Обмен белков, липидов, углеводов
1) Обмен белков
а) основные функции: структурная (пластическая), каталитическая (ферменты), сократительная, защитная (антитела), регуляторная (пептидные гормоны), транспортная (мембранные белки-переносчики, сывороточные альбумины, гемоглобин)
б) закономерности и особенности метаболизма
около половины аминокислот (8 из 20) не могут синтезироваться в организме (незаменимые аминокислоты); синтез остальных (заменимые) возможен только на основе соответствующих альфа-кетокислот (являющихся промежуточными продуктами обмена углеводов и липидов), но не из простых органических соединений и аммиака
в организме отсутствуют депо белков и аминокислот, все белки либо включены в конструкцию тех или иных биоструктур, либо задействованы на выполнение определенных физиологических функций; поэтому при недостаточном поступлени белков в организм происходит частичное разрушение белковых компонентов клеточных и неклеточных структур до аминокислот, которые идут на синтез жизненно необходимых белков
характеристика белков как пищевых субстратов; белки подразделяют на полноценные (содержат полный набор незаменимых аминокислот; легко перевариваются) и неполноценные (отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот; содержат антиферментные, антивитаминные и аллергизирующие факторы); животные белки считаются более предпочтительными для питания по сравнению с растительными, так как они легче усваиваются и по своему аминокислотному составу они ближе к тканевым белкам человека; энергетическая ценность белков составляет 17,6 кДж/г; суточная потребность в белке равна 80-100г
расщепление пищевых белков начинается в желудке (под действием пепсина) и завершается в тонкой кишке (под действием панкреатических - трипсина и химотрипсина - и кишечных – пептидаз и олигопептидаз – ферментов); при этом деградация белков происходит последовательно в полости кишки, в слое слизистых наложений и в щеточной кайме кишечного эпителия; продуктами расщепления являются олигопептиды и аминокислоты, которые и подвергаются всасыванию (за сут – более 100 г); из этих продуктов в клетках тканей и органов синтезируются разнообразные специфические для организма белки; время их жизни варьирует в широких пределах, но в среднем составляет около 80 дней; по истечении этого срока белки подвергаются разрушению под действием лизосомальных гидролаз до аминокислот, часть которых реутилизируется, а часть окисляется до конечных продуктов – мочевины и мочевой кислоты
оценка состояния белкового обмена в целом (на уровне организма) производится на основании определения азотистого баланса; дело в том, что весь азот, поступивший с белковыми компонентами пищи, через некоторое время выделяется с мочой в виде мочевины и мочевой кислоты; в норме у взрослого человека эти потоки азота уравновешены; из поступившего в организм азота около 0,03-0,05 г N/кг/сут идет на компенсацию потерь белка в результате изнашивания тканей; положительный азотистый баланс (преобладание потребления над выделением) наблюдается при интенсивном росте организма или при беременности, отрицательный (преобладание выделения над потреблением) – при голодании и некоторых болезнях (злокачественных опухолях и др.)
2) Обмен липидов
а) основные функции: структурная (составляют матрицу биомембран), энергетическая, регуляторная (стероидные гормоны – производные холестерина), являются источником эндогенной воды, участвуют в теплообмене (формируют теплоизолирующие слои)
б) закономерности и особенности метаболизма
характеристика липидов как пищевых субстратов; жиры животного и растительного происхождения существенно различаются, первые представлены, в основном, триглицеридами, в состав которых входят насыщенные жирные кислоты (тугоплавкие: стеариновая, пальмитиновая и др.), в то время как триглицериды растений содержат ненасыщенные жирные кислоты (легкоплавкие: линолевая, линоленовая, олеиновая, арахидоновая и др.); особую ценность представляют незаменимые линолевая и арахидоновая кислоты, так как их биосинтез в организме идет в ограниченном количестве; растительные липиды также выгодно отличаются от животных высоким содержанием фосфатидов – лецитина, сфингомиелина и др., играющих важную роль в деятельности нервной системы; в состав пищевого жира также входят жизненно необходимые стерины – витамин D2 и холестерин – исходный субстрат для биосинтеза желчных кислот и стероидных гормонов; биологическая ценность липидов пищи определяется наличием ненасыщенных жирных кислот, скоростью переваривания и всасывания; энергетическая ценность жиров составляет 38,9 кДж/г; суточная потребность в жирах равна 80-100 г; при этом следует иметь виду: а) лучше использовать нерафинированные масла (при очистке теряются некоторые ценные компоненты, в частности, фосфатиды); б) кратковременное нагревание животных жиров при обжарке продуктов допустимо и желательно, так как повышает усвояемость тугоплавких липидов, в то время как растительных - нет, поскольку приводит к разрушению полиненасыщенных жирных кислот; в) длительная или многократная термическая обработка жиров при температуре свыше 200оС сопровождается не только деградацией многих ценных факторов (витаминов и др.), но также приводит к накоплению токсичных и канцерогенных веществ.
метаболизм липидов в организме начинается с гидролиза пищевого жира под действием липолитических ферментов поджелудочной железы и кишечного сока; этот процесс протекает в несколько этапов, каждый из которых катализируется определенными ферментами и имеет свою топографию (полость тонкой кишки – слой слизистых наложений – щеточная кайма энтероцитов); конечными продуктами расщепления липидов являются жирные кислоты, моноацилглицерины, жирные кислоты, фосфатидная кислота и др.; часть их всасывается непосредственно в кровь, другие поглощаются клетками кишечного эпителия, внутри которых происходит ресинтез специфических для человека липидов; эти липиды в виде особых комплексов с липопротеидами поступают в лимфатические сосуды кишечника, а из них – в кровеносное русло; в тканях липиды и составляющие их химические компоненты могут подвергаться окислению до конечных продуктов (диоксид углерода и вода), выделяя полезную энергию, участвовать в различных пластических процессах (биосинтезе фосфолипидов, гликолипидов, сфингомиелинов и др.) или превращаться в углеводы ( в частности, гликоген)
3) Обмен углеводов
а) основные функции: энергетическая, структурная (входит в структуру макромолекул, клеточной оболочки, соединительных тканей), резервная, осморегулирующая (обеспечивает равновесное распределение воды между клетками и межклеточным пространством), защитная (в составе слоя слизи, покрывающего эпителии)
б) закономерности и особенности метаболизма
характеристика липидов как пищевых компонентов; в пищевых продуктах углеводы представлены в основном полисахаридами (целлюлоза, крахмал, но не гликоген, который разрушается при созревании мяса), дисахаридами (сахароза, фруктоза) и моносахаридами (глюкоза); употребление в пищу высокоочищенного белого сахара (рафинада) нежелательно, поскольку он, с одной стороны, лишен многих ценных биологически активных веществ, присутствующих в исходном сырье (сахарная свекла, сахарный тросник), с другой, быстро всасывается в кровь и являясь чрезвычайным раздражителем для эндокринного аппарата поджелудочной железы вызывает выработку избыточного количества инсулина; гиперпродукция инсулина сопровождается аномальным снижением уровня глюкозы в крови, что клинически проявляется быстрой утомляемостью, бессоннницей, головными болями, расстройством пищеварения, ухудшением зрения, депрессией, агрессивным поведением; постоянная нагрузка на инсулин-продуцирующие клетки (В-клетки) поджелудочной железы приводит к их истощению, недостатчной секреции инсулина и развитию сахарного диабета; предпочтительнее использовать для питания желтый сахар (с примесью патоки, содержащей декстрозу, левулезу, микроэлементы и др. ценные компоненты), а также мед, фрукты; энергетическая ценность углеводов составляет 17,6 кДж/г; суточная потребность в углеводах равна 400-500 г
расщепление углеводов происходит поэтапно под действием амилолитических ферментов пищеварительного тракта (амилаз слюны, поджелудочной железы, кишечных амилаз) и протекает соответственно в ротовой полости, в полости и слое слизистых наложений тонкой кишки и, наконец, в щеточной кайме кишечного эпителия; образовавшиеся на конечных стадиях гидролиза мноносахариды (главным образом, глюкоза) всасываются и с общим кровотоком достигают всех органов и тканей; большая часть глюкозы, поступившей в клетки тканей, идет на синтез гликогена (резервная форма углеводов), другая - используется как энергетический субстрат (окисляется в анаэробных и аэробных условиях до молочной кислоты, диоксида углерода и воды.
Примечание: следует иметь в виду, что процессы метаболизма белков, липидов и углеводов теснейшим образом связаны между собой, в определенных пределах возможны их взаимопревращения;с помощью ацетил-коэнзима А - ключевого промежуточного продукта метаболизма белков, липидов и углеводов - обмен этих веществ сводится к общему пути - циклу Кребса, в котором освобождается более 2/3 всей энергии; конечные продукты их обмена представлены немногочисленными простыми веществами: азот выделяется в виде мочевины и мочевой кислоты, углерод - диоксида водорода, водород - воды.
4) Витамины
а) определение: незаменимые жизненно важные низкомолекулярные вещества, обладающие высокой биологической активностью и специфичностью действия
б) природные источники: животные (витамины А и Д), растения, микроорганизмы
в) провитамины - вещества природного происхождения, близкие по химической структуре к определенным витаминам, но не обладающие биологической активностью; в организме легко превращаются в соответствующие витамины (пр.: каротины)
г) гомовитамины - семейство аналогичных по химической структуре соединений, обладающих сходным биологическим действием (пр.: семейства витаминов Д и Е)
д) антивитамины: 1) вещества, близкие по химическому строению к определенным витаминам, но обладающие антивитаминными свойствами (пример: пелентан - антивитамин К); 2) вещества, вызывающие химическую модификацию витаминов или нарушающие их всасывание (пр.: аскорбатоксидаза - антивитамин С)
е) классификация (по физико-химическим свойствам)
- водорастворимые (В1, В2 , В6 ,РР, Р, С, В12)
- жирорастворимые (A, D, E, K)