stabil hale geldiği yaş aralıkları takip eder.

Bu durumda, metabolik hızdaki değişikliklerin doğası ile büyüme hızı arasında yakın bir bağlantı ortaya çıkar (bkz. Şekil 8, sayfa 57). Şekildeki çubuklar vücut ağırlığındaki göreceli yıllık artışları göstermektedir. Göreceli büyüme hızı ne kadar yüksek olursa, bu dönemde dinlenme metabolizma hızındaki azalmanın da o kadar büyük olduğu ortaya çıktı.

Sunulan şekil başka bir özelliği, belirgin cinsiyet farklılıklarını gösteriyor: İncelenen yaş aralığındaki kızlar, büyüme hızları ve metabolizma hızlarındaki değişiklikler açısından erkeklerden yaklaşık bir yıl öndedir. Aynı zamanda, dinlenme metabolizmasının yoğunluğu ile çocukların büyüme atağı sırasındaki (4 ila 7 yaş arası) büyüme hızı arasında yakın bir bağlantı bulunur. Aynı dönemde süt dişlerinin kalıcı dişlerle değiştirilmesi de başlar ve bu da morfonksiyonel olgunlaşmanın göstergelerinden biri olabilir.

Daha fazla gelişme sürecinde bazal metabolizmanın yoğunluğundaki azalma devam ediyor ve artık ergenlik süreçleriyle yakından bağlantılı. Ergenliğin erken evrelerinde ergenlerin metabolizma hızı yetişkinlere göre yaklaşık %30 daha yüksektir. Göstergedeki keskin bir düşüş, gonadların etkinleştirildiği III. Aşamada başlar ve ergenliğin başlangıcına kadar devam eder. Bilindiği gibi ergenlik büyüme atağı aynı zamanda ergenliğin III. evresine ulaşılmasıyla da örtüşmektedir. ve bu durumda, büyümenin en yoğun olduğu dönemlerde metabolizma hızındaki azalma modeli devam ediyor.

Bu dönemde erkek çocuklar gelişim açısından kızlardan yaklaşık 1 yıl geridedir. Bu gerçeğe tam olarak uygun olarak yoğunluk metabolik süreçler erkekler her zaman aynı takvim yaşındaki kızlardan daha yüksektir. Bu farklılıklar küçüktür (%5-10), ancak tüm ergenlik dönemi boyunca sabittir.

Termoregülasyon

Termoregülasyon, yani sabit bir çekirdek vücut sıcaklığının korunması iki ana süreç tarafından belirlenir: ısı üretimi ve ısı transferi. Isı üretimi (termojenez) her şeyden önce metabolik süreçlerin yoğunluğuna bağlıdır, ısı transferi ise ısı yalıtımı ve vazomotor reaksiyonlar, dış solunum aktivitesi ve terleme dahil olmak üzere oldukça karmaşık fizyolojik mekanizmaların bir kompleksi tarafından belirlenir. Bu bağlamda termojenez, kimyasal termoregülasyon mekanizması olarak sınıflandırılır ve ısı transferini değiştirme yöntemleri, fiziksel termoregülasyon mekanizmaları olarak sınıflandırılır. Yaşla birlikte hem bu mekanizmalar hem de diğer mekanizmalar değişir ve bunların sabit bir vücut sıcaklığının korunmasındaki önemi de değişir.

Termoregülasyon mekanizmalarının yaşa bağlı gelişimi. Tamamen fiziksel yasalar, vücudun kütlesi ve mutlak büyüklüğü arttıkça kimyasal termoregülasyonun katkısının azalmasına yol açar. Böylece yeni doğan çocuklarda termoregülatör ısı üretiminin değeri yaklaşık 0,5 kcal/kg h derece, yetişkinde ise 0,15 kcal/kg h derecedir.

Ortam sıcaklığı düştüğünde, yeni doğmuş bir çocuk, ısı üretimini neredeyse bir yetişkinle aynı değerlere (4 kcal/kg·saat'e kadar) çıkarabilir. Ancak düşük ısı yalıtımı nedeniyle (0,15 derece m2 sa/kcal), Yeni doğmuş bir çocukta kimyasal termoregülasyon aralığı çok küçüktür - 5°'den fazla değildir. Kritik sıcaklığın ( Bu), termojenezin devreye girdiği bir bebek için +33 °C'dir; yetişkinlikte +27...+23 °C'ye düşer. Ancak ısı yalıtımı genellikle 2,5 KLO veya 0,45 derece m 2 h / kcal olan giysilerde kritik sıcaklık +20 ° C'ye düşer, böylece oda sıcaklığında normal kıyafetlerindeki bir çocuk termonötr bir ortamda olur, yani. vücut ısısını korumak için ek maliyet gerektirmeyen koşullarda.

Sadece soğumayı önlemek için kıyafet değiştirme işlemi sırasında, yaşamın ilk aylarındaki bir çocuk yeterince güçlü ısı üretim mekanizmalarını çalıştırmalıdır. Üstelik bu yaştaki çocuklarda yetişkinlerde bulunmayan özel, spesifik termojenez mekanizmaları vardır. Bir yetişkin, "kasılma" termojenezi adı verilen, yani iskelet kaslarında ilave ısı üretimi (soğuk titreme) dahil olmak üzere soğumaya tepki olarak titremeye başlar. Çocuğun vücudunun tasarım özellikleri bu ısı üretim mekanizmasını etkisiz hale getirir, bu nedenle çocuklarda iskelet kaslarında değil, tamamen farklı organlarda lokalize olan sözde "kasılmayan" termojenez aktive edilir.

Bunlar iç organlardır (öncelikle karaciğer) ve mitokondri ile doyurulmuş (bu yüzden kahverengi rengi) ve yüksek enerji yeteneklerine sahip özel kahverengi yağ dokusudur. Sağlıklı bir çocukta kahverengi yağın ısı üretiminin aktivasyonu, vücudun kahverengi yağın daha yüzeysel olarak yerleştirildiği kısımlarında - yıldızlararası bölge ve boyunda - cilt sıcaklığının artmasıyla fark edilebilir. Bu bölgelerdeki sıcaklık değiştirilerek çocuğun termoregülasyon mekanizmalarının durumu ve sertleşme derecesi değerlendirilebilir. Bir çocuğun yaşamının ilk aylarında sözde "kafanın sıcak olması", tam olarak kahverengi yağın aktivitesiyle ilişkilidir.

Yaşamın ilk yılında kimyasal termoregülasyon aktivitesi azalır. 5-6 aylık bir çocukta fiziksel termoregülasyonun rolü belirgin şekilde artar. Yaşla birlikte, kahverengi yağın büyük kısmı kaybolur, ancak 3 yaşından önce bile, kahverengi yağın en büyük kısmı olan yıldızlararası bölgenin reaksiyonu kalır. Kuzeyde çalışan yetişkinlerin açık havada kahverengi yağ dokusu aktif olarak çalışmaya devam eder. Normal koşullar altında, 3 yaşın üzerindeki bir çocukta, kontraktil olmayan termojenezin aktivitesi sınırlıdır ve iskelet kaslarının spesifik kontraktil aktivitesi - kas tonusu ve kas titremeleri - kimyasal reaksiyon sırasında ısı üretimini arttırmada baskın bir rol oynamaya başlar. Termoregülasyon etkinleştirilir. Eğer böyle bir çocuk kendini sıradan koşullarda bulursa oda sıcaklığı(+20 °C) şort ve tişört giyildiğinde, 100 vakanın 80'inde ısı üretimi devreye giriyor.

Büyüme atağı sırasında (5-6 yıl) büyüme süreçlerinin yoğunlaşması, uzuvların uzunluğunda ve yüzey alanında bir artışa yol açar, bu da vücut ile çevre arasında düzenlenmiş ısı değişimini sağlar. Bu da 5,5-6 yaşından itibaren (özellikle kızlarda açıkça) termoregülasyon fonksiyonunda önemli değişikliklerin meydana gelmesine yol açmaktadır. Vücudun ısı yalıtımı artar ve kimyasal termoregülasyon aktivitesi önemli ölçüde azalır. Vücut ısısını düzenlemenin bu yöntemi daha ekonomiktir ve ileride kullanılacak olan da bu yöntemdir. yaş gelişimi baskın hale gelir. Termoregülasyonun geliştiği bu dönem sertleştirme prosedürleri açısından hassastır.

Ergenliğin başlamasıyla birlikte, termoregülasyonun gelişimindeki bir sonraki aşama başlar ve ortaya çıkan fonksiyonel sistemin bozulmasıyla kendini gösterir. 11-12 yaşındaki kızlarda ve 13 yaşındaki erkeklerde, dinlenme halindeki metabolizma hızında devam eden düşüşe rağmen, vasküler regülasyonda buna uygun bir düzenleme meydana gelmez. Termoregülasyon yeteneği ancak ergenlikten sonraki ergenlik döneminde kesin bir gelişim düzeyine ulaşır. Kumaşların artan ısı yalıtımı kendi bedeni Ortam sıcaklığı 10-15 °C düştüğünde bile kimyasal termoregülasyonu (yani ek ısı üretimini) açmadan bunu yapmanızı sağlar. Vücudun bu reaksiyonu doğal olarak daha ekonomik ve etkilidir.

Beslenme

Enerji üretmek ve kendi vücudunu inşa etmek için kullanılan insan vücudu için gerekli olan tüm maddeler çevreden gelmektedir. Çocuk büyüdükçe yaşamının ilk yılının sonunda giderek daha fazla bağımsız beslenmeye geçer ve 3 yıl sonra çocuğun beslenmesi bir yetişkinin beslenmesinden pek farklı değildir.

Besinlerin yapısal bileşenleri.İnsan gıdası bitki veya hayvan kökenli olabilir, ancak bundan bağımsız olarak aynı sınıftaki organik bileşiklerden (proteinler, yağlar ve karbonhidratlar) oluşur. Aslında aynı sınıftaki bileşikler temel olarak insan vücudunun kendisini oluşturur. Aynı zamanda hayvansal ve bitkisel besinler arasında da oldukça önemli farklılıklar vardır.

Karbonhidratlar. Bitkisel besinlerin en yaygın bileşeni, insan vücudunun enerji tedarikinin temelini oluşturan karbonhidratlardır (çoğunlukla nişasta formunda). Bir yetişkinin 4:1:1 oranında karbonhidrat, yağ ve protein alması gerekmektedir. Çocuklarda metabolik süreçler, neredeyse tamamen karbonhidratlarla beslenen beynin metabolik aktivitesi nedeniyle daha yoğun olduğundan, çocuklar 5:1:1 oranında daha fazla karbonhidratlı yiyecek almalıdır. Yaşamın ilk aylarında çocuk bitkisel besinler almaz, ancak insan sütü nispeten çok fazla karbonhidrat içerir: inek sütüyle hemen hemen aynı yağdır, 2 kat daha az protein, ancak 2 kat daha fazla karbonhidrat içerir. İnsan sütündeki karbonhidrat, yağ ve protein oranı yaklaşık 5:2:1'dir. Çocukları yaşamın ilk aylarında beslemeye yönelik yapay formüller, fruktoz, glikoz ve diğer karbonhidratların eklenmesiyle yaklaşık yarı seyreltilmiş inek sütü esas alınarak hazırlanır.

Yağlar. Bitkisel gıdalar nadiren yağ bakımından zengindir, ancak bitkisel yağların içerdiği bileşenler insan vücudu için son derece gereklidir. Hayvansal yağlardan farklı olarak bitkisel yağlar, çoklu doymamış yağ asitleri olarak adlandırılan birçok yağ asidi içerir. Bunlar yapılarında çift kimyasal bağ bulunan uzun zincirli yağ asitleridir. Bu tür moleküller, insan hücreleri tarafından, hücreleri agresif moleküllerin ve serbest radikallerin istilasından koruyan, dengeleyici bir rol oynadıkları hücre zarlarını oluşturmak için kullanılır. Bu özelliği sayesinde bitkisel yağlar antikanser, antioksidan ve antiradikal aktiviteye sahiptir. Ek olarak, büyük miktarlarda değerli A ve E vitaminleri genellikle bitkisel yağlarda çözülür.Bitkisel yağların bir diğer avantajı, insan kan damarlarında birikebilen ve sklerotik değişikliklere neden olabilen kolesterolün bulunmamasıdır. Hayvansal yağlar ise aksine önemli miktarda kolesterol içerir, ancak pratikte vitamin ve çoklu doymamış yağ asitleri içermez. Ancak hayvansal yağlar da enerji kaynağının önemli bir bileşenini oluşturdukları için insan vücudu için gereklidir ve ayrıca vücudun kendi yağını emmesine ve işlemesine yardımcı olan lipokininleri de içerirler.

Sincaplar. Bitki ve hayvan proteinleri de bileşimleri bakımından önemli ölçüde farklılık gösterir. Tüm proteinler amino asitlerden oluşmasına rağmen, bu temel yapı taşlarından bazıları insan hücreleri tarafından sentezlenebilirken bazıları sentezlenemez. Bu sonuncuların sayısı azdır, sadece 4-5 türü vardır, ancak bunların yerini hiçbir şey tutamaz, bu yüzden onlara esansiyel amino asitler denir. Bitki besinleri neredeyse hiç esansiyel amino asit içermez; yalnızca baklagiller ve soya fasulyesi az miktarda içerir. Bu arada, bu maddeler et, balık ve diğer hayvansal ürünlerde yaygın olarak temsil edilmektedir. Bazı esansiyel amino asitlerin eksikliği, büyüme süreçlerinin dinamikleri ve birçok işlevin gelişimi üzerinde, en önemlisi çocuğun beyin ve zekasının gelişimi üzerinde keskin bir olumsuz etkiye sahiptir. Bu nedenle erken yaşta uzun süreli yetersiz beslenmeye maruz kalan çocuklar çoğu zaman hayatlarının geri kalanında zihinsel engelli olarak kalırlar. Bu nedenle çocukların hayvansal gıda tüketimini hiçbir zaman kısıtlamaması gerekir: en azından süt, yumurta ve balık. Görünüşe göre aynı durum, Hıristiyan geleneklerine göre 7 yaşın altındaki çocukların oruç tutmaması, yani hayvan gıdasını reddetmesi gerektiği gerçeğiyle de bağlantılı.

Makro ve mikro elementler. Gıda ürünleri, radyoaktif ve ağır metallerin yanı sıra inert gazlar hariç, bilim tarafından bilinen hemen hemen tüm kimyasal elementleri içerir. Karbon, hidrojen, azot, oksijen, fosfor, kalsiyum, potasyum, sodyum ve diğerleri gibi bazı elementler tüm gıda ürünlerinde bulunur ve vücuda çok büyük miktarlarda (günde onlarca ve yüzlerce gram) girer. Bu tür maddelere genellikle şu ad verilir: makro elementler. Diğerleri gıdalarda mikroskobik dozlarda bulunur, bu yüzden onlara eser elementler denir. Bunlar iyot, flor, bakır, kobalt, gümüş ve diğer birçok elementtir. Demir, vücuttaki oksijen transferinde önemli bir rol oynadığından, vücuttaki miktarı oldukça büyük olmasına rağmen, mikro elementler sıklıkla demir içerir. Mikro elementlerden herhangi birinin eksikliği ciddi hastalıklara neden olabilir. Örneğin iyot eksikliği ciddi tiroid hastalığının (guatr adı verilen) gelişmesine yol açar. Demir eksikliği, çocuğun performansını, büyümesini ve gelişimini olumsuz yönde etkileyen bir anemi türü olan demir eksikliği anemisine yol açar. Tüm bu durumlarda, diyette eksik unsurları içeren gıdalar da dahil olmak üzere beslenmenin düzeltilmesi gereklidir. Bu nedenle deniz yosunu - yosunda büyük miktarlarda iyot bulunur, ayrıca mağazalarda iyotlu sofra tuzu satılır. Demir, sığır karaciğerinde, elmalarda ve diğer bazı meyvelerde ve ayrıca eczanelerde satılan Hematogen çocuk şekerlemelerinde bulunur.

Vitaminler, vitamin eksikliği, metabolik hastalıklar. Vitaminler, normalde insan vücudundaki hücreler tarafından üretilmeyen orta büyüklükte ve karmaşık organik moleküllerdir. Vücuttaki biyokimyasal süreçleri düzenleyen birçok enzimin çalışması için gerekli olduğundan vitaminleri gıdalardan almak zorunda kalıyoruz. Vitaminler çok kararsız maddelerdir, bu nedenle yiyecekleri ateşte pişirmek, içerdiği vitaminleri neredeyse tamamen yok eder. Yalnızca çiğ gıdalar gözle görülür miktarlarda vitamin içerir, bu nedenle bizim için ana vitamin kaynağı sebze ve meyvelerdir. Yırtıcı hayvanlar ve neredeyse yalnızca et ve balık yiyen Kuzey'in yerli halkı, çiğ hayvan ürünlerinden yeterli miktarda vitamin alır. Kızartılmış ve haşlanmış et ve balıklarda neredeyse hiç vitamin yoktur.

Vitamin eksikliği, toplu olarak vitamin eksikliği olarak adlandırılan çeşitli metabolik hastalıklarda kendini gösterir. Şu anda keşfedilen yaklaşık 50 vitamin var ve bunların her biri metabolik süreçlerin kendi "bölümünden" sorumlu ve buna göre vitamin eksikliğinden kaynaklanan birkaç düzine hastalık var. İskorbüt, beriberi, pellagra ve bu türden diğer hastalıklar yaygın olarak bilinmektedir.

Vitaminler iki büyük gruba ayrılır: yağda çözünen ve suda çözünen. Suda çözünen vitaminler sebze ve meyvelerde büyük miktarlarda bulunurken, yağda çözünen vitaminler genellikle tohumlarda ve kabuklu yemişlerde bulunur. Zeytin, ayçiçeği, mısır ve diğer bitkisel yağlar, yağda çözünen birçok vitaminin önemli kaynaklarıdır. Bununla birlikte, D vitamini (anti-roasit) esas olarak morina balığının ve diğer bazı deniz balıklarının karaciğerinden elde edilen balık yağında bulunur.

Orta ve kuzey enlemlerinde, ilkbaharda, sonbahardan beri korunan bitkisel besinlerdeki vitamin miktarı keskin bir şekilde azalır ve birçok insan - kuzey ülkelerinin sakinleri - vitamin eksikliği yaşar. Birçok vitamin açısından zengin olan tuzlu ve salamura gıdalar (lahana, salatalık ve diğerleri) bu durumun üstesinden gelmeye yardımcı olur. Ek olarak, vitaminler bağırsak mikroflorası tarafından üretilir, bu nedenle normal sindirimle kişiye en önemli B vitaminlerinin çoğu yeterli miktarlarda sağlanır. Yaşamın ilk yılındaki çocuklarda bağırsak mikroflorası henüz oluşmadığından yeterli miktarda anne sütü, vitamin kaynağı olarak meyve ve sebze suları almalıdırlar.

Günlük enerji, protein, vitamin ihtiyacı. Günde yenen yiyecek miktarı doğrudan metabolik süreçlerin hızına bağlıdır, çünkü yiyeceklerin tüm işlevler için harcanan enerjiyi tamamen telafi etmesi gerekir (Şekil 13). 1 yaş üstü çocuklarda metabolik süreçlerin yoğunluğu yaşla birlikte azalsa da vücut ağırlığındaki artış toplam (brüt) enerji tüketiminin artmasına neden olur. Buna bağlı olarak temel besin maddelerine olan ihtiyaç artar. Aşağıda çocuklar için normal günlük besin, vitamin ve temel mineral alımına ilişkin yaklaşık rakamları gösteren referans tabloları (Tablo 3-6) bulunmaktadır. Tabloların, herhangi bir gıdada bulunan suyun yanı sıra proteinler, yağlar ve karbonhidratlarla ilgili olmayan organik maddeleri (örneğin, kütleyi oluşturan selüloz) dikkate almadan saf maddelerin kütlesini verdiği vurgulanmalıdır. sebzeler).

Pratik ders No. 15.

15 numaralı ders için ödev.

Konu: ENERJİ DEĞİŞİMİ.

Konunun alaka düzeyi.

Biyolojik oksidasyon, her hücrede meydana gelen bir dizi enzimatik işlemdir; bunun sonucunda karbonhidrat, yağ ve amino asit molekülleri sonuçta karbondioksit ve suya ayrılır ve açığa çıkan enerji hücre tarafından adenozin formunda depolanır. trifosforik asit (ATP) ve daha sonra vücudun yaşamında kullanılır (moleküllerin biyosentezi, hücre bölünme süreci, kas kasılması, aktif taşıma, ısı üretimi vb.). Doktor, ATP sentezinin azaldığı hipoenerjetik durumların varlığından haberdar olmalıdır. Bu durumda, ATP'nin makroerjik bağları şeklinde depolanan enerji kullanılarak meydana gelen tüm hayati süreçler zarar görür. Hipoenerjetik durumların en yaygın nedeni doku hipoksisi havadaki oksijen konsantrasyonunun azalması, kardiyovasküler ve solunum sistemlerinin bozulması ve çeşitli kökenlerden anemi ile ilişkilidir. Ek olarak, hipoenerjetik durumlara şunlar neden olabilir: hipovitaminoz biyolojik oksidasyon sürecinde yer alan enzim sistemlerinin yapısal ve fonksiyonel durumunun ihlali ile ilişkili, ayrıca açlık Bu da doku solunumu için substratların yokluğuna yol açar. Ayrıca biyolojik oksidasyon sürecinde süreçleri tetikleyen reaktif oksijen türleri oluşur. peroksidasyon Biyolojik membranların lipitleri. Bu formlara karşı vücudun savunma mekanizmalarını (enzimler, membran stabilizatör etkisi olan ilaçlar - antioksidanlar) bilmek gerekir.

Eğitim ve öğretim hedefleri:

Dersin genel amacı: ATP formunda enerjinin% 70-8'ine kadar oluşmasıyla sonuçlanan biyolojik oksidasyonun seyri, reaktif oksijen türlerinin oluşumu ve bunların zararlı etkileri hakkında bilgi vermek vücutta.

Özel hedefler: yaban turpu ve patateslerde peroksidazı belirleyebilmek; kas süksinat dehidrojenaz aktivitesi.

1. Gelen kontrol bilgi:

1.1. Testler.

1.2. Sözlü anket.

2. Konunun ana soruları:

2.1. Metabolizma kavramı. Anabolik ve katabolik süreçler ve ilişkileri.

2.2. Makroerjik bileşikler. ATP vücutta evrensel bir pil ve enerji kaynağıdır. ATP-ADP döngüsü. Hücrenin enerji yükü.

2.3. Metabolik aşamalar. Biyolojik oksidasyon (doku solunumu). Biyolojik oksidasyonun özellikleri.

2.4. Hidrojen protonlarının ve elektronlarının birincil alıcıları.

2.5. Solunum zincirinin organizasyonu. Solunum zincirindeki taşıyıcılar (CRE).

2.6. ADP'nin oksidatif fosforilasyonu. Oksidasyon ve fosforilasyonun bağlanma mekanizması. Oksidatif fosforilasyon oranı (P/O).

2.7. Solunum kontrolü. Solunum (oksidasyon) ve fosforilasyonun (serbest oksidasyon) ayrılması.

2.8. CPE'de toksik oksijen formlarının oluşumu ve hidrojen peroksitin peroksidaz enzimi tarafından nötrleştirilmesi.

Laboratuvar ve pratik çalışma.

3.1. Yaban turpundaki peroksidazın belirlenmesi için yöntem.

3.2. Patateslerde peroksidazı belirleme yöntemi.

3.3. Kas süksinat dehidrojenaz aktivitesinin belirlenmesi ve aktivitesinin rekabetçi inhibisyonu.

Çıkış kontrolü.

4.1. Testler.

4.2. Durumsal görevler.

5. Literatür:

5.1. Ders materyalleri.

5.2. Nikolaev A.Ya. Biyolojik kimya.-M.: Higher School, 1989., s. 199-212, 223-228.

5.3. Berezov T.T., Korovkin B.F. Biyolojik kimya. - M.: Tıp, 1990.P.224-225.

5.4. Kushmanova O.D., Ivchenko G.M. Biyokimyada pratik dersler için rehber - M.: Medicine, 1983, çalışma. 38.

2. Konunun ana soruları.

2.1. Metabolizma kavramı. Anabolik ve katabolik süreçler ve ilişkileri.

Canlı organizmalar çevreyle sürekli ve ayrılmaz bir bağlantı halindedir.

Bu bağlantı metabolizma sürecinde gerçekleştirilir.

Metabolizma (metabolizma) – vücuttaki tüm reaksiyonların toplamı.

Orta metabolizma (hücre içi metabolizma) - 2 tür reaksiyonu içerir: katabolizma ve anabolizma.

Katabolizma– organik maddelerin nihai ürünlere (CO2, H2O ve üre) parçalanması işlemi. Bu süreç, hem sindirim sırasında hem de hücrelerin yapısal ve fonksiyonel bileşenlerinin parçalanması sırasında oluşan metabolitleri içerir.

Vücut hücrelerindeki katabolizma süreçlerine, oksidasyon reaksiyonları için gerekli olan oksijen tüketimi eşlik eder. Katabolik reaksiyonlar sonucunda vücudun çalışması için gerekli olan enerji açığa çıkar (ekzergonik reaksiyonlar).

Anabolizma- karmaşık maddelerin basit olanlardan sentezi. Anabolik süreçler katabolizma (endergonik reaksiyonlar) sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanır.

Vücudun enerji kaynakları proteinler, yağlar ve karbonhidratlardır. Bu bileşiklerin kimyasal bağlarında bulunan enerji, fotosentez işlemi sırasında güneş enerjisinden dönüştürülmüştür.

Makroerjik bileşikler. ATP vücutta evrensel bir pil ve enerji kaynağıdır. ATP-ADP döngüsü. Hücrenin enerji yükü.

ATP– yüksek enerjili bağlar içeren yüksek enerjili bir bileşiktir; terminal fosfat bağının hidrolizi yaklaşık 20 kJ/mol enerji açığa çıkarır.

Yüksek enerjili bileşikler arasında GTP, CTP, UTP, kreatin fosfat, karbamoil fosfat vb. bulunur. Bunlar vücutta ATP sentezi için kullanılır. Örneğin, GTP + ADP à GSYİH + ATP

Bu süreç denir substrat fosforilasyonu– ekorgonik reaksiyonlar. Tüm bu yüksek enerjili bileşikler, ATP'nin terminal fosfat grubunun serbest enerjisi kullanılarak oluşturulur. Son olarak, ATP enerjisi gerçekleştirmek için kullanılır. çeşitli türler vücutta çalışır:

Mekanik (kas kasılması);

Elektriksel (sinir uyarılarının iletilmesi);

Kimyasal (maddelerin sentezi);

Ozmotik (maddelerin membran boyunca aktif taşınması) – endergonik reaksiyonlar.

Dolayısıyla ATP vücutta doğrudan kullanılan ana enerji donörüdür. ATP, endergonik ve ekzergonik reaksiyonlar arasında merkezi bir konuma sahiptir.

İnsan vücudu vücut ağırlığına eşit miktarda ATP üretir ve her 24 saatte bir bu enerjinin tamamı yok edilir. 1 molekül ATP bir hücrede yaklaşık bir dakika boyunca “yaşar”.

ATP'nin bir enerji kaynağı olarak kullanılması, yalnızca organik bileşiklerin oksidasyon enerjisi nedeniyle ATP'nin ADP'den sürekli sentezi koşuluyla mümkündür. ATP-ADP döngüsü biyolojik sistemlerde enerji alışverişinin temel mekanizmasıdır ve ATP evrensel "enerji para birimidir".

Her hücrenin elektrik yükü eşittir

[ATP] + ½[ADP]

[ATP] + [ADP] + [AMP]

Hücre yükü 0,8-0,9 ise, hücredeki adenil fonunun tamamı ATP formunda sunulur (hücre enerjiye doyurulur ve ATP sentezi süreci gerçekleşmez).

Enerji kullanıldıkça ATP, ADP'ye dönüştürülür, hücre yükü 0'a eşitlenir ve ATP sentezi otomatik olarak başlar.