ВОПРОС 9. Пути регуляции энергетического обмена. Незаменимые факторы питания

ВОПРОС 8. Баланс энергии. Оценка основного обмена в организме.

Энергетический баланс представляет собой соотношение между количеством энергии, поступившей в организм (приход), и количеством энергии, потраченной организмом (расход).Особенности энергетического обмена в зависимости от возраста подчиняются общему принципу: количество поступившей энергии должно соответствовать количеству израсходованной энергии. Общие энергозатраты человека в течение суток включают:

1. Основной обмен – это количество энергии, необходимое для поддержания жизнедеятельности в состоянии покоя; для взрослого мужчины массой тела 65-70 кг величина основного обмена составляет 1600-1800 ккал (1 ккал = 4,184 кДж), а у женщин с массой тела 55 кг – 1300-1400 ккал.

2. Энерготраты на пищеварение и всасывание пищи.

3. Энерготраты на различные виды деятельности.

Суточная потребность в энергии зависит от пола, профессии, возраста, физиологического состояния организма, климатических условий и других факторов (таблица 2):

Профессиональная группа населения	Мужчины кДж ккал	Женщины кДж ккал
Работники физического труда	16 747 4000	14235 3400
Работники механизирован- ного труда	12560 3000	10676 2550
Студенты	13816 3300	11723 2800

Для расчета энергетического баланса используют определение энергии, поступившей в организм в форме питательных веществ, и количество энергии, потраченной организмом. Приход энергии определяют по калорийности (энергетической ценности) продуктов питания путем сжигания в калориметрической бомбе и расчета выделившейся энергии. Расход энергии можно определить двумя способами: 1) метод прямой калориметрии, при котором проводят расчет трат энергии на основании измерения выделяемого организмом тепла в специальной калориметрической камере; 2) метод непрямой калориметрии, основанный на данных газового анализа: поступлению кислорода и выделению углекислого газа.

Регуляция энергетического обмена подчиняется основному принципу – образование АТФ должно соответствовать энергетическим потребностям клетки. Интенсивность синтеза АТФ в клетке регулируется:

I. отношением действующих масс АТФ-системы (квадратные скобки означают здесь молярные концентрации): [АТФ]/[ АДФ] [Ф_н]. В норме это отношение очень велико, т.е. система АТФ-АДФ почти полностью фосфорилирована. В этих условиях концентрация АДФ очень низкая и не может обеспечить максимальную скорость дыхания (скорость потребления кислорода митохондриями уменьшается, т.к. лимитируется низкой концентрацией АДФ). Зависимость скорости потребления кислорода от концентрации АДФ, играющего роль акцептора фосфата, называется дыхательным контролем. Если, скорость каких-либо клеточных процессов, требующих расходования АТФ, внезапно возрастает, то часть клеточного АТФ расщепляется до АДФ и фосфата, в результате чего отношение [АТФ]/[ АДФ] [Ф_н] понизится. Повышение концентрации АДФ автоматически приведет теперь к повышению скорости переноса электронов и окислительного фосфорилирования, т.е. регенерации АТФ из АДФ до тех пор, пока отношение [АТФ]/[ АДФ] [Ф_н] не вернется к своему нормальному высокому уровню; в этот момент дыхание снова замедлится.

II. АТФ, НАДН/НАД, ацетил-КоА и цитрат являются важными аллостерическим регуляторами ключевых ферментов метаболических путей, участвующих в энергетическом обмене. Аллостерическими ингибиторами пируват-дегидрогеназы являются АТФ, ацетил-КоА и НАДН. АТФ и цитрат действуют как аллостерические регуляторы гликолиза - ингибируют ключевой фермент фосфофруктокиназу. Увеличение соотношения НАДН/НАД ингибирует активность таких ферментов ЦТК, как α-кетоглутаратДГ, цитратсинтаза, изоцитратДГ.

Незаменимые факторы питания. Основные пищевые вещества (углеводы, жиры и белки) окисляются в организме с образованием свободной энергии, которая используется в анаболических процессах, в том числе и для синтеза АТФ. Количество выделяемой энергии, образующейся при окислении основных компонентов пищи, составляет: для жиров - 9,3 ккал (38,9 кДж)/г; для углеводов и белков – 4,1 ккал (17,2 кДж)/г. Потребность в основных факторах питания составляет для взрослых (г/сутки): углеводы – 400-500, жиры – 90-100, углеводы – 400-500, белки 90-100. Для взрослого человека соотношение пищвых компонентов – углеводы: жиры: белки составляет 4: 1: 1. Кроме основных пищевых факторов, организм должен быть обеспечен незаменимыми (эссенциальными) факторами, которые не могут синтезироваться в организме человека из промежуточных продуктов обмена белков, углеводов и жиров.

К незаменимым факторам питания относятся:

1) незаменимые аминокислоты;

2) незаменимые жирные кислоты;

3) 3)витамины;

4) минеральные вещества.

К незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин, треонин, метионин, лизин, аргинин, гистидин. Все они необходимы для синтеза белков в организме. Важное значение имеют некоторые незаменимые аминокислоты для образования биогенных аминов, нейромедиаторов и гормонов: из триптофана образуются серотонин и мелатонин, из гистамина – гистамин, из фенилаланина образуется аминокислота тирозин – предшественник дофамина, норадреналина, адреналина, тироксина. Серосодержащая аминокислота метионин является донором метильных групп в прцессах синтеза креатина и лецитина. Полноценность белкового питания обеспечивается разнообразием пищевого рациона, в котором должны преобладать белки животного происхождения – молока, мяса, яиц. К незаменимым жирным кислотам относятся линолевая, линоленовая, арахидоновая и другие полиненасыщенные высшие жирные кислоты, которые необходимы для синтеза сложных липидов - компонентов биологических мембран, простагландинов – тканевых гормонов. Наилучшим источником незаменимых жирных кислот являются растительные масла. Витамины являются необходимыми компонентами пищи человека во все возрастные периоды. Водорастворимые витамины (В₁, В₂, РР, В_6,В₁₂, Н, пантотеновая кислота, фолиевая кислота) входят в состав коферментов (служат небелковой частью сложных ферментов), а жирорастворимые (А, Д, Е, К), как правило, аллостерическими активаторами. Минеральные вещества относятся к незаменимым факторам питания, поскольку не синтезируются в организме, но необходимы для деятельности любой его клетки. Такой макроэлемент, как кальций, составляет основу костной ткани, участвует в сокращении мышц; фосфор также необходим для формирования костей, входит в состав нуклеиновых кислот, играет важную роль в энергетическом обмене; ионы натрия и калия являются основными осмотически активными ионами. К важнейшим микроэлементам относится железо - входит в состав гемоглобина, миоглобина, окислительно-восстановительных ферментов (цитохромов, каталазы, пероксидазы). Магний участвует в регуляции нервно-мышечной возбудимости, работы сердца, активирует ряд ферментов энергетического обмена. Многие микроэлементы необходимы для функционирования ферментов, например, селен входит в состав глутатионпероксидазы, медь – цитохромоксидазы, цинк – РНК- и ДНК-полимеразы.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Основы биохимии: Учебник/ Кухта В.К. и соавт. – М.: Медицина, 1999/2007. 416. – (Учебн. лит. для учащихся мед. училищ).

2. Кухта В.К и соав. Биологическая химия. Учебник. – Минск: Асар, М.: БИНОМ, 2008.- 688 с.

3. Пустовалова Л.М. Основы биохимии для медицинских колледжей. – Ростов н/Д: Феникс. 2004/2007. – 448.

4. Комов В.П. Биохимия. Учебник. – М.: Дрофа, 2008. -638 с.

5. Биохимия: Учебник/ под ред. Северина Е.С. – М.: ГЭОТАР. – Мед. -2003.

6. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина. 1998.

7. Скулачев В.П. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии. – М.: Высш. Шк., 1989. – 271 с

8. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т.2. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 368 с.

Дата добавления: 2014-01-20