 |
203. Понятие об обмене веществ в организме. Характеристика анаболизма и катаболизма, их взаимосвязь и взаимоотношение.
|
|
|
|
203. Понятие об обмене веществ в организме. Характеристика анаболизма и катаболизма, их взаимосвязь и взаимоотношение.
Обмен веществами и энергией между организмом и внешней средой является основной специфической функцией живого организма.
Общебиологическая сущность обмена веществ – метаболизма (metabole, гр. – перемена) – заключается в переработке и усвоении различных поступающих из внешней среды соединений и веществ в целях построения всех клеточно-тканевых структур организма и обеспечения их жизненных функций энергией, а также в выделении продуктов обмена во внешнюю среду. Общебиологическая сущность обмена энергией заключается в превращении одного вида энергии в другой, например, превращение потенциальной энергии химических связей пищи в другие виды энергии (тепловую, химическую, механическую, транспортную, осмотическую, электрическую).
Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой.
Обмен веществ выполняет 2 функции:
1. Обеспечение пластических нужд организма.
В клетке непрерывно происходит синтез белков, липидов, нуклеиновых кислот. Из них формируются различные структуры клетки. Совокупность реакций, обеспечивающих построение клетки и обновление её состава, носит название пластического обмена.
2. Обеспечение клетки энергией.
Любое проявление жизнедеятельности нуждается в затрате энергии. Для энергообеспечения клетки используется энергия химических реакций, которая освобождается в результате расщепления поступающих веществ. Совокупность реакций обеспечивающих клетку энергией называется энергетическим обменом. Эти две разновидности обмена связанны между собой. Пластический обмен всегда проходит при затрате энергии. Для осуществления реакций энергообмена необходим постоянный синтез ферментов. Через пластический и энергетический обмен осуществляется связь клетки с окружающей средой. В обмене веществ и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм и катаболизм.
|
|
|
Обмен веществ протекает в несколько этапов:
1. Подготовительный этап– переработка пищевых веществ в органах пищеварения. Превращение полимеров в мономеры. (расщепление белков до аминокислот, жиров до глицирина и жирных кислот, углеводов до глюкозы).
2. Межуточный (промежуточный) обмен веществ - всасывание мономеров в кровь и поступление их в клетки, поступившие вещества учавствуют в востановление клеточных мембран, учавствуют в иных процессах на молекулярном уровне и тд..
3. Образование и выделение продуктов метаболизма.
Процессы, ответственные за обеспечение метаболизма.
Обмен веществ и энергии обеспечивается различными взаимосвязанными физиологическими и биохимическими процессами, непосредственно ответственными за обеспечение жизнедеятельности организма во взаимосвязи его с внешней средой. Под физиологическими процессами понимают мотивации питания, сам акт питания, передвижение пищи по пищеварительному тракту, её переваривание, всасывание, транспорт и утилизация мономеров питательных веществ и выделение во внешнюю среду продуктов их обмена. Под биохимическими процессами понимают физико-химические превращения поступающих с пищей веществ (с участием ферментов, витаминов, электролитов, кислорода).
Метаболизм обеспечивают процессы анаболизма (anabole, гр. – подъём) или синтеза, соответствующие ассимиляции (они ответственны за построение клеточно-тканевых структур), и процессы катаболизма (katabole, гр. – сбрасывание вниз) или распада, соответствующие диссимиляции (они необходимы для получения как энергии, так и пластического материала). Эти реакции неразрывно связаны друг с другом.
|
|
|
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.
204. Понятие о нормальной потребности в питательных веществах. Пластическая и энергетическая роль белков, жиров и углеводов
К необходимым для поддержания жизни веществам относят: белки, углеводы, липиды, витамины, минеральные вещества, микроэлементы, кислород и воду.
Белки (протеины) – это высокомолекулярные органические соединения, построенные из аминокислот, соединенных пептидными связями. В составе белков – 20 разных аминокислот, половина из которых не образуются в клетках человека и должны поступать с пищей. Последовательность аминокислот в белке обозначают как первичную структуру белковой молекулы.
Отдельные участки полипептидной цепи сворачиваются в форме спирали или укладываются параллельно друг другу и стабилизируются водородными связями (вторичная структура). Вся полипептидная цепь может создавать объемную структуру, имеющую сложную конфигурацию, образуя достаточно прочную, но способную изменять пространственное расположение аминокислот структуру (третичная структура). Многие белки состоят из нескольких полипептидных цепей (субъединиц), объединенных межмолекулярными связями (четвертичная структура).
Форма отдельных участков поверхности молекулы представляет своеобразные активные центры, способные специфически узнавать другие молекулы (которые называют лигандами) по принципу “ключ–замок” или “рука–перчатка”. Это взаимодействие обратимо и дает большие возможности для регуляции функционального состояния белковой молекулы. Связывание белка с лигандами небелковой природы, которые нередко называют простетическими группами, – основа образования сложных белков. Среди них выделяют: нуклеопротеины (простетическая группа – нуклеиновые кислоты), гликопротеины (простетическая группа – углеводы), липопротеины (простетическая группа – липиды), металлопротеины (соединения с металлами), хромопротеины (имеют окрашенную простетическую группу). Установление связи с простетическими группами увеличивает функциональные возможности белков.
|
|
|
Особо следует остановиться на каталитической функции белков. Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию. Белки-катализаторы получили название ферментов. В отличие от катализаторов другой природы ферменты работают в мягких условиях (температура, рН) и в то же время они высокоэффективны и высокоспецифичны. В работе ферментов участвуют и небелковые соединения, получившие название коферментов. Они значительно усиливают каталитические свойства белковых катализаторов. Вещество, на которое действует фермент, называют субстратом.
Помимо упомянутой выше каталитической функции белки выполняют и другие функции: структурную, или пластическую; защитную; транспортную; регуляторную. Энергетическая роль белков относительно небольшая. При окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 17 кДж (4, 1 ккал). Одной из особенностей метаболизма белков, в отличие от обмена углеводов и липидов, является отсутствие возможности депонирования белков в организме. Единственный источник белков, обеспечивающий все потребности организма, – белки пищи.
Углеводы -молекулы, в которых с атомами углерода связано большое число гидроксильных (ОН) групп. Углеводы подразделяются на моно, олиго и полисахариды. Из моносахаридов наиболее часто встречаются гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза (содержащие 6 атомов углерода) и триозы: глицериновый альдегид, дигидроксиацетон (содержащие 3 атома углерода). В состав нуклеиновых кислот (носителей генетической информации) входят пентозы (рибоза, дезоксирибоза). Дисахариды построены из двух моносахаридов (сахароза – из глюкозы и фруктозы, лактоза – из глюкозы и галактозы). Полисахариды состоят из многих молекул моносахаридов. К полисахаридам принадлежат крахмал, гликоген, клетчатка, гиалуроновая кислота, гепарин.
|
|
|
Энергетическая ценность 1 г углеводов составляет 16, 7 кДж (4, 0 ккал). Углеводы являются непосредственным источником энергии для всех клеток организма, выполняют пластическую и опорную функции.
Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет около 0, 5 кг. Основная часть их (около 70%) окисляется в тканях до воды и углекислого газа. Около 25—28% пищевой глюкозы превращается в жир и только 2—5% ее синтезируется в гликоген — резервный углевод организма.
Пластическая функция – входит в состав РНК, ДНК, АТФ.
Липиды – класс органических соединений, плохо растворимых в воде и являющихся эфирами жирных кислот. Их можно разделить на простые (например, известный всем нейтральный жир, состоящий из глицерола и жирных кислот) и сложные (например, самый распространенный липид клеточных мембран – лецитин). Их плохая растворимость в воде связана с гидрофобным характером жирных кислот.
при окислении 1 г жира выделяется 37, 7 кДж (9, 0 ккал) энергии.
Суточная потребность взрослого человека в нейтральном жире составляет 70—80 г, детей 3—10 лет — 26—30 г.
Нейтральные жиры в энергетическом отношении могут быть заменены углеводами. Однако есть ненасыщенные жирные кислоты — линолевая, линоленовая и арахидоновая, которые должны обязательно содержаться в пищевом рационе человека, их называют не заменимыми жирными кислотами.
Пластическая функция- входит в состав оболочек клетки, гормонов, нервных волокон.
Между двумя основными источниками энергии — углеводами и жирами — существует тесная физиологическая взаимосвязь. Повышение содержания глюкозы в крови увеличивает биосинтез триглицеридов и уменьшает распад жиров в жировой ткани. В кровь меньше поступает свободных жирных кислот. Если возникает гипогликемия, то процесс синтеза триглицеридов тормозится, ускоряется распад жиров и в кровь в большом количестве поступают свободные жирные кислоты
Вода -основной составляющей внутренней среды организма. Содержание воды в организме взрослого человека составляет 50–60% массы тела.
Основные катионы организма – К+, Na+, Ca2+, Mg2+. Среди анионов преобладают: HPO4 2−, H2PO4 −, Cl−, HCO3 −, SO4 2−.
Витаминамы - низкомолекулярные органические соединения, которые присутствуют в очень ма лом количестве, не синтезируются или ограниченно синтезируются организмом, но абсолютно необходимы для нормальной жизнедеятельности и проявляют свое действие в небольших количествах. Выделяют водо- и жирорастворимые витамины.
|
|
|
