medžiagų apykaita

mẽdžiagų apýkaita, metabolzmas, gyvuosiuose organizmuose vykstančių fizinių procesų ir cheminių reakcijų visuma. Organizmas aprūpinamas statybinėmis, energinėmis ir biologiškai aktyviomis medžiagomis, lemiančiomis jo funkcionavimą ir ryšius su aplinka. Medžiagų apykaita – vienas gyvosios medžiagos požymių. Sustojus medžiagų apykaitai organizmas žūva. Medžiagų apykaita susideda iš vienu metu vykstančių priešingų procesų – asimiliacijos ir disimiliacijos. Medžiagų apykaita vyksta 3 etapais: maisto virškinimas, susidariusių produktų apykaita organizme, galutinių medžiagų susidarymas ir jų šalinimas. Maisto medžiagos (angliavandeniai, baltymai, riebalai) virškinamajame trakte apdorojami mechaniškai (kramtomi, trinami, maišomi) ir chemiškai (veikiant virškinimo fermentams). Angliavandenius amilazės suskaido iki monosacharidų; baltymus peptidazės – iki aminorūgščių; riebalus lipazės (dalyvaujant tulžies rūgštims) – iki glicerolio, riebalų rūgščių ar labai smulkių riebalų lašelių. Suvirškintos ir vandenyje ištirpusios medžiagos žarnyne įsiurbiamos į kraują ir limfą. Iš dalies įsiurbtų medžiagų, dalyvaujant fermentams, sintetinami riebalai, angliavandeniai ir organizmui būdingi baltymai. Augalų ir mikroorganizmų baltymų biosintezė prasideda nuo neorganinio azoto pasisavinimo ir aminorūgščių sintezės. Aukštesnieji augalai azotą ima iš dirvožemio nitratų ir amonio druskų pavidalu, iš jų vėliau sintetina aminorūgštis ir kitas medžiagas. Šie junginiai su maistu patenka į gyvūnų organizmą. Daugumą aminorūgščių gyvūnai gauna su maistu, o kai kurias geba sintetinti patys iš amonio druskų ir angliavandenių. Žmogaus organizmas naudoja gyvūninį ir augalinį maistą, jam reikalingas aminorūgštis. Pastarąsias sintetinti geba ir pats organizmas. Iš aminorūgščių organizmas sintetina biologiškai aktyvias medžiagas (hormonus, fermentus), specifinius, jam būdingus baltymus, kurie naudojami organizmui augti (naujoms ląstelėms susidaryti), seniems baltymams pakeisti. Pvz., pusė kraujo plazmos baltymų atsinaujina per 10 parų, raumenų – per 180 parų. Dalis aminorūgščių suskaidoma iki anglies dioksido, vandens ir amoniako, kuris kepenyse paverčiamas šlapalu. Skilimo metu atsipalaidavusi energija patenkina apie 15 % organizmo poreikių. Aminorūgščių perteklius gali būti naudojamas angliavandenių ar riebalų sintezei (baltymų apykaita). Angliavandenius augalai sintetina fotosintezės būdu. Gyvūnai ir žmogus angliavandenius gauna su maistu. Organizme (kepenyse ir skersaruožiuose raumenyse) gliukozė verčiama glikogenu ir kaupiamos jos atsargos. Angliavandeniai yra pagrindinis energijos šaltinis (patenkina 50–60 % energinių organizmo poreikių). Gliukozė ląstelėse skaidoma anaerobinėmis ir aerobinėmis sąlygomis. Susidaro galutiniai produktai CO₂, H₂O ir išsiskiria energija, kuri kaupiama adenozintrifosforo rūgšties pavidalu (angliavandenių apykaita). Angliavandeniai įeina į bakterijų ir augalų ląstelių sienelių, nukleorūgščių, glikoproteinų ir kitų medžiagų sudėtį. Gliukozės perteklius gali būti verčiamas riebalais. Iš žarnyne įsiurbtų glicerolio ir riebalų rūgščių vėl sintetinami riebalai (žarnyno epitelio ląstelėse ir kepenyse). Jie įeina į ląstelių membranų sudėtį, naudojami steroidinių hormonų, biologiškai aktyvių medžiagų sintezei, riebaluose tirpstantiems vitaminams pasisavinti. Riebalai yra svarbi energinė medžiaga. Jie patenkina 20–30 % organizmo energinių poreikių (riebalų apykaita). Vykstant medžiagų apykaitai susidarę galutiniai skilimo produktai (vanduo, anglies dioksidas, azoto turinčios medžiagos) per šalinimo organų sistemą (inkstus, plaučius, odą) šalinami į aplinką. Medžiagų apykaitai t. p. svarbūs vitaminai, mineralinės medžiagos, vanduo. Vitaminai yra daugelio fermentinių reakcijų kofermentai. Kalcis ir fosforas būtinas kauliniam audiniui susidaryti, raumenims susitraukti. Natris, kalis, chloras palaiko osmosinį slėgį, svarbūs nervinio impulso perdavimui, geležis – hemoglobino sintezei, mikroelementai (varis, cinkas, manganas) palaiko fermentų aktyvumą, vanduo yra terpė, kurioje vyksta reakcijos.

Visos medžiagų apykaitos reakcijos yra glaudžiai susijusios – per procesą susidarę produktai yra kitų procesų pradinė medžiaga. Pvz., riebalų skilimo produktas glicerolis paverčiamas gliukoze, iš angliavandenių apykaitos produktų – piruvo, oksalo, acto rūgščių – vykstant peramininimui susidaro pakeičiamosios aminorūgštys alaninas, asparaginas. Medžiagų apykaita reguliuojama automatiškai, humoraliniu ir nerviniu būdu. Tai grįžtamojo ryšio principas (jei kokios nors medžiagos susidaro per daug, lėčiau skaidosi pradinės medžiagos). Hormonai skatina arba slopina įvairių medžiagų sintezę arba skaidymą (per fermentų aktyvumo ir membranos pralaidumo kaitą). Pvz., adrenalinas skatina glikogeno skilimą ir gliukozės susidarymą, insulinas – atvirkščiai. Nervinę reguliaciją atlieka hipotalamas, kuris koordinuoja daugelio hormonų gamybą ir per simpatinę nervų sistemą skatina medžiagų apykaitą.

Medžiagų apykaitos sutrikimai yra įvairių ligų priežastis. Gali būti genetiškai nulemiami dėl kai kurių fermentų trūkumo. Medžiagų apykaitos sutrikimai gali sukelti cukrinį diabetą, aterosklerozę, glikogenozes, lipidozes.

2082