Значение обмена веществ в организме. Обмен белков, жиров и углеводов.
Поступив в организм, молекулы пищевых веществ участвуют во множестве различных реакций. Эти реакции, а также остальные химические проявления жизнедеятельности называются обменом веществ, или метаболизмом. Пищевые вещества либо используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, либо окисляются, доставляя организму энергию. Часть этой энергии необходима для непрерывного построения новых тканевых компонентов. Другая часть расходуется в процессе функционирования клеток: при сокращении мышц, передаче нервных импульсов, секреции клеточных продуктов. Остальная энергия освобождается в виде тепла.
Процессы обмена веществ принято разделять на анаболические и катаболические. Анаболизмом (ассимиляцией) называют химические процессы, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом (диссимиляцией) называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии, при этом происходит разрушение протоплазмы и расходование ее веществ.
Сущность обмена веществ заключается:
1) в поступлении в организм из внешней среды различных питательных веществ;
2) в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как источников энергии и материала для построения тканей;
3) в выделении образующихся продуктов обмена во внешнюю среду.
|
|
|
Специфические функции обмена веществ:
1) извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии органических веществ;
2) превращение экзогенных веществ в строительные блоки, т.е. предшественники макромолекулярных компонентов клетки;
3) сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из этих строительных блоков;
4) синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения различных специфических функций данной клетки.
2. Обмен белков - это совокупность пластических и энергетических процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот и продуктов их распада. Белки составляют основу всех клеточных структур и являются материальными носителями жизни. Биосинтез белков определяет рост, развитие и самообновление всех структурных элементов в организме и тем самым их функциональную надежность. Суточная потребность в белках (белковый оптимум) для взрослого человека в среднем составляет 100-120 г (при трате энергии 3000 ккал/сутки).
В распоряжении организма должны быть все аминокислоты (20) з определенном соотношении и количестве, иначе белок не может быть синтезирован. Многие составляющие белок аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, фенилаланин, триптофан) не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Это т.н. незаменимые аминокислоты. Другие аминокислоты могут быть синтезированы в организме и называются заменимыми (12: гликокол, аланин, глутаминовая кислота, пролин, оксипролин, серии, тирозин, цистеин, аргинин, гистидин и др.). Белки делят на биологически полноценные (с полным набором всех восьми незаменимых аминокислот) и неполноценные (при отсутствии одной или нескольких незаменимых аминокислот).
|
|
|
Основными этапами обмена белков являются:
1) ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот и всасывание последних;
2) превращение аминокислот;
3) биосинтез белков;
4) расщепление белков;
5) образование конечных продуктов распада аминокислот.
Всосавшись в кровеносные капилляры ворсинок слизистой оболочки тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене поступают в печень, где они либо немедленно используются, либо задерживаются в качестве небольшого резерва. Часть аминокислот остается в крови и попадает в другие клетки тела, где они включаются в состав новых белков. Белки тела непрерывно и быстро расщепляются и синтезируются заново. Период обновления общего белка в организме составляет у человека 80 дней. Если пища содержит больше аминокислот, чем это необходимо для синтеза клеточных белков, ферменты печени отщепляют от них аминогруппы NH2, т.е. производят дезаминирование.
|
|
|
Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с СО2, образуют из них мочевину, которая переносится с кровью в почки и выделяется с мочой. Углеродные цепи некоторых аминокислот, называемых «глюкогенными», могут превращаться в глюкозу или гликоген; углеродные цепи других аминокислот – «кетогенных» дают кетоновые тела. Белки практически не откладываются в депо, поэтому белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров, - не резервные, а ферменты и структурные белки клеток.
Нарушения обмена белков в организме могут быть количественные и качественные. О количественных изменениях белкового обмена судят по азотистому балансу, т.е. по соотношению количества азота, поступившегo в организм с пищей и выделенного из него. В норме у взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма (азотистое равновесие). Когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе, при этом происходит задержка азота в организме. Наблюдается в период роста организма, во время беременности, при выздоровлении. Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего, говорят об отрицательном азотистом балансе. Он отмечается при значительном снижении содержания белка в пище (белковом голодании).
|
|
|
Качественные изменения белкового обмена приводят к изменениям в структуре клеток и тканей - белковым дистрофиям - диспротеинозам.
3. Обмен жиров - это совокупность процессов превращения липидов (жиров) в организме. Жиры являются энергетическим и пластическим материалом, входят в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов, составляющих 10-30% массы тела. Основная масса жиров - это нейтральные липиды (триглицериды олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и других высших жирных кислот). Суточная потребность в жирах для взрослого человека составляет 70-100 г. Биологическая ценность жиров определяется тем, что некоторые ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), необходимые для жизнедеятельности, являются незаменимыми и не могут образовываться в организме человека из других жирных кислот, поэтому они должны обязательно поступать с пищей (растительные и животные жиры). Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах для взрослого человека составляет 10-12 г.
Основными этапами жирового обмена являются:
1) ферментативное расщепление жиров пищи в желудочно-кишечном тракте до глицерина и жирных кислот и всасывание последних в тонком кишечнике;
2) образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника и в печени и транспорт их кровью;
3) гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран ферментом липопротеидлипазой, всасывание жирных кислот и глицерина в клетки, где они используются для синтеза собственных липидов клеток органов и тканей. После синтеза липиды могут подвергаться окислению, выделяя энергию, и превращаться в конечном итоге в углекислый газ и воду (100 г жиров дает при окислении 118 г воды). Жир может трансформироваться в гликоген, а затем подвергаться окислительным процессам по типу углеводного обмена. При избытке жир откладывается в виде запасов в подкожной клетчатке, большом сальнике, вокруг некоторых внутренних органов.
С пищей, богатой жирами, поступает некоторое количество липоидов (жироподобных веществ) - фосфатидов и стеринов. Фосфатиды необходимы организму для синтеза клеточных мембран, они входят в состав ядерного вещества, цитоплазмы клеток. Фосфатидами особенно богата нервная ткань. Главным представителем стеринов является холестерин. Он также входит в состав клеточных мембран, является предшественником гормонов коры надпочечников, половых желез, витамина D, желчных кислот. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, служит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение нервных импульсов. Нормальное содержание общего холестерина в плазме крови 3,11-6,47 ммоль/л.
Патология жирового обмена проявляется чаще всего в общем увеличении нейтрального жира в организме, называемом общим ожирением (тучностью). Причиной этого могут быть нейроэндокринные расстройства, а также избыточное питание, алкоголизм, малоподвижный образ жизни.
4. Обмен углеводов - это совокупность процессов превращения углеводов в организме. Углеводы являются источниками энергии для непосредственного использования (глюкоза) или образуют депо энергии (гликоген), являются компонентами ряда сложных соединений (нуклеопротеиды, гликопротеиды), используемых для построения клеточных структур. Суточная потребность в углеводах взрослого человека составляет 400-500 г.
Основными этапами углеводного обмена являются:
1) расщепление углеводов пищи в желудочно-кишечном тракте и всасывание моносахаридов в тонком кишечнике;
2) депонирование глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах или непосредственное ее использование в энергетических целях;
3) расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь по мере ее убыли в крови (мобилизация гликогена);
4) синтез глюкозы из промежуточных продуктов (пировиноградной и молочной кислот) и неуглеводных предшественников;
5) превращение глюкозы в жирные кислоты;
6) окисление глюкозы с образованием углекислого газа и воды.
Углеводы всасываются в пищеварительном канале в виде глюкозы, фруктозы и галактозы. Они поступают по воротной вене в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, накапливающуюся в виде гликогена (полисахарид). Процесс синтеза гликогена в печени из глюкозы называется гликогенезом (в печени содержится в виде гликогена около 150-200 г углеводов). Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, используясь как основной энергетический материал и как компонент сложных соединений (гликопротеиды, нуклеопротеиды).
Глюкоза является постоянной составной частью (биологической константой) крови. Содержание глюкозы в крови человека в норме 4,44-6,67 ммоль/л, при увеличении ее содержания (гипергликемии) до 8,34-10 ммоль/л она выводится с мочой в виде следов. При понижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) до 3,89 ммоль/л появляется чувство голода, до 3,22 ммоль/л - возникают судороги, бред и потеря сознания (кома).
При окислении глюкозы в клетках для получения энергии она в конечном итоге превращается в углекислый газ и воду. Распад гликогена в печени до глюкозы - гликогенолиз. Биосинтез углеводов из продуктов их распада или продуктов распада жиров и белков - гликонеогенез. Расщепление углеводов при отсутствии кислорода с накоплением энергии в АТФ и образованием молочной и пировиноградной кислот - гликолиз.
Когда поступление глюкозы превышает потребность, печень превращает глюкозу в жир, который откладывается про запас в жировых депо и может быть использован в будущем как источник энергии.
Нарушение нормального обмена углеводов проявляется повышением содержания глюкозы в крови. Постоянная гипергликемия и глюкозурия, связанная с глубоким нарушением углеводного обмена наблюдается при сахарном диабете. В основе болезни лежит недостаточность инкреторной функции поджелудочной железы. Вследствие недостатка или отсутствия инсулина в организме нарушается способность тканей использовать глюкозу, и она выводится с мочой.
Вопрос 50.
Витамины, их характеристика.
Витамины (от латинского слова vita - жизнь) - биологически активные вещества разнообразной химической природы. Они необходимы нам для нормального обмена веществ и течения физиологических процессов, развития и роста организма, повышения его сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды. Несмотря на то что витамины нужны организму в очень малых дозах, их значение для жизнедеятельности человека чрезвычайно велико.
Они играют первостепенную роль в обмене веществ, регуляции усвоения и использования основных пищевых веществ - белков, жиров и углеводов.
Огромную роль играют витамины в поддержании нормального физиологического состояния нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, эндокринной систем и кроветворных органов. Употребление достаточного количества витаминов способствует укреплению организма, повышению его работоспособности и сопротивляемости к различным вредным воздействиям внешней среды и болезням. Недостаток витаминов, наоборот, приводит к ослаблению организма и развитию характерных заболеваний - гипо- и авитаминозов, при которых нарушается обмен веществ и большинство функций организма.
Еще в 1820 году наш соотечественник врач Павел Вышневский высказал впервые мысль о существовании противоцинготных продуктах некоего вещества, способствующего правильной жизнедеятельности человеческого организма.
Другой русский ученый, Николай Лунин, работавший в Юрьевском (ныне Тартуском) университете, а затем в Санкт-Петербурге, в 1880 году на практике доказал, что в состав пищи, кроме уже известных химических веществ, входят еще доселе неизвестные, но жизненно важные составляющие. В его экспериментах белые мыши, получавшие коровье молоко, хорошо росли и были здоровы, но когда им стали давать отдельно белки, жиры, молочный сахар и минеральные вещества, входящие в состав молока, они погибли.
Через несколько лет после работы Лунина голландский врач Христиан Эйкман, изучавший на острове Ява в г. Батавии (ныне Джакарта) болезнь бери-бери, установил, что куры, питавшиеся обрушенным (то есть лишенным оболочек) вареным рисом, заболевали бери-бери и выздоравливали после того, как им давали рисовые отруби. Очевидно, из риса при его дроблении и варке удалялось какое-то вещество, предохранявшее от бери-бери, что в переводе с сингальского обозначает "большая слабость".
В 1911 году польский биохимик Казимеж Функ, работавший в Лондоне, получил из рисовых отрубей кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало больных бери-бери. Функ полагал, что ему удалось выделить в чистом виде новое, необходимое для жизни химическое вещество, которое он назвал "витамином". Функ высказал предположение, что наряду с бери-бери имеются и другие заболевания, причина которых заключается в недостатке витаминов. К этим болезням он отнес цингу, пеллагру, рахит и др. и предложил называть все эти, а также подобные им, заболевания авитаминозами.
В настоящее время открыто уже несколько десятков витаминов. Их принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, D и др. Все виды витаминов были найдены путем назначения животным искусственных диет, лишенных одних витаминов и компенсированных другими. В результате исследований было установлено, что особенно большое значение для питания человека имеют витамины А, В1, В2, С, D, PP, недостаточность которых возникает особенно часто.
Наверное, следует упомянуть тот факт, что некоторые витамины синтезируются в организме, однако подавляющее большинство их поступает с пищей. Особенно важно следить за витаминным балансом пожилым людям. В старости часто наблюдаются нарушения кровообращения, вследствие чего ухудшается переход витаминов из крови в ткани и органы. Нередко в этот период наблюдаются нарушения в работе желудочно-кишечного тракта и печени, что приводит к ухудшению всасывания витаминов, и поэтому пожилым людям необходимо больше употреблять продуктов-витаминоносителей с таким расчетом, чтобы организм получал повышенные количества витаминов.
В этой связи нельзя не сказать, что по "витаминона-сыщенности" одно из первых мест среди всех продуктов занимают овощи и плоды. Они содержат почти все витамины, но наиболее часто в них встречаются водорастворимые - С, Р, РР, В1, В2, В3, В6, В9, Н, N, жирорастворимые - К, Е, А и каротин. Много в них и витаминоподоб-ных веществ - U, В8, Вх и др., причем некоторые растения настолько богаты теми или иными витаминами, что могут служить не только средством профилактики гипо-и авитаминозов, но и использоваться для лечения заболеваний, при которых показано применение больших количеств определенных витаминных веществ.
Вопрос 51
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 647; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!