Лекція 9. Обмін речовин та енергії

План.

1.Сутність обміну речовин та енергії.

2.Обмін білків та його регуляція.

3.Обмін вуглеводів-значення, регуляція.

4.Обмін жирів.

5.Водно-сольовий обмін.

6.Вітаміни.

Обміном речовин і енергії називається сукупність хімічних і фізичних перетворень, які відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність. Обмін речовин і енергії є головною ознакою життя ; енергія, що вивільнюється в процесі обміну речовин, необхідна для виконання роботи, росту, розвитку і забезпечення структури і функцій всіх елементів клітини. Обмін речовин (метаболізм) забезпечує відновлення постійно витрачуваних організмом речовин (вода, мінеральні речовини), органічних речовин, що розкладаються, постачає організму енергію. Обмін речовин (метаболізм) складається з процесів асиміляції і дисиміляції. Процеси, при яких витрачається енергія, називаються асиміляцією, або пластичним обміном, або анаболізмом. Сукупність процесів розкладу з’єднань, які відбуваються з вивільненням енергії, називаються дисиміляцією, або катаболізмом. Єдиним джерелом енергії для людини є окислення органічних речовин, що надходять з їжею. При розщепленні харчових продуктів до кінцевих елементів –вуглекислоти і води, виділяється енергія хімічних зв’язків.

Обмін білків. Білки –складні високомолекулярні сполуки, побудовані з амінокислот. Білки поділяються на дві групи – протеїни і протеїди; протеїни – прості білки, які при гідролізі розпадаються лише на амінокислоти, протеїди – складні білки, які розпадаються на амінокислоти та сполуки небілкової природи (вуглеводи, нуклеїнові кислоти). В організмі поряд з процесами розпаду білків спостерігається їх синтез. Амінокислоти, що всмоктались у тонкій кишці, частково йдуть на утворення специфічних білків сироватки (альбуміни, глобуліни, фібриноген). Основна частина амінокислот проходить через печінку, надходить до тканин організму і використовується на синтез тканинних білків, що визначають ріст і розвиток організму. Новоутворення білка і розпад його в організмі відбуваються безперервно. Білки в організмі не відкладаються про запас, тому при тяжкій хворобі або голодуванні в організмі відбувається процес розпаду власних білків і тому більша їх частина витрачається з енергетичною метою; Білки належать до незамінних речовин, їх синтез можливий тільки з амінокислот, їх 20. Встановлено, що з 20 амінокислот 12 синтезуються в організмі (замінні), а 8 не синтезуються (лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, триптофан та ін.) – це незамінні. Без надходження незамінних амінокислот синтез білка різко порушується, розвивається негативний баланс азоту, зупиняється ріст, знижується маса тіла. Харчові білки тваринного і рослинного походження мають різний набір амінокислот, тому можливість їх використання для потреб організму неоднакова, у зв’язку з цим існує поняття біологічної цінності білків (їжі). Більшість білків рослинного походження не мають тих або інших амінокислот і тому називаються біологічно неповноцінними. Біологічно повноцінні білки містять у своєму складі весь необхідний для організму набір амінокислот у таких співвідношеннях, які забезпечують усі процеси синтезу. Добова потреба білка становить 118-120г. Про нормальний перебіг білкового обміну судять з судять за кількістю азоту, введеного в організм з білком і виведеного з нього (з сечею та калом). Засвоєння азоту підраховують за різницею. У дорослої здорової людини спостерігається стан азотної рівноваги. Регуляція білкового метаболізму складна і вивчена недостатньо; вважається, що всі залози внутрішньої секреції впливають на процеси синтезу і обміну білка.

Обмін вуглеводів. Вуглеводи є основним джерелом енергії в організмі, надходять вони головним чином у вигляді рослинного полісахарида – крохмаля і тваринного полісахарида –глікогена. Вуглеводи входять до складу складових клітини, забезпечують нормальну життєдіяльність центральної нервової системи, підтримують гомеостаз. Вуглеводи у травному каналі розкладаються до глюкози, з тонкого кишечника глюкоза всмоктується в кров і надходить до клітин і тканин. Концентрація глюкози в крові в нормі коливається від 4,45 до 6,65 ммоль/л. Зниження рівня глюкози в крові нижче 4,45 ммоль/л називається гіпоглікемією, збільшення вище 6,65 – гіперглікемією. Надлишок глюкози в крові виводиться з сечею. В клітинах і тканинах вуглеводи (глюкоза) розщеплюються на воду та вуглекислий газ з вивільненням енергії, енергетична цінність 1 г вуглеводів становить 4,1ккал (17,18 кДж). Глюкоза, яка надходить в печінку, перетворюється на глікоген (резервний вуглевод організму), і депонується в клітинах печінки (глікоген також може відкладатися в клітинах інших органів, зокрема в м’ язах). Процес утворення глікогену з глюкози називається глікогенезом, процес розпаду глікогену до глюкози під дією ферментів–глікогенолізом. При потребі відбувається розщеплення глікогену і утворена при цьому глюкоза надходить в кров і далі в клітини організму, де використовується. Більша частина глюкози, після перетворень в циклі Кребса, використовується при синтезі АТФ в процесі окислювального фосфорилювання. За відсутності кисня АТФ може утворюватися за рахунок енергії гліколізу, тобто анаеробного розщеплення вуглеводів. Добова потреба людини в засвоюваних вуглеводах при фізичній праці середнього ступеня важкості 350-440 г. При недостатньому надходженні вуглеводів з їжею вони можуть утворюватись із білків і жирів. Регуляція вуглеводного обміну здійснюється насамперед гормонами: підшлункової залози (інсулін), гормоном глюкагон (підвищує вміст цукру в крові), гормоном мозкового шару наднирок (адреналін), важливий вплив на вуглеводний обмін здійснює центральна нервова система.

Обмін жирів. Жири (ліпіди) – це нерозчинні у воді органічні сполуки, які містяться у живих клітинах. Ліпіди є структурними компонентами клітинних мембран, являються структурами, у яких депонуються запаси «енергетичного палива» і водночас структурами, які транспортують це паливо, вони є основою деяких тканинних структур, можуть бути біологічно активними. Ліпіди поділяються на прості, складні та деривати. До простих відносяться нейтральні жири та віски, до складних –ліпоїди (фосфоліпіди, гліколіпіди, сульфоліпіди), до дериватів (продукти розщеплення складних або простих ліпідів) відносяться насичені та ненасичені жирні кислоти, моно і дигліцериди, стеарини та стероїди та ін. Основну масу простих ліпідів у організмі людини становлять нейтральні жири, які використовуються головним чином як енергетичний матеріал. Теплотворна здатність жирів більше ніж у 2 рази перевищує теплотворну здатність вуглеводів і білків – при окисленні 1 г жиру до води і вуглекислого газу виділюється 9,3 ккал (38,97кДж). Специфічні для організму жири синтезуються із гліцерину та жирних кислот і надходять у лімфу. Надлишок жиру відкладається у вигляді запасного в підшкірній клітковині, сальниках, навколо внутрішніх органів, і мають значення жирового депо організму. При голодуванні жирові запаси є джерелом утворення вуглеводів. Надлишки білків і вуглеводів, що надходять до організму, перетворюються на жири. Добова потреба дорослої людини в жирах становить 1,3-1,5 г на 1 кг маси тіла.

Водно-сольовий обмін. Вода є найважливішим структурним компонентом тіла, кількість її становить 60% від маси тіла; вода є універсальним розчинником багатьох речовин. Без води людина гине через кілька діб. Надходження води регулюється потребою людини, ця потреба виявляється відчуттям спраги, яке виникає при збудженні питного центру у гіпоталамусі. Добова потреба людини у воді 2-2,5 л. Вода в організмі перебуває у вигляді сольових розчинів, основна маса її входить до складу цитоплазми клітин та плазми крові, позаклітинна вода входить до складу тканинної рідини та плазми крові. Регуляторний вплив на обмін води в організмі людини здійснюють антидіуретичний гормон вазопресин (задня доля гіпофіза), який зменшує виділення води, і гормон кори наднирок альдостерон, який збільшує виділення води. З неорганічних речовин найбільше фізіологічне значення мають іони натрію, калію, кальцію, магнію, заліза, міді, сірки, фосфору, йоду, цинку. Неорганічні речовини підтримують необхідний осмотичний тиск, беруть участь у ферментативних реакціях, в регуляції кислотно-лужної рівноваги. Калій міститься переважно в клітинах, він забезпечує осмотичний тиск внутрішньоклітинної рідини, стимулює утворення ацетилхоліну, бере участь в обмінних процесах; натрій забезпечує постійність осмотичного тиску позаклітинної рідини, бере участь в регуляції кислотно-лужної рівноваги. Хлор входить до складу соляної кислоти шлункового соку; залізо, марганець, кобальт і мідь потрібні для кровотворення, кальцій і фосфор – для росту кісток. Йод входить до складу гормонів щитоподібної залози, сірка та цинк – підшлункової залози, бром – гіпофіза. Мінеральні речовини людина одержує з їжею і водоюЮ виводяться вони з організму нирками, через шкіру і травний канал.

Вітаміни – група органічних сполук різноманітної хімічної природи, які необхідні для нормальної життєдіяльності організму людини: вони входять до складу ферментів, беруть безпосередню участь в обміні речовин, забезпечують засвоєння поживних речовин тканинами організму. Відсутність (авітаміноз) або недостатність (гіповітаміноз) в організмі якого-небудь вітаміну може призвести до розвитку патологічних змін, як і перебільшення кількості в організмі якого-небудь вітаміну (гіпервітаміноз). До організму людини вітаміни надходять з їжею, деякі вітаміни синтезуються мікрофлорою кишок. Вітаміни поділяються на дві групи: жиророзчинні і водорозчинні. Вітамін А (ретинол) жиророзчинний, при його відсутності у дітей зупиняється ріст, знижується імунітет, порушується сутінковий зір; вітамін міститься в жирі печінки морських тварин і риб, вершковому маслі, молоці, жовтку яєць; у моркві, листі петрушки, абрикосах міститься попередник вітаміну А – каротин, з якого в клітинах печінки і кишок утворюється ретинол. Кальцифероли (вітаміни групи Д) – регулюють обмін фосфору та кальцію, сприяють їх всмоктуванню з кишок і відкладанню в кістках. Вітаміни містяться в риб’ячому жирі, ікрі, вершковому маслі, молоці,жовтку яєць. Токофероли (вітаміни групи Е) – антиокислювачі. Токофероли беруть участь в обмінних процесах у м’язовій тканині, синтезі білків у печінці, входять до складу мембрани клітини, стимулюють роботу серцевого м’яза. Містяться в зелених листках рослин, особливо в салаті, плодах шипшини, обліпихи, в м’ясі, яйцях, рослинних маслах. Філохінони(вітаміни групи К) – антигеморагічні; вони беруть участь у синтезі протромбіну і інших про коагулянтів, є стимуляторами скорочувальної функції непосмугованої м’язової тканини кишок, матки, бронхів. Міститься в зеленій капусті, шпинаті, моркві, листках кропиви, печінці, і синтезуються мікрофлорою товстої кишки. Вітамін В₁(тіамін) антиневротичний; бере участь в обміні вуглеводів, білків і жирів, у передачі збудження в нервовій системі та ін., впливає на синтез ацетилхоліну (медіатор), забезпечує нормальні ріст і роботу серця. Тіамін міститься в хлібі, пивних дріжджах, гречаній і інших крупах, печінці. При гіповітамінозі В₁спостерігається втома, подразливість, втрата апетиту, зниження уваги. При авітамінозі розвивається хвороба бері-бері, основними проявами якої є поліневрит, недостатність серця, судин, різке виснаження організму. Рибофлавін(вітамін В₂) впливає на ріст і розвиток плоду і дитини; вітамін бере участь в окислювально-відновних реакціях організму, які особливо інтенсивно протікають у центральній нервовій системі, впливає на функцію зорового аналізатора, синтез гемоглобіну, підсилює кольорове та світлове відчуття. Міститься в хлібі, зернових і бобових культурах, яйцях, печінці тріски, м’ясі, нирках, серці, в пекарських і пивних дріжджах. При гіпо- та авітамінозі розвивається запалення слизової оболонки рота, язика, губ, щік, розвивається катаракта, випадіння волосся, уражується нервова система, розвиваються незагойні (трофічні) виразки. Аскорбінова кислота (вітамін С) – антицинготний, бере участь в окислювально-відновних процесах, тканинному диханні, підвищує стійкість організму до інфекцій та інтоксикацій, зміцнює стінки судин; міститься в цибулі, лимоні, чорній смородині та ін.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 8. Залози внутрішньої секреції.	\|	Основні поняття про гру.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.