Тема: « Обмен веществ и энергии. Белковый обмен. Углеводный обмен»

Лекция №1

План:

1. Обмен веществ и энергии (метаболизм): понятие об анаболизме и катаболизме, основном обмене и рабочей прибавке, регуляции обмена веществ и энергии;

2. Обмен белков: строение, незаменимые аминокислоты, функции и энергетическая ценность, азотистый баланс, продукты, содержащие белки;

3. Обмен углеводов: строение и функции, энергетическая ценность, гипо- и гипергликемия, гликогенез, гликогенолиз, глюконеогенез, гликолиз.

МЕТАБОЛИЗМ (ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ)

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. Анаболизм (ассимиляция) — процесс усвоения организ­мом веществ и синтез более сложных веществ, который сопро­вождается потреблением энергии. Катаболизм (диссимиляция)— процесс распада сложных органических соединений, протека­ющий с выделением энергии. 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. Это так называемые макроэргические соединения.

Наиболее эффективный способ получения свободной энергии в организме связан с биологическим окислением в присутствии кислорода (аэробный обмен); анаэробный путь отличается меньшей экономичностью, но большей срочностью. Освобождение энергии происходит в три этапа. На первом этапе крупные органические молекулы путем гидролиза распадаются на более мелкие, специфические для разных веществ (белки до аминокислот, липиды — до жирных кислот и глицерина), при этом освобождается небольшое количество (1%) энергии. На втором этапе образуются еще более простые продукты, ко­торые являются общими для разных веществ. Например, аце-тилкофермент А, щавелевоуксусная кислота и др. Они вступают в третью стадию катаболизма — цикл лимонной кислоты, в ходе которой все продукты окисляются в конечном итоге до С0₂ и Н₂О. Практически вся энергия освобождается на второй и третьей стадиях катаболизма.

Основной путь утилизации энергии — накопление ее в макроэргических соединениях (в основном АТФ), при распаде кото­рых выделяется большое количество энергии. 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. Величина теплообра­зования находится в тесной связи с уровнем метаболической активности организма. Поэтому всю энергию, которая выделя­ется в организме, можно выразить в единицах тепла — калори­ях и джоулях. Наиболее усиленное теплообразование происхо­дит в мышцах при их сокращении и в печени, где усилен обмен веществ. Кровь, протекая через ткани, нагревается. Общее ко­личество тепла, получаемое кровью, равно суммарному коли­честву тепла, выделяемому всеми тканями.

Энергетический обмен живого организма состоит из основ­ного обмена и рабочей прибавки к основному обмену.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

4.

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 и щито­видной железы в боль­ших количествах усили­вают катаболизм.

ОБМЕН БЕЛКОВ

Белки — это высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот.

Функции:

1) пластическая — составная часть клеток, тканей, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител;

2) регуляторная (гормоны);

3) ферментная — все ферменты — белки ускоряют биохимические реакции в организме;

4) транс­портная (гемоглобин переносит газы; липопротеиды — жиры);

5) наследственная (ДНК и РНК обеспечивают образование бел­ков, специфичных для данного вида и органа);

6) энергетичес­кая — при окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. 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 могут синтезироваться в организме, а незаменимые (валин, лейцин, лизин, метионин и др.) поступают только с пищей. Бел­ки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, на­зываются биологически полноценными. Наиболее высокая био­логическая ценность белков мяса, яиц, молока, икры, рыбы.

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 (в сутки распадается 400 г белка). Скорость обновления 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. Он очень токсичен и обезвреживается в печени путем образования мочевины и в ткани мозга, где превращает­ся в глутамин.

При избыточном поступлении белков с пищей, после отщепления от них аминогрупп, 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 усвоение в превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, во время некоторых заболеваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. Нормальная жизнедеятельность организма воз­можна лишь при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе.

Регуляция белкового обмена: нервная и гуморальная (соматотропный гормон, тироксин, глюкокортикоиды).

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Все углеводы делят на простые (глюкоза, фруктоза, галак­тоза) и сложные: дисахариды (сахароза, мальтоза, галактоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза). Углеводы поступают в организм человека в основном в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются простые сахара, 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 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 и глюкоза поступает в кровь.

Функции углеводов:

1) это основной источник энергии в организме, при окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии.

2) пластическая (клетки, нуклеиновые кислоты, некоторые ферменты и аминокислоты).

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.

Конечные продукты обмена углеводов — небольшое количе­ство простых соединений. Азот выделяется в виде мочевины и аммиака, углерод в виде двуокиси углерода, водород—в виде воды. Они выводятся из организма легкими, почками и через кожу.

Дата добавления: 2014-01-07