Енергетичний метаболізм - огляд тем ScienceDirect
Пов’язані терміни:
- Глюкоза
- Жирні кислоти
- Лептин
- Ейкозаноїдний рецептор
- Ферменти
- Аденозинтрифосфат
- Інсулін
- Мітохондрія
- Окислювальний стрес
- Білок
Завантажити у форматі PDF
Про цю сторінку
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕТАБОЛІЗМ
Енергетичний метаболізм є центральним для життя, а головна функція дихальної системи - підтримка аеробних обмінних процесів в організмі. Незважаючи на цю важливу роль, енергетичний метаболізм погано інтегрований у діагностичну хронічну хворобу дихальних шляхів. Підвищена увага протягом останнього десятиліття була зосереджена на внеску енергетичного дисбалансу в патогенез втрати ваги, особливо у хворих на хронічну обструктивну хворобу легенів (ХОЗЛ). Кількість факторів сприяє кількості енергії, витраченої людиною: витрати енергії у спокої, фізична активність і меншою мірою термогенез, спричинений дієтою. Стаття стосується, зокрема, витрат енергії у спокої, а також загальних добових витрат енергії, виміряних у хворих на ХОЗЛ. Детально обговорюються фактори, що відповідають за збільшення витрат енергії у спокої, а також загальних витрат енергії. Споживання їжі, а також використання їжі є важливими компонентами для підтримки енергетичного балансу. Недавній прогрес у галузі енергетичного гомеостазу виявляє складність регуляторної нейроендокринної мережі. Детально розглядається роль анорексигенного та адипостатичного гормону лептину.
Енергетичний обмін
Метаболізм глікогену
Еритроцити та мозок мають абсолютну потребу в глюкозі для енергетичного обміну. Глюкоза всмоктується з кишечника лише на 2–3 год після їжі, і тому для підтримки постійного рівня глюкози в крові має існувати інше джерело глюкози. Коли рівень глюкози в крові підвищується після їжі, печінка може поглинати велику кількість глюкози, де вона перетворюється на глюкозо-6-фосфат, який може використовуватися для синтезу глікогену (глікогенезу). Коли запаси глікогену заповнені, глюкоза-6-фосфат може вступити в гліколіз або бути використаним для синтезу гліцерину для утворення жиру. Коли рівень глюкози в крові знижується, під час голодування між прийомами їжі глікоген розщеплюється в печінці та виділяється глюкоза (глікогеноліз). Під час голодування глікоген розщеплюється шляхом видалення одиниць глюкози у вигляді глюкози-1-фосфату з багатьох кінців молекули. Потім він ізомеризується до глюкозо-6-фосфату. Тільки печінка може виділяти вільну глюкозу, оскільки в м’язовій тканині не вистачає глюкозо-6-фосфатази. Вільна глюкоза, що виділяється печінкою, призначена для використання мозку та еритроцитів.
Глюкоза-6-фосфат, що виділяється в м’язовій тканині з глікогену, може потрапляти безпосередньо в гліколіз для виробництва енергії м’язом. Альтернативно, він може метаболізуватися до пірувату, а потім переамінуватися в аланін, який експортується з м’язів до печінки, де його можна використовувати як субстрат для глюконеогенезу.
У таблиці 2 наведено відносну важливість шляхів метаболізму енергії в різних тканинах тіла.
Таблиця 2. Короткий зміст відносної важливості різних метаболічних шляхів у посередницькому метаболізмі в різних тканинах
| Мозок | 25% споживання базального O2 |
| Метаболізує лише глюкозу, за винятком тривалого голодування, коли вона може адаптуватися до засвоєння та метаболізму кетонів | |
| Кров | У зрілих еритроцитів немає мітохондрій: енергія від анаеробного гліколізу: глюкоза → лактат |
| М'язи | Переважно метаболізують жирні кислоти та кетони, що виробляються з печінки. |
| Анаеробний гліколіз глюкози із запасів глікогену | |
| Аеробне дихання глюкози глікогеном або жирними кислотами/кетонами | |
| Печінка | Переважно окислення амінокислот для утворення АТФ |
| Найважливіша тканина для підтримки глюкози в крові шляхом глюконеогенезу з амінокислот і лактату (через цикл Корі) та гліцерину, а також через розпад запасів глікогену | |
| Синтез жирних кислот та синтез ліпопротеїдів для транспорту | |
| Виробництво кетонів в обігу | |
| Ділянка пентозо-фосфатного шляху для утворення НАДФН + Н + | |
| Жирова тканина | Призначений для зберігання жиру |
| Може синтезувати жир з глюкози | |
| Нирки | Глюконеогенез |
| Окислення амінокислот для утворення АТФ |
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕТАБОЛІЗМ
Резюме
Як описано в попередніх абзацах, людина отримує свою енергію з їжею. Потрапляючи в організм, макромолекули, що знаходяться в їжі, зазнають низку дегенеративних реакцій, що дають необхідні субстрати, щоб сприяти продовженню процесу, відомого як енергетичний метаболізм. Результатом цієї дуже точної серії хімічних та біологічних реакцій є перетворення енергії у вільному вигляді в енергію, яка може бути повністю використана людським організмом. Вуглеводи розкладаються до простих цукрів, жири - до жирних кислот, а білки - до амінокислот. Зрештою, повне окислення цих молекул дає ацетил КоА, який діє як зв'язок із циклом ТСА.
У циклі TCA ацетил КоА повністю окислюється до СО2 та Н2О. Протягом усього циклу виділяються атоми водню та їх електрони. Потім атоми водню зв’язуються з іншими сполуками, в результаті чого утворюються три молекули NADH, одна FADH2 та одна GTP. Ці нові молекули містять енергію, спочатку знайдену в ацетил КоА. Для виробництва АТФ NADH і FADH2 переносять електрони з циклу ТСА через електронно-транспортний ланцюг, відомий як окисне фосфорилювання. Процес закінчується виробництвом АТФ та H2O. Зміна окисного фосфорилювання може погіршити виробництво АТФ і натомість розсіювати енергію у вигляді тепла. За це відповідають роз’єднуючі білки.