Пищеварение – цепь важнейших процессов, происходящих в нашем организме, благодаря которой органы и ткани получают необходимые питательные вещества. Заметьте, никаким другим способом в организм не могут поступить ценные белки, жиры, углеводы, минералы и витамины. Пища поступает в ротовую полость, проходит пищевод, попадает в желудок, оттуда отправляется в тонкий, затем в толстый кишечник. Это схематичное описание того, как проходит пищеварение. На самом деле всё гораздо сложнее. Пища проходит определённую обработку в том или ином отделе желудочно-кишечного тракта. Каждый этап – отдельный процесс.
Нужно сказать, что огромную роль в пищеварении играют ферменты, которые сопровождают пищевой комок на всех этапах. Ферменты представлены в нескольких видах: ферменты, отвечающие за переработку жиров; ферменты, отвечающие за переработку белков и, соответственно, углеводов. Что же представляют собой эти вещества? Ферменты (энзимы) являются белковыми молекулами, ускоряющими химические реакции. Их наличие/отсутствие определяет скорость и качество обменных процессов. Многим людям для нормализации метаболизма приходится принимать препараты, содержащие ферменты, так как их пищеварительная система не справляется с поступаемой пищей.
Пищеварительный процесс, ориентированный на углеводы, начинается ещё в ротовой полости. Пища измельчается с помощью зубов, параллельно подвергаясь воздействию слюны. В слюне и кроется секрет в виде фермента птиалина, который превращает крахмал в декстрин, а после в дисахарид мальтозу. Мальтозу же расщепляет фермент мальтаза, разбивая её на 2 молекулы глюкозы. Итак, первый этап ферментативной обработки пищевого комка пройден. Расщепление крахмалистых соединений, начавшееся во рту, продолжается в желудочном пространстве. Пища, поступив в желудок, испытывает на себе действие соляной кислоты, которая блокирует ферменты слюны. Завершающая стадия расщепления углеводов проходит внутри кишечника с участием высокоактивных ферментных веществ. Эти вещества (мальтаза, лактаза, инвертаза), перерабатывающие моносахариды и дисахариды, содержатся в секреторной жидкости поджелудочной железы.
Расщепление белков проходит в 3 этапа. Первый этап осуществляется в желудке, второй – в тонком кишечнике, а третий – в полости толстого кишечника (этим занимаются клетки слизистой оболочки). В желудке и тонком кишечнике под действием ферментов протеазов полипептидные белковые цепи распадаются на более короткие олигопептидные, которые после попадают в клеточные образования слизистой оболочки толстого кишечника. С помощью пептидазов олигопептиды расщепляются до конечных белковых элементов – аминокислот.
Слизистая желудка вырабатывает неактивный фермент пепсиноген. В катализатор он превращается лишь под влиянием кислой среды, становясь пепсином. Именно пепсин нарушает целостность белков. В кишечнике на белковую пищу воздействуют ферментные вещества поджелудочной железы (трипсин, а также химотрипсин), переваривая длинные белковые цепи в нейтральной среде. Олигопептиды подвергаются расщеплению до аминокислот с участием некоторых пептидазовых элементов.
Жиры, как и другие пищевые элементы, перевариваются в желудочно-кишечном тракте в несколько этапов. Начинается этот процесс в желудке, в котором липазы расщепляют жиры на жирные кислоты и глицерин. Составляющие жиров отправляются в двенадцатиперстную кишку, где смешиваются с желчью и соком поджелудочной железы. Желчные соли подвергают жиры эмульгации, чтобы ускорить их обработку ферментом панкреатического сока липазой.
Как уже выяснилось, под действием ферментов белки, жиры и углеводы распадаются на отдельные составляющие. Жирные кислоты, аминокислоты, моносахариды попадают в кровь посредством эпителия тонкого кишечника, а «отходы» отправляются в полость толстого кишечника. Здесь всё, что не смогло перевариться, становится объектом внимания микроорганизмов. Они перерабатывают эти вещества собственными ферментами, образуя шлаки и токсины. Опасным для организма является попадание продуктов распада в кровь. Гнилостную микрофлору кишечника можно подавить кисломолочными бактериями, содержащимися в кисломолочных продуктах: твороге, кефире, сметане, ряженке, простокваше, йогурте, кумысе. Вот почему рекомендуется ежедневное их употребление. Однако перебарщивать с кисломолочными продуктами нельзя.
Все непереваренные элементы составляют каловые массы, которые накапливаются в сигмовидном отрезке кишечника. А покидают они толстый кишечник через прямую кишку.
Полезные микроэлементы, образовавшиеся в ходе расщепления белков, жиров и углеводов, всасываются в кровь. Их назначение – участие в большом числе химических реакций, обусловливающих протекание метаболизма (обмена веществ). Важную функцию выполняет печень: она осуществляет конвертацию аминокислот, жирных кислот, глицерина, молочной кислоты в глюкозу, таким образом обеспечивая организм энергией. Также печень представляет собой своеобразный фильтр, очищающий кровь от токсинов, ядов.
Вот так протекают в нашем организме пищеварительные процессы с участием важнейших веществ – ферментов. Без них переваривание пищи невозможно, а, значит, невозможна нормальная работы пищеварительной системы.
www.glavrecept.ru
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 :
A-B=C.
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 Nh3. 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 :
C6h22O6 + 6O2= 6CO2 + 6h3O + 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 h3O,
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=[5050+-(12n)] 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.
|
Вид деятельности |
Энергозатраты |
|
Сидение |
1,43 ккал |
|
Стояние |
1,% |
|
Прогулка 4 км ч |
2,86 |
|
Бег – 8 км ч |
8 ккал |
|
Плавание |
7 ккал |
|
Чтение книги |
1,43 |
|
Запись лекции |
1,75 – 1,8 ккал |
Расход энергии в зависимости от профессиональной деятельности обозначается в зависимости от категории профессий
|
|
|
Коэффициент физической активности |
|
|
Перавая |
Работники умственного труда |
1,4 |
2100-2450 |
|
Вторая |
Работники легкого физического труда |
1,6 |
2500-2800 |
|
Третья |
Работники средней физического труда |
1,9 |
2950-3300 |
|
Четвертая |
Работники тяжелого физического труда |
2,2 |
33400-4850 |
|
Пятая |
Работники особо тяжелого физического труда |
2,5 |
3850-4200 |
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
30% -обед
25% - полдник
10% - ужин.
dendrit.ru
В химическом преобразовании принятой человеком пищи главную роль играют пищеварительные железы. А именно их секреция. Этот процесс строго координирован. В желудочно-кишечном тракте пища подвергается воздействию разных пищеварительных желез. Благодаря поступлению в тонкий кишечник ферментов поджелудочной железы происходит правильное усвоение питательных веществ и нормальный процесс пищеварения. Во всей этой схеме важную роль играют ферменты, необходимые для расщепления жира.
Ферменты пищеварительные имеют узконаправленную задачу расщепления сложных веществ, поступивших в желудочно-кишечный тракт с едой. Эти вещества расщепляются на простые, которые организму легко усвоить. В механизме переработки продуктов питания особую роль играют энзимы, или ферменты, расщепляющие жир (бывают трёх типов). Они производятся слюнными железами и желудком, в котором ферменты расщепляют довольно большой объём органических веществ. В эти вещества входят жиры, белки, углеводы. В результате воздействия таких ферментов организм качественно усваивает поступившую пищу. Энзимы нужны для ускоренной реакции. Каждый тип энзима подходит для определённой реакции, действуя на соответствующий тип связи.
Для лучшего усваивания жиров в организме работает желудочный сок, содержащий липазу. Этот фермент, расщепляющий жир, производит поджелудочная железа. Углеводы расщепляются благодаря амилазе. После распада они быстро всасываются и поступают в кровь. Расщеплению способствуют также амилаза слюны, мальтаза, лактаза. Белки расщепляются благодаря протеазам, которые ещё участвуют в нормализации микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Сюда относятся пепсин, химозин, трипсин, эрепсин и карбоксипептидаза поджелудочной.
Липаза – это фермент, главной задачей которого является растворение, разделение на фракции и переваривание жиров в пищеварительном тракте человека. Поступающие в кишечник жиры не имеют возможности всасываться в кровь. Для всасывания они должны расщепиться до жирных кислот и глицерина. В этом процессе и помогает липаза. Если наблюдается случай, когда фермент, расщепляющий жир (липаза) понижен, необходимо внимательно обследовать человека на предмет онкологии.
Липаза панкреатическая в виде неактивного профермента пролипазы, выводится в двенадцатиперстную кишку. Активируется пролипаза под воздействием жёлчных кислот и колипазы, ещё одного фермента из сока поджелудочной железы. Липаза лингвальная вырабатывается у грудничков благодаря ротовым железам. Она участвует в переваривании грудного молока.
Липаза печёночная секретируется в кровь, где связывается с сосудистыми стенками печени. Большая часть жиров из пищи расщепляется в тонкой кишке благодаря липазе из поджелудочной железы.
Зная, какой фермент расщепляет жиры и с чем конкретно не справляется организм, врачи могут назначить необходимое лечение.
Химическая природа практически всех ферментов – это белок. Поджелудочная железа одновременно является органом пищеварительной и эндокринной систем. Сама поджелудочная железа активно участвует в процессе пищеварения, а основным желудочным ферментом является пепсин.
Амилаза расщепляет до олигосахаридов крахмал. Далее олигосахариды распадаются до глюкозы под воздействием других пищеварительных ферментов. Глюкоза всасывается в кровь. Для человеческого организма она является источником энергии.
Все человеческие органы и ткани построены из белков. Не исключение и поджелудочная железа, которая активирует ферменты только после их попадания в просвет тонкой кишки. При нарушениях нормального функционирования этого органа, возникает панкреатит. Это довольно-таки распространённое заболевание. Заболевание, при котором отсутствует фермент, расщепляющий жиры, называется недостаточностью поджелудочной железы: внешнесекреторная или внутрисекреторная.
Внешнесекреторная недостаточность снижает выработку пищеварительных ферментов. В таком случае человек не может употреблять в больших объёмах пищу, так как функция расщепления триглицеридов нарушена. У таких больных после приема жирных продуктов возникают симптомы тошноты, тяжести, боли в животе.
При внутрисекреторной недостаточности не вырабатывается гормон инсулин, помогающий усваивать глюкозу. Возникает тяжелейшее заболевание, которое называется сахарным диабетом. Другое название – это сахарное мочеизнурение. Такое название связано с увеличением выделения мочи организмом, вследствие чего он теряет воду и человек ощущает постоянную жажду. Углеводы почти не поступают из крови в клетки и поэтому практически не используются на энергетические нужды организма. Показатель глюкозы в крови резко увеличивается, и она начинает выводиться через мочу. Вследствие таких процессов использование жиров и белков на энергетические цели сильно возрастает, а в организме накапливаются продукты неполного окисления. В конечном итоге кислотность в крови тоже повышается, что даже может привести к диабетической коме. В таком случае у больного наблюдается расстройство дыхания, вплоть до потери сознания и летального исхода.
На этом примере достаточно хорошо видно, насколько важны ферменты, расщепляющие жиры в организме людей, чтобы все органы работали слажено.
Если возникают какие-либо проблемы, обязательно нужно их решать, помогать организму с помощью различных методик лечения и медицинских препаратов.
Глюкагон оказывает противоположный действию инсулина эффект. Этот гормон влияет на расщепление гликогена в печени и превращение жиров в углеводы, приводя тем самым к повышению концентрации в крови глюкозы. А гормон соматостатин осуществляет торможение секреции глюкагона.
В медицине ферменты, расщепляющие жиры в организме человека, получить можно с помощью лекарственных препаратов. Их множество - от самых известных марок до малоизвестных и менее дорогих, но таких же эффективных. Главное - не заниматься самолечением. Ведь только врач, используя необходимые методы диагностики, может подобрать правильный препарат для нормализации работы желудочно-кишечного тракта.
Однако часто мы лишь помогаем организму с ферментами. Труднее всего заставить работать его правильно. Особенно если человек уже пожилой. Это только на первый взгляд кажется, что купил нужные таблетки - и проблема решена. На деле всё совсем не так. Организм человека – это совершеннейший механизм, который тем не менее стареет и изнашивается. Если человек хочет, чтобы он прослужил ему как можно дольше, необходимо поддерживать его, вовремя диагностировать и лечить.
Конечно, прочитав и узнав, какой фермент расщепляет жиры в процессе пищеварения человека, можно зайти в аптеку и попросить фармацевта порекомендовать лекарственный препарат с нужным составом. Но это можно делать только в исключительных случаях, когда по каким-либо веским причинам нет возможности посетить врача или пригласить его на дом. Необходимо понимать, что можно сильно ошибаться и симптомы у разных заболеваний могут быть схожими. А для того чтобы поставить правильный диагноз, обязательно нужна врачебная помощь. Самолечение может серьёзно навредить.
Желудочный сок содержит пепсин, соляную кислоту и липазу. Пепсин действует только в кислой среде и расщепляет белки на пептиды. Липаза в желудочном соке расщепляет жир только эмульгированный (молочный). Расщепляющий жиры фермент, становится активным только в щелочной среде тонкого кишечника. Он поступает вместе с составом пищевой полужидкой кашицы, вытолкнутой сокращающейся гладкой мускулатурой желудка. Она выталкивается в двенадцатиперстную кишку отдельными порциями. Некоторая малая часть веществ всасывается ещё в желудке (сахар, растворённая соль, алкоголь, фармацевтика). Сам процесс пищеварения в основном заканчивается в тонком кишечнике.
К продвинутой в двенадцатиперстную кишку пище поступает желчь, кишечный и поджелудочный соки. Поступает пища из желудка в нижние отделы с разной скоростью. Жирная задерживается, а молочная переходит быстро.
Поджелудочный сок – это жидкость щелочной реакции, не имеющая цвета и содержащая трипсин и другие ферменты, расщепляющие пептиды на аминокислоты. Амилаза, лактаза и мальтаза превращают углеводы в глюкозу, фруктозу и лактозу. Липаза – это фермент, расщепляющий жиры до жирных кислот и глицерина. Время переваривания и выделения сока зависят от типа и качества пищи.
Тонкий кишечник выполняет пристеночное и полостное пищеварение. После механической и ферментативной обработки продукты расщепления всасываются в кровь и лимфу. Это сложный физиологический процесс, который осуществляют ворсинки тонкого отдела кишечника и направленные строго в одном направлении, ворсинки из кишечника.
Аминокислоты, витамины, глюкоза, минеральные соли в составе водного раствора всасываются в капиллярную кровь ворсинок. Глицерин и жирные кислоты не растворяются и всасываются ворсинками не могут. Они переходят в эпителиальные клетки, где образуются молекулы жиров, поступающие в лимфу. Пройдя барьер лимфатических узлов, они попадают в кровь.
Очень большое значение при всасывании жиров играет желчь. Жирные кислоты, соединяясь с желчными и щелочами, омыляются. Таким образом образуются мыла (растворимые соли жирных кислот), легко проходящие через стенки ворсинок. Железы в толстом кишечнике преимущественно выделяют слизь. Толстый отдел кишечника всасывает воду до 4 литров за сутки. Здесь обитает очень большое число бактерий, участвующих в расщеплении клетчатки и синтезе витаминов группы В и К.
fb.ru
Всасывание углеводов происходит в виде конечных продуктов метаболизма (моно– и дисахаридов) в верхней трети тонкого кишечника. Глюкоза и галактоза поглощаются путем активного транспорта, причем всасывание глюкозы сопряжено с ионами Na – симпорт. Манноза и пентоза поступают пассивно по градиенте концентрации глюкозы. Фруктоза поступает с помощью облегченной диффузии. Наиболее интенсивно идет всасывание глюкозы в кровь.
Всасывание белков наиболее интенсивно протекает в верхних отделах тонкого кишечника, причем белки животного происхождения составляют 90–95 %, а растительного – 60–70 %. Основными продуктами распада, которые образуются в результате обмена веществ, являются аминокислоты, полипептиды, пептоны. Для транспорта аминокислот необходимо наличие молекул переносчика. Выделено четыре группы транспортных белков, обеспечивающих активный процесс всасывания. Поглощение полипептидов происходит пассивно по градиенту концентрации. Продукты поступают непосредственно во внутреннюю среду и с током крови разносятся по организму.
Скорость всасывания жиров значительно меньше, наиболее активно всасывание протекает в верхних отделах тонкого кишечника. Транспорт жиров осуществляется в виде двух форм – глицерина и жирных кислот, состоящих из длинных цепей (олеиновой, стеариновой, пальмитиновой и др.). Глицерин поступает пассивно внутрь энтероцитов. Жирные кислоты образуют мицеллы с желчными кислотами и только в такой форме направляются к мембране кишечных клеток. Здесь комплекс распадается: жирные кислоты растворяются в липидах клеточной мембраны и проходят в клетку, а желчные кислоты остаются в полости кишечника. Внутри энтероцитов начинается активный синтез липопротеидов (хиломикрона) и липопротеидов очень низкой плотности. Затем эти вещества путем пассивного транспорта попадают в лимфатические сосуды. Уровень липидов, обладающих короткими и средними цепями, низкий. Поэтому они практически в неизменном виде путем простой диффузии всасываются внутрь энтероцитов, где под действием эстераз расщепляются на конечные продукты и принимают участие в синтезе липопротеидов. Такой способ транспорта требует меньших затрат, поэтому в некоторых случаях при перегрузке желудочно-кишечного тракта активируется данный вид всасывания.
Таким образом, процесс всасывания идет по механизму активного и пассивного транспорта.
Нормальная функция клеток слизистой оболочки желудочно-кишечного такта регулируется нейрогуморальными и местными механизмами.
В тонком кишечнике основная роль принадлежит местному способу, так как на деятельность органов большое влияние оказывают интрамуральные сплетения. Они осуществляют иннервацию ворсинок. За счет этого увеличивается площадь взаимодействия пищевой кашицы со слизистой оболочкой, что увеличивает интенсивность процесса всасывания. Местное действие активируется при наличии конечных продуктов расщепления веществ и соляной кислоты, а также в присутствии жидкостей (кофе, чая, супа).
Гуморальная регуляция происходит за счет гормона желудочно-кишечного тракта вилликинина. Он вырабатывается в двенадцатиперстной кишке и стимулирует движение ворсинок. На интенсивность всасывания также оказывают воздействие секретин, гастрин, холецистокинин-панкреозинин. Не последнюю роль играют гормоны желез внутренней секреции. Так, инсулин стимулирует, а адреналин тормозит транспортную активность. Среди биологически активных веществ серотонин и гистамин обеспечивают всасывание.
Рефлекторный механизм основан на принципах безусловного рефлекса, т. е. стимуляция и угнетение процессов происходят с помощью парасимпатического и симпатического отделов вегетативной нервной системы.
Таким образом, регуляция процессов всасывания осуществляется с помощью рефлекторных, гуморальных и местных механизмов.
studfiles.net
Питание - поступление в организм растений, животных и человека и усвоение ими веществ, необходимых для восполнения энергетических затрат, построения и возобновления тканей. Посредством питания, как составной части обмена веществ, осуществляется связь организма со средой. В зависимости от типа питания все организмы делят на автотрофов и гетеротрофов. Большинству растений свойственно воздушное (фотосинтез) и почвенное (минеральное) питание. Способ питания животных определяется главным образом средой обитания и характером доступной пищи. Недостаточное и избыточное питание приводит к нарушениям обмена веществ.
Питание человека
Энергия химических связей веществ пищи — жиров, углеводов и белков и некоторых других — обеспечивает энергетические потребности организма человека. Современные представления о питании человека нашли отражение в теории. Пища — фактор, обеспечивающий человека энергией и компонентами, необходимыми для роста и развития организма. Рациональное питание способствует сохранению здоровья, работоспособности, используется в профилактике и лечении различных заболеваний. Вкус пищи, ее аромат, внешний вид могут влиять на настроение человека.
Рис.1. Пирамида питания
Согласно современной теории сбалансированного питания для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма необходимо его снабжение адекватным количеством энергии и пищевых веществ при соблюдении достаточно строгих взаимоотношений (баланса) между незаменимыми факторами питания, каждому из которых в обмене веществ принадлежит специфическая роль. В экстремальных условиях, например при полном голодании, организм человека может существовать определенное время за счет внутренних запасов и структур. Этот процесс получил название эндогенного питания. Суточные энергозатраты человека и соответствующая им потребность в энергии составляют от 7100 до 21000 кДж (примерно 1700—5000 ккал) и более; они зависят от пола, возраста, характера труда и образа жизни. В пищевых продуктах выделяют такие пищевые вещества (нутриенты) как белки (протеины), углеводы, жиры (липиды), витамины, минеральные вещества.
Белковый обмен организма
Белки являются важнейшими компонентами пищи животных и человека. Пищевая ценность белков определяется содержанием в них незаменимых аминокислот, которые в самом организме не образуются. В этом отношении растительные белки менее ценны, чем животные: они беднее лизином, метионином и триптофаном, труднее перевариваются в желудочно-кишечном тракте. Отсутствие незаменимых аминокислот в пище приводит к тяжелым нарушениям азотистого обмена. В процессе пищеварения белки расщепляются до свободных аминокислот, которые после всасывания в кишечнике поступают в кровь и разносятся ко всем клеткам. Часть из них распадается до простых соединений с выделением энергии, используемой на разные нужды клеткой, а часть идет на синтез новых белков, свойственных данному организму.
Белки составляют примерно 20% массы человеческого тела и более 50% сухой массы клетки. В тканях человека белки не откладываются «про запас», поэтому необходимо ежедневное их поступление с пищей. Десять аминокислот из 20 известных не могут синтезироваться в организме человека. Их называют незаменимыми. К их числу относят триптофан, лизин, метионин, лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, треонин, гистидин, аргинин. Последние две аминокислоты являются незаменимыми только у детей, особенно новорожденных.
Белки пищи отличаются друг от друга по своей биологической ценности. Последняя зависит от наличия в них незаменимых аминокислот, их соотношения с заменимыми, перевариваемости в пищеварительном тракте. В среднем биологическая ценность выше у белков животного происхождения. Белки, содержащиеся в молоке, яйцах, мясе, печени, обладают оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Их усвояемость в пищеварительном тракте составляет 97%.
Растительные белки усваиваются гораздо хуже — лишь на 83-85% — из-за значительного содержания балластных (неперевариваемых) веществ в продуктах растительного происхождения. Растительная пища в большинстве своем содержит небольшое количество белка и часто дефицитна по триптофану, лизину, метионину. Лишь в бобовых (горохе, фасоли, сое) содержится высокий процент белка (24-45%). Семена подсолнечника, орехи имеют в своем составе около 20% белка. По аминокислотному составу к животным белкам приближаются белки сои, риса и ржи.
Потребность в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности, климатических и национальных особенностей питания. В нашей стране для взрослых, не выполняющих существенной физической нагрузки, рекомендуемая суточная норма белка составляет чуть меньше 1 г на кг массы тела. За счет белка пищи должно обеспечиваться 1/6 доля в весовом выражении, 10-13% общей энергетической потребности организма; при этом 55% белка рекомендуемой нормы должны быть животного происхождения. Для детей и занятых физическим трудом взрослых норма белка существенно выше. Потребность детей в белке составляет 1,5-4 г/кг массы тела в связи с преобладанием в организме пластических процессов.
Углеводный обмен организма
Углеводы в состав пищевых продуктов входят в виде моносахаридов (фруктоза, глюкоза), олигосахаридов (сахароза, лактоза) и полисахаридов (крахмал, гликоген, клетчатка, пектиновые вещества). Для человека углеводы являются основным источником энергии. При их окислении из 1 г в организме образуется 4 ккал (16,7 кДж). Средняя потребность в углеводах для людей, не занятых физическим трудом, равна 400-500 г/сут, в весовом выражении — 2/3 от суточного рациона, в калорическом — около 60%. При интенсивной физической нагрузке количество углеводов, необходимых организму, увеличивается.
При питании предпочтение должно отдаваться полисахаридам (крахмал, гликоген, пектин и др.), а не олиго-моносахаридам (сахароза, глюкоза, фруктоза, лактоза и др.). Первые медленнее перевариваются и динамика концентрации конечного продукта переваривания — глюкозы — в жидкостях организма более благоприятна для последующих метаболических процессов. Кроме того, они не обладают сладким вкусом, что значительно снижает опасность их чрезмерного потребления.
В молоке и молочных продуктах содержится дисахарид лактоза. Основным же источником углеводов в питание человека служат растения, в них они составляют 80-90% сухой массы. Растительные продукты очень богаты неперевариваемыми и неусвояемыми полисахаридами, в первую очередь целлюлозой. Грубоволокнистая неперевариваемая пища стимулирует перистальтику кишечника, адсорбирует некоторые катаболиты (в том числе токсические) в толстом кишечнике, способствует выведению холестерина, является одним из источников питания полезных для организма человека бактерий кишечника. Рекомендуемая для взрослого человека суточная доза балластных веществ составляет 25 г/сут.
Жировой обмен организма
Пищевые жиры представляют собой эфиры глицерина и высших жирных кислот. Последние обычно содержат четное число углеродных атомов и делятся на две большие группы: насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные жирные кислоты в большом количестве (до 50% от общей массы) содержатся в твердых животных жирах. Ненасыщенные распространены в жидких маслах и продуктах моря. Во многих растительных маслах содержание их доходит до 80-90% (в подсолнечном, кукурузном, льняном, оливковом).
В организме человека в норме содержится 10-20% жира, но при некоторых нарушениях жирового обмена его количество может возрастать до 50%. Жиры и жироподобные вещества входят в состав клеточных мембран и оболочек нервных волокон, участвуют в синтезе желчных кислот, гормонов, витаминов. Жировые отложения — энергетический резерв организма.
Энергетическая ценность жиров более чем вдвое превышает таковую белков и углеводов. При окислении 1 г жиров выделяется 9 ккал (37,3 кДж) энергии. Взрослому здоровому человеку рекомендуется употреблять 80-100 г жира в сутки, что обеспечивает 30-35 % суточной энергетической ценности рациона.
Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты — линолевая и линоленовая — не могут синтезироваться в организме и должны обязательно поступать с пищей. Эти кислоты содержатся в растительных маслах, орехах, жире некоторых рыб и морских млекопитающих. Они и другие высшие ненасыщенные жирные кислоты препятствуют развитию атеросклероза, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям.
Пищевая ценность жира определяется наличием незаменимых жирных кислот, витаминов А, Е, D, перевариваемостью и всасываемостью. Наибольшей биологической ценностью обладают жиры, содержащие незаменимую линолевую кислоту и другие высшие ненасыщенные жирные кислоты. Усвояемость зависит от температуры плавления жира: если точка плавления ниже, чем температура человеческого тела, то усвояемость равна 97-98%, жиры с температурой плавления 50-60 оС усваиваются только на 70-80%.
С пищей в организм человека поступают и такие жироподобные вещества как стерины, фосфолипиды, жирорастворимые витамины. Самым известным из стеринов является холестерин. Он содержится в продуктах животного происхождения, однако может синтезироваться и в организме человека из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров.
Холестерин является источником желчных кислот, гормонов, предшественником витамина D3. В крови, желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора, благодаря связыванию с белками, ненасыщенными жирными кислотами, фосфатидами. При нарушении обмена этих веществ или их недостатке холестерин выпадает в виде мелких кристаллов, оседающих на стенках кровеносных сосудов, в желчных путях, что способствует развитию атеросклероза, образованию желчных камней.
Водный обмен организма
Кроме белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ организм человека также нуждается в воде, которая составляет около 60% общей массы тела. В сутки человеку требуется в среднем 1,5-2,5 литра жидкости. Большая часть ее поступает в виде напитков, часть — в составе различных пищевых продуктов. Кроме того, вода может синтезироваться в нашем организме за счет окисления жиров, белков, углеводов. Так, при окислении 100 г жира выделяется 107 г эндогенной воды. Без воды невозможен ни один из процессов жизнедеятельности человека.
Таким образом, питание человека должно быть построено так, чтобы оно полностью обеспечивало потребность организма в энергии и веществах, необходимых для его роста и развития. При этом наиболее рациональным признан четырехразовый прием пищи, где по 20-25% суточной потребности удовлетворяется во время первого завтрака и ужина, 10-15% — во время второго завтрака или полдника и 40-45% во время обеда. В идеале пищевой рацион должен подбираться для каждого человека индивидуально в зависимости от особенностей его обмена веществ, возраста, пола, национальности, физической нагрузки, уровня здоровья, климатических условий. Несоблюдение принципов сбалансированного питания может приводить к различным нарушениям обмена веществ (см. Алиментарные заболевания).
biofile.ru
Жизненные процессы организма связаны с постоянным поглощением веществ из окружающей среды и выделением продуктов распада в эту среду. Всю совокупность этих реакций объединяют общим понятием метаболизм или обмен веществ. Метаболизм представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспечиваемую участием множества взаимосвязанных ферментных систем и означает превращение веществ внутри клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов. Обмен веществ выполняет 4 специфические функции:
Метаболизм слагается из протекания сотен различных ферментативных реакций, однако центральные метаболические пути у всех живых существ имеют единую природу.
Обмен углеводов, белкоы и жиров в организме
Живые организмы активно участвуют в круговороте углерода и кислорода. Все они подразделяются на две большие группы в зависимости от того, в какой химической форме они способны усваивать поступающий из окружающей среды углерод. Клетки листьев зеленых растений (фотосинтезирующие клетки) используют в качестве единого источника углерод атмосферы в виде углекислого газа, из которого они строят все свои углеродсодержащие биомолекулы. Клетки высших животных не обладают способностью усваивать атмосферный углекислый газ и получают углерод в виде сложных органических соединений, расщепляя их для получения необходимой энергии ( например до глюкозы). Таким образом, в биосфере одни организмы потребляют углекислый газ и выделяют при этом в атмосферу кислород, а другие потребляют кислород, возвращая углекислый газ в атмосферу. Всем живым организмам, помимо источников углерода кислорода и энергии, необходим еще источник азота. Почти все высшие животные должны получать необходимый им азот в виде аминокислот, причем из 20 АК – 10 являются незаменимыми, так как организм не способен их синтезировать. Растения могут использовать в качестве источника азота аммиак или растворимые нитраты.
Таким путем совершается непрерывный круговорот углерода, кислорода и азота между животным и растительным миром. Источником энергии для этого процесса служит солнечный свет.
Метаболизм включает процессы распада веществ (катаболизм) и процессы синтеза (анаболизм).
Катаболизм – это фаза, в которой происходит расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры и белки, поступившие извне с пищей или присутствующие в самой клетке в качестве запасных веществ, распадаются в серии последовательных реакций до таких соединений как молочная кислота, углекислый газ и аммиак. Катаболические процессы сопровождаются выделением свободной энергии, заключенной в сложной структуре органических молекул, например, АТФ, НАДФН.
Анаболизм – это фаза обмена веществ, в которой из малых молекул предшественников или строительных блоков, синтезируются белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы и другие компоненты клеток. Так как биосинтез приводит к увеличению и усложнению молекул и структур, то он требует затраты свободной энергии. Источником этой энергии служат распад АТФ до АДФ и неорганического фосфора и богатые энергией водородные связи.
Катаболические и анаболические процессы протекают в клетках одновременно, однако их скорости регулируются независимо. Ферментативное расщепление главных питательных веществ, которые служат клетке источником энергии (углеводы, жиры и белки) совершается постепенно через ряд последовательных реакций.
В аэробном катаболизме (с участием кислорода):
На первой стадии полисахариды (углеводы) распадаются до гексоз и пентоз, жиры до жирных кислот, глицерина, белки – до аминокислот.
На второй стадии распада веществ все эти продукты превращаются в еще более простые соединения. Так, гексозы, пентозы и глицерин расщепляются до одного и того же промежуточного продукта ацетил коэнзима А. Аналогичные превращения претерпевают жирные кислоты и аминокислоты. Их расщепление также завершается образованием ацетилкоэнзима А. Таким образом, ацетилкоэнзим А представляет собой общий конечный продукт второй стадии катаболизма.
На третьей стадии ацетильная группа ацетил КоА вступает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) – общий конечный путь, на котором почти все виды клеточного топлива окисляются до углекислого газа, воды и аммиака.
Анаболические пути (синтез веществ) расходятся, и образуется много разнообразных молекул. Биосинтез начинается с малых молекул предшественников и протекает также в три стадии.
Катаболический и соответствующий ему, но противоположный по направлению, анаболический путь различаются по промежуточным продуктам реакций. Однако их связывает общая стадия, которая включает в себя цикл лимонной кислоты. На этой стадии завершается не только распад молекул (катаболизм), но происходит и процесс анаболизма, заключающийся в поставке молекул предшественников для биосинтеза молекул аминокислот, жирных кислот и углеводов. У взрослого здорового организма процессы распада и синтеза соответствуют друг другу и таким образом устанавливается динамическое равновесие. В растущем организме преобладают процессы биосинтеза над распадом.
Таким образом, почти все метаболические реакции в конечном счете связаны между собой. Регуляция метаболизма осуществляется на 3 уровнях:
Первый из них, наиболее быстро реагирующий на любое изменение связан с действием ферментов, обладающих не только каталитической, но и регуляторной активностью. Они как бы дирижеры, задающие темп метаболическим процессам.
Второй уровень регуляции метаболизма осуществляется под действием гормонов, вырабатываемых различными эндокринными железами и выделяемыми непосредственно в кровь. Гормоны переносятся кровью к другим органам и тканям, где стимулируют или тормозят определенные виды обмена веществ.
Третий уровень регуляции метаболизма связан с изменением процессов биосинтеза фермента вследствие увеличения или уменьшения того или иного субстрата в клетке. Так, если в организме избыток углеводов, то в печени синтезируются ферменты, катализирующие распад углеводов. Если же увеличивается количество белков, то в печени заметно повысится содержание ферментов, необходимых для расщепления АК.
Пути превращения белков, жиров и углеводов взаимосвязаны. Существует тесная энергетическая связь между ними, когда энергетические потребности организма обеспечиваются окислением какого-либо класса органических веществ, при недостаточном поступлении других. Так белки и аминокислоты используются для синтеза ряда соединений (пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, биогенных аминов). Аминокислоты, образующиеся в процессе обмена ацетоацетил КоА участвуют в синтезе жирных кислот. Глюкоза может также синтезироваться из аминокислот. Ацетил КоА, образующийся в процессе обмена углеводов, жиров, белков и ряда аминокислот служит пусковым субстратом в цикле Кребса.
Таким образом, преобладание распада ряда одних питательных веществ и биосинтеза других прежде всего определяется физиологическим состоянием и потребностями организма в энергии и метаболитах. Этими факторами в значительной степени может быть объяснено существование постоянного динамического состояния химических составных компонентов организма как единого целого. В организме человека как и в живой природе вообще не существует самостоятельного обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Все они объединены в единый процесс метаболизма, допускающий взаимопревращения между отдельными классами органических веществ.
Живой организм и условия его существования находятся в постоянной зависимости от условий окружающей среды. Обмен веществ в организме человека протекает не хаотично, а “тонко” настроен. Все превращения органических веществ, процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны друг с другом. Синтез и распад взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогуморальными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. Интенсивность, направление любой реакции определяется ферментами, которые оказывают прямое влияние на обмен липидов, углеводов, нуклеиновых кислот. Синтез любого фермента-белка – требует участия ДНК и почти всех 3-х типов рибонуклеиновых кислот (транспортной, матричной и рибосомной РНК) Если к этому добавить влияние гормонов и различных продуктов распада (биогенных аминов), то видна согласованность и коодинированность огромного разнообразия химических процессов, совершающихся в организме, что определяется физиологическим состоянием и потребностями организма.
Проблема регуляции обмена веществ занимает особое место среди других проблем патологии, так как всякая патология и есть нарушение регуляторных процессов. Характерной особенностью регуляторных механизмов в живой природе является автоматизм. Саморегуляция биохимических процессов обмена веществ – одно из неотъемлемых свойств живой материи. Болезнь – это такое состояние при котором те или иные системы саморегуляции обычно выведены за пределы их физиологической адаптации. Механизмы саморегуляции обмена веществ живого организма развертываются на различных уровнях: молекулярном, клеточном, органном и целостного организма.
Известно, что в основе всех процессов обмена лежат те или иные химические реакции. Поэтому истоки регуляторных механизмов следует искать, начиная с факторов, регулирующих скорости отдельных химических реакций. На молекулярном уровне различают следующие элементы регуляции: концентрация исходных и конечных продуктов. Химические процессы, протекающие в живых организмах, обычно могут поддерживаться в стационарном состоянии только при наличии внешних источников энергии.
В химических реакциях обмена веществ обязательно принимают участие биологические катализаторы – ферменты, которым принадлежит решающая роль в определении скорости реакции. Скорость протекания ферментативных реакций зависит от:
1) Агентов, регулирующих рН, температуру, ионную силу, окислительно-восстановительный потенциал.
2) Соединений, специфически взаимодействующих с активным центром фермента (субстраты, коферменты).
3) Соединений, взаимодействующих специфически с ферментом вне его активного центра.
В результате взаимодействия этих веществ с ферментами происходит изменение пространственной конфигурации ферментного белка (конформационные изменения) на уровне третичной или четвертичной структуры.
1. рН, t и т.д. поддерживаются постоянными в узких, оптимальных для жизнедеятельности клетки пределах.
2. Повышение концентрации субстратов и коферментов обычно ускоряет ферментативные реакции
Аллостерическое взаимодействие – это взаимодействие метаболита или другого регуляторного фактора с участком ферментативного белка, в результате изменяется конформация белковой молекулы фермента и фермент теряет свои каталитические свойства.
По сравнению с молекулярным, клетка значительно более высокий качественно иной уровень организации биохимических процессов. Здесь имеется компактная саморегулирующаяся система. Наиболее характерная ее особенность – это структурная упорядоченность. Детальное разделение функций между отдельными органоидами. Роль важнейшего компонента выполняет биологическая мембрана. Главное содержание регуляции на клеточном уровне – координация различных метаболических процессов:
Сопряженность процессов субстратного дегидрирования и транспорта водородов и электронов в цепи дыхательных катализаторов, сопряжение окисления и фосфорилирования, образование макроэргических соединений и их трата, способность переключать метаболизм с аэробного режима на анаэробный, координация процессов биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. В связи с этим особенно важны ферментативные реакции и метаболизм узловых этапов обмена.
На уровне целостного организма многие клетки приобретают специализированные функции, связанные с взаимодействием организма с внешней средой и поддержание постоянства внутренней среды. Регуляция обмена веществ при участии нервной и гуморальной систем на уровне целостного организма обладает совершенством и дает возможность сложному многоклеточному организму на этом уровне организации приобрести максимальную степень автономности по отношению к изменяющимся факторам внешней среды. Конечная цель регуляции на уровне целостного организма – поддержание оптимального значения основных параметров и “внутренней среды”, в которой живут клетки организма. Объектом регуляции являются те же самые метаболические процессы, как и на клеточном уровне регуляции. Разница заключается в том, что на уровне целостного организма избирательность действия регуляторного агента проявляется в отношении всего органа или ткани, в которых процесс подвергается изменению. Система регуляции приспособлена к выбору такого варианта регуляции, который позволяет максимально использовать специфическую роль того или иного органа в адаптации обмена целостного организма в новых условиях.
Регуляция обмена веществ на уровне целостного организма не только повышает адаптационные возможности клеток организма, но и влияет на собственный метаболизм каждой клетки. Если на первых этапах метаболический аппарат клетки работает в соответствии с генетической программой, то по мере усложнения связей клетки со всем организмом все большее значение приобретают факторы нейрогуморального характера. Для сохранения жизнедеятельности организма особое значение имеет поддержание стабильного химического состава крови как ткани, объединяющей всю внутреннюю среду организма в единое целое.
Это обеспечивается согласованной работой органов непосредственно регулирующих синтез и поступление в кровь ряда веществ, а с другой – выведение ее конечных продуктов обмена. Подобный механизм регуляции клеточного обмена по типу обратной связи с включением ЦНС, эфферентных нервов, гуморальных звеньев и органов-регуляторов внутренней среды, по-видимому, лежит в основе регуляторных отношений в целостном организме.
Таким образом, организм человека бесконечно более сложен чем простой конгломерат или совокупность различного типа клеток.
Клетки, дифференцированные для осуществления специфических, биохимических и физиологических функций, взаимодействуют друг с другом, образуя ткани, которые, в свою очередь, структурно организованы в виде органов. Такая организация обеспечивает рациональное разделение функциональной активности, но требует участия контролирующих и согласующих работу различных органов и тканей, с тем, чтобы она гармонично соответствовала потребностям организма.
Эту интегрирующую роль играют 3 важнейшие системы:
Нервная система – является центром обработки информации и принятия решений, воспринимающей импульсы (недостаточность кислорода, голод, жажда, боль), а также передающий соответствующие команды другим органам.
Нервная система
Эндокринная система – фабрика и хранилище химических передатчиков (посредников) оказывающих разнообразные воздействия на рост, размножение и развитие, а также на другие важнейшие функции организма (поддержание в крови постоянства концентрации глюкозы, липидов, кальция, обеспечение оптимального соотношения синтеза и распада компонентов тканей).
Эндокринная система
Сосудистая система – которая служит для переноса всех химических соединений в организме.
Сосудистая система
В норме все эти 3 системы взаимодействуют бесперебойно.
Воздействие гормонов эндокринной системы осуществляется через ток крови и в зависимости от концентрации их регулирует секрецию этих гормонов по принципу отрицательной обратной связи. Взаимосвязь между превращениями углеводов, жиров и белков в процессе обмена веществ осуществляется следующим образом:
Углеводы, белки и липиды могут образовываться в результате процессов, имеющих сходное энергетическое обеспечение, из общих предшественников и промежуточных продуктов, общих конечных путей окисления углерода и водорода. При биосинтезе разнообразных органических соединений или макромолекул в качестве источников энергии используются либо АТФ, либо НАДН или НАДФН, поставляющие восстановительную энергию. Если в клетке осуществляется синтез определенного класса соединений, это должно происходить за счет катаболизма другого вещества. Например, когда от печени требуется увеличение синтеза глюкозы, она не может одновременно синтезировать белки и жиры, наоборот возникает необходимость осуществить гидролиз части имеющихся белков и жиров для обеспечения синтеза НАДН и АТФ для нужд глюконеогенеза. Общие предшественники и промежуточные продукты обмена являются предпосылкой возникновения еще одного уровня взаимосвязей метаболических путей. Общий фонд углеводов влияет на процессы синтеза липидов и белков. Наиболее важным общим промежуточным продуктом обмена веществ, представляющим решающее связующее звено, является ацетил КоА. Общим конечным путем для всех систем метаболизма являются цикл лимонной кислоты и реакции дыхательной цепи. Эти протекающие в митохондриях процессы используются для координации целого ряда метаболических реакций на различных уровнях. Цикл лимонной кислоты является в клетке главным источником двуокиси углерода для реакций карбоксилирования, с которых начинается синтез жирных кислот и глюконеогенез. Та же двуокись углерода поставляет углерод для мочевины и некоторых звеньев пуриновых и пиримидиновых колец.
Взаимосвязь между процессами углеводного и азотистого обмена также достигаются посредством промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты. Существует несколько путей, по которым промежуточные продукты цикла лимонной кислоты включаются в процесс липогенеза. Расщепление цитрата приводит к образованию ацетил КоА, играющего роль предшественника в биосинтезе жирных кислот.
Изоцитрат и малат обеспечивают образование НАДФ, который расходуется в последующих восстановительных этапах синтеза жиров.
Роль ключевого фактора, определяющего превращение НАДН играет состояние адениннуклеотидов. Высокое содержание АДФ и низкое АТФ свидетельствует о малом запасе энергии. При этом НАДН вовлекается в реакции дыхательной цепи, усиливая сопряженные с запасанием энергии процессы окислительного фосфорилирования. Обратное явление наблюдается при низком содержании АДФ и высоком АТФ. Ограничивая работу системы переноса электронов, они способствуют использованию НАДН в других восстановительных реакциях, таких как синтез глутамата и глюконеогенез. В некоторых случаях биохимические процессы в клетках узкоспециализированы и функции клеток весьма ограничены, в других случаях клетки обладают способностью осуществлять самые разнообразные ферментативные превращения.
По многообразию и приспособляемости ни один другой орган не может сравниться с печенью, в которой происходят сложные взаимосвязанные процессы обмена веществ, воздействующие на весь организм. Печень как железа наделена и экзокринными и эндокринными функциями. Продуктом внешней секреции является желчь, выделяемая в желудочнокишечный тракт. Продуктами внутренней секреции печени являются не гормоны, а метаболиты, которые разносятся током крови и используются другими клетками, изменяя их функции. Это: глюкоза, которая используется для гликолиза, триацилглицериды – для липогенеза. Кетоновые тела – используются в мышечной и нервной тканях как источники энергии. Печень ответственна за синтез альбумина, сывороточных липопротеидов и факторов свертывания крови. Процессы обмена жиров в печени и жировой клетчатке неразрывно связаны между собой. Существует взаимосвязь между процессами обмена веществ в мышечной и печеночной тканях на нескольких уровнях. Процесс глюконеогенеза осуществляется как в печени, так и в почках и они взаимосвязаны. Наконец, тесно связаны между собой и процессы обмена в тканях мозга и печени, прежде всего из-за того, что нервная ткань целиком зависит от бесперебойной доставки глюкозы, которая обеспечивается печенью.
Таким образом здоровый организм находится в равновесии с окружающей средой.
biofile.ru
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. 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. Если с пищей поступает большое количество белка, то ферменты печени отщепляют от них аминогруппы (Nh3) – 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, поэтому 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 – это 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.
uclg.ru
