12

1254

12. METABOLISMUL SUBSTANELOR N ORGANISM

Noiuni generale

ntre organism i mediul nconjurtor exist un nentrerupt schimb se substane care poart denumirea de metabolism.

Metabolismul se poate prezenta sub dou aspecte:

- metabolismul material, intermediar sau al substanelor;

- metabolismul energetic.

Metabolismul material este caracterizat prin schimbul de substane dintre organism i mediu i prin toate transformrile pe care le sufer substanele introduse n organism.

n cadrul metabolismului material se pot distinge cele dou faze: anabolismul i catabolismul (vezi Aparatul digestiv-noiuni generale).

Metabolismul energetic nsumeaz toate schimburile de energie care se produc ntre organism i mediul extern.

12. 1. Metabolismul material

12. 1. 1. Metabolismul apei

Apa reprezint mai mult de 50% din compoziia corpului. n cantitate foarte mare se gsete n plasma sanguin, apoi n lichidul interstiial care scald celulele i n citoplasm.

Apa provine din alimentele sau nutreurile consumate i apa ingerat i din reaciile chimice care au loc n organism.

nsuirile principale ale apei n organism sunt de a dizolva toate substanele care sunt transportate de ctre snge i limf, de a favoriza reaciile chimice care se petrec n organism i de a interveni n meninerea temperaturii constante a corpului.

Apa din organism se elimin sub form de urin, sudoare, prin respiraie o dat cu laptele (la femele) i cu materiile fecale.

ntre cantitatea de ap ingerat i cea eliminat exist un raport denumit bilan hidric.

Scderea cantitii de ap din organism sub anumite limite duce la deshidratare i la moarte. Dar se poate ntlni i fenomenul de intoxicaie cu ap, cnd organismul nu reuete s elimine cantiti suficiente de ap n mediul exterior, fenomen ce duce i el la moarte.

Reglarea metabolismului apei se face pe cale reflex i pe cale umoral, prin glandele endocrine: hipofiz, tiroid, suprarenal.12. 1. 2. Metabolismul srurilor minerale

Srurile minerale sunt combinaii chimice ale unor elemente ca: sodiul, potasiul, clorul, calciul, fosforul i altele, care se gsesc mai ales n oase, snge i alte organe. Prin hran, omul i animalele inger cantiti foarte mici dar suficiente de sruri minerale, dar n acelai timp elimin zilnic sruri minerale prin urin i sudoare.

Insuficiena sau lipsa lor poate duce la moarte. Rolul lor este foarte mare i complex: se gsesc n citoplasma tuturor celulelor, menin pH-ul ( pH-ul reprezint logaritmul cu semn schimbat al concentraiei cationilor de hidrogen dintr-o soluie oarecare) constant n organism, dau duritate scheletului i intervin n activitatea neuro-muscular.

Anumite sruri minerale se gsesc mpreun n aceleai esuturi (fosforul i calciul din oase). Sodiul se gsete mai ales n lichidele organismului, potasiul n celule. Fierul i cuprul, n cantiti extrem de mici sunt indispensabili pentru sinteza hemoglobinei.

Metabolismul srurilor minerale este reglat pe cale humoral, prin galndele parotide, tiroid i prin intervenia unor vitamine (vitamina D) i a ficatului.

12. 1. 3. Metabolismul glucidelor

Glucidele sunt substane organice ternare care constituie principala surs de energie a organismului, provenind n cea mai mare parte din alimente i nutreuri, dar pot fi sintetizate i de organism.

n procesul de digestie, glucidele sunt descompuse pn la glucoz, care este vehiculat pe cale sanguin la ficat.

Ficatul transform glucoza n glicogen, sub care form se depoziteaz n ficat i muchi. Glicogenul este rezerva sub care sunt depozitate glucidele n organism; din ficat glicogenul este transformat n glucide pe msura nevoilor organismului, iar n muchi particip la fenomenele de contracie.

Glucoza este descompus n organism pn la bioxid de carbon i ap.

Reglarea metabolismului glucidelor se face pe cale humoral i nervoas.

Reglarea humoral este asigurat de pancreasul endocrin, lobul anterior al hipofizei, suprarenale, tiroid i epifiz.

Pancreasul endocrin secret insulin, n lipsa creia apare diabetul zaharat. Adrenalina, secretat de suprarenal, duce la o cretere a cantitii de zahr n snge. Hormonul tiroidian provoac o scdere a glicogenului hepatic.

Reglarea nervoas este asigurat de un centru nervos din diencefal.

12. 1. 4. Metabolismul lipidelor

Grsimile provenite din alimente sau nutreuri i din metabolismul glucidelor i protidelor intr pe de o parte n constituia celulelor, iar pe de alt parte sunt depozitate sub piele sau n jurul unor organe.

Grsimile pot fi metabolizate pn la bioxid de carbon i ap.

Reglarea metabolismului lor se face pe cale humoral i nervoas.

Reglarea homoral este sub dependena lobului anterior al hipofizei, hormonilor sexuali, corticosuprarenalei i tiroidei.

Reglarea nervoas este asigurat prin diencefal.

12. 1. 5. Metabolismul protidelor

Proteinele sunt substane chimice cuaternare, care formeaz baza esuturilor. n procesul de metabolism se descompun pn la aminoacizi, sub care form sunt transportai de sge la esuturile care au nevoie de proteine i la ficat. esuturile, ca i ficatul sintetizeaz proteinele specifice organismului respectiv. Proteinele sunt eliminate din organism sub form de uree.

Unii aminoacizi pot fi sintatizai de organism, iar alii nu; acetia din urm, numii aminoacizi eseniali sunt indispensabili pentru meninerea vieii.

ntre azotul substanelor proteice introduse n organism i al celor eliminate prin fecale i urin exist un anumit raport numit balana azotului; dezechilibrarea acestui raport este foarte duntoare vieii.

Metabolismul protidic este reglat pe cale humoral i nervoas.

Reglarea humoral este asigurat de: hipofiz, tiroid, paratiroide, timus, pancreas, suprarenal i glandele genitale.

Reglarea nervoas este asigurat de sistemul neuro-vegetativ.

12. 2. Metabolismul energetic

Energia chimic, ce este coninut n alimente i nutreuri, este transformat n cadrul metabolismului energetic i va nlocui energia pe care o pierde organismul n timpul vieii.

Totodat, n procesul transformrii lor, substanele degaj energie caloric, ce se msoar cu uniti speciale de msur, numite calorii.Pentru a ajunge la produsul final (bioxid de carbon i ap) glucidele i lipidele produc o cantitate de energie egal cu 4,1 calorii i respectiv 9,8 calorii. Protidele, cu toate c nu ard complet, dezvolt 4,1 calorii.

12. 2. 1. Coeficientul respirator

O dat cu aerul inspirat este introdus n organism oxigenul necesar respiraiei tisulare, iar bioxidul de carbon rezultat din arderile de la nivelul celulelor este eliminat o dat cu aerul expirat. Raportul dintre bioxidul de carbon eliminat i oxigenul inspirat poart numele de ct respirator.Pentru fiecare grup de substane organice, ctul respirator este altul: pentru glucide-1; pentru lipide-0,7; pentru protide-0,85.

12. 2. 2. Metabolismul bazal

Metabolismul bazal sau de baz este cheltuiala minim de energie necesar ntreinerii funciilor vitale ale organismului, n stare de repaus absolut.

Funciile vitale ale organismului sunt: digestia, respiraia, circulaia, excreia, activitatea sistemului nervos, etc.

Pentru a cheltui o cantitate minim de energie, se cer urmtoarele condiii din partea omului sau animalului:

- repaus muscular complet;

- organismul s fie pus ntr-un mediu cu temperatura potrivit;

- s fie sntos;

- s fi trecut cel puin 24 ore de la ultima mas.

Metabolismul bazal variaz cu vrsta (scade ctre btrnee), cu sexul (este mai sczut la femele) i cu starea organismului (la femelele gestante crete spre sfritul perioadei). Dereglrile hormonale i activitatea muscular fac s creasc metabolismul bazal.

Reglarea metabolismului bazal se face de ctre sistemul nervos central.

12. 2. 3. Cldura animal i temperatura corporal

Cantitatea de cldur rezultat din procesele de ardere a substanelor ntreine n organism o anumit temperatur.

Mamiferele i psrile sunt animale care-i pstreaz temperatura constant, indiferent de variaiile din mediul extern; se numesc animale homeoterme. Bactracienii, reptilele i petii au temperatura corporal asemntoare cu cea a mediului nconjurtor; se numesc animale heteroterme sau poikiloterme. Dar exist i unele homeoterme care n timpul iernii au temperatura foarte sczut i intr ntr-o stare de somnolen, numit hibernaie, din care ies o dat cu primvara (ursul).

Toate celulele organismului sunt capabile s dezvolte cldur, dar cea mai mare cantitate este eliberat de muchi i de ficat.

Temperatura organismului variaz cu specia i se nregistreaz prin introducerea termometrului n rect, astfel:

- la cal 370 5 - 380 5

- la rumegtoare 380 5 - 400 5

- la porc 380 5 - 400 5

- la carnasiere 370 5 - 390 C

- la iepuri 380 5 - 390C

- la psri 400 0 - 430C

La om temperatura normal este de 360 6 370 C.

Mecanismele de reglare a temperaturii corpului sunt complexe.Cnd temperatura coboar sub normal, organismul limiteaz pierderea cldurii prin intensificarea proceselor de oxidaie, n special la nivelul musculaturii. Cnd temperatura depete limita normal, organismul elimin surplusul de temperatur printr-o vasodilataie periferic (la nivelul pielii), prin transpiraie i prin evaporarea apei la nivelul pulmonilor (fenomen care se observ mai ales la cine).

Sistemul nervos regleaz mecanismele temperaturii corporale

.

12. 3. Vitaminele

Vitaminele sunt substanele organice indispensabile desfurrii normale a metabolismului.

Ele sunt sintetizate n plantele verzi; foarte puine vitamine (C, PP, D, E, B12) pot fi sintetizate n organism. Unele vitamine (A, D, C) se pot depune i pot constitui rezerve n unele organe (ficat, glandele suprarenale).

Cantitile de vitamine de care are nevoie organismul sunt extrem de mici. Prezena vitaminelor n cantitate insuficient produce hipovitaminoza, iar absena din organism provoac avitaminoza. Hipo sau avitaminozele produc tulburri n cretere, n metabolism, scderea rezistenei fa de infecii, etc.

Cele mai multe vitamine sunt instabile; ele se descompun sub aciunea cldurii, a razelor solare sau prin pstrarea prea ndelungat. Alimentele (nutreurile) proaspete sunt bogate n vitamine, iar din alimentele i nutreurile conservate, n general vitaminele lipsesc.

Importana vitaminelor este hotrtoare pentru dezvoltarea normal i armonioas a organismului. Cu toate c nu au rol nutritiv sau energetic, vitaminele sunt absolut necesare ntreinerii vieii, pentru c au un rol fundamental n procesele metabolice.

Nomenclatura vitaminelor se poate stabili n mai multe feluri:

- prin literele alfabetului: A, B, C, D, etc;

- prin numele bolii pe care o provoac lipsa lor din organism: vitamina antirahitic (D), etc;

dup structura chimic: tiamina (vit.B1 ), etc.

Clasificarea vitaminelor se face dup mediul n care sunt solubile. Cele peste 25 de vitamine cunoscute pn astzi se clasific n dou mari grupe:

- vitamine liposolubile, care se dizolv n grsimi (A, D, E, F, K);

- vitamine hidrosolubile, care se dizolv n ap(grupul vitaminelor B, vitamina C).

12. 3. 1. Vitaminele liposolubile

Vitamina A se gsete n stare natural n untura de pete, glbenuul de ou, lapte, ficat, etc. Sub form de provitamin (form care precede vitamina) se gsete n multe nutreuri ca: morcovi, boabe de porumb, lucern i altele.

Vitamina A este rezistent la cldur, mai ales n lipsa aerului; de aici trebuie reinut c cel mai bun fn se prepar prin uscare ct mai rapid (uscarea artificial). n organism, vitamina A joac un rol multilateral: protejeaz toate epiteliile de infecii, contribuie la fixarea embrionului n uter i la evoluia normal a ciclului de formare a spermatozoizilor i ovulelor, la buna funcionare a vzului, etc.

Insuficiena sau lipsa vitaminei A provoac ntrzierea sau oprirea creterii, tulburri ale esutului epitelial, ale creterii oaselor i ale vederii.

Vitamina D se gsete n natur n untura de ficat de pete.

Laptele, carnea sau untura conin vitamina D sub form de provitamin. Provitamina este transformat n vitamin sub aciunea razelor solare (ultraviolete).

La mamifere, provitamina D este coninut n secreia glandelor sebacee, iar la psri n glanda uropigian (de la coad), de unde este rspndit o dat cu secreia, pe piele, pr i pene. Razele solare o transform n vitamin.

Are un rol important n metabolismul fosforului i calciului.

Lipsa vitaminei D din alimentaie produce rahitism la copii sau animalele tinere (oasele rmn moi i se deformeaz sub aciunea greutii corporale) i respectiv osteomalacie la aduli.

Vitamina E se gsete n natur n plantele verzi i mai ales n grunele ncolite.

Ca i n cazul vitaminei A, vitamina E este distrus aproape n ntregime n fnul uscat din toamn pn n primvar.

Gsim vitamina E sub form de rezerv n ficat, grsime, etc.

Lipsa vitaminei E produce atrofie (micorarea i reducerea funciilor) la testicule, moartea ftului n uter, degenerarea fibrelor musculare, etc.

Vitamina F reprezint un complex de patru acizi grai nesaturai. Se gsete n osnza de porc, uleiuri vegetale, etc.

Lipsa ei produce afeciuni ale pielii i degenerarea testiculului.

Vitamina K se gsete n cantiti mari n nutreurile verzi, n special n trifoi sau varz, n ficat, n glbenuul de ou i alte produse de origine animal.

Vitamina K intervine n fenomenul de coagulare a sngelui, fiind numit nc vitamina antihemoragic.Lipsa ei produce hemoragii la nivelul mucoaselor, encefalului, etc.

12. 3. 2. Vitaminele hidrosolubile

Grupul vitaminelor B cuprinde un numr mai mare de vitamine, dintre care vitaminele B1, B2, B6, B12 i PP sunt cele mai importante.

1. Vitamina B1 se gsete n natur n drojdia de bere, coaja cerealelor (tre) i n diferite organe ca ficat, rinichi, etc.

Vitamina B1 intervine n metabolismul glucidelor. Un regim bogat n glucide predispune la hipovitaminoz sau avitaminoz, care se manifest sub form de tulburri ale sistemului nervos, ale muchilor, lips de poft de mncare, oboseal, etc.

2. Vitamina B2 se gsete n frunze verzi, mazre ncolit, fasole, boabe de gru, drojdie de bere i n ficat, rinichi, ou, lapte.

Are un rol important n procesele de cretere i de respiraie tisular. Lipsa ei produce tulburri n mers; ouatul se reduce, cade prul, creterea este ncetinit.

3. Vitamina B6 se gsete n drojdia de bere, cereale, ficat, rinichi, ou, lapte.

n compoziia multor enzime intr vitamina B6.

Are un rol n formarea hemoglobinei i n echilibrarea activitii sistemului nervos.

Lipsa ei din organism se ntlnete numai la animalele tinere i se manifest prin tulburri nervoase i ale sngelui.

4. Vitamina B12 se gsete n special n ficat i n untura de pete. Se mai gsete n drojdia de bere, splin, rinichi, etc.

Lipsa ei provoac tulburri n cretere, tulburri digestive i nervoase, tulburri ale sngelui; ouatul se reduce.

5. Vitamina PP se gsete n cantiti mari n drojdia de bere, gru, morcovi, ficat, rinichi, etc.

Lipsa ei produce tulburri digestive, nervoase i de cretere.

Vitamina C se gsete n natur n multe nutreuri verzi, n glanda suprarenal, etc.

Omul i toate animalele domestice, cu excepia sugarilor, sintetizeaz vitamina C n organism.

Vitamina C stimuleaz activitatea ntregului organism i intervine n funciile unor glande endocrine.

Avitaminoza C se manifest prin hemoragii, slbire a ligamentelor alveolo-dentare, etc.

12. 3. 3. Formarea vitaminelor i raportul dintre ele

Antivitaminele

Unele vitamine se gsesc n stare natural n alimente i nutreuri de origine vegetal sau animal sau n organe (vitaminele E, K, etc.).

Alte vitamine se gsesc n natur sau chiar n interiorul organismului, sub form de provitamine i sunt transformate n vitamine (vitaminele A, D).

O alt categorie de vitamine este sintetizat chiar de ctre organism (vitamina C) sau de microfauna din tubul digestiv (vitaminele B1, B2, PP, B12).

Raportul dintre vitamine i concentraia n care se gsesc n organism variaz ntre limite foarte largi. Cu toate c nu stnjenesc i nu se influeneaz reciproc n procesele metabolismului (cu cteva excepii) exist un antagonism ntre vitamine i hormoni. Dar n natur sau n organism exist anumite substane care influeneaz negativ, ntrzie sau chiar mpiedic aciunea vitaminelor. Acestea sunt antivitaminele. Rolul lor este cu att mai uor de exercitat, cu ct ele se gsesc n aceleai alimente i nutreuri n care exist i vitaminele.

Mecanismul de aciune a vitaminelor.Cele mai multe vitamine acioneaz prin participarea direct la reaciile chimice produse de enzime, fcnd parte din molecula complex a acestora.