Углеводы, жиры и белки - источники энергии для человека и животных

всосавшихся жиров в тканях организма; 3) выделение продуктов жирового

обмена из организма. Основная часть пищевых хиров подвергается

перевариванию в верхних отделах кишечника при участии фермента липазы,

который выделяется поджелудочной железой и слизистой оболочкой желудка. В

результате расщепления образуется смесь жирных кислот, ди- и

моноглицеридов.

Процессу расщепления и всасывания жиров и других липидов способствует

выделение в кишечник желчных кислот, благодаря которым жиры переходят в

эмульгированное состояние. Часть жиров всасывается в кишечнике в

нерасщепленном виде. Всосавшиеся жирные кислоты частично используются в

слизистой оболочке кишечника для ресинтеза триглицеридов и фосфолипидов, а

частично переходят в кровь системы воротной вены или в лимфатические

сосуды.

Количество нейтральных жиров и жирных кислот в крови непостоянно и

зависит от поступления жиров с пищей и от скорости отложения жира в жировых

депо. В тканях жиры расщепляются под действием различных липаз, а

образовавшиеся жирные кислоты входят в состав других соединений

(фосфолипиды, эфиры холестерина и т.д.) или окисляются до конечных

продуктов. Окисление жирных кислот совершается несколькими путями. Часть

жирных кислот при окислении в печени дает ацетоуксусную и ?-оксимасляную

кислоты, а также ацетон. При тяжелом сахарном диабете количество ацетоновых

тел в крови резко увеличивается. Синтез жиров в тканях происходит из

продуктов жирового обмена, а также из продуктов углеводного и белкового

обмена.

Нарушения жирового обмена обычно разделяют на следующие группы: 1)

нарушения всасывания жира, его отложения и образования в жировой ткани; 2)

избыточное накопление жира в органах и тканях, не относящихся к жировой

ткани; 3) нарушения промежуточного жирового обмена; 4) нарушения перехода

жиров из крови в ткани и их выделения.

IV. Белки

1. Свойства аминокислот

Особо важное место среди низкомолекулярных природных органических

соединений принадлежит аминокислотам. Они являются производными карбоновых

кислот, где один из атомов водорода в углеводородном радикале кислоты

замещен на аминогруппу, распологающуюся, как правило, по соседству с

карбоксильной группой. Многие аминокислоты являются предшественниками

биологически акактивных соединений: гормонов, витаминов, алкалоидов,

антибиотиков и др.

Подавляющее большинство аминокислот существует в организмах в свободном

виде. Но несколько десятков из них находятся в преимущественно связанном

состоянии, т.е. в соединении с другими органическими веществами: ?-

аланин, например, входит в состав ряда биологически активных соединений, а

многие ?-аминокислоты - в состав белков. Таких ?-аминокислот

насчитывается 18. В состав белков также входят два амида аминокислот -

аспарагин и глутамин. Эти аминокислоты получили название белковых или

протеиногенных. Именно они составляют важнейшую группу природных

аминокислот, так как только им присуще одно замечательное свойство -

способность при участии ферментов присоединяться по аминным и карбоксильным

группам и образовывать полипептидные цепи.

Искуственно синтезированные ?-аминокислоты служат сырьем для

производства химических волокон.

2. Свойства белков

Белки - высокомолекулярные органические вещества, характерными

особенностями которых является их строго определенный элементарный состав:

|Наименование |Содержание элемента |

|элемента |(в %) |

|Углерод |50-55 |

|Водород |6,5-7,3 |

|Азот |15-18 |

|Кислород |21-24 |

|Сера |0-2,4 |

|Зола |0-0,5 |

Особенно характерен для белков 15-18% уровень содержания азота. На заре

белковой химии, когда не умели еще определять ни молекулярную массу белков,

ни их химический состав, ни тем более структуру белковой молекулы, этот

показатель играл большую роль при решении вопроса о принадлежности

высокомолекулярного вещества к классу белков. Естественно, что сейчас

данные об элементарном составе белков утратили свое былое значение для их

характеристики.

Белки вступают во взаимодействие с самыми различными веществами.

Объединяясь друг с другом или нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и

липидами, они образуют рибосомы, митохондрии, лизосомы, мембраны

эндоплазматической сети и другие субклеточные стрктуры, в которых благодаря

пространственной организации белков и свойственной ряду из них

ферментативной активности осуществляются многообразные процессы обмена

веществ. Поэтому именно белки играют выдающуюся роль в явлениях жизни. По

своей химической природе белки являются гетерополимерами протеиногенных

аминокислот. Их молекулы имеют вид длинных цепей, которые состоят из

аминокислот, соединенных пептидными связями.

В самых маленьких полипептидных цепях белков содержится около 50

аминокислотных остатков. В самых больших - около 1500.

В настоящее время первичная структура белка выявлена примерно у 2 тысяч

белков. У инсулина, рибонуклеазы, лизоцима и гормона роста она подтверждена

путем химического синтеза.

Белки составляют важнейшую часть пищи человека. В наше время 10-15%

населения Земли голодают, а 40% получают неполноценную пищу с недостаточным

содержанием белка. Поэтому человечество вынуждено индустриальным путем

производить белок - наиболее дефицитный продукт на Земле. В качестве

заменителя белка перспективно также промышленное производство незаменимых

аминокислот.

3. Белковый обмен

У животных и человека белковый обмен слагается из трех основных этапов:

1) гидролитического распада азотосодержащих веществ в желудочно-кишечном

тракте и всасываение образовавшихся продуктов; 2) превращение этих

продуктов в тканях, приводящее к образованию белков и аминокислот; 3)

выделение конечных продуктов белкового обмена из организма.

Во взрослом организме в норме количество синтезируемого белка равно

суммарному количеству распадающихся тканевых и пищевых белков (в сутки,

т.е. азотистый баланс близок к нулю). Такое состояние называется белковым

равновесием. Белковое равновесие является динамическим, так как в организме

практически не создается запаса белков, и равновесие может устанавливаться

при различных количествах потребляемого белка (в определенных пределах). В

период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в

организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс

становится положительным. Основные процессы, связанные с белковым обменом,

- дезаминирование аминокслот, взаимопревращение аминокислот, протекающее с

переносом аминогрупп (переаминирование), аминирование кетокислот, распад

белка на аминокислоты и новообразования белков органов и тканей, в том

числе белков ферментов.

V. Обмен веществ и энергии

1. Понятие метаболизма

Метаболизм - совокупность химических реакций и сопутствующих им

химических процессов в организме, в результате которых происходит

поступление веществ, их усвоение, использование в процессах

жизнедеятельности и выделение ненужных соединений в окружающую среду.

Питательные вещества, поступающие с пищей, являются, с одной стороны,

источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с

другой стороны, пластическим материалом, из которого строится тело

организма. Помимо трех основных классов питательных веществ - белков,

жиров, углеводов, пища содержит ряд соединений - соли, витамины, не имеющие

большой энергетической ценности и не выполняющие функции строительных

блоков, однако играющие важнейшую роль в протекании различных биохимических

реакций и участвующие в регуляции обмена веществ.

2. Биологическое окисление

При биологическом окислени от органической молекулы под действием

соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде случаев

при этом между ферментами и окисленной молекулой образуется неустойчивая,

богатая энергией (макроэнергетическая) связь. Она используется для

образования АТФ - "конечной цели" большинства процессов биологического

окисления. А два отнятых атома водорода оказываются в результате реакции

связанными с коферментом НАД (никотинамидадениндинуелеотидом) или с НАДФ

(никотинамидадениндинуелеотидфосфатом).

Дальнейшая судьба водорода может быть различной. При анаэробном

окислении он переносится на некоторые органические молекулы. При аэробном

окислениии водород передаётся на кислород с образованием воды. Основная

часть цепи переноса водорода расположена в мембранах митохондрий. При этом

из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ.

Надо отметить, что аэробное окисление намного эффективнее анаэробного.

В первом случае из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а во

втором - 36, где глюкоза "сжигается" до CO2 и воды. Это и объясняет широкое

распространение и бурную эволюцию аэробных организмов.

3. АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота)

Так как АТФ является универсальным аккумулятором энергии в организме

человека и животных, я счел нужным рассказать и про нее.

АТФ - нуклеозидтрифосфат, состоит из гетероциклического основания -

аденина, углеводного компонента - рибозы и трех остатков фосфорной кислоты,

соединенных последовательно друг с другом. В молекуле АТФ имеются три

макроэнергетические связи.

АТФ содержится в каждой клетке животных и растений - в растворимой

фракции цитоплазмы клетки - митохондриях, и ядрах. Она служит главным

переносчиком химической энергии в клетки и играет важную роль в ее

энергетике.

АТФ образуется из АДФ (аденозиндифосфорной) кислоты и неорганического

фосфата (Фн) за счет энергии окисления в специфических реакциях

фосфорилирования, происходящих в процессах гликолиза, внутримышечного

дыхания и фотосинтеза. Эти реации протекают в мембранах фторопластов и

митохондрий, а также в мембранах фотосинтезирующих бактерий.

При химическиих реакциях в клетке потенциальная химическая энергия,

запасенная в макроэнергетических связях АТФ, может переходить во вновь

образующиеся фосфорилированные соединения:

АТФ + D-глюкоза= АДФ + D - глюкозо-6-фосфат.

При гидролизе АТФ (АТФ + H2О ? АДФ + Фн.).

Она преобразуется в энергию тепловую, лучистую, электрическую,

механическую и т.п., то есть служит в организме для теплообразования,

свечения, накопления электричества, выполнения механической работы,

биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, сложных углеводов, липидов.

АТФ - единый универсальный источник энергии для функциональной

деятельностии клетки.

4. Особенности обмена веществ у детей

Основные этапы обмена веществ у детей с момента рождения до

формирования взрослого организма имеет ряд своих особенностей. При этом

меняются количественные характеристики, приосходит качественная перестройка

обменных процессов. У детей, в отличие отвзрослых, значительная часть

энергии расходуется на рост и пластические процесссы, которые наиболее

велики у новорожденных и детей раннего возраста.

Основной обмен веществ у детей меняется в зависимости от возраста

ребенка и типа питания. По сравнению с первыми днями жизни, к полутора

годам обмен веществ увеличивается более чем вдвое. Однако к периоду

полового созревания расход энергии на основной обмен уменьшается на 300

ккал/куб.м. При этом у мальчиков энергетические затраты на основной обмен в

пересчете на один килограмм веса выше, чем у девочек. С ростом

увеличиваются расходы энергии на мышечную деятельность.

Незавершенность развития гуморальных и нервных механизмов регуляции

является главной причиной во многом, определяющей особенности обмена

веществ у детей. Выражением незрелости регуляторных механизмов является,

например, значительное колебание осмотического давления плазмы крови,

тенденция к гиперкалиемии и др.

Со второй недели жизни ребенка белковый обмен характеризуется

положительным азотистым балансом и повышенной потребностью в белке. Ребенку

требуется в 4-7 раз больше аминокислот, чем взрослому. У ребенка также

имеется большая потребность в углеводах. За их счет главным образом

покрываются калорийные потребности. Углеводный обмен тесным образом связан

с белковым. Энергия реакций углеводного обмена требуется для полного

использования жира. Жир составляет 1/8 части тела ребенка и является

носителем энергии, способствует усвоению жирорастворимых витаминов,

защищает организм от охлаждения, является структурной частью многих тканей.

Отдельные ненасыщенные жирные кислоты необходимы для роста и нормальных

функций кожи.

У детей имеется физиологическая тенденция к кетозу, в возниконовении

которого могут играть роль незначительные запасы гликогена. Содержание воды

в тканях ребенка высокое и составляет у гружных детецй 3/4 веса и с

возрастом уменьшается.

5. Нарушения обмена веществ.

Нарушения обмена вешеств лежат в основе всех функциональных и

органических повреждений тканей и органов, ведущих к возникновению

болезней. Происходящие изменения в протекании химических реакций

сопровождаются большими или меньшими сдвигами в энергетических процессах.

Различают четыре уровня, в которых происходят нарушения обмена веществ: 1)

молекулярный; 2) клеточный; 3) органный и тканевый; 4) целостного

организма.

Причинами нарушения обмена веществ на молекулярном уровне являются

генетические дефекты, действия ингибиторных ферментов, а также

недостаточное поступление в организм эссенциальных веществ метаболизма.

Причинами обмена веществ могут служить также нарушения метаболизма на

других уровнях. На этом уровне наблюдается изменение концентрации участков

метаболической реакции; изменения активности ферментов или количество

ферментов в результате нарушения скорости их синтеза, а также изменения в

содержании кофакторов ферментарных реакций.

При нарушении обмена веществ на клеточном уровне повреждены мембраны

митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, ядра и др. Причинами

нарушения обмена веществ на клеточном уровне являются: нарушения

биоэнергетических и анаболических процессов, прежде всего биосинтеза

нуклеиновых кислот и белков, а также липидов, нарушения постоянства

внутренней среды, нарушения нервной и гуморальной регуляции и др.

При нарушениях обмена веществ на органном и тканевом уровне изменяются

специфические функции отдельных органов тканей. Его причины: органная

гипоксия, регионарные нарушения гомеостаза, повреждения специальных

метаболических процессов, обеспечивающих особые функции данного органа или

ткани.

Наиболее опасным является нарушение обмена веществ на уровне целого

организма. Его причинами чаще всего бывают заболевания центральной нервной

системы и желез внутренней секреции, нарушения иннерваций тканей,

гормональный дисбаланс, повреждения органов,обеспечивающих постоянство

внутренней среды организма. При этом наблюдаются нарушения регуляторной

функции нервной системы, а также гормональной системы; сдвиги в

метаболическом гомеостазе организма.

Заключение

Нормальный обмен веществ в организме, при котором совершаются

многочисленные сложные превращения белков, жиров, углеводов и других

веществ, и которые приходят в организм человека с пищей, подразумевает

нормальный здоровый образ жизни человека. Причем, очевидно, при нормальном

обмене веществ речь идет не только о количестве потребляемой пищи, какой бы

высоко или низкокалорийной она не была, но и о культуре питания.

Ожирение или избыточное отложение жира, как результат деформированного

обмена веществ, является результатом не избытка энергии из потребляемых

продуктов питания, а определяется характером потребляемых продуктов, то

есть их составом - содержанием в них белков, жиров и углеводов.

В данной работе объяснялось, что функцию топлива в нашем организме

выполняет глюкоза, получаемая либо из углеводов в процессе пищеварения,

либо путем ее создания из резервных жиров. Постоянный источник,

заставляющий функционировать все органы, нуждающиеся в глюкозе (мозг,

сердце, почки и др.), - это кровь. Поэтому, если уровень глюкозы в крови

превышает норму (приблизительно один грамм на литр крови), это будет

свидетельствовать об ее избытке и соответственно сигнализировать о начале

процесса патологического накопления жиров.

В этом случае необходимо пересмотреть не только свою диету, но и

измененить отношение к еде. Обменные процессы в организме нарушаются не

только вследствие количества и качества потребляемых продуктов питания, но

и вследствие нарушения системы питания, к которым относятся отсутствие

режима в приеме пищи, пренебрежение горячей едой, полноценным обедом и др.

Несмотря на то, что в данной работе мы рассматривали участие белков,

жиров, углеводов в обмене веществ с точки зрения биологии человека, тем не

менее, такой подход (чисто физиологический) не может явиться моделью для

нормального образа жизни. Более того, как свидетельствуют многие ученые,

отношение к еде как к физиологической потребности, как это произошло,

например в США, привело к неправильному питанию, следствием которого

является избыточный вес и другие нарушения обмена веществ - диабет,

сердечно-сосудистые заболевания и т.д.

В заключение необходимо отметить, что любые знания, в том числе и

знания о сложных обменных процессах, происходящих в организме человека,

должны способствовать повышению общей культуры человека, в том числе и

культуры здорового образа жизни, в свою очередь, частью которой является

правильное питание. Я уверен, что повышение уровня общей культуры человека

позволит ему избежать многих неприятностей, связанных с болезнями и другими

нарушениями в функционировании его организма.

Библиография

Большая Медицинская Энциклопедия. Под ред. Б. В. Петровского. Издание

3-е. М., "Советская Энциклопедия", 1980.

Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М.,

Просвещение, 1975.

Краткая медицинская энциклопедия. В трех томах. М., 1973.

Монтиньяк М. Метод похудения Мониньяка. М., 1997.

Павлов И.Ю., Валненко Д.В., Москвичев Д.В. Биология. Словарь-

справочник. Ростов-на-Дону, 1997.

Популярная медицинская энциклопедия в одном томе. Под ред. Б.В.

Петровского. М.: С Э., 1983

Рудзитис Г.Е. Фельдман Ф.Т. Химия: Органическая химия. Учебник для 10-х

классов средней школы. М.: Просвещение, 1991.

Cоветский Энциклопедический Словарь. М., 1980.

Энциклопедический словарь юного биолога. Сост. М.Е. Асниц. М.:

Педагогика, 1986.

Сhildrenґs Illustrated Encyclopedia. The Dorling Kindersley. London,

1991

-----------------------

[1]Монтиньяк М. Метод похудания Монтиньяка. А.К.Экология. 1997., с. 20-21.

Страницы: 1, 2