Углеводы, жиры и белки - источник энергии для человека и животных

Страница 4

3. Белковый обмен

У животных и человека белковый обмен слагается из трех основных этапов: 1) гидролитического распада азотосодержащих веществ в желудочно-кишечном тракте и всасываение образовавшихся продуктов; 2) превращение этих продуктов в тканях, приводящее к образованию белков и аминокислот; 3) выделение конечных продуктов белкового обмена из организма.

Во взрослом организме в норме количество синтезируемого белка равно суммарному количеству распадающихся тканевых и пищевых белков (в сутки, т.е. азотистый баланс близок к нулю). Такое состояние называется белковым равновесием. Белковое равновесие является динамическим, так как в орга­низме практически не создается запаса белков, и равновесие может устанав­ливаться при различных количествах потребляемого белка (в определенных пределах). В период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс становится положительным. Основные процессы, связанные с белко­вым обменом, - дезаминирование аминокслот, взаимопревращение аминокис­лот, протекающее с переносом аминогрупп (переаминирование), аминирова­ние кетокислот, распад белка на аминокислоты и новообразования белков органов и тканей, в том числе белков ферментов.

V. Обмен веществ и энергии

1. Понятие метаболизма

Метаболизм - совокупность химических реакций и сопутствующих им химических процессов в организме, в результате которых происходит поступ­ление веществ, их усвоение, использование в процессах жизнедеятельности и выделение ненужных соединений в окружающую среду. Питательные веще­ства, поступающие с пищей, являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с другой стороны, пласти­ческим материалом, из которого строится тело организма. Помимо трех ос­новных классов питательных веществ - белков, жиров, углеводов, пища со­держит ряд соединений - соли, витамины, не имеющие большой энергетичес­кой ценности и не выполняющие функции строительных блоков, однако иг­рающие важнейшую роль в протекании различных биохимических реакций и участвующие в регуляции обмена веществ.

2. Биологическое окисление

При биологическом окислени от органической молекулы под действием соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде слу­чаев при этом между ферментами и окисленной молекулой образуется неу­стойчивая, богатая энергией (макроэнергетическая) связь. Она используется для образования АТФ - "конечной цели" большинства процессов биологичес­кого окисления. А два отнятых атома водорода оказываются в результате реакции связанными с коферментом НАД (никотинамидадениндинуелеотидом) или с НАДФ (никотинамидадениндинуелеотидфосфатом).

Дальнейшая судьба водорода может быть различной. При анаэробном окислении он переносится на некоторые органические молекулы. При аэроб­ном окислениии водород передаётся на кислород с образованием воды. Ос­новная часть цепи переноса водорода расположена в мембранах митохон­дрий. При этом из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ.

Надо отметить, что аэробное окисление намного эффективнее анаэроб­ного. В первом случае из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а во втором - 36, где глюкоза "сжигается" до CO2 и воды. Это и объясняет ши­рокое распространение и бурную эволюцию аэробных организмов.

3. АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота)

Так как АТФ является универсальным аккумулятором энергии в орга­низме человека и животных, я счел нужным рассказать и про нее.

АТФ - нуклеозидтрифосфат, состоит из гетероциклического основания - аденина, углеводного компонента - рибозы и трех остатков фосфорной кис­лоты, соединенных последовательно друг с другом. В молекуле АТФ имеют­ся три макроэнергетические связи.

АТФ содержится в каждой клетке животных и растений - в растворимой фракции цитоплазмы клетки - митохондриях, и ядрах. Она служит главным переносчиком химической энергии в клетки и играет важную роль в ее энер­гетике.

АТФ образуется из АДФ (аденозиндифосфорной) кислоты и неоргани­ческого фосфата (Фн) за счет энергии окисления в специфических реакциях фосфорилирования, происходящих в процессах гликолиза, внутримышечного дыхания и фотосинтеза. Эти реации протекают в мембранах фторопластов и митохондрий, а также в мембранах фотосинтезирующих бактерий.

При химическиих реакциях в клетке потенциальная химическая энергия, запасенная в макроэнергетических связях АТФ, может переходить во вновь образующиеся фосфорилированные соединения:

АТФ + D-глюкоза= АДФ + D - глюкозо-6-фосфат.

При гидролизе АТФ (АТФ + H2О ó АДФ + Фн.).

Она преобразуется в энергию тепловую, лучистую, электрическую, ме­ханическую и т.п., то есть служит в организме для теплообразования, свече­ния, накопления электричества, выполнения механической работы, биосинте­за белков, нуклеиновых кислот, сложных углеводов, липидов.

АТФ - единый универсальный источник энергии для функциональной деятельностии клетки.

4. Особенности обмена веществ у детей

Основные этапы обмена веществ у детей с момента рождения до форми­рования взрослого организма имеет ряд своих особенностей. При этом меня­ются количественные характеристики, приосходит качественная перестройка обменных процессов. У детей, в отличие отвзрослых, значительная часть энергии расходуется на рост и пластические процесссы, которые наиболее велики у новорожденных и детей раннего возраста.

Основной обмен веществ у детей меняется в зависимости от возраста ре­бенка и типа питания. По сравнению с первыми днями жизни, к полутора годам обмен веществ увеличивается более чем вдвое. Однако к периоду поло­вого созревания расход энергии на основной обмен уменьшается на 300 ккал/куб.м. При этом у мальчиков энергетические затраты на основной обмен в пересчете на один килограмм веса выше, чем у девочек. С ростом увеличи­ваются расходы энергии на мышечную деятельность.

Незавершенность развития гуморальных и нервных механизмов регуля­ции является главной причиной во многом, определяющей особенности об­мена веществ у детей. Выражением незрелости регуляторных механизмов является, например, значительное колебание осмотического давления плазмы крови, тенденция к гиперкалиемии и др.

Со второй недели жизни ребенка белковый обмен характеризуется по­ложительным азотистым балансом и повышенной потребностью в белке. Ребенку требуется в 4-7 раз больше аминокислот, чем взрослому. У ребенка также имеется большая потребность в углеводах. За их счет главным образом покрываются калорийные потребности. Углеводный обмен тесным образом связан с белковым. Энергия реакций углеводного обмена требуется для пол­ного использования жира. Жир составляет 1/8 части тела ребенка и является носителем энергии, способствует усвоению жирорастворимых витаминов, защищает организм от охлаждения, является структурной частью многих тканей. Отдельные ненасыщенные жирные кислоты необходимы для роста и нормальных функций кожи.

У детей имеется физиологическая тенденция к кетозу, в возниконовении которого могут играть роль незначительные запасы гликогена. Содержание воды в тканях ребенка высокое и составляет у гружных детецй 3/4 веса и с возрастом уменьшается.

5. Нарушения обмена веществ.

Нарушения обмена вешеств лежат в основе всех функциональных и ор­ганических повреждений тканей и органов, ведущих к возникновению болез­ней. Происходящие изменения в протекании химических реакций сопровож­даются большими или меньшими сдвигами в энергетических процессах. Раз­личают четыре уровня, в которых происходят нарушения обмена веществ: 1) молекулярный; 2) клеточный; 3) органный и тканевый; 4) целостного орга­низма.

Причинами нарушения обмена веществ на молекулярном уровне явля­ются генетические дефекты, действия ингибиторных ферментов, а также не­достаточное поступление в организм эссенциальных веществ метаболизма. Причинами обмена веществ могут служить также нарушения метаболизма на других уровнях. На этом уровне наблюдается изменение концентрации уча­стков метаболической реакции; изменения активности ферментов или количе­ство ферментов в результате нарушения скорости их синтеза, а также измене­ния в содержании кофакторов ферментарных реакций.