Белки являются наиболее сложными веществами организма и основой протоплазмы клеток. Белки в организме не могут образовываться ни из жиров, ни из углеводов, ни из каких-либо других веществ. В их состав входят азот, углерод, водород, кислород, а в некоторые - сера и другие химические элементы в крайне незначительных количествах. Аминокислоты являются простейшими структурными элементами («кирпичиками»), из которых состоят молекулы белков клеток, тканей и органов человека. Они представляют собой органические вещества со щелочными и кислотными свойствами. Исследование строения различных белков позволило установить, что в их состав входит до 25 разных аминокислот. Ученые различных стран ведут работы по искусственному синтезу белка. В этом отношении уже имеются некоторые достижения. Белки характеризуются большой специфичностью. Они отличаются друг от друга составом и способом соединения между собой отдельных аминокислот, а также наличием в молекуле других составных частей, таких, как фосфорная кислота, углеводные и липоидные (жироподобные) группы и др. Каждый белок обладает характерными, только ему принадлежащими свойствами. Например, сокращения мышц связаны с особыми свойствами белков миозина и актина, входящих в состав мускулатуры человеческого тела. Белковый пигмент крови - гемоглобин - является переносчиком кислорода. Все ферменты, благодаря которым происходит пищеварение, представляют собой белковые вещества различной природы. Сложное белковое строение имеют некоторые гормоны.
Знание состава тех или иных белков организма, а также белков пищи позволяет точно выяснить потребность человеческого организма в различных аминокислотах. Таким образом, можно правильно определять белковую ценность продуктов питания и, подбирая продукты, активно вмешиваться в обмен белков человеческого организма. Установлено, что наиболее ценными по своему аминокислотному составу являются
белки животного происхождения, т. е. белки мяса, молока и яиц. Из 100 граммов животных белков, принимаемых с пищей, усваиваются 80-90%.
В этих белках имеются незаменимые аминокислоты, те, которые в человеческом организме не образуются и отсутствуют в белках растительных продуктов питания. Советские ученые считают, что из 25 известных аминокислот 12 являются незаменимыми и все они обязательно должны вводиться с пищей. Если в составе пищи отсутствует какая-либо одна из незаменимых аминокислот, то образование белков организма - синтез их - нарушается. Это приводит к потере веса, а в молодом организме - к задержке роста. К числу незаменимых аминокислот относятся треонин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, фенилаланин, триптофан, метионин, аргинин, гистидин, тирозин и цистин. Последние четыре аминокислоты хотя и могут образовываться из других аминокислот, однако в незначительном количестве и они также должны вводиться с пищей.
Белки растительного происхождения (хлеба, гороха, фасоли и др.) отличаются более низкой биологической ценностью. В белках растительного происхождения недостает то одних, то других аминокислот, однако при определенном сочетании растительных продуктов организм может получать ценные для него белки.
Как же протекает обмен белков в организме? Для ответа на этот вопрос в первую очередь необходимо проследить за судьбой аминокислот, всосавшихся из кишечника в кровь. Аминокислоты по воротной вене попадают в печень. В этом органе из части их синтезируются более сложные вещества - полипептиды. Из печени аминокислоты и полипептиды разносятся с кровью по всему организму и вступают в соединение с белками различных клеток, занимая место использованных аминокислот. Важнейшими конечными продуктами распада белка в организме являются аммиак, мочевина и мочевая кислота. Аммиак образуется при так называемом дезаминировании аминокислот, т. е. при отщеплении от них аминной группы, о которой говорилось выше. В печени аммиак частично превращается в мочевину. Мочевая кислота, как полагают, поступаете кровь прямо из тканей, являясь продуктом распада сложных белков - нуклеопротеидов. Все продукты распада белка выводятся из организма с мочой и с потом.
Белковый обмен в организме происходит постоянно, причем о его интенсивности с известным приближением можно судить по обмену азота, являющегося главным составным элементом белковой молекулы.
Определив количество азота, введенного с пищей, и количество азота, выделенного из организма с мочой и калом за сутки, можно установить так называемый азотистый баланс.
Если количество вводимого и выделяемого азота одинаково, то налицо азотистое равновесие. Когда количество вводимого с пищей азота больше выделяющегося, имеет место положительный азотистый баланс. Он свидетельствует о преобладании в организме процессов ассимиляции (образования) белка над процессами его разрушения (диссимиляции).
Это чаще бывает у детей и свидетельствует о нормальном развитии. Положительный азотистый баланс характерен также для периода выздоровления взрослых людей после инфекционной болезни. Преобладание выделяемого азота над вводимым вызывает отрицательный азотистый баланс. В этом случае процессы разрушения белка преобладают над процессами образования его. Все это наблюдается при голодании или при инфекционных заболеваниях.
Белковый обмен в организме подвержен сложной регуляции, в которой принимают участие центральная нервная система и железы внутренней секреции. Из гормональных веществ гормон щитовидной железы (тироксин) и гормоны коры надпочечника (глюкокортикоиды) способствуют усилению процессов диссимиляции, распада белков, а гормон поджелудочной железы (инсулин) и соматотропный гормон передней доли гипофиза (гормон роста) усиливают процессы образования (ассимиляции) белковых тел в организме.
Если человек длительно питается продуктами, содержащими мало белка, то у него возникает тяжелое заболевание, так называемая алиментарная дистрофия, или голодание. У заболевших появляются отеки на ногах, руках и лице, скапливается жидкость в полости живота, возникает понос, отмечаются психические расстройства. Кроме общих явлений белковой недостаточности, могут возникнуть специфические расстройства, обусловленные отсутствием в пище какой-либо определенной аминокислоты.
Например, при отсутствии триптофана развивается помутнение хрусталика глаза (катаракта). Если недостает цистина, то возникает задержка роста волос; отсутствие гистидина ведет к малокровию, а аргинина к задержке роста и т. д.
Для того чтобы обеспечить человека всеми необходимыми аминокислотами, нужно включать в суточный рацион питания возможно больше разнообразных продуктов. Разнообразить ежедневное меню следует для того, чтобы восполнять недостаток тех или иных аминокислот. Углеводы - вещества, распространенные главным образом в растительном мире. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. В углеводах атом углерода соединен с молекулой воды. Существуют простые и сложные углеводы; простые углеводы называются иначе моносахаридами (monos - по-гречески один), а сложные углеводы - полисахаридами (poly - много). В пищеварительном тракте под влиянием соответствующих ферментов полисахариды распадаются на моносахариды.
Основная роль углеводов в организме заключается в их энергетических свойствах. Они являются основным источником, из которого органы и ткани человека получают энергию для производства движений, образования тепла, деятельности органов кровообращения и дыхания, различных окислительных процессов, т. е. всего того, что может быть определено одним словом «жизнедеятельность». 75% необходимой человеку энергии дают углеводы. В организме углеводы могут образовываться из жиров и белков.
Нормальная жизнедеятельность организма осуществляется при условии более или менее постоянного содержания сахара в крови, колеблющегося в пределах 80-120 мг в 100 г крови. Весь сахар, всосавшийся в кишечнике, поступает по кровеносным сосудам прежде всего в печень, которая обладает способностью задерживать излишки сахара, превращать его в животный крахмал, или гликоген, и откладывать в запас. Установлено, что в человеческой печени содержится примерно 150 граммов запасного гликогена, который расходуется организмом, снова превращаясь в сахар, если количество его в крови становится ниже нормы.
Сахар крови усиленно расходуется организмом при физической работе, умственном напряжении и др. В этих случаях необходимо употреблять повышенное количество сахара в растворенном виде. Он быстро всасывается в кровь и восполняет возникающий дефицит в организме. Крахмал, содержащийся в хлебе и крупах, не так быстро восполняет недостаток сахара в крови, ибо медленно переваривается и образующийся из него
сахар поступает в кровь из кишечника небольшими порциями. Снижение сахара в крови ниже 40 мг на 100 г крови вызывает болезненное состояние организма, выражающееся в слабости, головокружении, чувстве голода и т. д. Такое состояние называется гипогликемией. Оно легко устраняется, если вышить стакан сладкого чая.
При введении с пищей больших количеств углеводов и особенно сахара уровень сахара в крови может быстро повыситься. Объясняется это тем, что печень в этом случае не успевает перерабатывать весь сахар в гликоген и в общий круг кровообращения поступает повышенное количество сахара. Возникает так называемая пищевая гипергликемия с повышением сахара в крови до 150 - 180 мг на 100 г крови. При этом сахар начинает выводиться из организма почками. Выделение сахара с мочой называется глюкозурией и является своего рода целесообразной реакцией организма. Здоровые люди должны помнить, что не следует за один прием употреблять больше 100 граммов сахара. Некоторое количество сахара может откладываться в виде гликогена в мышцах и нервных клетках, но этот гликоген используется в случае надобности только той тканью, в которой отложен.
Сахар потребляется мышцами при работе, причем в это время мышечная ткань не только использует сахар крови, но и гликоген, находящийся в самих мышечных волокнах. Гликоген мышц распадается и из него образуется сахар, который используется для производства мышечной работы. Окисление сахара при этом доходит до стадии молочной кислоты. В условиях нормального кровообращения образовавшаяся во время мышечной работы молочная кислота частично окисляется, а частично превращается снова в гликоген.
При избыточном углеводном питании сахар переходит в организме в жир. При недостаточном углеводном питании углеводы, наоборот, могут образоваться из жира. Регулируется углеводный обмен нервной системой преимущественно через железы внутренней секреции, главным образом через поджелудочную железу и надпочечники. Мозговое вещество надпочечников выделяет адреналин, поступающий в кровь. Адреналин, циркулируя в крови, вызывает повышенное превращение гликогена печени в сахар, что приводит к поднятию уровня сахара в крови. А гипергликемия, как это точно установлено учеными, повышает выработку инсулина поджелудочной железой.
Инсулин способствует превращению сахара в гликоген и помогает использованию его тканями организма, в связи с чем уровень сахара в крови снижается. Однако в регуляции углеводного обмена принимают участие и другие эндокринные железы, тесно связанные с деятельностью центральной нервной системы.
Под влиянием возбуждения головного мозга гипофиз выделяет так называемый гормон роста, который препятствует использованию сахара крови печенью, в связи с чем возникнет гипергликемия. Если указать, что в регуляции углеводного обмена принимают участие еще гормоны коркового вещества надпочечников, то станет ясно, насколько сложно углеводный обмен регулируется центральной нервной системой через железы внутренней секреции.
Жиры, так же как и углеводы, являются «горючим», или энергетическим, материалом, необходимым для обеспечения жизнедеятельности организма. В одном грамме жира содержится в два раза больше потенциальной (скрытой) энергии, чем в одном грамме углеводов. Жиры, распавшиеся в тонком кишечнике на глицерин и жирные кислоты, проходят через эпителиальные клетки тонких кишок, только растворившись в желчных кислотах, содержащихся в желчи. В стенке тонких кишок происходит освобождение желчных кислот от сложных соединений с жирными кислотами, а затем жирные кислоты, соединяясь с всосавшимся глицерином, вновь превращаются в жир.
По лимфатическим сосудам брыжейки, собирающимся в общий грудной лимфатический проток, жир поступает в левую подключичную вену. В легких жир частично подвергается окислению, затем поступает в большой круг кровообращения и откладывается в жировых депо. Ими в организме считаются: подкожная жировая клетчатка, сальник, околопочечная клетчатка, область таза, средостение и др. Жировая клетчатка выполняет роль запасного материала, способствует укреплению внутренних органов и теплоизоляции организма. При нормальном питании жировая ткань составляет примерно 16% веса тела.
Жиры и жироподобные вещества, или липоиды, являются, кроме того, необходимой составной частью клеток; они входят в протоплазму и принимают участие в образований клеточных оболочек. Липоиды входят также в состав нервной ткани.
Недостаток жиров в пище ведет к нарушению деятельности центральной нервной системы, функций половых желез, снижает сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям жизни и к инфекциям. Животные, в пище которых отсутствуют жиры, теряют способность к воспроизводству потомства.
Состав пищевых жиров неодинаков, различно и их биологическое значение для организма.
Следует выделить так называемые ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав преимущественно жиров растительного происхождения. Ненасыщенные жирные кислоты укрепляют тончайшие оболочки клеток. Наибольшими целебными свойствами обладают линолевая, линоленовая и арахидоновая ненасыщенные кислоты. Первые две содержатся в льняном и конопляном масле, линоленовой кислоты также много в подсолнечном, а арахидоновой - в свином сале и в яичном желтке. Систематический недостаток этих кислот в питании людей понижает сопротивляемость организма к различного рода вредным воздействиям, ведет к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, в частности атеросклероза. Жиры человеческого тела находятся в состоянии подвижного равновесия, их количество то уменьшается, то увеличивается. Так, например, при усиленной мышечной работе часть жира из жировой ткани переходит в другие ткани и путем сложных химических реакций окисляется, или, как говорят, «сгорает».
Окислению жира непосредственно в самой жировой ткани способствует наличие в ней особых ферментов - липазы и дегидрогеназы. Под влиянием тканевой липазы жир в тканях расщепляется на глицерин и высшие жирные кислоты.
В дальнейшем происходит процесс окисления жирных кислот до углекислого газа и воды, в результате чего освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности организма.
Жировой обмен, так же как и другие виды обмена, регулируется центральной нервной системой непосредственно и через эндокринные железы - гипофиз, островковый аппарат поджелудочной железы, надпочечники, щитовидную и половые железы.
Известно, например, что большинство людей во время душевных переживаний худеет и, наоборот, полнеет в периоды благополучной и спокойной жизни. Это, в частности, подтверждает выдающийся советский психиатр Ю. В. Каннабих: он заметил, что при психическом
заболевании - циклотимии, которое характеризуется сменой состояний, в периоды тоски, подавленного настроения, больные худеют; когда же угнетенное состояние сменяется повышенным, веселым настроением, радужным восприятием всего окружающего, они полнеют.
Гормон островкового аппарата поджелудочной железы - инсулин способствует отложению жира в подкожной жировой клетчатке и в других жировых депо. При избытке инсулина использование жира тормозится, а углеводы интенсивно переходят в жир.
Почти аналогично инсулину действуют гормоны коркового вещества надпочечника: они способствуют переходу углеводов в жир и отложению его в жировой ткани.
Наоборот, усиленная продукция гормонов гипофиза щитовидной железы и половых желез усиливает сгорание жира и препятствует переходу углеводов в жир.
Кроме белков, углеводов и жиров, необходимыми веществами для жизнедеятельности организма являются минеральные соли, вода и витамины.
Лекция №36. Обмен белков, жиров и углеводов.
Поступив организм, молекулы пищевых веществ участвуют во многих реакциях. Эти реакции и другие проявления жизнедеятельности – метаболизм (обмен веществ). Пищевые вещества используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, окисляются, доставляя энергию. Часть ее используется для синтеза новых клеток, другая часть – для функционирования этих клеток. оставшаяся энергия освобождается в виде тепла. Процессы обмена:
1. анаболитические
2. катаболитические
Анаболизм (ассимиляция) – химический процесс, при котором простые вещества объединяются между собой в сложные. Это приводит к накоплению энергии и росту. Катаболизм - диссимиляция – расщепление сложных веществ на простые с выделением энергии. Сущность обмена веществ – поступление в организм веществ, их усвоение, использование и выделение продуктов обмена. Функции метаболизма:
· извлечение энергии из внешней среды в форме химической энергии органических веществ
· превращение этих веществ в строительные блоки
· сборка клеточных компонентов из этих блоков
· синтез и разрушение биомолекул, которые необходимы для выполнения функций
Обмен белков – совокупность процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот. Белки – основа всех клеточных структур, материальные носители жизни, основной строительный материал. Суточная потребность – 100 – 120гр.
Размещено на реф.рф
Белки состоят из аминокислот (23):
· заменимые – могут образовываться из других в организме
· незаменимые – не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей - валин, лейцин, изолейцин, лизин, аргинин, триптофан, гистидин
Этапы белкового обмена:
1. ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот
2. всасывание аминокислот в кровь
3. превращение аминокислот в свойственные данному организму
4. биосинтез белков из этих кислот
5. расщепление и использование белков
6. образование продуктов расщепления аминокислот
Всосавшись в кровеносные капилляры тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене поступают в печень, где используются или задерживаются. Часть аминокислот остается в крови, поступает в клетки, где из них строятся новые белки.
Период обновления белка у человека – 80 дней. В случае если с пищей поступает большое количество белка, то ферменты печени отщепляют от них аминогруппы (NH2) – дезаминирование. Другие ферменты соединяют аминогруппы с СО2, и образуется мочевина, которая поступает с кровью в почки и в норме выделяется с мочой. Белки почти не откладываются в депо, в связи с этим после истощения запасов углеводов и жиров используются не резервные белки, а белки клеток. Это состояние очень опасно – белковое голодание – страдают головной мозг и другие органы (безбелковые диеты). Различают белки животного и растительного происхождения. Животные белки – мясо, рыба и морепродукты, растительные – соя, бобы, горох, чечевица, грибы, которые являются необходимыми для нормального белкового обмена.
Обмен жиров – совокупность процессов превращения жиров в организме. Жиры - энергетический и пластический материал, они входят в состав оболочек и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов в подкожной жировой клетчатке, большом и малом сальниках и вокруг некоторых внутренних органов (почки) – 30% всей массы тела. Основная масса жиров – нейтральный жир, который участвует в жировом обмене. Суточная потребность в жирах – 100 гр.
Некоторые жирные кислоты являются незаменимыми для организма и должны поступать с пищей - ϶ᴛᴏ полиненасыщенные жирные кислоты: линоленовая, линолевая, арахидоновая, гамма – аминомасляная (морепродукты, молочные продукты). Гамма – аминомасляная кислота является основным тормозным веществом в ЦНС. Благодаря ей происходит регулярная смена фаз сна и бодровствования, правильная работа нейронов. Жиры делятся на животные и растительные (масла), которые очень важны для нормального жирового обмена.
Этапы жирового обмена:
1. ферментативное расщепление жиров в ЖКТ до глицерина и жирных кислот
2. образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника
3. транспорт липопротеидов кровью
4. гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран
5. всасывание глицерина и жирных кислот в клетки
6. синтез собственных липидов из продуктов распада жиров
7. окисление жиров с выделением энергии, СО2 и воды
При избыточном поступлении жиров с пищей он переходит в гликоген в печени или откладывается в запас. С пищей, богатой жирами, человек получает жироподобные вещества – фосфатиды и стеарины. Фосфатиды необходимы для построения клеточных мембран, ядер и цитоплазмы. Ими богата нервная ткань. Главным представителем стеаринов является холестерин. Норма его в плазме – 3,11 – 6,47 ммоль/л. Холестеином богат желток куриного яйца, сливочное масло, печень. Он необходим для нормального функционирования нервной системы, половой системы, из него стоятся клеточные мембраны, половые гормоны. При патологии он приводит к атеросклерозу.
Обмен углеводов – совокупность превращения углеводов в организме. Углеводы – источник энергии в организме для непосредственного использования (глюкозы) или образования депо (гликоген). Суточная потребность – 500 гр.
Этапы углеводного обмена:
1. ферментативное расщепление углеводов пищи до моносахаридов
2. всасывание моносахаридов в тонком кишечнике
3. депонирование глюкозы в печени в виде гликогена или ее непосредственное использование
4. расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь
5. окисление глюкозы с выделением СО2 и воды
Углеводы всасываются в ЖКТ в виде глюкозы, фруктозы и галактозы, поступают в кровь – в печень поворотной вене – глюкоза переходит в гликоген. Процесс перехода глюкозы в гликоген в печени – гликогенез. Глюкоза – постоянная составляющая часть крови (80 – 120 млг/%). Увеличение уровня глюкозы в крови – гипергликемия, уменьшение – гипогликемия. Уменьшение уровня глюкозы до 70 млг/% вызывает чувство голода, до 40 млг/% - кому. Процесс распада гликогена в печени до глюкозы – гликогенолиз. Процесс биосинтеза углеводов из продуктов распада жиров и белков – гликонеогенез. Процесс расщепления углеводов без кислорода с накоплением энергии и образованием молочной и пировиноградной кислот – гликолиз. При увеличении глюкозы в пище печень переводит ее в жир, который затем используется.
Питание – сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ. Оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов для здорового человека: 1:1:4.
Лекция №36. Обмен белков, жиров и углеводов. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Лекция №36. Обмен белков, жиров и углеводов." 2017, 2018.
Обмен веществ начинается с поступления питательных веществ в желудочно-кишечный тракт и воздуха в легкие.
Первым этапом обмена веществ являются ферментативные процессы расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также всасывание этих веществ в кровь и лимфу.
Вторым этапом обмена являются транспорт питательных веществ и кислорода кровью к тканям и те сложные химические превращения веществ, которые происходят в клетках. В них одновременно осуществляются расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма, синтез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.
Третьим этапом является удаление конечных продуктов распада из клеток, их транспорт и выделение почками, легкими, потовыми железами и кишечником.
Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать отдельно.
Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических материалов. Потребность в белке определяется тем его минимальным количеством, которое будет уравновешивать его потери организмом. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. В организме здорового взрослого человека количество распавшегося за сутки белка равно количеству вновь синтезированного. Десять аминокислот из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гистидин) в случае их недостаточного поступления с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются незаменимыми. Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме.
Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются специфические для данного вида, организма и для каждого органа белки. Часть аминокислот используются как энергетический материал, т.е. подвергаются расщеплению. Сначала они дезаминируются - теряют группу Nh3 в результате образуются аммиак и кетокислоты. Аммиак является токсическим веществом и обезвреживается в печени путем превращения в мочевину. Кетокислоты после ряда превращений распадаются на СО2 и Н2О.
Скорость распада и обновления белков организма различна - от нескольких
минут до 180 суток (в среднем 80 суток). О количестве белка, подвергшегося
распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма
человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. Таким образом, выделение
организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки
из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е.
масса разрушившегося белка составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028-0,075
г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент изнашивания Рубнера).
Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии азотистого равновесия.
Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это свидетельствует о положительном азотистом балансе (ретенция азота). Он возникает при увеличении массы мышечной ткани (интенсивные физические нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления после тяжелого заболевания. Состояние, при котором количество выводимого из организма азота превышает его поступление в организм, называют отрицательным азотистым балансом. Оно возникает при питании неполноценными белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых аминокислот, при белковом или полном голодании.
Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85 - 90 г белка в сутки. У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше. Физиологическое значение в данном случае означает, что белки в основном выполняют пластическую функцию, а углеводы - энергетическую.
Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными (содержащими одну и более двойных связей). Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10 - 20% от массы тела. Из них около половины находятся в подкожной жировой клетчатке, значительное количество откладывается в большом сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами.
В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль играют нейтральные жиры - триглицериды, а пластическую осуществляют фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, которые выполняют функции структурных компонентов клеточных мембран, входят в состав липопротеидов, являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.
Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упаковываются в эпителиоцитах в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические сосуды поступают в кровоток. Под действием липопротеидлипазы эндотелия капилляров главный компонент хиломикронов - нейтральные триглицериды - расщепляются до глицерина и свободных жирных кислот. Часть жирных кислот может связываться с альбумином, а глицерин и свободные жирные кислоты поступают в жировые клетки и превращаются в триглицериды. Остатки хиломикронов крови захватываются гепатоцитами, подвергаются эндоцитозу и разрушаются в лизосомах.
В печени формируются липопротеиды для транспорта синтезированных в ней липидных молекул. Это липопротеиды очень низкой и липопротеиды низкой плотности, которые транспортируют из печени к другим тканям триглицериды, холестерин. Липопротеиды низкой плотности захватываются из крови клетками тканей с помощью липопротеидных рецепторов, эндоцитируются, высвобождают для нужд клеток холестерин и разрушаются в лизосомах. В случае избыточного накопления в крови липопротеидов низкой плотности, они захватываются макрофагами и другими лейкоцитами. Эти клетки, накапливая метаболически низкоактивные эфиры холестерина, становятся одними из компонентов атеросклеротических бляшек сосудов.
Липопротеиды высокой плотности транспортируют избыточный холестерин и его эфиры из тканей в печень, где они превращается в желчные кислоты, которые выводятся из организма. Кроме того, липопротеиды высокой плотности используются для синтеза стероидных гормонов в надпочечниках.
Как простые, так и сложные липидные молекулы могут синтезироваться в организме, за исключением ненасыщенных линолевой, линоленовой и арахидоновой жирных кислот, которые должны поступать с пищей. Эти незаменимые кислоты входят в состав молекул фосфолипидов. Из арахидоновой кислоты образуются простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Отсутствие или недостаточное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, заболеваниям кожи, бесплодию. Биологическая юность пищевых липидов определяется наличием в них незаменимыx жирных кислот и их усвояемостью. Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93 - 98%, говяжий - на 80 - 94%, подсолнечное масло - на 86- 90%, маргарин - на 94-98%.
Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются промежуточные продукты - пентозы, которые входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов. Организм человека получает углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы).
Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму ее хранения - гликоген. Количество гликогена может составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь.
В течение первых 12 часов и более после приема пищи поддержание концентрации глюкозы крови обеспечивается за счет распада гликогена в печени. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза - синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г углеводов, из которых обычно 350 - 400 г составляет крахмал, а 50 - 100 r - моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.
Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем 73,2±3% от массы тела. Водный баланс в организме поддерживается за счет равенства объемов потерь воды и ее поступления в организм. Суточная потребность в воде колеблется от 21 до 43 мл/кг (в среднем 2400 мл) и удовлетворяется за счет поступления воды при питье (~1200 мл), с пищей (~900 мл) и воды, образующейся в организме в ходе обменных процессов (эндогенной воды (~300 мл). Такое же количество воды выводится в составе мочи (~1400 мл), кала (~100 мл), посредством испарения с поверхности кожи и дыхательных путей (~900 мл).
Потребность организма в воде зависит от характера питания. При питании преимущественно углеводной и жирной пищей и при небольшом поступлении NaCI потребности в воде меньше. Пища, богатая белками, а также повышенный прием соли обусловливают большую потребность в воде, которая необходима для экскреции осмотически активных веществ (мочевины и минеральных ионов). Недостаточное поступление в организм воды или ее избыточная потеря приводят к дегидратации, что сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики.
Недостаток в организме воды в объеме 20% от массы тела ведет к летальному исходу. Избыточное поступление воды в организм или снижение ее объемов, выводимых организма, приводит к водной интоксикации. В результате повышенной чувствительности нервных клеток и нервных центров к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться мышечными судорогами.
Обмен воды и минеральных ионов в организме тесно взаимосвязаны, что обусловлено необходимостью поддержания осмотического давления на относительно постоянном уровне во внеклеточной среде и в клетках. Осуществление ряда физиологических процессов (возбуждения, синоптической передачи, сокращения мышцы) невозможно без поддержания в клетке и во внеклеточной среде определенной концентрации Na+, K+, Са2+ и других минеральных ионов. Все они должны поступать в организм с пищей.
ЦЕЛЬ : Представлять общую схему обмена веществ в организме, обмен белков, жиров, углеводов и проявления патологии этих видов обмена.
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.
Обмен веществ и энергии - это совокупность превращений веществ и энергии в живых телах и обмен веществ и энергией между организмом и окружающей средой, направленный на воспроизведение живой структуры. Это основное свойство которое отличает живое от неживого. Все организмы обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.
В зависимости от способа получения углеводов делятся на:
l Аутотрофные - используют в качестве источника углевода углекислый газ, из которого они способны синтезировать органические соединения
l Гетероторофные - питающиеся за счет других. Живут за счет получения углевода в виде сложных органических соединений, например глюкозы.
По форме потребляемой энергии:
l Фототрофные - используют энергию солнечного света. Сине-зеленые водоросли, зеленые клетки растений, фотоситещирующие бактерии.
l Хемотрофные - клетки, которые живут за счет химической энергии, освобождающейся в ходе окислительо-востановительных процессов.
Принято выделять промежуточный обмен - превращение веществ и энергии в организме с момента поступления переваренных веществ в кровь и до момента выделения конечных продуктов. Он складывается из 2х процессов - катаболизма - диссимиляции и анаболизма - ассимиляция.
Катаболизм - расщепление крупных молекул окислительным путем, процесс идет с освобождением энергии, заключенной в химических связях. Эта энергия запасается в АТФ.
Анаболизм - ферментативный синтез из более простых соединений крупномолекулярных клеточных элементов. Происходит образование полисахаридов, белков, нуклеиновых кислот, липидов. Процессы анаболизма идут с поглощением энергии.
Процессы анаболизма и катаболизма тесно взаимосвязаны и протекаю через определенные стадии.
Процессы катаболизма.
1-ая стадия - крупные органические молекулы распадаются на структурные специфические блоки. Полисахариды распадаются до пептоз и гексоз, белки до аминокислот, жиры до глицерина и ирных кислот, холестерина. Нуклеиновые кислоты до нуклеотидов и нуклеозтдов.
2-ая стадия катаболизма - характеризуется образованием более простых молекул, их число уменьшается и существенным моментом является образование продуктов, которые являются общими для обмена разных веществ. Это узловые станции, которые соединяют разные пути обмена. Фумарат, сукцинат, пируват, ацетил-КоА, альфа-кетоглутарат.
3-я стадия - эти соединения вступают в процессы терминального окисления, котоыре осуществляются в цикле трикарбоновых кислот. Происходит из окончательный распад до углекислого газа и воды.
Процессы анаболизма протекают тоже в три стадии.
1-ая стадия анаболизма может рассматриваться как третья стадия катаболизма. Исходные продукты синтеза белка - альфа-кетокислоты. Они также нужны для образования аминокислот, т.к. на следующей стадии к альфа-кетокислотам присоединяются аминогруппы. Что происходит в реакциях аминирования и трансаминирования - способствуют превращению альфа-кетокисот в аминокислоты. Дальше синтезируются полипептидные цепи белка.
Обмен веществ имеет 3 ключевых значения:
Методы изучения делятся на:
l Обмена веществ - основной метод - метод составления баланса. По соотношению веществ, поступивших в организм с пищей с продуктами и продуктами выделения. Содержание питательных веществ могут быть определены по таблицам - сколько белка, жира и углевода. Или содержание питательных веществ может быть определено экспериментально. Белок может быть определено по количеству полученного азота. Содержание жира - извлекают жир эфиром, а углеводы определяют колориметрическим способом. Конечные продукты распада - углекислый газ и вода, а белки дают содержащие продукты, но они выводятся из организма с мочой.
l Обмена энергии
Обмен белка.
Белки имеют особое значение для организма. Они обладают двумя функциями:
Нормы суточного потребления отличаются в разных странах: 1-1,5 г/кг в России, 0,5-0,8 г/кг - США. Для детей - от 1 до 4 лет - 4 г/кг, так как ребенок растет.
Организм получает белок из двух источников:
Эти источники обеспечивают поступление белка в пищеварительный тракт, где будет происходит его расщепление до аминокислот. Распад аминокислот происходит в печени - дезаминирование, трансаминирование, когда аминокислота теряет группу и превращается в аммиак, аммоний или мочевину, и эти продукты подлежат выведению из организма.
Особенностью белка является то, что он построен из 20 аминокислот. Аминокислоты могут быть заменимыми и незаменимыми(не могут синтезироваться в организма - триптофан, лизин, лейцин, валин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, гистидин и аргинин). Полноценные белки - содержат незаменимые аминокислоты. Неполноценные белки - содержат не все незаменимые аминокислоты.
Биологическая ценность белка - под ней понимается то количество белка, специфическое для данного организма, которое образуется из 100 г поступившего белка с пищей. Молоко - 100, кукуруза - 30, пшеничного хлеба — 40.
Аминокислоты, которые образуются в кишечнике в ходе расщепления белка подвергаются процессам всасывания, причем для аминокислот существуют специфические натрий зависимые переносчики. Такой комплекс проходит через мембрану. Аминокислоты поступят в кровь, а натрий будет в натрий - калиевой АТФазе (насоса), который поддерживает градиент для натрия. Такой транспорт называется вторично активным. L-изомеры аминокислот проникают легче, чем D. На транспорт аминокислот влияет строение молекулы. Легко проходит аргинин, метионин, лейцин. Фенилаланин проникает медленней. Очень плохо всасывается аланин и серин. Одни аминокислоты могут способствовать прохождению других. Например глицин и метионин облегчают поход друг другу.
Распад осуществляется в печени. Основной путь распада - дезаминирование, в ходе которого образуются без азотистый остаток и образуется азотистые соединения. Без азотистые осадки могут превращаться в углеводы и жиры и затем использовать в ходе получения энергии. Азотистые соединения удаляются с мочой. Второй путь - это трансаминирование. Идет с участием трансаминаз. При повреждении клеток трансаминазы могут проходить в плазму крови. При гепатитах, инфарктах увеличивается содержание трансаминаз в крови. Это диагностический признак.
Метод азотистого баланса.
Отложить азот про запас не возможно. В крови запас аминокислот составляет 35-65мг %. Существует понятие минимума (1 г на 1кг веса). Азот в белке содержится в строго определенных соотношения - 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Для определения азотистого баланса нужно знать поступление белка с пищей. Часть белка пройдет через ЖКТ транзитом. Нужно определить азот кала. По разнице азота пищи и азота кала, мы определим азот усвоенного белка, т.е. тот, который поступил в кровь и пошел в реакции обмена. Распавшийся белок оценивается по азоту мочи. Азотистый баланс оценивается между усвоенным и распавшимся:
Состояние азотистого баланса:
l А-B=C - азотистое равновесие, у здорового взрослого человека с достаточным потреблением белка с пищей. Чтобы поддержать надо употреблять 1 г белка на кг веса. Но это равновесие может быть не устойчиво - стресс, физическая работа, тяжелые заболевания.
l Белковый оптимум - 1,5 кг тела. Из этого нужно строить свой рацион
l А-B>C - положительный азотистый баланс. Это состояние характерно у растущего организма. Задержка белка в организме, и он расходуется на процессы роста. Это может быть состояние при тренировках - нарастание массы мышц. Процесс восстановления организма после заболевания, при беременности.
l A-B<С. Распад преобладает над усвоением - отрицательный азотистый баланс - в старческом возрасте, пр белковом голодании или употреблении не полноценных белков и при тяжелых заболеваниях, сопровождающихся распадом ткани.
Углеводный обмен.
Человек получает углеводы в трёх формах. Это:
Суточное потребление углеводов составляет от 250 до 800, 7 г.кг.сутки. Энергетическая ценность глюкозы составляет 1г., глюкозы - 3,75 ккал. или 15,7 кДж.
В пищеварительном тракте углеводы распадаются до моносахаридов, которые подвергаются всасыванию. Начальное расщепление осуществляется амилазой слюны. Основное переваривание в тонкой кишке. Поджелудочная амилаза расщепляет углеводы до олигосахаридов. Далее расщепляются до моносахаридов углеводистыми ферментами в тонкой кишке. Здесь имеются 4 фермента - мальтаза, изомальтаза, лактаза и сахараза.
Конечные продукты расщепления - фруктоза, глюкоза и галактоза. Галактоза и фруктоза отличаются от глюкозы положением групп H и OH. Всасывание - вторичный натрий зависимый транспорт. Переносчики для углеводов присоединяют глюкозу и 2 иона натрия и такой комплекс проходит в клетку за счет разницы концентраций и зарядов натрия. Фруктоза проникает путем облегченной диффузии. Причем внутри клеток эпителия фруктоза превращается в глюкозу и молочную кислоту. Это поддерживает градиент для преодоления глюкозы. Кишечник может всосать до 5 кг углеводов в день. Если нарушается процесс всасывания, то изменяется осмотическое давление(повышается), вода выходит в просвет кишечника - понос. Углеводы подвергаются брожению с образованием газов. Водород, метан и углекислый газ. Они являются раздражающими для слизистой оболочки. На мембране кишечного эпителия - недостаток лактазы, который расщепляет молочный сахар. Очень тяжелое состояние для детей. Если нет лактазы - проблемы с кишечником.
Пути использования моносахаридов в организме .
Они поступают в кровь и образуют сахар крови с нормальным содержанием 3,3-6,1 ммоль/л или 70-120 мг %. Далее поступают в печень и откладываются в виде гликогена. Могут превращаться в гликоген мышц и использоваться при мышечном сокращении. Углеводы могут превращаться в жиры и откладываться в жировых депо, что используется для вскармливания сельскохозяйственнных животных. Углеводы могут превращаться в аминокислоты при присоединение NH2. Они служат энергетическим источником. Для синтеза гликолипидов, гликопротеинов. Поддержание уровня сахара в крови происходит за счет гормонов поджелудочной железы - инсулин (способствует отложению гликогенов), глюкагон - появляется при снижении уровня глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени. Содержание сахара увеличивает адреналин - увеличивает распад гликогена. Глюкокортикоиды - стимулируют процессы глюконеогенеза. Тироксин(щитовидная железа) Усиливает всасывание глюкозы в кишечнике.
Жировой обмен.
Мужчина -12-18 %, свыше 20% - ожирение, женщина 18-24% , свыше 25% - ожирение.
Суточное потребление жира - от 25 до 160 г или 1 г жира на 1 кг веса. Энергетическая ценность 1 г жира - 9,0 ккал или 37,7 кДж.
Этапы превращения жиров в организме.
Комплексы с липопротеинами низкой плотности очень легко проникают через стенку кровеносных сосудов, что приводит к атеросклерозу. Липопротеиы высокой плотности - там развитие атеросклероза меньше. Липопротеины высокой плотности увеличиваются при:
Вещества, образующиеся из ненасыщенных жирных кислот - арахидоновой, линолевой и линоленовой, содержат в своем составе 20 атомов углевода:
Лейкотриены - это медиаторы аллергических и воспалительных реакций. Они вызывают сужение бронхов, сужение артериолл, повышение проницаемости сосудов, выход нейтрофилов и эозинофилов в очаг воспаления.
Липоксин А - расширяет микроциркуляторные сосуды, оба липоксина А и Б тормозят цитотоксический эффект Т-киллеров.
Энергетический обмен.
Все проявления биологических процессов связаны с превращением Е. Изучение энергетических процессов даёт нам представление о ходе самого процесса. Получая энергию с пищевыми продуктами, мы получаем макроэргическую энергию (механическая, электрическая, тепловая и другая энергия). За счет этой Е мы способны совершать внешнюю работу, на которую тратиться 20% энергии, а остальное - это тканевая энергия. Соотношение между поступившей и выделившейся энергией называется энергетическим балансом, который находится в состоянии равновесия. Запасание Е в организме не превышает 1 % энергии. Изучение энергетического баланса имеет теоретическое(приложимость закона сохранения Е и к живым системам) и практическое значение (даёт возможность для научного обоснования правильного составления рациона).
Энергетическая ценность питательных веществ определяется колориметрическим методом, т.е. сжигание веществ в колориметре. Были определены колориметрические коэффициенты:
Белки - 5,7 ккал/г
Углеводы - 3,75 ккал/г
Жиры - 9,0 ккал/г.
В организме происходит распад окислительным путем, но до углекислого газа и воды (при поступлении в организм).
Правило Гесса (1836) :
Тепловой эффект химического процесса, развивающийся через ряд последовательных реакций, не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальным и конечным состоянием веществ, участвующих в реакции.
В организме 1 г белка дает 4 ккал/г. Зная количество граммов поглощенных веществ мы можем высчитать энергетический баланс. Для определения расхода Е были предложен метод прямой колориметрии, основанный на определении количества всей тепловой энергии. Были сконструированы колориметры и для человека. Это специальные камеры, в которые можно поместить человека и исследовать выделение энергии.
Метод прямой колориметрии обладает высокой точностью. Этот метод довольно трудоемкий. Этот метод не позволяет исследовать энергетический обмен при разных видах труда. В практическом отношении изучение энергии используют метод непрямой колориметрии . Этот метод основан на определении энергозатрат организмом косвенно по количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа.
Реакция окисления глюкозы:
C6H12O6 + 6O2= 6CO2 + 6H2O + E,
E=2827 кДж, или 675 ккал/моль, 1 моль глюкозы = 180 г. При окислении 1 г глюкозы будет выделяться 15,7 кДж, или, 3,75 ккал/г.
Чтобы определить, что подвергается окислению, было предложено определение дыхательного коэффициента - отношение выделившегося углекислого газа к количеству поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент для углеводов будет равен 1.
Окисление жира - трипальмитина:
2С51H98O6 + 145 O2= 102 CO2 + 98 H2O,
Следовательно, ДК=102 CO2:145O2=0,7
В случае окисления глюкозы - кислород для воды получается из внутримолекулярного кислорода глюкозы и получаемый кислород идет на CO2. В жирах внутримолекулярного кислорода мало, поэтому он идет не только на CO2, но и на воду.
Определение дыхательного коэффициента дает нам установить, какие продукты подвергаются окислению.
Для метода непрямой колориметрии используется еще один показатель - калорический эквивалент кислорода - количество выделившейся энергии в окислительном процессе при поглощении одного литра кислорода.
1 моль O2 = 22,4 л, а 6 молей O2 занимают объем 134,4 л
КЭ (О2) = 2827 кДж: 134,4л=21,2 кДж/л
Калорический эквивалент кислорода будет зависеть от дыхательного коэффициента.
При уменьшении дыхательного коэффициента на 0,01 калорический эквивалент кислорода уменьшается на 12 малых калорий.
E= x V(O2) в л/ мин.,
где n - число сотых, на которое отличается дыхательный коэффициент.. При изменении ДК на 1 сотую КЭ O2 изменяется на 12 кал. Метод непрямой колориметрии дает подойти к изучению энергии в организме.
Дыхательный коэффициент иногда может быть больше 1. Это происходит в восстановительный период, после совершения мышечной работы. Это связано с тем, что в мышцах, во время нагрузки происходит накопление молочной кислоты и после прекращения нагрузки, молочная кислота начинает вытеснять углекислый газ из бикарбоната. Количество выделившегося углекислого газа может оказаться больше, чем поглощено кислорода.
Еще дыхательный коэффициент может быть больше 1, при переходе углеводов в жиры. Жиры требуют меньшего количества кислорода, для построения молекул. Часть кислорода используется в процессах окисления.
При изучении обмена энергии выделяют основной и общий обмен энергии .
Под основным понимается - величина энергетического обмена для бодрствующего организма в условиях физического и эмоционального покоя, при предельно возможном ограничении функций организма (момент пробуждения). Энергетические затраты в этом состоянии связаны с поддержанием окислительных процессов в клетке. Энергия расходуется на деятельность постоянно работающих органов - почки, печень, сердце, дыхательные мышцы, поддержание минимального тонуса мускулатуры. Исследуют основной обмен при соблюдении следующих условий: положение лежа, мышечный покой, расслабленная поза, при исключении эмоциональных раздражителей, состояние натощак (через 12 часов), при температуре комфорта - 18-20 градусов, при бодрствовании. При таких условиях для среднего мужчины - 1300-1600 ккал. У женщин на 10% меньше, т.е. 1200-1400. Для сравнения основной обмен определяют на кг веса тела - на 1 кг веса тела расходуется 1 ккал за 1 час.
При сопоставлении величины основного обмена у животных, оказалось что чем меньше масса, тем больше будет основной обмен. У мыши - 17 ккал на 1 кг за час. У лошади - 0,5 ккал на 1 кг веса тела. Если расчет производить на 1 поверхности, то величина примерно одинаковая.
Рубнер сформулировал закон поверхности , согласно которому величина основного обмена зависит от соотношения поверхности и массы тела. У человека на 1 кв.м. поверхности выделяется 1000 ккал.
Этот закон не абсолютен, т.е. при одинаковой S поверхности, величина основного обмена у людей может быть различна. Интенсивность обмена энергии определяется не только теплоотдачей, но и теплопродукцией. Теплопродукция зависит от состояния нервной и эндокринной системы. На величину основного обмена влияет возраст. У детей основной обмен выше, чем у взрослых. Это связано с большей интенсивностью окислительных процессов и с ростом организма. Величина основного обмена начинает возрастать со второй половины первого дня жизни и достигает максимальной величины к полутора годам. У новорожденного - величина основного обмена - 50-54 ккал на кг за сутки. В полтора года эта величина 55-60 ккал на кг за сутки. Половые различия - начинают проявляться со второй половины первого года жизни, когда основной обмен у мальчиков становится больше, чем у девочек. Повышение температуры тела на 1 градус увеличивают величину основного обмена на 10%.
Состояние нервной и эндокринной системы - увеличивают гормоны щитовидной железы, гормон роста и адреналин. Систематическое занятие спортом повышает основной обмен, а прекращение резко снижает. Люди, не употребляющие мясо - вегетарианцы, имеют основной обмен ниже. Курение повышает основной обмен на 9%. На основной обмен также влияют внешние факторы. Сезонные колебания - температура, солнечная радиация. В зимние месяцы основной обмен понижен. Затем он начинает повышаться и максимален в летние месяцы. У людей, проживающих на севере, в условиях полярно ночи - снижение основного обмена. Если человек переезжает в среднюю полосу - повышение обмена. Повышение окружающей температуры - снижает основной обмен. Понижение - повышает основной обмен. Определение основного обмена имеет большое клиническое значение. В работе половых желез гипофиза. Для практических целях определяют величину основного обмена по таблицам, которые учитывают вес, возраст, пол.
Отклонение от стандарта не должно превышать 10 %.
В энергетическом обмене выделяют также общий обмен , который складывается из основного обмена и дополнительных энергетических трат, связанных с приемом пищи и выполнением работы в течении суток. Если взять распределение в процентном отношении, то основной обмен затратит 60%. Специфическое динамическое действие пищи добавляет 8% энерготрат. Энергозатраты, связанные с направленной физической нагрузкой 25% и мышечная нагрузка 7%.
Прием пищи оказывает увеличение энергозатрат - это и есть специфическое динамическое действие пищи. Смешанная пища повышает обмен на 15-20%. Изолировано белки повышают на 30-40%, углеводы на 5-10%, жиры на 2-5%.
Основное значение - влияние пищи на процессы клеточного обмена. Происходит усиление химических реакций в клетках, что повышает уровень обмена веществ. Основной расход - синтез белковых клеточных компонентов. У новорожденных отмечается, что каждое кормление увеличивает специфическое - динамическое действие пищи. Максимально при 40-50 вскармливании. Физическая активность является мощным фактором, увеличивающим энергозатраты.
Расход энергии в зависимости от профессиональной деятельности обозначается в зависимости от категории профессий
|
Коэффициент физической активности |
|||
|
Работники умственного труда |
|||
|
Работники легкого физического труда |
|||
|
Работники средней физического труда |
|||
|
Четвертая |
Работники тяжелого физического труда |
||
|
Работники особо тяжелого физического труда |
Коэффициент физической активности - это отношение общих энергозатрат за сутки к величине основного обмена.
Регуляция обмена веществ.
В ходе обмена веществ различают два взаимосвязанных процесса - анаболизма и катаболизма.
Анаболизм Катаболизм
гликоген глюкоза гликоген
ТАГ жиры ТАГ
белки аминокислоты белки
Глюкоза переходит в гликоген, жирные кислоты - в триацилглицериды, аминокислоты - в белки.
Процессы обмена веществ регулируются различными веществами:
анаболизм - инсулином, половыми гормонами, гормон роста, тироксин.
катаболизм - глюкагоном, адреналином, глюкокортикоидами.
Нервная регуляция обменных процессов связано с гипоталамической областью. Разрушение вентромедиальных ядер гипоталамуса повышает потребление пищи и вызывает ожирение. Разрушение латеральных ядер сопровождается отказом от пищи и вызывает похудание. Раздражение паравентрикулярного ядра вызывает жажду, и увеличивает потребность в воде. Укол в области продолговатого мозга вызывает стойкое повышение уровня сахара в крови.
Питание.
Питание - процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ(нутриентов), необходимых для покрытия пластических и энергетических нужд организма, образования физиологически активных веществ.
Нутрициология - это наука о питании.
Различают питание:
Принципы составления пищевого рациона.
Сбалансированное питание — это питание, которое характеризуется оптимальным соотношением количества и компонентов пищи физиологическим потребностям организма.
Адекватное питание — это питание, при котором имеется соответствие между пищевыми веществами рациона и ферментным и изоферментным спектром пищеварительной системы.
Распределение пищевой ценности при трёхразовом питании:
25-30%-завтрак
45-50%- на обед
25-30% - на ужин
Распределение пищевой ценности при пятиразовом питании:
20% - первый завтрак
5-10% - второй завтрак
