ATP هي "عملة" الطاقة العالمية للخلية.واحدة من أكثر "اختراعات" الطبيعة المدهشة هي جزيئات ما يسمى بالمواد "الماكرورجيك" ، حيث يوجد في التركيب الكيميائي واحد أو أكثر من الروابط التي تعمل كأجهزة لتخزين الطاقة. تم العثور على العديد من الجزيئات المماثلة في الطبيعة ، ولكن يوجد واحد منها فقط ، وهو حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) ، في جسم الإنسان. هذا جزيء عضوي معقد نوعًا ما ، حيث يتم إرفاق 3 بقايا سالبة الشحنة من حمض الفوسفوريك غير العضوي PO. ترتبط بقايا الفسفور هذه بالجزء العضوي من الجزيء عن طريق روابط "ماكرورجيك" ، والتي يتم تدميرها بسهولة أثناء التفاعلات المختلفة داخل الخلايا. ومع ذلك ، فإن طاقة هذه الروابط لا تتبدد في الفضاء على شكل حرارة ، ولكنها تستخدم للحركة أو التفاعل الكيميائي للجزيئات الأخرى. بفضل هذه الخاصية ، يؤدي ATP وظيفة تخزين الطاقة العالمي (المركب) في الخلية ، بالإضافة إلى "العملة" العالمية. بعد كل شيء ، فإن كل تحول كيميائي يحدث في الخلية إما يمتص الطاقة أو يطلقها. وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، فإن إجمالي كمية الطاقة المتكونة نتيجة للتفاعلات المؤكسدة والمخزنة في شكل ATP تساوي كمية الطاقة التي يمكن للخلية استخدامها لعملياتها التركيبية وأداء أي وظائف . وباعتبارها "دفعة" مقابل فرصة تنفيذ هذا الإجراء أو ذاك ، تُجبر الخلية على إنفاق مخزونها من ATP. في هذه الحالة ، يجب التأكيد على أن جزيء ATP كبير جدًا بحيث لا يمكنه المرور عبر غشاء الخلية. لذلك ، لا يمكن استخدام ATP المنتج في خلية واحدة بواسطة خلية أخرى. تُجبر كل خلية من خلايا الجسم على تصنيع ATP لاحتياجاتها بالكميات اللازمة لأداء وظائفها.

ثلاثة مصادر لإعادة تخليق ATP في خلايا جسم الإنسان.على ما يبدو ، فإن أسلاف خلايا جسم الإنسان البعيدة كانت موجودة منذ ملايين السنين ، محاطة بخلايا نباتية تمدها بالكربوهيدرات الزائدة ، ولم يكن هناك ما يكفي من الأوكسجين أو لا على الإطلاق. الكربوهيدرات هي أكثر العناصر الغذائية استخدامًا لإنتاج الطاقة في الجسم. وعلى الرغم من أن معظم خلايا جسم الإنسان قد اكتسبت القدرة على استخدام البروتينات والدهون كمواد خام للطاقة ، فإن بعض الخلايا (على سبيل المثال ، الأعصاب والدم الأحمر والجنس الذكري) قادرة على إنتاج الطاقة فقط بسبب أكسدة الكربوهيدرات .

تحدث عمليات الأكسدة الأولية للكربوهيدرات - أو بالأحرى الجلوكوز ، الذي يشكل في الواقع الركيزة الرئيسية للأكسدة في الخلايا - مباشرة في السيتوبلازم: حيث توجد مجمعات الإنزيم ، بسبب وجود جزيء الجلوكوز جزئيًا يتم تدميرها ، ويتم تخزين الطاقة المنبعثة في شكل ATP. تسمى هذه العملية بتحلل السكر ، ويمكن أن تحدث في جميع خلايا جسم الإنسان دون استثناء. نتيجة لهذا التفاعل ، من جزيء جلوكوز مكون من 6 كربون ، يتم تكوين جزيئين من 3 كربون من حمض البيروفيك وجزيئين من ATP.

يعتبر تحلل السكر عملية سريعة جدًا ولكنها غير فعالة نسبيًا. يتشكل حمض البيروفيك في الخلية بعد الانتهاء من تفاعلات تحلل السكر على الفور تقريبًا إلى حمض اللاكتيك وأحيانًا (على سبيل المثال ، أثناء العمل العضلي الثقيل) يدخل الدم بكميات كبيرة جدًا ، نظرًا لأن هذا جزيء صغير يمكنه المرور بحرية غشاء الخلية. يؤدي هذا الإطلاق الهائل من المنتجات الأيضية الحمضية في الدم إلى تعطيل التوازن ، ويتعين على الجسم تشغيل آليات استتباب خاصة من أجل التعامل مع عواقب عمل العضلات أو أي نشاط نشط آخر.

لا يزال حمض البيروفيك الذي يتكون نتيجة تحلل السكر يحتوي على الكثير من الطاقة الكيميائية المحتملة ويمكن أن يعمل كركيزة لمزيد من الأكسدة ، لكن هذا يتطلب إنزيمات وأكسجين خاصين. تحدث هذه العملية في العديد من الخلايا التي تحتوي على عضيات خاصة - الميتوكوندريا. يتكون السطح الداخلي لأغشية الميتوكوندريا من جزيئات دهنية وبروتينية كبيرة ، بما في ذلك عدد كبير من الإنزيمات المؤكسدة. داخل الميتوكوندريا ، تخترق جزيئات ثلاثية الكربون المتكونة في السيتوبلازم - وعادة ما يكون حمض الأسيتيك (أسيتات). هناك يتم تضمينها في دورة مستمرة من التفاعلات ، يتم خلالها فصل ذرات الكربون والهيدروجين بالتناوب عن هذه الجزيئات العضوية ، والتي ، عند دمجها مع الأكسجين ، تتحول إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. في هذه التفاعلات ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة ، والتي يتم تخزينها في شكل ATP. كل جزيء من حمض البيروفيك ، بعد أن مر بدورة كاملة من الأكسدة في الميتوكوندريا ، يسمح للخلية بالحصول على 17 جزيء ATP. وبالتالي ، فإن الأكسدة الكاملة لجزيء جلوكوز واحد توفر للخلية 2 + 17x2 = 36 جزيء ATP. من المهم أيضًا تضمين الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية ، أي مكونات الدهون والبروتينات ، في عملية أكسدة الميتوكوندريا. بفضل هذه القدرة ، تجعل الميتوكوندريا الخلية مستقلة نسبيًا عن الأطعمة التي يأكلها الجسم: على أي حال ، سيتم الحصول على الكمية اللازمة من الطاقة.

يتم تخزين بعض الطاقة في الخلية على شكل جزيء من فوسفات الكرياتين (CrP) ، وهو أصغر حجمًا وأكثر قدرة على الحركة من ATP. إنه هذا الجزيء الصغير الذي يمكنه الانتقال بسرعة من أحد طرفي الخلية إلى الطرف الآخر - إلى حيث تشتد الحاجة إلى الطاقة في الوقت الحالي. لا يستطيع CrF نفسه إعطاء الطاقة لعمليات التوليف أو تقلص العضلات أو توصيل النبضات العصبية: وهذا يتطلب ATP. ولكن من ناحية أخرى ، فإن CRF سهل وعملي دون خسارة قادرة على إعطاء كل الطاقة الموجودة فيه إلى جزيء ثنائي فوسفات الأدينازين (ADP) ، والذي يتحول على الفور إلى ATP ويكون جاهزًا لمزيد من التحولات الكيميائية الحيوية.

وبالتالي ، فإن الطاقة التي يتم إنفاقها أثناء عمل الخلية ، أي يمكن تجديد ATP بسبب ثلاث عمليات رئيسية: تحلل السكر اللاهوائي (الخالي من الأكسجين) ، أكسدة الميتوكوندريا الهوائية (بمشاركة الأكسجين) وأيضًا بسبب نقل مجموعة الفوسفات من CrF إلى ADP.

يعتبر مصدر فوسفات الكرياتين هو الأقوى ، لأن تفاعل CrF مع ADP سريع جدًا. ومع ذلك ، فإن توفير CrF في الخلية عادة ما يكون صغيرًا - على سبيل المثال ، يمكن للعضلات أن تعمل بأقصى جهد بسبب CrF لمدة لا تزيد عن 6-7 ثوانٍ. هذا عادة ما يكون كافيًا لبدء ثاني أقوى مصدر للطاقة - حال السكر -. في هذه الحالة ، يكون مورد العناصر الغذائية أكبر بعدة مرات ، ولكن مع تقدم العمل ، هناك توتر متزايد في التوازن بسبب تكوين حمض اللاكتيك ، وإذا تم تنفيذ هذا العمل بواسطة عضلات كبيرة ، فلا يمكن أن يستمر أكثر من 1.5- 2 دقيقة. ولكن خلال هذا الوقت ، يتم تنشيط الميتوكوندريا بالكامل تقريبًا ، والتي تكون قادرة على حرق ليس فقط الجلوكوز ، ولكن أيضًا الأحماض الدهنية ، التي يكاد يكون مصدرها في الجسم لا ينضب. لذلك ، يمكن أن يعمل مصدر الميتوكوندريا الهوائية لفترة طويلة جدًا ، على الرغم من أن قوته منخفضة نسبيًا - 2-3 مرات أقل من مصدر التحلل الجلدي ، وأقل بخمس مرات من قوة مصدر فوسفات الكرياتين.

ملامح تنظيم إنتاج الطاقة في أنسجة الجسم المختلفة.الأنسجة المختلفة لها تشبع مختلف من الميتوكوندريا. هم أقل في العظام والدهون البيضاء ، ومعظمهم من الدهون البنية والكبد والكلى. يوجد الكثير من الميتوكوندريا في الخلايا العصبية. لا تحتوي العضلات على نسبة عالية من الميتوكوندريا ، ولكن نظرًا لحقيقة أن عضلات الهيكل العظمي هي النسيج الأكثر ضخامة في الجسم (حوالي 40٪ من وزن الجسم للبالغين) ، فإن احتياجات الخلايا العضلية هي التي تحدد إلى حد كبير شدة واتجاه جميع عمليات التمثيل الغذائي للطاقة. أ.أرشافسكي أطلق على هذا "قاعدة الطاقة للعضلات الهيكلية."

مع تقدم العمر ، يتغير مكونان مهمان لعملية التمثيل الغذائي للطاقة دفعة واحدة: نسبة كتل الأنسجة مع تغيرات نشاط التمثيل الغذائي المختلفة ، وكذلك محتوى أهم الإنزيمات المؤكسدة في هذه الأنسجة. نتيجة لذلك ، يخضع استقلاب الطاقة لتغييرات معقدة للغاية ، ولكن بشكل عام ، تقل شدته مع تقدم العمر ، وبشكل ملحوظ.

تبادل الطاقة

تبادل الطاقةهي الوظيفة الأكثر تكاملاً في الجسم. أي توليفات أو نشاط لأي عضو أو أي نشاط وظيفي يؤثر حتمًا على استقلاب الطاقة ، لأنه وفقًا لقانون الحفظ ، الذي ليس له استثناءات ، فإن أي عمل مرتبط بتحويل المادة يكون مصحوبًا بإنفاق الطاقة.

تكاليف الطاقةتتكون الكائنات الحية من ثلاثة أجزاء غير متكافئة من التمثيل الغذائي الأساسي ، وإمداد الطاقة للوظائف ، بالإضافة إلى استهلاك الطاقة من أجل النمو والتطور وعمليات التكيف. يتم تحديد النسبة بين هذه الأجزاء حسب مرحلة التطور الفردي والظروف المحددة (الجدول 2).

التمثيل الغذائي القاعدي- هذا هو الحد الأدنى من إنتاج الطاقة الموجود دائمًا ، بغض النظر عن النشاط الوظيفي للأعضاء والأنظمة ، ولا يساوي الصفر أبدًا. يتكون التمثيل الغذائي الأساسي من ثلاثة أنواع رئيسية من إنفاق الطاقة: الحد الأدنى من الوظائف والدورات غير المجدية والعمليات الإصلاحية.

الحد الأدنى من متطلبات الجسم من الطاقة.إن مسألة الحد الأدنى من الوظائف واضحة تمامًا: حتى في ظروف الراحة الكاملة (على سبيل المثال ، النوم المريح) ، عندما لا تعمل العوامل المنشطة على الجسم ، فمن الضروري الحفاظ على نشاط معين للدماغ والغدد الصماء ، الكبد والجهاز الهضمي والقلب والأوعية الدموية وعضلات الجهاز التنفسي وأنسجة الرئة والعضلات المقوية والملساء ، إلخ.

دورات غير مجدية.أقل شهرة هو أنه في كل خلية من خلايا الجسم ، تحدث باستمرار ملايين التفاعلات الكيميائية الحيوية الدورية ، ونتيجة لذلك لا ينتج أي شيء ، ولكن لتنفيذها يتطلب قدرًا معينًا من الطاقة. هذه هي ما يسمى بالدورات غير المجدية ، وهي عمليات تحافظ على "القدرة القتالية" للهياكل الخلوية في غياب مهمة وظيفية حقيقية. مثل قمة الغزل ، الدورات غير المجدية تعطي الاستقرار للخلية وجميع هياكلها. إن نفقات الطاقة للحفاظ على كل دورة من الدورات غير المجدية صغيرة ، ولكن هناك العديد منها ، ونتيجة لذلك ، يُترجم هذا إلى نسبة كبيرة إلى حد ما من إنفاق الطاقة الأساسي.

عمليات الإصلاح.تبدأ العديد من الجزيئات المنظمة بشكل معقد والمشتركة في عمليات التمثيل الغذائي بالتلف عاجلاً أو آجلاً ، وتفقد خصائصها الوظيفية أو حتى تكتسب سامة. هناك حاجة إلى "أعمال إصلاح وترميم" مستمرة ، وإزالة الجزيئات التالفة من الخلية وتركيب جزيئات جديدة في مكانها ، مماثلة للجزيئات السابقة. تحدث هذه العمليات التعويضية باستمرار في كل خلية ، لأن عمر أي جزيء بروتين لا يتجاوز عادةً أسبوعًا إلى أسبوعين ، وهناك مئات الملايين منها في أي خلية. العوامل البيئية - درجة الحرارة غير المواتية ، وزيادة إشعاع الخلفية ، والتعرض للمواد السامة وأكثر من ذلك بكثير - يمكن أن تقصر بشكل كبير من عمر الجزيئات المعقدة ، ونتيجة لذلك ، تزيد من إجهاد العمليات الإصلاحية.

الحد الأدنى لمستوى أداء أنسجة كائن حي متعدد الخلايا.دائمًا ما يكون أداء الخلية بعضًا خارج العمل. بالنسبة لخلية العضلات ، هذا هو انقباضها ، بالنسبة للخلية العصبية ، إنه إنتاج وتوصيل نبضة كهربائية ، لخلية غدية ، إنه إنتاج سر وعمل إفراز للخلية الظهارية ، إنه هو كثرة الخلايا أو أي شكل آخر من أشكال التفاعل مع الأنسجة المحيطة والسوائل البيولوجية. بطبيعة الحال ، لا يمكن تنفيذ أي عمل دون إنفاق الطاقة لتنفيذه. لكن أي عمل ، بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي إلى تغيير في البيئة الداخلية للجسم ، حيث أن نفايات الخلية النشطة قد لا تكون غير مبالية بالخلايا والأنسجة الأخرى. لذلك ، فإن المستوى الثاني لاستهلاك الطاقة أثناء أداء الوظيفة يرتبط بالصيانة النشطة للتوازن ، والتي تستهلك أحيانًا جزءًا كبيرًا جدًا من الطاقة. وفي الوقت نفسه ، لا يتغير تكوين البيئة الداخلية فقط أثناء أداء المهام الوظيفية ، بل غالبًا ما تتغير الهياكل ، وغالبًا في اتجاه التدمير. لذلك ، مع تقلص عضلات الهيكل العظمي (حتى لو كان قليل الشدة) ، تحدث تمزق ألياف العضلات دائمًا ، أي سلامة النموذج مكسورة. يمتلك الجسم آليات خاصة للحفاظ على ثبات الشكل (التماثل المتماثل) ، والتي تضمن التعافي السريع للبنى التالفة أو المتغيرة ، ولكن مرة أخرى ، هذا يستهلك الطاقة. وأخيرًا ، من المهم جدًا أن يحافظ الكائن الحي النامي على الاتجاهات الرئيسية لتطوره ، بغض النظر عن الوظائف التي يجب تنشيطها نتيجة التعرض لظروف معينة. يعد الحفاظ على ثبات الاتجاه وقنوات التنمية (homeoresis) شكلاً آخر من أشكال استهلاك الطاقة أثناء تنشيط الوظائف.

بالنسبة للكائن الحي النامي ، فإن أحد العناصر المهمة لاستهلاك الطاقة هو النمو والتطور الفعليين. ومع ذلك ، بالنسبة لأي كائن حي ناضج ، فإن عمليات إعادة الترتيب التكيفية ليست أقل كثافة للطاقة من حيث الحجم ومتشابهة جدًا من حيث الجوهر. هنا ، تهدف نفقات الطاقة إلى تنشيط الجينوم ، وتدمير الهياكل القديمة (تقويض) والتوليف (الابتنائية).

تنخفض تكاليف التمثيل الغذائي الأساسي وتكاليف النمو والتنمية بشكل ملحوظ مع تقدم العمر ، وتختلف تكاليف أداء الوظائف نوعياً. نظرًا لأنه من الصعب للغاية من الناحية المنهجية فصل نفقات الطاقة الأساسية ونفقات الطاقة في عمليات النمو والتنمية ، فعادة ما يتم اعتبارهما معًا تحت الاسم "BX".

ديناميات العمر لعملية التمثيل الغذائي القاعدي.منذ زمن M. Rubner (1861) ، من المعروف أنه في الثدييات ، مع زيادة وزن الجسم ، تقل شدة إنتاج الحرارة لكل وحدة كتلة ؛ بينما مقدار التبادل المحسوب لكل وحدة مساحة يظل ثابتًا ("قاعدة السطح"). لا تزال هذه الحقائق تفتقر إلى تفسير نظري مُرضٍ ، وبالتالي ، تُستخدم الصيغ التجريبية للتعبير عن العلاقة بين حجم الجسم ومعدل التمثيل الغذائي. بالنسبة للثدييات ، بما في ذلك البشر ، تُستخدم صيغة M. Kleiber حاليًا في أغلب الأحيان:

م = 67.7 ف 0 75 سعر حراري / يوم ،

حيث M هو إنتاج الحرارة للكائن الحي كله ، و P هو وزن الجسم.

ومع ذلك ، لا يمكن دائمًا وصف التغييرات المرتبطة بالعمر في التمثيل الغذائي الأساسي باستخدام هذه المعادلة. خلال السنة الأولى من العمر ، لا ينخفض ​​إنتاج الحرارة ، كما هو مطلوب في معادلة كلايبر ، ولكنه يظل عند نفس المستوى أو حتى يزيد قليلاً. فقط في سن واحد يتم الوصول إلى كثافة التمثيل الغذائي تقريبًا (55 كيلو كالوري / كجم في اليوم) ، وهو "مطلوب" وفقًا لمعادلة كلايبر لكائن يزن 10 كجم. فقط من سن 3 سنوات ، تبدأ شدة التمثيل الغذائي الأساسي في الانخفاض تدريجيًا ، وتصل إلى مستوى الشخص البالغ - 25 كيلو كالوري / كجم يوميًا - فقط بحلول فترة البلوغ.

تكلفة الطاقة لعمليات النمو والتنمية.في كثير من الأحيان ، يرتبط معدل الأيض الأساسي المتزايد عند الأطفال بتكاليف النمو. ومع ذلك ، فقد أظهرت القياسات والحسابات الدقيقة التي أجريت في السنوات الأخيرة أنه حتى عمليات النمو الأكثر كثافة في الأشهر الثلاثة الأولى من العمر لا تتطلب أكثر من 7-8٪ من مدخول الطاقة اليومي ، وبعد 12 شهرًا لا تتجاوز 1٪. علاوة على ذلك ، لوحظ أعلى مستوى لاستهلاك الطاقة لجسم الطفل في سن 1 سنة ، عندما انخفض معدل نموه 10 مرات عما كان عليه في سن ستة أشهر. كانت المراحل الأكثر "كثيفة الاستخدام للطاقة" هي تلك المراحل من التكوُّن عندما ينخفض ​​معدل النمو ، وتحدث تغيرات نوعية مهمة في الأعضاء والأنسجة بسبب عمليات التمايز الخلوي. أظهرت الدراسات الخاصة التي أجراها علماء الكيمياء الحيوية أنه في الأنسجة التي تدخل مرحلة عمليات التمايز (على سبيل المثال ، في الدماغ) ، يزداد محتوى الميتوكوندريا بشكل حاد ، وبالتالي يزداد التمثيل الغذائي التأكسدي وإنتاج الحرارة. المعنى البيولوجي لهذه الظاهرة هو أنه في عملية تمايز الخلايا ، يتم تكوين هياكل جديدة وبروتينات جديدة وجزيئات كبيرة أخرى ، والتي لم تكن الخلية قادرة على إنتاجها من قبل. مثل أي عمل جديد ، يتطلب هذا تكاليف طاقة خاصة ، في حين أن عمليات النمو هي "إنتاج دفعي" ثابت من البروتين والجزيئات الكبيرة الأخرى في الخلية.

في عملية التطوير الفردي الإضافي ، لوحظ انخفاض في كثافة التمثيل الغذائي الأساسي. اتضح أن مساهمة الأجهزة المختلفة في عملية التمثيل الغذائي القاعدية تتغير مع تقدم العمر. على سبيل المثال ، يمثل الدماغ (الذي يساهم بشكل كبير في عملية التمثيل الغذائي الرئيسية) عند الأطفال حديثي الولادة 12٪ من وزن الجسم ، وفي البالغين - 2٪ فقط. تنمو الأعضاء الداخلية بشكل غير متساو ، والتي ، مثل الدماغ ، لديها مستوى عالٍ جدًا من التمثيل الغذائي للطاقة حتى في حالة الراحة - 300 كيلو كالوري / كجم في اليوم. في الوقت نفسه ، تتميز الأنسجة العضلية ، التي يتضاعف المقدار النسبي منها تقريبًا أثناء نمو ما بعد الولادة ، بمعدل استقلاب منخفض جدًا عند الراحة - 18 كيلو كالوري / كجم في اليوم. في البالغين ، يمثل الدماغ حوالي 24٪ من التمثيل الغذائي الأساسي ، والكبد 20٪ ، والقلب 10٪ ، والعضلات الهيكلية 28٪. في الطفل البالغ من العمر عام واحد ، يمثل الدماغ 53٪ من التمثيل الغذائي الأساسي ، ويساهم الكبد بحوالي 18٪ ، وتمثل عضلات الهيكل العظمي 8٪ فقط.

تبادل الراحة في الأطفال في سن المدرسة.من الممكن قياس التمثيل الغذائي الأساسي فقط في العيادة: وهذا يتطلب شروطًا خاصة. لكن الباقي يمكن قياسه في كل شخص: يكفي أن يكون قادرًا على الصيام والراحة العضلية لعدة عشرات من الدقائق. سعر الصرف السائد أعلى قليلاً من سعر الصرف الأساسي ، لكن هذا الاختلاف ليس أساسياً. لا يتم تقليل ديناميات التغيرات المرتبطة بالعمر في عملية التمثيل الغذائي أثناء الراحة إلى انخفاض بسيط في شدة التمثيل الغذائي. الفترات التي تتميز بانخفاض سريع في كثافة التمثيل الغذائي يتم استبدالها بفترات عمرية يستقر فيها التمثيل الغذائي أثناء الراحة.

في الوقت نفسه ، توجد علاقة وثيقة بين طبيعة التغيير في شدة التمثيل الغذائي ومعدل النمو (انظر الشكل 8 في الصفحة 57). تظهر الأعمدة في الشكل مكاسب سنوية نسبية في وزن الجسم. اتضح أنه كلما زاد معدل النمو النسبي ، زاد الانخفاض في معدل الأيض أثناء الراحة خلال هذه الفترة.

يوضح الشكل ميزة أخرى - الفروق المميزة بين الجنسين: الفتيات في الفئة العمرية المدروسة يتقدمن بحوالي عام على الأولاد من حيث التغيرات في معدلات النمو وكثافة التمثيل الغذائي. في الوقت نفسه ، توجد علاقة وثيقة بين كثافة التمثيل الغذائي أثناء الراحة ومعدل نمو الأطفال خلال قفزة نصف النمو - من 4 إلى 7 سنوات. في نفس الفترة ، يبدأ تغيير أسنان الحليب إلى أسنان دائمة ، والتي يمكن أن تكون أيضًا بمثابة أحد مؤشرات النضج التشكيلي.

في عملية مزيد من التطوير ، يستمر الانخفاض في شدة التمثيل الغذائي الأساسي ، والآن يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعمليات البلوغ. في المراحل الأولى من سن البلوغ ، يكون معدل الأيض لدى المراهقين أعلى بحوالي 30٪ منه لدى البالغين. يبدأ الانخفاض الحاد في المؤشر في المرحلة الثالثة ، عندما يتم تنشيط الغدد التناسلية ، ويستمر حتى سن البلوغ. كما هو معروف ، فإن طفرة نمو البلوغ تتزامن أيضًا مع بلوغ المرحلة الثالثة من البلوغ ، أي وفي هذه الحالة ، يبقى انتظام انخفاض شدة التمثيل الغذائي خلال فترات النمو الأكثر كثافة.

الأولاد في تطورهم خلال هذه الفترة يتخلفون عن الفتيات بحوالي سنة واحدة. بالتوافق الصارم مع هذه الحقيقة ، تكون شدة عمليات التمثيل الغذائي لدى الأولاد دائمًا أعلى منها عند الفتيات في نفس العمر التقويمي. هذه الاختلافات صغيرة (5-10٪) ، لكنها مستقرة طوال فترة البلوغ بأكملها.

التنظيم الحراري

يتم تحديد التنظيم الحراري ، أي الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لجوهر الجسم ، من خلال عمليتين رئيسيتين: إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. يعتمد إنتاج الحرارة (التوليد الحراري) بشكل أساسي على كثافة عمليات التمثيل الغذائي ، في حين يتم تحديد انتقال الحرارة بواسطة العزل الحراري ومجموعة كاملة من الآليات الفسيولوجية المعقدة نوعًا ما ، بما في ذلك التفاعلات الحركية الوعائية ونشاط التنفس الخارجي والتعرق. في هذا الصدد ، يُعزى التوليد الحراري إلى آليات التنظيم الكيميائي للحرارة ، ويشار إلى طرق تغيير نقل الحرارة بآليات التنظيم الحراري الفيزيائي. مع تقدم العمر ، تتغير هذه الآليات والآليات الأخرى ، فضلاً عن أهميتها في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم.

التطور العمري لآليات التنظيم الحراري.تؤدي القوانين الفيزيائية البحتة إلى حقيقة أنه مع زيادة الكتلة والأبعاد المطلقة للجسم ، تقل مساهمة التنظيم الكيميائي للحرارة. لذلك ، في الأطفال حديثي الولادة ، تبلغ قيمة إنتاج الحرارة الحرارية حوالي 0.5 كيلو كالوري / كجم ساعة درجة ، وفي البالغين - 0.15 كيلو كالوري / كجم ساعة.

يمكن للطفل حديث الولادة ، عندما تنخفض درجة الحرارة البيئية ، زيادة إنتاج الحرارة إلى نفس القيم تقريبًا مثل البالغين ، حتى 4 كيلو كالوري / كجم ساعة. ومع ذلك ، بسبب العزل الحراري المنخفض (0.15 درجة م 2 ساعة / كيلو كالوري) ، نطاق التنظيم الحراري الكيميائي عند الأطفال حديثي الولادة صغير جدًا - لا يزيد عن 5 درجات. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن درجة الحرارة الحرجة ( ذ) ، حيث يتم تنشيط التوليد الحراري ، هو +33 درجة مئوية لطفل كامل المدة ، في حالة البالغين تنخفض إلى +27 ... +23 درجة مئوية. ومع ذلك ، في الملابس ، التي يكون العزل الحراري فيها عادة 2.5 KLO ، أو 0.45 deg-m 2 h / kcal ، تنخفض قيمة درجة الحرارة الحرجة إلى +20 درجة مئوية ، لذلك يكون الطفل في ملابسه المعتادة في درجة حرارة الغرفة في درجة حرارة متعادلة البيئة ، أي في ظل ظروف لا تتطلب تكاليف إضافية للحفاظ على درجة حرارة الجسم.

فقط أثناء إجراء تغيير الملابس لمنع التبريد ، يجب أن يشتمل الطفل في الأشهر الأولى من الحياة على آليات قوية بما فيه الكفاية لإنتاج الحرارة. علاوة على ذلك ، فإن الأطفال في هذا العمر لديهم آليات خاصة ومحددة لتوليد الحرارة غائبة عند البالغين. يبدأ الشخص البالغ استجابة للتبريد في الارتعاش ، بما في ذلك ما يسمى بالتوليد الحراري "الانقباضي" ، أي إنتاج حرارة إضافية في عضلات الهيكل العظمي (الارتعاش البارد). إن ميزات تصميم جسم الطفل تجعل آلية إنتاج الحرارة هذه غير فعالة ، لذلك يتم تنشيط التوليد الحراري "غير المتقلص" عند الأطفال ، وليس في العضلات الهيكلية ، ولكن في أعضاء مختلفة تمامًا.

هذه هي الأعضاء الداخلية (أولاً وقبل كل شيء ، الكبد) والأنسجة الدهنية البنية الخاصة ، المشبعة بالميتوكوندريا (وهذا هو سبب لونها البني) ولديها قدرات طاقة عالية. يمكن ملاحظة تنشيط إنتاج الحرارة للدهون البنية في الطفل السليم من خلال زيادة درجة حرارة الجلد في تلك الأجزاء من الجسم حيث توجد الدهون البنية بشكل أكثر سطحية - المنطقة بين القطبين والرقبة. من خلال تغيير درجة الحرارة في هذه المناطق ، يمكن للمرء أن يحكم على حالة آليات التنظيم الحراري للطفل ، ودرجة تصلبه. يرتبط ما يسمى ب "مؤخر الرأس الساخن" للطفل في الأشهر الأولى من الحياة على وجه التحديد بنشاط الدهون البنية.

خلال السنة الأولى من العمر ، ينخفض ​​نشاط التنظيم الحراري الكيميائي. في الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 5-6 أشهر ، يزداد دور التنظيم الحراري الفيزيائي بشكل ملحوظ. مع تقدم العمر ، يختفي الجزء الأكبر من الدهون البنية ، ولكن حتى قبل سن 3 سنوات ، يبقى رد فعل الجزء الأكبر من الدهون البنية ، وهو الدهون بين القطبين. هناك تقارير تفيد بأن الأنسجة الدهنية البنية تستمر في العمل بنشاط لدى البالغين العاملين في الشمال وفي الهواء الطلق. في ظل الظروف العادية ، في الأطفال الذين تزيد أعمارهم عن 3 سنوات ، يكون نشاط التوليد الحراري غير المتقلص محدودًا ، ويبدأ النشاط الانقباضي المحدد لعضلات الهيكل العظمي - توتر العضلات ورعاش العضلات - في لعب الدور الرئيسي في زيادة إنتاج الحرارة عند التنظيم الكيميائي للحرارة انه مفعل. إذا وجد مثل هذا الطفل نفسه في درجة حرارة الغرفة العادية (+20 درجة مئوية) مرتديًا شورتًا وقميصًا ، يتم تنشيط إنتاج الحرارة فيه في 80 حالة من أصل 100 حالة.

تؤدي تقوية عمليات النمو خلال قفزة نصف النمو (5-6 سنوات) إلى زيادة طول الأطراف ومساحتها السطحية ، مما يضمن التبادل الحراري المنظم للجسم مع البيئة. هذا ، بدوره ، يؤدي إلى حقيقة أنه بدءًا من سن 5.5-6 سنوات (خاصة عند الفتيات) ، هناك تغييرات كبيرة في وظيفة التنظيم الحراري. يزداد العزل الحراري للجسم ، ويقل نشاط التنظيم الحراري الكيميائي بشكل كبير. هذه الطريقة في تنظيم درجة حرارة الجسم أكثر اقتصادا ، وهو الذي يصبح هو السائد في سياق تطور العمر. هذه الفترة من تطوير التنظيم الحراري حساسة لإجراءات التصلب.

مع بداية سن البلوغ ، تبدأ المرحلة التالية في تطوير التنظيم الحراري ، والتي تتجلى في انهيار النظام الوظيفي المتطور. في الفتيات اللواتي تتراوح أعمارهن بين 11 و 12 عامًا والأولاد الذين تتراوح أعمارهم بين 13 عامًا ، على الرغم من الانخفاض المستمر في شدة التمثيل الغذائي أثناء الراحة ، لا يحدث التعديل المقابل لتنظيم الأوعية الدموية. فقط في مرحلة المراهقة ، بعد الانتهاء من سن البلوغ ، تصل إمكانيات التنظيم الحراري إلى المستوى النهائي من التطور. زيادة العزل الحراري لأنسجة الجسم تجعل من الممكن الاستغناء عن التنظيم الحراري الكيميائي (أي إنتاج حرارة إضافية) حتى عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة بمقدار 10-15 درجة مئوية. وبطبيعة الحال ، فإن رد فعل الجسم هذا أكثر اقتصادا وفعالية.

تغذية

جميع المواد الضرورية لجسم الإنسان ، والتي تستخدم لإنتاج الطاقة وبناء أجسامهم ، تأتي من البيئة. مع تقدم الطفل في العمر ، مع اقتراب نهاية السنة الأولى من العمر ، يتحول المزيد والمزيد إلى التغذية المستقلة ، وبعد 3 سنوات ، لا تختلف تغذية الطفل كثيرًا عن تغذية الكبار.

المكونات الهيكلية للمواد الغذائية.الغذاء البشري من أصل نباتي وحيواني ، ولكن بغض النظر عن ذلك ، فهو يتكون من نفس فئات المركبات العضوية - البروتينات والدهون والكربوهيدرات. في الواقع ، هذه الفئات نفسها من المركبات تشكل أساسًا جسد الشخص نفسه. في الوقت نفسه ، هناك اختلافات بين الأطعمة الحيوانية والنباتية ، وأخرى مهمة جدًا.

الكربوهيدرات. تعتبر الكربوهيدرات أكثر مكونات الأطعمة النباتية كثافة (غالبًا في شكل نشا) ، والتي تشكل أساس إمداد الجسم بالطاقة. بالنسبة للبالغين ، يلزم الحصول على الكربوهيدرات والدهون والبروتينات بنسبة 4: 1: 1. نظرًا لأن عمليات التمثيل الغذائي للأطفال أكثر كثافة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى النشاط الأيضي للدماغ ، الذي يتغذى بشكل شبه حصري على الكربوهيدرات ، يجب أن يحصل الأطفال على المزيد من الأطعمة الكربوهيدراتية - بنسبة 5: 1: 1. في الأشهر الأولى من الحياة ، لا يحصل الطفل على الأطعمة النباتية ، ولكن هناك الكثير نسبيًا من الكربوهيدرات في حليب النساء: فهو تقريبًا نفس الدهون الموجودة في حليب البقر ، ويحتوي على بروتين أقل مرتين ، ولكنه يحتوي على كربوهيدرات أكثر بمرتين. نسبة الكربوهيدرات والدهون والبروتينات في لبن الأم تقارب 5: 2: 1. يتم تحضير الخلائط الاصطناعية لتغذية الأطفال في الأشهر الأولى من العمر على أساس حليب البقر المخفف مرتين تقريبًا مع إضافة الفركتوز والجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى.

الدهون.نادرًا ما تكون الأطعمة النباتية غنية بالدهون ، لكن المكونات الموجودة في الدهون النباتية ضرورية لجسم الإنسان. على عكس الدهون الحيوانية ، تحتوي الدهون النباتية على الكثير مما يسمى بالأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. هذه أحماض دهنية طويلة السلسلة مع روابط مزدوجة في بنيتها. تستخدم الخلايا البشرية مثل هذه الجزيئات لبناء أغشية الخلايا ، حيث تلعب دورًا في الاستقرار ، وتحمي الخلايا من غزو الجزيئات العدوانية والجذور الحرة. بسبب هذه الخاصية ، فإن الدهون النباتية لها نشاط مضاد للسرطان ومضاد للأكسدة ومضاد للجذور. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما يتم إذابة كمية كبيرة من الفيتامينات القيمة A و E في الدهون النباتية ، ومن المزايا الأخرى للدهون النباتية عدم وجود الكوليسترول فيها ، والذي يمكن أن يترسب في الأوعية الدموية للإنسان ويسبب تغيرات تصلبها. على العكس من ذلك ، تحتوي الدهون الحيوانية على كمية كبيرة من الكوليسترول ، ولكنها لا تحتوي عمليًا على الفيتامينات والأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. ومع ذلك ، فإن الدهون الحيوانية ضرورية أيضًا لجسم الإنسان ، حيث إنها عنصر مهم لإمداد الطاقة ، بالإضافة إلى أنها تحتوي على الليبوكينين ، التي تساعد الجسم على امتصاص ومعالجة الدهون الخاصة به.

السناجب.تختلف البروتينات النباتية والحيوانية أيضًا اختلافًا كبيرًا في تكوينها. بينما تتكون جميع البروتينات من أحماض أمينية ، يمكن تصنيع بعض هذه اللبنات الأساسية بواسطة الخلايا البشرية بينما لا يستطيع البعض الآخر تصنيعها. هناك عدد قليل من هذه الأخيرة ، فقط 4-5 أنواع ، لكن لا يمكن استبدالها بأي شيء ، لذلك يطلق عليها الأحماض الأمينية الأساسية. لا تحتوي الأطعمة النباتية تقريبًا على أحماض أمينية أساسية - فقط البقوليات وفول الصويا تحتوي على كمية صغيرة منها. وفي الوقت نفسه ، يتم تمثيل هذه المواد على نطاق واسع في اللحوم والأسماك والمنتجات الحيوانية الأخرى. نقص بعض الأحماض الأمينية الأساسية له تأثير سلبي حاد على ديناميكيات عمليات النمو وعلى تطور العديد من الوظائف ، وأهمها تطور دماغ الطفل وفكره. لهذا السبب ، غالبًا ما يظل الأطفال الذين يعانون من سوء التغذية طويل الأمد في سن مبكرة معاقين عقليًا مدى الحياة. هذا هو السبب في أنه لا ينبغي بأي حال من الأحوال تقييد استخدام الأطفال للأغذية الحيوانية: على الأقل الحليب والبيض ، وكذلك الأسماك. من الواضح أن نفس الظروف مرتبطة بحقيقة أن الأطفال دون سن السابعة ، وفقًا للتقاليد المسيحية ، يجب ألا يصوموا ، أي رفض طعام الحيوانات.

الكلي والعناصر الدقيقة.تحتوي المنتجات الغذائية تقريبًا على جميع العناصر الكيميائية المعروفة للعلم ، مع استثناء محتمل للمعادن المشعة والثقيلة ، وكذلك الغازات الخاملة. بعض العناصر ، مثل الكربون ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، والأكسجين ، والفوسفور ، والكالسيوم ، والبوتاسيوم ، والصوديوم ، وبعض العناصر الأخرى ، هي جزء من جميع المنتجات الغذائية وتدخل الجسم بكميات كبيرة جدًا (عشرات ومئات الجرامات يوميًا). يشار إلى هذه المواد عادة باسم المغذيات الكبيرة.يوجد البعض الآخر في الطعام بجرعات مجهرية ، لذلك يطلق عليهم العناصر النزرة. هذه هي اليود والفلور والنحاس والكوبالت والفضة والعديد من العناصر الأخرى. غالبًا ما يشار إلى الحديد بالعناصر النزرة ، على الرغم من أن كميته في الجسم كبيرة جدًا ، حيث يلعب الحديد دورًا رئيسيًا في نقل الأكسجين داخل الجسم. يمكن أن يؤدي عدم وجود أي من العناصر النزرة إلى مرض خطير. نقص اليود ، على سبيل المثال ، يؤدي إلى تطور مرض الغدة الدرقية الحاد (ما يسمى تضخم الغدة الدرقية). يؤدي نقص الحديد إلى فقر الدم الناجم عن نقص الحديد - وهو شكل من أشكال فقر الدم الذي يؤثر سلبًا على أداء ونمو وتطور الطفل. في جميع هذه الحالات ، من الضروري تصحيح التغذية ، وإدراج المنتجات التي تحتوي على العناصر المفقودة في النظام الغذائي. لذلك ، يوجد اليود بكميات كبيرة في الأعشاب البحرية - عشب البحر ، بالإضافة إلى ملح الطعام المعالج باليود في المتاجر. يوجد الحديد في كبد البقر والتفاح وبعض الفواكه الأخرى ، وكذلك في حلوى الأطفال Hematogen التي تُباع في الصيدليات.

الفيتامينات ، البري بري ، أمراض التمثيل الغذائي.الفيتامينات عبارة عن جزيئات عضوية متوسطة الحجم ومعقدة لا تنتجها خلايا جسم الإنسان بشكل طبيعي. نحن مجبرون على الحصول على الفيتامينات من الطعام ، لأنها ضرورية لعمل العديد من الإنزيمات التي تنظم العمليات الكيميائية الحيوية في الجسم. الفيتامينات هي مواد غير مستقرة للغاية ، لذا فإن الطهي على النار يدمر الفيتامينات الموجودة هناك بشكل شبه كامل. فقط الأطعمة النيئة تحتوي على فيتامينات بكمية ملحوظة ، لذا فإن الخضار والفواكه هي المصدر الرئيسي للفيتامينات بالنسبة لنا. الحيوانات المفترسة ، وكذلك السكان الأصليون في الشمال ، الذين يأكلون اللحوم والأسماك بشكل شبه حصري ، يحصلون على ما يكفي من الفيتامينات من المنتجات الحيوانية النيئة. لا توجد فيتامينات عمليًا في اللحوم والأسماك المقلية والمسلوقة.

يتجلى نقص الفيتامينات في أمراض التمثيل الغذائي المختلفة ، والتي يتم دمجها تحت اسم البري بري. تم الآن اكتشاف حوالي 50 نوعًا من الفيتامينات ، وكل منها مسؤول عن "موقع" عمليات التمثيل الغذائي الخاص به ، على التوالي ، وهناك عدة عشرات من الأمراض التي تسببها البري بري. ومن المعروف على نطاق واسع الاسقربوط ، البري بري ، البلاجرا وغيرها من الأمراض من هذا النوع.

تنقسم الفيتامينات إلى مجموعتين كبيرتين: قابلة للذوبان في الدهون وقابلة للذوبان في الماء. توجد الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء بكميات كبيرة في الفواكه والخضروات ، بينما توجد الفيتامينات التي تذوب في الدهون في كثير من الأحيان في البذور والمكسرات. يعتبر الزيتون وعباد الشمس والذرة والزيوت النباتية الأخرى مصادر مهمة للعديد من الفيتامينات التي تذوب في الدهون. ومع ذلك ، يوجد فيتامين د (مضاد لالتهاب الكساح) بشكل رئيسي في زيت السمك ، والذي يتم استخراجه من كبد سمك القد وبعض الأسماك البحرية الأخرى.

في خطوط العرض الوسطى والشمالية ، بحلول الربيع ، في الغذاء النباتي المحفوظ من الخريف ، تنخفض كمية الفيتامينات بشكل حاد ، ويعاني الكثير من الناس - سكان البلدان الشمالية - من البري بري. تساعد الأطعمة المملحة والحامضة (الملفوف والخيار والبعض الآخر) ، والتي تحتوي على نسبة عالية من الفيتامينات ، على التغلب على هذه الحالة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنتاج الفيتامينات عن طريق البكتيريا المعوية ، وبالتالي ، مع الهضم الطبيعي ، يتم تزويد الشخص بالعديد من فيتامينات ب الأكثر أهمية بكميات كافية. في الأطفال في السنة الأولى من العمر ، لم تتشكل البكتيريا المعوية بعد ، لذلك يجب أن يحصلوا على كمية كافية من حليب الأم ، وكذلك عصائر الفاكهة والخضروات ، كمصادر للفيتامينات.

الاحتياجات اليومية من الطاقة والبروتينات والفيتامينات.تعتمد كمية الطعام التي يتم تناولها يوميًا بشكل مباشر على معدل عمليات التمثيل الغذائي ، حيث يجب أن يعوض الطعام تمامًا عن الطاقة التي يتم إنفاقها في جميع الوظائف (الشكل 13). على الرغم من أن شدة عمليات التمثيل الغذائي تتناقص مع تقدم العمر لدى الأطفال الأكبر من عام واحد ، فإن الزيادة في وزن الجسم تؤدي إلى زيادة إجمالي (إجمالي) استهلاك الطاقة. وفقًا لذلك ، تزداد أيضًا الحاجة إلى العناصر الغذائية الأساسية. فيما يلي جداول مرجعية (الجداول 3-6) توضح المدخول اليومي التقريبي من العناصر الغذائية والفيتامينات والمعادن الأساسية للأطفال. يجب التأكيد على أن الجداول تعطي كتلة المواد النقية دون الأخذ بعين الاعتبار الماء المتضمن في أي طعام ، وكذلك المواد العضوية التي لا علاقة لها بالبروتينات والدهون والكربوهيدرات (على سبيل المثال ، السليلوز الذي يشكل الكتلة. من الخضار).

مجمع عالمي للطاقة البيولوجية. يتم تخزين الطاقة الضوئية للشمس والطاقة الموجودة في الطعام المستهلك في جزيئات ATP. إمداد الخلية من ATP صغير. لذلك ، في العضلات ، احتياطي ATP يكفي 20-30 تقلص. مع العمل المتزايد ، ولكن قصير المدى ، تعمل العضلات فقط بسبب انقسام الـ ATP الموجود فيها. بعد الانتهاء من العمل ، يتنفس الشخص بصعوبة - خلال هذه الفترة ، يتفكك الكربوهيدرات والمواد الأخرى (تتراكم الطاقة) ويتم استعادة تزويد الخلايا بـ ATP.

18. قفص

EUKARYOTES (حقيقيات النوى) (من الكلمة اليونانية eu - جيدة ، تمامًا و karyon - core) ، الكائنات الحية (كل شيء باستثناء البكتيريا ، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء) ، والتي ، على عكس بدائيات النوى ، لها نواة خلوية مشكلة ، محددة من السيتوبلازم بواسطة الغشاء النووي. المادة الوراثية موجودة في الكروموسومات. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على الميتوكوندريا والبلاستيدات والعضيات الأخرى. العملية الجنسية مميزة.

19. قفص، نظام حي أولي ، أساس بنية وحياة جميع الحيوانات والنباتات. توجد الخلايا ككائنات مستقلة (على سبيل المثال ، الكائنات الأولية والبكتيريا) وكجزء من الكائنات متعددة الخلايا ، حيث توجد خلايا جنسية تعمل على التكاثر وخلايا الجسم (جسدية) ، تختلف في التركيب والوظائف (على سبيل المثال ، العصبية والعظام والعضلات ، إفرازية). تختلف أحجام الخلايا من 0.1-0.25 ميكرون (بعض البكتيريا) إلى 155 ملم (بيض النعام في القشرة).

في البشر ، في جسم المولود الجديد ، تقريبًا. 2 1012. في كل خلية ، يتم تمييز جزأين رئيسيين: النواة والسيتوبلازم ، حيث توجد العضيات والشوائب. عادة ما يتم تغطية الخلايا النباتية بقشرة صلبة. علم الخلية هو علم الخلايا.

الكائنات الحية التي ، على عكس حقيقيات النوى ، لا تمتلك نواة خلية جيدة التكوين. تكمن المادة الوراثية على شكل خيط دنا دائري في النيوكليوتيدات ولا تشكل كروموسومات حقيقية. لا توجد عملية جنسية نموذجية. تشمل بدائيات النوى البكتيريا ، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة). في نظام العالم العضوي ، تشكل بدائيات النوى المملكة العظمى.

20. غشاء بلازمي(غشاء الخلية ، غشاء البلازما) ، وهو غشاء بيولوجي يحيط ببروتوبلازم الخلايا النباتية والحيوانية. يشارك في تنظيم التمثيل الغذائي بين الخلية وبيئتها.

21. تضمين الخلايا- تراكم العناصر الغذائية الاحتياطية: البروتينات والدهون والكربوهيدرات.

22. GOLGI APPART(مجمع جولجي) (سمي على اسم K.Golgi) ، وهو عضوي خلوي يشارك في تكوين منتجاته الأيضية (أسرار مختلفة ، كولاجين ، جليكوجين ، دهون ، إلخ) ، في تخليق البروتينات السكرية.

23 ليسوسوم(من liz. و Greek. soma - body) ، الهياكل الخلوية التي تحتوي على إنزيمات يمكنها تكسير البروتينات (الليز) ، الأحماض النووية ، السكريات. يشاركون في عملية الهضم داخل الخلايا للمواد التي تدخل الخلية عن طريق البلعمة و pinocytosis.

24. ميتوكوندريامحاطة بغشاء خارجي وبالتالي حجرة بالفعل ، يتم فصلها عن السيتوبلازم المحيط ؛ بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم المساحة الداخلية للميتوكوندريا أيضًا إلى جزأين بواسطة الغشاء الداخلي. يتشابه الغشاء الخارجي للميتوكوندريا في تكوينه مع أغشية الشبكة الإندوبلازمية. الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، الذي يشكل طيات (cristae) ، غني جدًا بالبروتينات - ربما يكون هذا أحد أكثر الأغشية الغنية بالبروتين في الخلية ؛ من بينها بروتينات "السلسلة التنفسية" المسؤولة عن نقل الإلكترون ؛ البروتينات الحاملة لـ ADP و ATP والأكسجين وثاني أكسيد الكربون في بعض الجزيئات العضوية والأيونات. تتأكسد منتجات تحلل السكر التي تدخل الميتوكوندريا من السيتوبلازم في الحيز الداخلي للميتوكوندريا.

توجد البروتينات المسؤولة عن نقل الإلكترون في الغشاء بحيث أثناء عملية نقل الإلكترون ، يتم إخراج البروتونات على جانب واحد من الغشاء - تدخل الفراغ بين الأغشية الخارجية والداخلية وتتراكم هناك. ينتج عن هذا جهد كهروكيميائي (بسبب الاختلافات في التركيز والشحنات). يتم الحفاظ على هذا الاختلاف بسبب الخاصية الأكثر أهمية للغشاء الداخلي للميتوكوندريا - فهو غير منفذ للبروتونات. وهذا يعني أنه في ظل الظروف العادية ، لا يمكن للبروتونات نفسها المرور عبر هذا الغشاء. لكنه يحتوي على بروتينات خاصة ، أو بالأحرى معقدات بروتينية ، تتكون من العديد من البروتينات وتشكل قناة للبروتونات. تمر البروتونات عبر هذه القناة تحت تأثير القوة الدافعة للتدرج الكهروكيميائي. يتم استخدام طاقة هذه العملية بواسطة إنزيم موجود في نفس مجمعات البروتين وقادر على ربط مجموعة فوسفات بالأدينوسين ثنائي فوسفات (ADP) ، مما يؤدي إلى تخليق ATP.

وبالتالي تلعب الميتوكوندريا دور "محطة طاقة" في الخلية. مبدأ تكوين ATP في البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية هو نفسه بشكل عام - استخدام التدرج البروتوني وتحويل طاقة التدرج الكهروكيميائي إلى طاقة الروابط الكيميائية.

25. البلاستيدات(من اليونانية plastos - الطراز) ، العضيات السيتوبلازمية من الخلايا النباتية. غالبًا ما تحتوي على أصباغ تحدد لون البلاستيد. في النباتات العليا ، تكون البلاستيدات الخضراء عبارة عن بلاستيدات خضراء ، والبلاستيدات عديمة اللون عبارة عن خلايا بيضاء ، والبلاستيدات ذات الألوان المختلفة هي صانعات صبغية ؛ في معظم الطحالب ، تسمى البلاستيدات بالكروماتوفورات.

26. الأساسية- أهم جزء في الخلية. وهي مغطاة بغشاء مزدوج الغشاء مع مسام تخترق من خلالها بعض المواد إلى النواة ، بينما تدخل مواد أخرى إلى السيتوبلازم. الكروموسومات هي الهياكل الرئيسية للنواة ، وناقلات المعلومات الوراثية حول خصائص الكائن الحي. ينتقل في عملية تقسيم الخلية الأم إلى الخلايا الوليدة ، ومع الخلايا الجرثومية - إلى الكائنات الحية. النواة هي موقع تخليق DNA و mRNA. الرنا الريباسي.

28. مراحل الانقسام(طور ، طور ، طور ، طور ، طور) - سلسلة من التغييرات المتتالية في الخلية: أ) تصاعد الكروموسومات ، انحلال الغشاء النووي والنواة ؛ ب) تكوين مغزل الانقسام ، وموقع الكروموسومات في مركز الخلية ، وربط خيوط المغزل بها ؛ ج) تباعد الكروماتيدات إلى أقطاب متقابلة للخلية (تصبح صبغيات) ؛

د) تكوين الحاجز الخلوي ، وتقسيم السيتوبلازم وعضياته ، وتكوين غشاء نووي ، وظهور خليتين من واحدة تحتوي على نفس مجموعة الكروموسومات (46 في كل من خلايا الأم والبنت للشخص).

بسبب طاقة الضوء ، تتشكل ATP وبعض الجزيئات الأخرى في خلايا التمثيل الضوئي ، والتي تلعب دور نوع من مُراكم الطاقة. يطلق الإلكترون الذي يثيره الضوء الطاقة إلى فسفرة ADP ، مما ينتج عنه ATP. مجمع الطاقة ، بالإضافة إلى ATP ، هو مركب عضوي معقد - نيكوتيناميد فوسفات الأدينين ثنائي النوكليوتيد ، والمختصر باسم NADP + (كما تم تحديد شكله المؤكسد). يلتقط هذا المركب الإلكترونات المثارة بالضوء وأيون الهيدروجين (البروتون) ويتم تقليله نتيجة لـ NADPH. (تتم قراءة هذه الاختصارات ، NADP + و NADP-N ، على التوالي باسم NADEP و NADEP-ASH ، الحرف الأخير هنا هو رمز ذرة الهيدروجين.) في الشكل. يوضح الشكل 35 حلقة نيكوتيناميد تحمل ذرة هيدروجين وإلكترونات غنية بالطاقة. بسبب طاقة ATP وبمشاركة NADPH ، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى الجلوكوز. تحدث كل هذه العمليات المعقدة في الخلايا النباتية في عضيات الخلية المتخصصة.

في عملية التحولات الكيميائية الحيوية للأشياء ، يتم كسر الرابطة الكيميائية ، مصحوبة بإطلاق الطاقة. هذه هي الطاقات الحرة التي لا يمكن للكائنات الحية استخدامها ، ولكن يجب تحويلها إلى شكل من أشكال الطاقة القابلة للاستيعاب بيولوجيًا. هناك نوعان عالميان من الطاقة يمكن استخدامهما في الخلية لأداء أنواع مختلفة من العمل:

1. الطاقة الكيميائية - طاقة الروابط الكبيرة للمركبات الكيميائية. تسمى الروابط الكيميائية macergic لأنها عندما تنكسر ، يتم إطلاق الكثير من الطاقة. يحتوي جزيء ATP على خصائص معينة تحدد دوره المهم في استقلاب الطاقة في الخلايا:

عدم الاستقرار الديناميكي الحراري

يضمن الاستقرار الكيميائي العالي تخزينًا فعالًا للطاقة ويمنع تبديد الطاقة في شكل حرارة

يسمح الحجم الصغير لجزيء ATP بالانتشار بسهولة إلى أجزاء مختلفة من الخلية حيث يكون مصدر الطاقة من الخارج ضروريًا لأداء الأعمال الميكانيكية التناضحية الكيميائية.

التغيير في الطاقة الحرة أثناء التحلل المائي لـ ATP له قيمة متوسطة ، مما يجعل من الممكن له أداء وظائف الطاقة على أفضل وجه ، ونقل الطاقة إلى مركبات منخفضة الطاقة.

ATP هو مجمع عالمي للطاقة لجميع الكائنات الحية. في جزيئات ATP ، يتم تخزين الطاقة لفترة قصيرة جدًا (1/3 ثانية) ويتم إنفاقها على الفور لتوفير الطاقة لجميع العمليات التي تحدث في الوقت الحالي. يمكن استخدام الطاقة الموجودة في جزيء ATP:

1. في التفاعل الذي يحدث في السيتوبلازم

2. في بعض العمليات التي تعتمد على الأغشية.

الطاقة الكهروكيميائية هي طاقة الغشاء الكامن للهيدروجين الأيوني. عندما يتم نقل الإلكترونات على طول سلاسل الأكسدة الموجودة في أغشية من نوع معين ، والتي تسمى تحويل الطاقة أو الاقتران ، يكون هناك توزيع غير متساوٍ للبروتونات في الفضاء على جانبي الغشاء ، أي يظهر تدرج أيون الهيدروجين على الغشاء الذي يقاس بالفولت. عندما يتم تفريغه ، يحدث تخليق جزيء ATP. يمكن استخدام الطاقة الكهروكيميائية في العديد من العمليات المعتمدة على الطاقة والتي يتم تثبيتها على الغشاء. المتعلقات: امتصاص الحمض النووي أثناء التحول ، نقل البروتينات عبر الغشاء ، الحركة النشطة في البكتيريا. لا يتم تحويل كل الطاقة المجانية لأكسدة الأشياء إلى شكل يمكن الوصول إليه للخلية ويتراكم في ATP. يتم تبديد جزء من الطاقة الحرة على شكل حرارة أو ضوء أو طاقة كهربائية. إذا كانت الخلية تخزن طاقة أكثر مما يمكن أن تستهلكه جميع العمليات المستهلكة للطاقة ، فإنها تصنع الأشياء الاحتياطية.

التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي)هو مجموع جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الجسم. كل هذه التفاعلات مقسمة إلى مجموعتين

1. تبادل البلاستيك(الاستيعاب ، الابتنائية ، التخليق الحيوي) - يحدث هذا عند استخدام مواد بسيطة مع إنفاق طاقة تشكلت (توليفها)أكثر تعقيدا. مثال:

• أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم تصنيع الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء.

2. تبادل الطاقة(تبديد ، تقويض ، تنفس) عندما تكون المواد المعقدة تتكسر (تتأكسد)إلى أبسط ، وفي نفس الوقت يتم تحرير الطاقةضروري للحياة. مثال:

• في الميتوكوندريا ، يتأكسد الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية بالأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، ويتم توليد الطاقة. (التنفس الخلوي)

العلاقة بين استقلاب البلاستيك والطاقة

• يوفر التمثيل الغذائي للبلاستيك للخلية مواد عضوية معقدة (البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية) ، بما في ذلك بروتينات الإنزيم لاستقلاب الطاقة.
• يمد التمثيل الغذائي للطاقة الخلية بالطاقة. عند القيام بعمل (عقلي ، عضلي ، إلخ) ، يزداد استقلاب الطاقة.

ATP- مادة الطاقة العالمية للخلية (مجمع الطاقة العالمي). تتشكل في عملية التمثيل الغذائي للطاقة (أكسدة المواد العضوية).

• أثناء استقلاب الطاقة ، تتحلل جميع المواد ، ويتم تصنيع ATP. في هذه الحالة ، يتم تحويل طاقة الروابط الكيميائية للمواد المعقدة المتحللة إلى طاقة ATP ، يتم تخزين الطاقة في ATP.
• أثناء تبادل البلاستيك ، يتم تصنيع جميع المواد ، ويتفكك ATP. حيث يتم استهلاك طاقة ATP(يتم تحويل طاقة ATP إلى طاقة الروابط الكيميائية للمواد المعقدة المخزنة في هذه المواد).

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التبادل البلاستيكي
1) يتم تصنيع الكربوهيدرات الأكثر تعقيدًا من أقل تعقيدًا
2) يتم تحويل الدهون إلى جلسرين وأحماض دهنية
3) تتأكسد البروتينات بتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء والمواد المحتوية على النيتروجين
4) يتم تحرير الطاقة ويتم تصنيع ATP

إجابه

اختر ثلاثة خيارات. كيف يختلف تبادل البلاستيك عن تبادل الطاقة؟
1) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
2) يتم استهلاك الطاقة المخزنة في جزيئات ATP
3) يتم تصنيع المواد العضوية
4) وجود انهيار للمواد العضوية
5) المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي - ثاني أكسيد الكربون والماء
6) نتيجة التفاعلات الأيضية ، تتشكل البروتينات

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التمثيل الغذائي للبلاستيك ، يتم تصنيع الجزيئات في الخلايا
1) البروتينات
2) الماء
3) ATP
4) مواد غير عضوية

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما هي العلاقة بين استقلاب البلاستيك والطاقة
1) التبادل البلاستيكي يزود المواد العضوية للطاقة
2) تبادل الطاقة إمدادات الأكسجين للبلاستيك
3) التمثيل الغذائي للبلاستيك يمد المعادن بالطاقة
4) يوفر التبادل البلاستيكي جزيئات ATP للطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. في عملية التمثيل الغذائي للطاقة ، على عكس البلاستيك ،
1) إنفاق الطاقة الموجودة في جزيئات ATP
2) تخزين الطاقة في الروابط الكبيرة لجزيئات ATP
3) تزويد الخلايا بالبروتينات والدهون
4) تزويد الخلايا بالكربوهيدرات والأحماض النووية

إجابه

1. إنشاء تطابق بين خصائص التبادل ونوعه: 1) بلاستيك ، 2) طاقة. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) أكسدة المواد العضوية
ب) تكوين البوليمرات من المونومرات
ب) انهيار ATP
د) تخزين الطاقة في الخلية
د) تكرار الحمض النووي
هـ) الفسفرة المؤكسدة

إجابه

2. إنشاء تطابق بين خصائص التمثيل الغذائي في الخلية ونوعها: 1) الطاقة ، 2) البلاستيك. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) يحدث انهيار الجلوكوز الخالي من الأكسجين
ب) يحدث على الريبوسومات ، في البلاستيدات الخضراء
ج) المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي - ثاني أكسيد الكربون والماء
د) يتم تصنيع المواد العضوية
د) يتم استخدام الطاقة المخزنة في جزيئات ATP
E) يتم إطلاق الطاقة وتخزينها في جزيئات ATP

إجابه

3. إنشاء تطابق بين علامات التمثيل الغذائي في الإنسان وأنواعه: 1) التمثيل الغذائي للبلاستيك ، 2) التمثيل الغذائي للطاقة. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) تتأكسد المواد
ب) يتم تصنيع المواد
ج) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
د) تنفق الطاقة
د) تشارك الريبوسومات في هذه العملية
ه) تشارك الميتوكوندريا في هذه العملية

إجابه

4. إنشاء تطابق بين خصائص التمثيل الغذائي ونوعه: 1) الطاقة ، 2) البلاستيك. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) تكرار الحمض النووي
ب) التخليق الحيوي للبروتين
ب) أكسدة المواد العضوية
د) النسخ
د) تخليق اعبي التنس المحترفين
ه) التركيب الكيميائي

إجابه

5. إنشاء تطابق بين خصائص وأنواع التبادل: 1) البلاستيك ، 2) الطاقة. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) يتم تخزين الطاقة في جزيئات ATP
ب) يتم تصنيع البوليمرات الحيوية
ب) يتكون ثاني أكسيد الكربون والماء
د) يحدث الفسفرة المؤكسدة
د) يحدث تكرار الحمض النووي

إجابه

اختر ثلاث عمليات متعلقة باستقلاب الطاقة.
1) إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي
2) تكوين ثاني أكسيد الكربون والماء واليوريا
3) الفسفرة المؤكسدة
4) تخليق الجلوكوز
5) تحلل السكر
6) التحلل الضوئي للماء

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يتم تحرير الطاقة اللازمة لتقلص العضلات عندما
1) تحلل المواد العضوية في الجهاز الهضمي
2) تهيج العضلة بفعل النبضات العصبية
3) أكسدة المواد العضوية في العضلات
4) توليف ATP

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما هي العملية التي تؤدي إلى تخليق الدهون في الخلية؟
1) التبديد
2) الأكسدة البيولوجية
3) استبدال البلاستيك
4) تحلل السكر

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. قيمة التمثيل الغذائي للبلاستيك - إمداد الجسم
1) الأملاح المعدنية
2) الأكسجين
3) البوليمرات الحيوية
4) الطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يحدث أكسدة المواد العضوية في جسم الإنسان في
1) الحويصلات الرئوية عند التنفس
2) خلايا الجسم في عملية التبادل البلاستيكي
3) عملية هضم الطعام في الجهاز الهضمي
4) خلايا الجسم في عملية التمثيل الغذائي للطاقة

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما التفاعلات الأيضية في الخلية المصحوبة بتكاليف الطاقة؟
1) المرحلة التحضيرية لاستقلاب الطاقة
2) تخمير حمض اللاكتيك
3) أكسدة المواد العضوية
4) استبدال البلاستيك

إجابه

1. إنشاء المراسلات بين العمليات والأجزاء المكونة لعملية التمثيل الغذائي: 1) الابتنائية (الاستيعاب) ، 2) الهدم (تبديد). اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) التخمير
ب) تحلل السكر
ب) التنفس
د) تخليق البروتين
د) التمثيل الضوئي
ه) التركيب الكيميائي

إجابه

2. إنشاء تطابق بين الخصائص وعمليات التمثيل الغذائي: 1) الاستيعاب (الابتنائية) ، 2) التبديد (الهدم). اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) تركيب المواد العضوية في الجسم
ب) تشمل المرحلة التحضيرية ، التحلل السكري والفسفرة المؤكسدة
ج) يتم تخزين الطاقة المنبعثة في ATP
د) يتكون الماء وثاني أكسيد الكربون
د) يتطلب تكاليف الطاقة
E) يحدث في البلاستيدات الخضراء وعلى الريبوسومات

إجابه

اختر إجابتين صحيحتين من خمسة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها. الأيض هو أحد الخصائص الرئيسية للأنظمة الحية ، ويتميز بما يحدث
1) الاستجابة الانتقائية للتأثيرات البيئية الخارجية
2) التغيير في شدة العمليات والوظائف الفسيولوجية مع فترات التذبذب المختلفة
3) انتقال الميزات والخصائص من جيل إلى جيل
4) امتصاص المواد الضرورية وإخراج الفضلات
5) الحفاظ على التركيب الفيزيائي والكيميائي للبيئة الداخلية ثابتًا نسبيًا

إجابه

1. تُستخدم جميع المصطلحات الواردة أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف التبادل البلاستيكي. حدد المصطلحين اللذين "يقعان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) النسخ المتماثل
2) الازدواجية
3) البث
4) إزفاء
5) النسخ

إجابه

2. جميع المفاهيم المذكورة أدناه ، باستثناء اثنين ، تستخدم لوصف التمثيل الغذائي للبلاستيك في الخلية. حدد مفهومين "يسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) الاستيعاب
2) التبديد
3) تحلل السكر
4) النسخ
5) البث

إجابه

3. تُستخدم المصطلحات الواردة أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف تبادل البلاستيك. حدد المصطلحين اللذين يقعان في القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتهما.
1) تقسيم
2) الأكسدة
3) النسخ المتماثل
4) النسخ
5) التخليق الكيميائي

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. القاعدة النيتروجينية الأدينين والريبوز وثلاثة بقايا حمض الفوسفوريك هي
1) DNA
2) الحمض النووي الريبي
3) ATP
4) السنجاب

إجابه

يمكن استخدام جميع العلامات أدناه ، باستثناء اثنتين ، لوصف استقلاب الطاقة في الخلية. حدد سمتين "تندرجان" من القائمة العامة ، واكتب ردًا على الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) يأتي مع امتصاص الطاقة
2) ينتهي في الميتوكوندريا
3) ينتهي في الريبوسومات
4) يرافقه تخليق جزيئات ATP
5) ينتهي بتكوين ثاني أكسيد الكربون

إجابه

ابحث عن ثلاثة أخطاء في النص المحدد. حدد عدد المقترحات التي يتم تقديمها فيها.(1) التمثيل الغذائي ، أو التمثيل الغذائي ، هو مجموعة من تفاعلات تخليق واضمحلال مواد الخلية والكائن الحي ، المرتبطة بإطلاق أو امتصاص الطاقة. (2) يشار إلى مجموعة التفاعلات لتخليق المركبات العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي من المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض باسم التبادل البلاستيكي. (3) يتم تصنيع جزيئات ATP في تفاعلات التبادل البلاستيكي. (4) يشار إلى التمثيل الضوئي باسم استقلاب الطاقة. (5) نتيجة للتركيب الكيميائي ، يتم تصنيع المواد العضوية من مواد غير عضوية بسبب طاقة الشمس.

إجابه

© دي في بوزدنياكوف ، 2009-2019