Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
6
Лекция 26
Различные формы проявления жизни всегда неразрывно связаны с превращением энергии. Энергетический обмен является своеобразным свойством каждой живой клетки. Живой организм должен получать энергию в доступной для него форме из окружающей среды и возвращать среде соответствующее количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.
Живой организм и окружающая среда образуют единую систему, между ними происходит беспрерывный обмен энергией и веществами. Энергетический обмен - использование химической энергии в организме. Только он служит показателем общего состояния и физиологической активности организма.
Анаболизм (ассимиляция) - процесс усвоения организмом веществ и синтез из простых веществ более сложных, который сопровождается потреблением энергии. Катаболизм (диссимиляция) - процесс распада сложных органических соединений, протекающий с выделением энергии. Метаболизм – обмен веществ и энергии, включает в себя совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в организме и обеспечивающих его жизнедеятельность: формирование структур живого тела, восстановление изнашивающихся элементов, совершение работы и функции всех клеточных элементов. В основе обмена веществ лежат два ферментативных процесса: анаболизм и катаболизм. Эти процессы взаимосвязаны. В период роста или выздоровления преобладает анаболизм; при голодании, в разгар заболевания, в старости — катаболизм, у взрослого устанавливается относительное равновесие.
В организме есть вещества, в которых накапливается энергия (в основном АТФ). Это так называемые макроэргические соединения. Эта энергия превращается в механическую, электрическую, тепловую, используется в процессах биосинтеза, роста и развития организма. При любой деятельности происходит распад АТФ. Восстановление молекул АТФ происходит за счет энергии, освобождающейся при распаде углеводов и других веществ. Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является образование тепла, чем интенсивнее обмен веществ, тем больше вырабатывается тепла в организме. Наиболее усиленное теплообразование происходит в мышцах при их сокращении и в печени, где усилен обмен веществ. Кровь, протекая через ткани, нагревается.
РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
|
Нервная |
Гуморальная |
|
Гипоталамус — через вегетативную нервную систему или через эндокринные железы, усиливая или подавляя поступление гормонов в кровь. Условно-рефлекторная регуляция (с участием коры головного мозга). Например, у спортсменов перед стартом под влиянием эмоций усиливается обмен веществ и энергии, повышается температура тела и увеличивается потребление тканями кислорода и выделение углекислого газа. |
Гормоны щитовидной железы, соматотропин, инсулин, андрогены усиливают анаболические процессы; гормоны коры надпочечников (глюкокортикоиды) и щитовидной железы (тироксин) в больших количествах усиливают катаболизм. |
ОБМЕН БЕЛКОВ
Белки (протеины) — это высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот.
Функции:
1) пластическая — белки входят в состав клеток, тканей, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител;
2) регуляторная – некоторые белки являются гормонами, которые участвуют в регуляции разнообразных процессов в организме;
3) ферментная — все ферменты являются белками (ускоряют биохимические реакции в организме);
4) транспортная (гемоглобин переносит газы; липопротеиды — жиры);
5) наследственная – белки входят в состав ДНК и РНК и участвуют в хранении и передаче наследст венной информации;
6) энергетическая — при окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии.
7) гемостатическая – белки принимают участие в образовании тромба (протрамбин, фибриноген);
8) защитная – на действие болезнетворных микроорганизмов вырабатываются антитела, которые по химической структуре являются белками.
9) сократительная – актин, миозин являются сократительными белками мышц.
Суточная потребность — около 100 г белка (не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела).
В состав белков входят аминокислоты, которые подразделяются на: заменимые и незаменимые.
|
Заменимые аминокислоты (14) (могут синтезироваться в организме) |
Незаменимые аминокислоты (8) (поступают только с пищей) |
|
глютамин, таурин, аланин, аргинин, орнитин, глицин, тирозин, карнитин, пролин, аспарагин, серин, гистидин, цистин, цистеин. |
валин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, метионин, триптофан. |
Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются биологически полноценными. Наиболее высокая биологическая ценность белков мяса, яиц, молока, икры, рыбы. В сутки в организм взрослого человека должно поступать с едой около 70—90 г белка (1 г на 1 кг массы тела), причем 30 г белка должно быть растительного происхождения.
Поступившие в организм белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируются в печень, где они подвергаются дезаминированию и переаминированию. Из печени аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белков. Белки человека обладают индивидуальной специфичностью, что подтверждается образованием антител при пересадке органов.
Белки в организме постоянно разрушаются и обновляются. Средний период распада белка неодинаков и составляет около 80 суток: белки плазмы крови у человека имеют период полураспада около 10 суток, а гормоны белково-пептидной природы живут всего несколько минут. У человека за сутки подвергаются разрушению и синтезу около 400 г белка. Скорость обновления так же разная. Быстрее обновляются белки печени, слизистой внутренних органов, плазмы крови, медленнее — мышечные беки, белки костей и хрящей.
Конечные продукты белкового обмена: мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами. Окисляются аминокислоты путем отщепления от них азота в виде аммиака. Аммиак очень токсичен и обезвреживается в печени путем образования мочевины.
При избыточном поступлении белков с пищей они превращаются в организме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.
О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, то есть по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма (это основано на том, что азот входит только в состав белков). Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равновесием. Состояние, при котором количество выведенного из организма азота значительно меньше, чем его содержится в пище (накопление его в организме) называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для беременных, растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена разрушение белка преобладает над его синтезом, такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе.
В организме человека до 60 % энергии удовлетворяется за счет углеводов. Оптимальное количество углеводов в сутки составляет около 500 г, но эта величина в зависимости от энергетических потребностей организма может значительно изменяться. Энергообмен мозга почти исключительно осуществляется глюкозой.
|
Простые углеводы (моносахариды) |
Сложные углеводы |
|
|
глюкоза, фруктоза, рибоза |
дисахариды |
полисахариды |
|
сахароза, мальтоза, лактоза |
крахмал, гликоген, целлюлоза |
Сложные углеводы поступают в организм человека с растительной пищей (хлеб, овощи, крупы, фрукты) в основном в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения из них образуются простые сахара - моносахариды, которые из кишечника всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Фруктоза и галактоза прекращаются в глюкозу в печеночных клетках. Глюкоза, попадая в общий кровоток, разносится по всему организму и используется клетками; избыток глюкозы под влиянием гормона поджелудочной железы - инсулина депонируется в печени и мышцах в виде гликогена; часть глюкозы превращается в триглицериды и откладывается в жировых депо. Его запасы в печени и мышцах у взрослого человека составляет 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена до глюкозы под влиянием гормона поджелудочной железы — глюкагона и поступает в кровь.
Функции:
1) основной источник энергии в организме, при окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии;
2) пластическая - входят в состав сложных клеточных структур: гликопротеины, гликолипиды, липополисахариды, а так же входят в состав нуклеиновых кислот, некоторые ферменты и аминокислот;
3) защитная – вязкие секреты, которые выделяются железами (мукополисахариды) защищают органы ЖКТ от проникновения патогенных микроорганизмов.
Суточная потребность в углеводах — 500 г. Уровень глюкозы в крови 80-120 мг. Его понижение — гипогликемия, увеличение - гипергликемия. При истощении запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, то есть синтеза глюкозы из белков и жиров. В организме депо углеводов (гликоген) является печень и мышцы.
Конечные продукты обмена веществ составляют незначительное количество простых соединений. Азот выделяется в виде азотсодержащих соединений (главным образом мочевина и аммиак), углерод — в виде СО2, водород — в виде Н2О. Они выводятся из организма легкими, почками и через кожу.
ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН
Липиды (жиры) — сложные органические соединения, входящие в состав животных и растительных тканей. Липиды играют важную роль в жизнедеятельности организма. Некоторые из них (фосфолипиды) составляют основной компонент клеточных мембран или являются источником синтеза стероидных гормонов (холестерин).
|
Простые липиды (нейтральные жиры или триглицериды) |
Сложные липиды |
Липоиды (в состав входят многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения) |
|
Состоят из глицерина и жирных кислот |
фосфолипиды, гликолипиды |
холестерин, лецитин |
Функции:
1) пластическая - из них строятся клеточные структуры всех тканей и органов; нервная ткань состоит преимущественно из фосфолипидов;
2) энергетическая — при окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении белков и углеводов;
3) источник эндогенной воды;
4) защитная — накапливаясь в подкожной клетчатке, предохраняет организм от усиленной отдачи тепла; обеспечивает механическую защиту внутренних органов, окружая их; секрет сальных желез предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания водой;
5) регуляторная - из холестерина образуются желчные кислоты, гормоны коры надпочечников и половые гормоны.
Суточная потребность в жирах составляет 70-80 г. С пищей в организм поступают жиры животного происхождения (мясо, молоко, масло, сыр, яичный желток), богатые витаминами A, D, и растительного происхождения — растительные масла, которые легко усваиваются организмом и богаты незаменимыми жирными кислотами и витамином Е.
Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества проникают через мембрану эпителиоцитов, в которых они вновь воссоединяются, и образуются мелкие жировые капли, которые всасываются в млечные капилляры ворсинок тонкой кишки, затем по лимфатическим сосудам они попадают в грудной проток, откуда поступают в ток крови. Основное количество липидов откладывается в жировых депо, откуда они используются для энергетических и пластических целей. Больше всего запасного жира находится в жировой ткани, его количество зависит от расхода энергии, пола, возраста и т. д. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.
Важную роль в обмене жиров играет печень. В ней синтезируются нейтральные жиры из глицерина и жирных кислот, фосфолипиды, холестерин, расщепляются свободные жирные кислоты, которые являются достаточно токсичными.
Конечные продукты метаболизма жиров — вода и СО2 выделяются через легкие, кожу и почки.
ВОДНО – СОЛЕВОЙ ОБМЕН
Вода является важной составной частью любой клетки, жидкой основы крови и лимфы. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей — на 80% и более. У человека содержание воды в разных тканях неодинаково. Так, в жировой ткани ее около 10 %, в костях — 20, в почках — 83, головном мозге — 85, в крови —90%, что в среднем составляет 70 % массы тела. Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды. Она поступает в виде жидких напитков (1,5 л) и в составе плотной пищи. Главным образом — это фрукты и овощи. Полное голодание, но при приеме воды переносится человеком в течение 40-45 суток, без воды — лишь 5-7 дней. Потеря 10 % воды приводит к дегидратации (обезвоживанию), 20% — к смерти. Избыток воды приводит к отекам.
Функции воды:
Регуляция водного обмена осуществляется гормонами гипоталамуса, гипофиза, надпочечников. Например, при избыточном поступлении жидкости усиливается работа почек, а жажда появляется при необходимости дополнительного приема жидкости.
Минеральные вещества - это неорганические элементы и их соли, которые поступают в организм с продуктами питания и водой. Они составляют примерно 0,9% общей массы тела человека, участвуют в ферментативных реакциях, регулируют кислотно-основное состояние в организме.
|
Макроэлементы (7) |
Микроэлементы (15) менее 0,01 % массы тела |
|
кальций, фосфор, натрий, сера, калий, хлор и магний. |
фтор, железо, йод, кобальт, медь, цинк, молибден, марганец, кремний, никель, ванадий, олово, мышьяк, селен и т.д. |
Большинство минеральных солей легко всасываются в кровь; их выведение из организма происходит главным образом с мочой и потом. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов.
Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий — в скелетных мышцах, кальций и фосфор — в костях.
Натрий содержится в большинстве продуктов, а также поступает в организм со столовой солью; обеспечивает осмотическое давление внеклеточной жидкости; регулирует кислотно-основное состояние, участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала. Оптимальное содержание соли в пище — 5 г в день.
Калий обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, участвует в проведении нервных импульсов, стимулируя образование ацетилхолина. Высоко содержание калия в абрикосах, картофеле, капусте, апельсинах, бананах, ананасах, помидорах, редьке.
Хлор в организм поступает в виде поваренной слои; участвует в регуляции осмотического давления крови.
Кальций имеет большое значение для формирования костей. Его содержание в крови — биологическая константа. При понижении концентрации кальция в крови снижается возбудимость ЦНС, и возникают судороги, при повышении — появляются парезы, параличи, образуются камни в почках. Наиболее полноценными источниками кальция являются молоко и молочные продукты — сыр, творог.
Фосфор входит в состав всех клеток организма, так как входи г в состав АТФ, имеет важное значение для мышечных сокращений и проведения нервного импульса. Из него формируются кости и дентин. В организм поступает с молоком, яичным желтком, икрой и зелеными овощами.
Железо входит в состав гемоглобина и участвует в тканевом дыхании. Оно содержится в мясе, сыре, хлебе, зеленых овощах.
Йод входит в состав морских продуктов и растений, произрастающих вблизи моря. Он содержится во всех тканях организма человека, но большая часть — в щитовидной железе, необходим для секреции ее гормонов. При недостатке йода в пищевых продуктах нарушаются метаболические процессы. Поэтому йод вводят в организм дополнительно, например, его добавляют к поваренной соли.