Dodaj do listy

Metabolizm, procesy trawienne i zaburzenia odżywiania się

Fizjologia jest to nauka o czynnościach życiowych komórek i organizmów, ich przebiegu i prawidłowościach. Organizmy autotroficzne wbudowują drobne, niezasobne w energię cząsteczki dwutlenku węgla, jony wodoru, siarczanów, azotanów, wapnia i in. do złożonych cząsteczek, które zwą się związkami organicznymi. Do tego procesu potrzebna jest energia słoneczna lub chemiczna. Energia jest kumulowana w wiązaniach chemicznych. Może być użyta w momencie, gdy cząsteczki ulegną utlenieniu pod kontrolą komórki i związana w ATP. Ten z kolei może aktywować białko enzymatyczne, kurczliwe lub kanałowe, aby została przeprowadzona swoista reakcja, skurczył się mięsień, zakończył podział komórki czy nerw uzyskał pobudliwość. Stabilność cząsteczki białka wymaga odpowiednich warunków: uwodnienia, temperatury i stężenia jonów. Tak zatem procesy syntezy, budowania (anaboliczne) następują w każdej żywej komórce naprzemiennie z procesami rozkładu (katabolicznymi) składając się na metabolizm, będący swoistą "tkaniną", w której "nici" anaboliczne przeplatają się z katabolicznymi: pierwsze dostarczają drugim surowca, te ostatnie zaś energii. Przemiany metaboliczne tworzą w komórce szlaki, które tropią biochemicy. Szlaki składają się ze związków chemicznych (kolejne powstają z poprzednich, czyli mówiąc poprawnie są produktami, a zarazem substratami w kolejnej reakcji, której produkt znów staje się substratem w innej reakcji itd.) Tak na przykład glukoza Glukoza cukier gronowy - cukier prosty, zawiera sześć atomów węgla - heksoza. Jest najczęściej wykorzystywana jako substrat oddechowy, czyli jest źródłem energii. Wchodzi w skład dwucukrów i wielocukrów takich,... Czytaj dalej Słownik biologiczny jest zamieniana w cytoplazmie w glukozo-6- fosforan, ten we fruktozo-6-fosforan, następnie we fruktozo-1,6-difosforan, aldehyd 3-fosfoglicerynowy, kwas 1,3-difosfoglicerynowy, kwas 3-fosfoglicerynowy, kwas 2-fosfoglicerynowy, kwas fosfoenolopirogronowy i w końcu w kwas pirogronowy. Ten transportowany jest przez specjalne białko przenośnikowe do wnętrza mitochondrium, tam dekarbokslowany, sprzęgany z kwasem szczawiooctowym w kwas cytrynowy, itd, itd. Reakcje muszą być przeprowadzone precyzyjnie, żeby powstały takie a nie inne produkty, a substraty specyficznie "wyłapywane". Nie chce się wierzyć, że za zgranie tego wszystkiego nie odpowiada jakaś inteligentna istotka, siedząca w środku komórki. Tylko że miałaby ogromnie, ogromnie wiele pracy na głowie… W praktyce załatwiają to za nią enzymy, są to cząsteczki białka wyspecjalizowane w przeprowadzaniu konkretnych reakcji, do których potrafią sobie "dobierać" właściwe substraty. Oczywiście zajmują ściśle przypisane im miejsca, akurat tam, gdzie są potrzebne. Np. enzymy Enzymy białkowe biokatalizatory, zwiększające szybkość reakcji biochemicznych na drodze specyficznej aktywacji substratów. Enzymy obniżają energię aktywacji reakcji chemicznych i w efekcie zwiększają... Czytaj dalej Słownik biologiczny przeprowadzające reakcję krzepnięcia krwi działają tylko w okolicy, gdzie naczynie krwionośne uległo przerwaniu. Wszystkie reakcje "przeprowadzane" mogłyby przez przypadek zajść w każdym niemal miejscu organizmu, ale prawdopodobieństwo tego jest bliskie zera. Enzymy ułatwiają więc zajście procesów chemicznych, które dla danych substratów są możliwe, ale znikomo mało prawdopodobne. Takie "ułatwianie" nazywamy katalizą enzymatyczną, a enzymy katalizatorami biologicznymi. Każdy enzym katalizuje "swoją własną" reakcję, są też enzymy mogące przeprowadzać po prostu jeden typ reakcji, a substraty mogą być różne. Enzymy po prostu "wyłapują" z roztworu komórkowego substancje do których "pasują" (jak klucz Klucz Klucz symbolizuje władzę, powagę, dozór, życie, wierność, opiekę, wyzwolenie, wtajemniczenie, wiedzę, tajemnicę, dyskrecję, rozwagę, ostrożność.
Starożytność Biblia, Stary Testament...
Czytaj dalej Słownik symboli literackich
do zamka) i zbliżają je do siebie (bez nich byłoby to nierealne), czasami w specjalny sposób dodatkowo "naginają", aby je "dopasować" do siebie. Cudzysłów bierze się stąd, że wszystko to dzieje się w skali molekularnej i zjawiska znane nam z życia codziennego są tylko dalekim przybliżeniem tego, co się tu naprawdę dzieje. Enzym bierze więc udział w reakcji, ale sam się nie zużywa, po prostu "wypuszcza" gotowy produkt i zaraz potem "łapie" kolejne substraty. W bezpośredni kontakt z substratami (lub jednym, to zależy od enzymu) wchodzi nie cały enzym, lecz pewien fragment jego cząsteczki ("zamek"), który nazywa się centrum aktywnym. Przypuszcza się, że sam enzym też musi nieco się "napiąć", aby uchwycić substrat, toteż nieraz mówi się raczej o modelu "ręki i rękawiczki". Dzięki temu enzymy mogą reagować z cząsteczkami podobnymi do substratów, lecz nie identycznymi, np. z lekami.

Enzymy są dzielone na kilka klas, odpowiadających głównym typom przeprowadzanych reakcji. Wśród enzymów należących do klasy hydrolaz znajdują się najważniejsze enzymy trawienne. Enzymy te rozkładają poszczególne typy złożonych składników odżywczych, zużywając cząsteczkę wody na rozerwanie każdego wiązania. Amylazy trawią wiązani glikozydowe w cząsteczkach wielocukrów, jak skrobia lub glikogen. Zawarta w ślinie amylaza ślinowa rozkłada np. skrobię na fragmenty złożone z kilku reszt glukozy. Podobnie działa amylaza trzustkowa. Pierwsza z nich potrzebuje pH obojętnego, jakie właśnie jest w ślinie, druga alkalicznego, typowego dla dwunastnicy. W jelicie cienkim maltoza (glukoza+glukoza) zostaje ostatecznie rozłożona na dwie cząsteczki glukozy przez enzym maltazę. Podobnie inne dwucukry Dwucukry disacharydy.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
znajdujące się w diecie, tzn. sacharoza (glukoza+fruktoza → glukoza i fruktoza; enzym sacharaza) i laktoza (glukoza+galaktoza → glukoza i galaktoza; enzym laktaza). Jednocukry wchłaniane są w jelicie cienkim do krwi, stąd żyłą wrotną przedostają się do wątroby. Hormon trzustki insulina utrzymuje na stałym poziomie zawartość we krwi glukozy, która jest najliczniejszym jednocukrem. Uwalnia ją stopniowo z rezerwy glikogenu (glikogen = glukoza+glukoza+ … + glukoza; cząsteczka jest rozgałęziona, przez co łatwo enzymom "urywać" lub "dokładać gałązki" w zależności od potrzeb) przechowywanej w wątrobie. Proces uwalniania glukozy z glikogenu nosi nazwę glikogenolizy, proces odwrotny (wbudowywania) glikogenogenezy. Z kolei przebudowa jakiejś innej cząsteczki organicznej na cząsteczkę glukozy nosi nazwę glikoneogenezy i również dokonuje się w wątrobie. Duże nadwyżki glukozy mogą być przekształcane w tłuszcze obojętne i magazynowane między narządami wewnętrznymi i pod skórą.

Białka rozkładane są przez proteazy, z których jako pierwsza działa wydzielająca się w żołądku pepsyna. Ten enzym działa tylko w bardzo kwaśnym pH, toteż komórki okładzinowe żołądka produkują kwas solny. Wydzielane białko jest nieaktywne (pepsynogen) i dopiero pod wpływem pH zamienia się w enzym. Tnie wewnętrzne wiązania peptydowe, dzieląc łańcuchy białka na fragmenty, jest to więc endopeptydaza. Powstałe fragmenty są dalej trawione w dwunastnicy i jelicie cienkim, a produktami są coraz mniejsze peptydy. Enzymy proteolityczne działające w dwunastnicy i jelicie cienkim produkowane są przez trzustkę. Należą do nich endopeptydazy trypsynachymotrypsyna oraz egzopeptydazy, odcinające po jednym aminokwasie z końca łańcucha peptydowego, karboksylowego C-końca (karboksypeptydaza) lub aminowego N-końca (aminopeptydaza). W ten sposób białka ulegają stopniowo całkowitemu strawieniu, a ostatecznymi produktami są aminokwasy, wchłaniane do krwi. W celu zabezpieczenia trzustki przed samostrawieniem wydzielany jest nieaktywny trypsynogen, a przez dwunastnicę enzym enterokinaza. Pod jego wpływem powstaje aktywna trypsyna, która z kolei przeobraża chymotrypsynogen w chymotrypsynę.

Trawienie tłuszczów wymaga wstępnego emulgowania. Wylejmy na powierzchnię wody plamę oleju jadalnego, następnie wkrapiając kilka kropli płynu do mycia naczyń. Plama pozornie zniknie, a faktycznie rozpadnie się na kuleczki mikroskopijnej wielkości. Substancje chemiczne można z grubsza podzielić na mieszające się z wodą lub z tłuszczami. Wszystkie enzymy trawienne zaliczają się do substancji hydrofilnych. Enzymy trawiące tłuszcze nazywamy lipazami. Emulgacja przez żółć umożliwia lipazom dostęp do cząsteczek tłuszczu. Lipazy są wydzielane głównie przez trzustkę. Hydrolizują cząsteczki triacylogliceroli na monoacyloglicerol/glicerol i wolne kwasy tłuszczowe. Produkty hydrolizy, wolne kwasy tłuszczowe i drobnocząsteczkowe lipidy wchłaniane są przez enterocyty jelita. Tutaj wolne kwasy tłuszczowe kierowane są do żyły wrotnej, a z monoacyloglicerolu syntetyzowany jest znowu triacyloglicerol. Jest ona pakowany w mikrostruktury kształtu kulistego zwane chylomikronami, które powstają już w jelitowych naczyniach limfatycznych. Z prądem limfy dostają się do krwi. We krwi specjalne enzymy hydrolizują je na glicerol Glicerol gliceryna - alkohol trójwodorotlenowy zawierający trzy atomy węgla. Nazwa systematyczna: propanotriol. Estry glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych to tłuszcze właściwe, a gdy jedna z grup hydroksylowych... Czytaj dalej Słownik biologiczny i wolne kwasy tłuszczowe. Ten pierwszy trafia do wątroby i jest "przerabiany" na dowolną inną cząsteczkę lub spalany, kwasy tłuszczowe natomiast trafiają np. do mięśni, gdzie stają się wysokoenergetycznym paliwem, lub do tkanki tłuszczowej, gdzie znów wchodzą w skład tłuszczów obojętnych. Odpowiednim przemianom związanym z wchłanianiem w jelicie podlegają też inne rodzaje tłuszczów (cholesterol i inne sterydy, lecytyna, fosfolipidy). Wątroba pełni doniosłą rolę nie tylko w gospodarce lipidami, ale też cukrami (wiązanie lub uwalnianie glukozy, rozkładanie nadwyżki aminokwasów, synteza białek, witamin, mocznika, rozkład i neutralizacja trucizn i leków). Dietetyka jest dziedziną wiedzy z pogranicza biochemii, higieny, fizjologii człowieka i technologii żywienia, a nawet psychologii. Składniki pokarmowe powinny być spożywane w ilościach zależnych od ich wartości kalorycznej, płci, pory roku czy stanu fizjologicznego (ciąża, laktacja). Dietetyka ustala minimalne, optymalne i maksymalne dzienne normy zawartości w pożywieniu głównych nutrientów: węglowodanów, tłuszczów, białka roślinnego (niepełnowartościowego) i zwierzęcego (pełnowartościowego), witamin i minerałów. Kluczowym zagadnieniem jest taka kompozycja posiłków, żeby nie tylko spełniały normy dietetyczne, ale były też smaczne ("zjadliwe"). Osobnym zagadnieniem jest dobór diet specjalnych (przed- i pooperacyjnych, cukrzycowych, niskocholesterolowych) i indywidualnych (w oparciu o stan zdrowia konkretnego pacjenta). Coraz więcej zainteresowania przyciągają choroby wiążące ze sobą procesy odżywcze i nerwowe. Jak wiadomo, spotykają się one niejako w mózgu, w ośrodku głodu i sytości, i tam też być może trzeba szukać źródła chorób. Należy do nich anoreksja, polegająca na patologicznym wstrzymywaniu się od przyjmowania pokarmu. Jest szczególnie częsta u dziewcząt w wieku po pokwitaniowym i dwudziestolatek. Może przyjmować różne formy, np. wyliczania kalorii spożywanych posiłków, wstrzymywania się od wybranych posiłków. Z czasem pogłębia się, prowadzi do depresji i wycieńczenia, nieraz nieodwracalnego mimo wysiłków lekarzy. Bulimia jest odmianą anoreksji, objawiającą się prowokowaniem wymiotów po spożyciu posiłków. Najbardziej wyrazista bulimia Bulimia zaburzenie polegające na niepohamowanym apetycie i przyjmowaniu dużych ilości pokarmu przez krótki okres przy jednoczesnym stosowaniu środków przeczyszczających i wymiotnych. Leczenie bulimii musi... Czytaj dalej Słownik biologiczny przyjmuje postać nerwowego objadania się z następującym potem prowokowaniem wymiotów (fizycznie lub farmakologicznie). Głównym powikłaniem są nadżerki śluzówki i możliwe powikłania (np infekcje bakteryjne), osoby chore (głównie dziewczęta i młode kobiety) mogą nie mieć niedowagi, lecz przeciwnie nawet nadwagę. Choroby wiąże się z predyspozycjami genetycznymi, m.in. stwierdzono współwystępowanie anoreksji i bulimii w tych samych rodzinach. Co ciekawe, również otyłość ma silne podłoże genetyczne i związana jest z mutacjami genów zawiadujących przemianami tłuszczów, w wyniku których mózg jest nieprawidłowo informowany o zapotrzebowaniu energetycznym. Wrzody żołądka spowodowane są nieregularnym przyjmowaniem posiłków, a zwłaszcza dużymi pomiędzy nimi przerwami. Prawdopodobieństwo choroby zwiększa stres, przemęczenie, przepracowanie, nadmierna i nieprzerwana aktywność układu współczulnego. Początkowo lekkie ubytki w warstwie śluzu pokrywającego żołądek i dwunastnicę wywołują uczucie bólu. Gdy nadżerka obejmie mięśnie, pojawiają się krwawe stolce i coraz silniejsze boleści. Najczarniejszym scenariuszem choroby (zwłaszcza nie leczonej) jest przebicie przez wrzód żołądka na wylot, rozlanie się skażonej bakteriami i kwaśnej treści pokarmowej po jamy otrzewnej i ogólna sepsa połączona z zapaścią sercowo - naczyniową.