Régulation de la teneur en nutriments dans le corps. Le métabolisme est la fonction principale du corps humain. Régulation du métabolisme dans le corps lui-même

01.04.2024

Ce chapitre présente des questions générales régulation neurohumorale du métabolisme et de l'énergie dans l'organisme et, principalement, la régulation du métabolisme. Le but ultime de la régulation du métabolisme et de l'énergie est de répondre aux besoins du corps, de ses organes, tissus et cellules individuelles en énergie et en substances diverses en fonction du niveau d'activité fonctionnelle. Dans un organisme complet, il est toujours nécessaire de coordonner les besoins métaboliques généraux avec les besoins de la cellule d’un organe ou d’un tissu. Cette coordination est obtenue grâce à la répartition entre les organes et les tissus de substances provenant de l'environnement et synthétisées au sein de l'organisme.

Métabolisme la circulation à l’intérieur du corps n’est pas directement liée à l’environnement. Les nutriments doivent être obtenus sous forme moléculaire à partir des aliments présents dans le tractus gastro-intestinal avant de pouvoir entrer dans les processus métaboliques. L'oxygène nécessaire à l'oxydation biologique doit être obtenu à partir de l'air des poumons, délivré au sang, lié à l'hémoglobine et transporté par le sang vers les tissus. Les muscles squelettiques, étant l’un des puissants consommateurs d’énergie du corps, servent également au métabolisme et à l’énergie, assurant la recherche, la consommation et la transformation des aliments. Le système excréteur est directement lié au métabolisme et à l’énergie. Ainsi, la régulation du métabolisme et de l’énergie est multiparamétrique, incluant les systèmes de régulation de nombreuses fonctions corporelles (par exemple la respiration, la circulation sanguine, l’excrétion, l’échange thermique, etc.).

Le rôle du centre dans la régulation du métabolisme et l'énergie sont jouées par les noyaux de l'hypothalamus. Ils sont directement liés à la génération de sensations de faim et de satiété, à l’échange thermique et à l’osmorégulation. L'hypothalamus contient des neurones polysensoriels qui répondent aux changements de concentration de glucose, d'ions hydrogène, de température corporelle, de pression osmotique, c'est-à-dire les constantes homéostatiques les plus importantes de l'environnement interne du corps. Dans les noyaux de l'hypothalamus, l'état de l'environnement interne est analysé et des signaux de contrôle sont générés qui, grâce à des systèmes efférents, adaptent le cours du métabolisme aux besoins de l'organisme.

Comme liens du système de régulation métabolique efférent Les divisions sympathiques et parasympathiques du système nerveux autonome sont utilisées. Les médiateurs libérés par leurs terminaisons nerveuses ont un effet direct ou indirect sur la fonction et le métabolisme des tissus. Sous l’influence contrôlante de l’hypothalamus, le système endocrinien est localisé et utilisé comme système efférent de régulation du métabolisme et de l’énergie. Les hormones de l'hypothalamus, de l'hypophyse et d'autres glandes endocrines ont un effet direct sur la croissance, la reproduction, la différenciation, le développement et d'autres fonctions des cellules. Les hormones participent au maintien du niveau requis de substances telles que le glucose, les acides gras libres et les minéraux dans le sang.

Énergie chimique des nutriments utilisé pour la resynthèse de l'ATP, effectuant tous les types de travaux et de processus se produisant à l'intérieur de la cellule. Par conséquent, les effecteurs les plus importants par lesquels s’exerce l’effet régulateur sur le métabolisme et l’énergie sont les cellules des organes et des tissus. La régulation métabolique consiste à influencer la vitesse des réactions biochimiques se produisant dans les cellules.

Les effets les plus courants des influences réglementaires sur la cellule se trouvent des changements dans l'activité catalytique des enzymes et leur concentration, l'affinité de l'enzyme et du substrat, ainsi que les propriétés du microenvironnement dans lequel les enzymes fonctionnent. La régulation de l'activité enzymatique peut être réalisée de différentes manières. Le « réglage fin » de l'activité catalytique des enzymes est obtenu grâce à l'influence de substances - modulateurs, qui sont souvent les métabolites eux-mêmes.

Le métabolisme de la cellule dans son ensemble est impossible sans l’intégration de nombreuses transformations biochimiques. Cette intégration est assurée principalement à l'aide des adénylates, qui participent à la régulation d'éventuelles transformations métaboliques de la cellule.

Intégration du métabolisme des protéines, les graisses et les glucides de la cellule sont évacués via des sources d'énergie communes. Dans la biosynthèse de tous les composés organiques simples et complexes, macromolécules et structures supramoléculaires, l'ATP est utilisé comme source d'énergie générale, qui fournit de l'énergie pour les processus de phosphorylation, ou NAD H, NADP H, qui fournissent de l'énergie pour la réduction des composés oxydés d'autres substances. Tous les processus anabolisants qui nécessitent une consommation d'énergie sont en compétition pour la réserve énergétique totale de la cellule obtenue par catabolisme. Par exemple, lorsque le foie synthétise du glucose à partir du lactate et des acides aminés (gluconéogenèse), il ne peut pas synthétiser simultanément les graisses et les protéines. La gluconéogenèse s'accompagne de la dégradation des protéines et des graisses dans le foie et de l'oxydation des acides gras résultants, ce qui conduit à la libération de l'énergie nécessaire à la synthèse de l'ATP et du NADH, nécessaires à la gluconéogenèse.

Une autre manifestation d’intégration transformations métaboliques des protéines, les graisses et les glucides dans la cellule sont l'existence de précurseurs communs et de produits métaboliques intermédiaires communs. L’acétyl-CoA est un intermédiaire métabolique courant. Les voies finales les plus importantes pour la transformation des substances dans la cellule sont le cycle de l'acide citrique et les réactions de la chaîne respiratoire qui se produisent dans les mitochondries. Le cycle de l'acide citrique est la principale source de CO2 pour les réactions ultérieures de gluconéogenèse, la synthèse des acides gras et de l'urée.

Un des mécanismes de coordination besoins métaboliques généraux du corps aux besoins de la cellule s'ajoutent des influences nerveuses et hormonales sur les enzymes clés. Les traits caractéristiques de ces enzymes sont : la position au début de la voie métabolique à laquelle appartient l'enzyme ; proximité de localisation ou d'association avec son substrat ; répondant non seulement à l’action des régulateurs métaboliques intracellulaires, mais également aux influences nerveuses et hormonales extracellulaires.

Exemples d'enzymes clés sont la glycogène phosphorylase, la phosphofructokinase, la lipase. Leur rôle dans les processus de régulation métabolique est notamment visible dans la préparation de l’organisme au « combat ou à la fuite ». Lorsque le niveau d'adrénaline dans le sang augmente jusqu'à 10-9 M dans ces conditions, il se lie aux récepteurs adrénergiques de la membrane plasmique et active l'adénylate cyclase, qui catalyse la conversion de l'ATP en AMP cyclique. Ce dernier active la glycogène phosphorylase, ce qui améliore considérablement la dégradation du glycogène dans le foie.

Le processus de glycogénolyse dans les muscles peut être activé simultanément par le système nerveux et les catécholamines. Cet effet est obtenu grâce à la participation des ions Ca2+, qui se lient à la calmoduline, qui est une sous-unité de la phosphorylase. Il est activé et conduit à la mobilisation du glycogène. Le mécanisme nerveux de mobilisation du glycogène passe par moins d’étapes intermédiaires que le mécanisme hormonal. Cela atteint sa vitesse.

Satisfaction besoins énergétiques du corps En accélérant les processus intracellulaires, la dégradation des triglycérides dans les tissus adipeux est obtenue en activant la lipase hormono-sensible. Une augmentation de l'activité de cette enzyme (adrénaline, noradrénaline, glucagon) conduit à la mobilisation des acides gras libres, qui sont le principal substrat énergétique de l'oxydation des muscles lors d'un travail intense et prolongé.

La transition des organes et des tissus d'un niveau d'activité fonctionnelle à un autre s'accompagne toujours de changements correspondants dans leur trophisme (nutrition). Par exemple, avec une contraction réflexe des muscles squelettiques, le système nerveux exerce non seulement un effet déclencheur, mais également un effet trophique en augmentant le flux sanguin local et le taux métabolique de ceux-ci. Une augmentation de la force des contractions myocardiques sous l'influence du système nerveux sympathique est assurée par une augmentation simultanée du flux sanguin coronaire et du métabolisme dans le muscle cardiaque. L'influence du système nerveux sur le trophisme des muscles squelettiques est attestée par le fait que la dénervation musculaire entraîne une atrophie progressive des fibres musculaires. Le rôle le plus important dans la mise en œuvre de la fonction trophique du système nerveux est joué par son département sympathique. Grâce au système sympatho-surrénalien, on obtient non seulement l'activation du métabolisme et de l'énergie dans la cellule.

Norépinéphrine et adrénaline, dont la libération dans la circulation sanguine augmente lorsque le système nerveux sympathique est excité, provoque une augmentation de la profondeur de la respiration, dilate les muscles des bronches, ce qui favorise l'apport d'oxygène au sang. L'adrénaline, ayant un effet inotrope et chronotrope positif sur le cœur, augmente le volume sanguin infime et augmente la pression artérielle systolique. En raison de l'activation de la respiration et de la circulation sanguine, l'apport d'oxygène aux tissus augmente.

42. Métabolisme énergétique

Respiration cellulaire. Libération de l'énergie potentielle des liaisons chimiques. Les substances organiques formées au cours du processus de photosynthèse et l'énergie chimique qu'elles contiennent servent de source de substances et d'énergie pour les fonctions vitales de tous les organismes. Cependant, l'utilisation des substances organiques créées par les plantes vertes par les animaux, les champignons et de nombreuses bactéries, ainsi que la synthèse à partir de celles-ci de composés spécifiques à chaque type ne sont possibles qu'après des transformations préalables, qui consistent en la décomposition de ces substances complexes en monomères. et substances de faible poids moléculaire : polysaccharides - en monosaccharides, protéines - en acides aminés, acides nucléiques - en nucléotides, graisses - en acides carboxyliques supérieurs et glycérol. Il en va de même pour l'énergie contenue dans les substances organiques. Étant contenu dans des liaisons chimiques, il n’est pas disponible pour une utilisation directe par les cellules, y compris les cellules végétales, qui convertissent cette énergie lumineuse en énergie chimique. Pour ce faire, l’énergie potentielle des molécules organiques doit être libérée et convertie sous une forme utilisable. La formation et l'accumulation d'énergie disponible pour la cellule se produisent au cours du processus respiration cellulaire. Pour effectuer la respiration cellulaire, la plupart des organismes ont besoin d'oxygène - dans ce cas, ils parlent de aérobique respirer ou aérobique libération d'énergie. Cependant, certains organismes peuvent obtenir de l'énergie à partir de la nourriture sans utiliser l'oxygène libre de l'atmosphère, c'est-à-dire selon un processus appelé anaérobie respiration ( anaérobie libération d'énergie).

Ainsi, les matières premières pour la respiration sont des molécules organiques riches en énergie, pour la formation desquelles de l'énergie a été dépensée à un moment donné. La principale substance utilisée par les cellules pour obtenir de l’énergie est le glucose.

Respiration aérobie (oxygène). Le processus de respiration aérobie peut être divisé en plusieurs étapes successives. Première étape - préparation, ou étape de digestion, impliquant la décomposition des polymères en monomères. Ces processus se produisent dans le système digestif des animaux ou dans le cytoplasme des cellules. A ce stade, il n’y a pas d’accumulation d’énergie dans les molécules d’ATP.

Étape suivante - sans oxygène ou incomplet. Cela se produit dans le cytoplasme des cellules sans la participation de l'oxygène. A ce stade, le substrat respiratoire subit une dégradation enzymatique. Un exemple d'un tel processus est glycolyse- dégradation du glucose sans oxygène en plusieurs étapes. Dans les réactions de glycolyse, une molécule de glucose à six carbones (C6) est divisée en deux molécules d'acide pyruvique (C3). Dans ce cas, quatre atomes d'hydrogène sont séparés de chaque molécule de glucose et deux molécules d'ATP sont formées. sont attachés au transporteur NAD (nicotinamide adénine dinucléotide), qui passe dans sa forme réduite NAD - H + H+ (NAD est très similaire au NADP, c'est-à-dire le transporteur d'atomes d'hydrogène pendant la photosynthèse).

La réaction totale de glycolyse a la forme :

La production d'énergie utile de cette étape est de deux molécules d'ATP, soit 40 % ; 60 % sont dissipés sous forme de chaleur. La chose la plus importante est oxygèneétape de respiration aérobie. Il se produit dans les mitochondries et nécessite la présence d'oxygène. Produit de glycolyse - acide pyruvique- contient une partie importante de l'énergie et sa libération ultérieure s'effectue dans les mitochondries. Ici, l'acide pyruvique subit une dégradation enzymatique

Le dioxyde de carbone est libéré des mitochondries dans le cytoplasme cellulaire puis dans l'environnement. Les atomes d'hydrogène acceptés par le NAD et le FAD (flavine adénine dinucléotide coenzyme) entrent dans une chaîne de réactions dont le résultat final est la synthèse de l'ATP. Cela se produit dans l'ordre suivant (Fig. 1.22) :

Riz. 1.22.Schéma du transfert de protons et d'électrons à travers la membrane interne de la mitochondrie pendant la phase oxygène de la respiration cellulaire (chaîne de transport d'électrons).

les atomes d'hydrogène sont séparés du NAD et du FAD et capturés par des porteurs intégrés dans la membrane interne des mitochondries, où leur oxydation se produit :
H+ est transporté par des porteurs jusqu'à la surface externe des crêtes et s'accumule dans l'espace intermembranaire, formant un réservoir de protons ;
les électrons des atomes d'hydrogène (e-) reviennent à travers la chaîne des enzymes respiratoires dans la matrice et rejoignent les atomes d'oxygène, qui pénètrent constamment dans la mitochondrie. Les atomes d'oxygène deviennent chargés négativement :
Une différence de potentiel se produit à travers la membrane. Lorsque la différence de potentiel atteint 200 mV, un canal protonique commence à fonctionner dans les molécules de l'enzyme ATP synthétase, qui sont intégrées dans la membrane interne ;
à travers le canal protonique, H- retourne dans la matrice mitochondriale, créant un niveau d'énergie élevé, dont la majeure partie est consacrée à la synthèse de l'ATP à partir de l'ADP et de l'acide phosphorique, et les protons se combinent avec des particules d'oxygène chargées négativement, formant de l'eau - la seconde produit final de la respiration cellulaire :

Ainsi, l’oxygène entrant dans les mitochondries est nécessaire à l’attachement des électrons puis des protons. En l'absence d'oxygène, les processus associés au transport des protons et des électrons dans les mitochondries s'arrêtent et, par conséquent, l'étape sans oxygène ne peut pas se produire, puisque tous les porteurs d'atomes d'hydrogène sont chargés. La respiration aérobie, y compris les phases sans oxygène et avec oxygène, peut être exprimée par l'équation globale :

Lorsqu’une molécule de glucose se décompose, 200 kJ/mol sont libérés. 55 % de l’énergie est stockée dans l’ATP, le reste est dissipé sous forme de chaleur.

Respiration anaérobie. En l'absence ou en carence d'oxygène, qui joue le rôle d'accepteur final d'électrons dans la respiration de l'oxygène, la chaîne de transfert d'électrons à travers la membrane ne se produit pas, ce qui signifie qu'un réservoir de protons n'est pas créé pour fournir de l'énergie pour la synthèse de l'ATP. Dans ces conditions, les cellules sont capables de synthétiser de l’ATP, dégradant ainsi les nutriments. respiration anaérobie. La respiration anaérobie est assurée par de nombreux types de bactéries, de champignons microscopiques et de protozoaires. Certaines cellules parfois privées d’oxygène (comme les cellules musculaires ou les cellules végétales) ont également la capacité d’effectuer une respiration anaérobie. La respiration anaérobie est une forme évolutive plus précoce et moins rationnelle sur le plan énergétique pour obtenir de l'énergie à partir de nutriments par rapport à la respiration par l'oxygène. La respiration anaérobie est le processus par lequel le glucose est décomposé en acide pyruvique et des atomes d'hydrogène sont libérés. L'accepteur des atomes d'hydrogène éliminés lors de la respiration est l'acide pyruvique, qui se transforme en acide lactique. Schématiquement, le déroulement de la respiration anaérobie peut être exprimé par les équations suivantes :

Le processus décrit est appelé fermentation lactique. Au total, ce processus peut être exprimé par l'équation suivante :

La fermentation lactique est réalisée par des bactéries lactiques (par exemple, des coques du genre Streptococcus). La formation d'acide lactique de ce type se produit également dans les cellules animales dans des conditions de carence en oxygène. Largement distribué dans la nature fermentation alcoolique, qui est réalisée par la levure. En l’absence d’oxygène, les cellules de levure forment de l’alcool éthylique et du CO à partir du glucose. Au début, la fermentation alcoolique se déroule de la même manière que la fermentation lactique, mais ces dernières réactions conduisent à la formation d'alcool éthylique. De chaque molécule d'acide pyruvique, une molécule est séparée C02, et une molécule de composé à deux carbones est formée - l'acétaldéhyde, qui est ensuite réduit en alcool éthylique par des atomes d'hydrogène :

Équation récapitulative :

Outre les levures, la fermentation alcoolique est réalisée par certaines bactéries anaérobies. Ce type de fermentation se produit dans les cellules végétales en l'absence d'oxygène. Le nutriment le plus couramment utilisé pour la libération d’énergie anaérobie est le glucose. Cependant, il ne faut pas oublier que toute substance organique, dans des conditions appropriées, peut agir comme source d'énergie pour la synthèse de l'ATP. S’il y a un manque de glucose dans la cellule, les graisses et les protéines peuvent intervenir dans la respiration. Les produits de fermentation sont divers acides organiques (lactique, butyrique, formique, acétique), des alcools (éthyle, butyle, amyle), de l'acétone, ainsi que du dioxyde de carbone et de l'eau.

La régulation du métabolisme et de l'énergie comprend la régulation des échanges de substances et d'énergie du corps avec l'environnement et la régulation du métabolisme dans le corps lui-même.

La régulation des échanges de nutriments entre l'organisme et l'environnement est abordée au chapitre 9.

Les questions de régulation du métabolisme eau-sel sont décrites au chapitre 12. La régulation de l'échange de chaleur du corps avec l'environnement, en tant que forme finale de transformation de tous les types d'énergie, est abordée au chapitre 11.

Par conséquent, les questions générales de régulation neurohumorale du métabolisme et de l'énergie dans le corps et, principalement, de la régulation du métabolisme de l'organisme tout entier sont présentées ici.

Le but ultime de la régulation du métabolisme et de l'énergie est de satisfaire, en fonction du niveau d'activité fonctionnelle, les besoins de l'organisme tout entier, de ses organes, tissus et cellules individuelles en énergie et diverses substances plastiques. Dans un organisme complet, il est toujours nécessaire de coordonner les besoins métaboliques généraux du corps avec les besoins des cellules de l’organe et du tissu. Cette coordination s'obtient grâce à la répartition entre les organes et les tissus des substances provenant de l'environnement, et à la redistribution entre eux des substances synthétisées au sein de l'organisme.

Le métabolisme qui se produit à l’intérieur du corps n’est pas directement lié à l’environnement. Les nutriments,

Avant de pouvoir entrer dans les processus métaboliques, ils doivent être obtenus sous forme moléculaire à partir d’aliments présents dans le tractus gastro-intestinal. L'oxygène nécessaire à l'oxydation biologique doit être libéré de l'air des poumons, délivré au sang, lié à l'hémoglobine et transporté par le sang vers les tissus. Les muscles squelettiques, étant l'un des plus puissants consommateurs d'énergie du corps, servent également au métabolisme et à l'énergie, assurant la recherche, la consommation et la transformation des aliments. Le système excréteur est directement lié au métabolisme et à l’énergie. Ainsi, la régulation du métabolisme et de l'énergie est une régulation multiparamétrique, qui comprend des systèmes de régulation de nombreuses fonctions corporelles (par exemple la respiration, la circulation sanguine, l'excrétion, l'échange thermique, etc.).

Le rôle du centre dans la régulation du métabolisme et de l'énergie est joué par hypothalamus. Cela est dû au fait que l'hypothalamus contient des noyaux et des centres nerveux directement liés à la régulation de la faim et de la satiété, à l'échange thermique et à l'osmorégulation. Dans l'hypothalamus, des neurones polysensoriels ont été identifiés qui répondent par des changements d'activité fonctionnelle aux changements de concentration de glucose, d'ions hydrogène, de température corporelle, de pression osmotique, c'est-à-dire les constantes homéostatiques les plus importantes de l’environnement interne du corps. Dans les noyaux de l'hypothalamus, l'état de l'environnement interne du corps est analysé et des signaux de contrôle sont générés qui, à travers des systèmes efférents, adaptent le cours du métabolisme aux besoins du corps.

Il est utilisé comme maillon dans le système de régulation métabolique efférent. sympathique Et divisions parasympathiques système nerveux autonome. Les médiateurs libérés par leurs terminaisons nerveuses ont un effet direct ou indirect sur la fonction et le métabolisme des tissus. Sous l'influence contrôlante de l'hypothalamus, il est localisé et utilisé comme système efférent de régulation du métabolisme et de l'énergie - Système endocrinien. Les hormones de l'hypothalamus, de l'hypophyse et d'autres glandes endocrines ont un effet direct sur la croissance, la reproduction, la différenciation, le développement et d'autres fonctions des cellules. Les hormones participent au maintien du niveau requis de substances telles que le glucose, les acides gras libres et les ions minéraux dans le sang (voir chapitre 5).

Métabolisme (anabolisme et catabolisme), obtention de l'énergie stockée dans les liaisons macroergiques de l'ATP, réalisation de divers types de travaux utilisant l'énergie métabolique - ce sont, en règle générale, des processus se produisant à l'intérieur de la cellule. Par conséquent, l’effecteur le plus important par lequel il est possible d’exercer un effet régulateur sur le métabolisme et l’énergie est cellule organes et tissus. La régulation métabolique consiste à influencer la vitesse des réactions biochimiques se produisant dans les cellules.

Les effets les plus courants des influences régulatrices sur la cellule sont des changements dans : l'activité catalytique des enzymes et leur concentration, l'affinité de l'enzyme et du substrat, les propriétés du microenvironnement,

dans lequel fonctionnent les enzymes. La régulation de l'activité enzymatique peut être réalisée de différentes manières. Le « réglage fin » de l'activité catalytique des enzymes est obtenu grâce à l'influence de substances - des modulateurs, qui sont souvent les métabolites eux-mêmes. De cette manière, la régulation de certaines parties des transformations métaboliques est réalisée. Dans ce cas, le modulateur peut exercer son effet sur un ou plusieurs tissus du corps.

Le métabolisme cellulaire dans son ensemble est impossible sans l'intégration de nombreuses transformations biochimiques, et la possibilité même de sa mise en œuvre est déterminée par l'énergie et le potentiel redox de la cellule. Cette intégration globale du métabolisme est réalisée principalement grâce à adénylates, participant à la régulation d’éventuelles transformations métaboliques de la cellule.

L'intégration du métabolisme des protéines, des graisses et des glucides de la cellule s'effectue grâce à des sources d'énergie communes. En effet, lors de la biosynthèse de tout composé organique simple ou complexe, molécules moléculaires et structures supramoléculaires, l'ATP est utilisé comme source d'énergie générale, qui fournit de l'énergie pour les processus de phosphorylation, ou NAD H, NADP H, qui fournissent de l'énergie pour la réduction des émissions oxydatives. composés. Ainsi, si la synthèse (anabolisme) de certaines substances est réalisée dans une cellule, elle peut se produire en raison de la dépense d'énergie chimique provenant de l'une des sources mobiles communes (ATP, NADH, NADP-H), qui se forment lors du catabolisme. d'autres substances (voir Fig. 10.1).

Tous les processus anabolisants et autres qui nécessitent une consommation d'énergie sont en compétition pour la réserve énergétique totale de la cellule, obtenue par catabolisme et étant le moteur de diverses transformations. Par exemple, la mise en œuvre de la fonction glucostatique du foie, basée sur la capacité du foie à synthétiser le glucose à partir du lactate et des acides aminés. (gluconéogenèse), incompatible avec la synthèse simultanée de graisses et de protéines. La gluconéogenèse s'accompagne de la dégradation des protéines et des graisses dans le foie et de l'oxydation des acides gras résultants, ce qui conduit à la libération de l'énergie nécessaire à la synthèse de l'ATP et du NADH, qui sont à leur tour nécessaires à la gluconéogenèse.

Une autre manifestation de l'intégration des transformations métaboliques des protéines, des graisses et des glucides est l'existence général précédentparents Et intermédiaires courants métabolisme. Il s'agit du fonds général de carbone, du produit intermédiaire général du métabolisme - l'acétyl-CoA et d'autres substances. Les voies finales de transformation les plus importantes reliant les processus métaboliques à différentes étapes sont le cycle de l'acide citrique et les réactions de la chaîne respiratoire se produisant dans les mitochondries. Ainsi, le cycle de l'acide citrique est la principale source de CO 2 pour les réactions ultérieures de gluconéogenèse, la synthèse des acides gras et de l'urée.

L'un des mécanismes permettant de coordonner les besoins métaboliques généraux de l'organisme avec les besoins de la cellule est nerveux Et

influences hormonales sur les enzymes clés. Les traits caractéristiques de ces enzymes sont : la position au début de la voie métabolique à laquelle appartient l'enzyme ; proximité de localisation ou d'association avec son substrat ; répondant non seulement à l’action des régulateurs métaboliques intracellulaires, mais également aux influences nerveuses et hormonales extracellulaires.

Des exemples d'enzymes clés sont la glycogène phosphorylase, la phosphofructokinase et la lipase. Leur rôle dans les processus de régulation métabolique est notamment visible dans la préparation de l’organisme au « combat ou à la fuite ». Lorsque le niveau d'adrénaline dans le sang augmente jusqu'à 10 -9 M dans ces conditions, elle se lie aux récepteurs adrénergiques de la membrane plasmique et active l'adénylate cyclase, qui catalyse la conversion de l'ATP en AMP cyclique. Ce dernier active la glycogène phosphorylase, ce qui améliore considérablement la dégradation du glycogène dans le foie.

Le processus de glycogénolyse musculaire peut être activé simultanément par le système nerveux et les catécholamines. Cet effet est obtenu grâce à la libération d'ions Ca ++, sa liaison à la calmoduline, qui est une sous-unité de la phosphorylase, qui est activée et conduit à la mobilisation du glycogène. Le mécanisme nerveux de mobilisation du glycogène passe par moins d’étapes intermédiaires que le mécanisme hormonal. Cela atteint sa vitesse.

La satisfaction des besoins énergétiques du corps en accélérant les processus intracellulaires de dégradation des triglycérides dans les tissus adipeux est obtenue en activant la lipase hormono-sensible. Une augmentation de l'activité de cette enzyme (adrénaline, noradrénaline, glucagon) conduit à la mobilisation des acides gras libres, qui sont le principal substrat énergétique de l'oxydation des muscles lors d'un travail intense et prolongé.

La transition des organes et des tissus d'un niveau d'activité fonctionnelle à un autre s'accompagne toujours de changements correspondants dans leur trophisme. Par exemple, avec une contraction réflexe des muscles squelettiques, le système nerveux exerce non seulement un effet déclencheur, mais également un effet trophique en augmentant le flux sanguin local et le taux métabolique. Une augmentation de la force des contractions myocardiques sous l'influence du système nerveux sympathique est assurée par une augmentation simultanée du flux sanguin coronaire et du métabolisme dans le muscle cardiaque. L'influence du système nerveux sur le trophisme des muscles squelettiques est attestée par le fait que la dénervation musculaire entraîne une atrophie progressive des fibres musculaires. Le rôle le plus important dans la mise en œuvre de la fonction trophique du système nerveux est joué par son département sympathique. Grâce au système sympatho-surrénalien, non seulement l'activation du métabolisme et de l'énergie dans la cellule est obtenue, mais des conditions supplémentaires sont également créées pour accélérer le métabolisme. Norépinéphrine et adrénaline, dont la libération dans le sang augmente lorsque le système nerveux sympathique est excité,

provoquer une augmentation de la profondeur de la respiration, dilater les muscles des bronches, ce qui favorise l'apport d'oxygène au sang. L'adrénaline, ayant un effet inotrope et chronotrope positif sur le cœur, augmente le volume sanguin infime et augmente la pression artérielle systolique. En raison de l'activation de la respiration et de la circulation sanguine, l'apport d'oxygène aux tissus augmente.

L'un des indicateurs intégraux de l'environnement interne, reflétant le métabolisme des glucides, des protéines et des graisses dans le corps, est la concentration dans le sang. glucose. Le glucose est non seulement un substrat énergétique nécessaire à la synthèse des graisses et des protéines, mais aussi une source de leur synthèse. Une nouvelle formation de glucides à partir d’acides gras et d’acides aminés se produit dans le foie.

Le fonctionnement normal des cellules du système nerveux et des muscles, pour lesquelles le glucose est le substrat énergétique le plus important, est possible à condition que l'afflux de glucose qui leur soit destiné réponde à leurs besoins énergétiques. Ceci est réalisé lorsqu'une personne contient en moyenne 1 g (0,8-1,2 g) de glucose par litre de sang (Fig. 10.3.).

Lorsque la teneur en glucose d'un litre de sang diminue jusqu'à un niveau inférieur à 0,5 g, en raison d'un jeûne ou d'une surdose d'insuline, il y a un manque d'apport énergétique aux cellules cérébrales. La violation de leurs fonctions se manifeste par une augmentation de la fréquence cardiaque, une faiblesse musculaire et des tremblements, des étourdissements, une transpiration accrue et une sensation de faim. Avec une nouvelle diminution de la concentration de glucose dans le sang, cette condition, appelée hypoglycémie, peut aller à coma hypoglycémique caractérisé par une dépression des fonctions cérébrales pouvant aller jusqu'à la perte de conscience. L'introduction de glucose dans le sang, la prise de saccharose et l'injection de glucagon préviennent ou affaiblissent ces manifestations d'hypoglycémie.

Augmentation à court terme de la glycémie (hyperglycémie) ne constitue pas une menace pour la vie, mais peut entraîner une augmentation de la pression osmotique sanguine.

Dans des conditions normales, le sang de tout le corps contient environ 5 g de glucose. Avec un apport alimentaire quotidien moyen de 430 g de glucides par un adulte engagé dans un travail physique dans des conditions de repos relatif, les tissus consomment environ 0,3 g de glucose par minute. Dans le même temps, les réserves de glucose dans le sang circulant sont suffisantes pour nourrir les tissus pendant 3 à 5 minutes et sans leur reconstitution, hypoglycémie. La consommation de glucose augmente lors de stress physique et psycho-émotionnel. Étant donné que la consommation périodique (plusieurs fois par jour) de glucides avec de la nourriture n'assure pas un flux constant et uniforme de glucose des intestins vers le sang, le corps dispose de mécanismes qui reconstituent la perte de glucose du sang en quantités équivalentes à sa consommation par tissus. Des mécanismes avec une direction d'action différente assurent, dans des conditions normales, la conversion du glucose en une forme stockée - glycogène.À raison de plus de 1,8 g par litre de sang, il est excrété par l'organisme dans les urines.

L'excès de glucose absorbé de l'intestin dans le sang de la veine porte est absorbé par les hépatocytes. Lorsque leur concentration augmente,

Riz. 10.3 Système de régulation de la glycémie (Explications dans le texte)

Le métabolisme du glucose active les enzymes du métabolisme des glucides dans le foie, convertissant le glucose en glycogène. En réponse à l’augmentation du taux de sucre dans le sang circulant dans le pancréas, l’activité sécrétoire augmente DANS-cellules des îlots de Langerhans. Une plus grande quantité d'insuline est libérée dans le sang - la seule hormone qui abaisse fortement la concentration de sucre dans le sang. Sous l'influence de l'insuline, la perméabilité au glucose des membranes plasmiques des cellules du tissu adipeux musculaire augmente. L'insuline active les processus de conversion du glucose en glycogène dans le foie et les muscles, améliore son absorption et son assimilation par les muscles squelettiques, lisses et cardiaques. Sous l'influence de l'insuline, les graisses sont synthétisées à partir du glucose dans les cellules du tissu adipeux. Dans le même temps, l'insuline libérée en grande quantité inhibe la dégradation du glycogène hépatique et la gluconéogenèse.

La glycémie est évaluée par les glucorécepteurs de l'hypothalamus antérieur, ainsi que par ses neurones polysensoriels. En réponse à une augmentation de la glycémie au-dessus du « point de consigne » (>1,2 g/l), l'activité des neurones hypothalamiques augmente, ce qui, sous l'influence du système nerveux parasympathique sur le pancréas, augmente la sécrétion d'insuline.

Lorsque la glycémie diminue, son absorption par les hépatocytes diminue. L'activité sécrétoire diminue dans le pancréas DANS-cellules, la sécrétion d'insuline diminue. Les processus de conversion du glucose en glycogène dans le foie et les muscles sont inhibés, et l'absorption et l'assimilation du glucose par les muscles squelettiques et lisses et les cellules adipeuses sont réduites. Avec la participation de ces mécanismes, une nouvelle diminution de la glycémie, qui pourrait conduire au développement d'une hypoglycémie, est ralentie ou évitée.

Lorsque la concentration de glucose dans le sang diminue, le tonus du système nerveux sympathique augmente. Sous son influence, la sécrétion d'adrénaline et de noradrénaline dans la médullosurrénale augmente. L'adrénaline, stimulant la dégradation du glycogène dans le foie et les muscles, provoque une augmentation de la glycémie. En raison de cette propriété, l’adrénaline est l’antagoniste de l’insuline le plus important parmi les autres hormones du système de régulation de la glycémie. Par exemple, la norépinéphrine a une faible capacité à augmenter la glycémie.

Sous l'influence du système nerveux sympathique, la production de glucagon par les cellules a du pancréas est stimulée, ce qui active la dégradation du glycogène hépatique, stimule la gluconéogenèse et entraîne une augmentation de la glycémie.

Une diminution de la concentration de glucose dans le sang, qui est l'un des substrats énergétiques les plus importants pour l'organisme, provoque le développement du stress. En réponse à une diminution du taux de sucre dans le sang, les neurones glucorécepteurs de l'hypothalamus, en libérant des hormones, stimulent l'hypophyse à sécréter de l'hormone de croissance et de l'hormone adrénocorticotrope dans le sang. Sous l'influence de l'hormone de croissance, la perméabilité des membranes cellulaires au glucose diminue et le glucose augmente.

Lors de la conéogenèse, la sécrétion de glucagon est activée, entraînant une augmentation de la glycémie. L'hormone de croissance a des effets anabolisants sur le métabolisme des protéines et des graisses. Sous son influence, la teneur en protéines augmente, la quantité d'azote excrétée diminue et la concentration d'acides gras libres dans le plasma augmente.

Les glucocorticoïdes sécrétés sous l'influence de l'hormone adrénocorticotrope dans le cortex surrénalien activent les enzymes de la gluconéogenèse dans le foie et contribuent ainsi à une augmentation de la glycémie. Dans le même temps, sous l'influence des glucocorticoïdes, l'incorporation d'acides aminés dans les protéines diminue et le taux d'excrétion d'azote de l'organisme augmente. Les glucocorticoïdes augmentent l'efficacité de la lipolyse du tissu adipeux et la mobilisation des acides gras libres dans le sang.

La régulation du métabolisme et de l'énergie dans tout l'organisme est sous contrôle système nerveux et ses parties supérieures. Ceci est démontré par les changements réflexes conditionnés du taux métabolique chez les athlètes en état de pré-départ, chez les travailleurs avant de commencer un travail physique intense, chez les plongeurs avant l'immersion dans l'eau. Dans ces cas, le taux de consommation d'oxygène par le corps augmente, le volume infime de respiration augmente, le volume infime de flux sanguin augmente et l'échange d'énergie augmente.

Une sensation qui se développe lorsque les taux sanguins de glucose, d’acides gras libres et d’acides aminés diminuent. faim détermine une réponse comportementale visant à rechercher et à manger de la nourriture et à reconstituer les nutriments dans le corps.

La régulation des échanges de nutriments entre l'organisme et l'environnement est abordée au chapitre 9.

Le métabolisme qui se produit à l’intérieur du corps n’est pas directement lié à l’environnement. Les nutriments,

Dans quelles enzymes fonctionnent. La régulation de l'activité enzymatique peut être réalisée de différentes manières. Le « réglage fin » de l'activité catalytique des enzymes est obtenu grâce à l'influence de substances - des modulateurs, qui sont souvent les métabolites eux-mêmes. De cette manière, la régulation de certaines parties des transformations métaboliques est réalisée. Dans ce cas, le modulateur peut exercer son effet sur un ou plusieurs tissus du corps.

Une autre manifestation de l'intégration des transformations métaboliques des protéines, des graisses et des glucides est l'existence prédécesseurs communs Et intermédiaires courants métabolisme. Il s'agit du fonds général de carbone, du produit intermédiaire général du métabolisme - l'acétyl-CoA et d'autres substances. Les voies finales de transformation les plus importantes reliant les processus métaboliques à différentes étapes sont le cycle de l'acide citrique et les réactions de la chaîne respiratoire se produisant dans les mitochondries. Ainsi, le cycle de l'acide citrique est la principale source de CO 2 pour les réactions ultérieures de gluconéogenèse, la synthèse des acides gras et de l'urée.

L'un des mécanismes permettant de coordonner les besoins métaboliques généraux de l'organisme avec les besoins de la cellule est nerveux Et

Ils provoquent une augmentation de la profondeur de la respiration, dilatent les muscles des bronches, ce qui favorise l'apport d'oxygène au sang. L'adrénaline, ayant un effet inotrope et chronotrope positif sur le cœur, augmente le volume sanguin infime et augmente la pression artérielle systolique. En raison de l'activation de la respiration et de la circulation sanguine, l'apport d'oxygène aux tissus augmente.

Augmentation à court terme de la glycémie (hyperglycémie) ne constitue pas une menace pour la vie, mais peut entraîner une augmentation de la pression osmotique sanguine.

L'excès de glucose absorbé de l'intestin dans le sang de la veine porte est absorbé par les hépatocytes. Lorsque leur concentration augmente,

Riz. 10.3 Système de régulation de la glycémie (Explications dans le texte)

Conéogenèse, la sécrétion de glucagon est activée, entraînant une augmentation du taux de sucre dans le sang. L'hormone de croissance a des effets anabolisants sur le métabolisme des protéines et des graisses. Sous son influence, la teneur en protéines augmente, la quantité d'azote excrétée diminue et la concentration d'acides gras libres dans le plasma augmente.

Nutrition.

Nutrition humaine- il s'agit du processus d'apport et d'absorption des nutriments dans l'organisme pour répondre à ses besoins énergétiques et plastiques, ainsi qu'à ses besoins en eau, vitamines et minéraux. De plus, la nutrition, satisfaisant l'un des besoins biologiques fondamentaux de l'organisme, doit apporter à une personne une sensation de plaisir. Former une culture nutritionnelle chez une personne est l’un des principaux moyens de maintenir sa santé et de prévenir de nombreuses maladies.

La nutrition humaine est généralement un compromis entre les désirs, les habitudes, les recommandations et la capacité de l'individu à satisfaire ses besoins alimentaires. Parmi les facteurs les plus importants qui influencent ce compromis figurent la compréhension par le sujet des bases physiologiques de la nutrition et de la culture nutritionnelle. D’un autre côté, la nutrition est déterminée par le niveau et la culture de production. Étant donné que ces questions sont abordées dans les cours d'hygiène générale et d'hygiène alimentaire, ce chapitre aborde uniquement les questions générales. physiologie de la nutrition.

La satisfaction des besoins plastiques et énergétiques de l'organisme sert de critère pour la formation normes nutritionnelles. Dans mon

L'ordre et les normes nutritionnelles qui déterminent la quantité de substances alimentaires consommées sont basés sur des recherches scientifiques sur le métabolisme des graisses, des protéines, des glucides, de l'eau, des ions minéraux et des vitamines dans divers groupes de population.

Lors de la détermination des normes nutritionnelles physiologiques du point de vue de la satisfaction des besoins de l'organisme en substances plastiques, il est supposé que la plupart d'entre elles peuvent être synthétisées dans l'organisme. Les autres substances (acides gras essentiels, acides aminés essentiels, tous les minéraux et oligo-éléments, vitamines) ne sont pas synthétisées dans le corps humain et doivent être apportées par l'alimentation. Ainsi, la source d’acides aminés sont les protéines alimentaires ; l’organisme ne dispose pas de réserve de protéines ou d’acides aminés. Cela nécessite un apport en protéines dans le corps à raison de 0,75 à 1 g par kg de poids corporel d'un adulte et par jour. Parallèlement, 55 à 60 % des besoins quotidiens en protéines doivent être assurés par des protéines d'origine animale (lait, produits laitiers, œufs, viande, poisson).

Les substances nécessaires à l'organisme, telles que les vitamines K et B, les acides aminés, pénètrent dans l'organisme non seulement avec les aliments, mais également dans le cadre de substances - les déchets de la microflore intestinale.

Le rapport entre les protéines, les graisses et les glucides dans l'alimentation doit être de 1:1, 2:4,6 en poids de ces substances. Le régime alimentaire doit inclure des produits d'origine animale et végétale (par exemple, les graisses d'origine végétale doivent représenter au moins 30 % des graisses totales), il est nécessaire d'inclure dans l'alimentation des aliments naturels frais, qui sont des sources de vitamines, de gras insaturés. acides et ions minéraux.

Avec de légers écarts en peu de temps par rapport aux ratios recommandés de graisses et de glucides, à condition que le corps reçoive des protéines à raison de 0,75 g/kg/jour, aucun trouble métabolique ne se produit chez l'homme. Les graisses et les glucides peuvent se remplacer comme substrats énergétiques conformément à la règle de l'isodynamique. Avec la valeur énergétique de 1 g de graisse égale à 9,0 kcal et de 1 g de glucides égale à 4,0 kcal, un gramme de graisse remplace 2,25 g de glucides lors de l'oxydation dans l'organisme. Cependant, consommer plus de graisses que ce dont l’organisme a besoin conduit à l’obésité et à des risques de maladies cardiovasculaires. L'apport de graisses dans l'organisme en quantités inférieures à ses besoins limite l'absorption des vitamines liposolubles et peut provoquer le développement de carences en vitamines. L'apport insuffisant d'acides gras essentiels (linoléiques, arachidoniques) dans l'organisme (voir rubrique « Lipides ») est particulièrement défavorable aux processus plastiques.

La force motrice du métabolisme dans le corps et de l’exécution de tout type de travail est l’énergie des processus cataboliques. Sa source est l'énergie des liaisons chimiques des nutriments fournis avec les aliments. Par conséquent, lors de la détermination physiologique

Les normes nutritionnelles doivent être respectées valeur énergétique(teneur en calories) de l'alimentation à la consommation énergétique d'un organisme particulier. Ils comprennent les coûts énergétiques du métabolisme basal, les coûts énergétiques associés à l'effet dynamique spécifique de l'alimentation et aux caractéristiques de l'activité professionnelle. La population active adulte âgée de 18 à 60 ans peut être classée en 5 groupes, différenciés en fonction de la quantité de consommation d'énergie. Les valeurs moyennes de dépense énergétique et de consommation de nutriments ont été calculées pour ces groupes. Les normes nutritionnelles recommandées pour ces groupes sont indiquées dans le tableau 10.6.

Groupe		Âge	Énergie,	les protéines,	g	les graisses,	les glucides,
			kilocalories	Total	V	y compris	g	g
					animaux
		18-29
	Hommes	30-39
1 groupe Travailleurs		40-59
	Femmes	18-29 30-39	2400 2300	78 75		88 84	324 310
		40-59
		18-29
	Hommes	30-39
Groupe II		40-59
Travailleurs légers
travail physique		18-29
	Femmes	30-39
		40-59
		18-29
II GPUPYA	Hommes	30-39
Travailleurs du groupe III		40-59
travail physique moyen	Femmes	18-29 30-39	2700 2600	81 78	45 43
		40-59
		18-29
	Hommes	30-39
Groupe IV		40-59
Travailleurs lourds
travail physique		18-29
	Femmes	30-39
		40-59
		18-29
	Hommes	30-39
Travailleurs du groupe V		40-59
particulièrement difficile
travail physique	Femmes	18-29 30-39	____	___	_	___	__
		40-59	-	-	-	-	-

Bien que la division de la population en âge de travailler en groupes en fonction des caractéristiques de l'activité professionnelle soit en grande partie conditionnelle, on distingue des groupes de personnes engagées principalement dans un travail mental ou physique. Chez les gens travail principalement mental au cours de cette activité, le niveau de stress psycho-émotionnel caractéristique d'un individu donné se développe, l'hypokinésie et le poids corporel peuvent augmenter. Ces conditions sont des facteurs de risque pour le développement de nombreuses maladies. Pour éviter de telles complications, les personnes engagées principalement dans un travail mental doivent pratiquer une activité physique raisonnable et, en cas de prise de poids, limiter modérément leur alimentation. La restriction alimentaire doit se baser uniquement sur sa valeur énergétique (principalement en limitant l'apport en glucides) et non au détriment de sa valeur plastique. Une restriction alimentaire modérée doit être associée à l’introduction d’une large gamme d’aliments à base de plantes dans l’alimentation. Les graisses incluses dans l'alimentation quotidienne (80 à 100 g) devraient inclure des huiles végétales (20 à 25 g). Les graisses ne sont pas seulement des substances énergétiques et plastiques, mais aussi des fournisseurs de composants nécessaires à l'organisme, comme les acides gras polyinsaturés, les phospholipides, les tocophérols, les vitamines A et D, etc. Pour maintenir un haut niveau de performance mentale, l'alimentation doit être alimentée à l'organisme en fonction des besoins quotidiens en ions minéraux, vitamines, microéléments.

En faisant travail essentiellement physique dans l'alimentation, le rapport protéines, graisses et glucides doit être d'environ 1:1 3:5,1. Le régime alimentaire doit contenir une variété d'aliments riches en calories, la proportion de protéines animales doit être de 55 % de l'apport quotidien en protéines et les graisses végétales doivent représenter 30 % de l'apport quotidien en graisses. Plus le travail est dur et long, plus les produits alimentaires doivent être enrichis.

Pour restaurer la santé après une maladie, prévenir les maladies et maintenir des performances élevées, des régimes et des régimes spéciaux ont été développés. nutrition thérapeutique et préventive. Si nécessaire, ils sont recommandés aussi bien pour les travailleurs physiques que mentaux.

Les niveaux de dépense énergétique et les besoins de l'organisme en substances plastiques dépendent non seulement de l'intensité du travail, mais également de nombreux autres facteurs, notamment de l'âge, du poids, de l'activité physique et de l'état fonctionnel du corps.

Pour femmes enceintes et allaitantes la teneur en protéines de l'alimentation doit être augmentée à 2 g/kg par jour. Une augmentation des protéines est nécessaire pour assurer la croissance des tissus d'un organisme en développement et, chez les femmes allaitantes, pour la formation du lait. Quantité de protéines dans l'alimentation nourriture pour bébés devrait être de 1,2 à 1,5 g/kg par jour. Une plus grande quantité de protéines devrait être incluse dans l'alimentation des personnes ayant un travail physique intense et qui ont

Les pertes en protéines sont plus importantes que chez les individus pratiquant une activité physique plus légère. Pour un rétablissement rapide, une restauration de la masse des tissus corporels après de graves maladies débilitantes, des opérations et des brûlures étendues, un régime avec une teneur en protéines plus élevée (1,5 à 2,0 g/kg par jour) que pour un régime sain est également nécessaire. La teneur totale en calories de l'alimentation pour 1 kg de poids corporel par rapport à celle d'un adulte est plus élevée dans le corps d'un enfant en pleine croissance et plus faible chez les personnes âgées (tableau 10.7.).

100 (90)

(54) 100 (90) 20 (18) 400 (360) 60-74 ans 2300 (2100) 69 (63) 38 (35) 77 (70) 333 (305) 75 ans 2000 (1900) 60 (57) 33 (31) 67 (63) 290 (275)

Avec un apport limité de nutriments, une fatigue accrue se produit, les performances physiques et mentales diminuent, la croissance et le développement des enfants ralentissent, le poids corporel diminue, un œdème peut apparaître (avec carence en protéines) et la résistance du corps aux maladies infectieuses diminue. La suralimentation entraîne le développement d'un inconfort dans les fonctions du tractus gastro-intestinal, de la somnolence, de l'obésité, d'une diminution de l'activité physique et d'un handicap. La prise de poids et l’obésité sont des facteurs de risque de maladies cardiovasculaires, de diabète et de diminution de l’espérance de vie.

Les principes physiologiques les plus importants à respecter lors de la préparation des rations alimentaires sont les suivants : régime, c'est-à-dire l'adaptation de la nature de la nutrition, de la fréquence et de la fréquence des prises alimentaires aux rythmes quotidiens de travail et de repos, aux schémas physiologiques de l'activité du tractus gastro-intestinal. Il est généralement admis que le plus rationnel est de prendre quatre repas par jour aux mêmes heures de la journée. Intervalle

Il devrait y avoir 4 à 5 heures entre les repas. Cela permet d'obtenir une charge fonctionnelle plus uniforme sur l'appareil digestif, ce qui contribue à créer des conditions optimales pour un traitement complet des aliments. Il est recommandé de prendre un repas du soir composé d'aliments faciles à digérer au plus tard 3 heures avant de se coucher.

Il est conseillé de répartir l'apport calorique total de l'alimentation quotidienne comme suit : pour le petit-déjeuner - 25 %, le deuxième petit-déjeuner - 15 %, le déjeuner - 35 %, le dîner - 25 %. S'il est impossible de prendre quatre repas par jour, il peut être trois fois par jour (30 % des calories de l'alimentation quotidienne pour le petit-déjeuner, 45 % pour le déjeuner, 25 % pour le dîner).

Les substances contenues dans les produits alimentaires cultivés ou transformés sans exigences sanitaires et hygiéniques liées aux technologies agricoles ou industrielles peuvent présenter un danger pour la santé humaine. Ce sont des pesticides, des nitrates, des radionucléides, des médicaments, des métaux, des additifs alimentaires, des conservateurs. S'ils pénètrent dans l'organisme, ils peuvent avoir un effet toxique sur les tissus (métaux, radionucléides) et provoquer des réactions allergiques (additifs alimentaires, conservateurs, médicaments). Les pesticides peuvent s’accumuler dans le tissu adipeux et, lorsqu’ils sont lentement éliminés de l’organisme, avoir un effet toxique à long terme.

La condition pour une absorption et une assimilation efficaces des nutriments du tractus gastro-intestinal est la digestion des nutriments en monomères au cours de la digestion cavitaire et pariétale. Certaines substances alimentaires ne subissent pas d'hydrolyse dans le tractus gastro-intestinal (cellulose polysaccharidique végétale) ou ne sont pas complètement dégradées. Le degré de digestion des nutriments dépend de leur prétraitement lors de la cuisson ou de leur traitement mécanique lors de la mastication. Ainsi, les produits alimentaires ne sont pas complètement absorbés par l'organisme et, lors de la consommation d'aliments mélangés d'origine animale et végétale, leur digestibilité en valeur calorique est d'environ 90 à 95 %.

Les substances non digestibles des aliments sont ses composants fibreux grossiers (fibres, pectine, fibres alimentaires). Bien que ces substances réduisent la valeur calorique de l'alimentation, elles stimulent la motilité intestinale, accélèrent le mouvement des masses alimentaires dans le tractus gastro-intestinal, contribuent à la formation d'une consistance des selles optimale pour l'excrétion du corps et favorisent l'élimination des excès alimentaires. cholestérol du corps.

Le besoin d'une personne particulière en divers composants alimentaires, la quantité et le rapport des nutriments ne sont pas seulement individuels, mais dépendent également de l'âge, de l'activité physique ou mentale exercée, de l'état de repos ou du stress psycho-émotionnel. Par conséquent, la détermination des normes et de la nature de la nutrition, même si elle doit tenir compte des exigences et des recommandations physiologiques générales, ne peut être que strictement individualisée.

Au cours de la vie, le niveau du métabolisme est constamment soumis à des fluctuations importantes, offrant les meilleures conditions pour exercer les fonctions adaptatives de l'organisme.

La correspondance exacte des changements métaboliques avec les besoins de l'organisme est obtenue grâce à des processus de régulation très subtils. Dans ce cas, la régulation du métabolisme vise principalement à modifier l'intensité des processus d'assimilation et de dissimilation dans les cellules et les tissus de l'organisme lorsqu'ils remplissent des fonctions spécialisées, telles que la sécrétion, les contractions musculaires, l'excitation nerveuse, ainsi que pendant leur croissance et leur reproduction. La régulation de ces processus s'effectue selon le principe de l'autorégulation. Le moment déterminant dans cette activité est toujours le niveau de métabolisme dans le corps qui fournit les conditions optimales pour sa vie. Dans tous les cas, lorsque ce niveau de métabolisme, important pour le fonctionnement de l'organisme, change pour une raison ou une autre, toute une chaîne de processus très divers se développe visant à sa restauration. Tout d’abord, les réserves spéciales de l’organisme sont mobilisées. Ensuite, lorsque ces réserves sont menacées d'épuisement complet, des mécanismes de consommation des substances nécessaires du milieu extérieur sont activés. Si les substances nécessaires ne sont pas fournies par l'environnement extérieur pendant une longue période, les cellules passent à un mode de fonctionnement plus économique (réduction des pertes de chaleur jusqu'au développement d'un état anabiotique).

Il existe plusieurs niveaux de régulation métabolique dans l’organisme. La régulation du métabolisme se produit directement dans les cellules et les tissus du corps. Ici, le niveau de métabolisme qui assure leurs fonctions plastiques est principalement déterminé par l'appareil génétique des cellules. Dans le même temps, comme l'ont montré les études de F. Z. Meyerson et al, l'appareil génétique d'une cellule, dont dépend le niveau de son métabolisme, n'est pas conservateur, mais, en règle générale, peut changer avec des changements dans l'intensité de son métabolisme. son activité spécialisée.

D'autre part, la régulation du métabolisme intracellulaire s'effectue également en raison de modifications dans les cellules et les tissus de la teneur en diverses substances impliquées dans leurs fonctions vitales (eau, glucose, graisses, protéines, oxygène, vitamines, etc.). Ainsi, avec une diminution de l'apport d'oxygène aux cellules, des processus de dégradation anaérobie des glucides s'y développent immédiatement ; Avec un manque de glucides, les corps cétoniques s'accumulent. L'accumulation d'acide lactique dans les tissus (souvent lors d'une activité musculaire accrue) provoque également des perturbations dans leur fonctionnement normal. Il a été établi que certains produits du métabolisme intermédiaire (acides succinique, fumarique, créatine, ADP, etc.) ont la capacité d'augmenter l'intensité des processus oxydatifs.

Des facteurs physiques (température, rayonnement, etc.) peuvent également avoir un impact significatif sur le niveau de métabolisme des tissus. Ils peuvent accélérer le métabolisme ou, à l'inverse, le réduire fortement jusqu'à ce qu'un état d'animation suspendue se développe (voir).

Malgré le fait que le niveau de métabolisme dans les tissus soit extrêmement bien régulé au niveau cellulaire et moléculaire, les modifications du métabolisme dans l'intérêt de l'organisme tout entier ne se produisent que sur la base d'une régulation humorale et nerveuse.

Un certain nombre d’hormones ont un effet distinct sur le métabolisme de tout l’organisme. Par exemple, la thyroxine, une hormone thyroïdienne, augmente le métabolisme des protéines. L'hormone somatotrope de l'hypophyse favorise la croissance des tissus, l'adrénaline (hormone surrénalienne) et l'insuline (hormone pancréatique) affectent le métabolisme des glucides. Le métabolisme des graisses est influencé par les hormones de l’hypophyse, des gonades, de la thyroïde, des glandes surrénales et du pancréas.

La régulation nerveuse du métabolisme est réalisée principalement par le système nerveux autonome par son influence à la fois sur les glandes endocrines et directement sur le métabolisme de certains organes (ce qu'on appelle l'effet trophique). De telles influences ont été démontrées pour la première fois par Heidenhain (V. R. N. Heidenhain) sur la glande salivaire, plus tard par I. P. Pavlov sur le cœur et par Ginetsinsky sur les muscles striés (phénomène Orbeli-Ginetsinsky). L'effet nerveux sur le métabolisme des glucides a été découvert pour la première fois par Bernard (S. Bernard) avec une injection dans la partie inférieure du quatrième ventricule (injection de sucre). Avec cette injection, la quantité de glucose dans le sang augmente fortement. Avec certaines lésions du tronc cérébral, le métabolisme des protéines et l'excrétion d'azote dans l'urine augmentent.

Des centres nerveux qui influencent le métabolisme ont été découverts dans la région hypothalamique (voir Hypothalamus). Lorsque l’hypothalamus est endommagé, de nombreux auteurs ont observé une obésité chez les animaux. De plus, l'hypothalamus contient un centre qui régule l'apport de nutriments provenant de l'environnement extérieur. C'est ici qu'une « évaluation » constante de la quantité de nutriments entrant dans l'organisme est effectuée en fonction du niveau de métabolisme, et le niveau de dépense énergétique lié à ses diverses activités est également régulé.

Avec les lésions de l'hypothalamus, on observe des troubles complexes de la régulation métabolique, qui se manifestent par des modifications de la prise alimentaire, de l'activité musculaire, du métabolisme basal, une perturbation du fonctionnement des mécanismes de dépôt, etc. Dans ce cas, de tels troubles pathologiques sont souvent observés dans lesquels l'intensité du métabolisme dans le corps cesse de correspondre à la quantité extraite des substances extérieures. En conséquence, des maladies telles que la cachexie et l’obésité se développent.

Il est important de souligner que les mécanismes hypothalamiques assurent déjà la régulation du métabolisme avant les événements réels (P.K. Anokhin). Ainsi, les centres de l'hypothalamus déterminent une diminution significative de la consommation de nutriments bien avant que la totalité de l'apport de nutriments dans le corps ne soit épuisée. Et, à l'inverse, ces mêmes centres provoquent une forte accélération du métabolisme lors de la prise alimentaire, lorsque les nutriments n'ont pas encore eu le temps de pénétrer dans le sang. Les changements dans le métabolisme qui dépassent l'activité ultérieure s'expriment le plus clairement dans l'activité adaptative holistique du corps. Elle est déjà réalisée par les mécanismes de régulation du cortex cérébral. Un exemple de tels changements dans le métabolisme qui sont en avance sur les événements ultérieurs est l'augmentation préalable du métabolisme chez les athlètes, ainsi que les changements dans le métabolisme des cheminots découverts par des recherches de l'école de K. M. Bykov qui font avancer le mouvement du train. . Tous ces changements dans le métabolisme et l'énergie se développent à travers des répétitions répétées de certaines situations et se forment sur la base du mécanisme d'un réflexe conditionné (voir).

Le métabolisme et l’énergie impliquent un ensemble de réactions biochimiques complexes, qui peuvent être assez difficiles à comprendre pour une personne ordinaire. Cet article vous aidera à comprendre quels processus se produisent dans le corps avec les composés nécessaires que nous consommons avec la nourriture et ce qui affecte notre métabolisme.

Les échanges énergétiques et le métabolisme se déroulent selon le schéma général :

entrée de substances dans l'organisme, sa transformation et son absorption ;
utilisation dans le corps;
enlèvement ou stockage des excédents.

Tous les processus métaboliques sont divisés en 2 types :

L'assimilation (métabolisme plastique, anabolisme) est la formation de composés spécifiques à un organisme à partir de substances qui y pénètrent.
La dissimilation est le processus de décomposition de composés organiques complexes en composés plus simples, à partir desquels de nouvelles substances spéciales seront ensuite formées. Les réactions de dissimilation se produisent avec la libération d'énergie, c'est pourquoi la combinaison de ce type de processus est également appelée échange d'énergie ou catabolisme.

Ces processus sont opposés les uns aux autres, mais sont étroitement liés. Ils circulent en continu, assurant les activités normales de la vie. Le système nerveux est responsable de la régulation du métabolisme et de l’énergie. La principale section du système nerveux central, qui contrôle tous les types de métabolisme, est l'hypothalamus.

Types principaux

Selon les formes de composés qui subissent une transformation dans l’organisme, on distingue plusieurs types de métabolisme. Chacun d'eux a ses propres spécificités.

Écureuils

Les protéines ou peptides sont des polymères formés d'acides aminés.

Effectuer de nombreuses fonctions vitales :

structurel (présent dans la structure des cellules tissulaires qui composent le corps humain) ;
enzymatique (les enzymes sont des protéines impliquées dans presque tous les processus biochimiques) ;
moteur (l'interaction des peptides d'actine et de myosine assure tous les mouvements) ;
énergétique (se décomposer, libérer de l'énergie);
protecteur (les protéines - les immunoglobulines sont impliquées dans la formation de l'immunité);
participer à la régulation de l'équilibre eau-sel ;
transport (assurer la livraison de gaz, de substances biologiquement actives, de médicaments, etc.).

Une fois dans l'organisme avec la nourriture, les protéines se décomposent en acides aminés, à partir desquels sont ensuite synthétisés de nouveaux peptides caractéristiques de l'organisme. Avec un faible apport en protéines alimentaires, 10 des 20 acides aminés essentiels peuvent être produits par l’organisme, tandis que le reste est essentiel.

Étapes du métabolisme des protéines :

apport en protéines provenant des aliments ;
dégradation des peptides en acides aminés dans le tractus gastro-intestinal ;
mouvement de ce dernier vers le foie ;
distribution des acides aminés dans les tissus;
biosynthèse de peptides spécifiques ;
élimination des acides aminés inutilisés du corps sous forme de sels.

Graisses

Les types de métabolisme et d’énergie dans le corps humain comprennent le métabolisme des graisses. Les graisses sont des composés de glycérol et d'acides gras. On a longtemps cru que leur utilisation n’était pas nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme. Cependant, certains types de ces substances contiennent des composants antisclérotiques importants.

Les graisses, étant une source importante d'énergie, aident à préserver les protéines dans l'organisme, qui commencent à être utilisées pour l'obtenir en cas de manque de glucides et de lipides. Les graisses sont nécessaires à l'absorption des vitamines A, E et D. Les lipides sont également contenus dans le cytoplasme et la paroi cellulaire.

La valeur biologique des graisses est déterminée par le type d’acides gras avec lesquels elles ont été formées. Ces acides peuvent être de deux types :

Les saturés, qui n'ont pas de doubles liaisons dans leur structure, sont considérés comme les plus nocifs, car une consommation excessive d'aliments riches en ce type d'acide peut provoquer l'athérosclérose, l'obésité et d'autres maladies. Présent dans le beurre, la crème, le lait, les viandes grasses.
Insaturé - bénéfique pour le corps. Ceux-ci comprennent les acides oméga-3, -6 et -9. Ils aident à renforcer le système immunitaire, à restaurer les niveaux hormonaux, à prévenir les dépôts de cholestérol et à améliorer l'apparence de la peau, des ongles et des cheveux. Les sources de ces composés sont les huiles de diverses plantes et l’huile de poisson.

Étapes du métabolisme des lipides :

apport de graisses dans le corps;
dégradation dans le tractus gastro-intestinal en glycérol et en acides gras ;
formation de lipoprotéines dans le foie et l'intestin grêle ;
transport des lipoprotéines dans les tissus ;
formation de lipides cellulaires spécifiques.

L'excès de graisse se dépose sous la peau ou autour des organes internes.

Les glucides

Les glucides ou sucres sont la principale source d’énergie de l’organisme.

Processus du métabolisme des glucides :

conversion des glucides dans le tractus gastro-intestinal en sucres simples, qui sont ensuite absorbés ;
convertir le glucose en glycogène, le stocker dans le foie et les muscles, ou l'utiliser pour la production d'énergie ;
conversion du glycogène en glucose par le foie si la glycémie chute ;
création de glucose à partir de composants non glucidiques ;
conversion du glucose en acides gras ;
décomposition en oxygène du glucose en dioxyde de carbone et en eau.

En cas de consommation excessive d'aliments riches en glucose, les glucides sont transformés en lipides. Ils se déposent sous la peau et peuvent être utilisés pour transformer davantage l’énergie des cellules.

L'importance de l'eau et des sels minéraux

Le métabolisme eau-sel est un complexe de processus d'absorption, d'application et d'élimination de l'eau et des minéraux. La majeure partie du liquide pénètre dans le corps par l’extérieur. Et il est également libéré en petits volumes dans l’organisme lors de la décomposition des nutriments.

Fonctions de l'eau dans le corps :

structurel (un composant nécessaire de tous les tissus);
dissolution et transport de substances;
assurer de nombreuses réactions biochimiques;
un composant essentiel des fluides biologiques;
assure la constance de l'équilibre eau-sel et participe à la thermorégulation.

Le liquide est éliminé du corps par les poumons, les glandes sudoripares, le système urinaire et les intestins.

Les sels minéraux obtenus à partir des aliments peuvent être divisés en macro et microéléments. Les premiers comprennent des minéraux contenus en quantités importantes - magnésium, calcium, sodium, phosphore et autres. Les microéléments sont nécessaires à l'organisme en très petites quantités. Ceux-ci comprennent le fer, le manganèse, le zinc, l'iode et d'autres éléments.

Un manque de minéraux peut nuire au fonctionnement de divers systèmes du corps. Ainsi, avec une carence en magnésium et en potassium, on observe des dysfonctionnements du système nerveux central et des muscles (dont le myocarde). Un manque de calcium et de phosphore peut affecter la solidité des os, et un manque d’iode peut affecter la fonction thyroïdienne. Les violations de l'équilibre eau-sel peuvent provoquer une lithiase urinaire.

Vitamines

Les vitamines constituent un vaste groupe de composés simples nécessaires au bon fonctionnement de tous les systèmes du corps.

Les vitamines sont divisées en 2 groupes :

hydrosolubles (vitamines B, vitamine C et PP), qui ne s'accumulent pas dans l'organisme ;
liposolubles (A, D, E), ayant une propriété d'accumulation similaire.

Certains composés (vitamine B12, acide folique) sont produits par la microflore intestinale. De nombreuses vitamines font partie de diverses enzymes, sans lesquelles les processus biochimiques ne peuvent être réalisés.

Étapes du métabolisme des vitamines :

apport alimentaire ;
déménager vers un lieu d'accumulation ou d'élimination ;
transformation en coenzyme (un composant d'une enzyme d'origine non protéique) ;
une combinaison de coenzyme et d'apoenzyme (la partie protéique de l'enzyme).

En cas de manque de vitamines, une hypovitaminose se développe ; en cas d'excès, une hypervitaminose se développe.

Échange d'énergie

Le métabolisme énergétique (catabolisme) est un complexe de réactions de décomposition de nutriments complexes en nutriments plus simples avec libération d'énergie, sans lesquels la croissance et le développement, le mouvement et d'autres manifestations de la vie sont impossibles. L’énergie qui en résulte est stockée sous forme d’ATP (source d’énergie universelle dans les organismes vivants), présente dans toutes les cellules.

La quantité d’énergie libérée après avoir mangé un aliment est appelée sa valeur énergétique. Cet indicateur est mesuré en kilocalories (kcal).

L'échange d'énergie se déroule en plusieurs étapes :

Préparatoire. Cela implique la décomposition de nutriments complexes dans le tractus gastro-intestinal en nutriments plus simples.
La fermentation anoxique est la transformation du glucose sans la participation de l'oxygène. Le processus se déroule dans le cytoplasme des cellules. Les produits finaux de cette étape sont 2 molécules d’ATP, de l’eau et de l’acide pyruvique.
Stade oxygène ou aérobie. Cela se produit dans les mitochondries (organites cellulaires spéciales), tandis que l'acide pyruvique se décompose avec la participation de l'oxygène, formant 36 molécules d'ATP.

Thermorégulation

La thermorégulation est la capacité d'un organisme vivant à maintenir une température corporelle constante, ce qui est un indicateur important des échanges thermiques. Pour que cet indicateur soit stable, il faut maintenir l'égalité entre transfert de chaleur et production de chaleur.

La production de chaleur est la libération de chaleur dans le corps. Sa source réside dans les tissus dans lesquels se produisent les réactions qui libèrent de l'énergie. Ainsi, le foie joue un rôle important dans la thermorégulation, car de nombreux processus biochimiques s'y déroulent.

Le transfert de chaleur ou régulation physique peut se produire de trois manières :

conduction thermique – transfert de chaleur vers l'environnement et les objets en contact avec la peau ;
rayonnement thermique - le transfert de chaleur à l'air et aux objets environnants en émettant des rayons infrarouges (thermiques) ;
L'évaporation est le transfert de chaleur par évaporation de l'humidité par la sueur ou lors de la respiration.

Qu'est-ce qui affecte le processus métabolique

Le métabolisme de chaque organisme spécifique a ses propres caractéristiques. Le taux métabolique est déterminé par plusieurs facteurs :

le sexe (généralement chez les hommes, les processus métaboliques se déroulent un peu plus rapidement que chez les femmes);
facteur génétique;
proportion de masse musculaire (les personnes ayant des muscles développés ont besoin de plus d'énergie pour faire travailler leurs muscles, de sorte que les processus en cours se dérouleront plus rapidement) ;
âge (le taux métabolique diminue avec les années);
fond hormonal.

La nutrition a un impact énorme sur le processus métabolique. L’alimentation et l’apport alimentaire sont ici importants. Pour le bon fonctionnement du corps, vous avez besoin d'une quantité optimale de protéines, de graisses, de glucides, de vitamines, de minéraux et de liquides consommés. Il est important de rappeler qu'il vaut mieux manger petit à petit, mais souvent, car de longues pauses entre les repas contribuent à un ralentissement du métabolisme, et peuvent donc conduire à l'obésité.