Белки. Обмен белков. Углеводы. Обмен углеводов. Жиры. Обмен жиров

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 мыши, 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 составляющих ее веществ.

Таким образом, 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.

В этой связи выделяются 4 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.

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 для взрослого человека в среднем составляет 100-120 г (при трате энергии 3000 ккал/сутки). В распоряжении организма должны быть все аминокислоты (20) в определенном соотно­шении и количестве, иначе белок не может быть синтезирован. Многие составляющие белок аминокислоты не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Это так называемые незаменимые аминокислоты. Другие аминокислоты, которые могут быть синтезированы в организме, называются заменимыми. Исходя из этого, 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. 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 NН₂, т.е. производят дезаминирование. Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с С0₂, 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 как таковые практически не откладываются в депо. Поэтому белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров, - это не резервные белки, а ферменты и структурные белки самих клеток.

Обмен жиров - это совокупность процессов превращения липидов (жиров) в организме. Жиры являются энергетическим и пластическимматериалом, входят в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Частьжиров накапливается в виде запасов, составляющих 10-30% массы тела. Основная масса жиров - это нейтральные липиды. Су­точная потребность в жирах для взрослого человека в среднем составляет 70-100 г. Биологическая ценность жиров определяется тем, что некоторые, ненасыщенные жирные кислоты, 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 составляет10-12 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 а печении 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 клетокорганов 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 внутреннихорганов.

Главным представителем стеринов является холестерин. Он также входит в состав клеточных мембран, является предшественни­ком гормонов коры надпочечников, половых желез, желчных кислот. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, слу­жит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведе­ниенервных импульсов. Нормальное содержание общего холестерина в плазме крови составляет по данным отечественных авторов 3,11-6,47 ммоль/л.

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, гликопротеиды), используемых для построения клеточных структур.

Суточная потребность в углеводах взрослого человека в среднем 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.

Глюкоза является постоянной составной частью (биологической кон­стантой) крови. Содержание глюкозы в крови человека в норме составляет 4,44-6,67 ммоль/л. При окислении глюкозы в клетках для получения энергии она в ко­нечном итоге превращается в углекислый газ и воду. Процесс распада гли­когена в печени до глюкозы называется гликогенолизом. Процесс биосин­теза углеводов из продуктов их распада или продуктов распада жиров и белков называется гликонеогенезом. Процесс расщепления углеводов при отсутствии кислорода с накоплением энергии в АТФ и образованием мо­лочной и пировиноградной кислот называется гликолизом. Когда поступление глюкозы превышает непосредственную потреб­ность в этом веществе, печень превращает глюкозу в жир, который откла­дывается про запас в жировых депо и может быть использован в будущем как источник энергии.

61. Витамины, роль витаминов в обмене веществ. Гиповитаминозы, гипервитаминозы.

Витамины - ( лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функ­ций организма.

Основоположником учения о витаминах является отечест­венный ученый Н.И.Лунин (1880), а термин "витамин" был предложен К.Функом в 1911г. В настоящее время известно более 50 витаминов.

Функции витаминов многообразны:

1) они являются биологическими катализаторами и активно взаимо­действуют с ферментами и гормонами;

2) многие из них являются коферментами. т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;

3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;

4) некоторые из них играют определенную роль в образовании гор­монов и медиаторов;

5) отдельные витамины снижают воспалительные явления и способ­ствуют восстановлению поврежденной ткани;

6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопро­тивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;

7) обеспечивают высокую работоспособность.

Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище, называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - это гиповитаминозы. Заболе­вания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, называются гипервитаминозами.

Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита, хими­ческими и физиологическими названиями (физиологическое название да­ется в зависимости от характера действия витамина). Например, витамин С- аскорбиновая кислота, антицинготный витамин, витамин К - викасол, антигеморрагический и т.д.

По растворимости все витамины делят на 2 большие группы: водо­растворимые - витамины группы В, витамин С, витамин Р и др.; жирорастворимые - витамины А, D, Е, К, F.

Рассмотрим кратко некоторые витамины из этих групп.