Какие конечные продукты распада белков жиров и углеводов
Белковый обмен — использование и преобразование аминокислот белков в организме человека.
При окислении (1) г белка выделяется (17,2) кДж ((4,1) ккал) энергии.
Но организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций (основная функция — строительная). Организму человека нужны не белки пищи, сами по себе, а аминокислоты, из которых они состоят.
В процессе пищеварения белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к клеткам, в которых происходит синтез новых собственных белков, свойственных человеку.
Уровень содержания аминокислот в крови регулирует печень. Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени из образовавшегося аммиака синтезируется мочевина (которая затем выводится вместе с водой почками в составе мочи и частично кожей), а углекислый газ выдыхается через лёгкие.
Остатки аминокислот используются как энергетический материал (преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген).
Углеводный обмен
Углеводный обмен — совокупность процессов преобразования и использования углеводов.
Углеводы являются основным источником энергии в организме. При окислении (1) г углеводов (глюкозы) выделяется (17,2) кДж ((4,1) ккал) энергии.
Углеводы поступают в организм человека в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Все эти вещества распадаются в процессе пищеварения до простого сахара глюкозы, всасываются ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь.
Глюкоза необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с (0,1) до (0,05) % приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.
Основная часть глюкозы окисляется в организме до углекислого газа и воды, которые выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).
Часть глюкозы превращается в полисахарид гликоген и откладывается в печени (может откладываться до (300) г гликогена) и мышцах (гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения).
Уровень глюкозы в крови постоянный ((0,10)–(0,15) %) и регулируется гормонами щитовидной железы, в том числе инсулином. При недостатке инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что ведёт к тяжёлому заболеванию — сахарному диабету.
Инсулин также тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.
Другой гормон поджелудочной железы — глюкагон — способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая её содержание в крови (т. е. оказывает действие, противоположное инсулину).
При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в жиры и откладывается в организме человека.
(1) г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем (1) г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и быстро получить энергию.
Обмен жиров
Обмен жиров — совокупность процессов преобразования и использования жиров (липидов).
При распаде (1) г жира выделяется (38,9) кДж ((9,3) ккал) энергии (в (2) раза больше, чем при расщеплении (1) г белков или углеводов).
Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи, всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. Далее с током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки.
Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.
В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.
Значение жиров
- Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается за счёт окисления жиров.
- Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники.
- Откладываясь в запас в соединительнотканных оболочках, жиры препятствуют смещению и механическим повреждениям органов.
- Подкожный жир плохо проводит тепло, что способствует сохранению постоянной температуры тела.
Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем (80)–(100) г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, в тканях некоторых органов (например печени), а также и на стенках кровеносных сосудов.
Если в организме недостаёт одних веществ, то они могут образовываться из других. Белки могут превращаться в жиры и углеводы, а некоторые углеводы — в жиры. В свою очередь жиры могут стать источником углеводов, а недостаток углеводов может пополняться за счёт жиров и белков. Но ни жиры, ни углеводы не могут превращаться в белки.
Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее (1500)–(1700) ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит (15)–(35) %, а остальное затрачивается на выработку тепла и поддержание температуры тела.
Источник
1. Какие вещества получает организм из внешней среды; выделяет во внешнюю среду?
Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдаёт конечные продукты обмена веществ: углекислый газ, излишек воды, минеральных солей, а также мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.
2. Из каких противоположно направленных процессов состоит обмен веществ?
В зависимости от направленности процессов обмена обмен веществ делят на два противоположно направленных вида: анаболизм и катаболизм. Анаболизм, или ассимиляция, пластический обмен – это совокупность процессов синтеза сложных органических веществ из простых с затратой энергии, данные вещества специфичны и служат для построения и обновления клеток или для дальнейшего высвобождения энергии. Катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) – совокупность реакций расщепления сложных органических веществ до более простых, которые сопровождаются высвобождением энергии и запасанием ее в виде молекул АТФ.
3. Объясните, на каком основании все аминокислоты, поступающие в наш организм, делят на заменимые и незаменимые. Приведите примеры тех и других аминокислот.
Заменимые аминокислоты (например, глицин, серин) могут синтезироваться в нашем организме из других аминокислот, поступающих с пищей. Однако 12 необходимых нам аминокислот не могут синтезироваться в организме человека и обязательно должны присутствовать в белках пищи. Эти аминокислоты называют незаменимыми (лизин, триптофан, лейцин, метионин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин, аргинин, гистидин). Для запоминания 10 незаменимых аминокислот существует мнемоническое правило: Лиза Метнула Фен в Трибуну, Трезвый Лейтенант Валялся в Изоляторе с Аргентинским Гитаристом.
4. Что такое неполноценные белки?
Неполноценными называют пищевые белки, в которых отсутствуют какие-либо незаменимые аминокислоты. К ним относят, например, белки кукурузы, ячменя, пшеницы.
5. Почему при утомлении человеку часто рекомендуют съесть что-то сладкое?
В сладких продуктах содержится большое количество углеводов, которые являются главным источником энергии в организме. Особенно необходимо поддержание оптимального углеводного баланса в организме для работы мозга, так как он питается только за счет углеводов. Углеводы в нашем организме перевариваются в глюкозу. Важно поддержание уровня глюкозы в крови на определенном уровне, ее повышение может привести к развитию сахарного диабета, снижение же вызывает нарушение нервной деятельности, приводит к сильной раздражительность, необоснованной злости, заторможенности и снижению работоспособности.
6. Сравните энергетическую ценность белков, жиров и углеводов.
При расщеплении 1 г белков или углеводов выделяется 17,6 кДж энергии, жиров – 38,9 кДж энергии, а значит, жиры являются наиболее энергоёмкими.
7. Каковы конечные продукты распада белков, жиров, углеводов при обмене веществ? Какова их дальнейшая судьба?
Белки, жиры и углеводы в нашем организме распадаются до углекислого газа и воды. Углекислый газ выводится через легкие, избыток воды – через почки. При распаде аминокислот также образуется ядовитый аммиак. В клетках печени из аммиака быстро образуется мочевина, которая выводится наружу через почки.
8. Известно, что человек тяжелее переносит нехватку воды, чем отсутствие пищи. Почему? Сколько воды необходимо человеку в сутки?
Вода является наиболее распространённым веществом в нашем организме, она необходима организму в качестве среды, в которой протекают все химические реакции. Вода является транспортным средством, перенося растворы веществ по всему организму (плазма крови, лимфа, межклеточная жидкость). Вода нужна для поддержания постоянной температуры тела. Вода в организме не может запасаться так же, как некоторые питательные вещества, её круговорот постоянен, поэтому нехватка воды переносится тяжелее нехватки остальных веществ.
Взрослый человек состоит приблизительно на 65 % из воды, а человеческий эмбрион содержит около 90 % воды. В сутки организм взрослого человека теряет около 2,0–2,5 л воды. Удаляется вода из организма через почки (около 1 л в сутки), кожу (0,8 л в сутки), с парами воздуха через лёгкие (0,5 л в сутки), с калом (0,15 л в сутки). Столько же он должен получать в сумме с питьём (1 л) и пищей (1 л).
9. Почему пластический и энергетический обмен неразрывно связаны между собой и являются двумя сторонами единого процесса обмена веществ и энергии?
Реакции пластического и энергетического обмена (анаболизма и катаболизма) являются противоположными сторонами единого процесса обмена веществ. В реакциях пластического обмена потребляется энергия, выделившаяся в процессе реакций энергетического обмена. А также, реакции катаболизма были бы невозможны без биосинтеза ферментов и структур органоидов, что обеспечивается процессами анаболизма.
Источник
Обмен веществ начинается с поступления питательных веществ в желудочно-кишечный
тракт и воздуха в легкие.
Первым этапом обмена веществ являются ферментативные процессы
расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот,
моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений,
происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также
всасывание этих веществ в кровь и лимфу.
Вторым этапом обмена являются транспорт питательных веществ и
кислорода кровью к тканям и те сложные химические превращения веществ,
которые происходят в клетках. В них одновременно осуществляются
расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма,
синтез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление
веществ сопровождается выделением энергии, которая используется
для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма
в целом.
Третьим этапом является удаление конечных продуктов распада из
клеток, их транспорт и выделение почками, легкими, потовыми железами
и кишечником.
Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды
происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме
каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение
их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать
отдельно.
Обмен белков
Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических
материалов. Потребность в белке определяется тем его минимальным
количеством, которое будет уравновешивать его потери организмом.
Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. В
организме здорового взрослого человека количество распавшегося за
сутки белка равно количеству вновь синтезированного. Десять аминокислот
из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин,
фенилаланин, аргинин и гистидин) в случае их недостаточного поступления
с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются незаменимыми.
Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме.
Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются
специфические для данного вида, организма и для каждого органа белки.
Часть аминокислот используются как энергетический материал, т.е.
подвергаются расщеплению. Сначала они дезаминируются – теряют группу
Nh3 в результате образуются аммиак и кетокислоты. Аммиак является
токсическим веществом и обезвреживается в печени путем превращения
в мочевину. Кетокислоты после ряда превращений распадаются на СО2
и Н2О.
Скорость распада и обновления белков организма различна – от нескольких
минут до 180 суток (в среднем 80 суток). О количестве белка, подвергшегося
распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма
человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. Таким образом, выделение
организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки
из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е.
масса разрушившегося белка составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028-0,075
г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент изнашивания Рубнера).
Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству
азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии
азотистого равновесия.
Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это
свидетельствует о положительном азотистом балансе (ретенция азота).
Он возникает при увеличении массы мышечной ткани (интенсивные физические
нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления
после тяжелого заболевания. Состояние, при котором количество выводимого
из организма азота превышает его поступление в организм, называют
отрицательным азотистым балансом. Оно возникает при питании неполноценными
белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых
аминокислот, при белковом или полном голодании.
Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела
в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет
не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого
баланса рекомендуется принимать с пищей 85 – 90 г белка в сутки.
У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше.
Физиологическое значение в данном случае означает, что белки в основном
выполняют пластическую функцию, а углеводы – энергетическую.
Обмен жиров (липидов)
Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот.
Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными (содержащими одну
и более двойных связей). Липиды играют в организме энергетическую
и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около
50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом
питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10
– 20% от массы тела. Из них около половины находятся в подкожной
жировой клетчатке, значительное количество откладывается в большом
сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами.
В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической
или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление
запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит
ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль
играют нейтральные жиры – триглицериды, а пластическую осуществляют
фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, которые выполняют функции
структурных компонентов клеточных мембран, входят в состав липопротеидов,
являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и
простагландинов.
Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упаковываются в эпителиоцитах
в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические
сосуды поступают в кровоток. Под действием липопротеидлипазы эндотелия
капилляров главный компонент хиломикронов – нейтральные триглицериды
– расщепляются до глицерина и свободных жирных кислот. Часть жирных
кислот может связываться с альбумином, а глицерин и свободные жирные
кислоты поступают в жировые клетки и превращаются в триглицериды.
Остатки хиломикронов крови захватываются гепатоцитами, подвергаются
эндоцитозу и разрушаются в лизосомах.
В печени формируются липопротеиды для транспорта синтезированных
в ней липидных молекул. Это липопротеиды очень низкой и липопротеиды
низкой плотности, которые транспортируют из печени к другим тканям
триглицериды, холестерин. Липопротеиды низкой плотности захватываются
из крови клетками тканей с помощью липопротеидных рецепторов, эндоцитируются,
высвобождают для нужд клеток холестерин и разрушаются в лизосомах.
В случае избыточного накопления в крови липопротеидов низкой плотности,
они захватываются макрофагами и другими лейкоцитами. Эти клетки,
накапливая метаболически низкоактивные эфиры холестерина, становятся
одними из компонентов атеросклеротических бляшек сосудов.
Липопротеиды высокой плотности транспортируют избыточный холестерин
и его эфиры из тканей в печень, где они превращается в желчные кислоты,
которые выводятся из организма. Кроме того, липопротеиды высокой
плотности используются для синтеза стероидных гормонов в надпочечниках.
Как простые, так и сложные липидные молекулы могут синтезироваться
в организме, за исключением ненасыщенных линолевой, линоленовой
и арахидоновой жирных кислот, которые должны поступать с пищей.
Эти незаменимые кислоты входят в состав молекул фосфолипидов. Из
арахидоновой кислоты образуются простагландины, простациклины, тромбоксаны,
лейкотриены. Отсутствие или недостаточное поступление в организм
незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции
почек, заболеваниям кожи, бесплодию. Биологическая юность пищевых
липидов определяется наличием в них незаменимыx жирных кислот и
их усвояемостью. Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93
– 98%, говяжий – на 80 – 94%, подсолнечное масло – на 86- 90%, маргарин
– на 94-98%.
Обмен углеводов
Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют
в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются
промежуточные продукты – пентозы, которые входят в состав нуклеотидов
и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот,
синтеза и окисления липидов, полисахаридов. Организм человека получает
углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала
и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена.
В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня
моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы).
Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются
в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь фруктоза
и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация
глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном
поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается
в резервную форму ее хранения – гликоген. Количество гликогена может
составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения
потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит
расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь.
В течение первых 12 часов и более после приема пищи поддержание
концентрации глюкозы крови обеспечивается за счет распада гликогена
в печени. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов,
обеспечивающих реакции глюконеогенеза – синтеза глюкозы из лактата
или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г
углеводов, из которых обычно 350 – 400 г составляет крахмал, а 50
– 100 r – моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде
жира.
Обмен воды и минеральных веществ
Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем
73,2±3% от массы тела. Водный баланс в организме поддерживается
за счет равенства объемов потерь воды и ее поступления в организм.
Суточная потребность в воде колеблется от 21 до 43 мл/кг (в среднем
2400 мл) и удовлетворяется за счет поступления воды при питье (~1200
мл), с пищей (~900 мл) и воды, образующейся в организме в ходе обменных
процессов (эндогенной воды (~300 мл). Такое же количество воды выводится
в составе мочи (~1400 мл), кала (~100 мл), посредством испарения
с поверхности кожи и дыхательных путей (~900 мл).
Потребность организма в воде зависит от характера питания. При
питании преимущественно углеводной и жирной пищей и при небольшом
поступлении NaCI потребности в воде меньше. Пища, богатая белками,
а также повышенный прием соли обусловливают большую потребность
в воде, которая необходима для экскреции осмотически активных веществ
(мочевины и минеральных ионов). Недостаточное поступление в организм
воды или ее избыточная потеря приводят к дегидратации, что сопровождается
сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением
гемодинамики.
Недостаток в организме воды в объеме 20% от массы тела ведет к
летальному исходу. Избыточное поступление воды в организм или снижение
ее объемов, выводимых организма, приводит к водной интоксикации.
В результате повышенной чувствительности нервных клеток и нервных
центров к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться
мышечными судорогами.
Обмен воды и минеральных ионов в организме тесно взаимосвязаны,
что обусловлено необходимостью поддержания осмотического давления
на относительно постоянном уровне во внеклеточной среде и в клетках.
Осуществление ряда физиологических процессов (возбуждения, синоптической
передачи, сокращения мышцы) невозможно без поддержания в клетке
и во внеклеточной среде определенной концентрации Na+, K+, Са2+
и других минеральных ионов. Все они должны поступать в организм
с пищей.
[ Определение уровня метаболизма. Основной обмен | Теоретические основы питания. Калорийность пищевого рациона
]
Смотрите также:
У нас также читают:
Источник