Обмен жиров и углеводов в организме человека. Обмен белков, жиров (липидов), углеводов, обмен воды и минеральных веществ в организме человека
Поступив организм, молекулы пищевых веществ участвуют во многих реакциях. Эти ре-акции и другие проявления жизнедеятельности – метаболизм (обмен веществ). Пищевые вещества используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, окисляются, доставляя энергию. Часть ее используется для синтеза новых клеток, другая часть – для функциониро-вания этих клеток. оставшаяся энергия освобождается в виде тепла. Процессы обмена:
Анаболизм (ассимиляция) – химический процесс, при котором простые вещества объеди-няются между собой в сложные. Это приводит к накоплению энергии и росту. Катаболизм - диссимиляция – расщепление сложных веществ на простые с выделением энергии. Сущ-ность обмена веществ – поступление в организм веществ, их усвоение, использование и вы-деление продуктов обмена. Функции метаболизма:
· извлечение энергии из внешней среды в форме химической энер-гии органических веществ
· превращение этих веществ в строительные блоки
· сборка клеточных компонентов из этих блоков
· синтез и разрушение биомолекул, которые необходимы для вы-полнения функций
Обмен белков – совокупность процессов превращения белков в организме, включая об-мен аминокислот. Белки – основа всех клеточных структур, материальные носители жизни, основной строительный материал. Суточная потребность – 100 – 120гр. Белки состоят из аминокислот (23):
· заменимые – могут образовываться из других в организме
· незаменимые – не могут синтезироваться в организме и должны
поступать с пищей - валин, лейцин, изолейцин, лизин, аргинин, триптофан, гистидин Этапы белкового обмена:
1. ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот
2. всасывание аминокислот в кровь
3. превращение аминокислот в свойственные данному организму
4. биосинтез белков из этих кислот
5. расщепление и использование белков
6. образование продуктов расщепления аминокислот Всосавшись в кровеносные капилляры тонкого кишечника, аминокислоты по воротной
вене поступают в печень, где используются или задерживаются. Часть аминокислот остает-ся в крови, поступает в клетки, где из них строятся новые белки.
Период обновления белка у человека – 80 дней. Если с пищей поступает большое коли-чество белка, то ферменты печени отщепляют от них аминогруппы (NH2) – дезаминирова-ние. Другие ферменты соединяют аминогруппы с СО2, и образуется мочевина, которая по-ступает с кровью в почки и в норме выделяется с мочой. Белки почти не откладываются в депо, поэтому после истощения запасов углеводов и жиров используются не резервные бел-ки, а белки клеток. Это состояние очень опасно – белковое голодание – страдают головной мозг и другие органы (безбелковые диеты). Различают белки животного и растительного происхождения. Животные белки – мясо, рыба и морепродукты, растительные – соя, бобы, горох, чечевица, грибы, которые являются необходимыми для нормального белкового об-мена.
Обмен жиров – совокупность процессов превращения жиров в организме. Жиры - энерге-тический и пластический материал, они входят в состав оболочек и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов в подкожной жировой клетчатке, большом и ма-лом сальниках и вокруг некоторых внутренних органов (почки) – 30% всей массы тела. Ос-новная масса жиров – нейтральный жир, который участвует в жировом обмене. Суточная потребность в жирах – 100 гр.
Некоторые жирные кислоты являются незаменимыми для организма и должны посту-пать с пищей – это полиненасыщенные жирные кислоты: линоленовая, линолевая, арахидо-новая, гамма – аминомасляная (морепродукты, молочные продукты). Гамма – аминомасля-ная кислота является основным тормозным веществом в ЦНС. Благодаря ей происходит ре-гулярная смена фаз сна и бодровствования, правильная работа нейронов. Жиры делятся на животные и растительные (масла), которые очень важны для нормального жирового обмена.
Этапы жирового обмена:
1. ферментативное расщепление жиров в ЖКТ до глицерина и жир-ных кислот
2. образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника
3. транспорт липопротеидов кровью
4. гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран
5. всасывание глицерина и жирных кислот в клетки
6. синтез собственных липидов из продуктов распада жиров
7. окисление жиров с выделением энергии, СО2 и воды
При избыточном поступлении жиров с пищей он переходит в гликоген в печени или от-кладывается в запас. С пищей, богатой жирами, человек получает жироподобные вещества – фосфатиды и стеарины. Фосфатиды необходимы для построения клеточных мембран, ядер и
цитоплазмы. Ими богата нервная ткань. Главным представителем стеаринов является холе-стерин. Норма его в плазме – 3,11 – 6,47 ммоль/л. Холестеином богат желток куриного яйца, сливочное масло, печень. Он необходим для нормального функционирования нервной сис-темы, половой системы, из него стоятся клеточные мембраны, половые гормоны. При пато-логии он приводит к атеросклерозу.
Обмен углеводов – совокупность превращения углеводов в организме. Углеводы – ис-точник энергии в организме для непосредственного использования (глюкозы) или образо-вания депо (гликоген). Суточная потребность – 500 гр.
Этапы углеводного обмена:
1. ферментативное расщепление углеводов пищи до моносахаридов
2. всасывание моносахаридов в тонком кишечнике
3. депонирование глюкозы в печени в виде гликогена или ее непосредственное использование
4. расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь
5. окисление глюкозы с выделением СО2 и воды
Углеводы всасываются в ЖКТ в виде глюкозы, фруктозы и галактозы, поступают в кровь
– в печень поворотной вене – глюкоза переходит в гликоген. Процесс перехода глюкозы в гликоген в печени – гликогенез. Глюкоза – постоянная составляющая часть крови (80 – 120 млг/%). Увеличение уровня глюкозы в крови – гипергликемия, уменьшение – гипогликемия. Уменьшение уровня глюкозы до 70 млг/% вызывает чувство голода, до 40 млг/% - кому.
Процесс распада гликогена в печени до глюкозы – гликогенолиз. Процесс биосинтеза угле-водов из продуктов распада жиров и белков – гликонеогенез. Процесс расщепления углево-дов без кислорода с накоплением энергии и образованием молочной и пировиноградной кислот – гликолиз. При увеличении глюкозы в пище печень переводит ее в жир, который затем используется.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Кафедра охраны окружающей среды
Курсовая работа по дисциплине «Физиология»
Обмен белков. Обмен жиров. Обмен углеводов. Печень, ее роль в обмене веществ.
Выполнил: студент группы ООС-11
Мякишева Александра
Введение
Глава 1. Обмен белков
1.1 Белки и их функции
1.2 Промежуточный обмен белков
1.3 Регуляция обмена белков
1.4 Баланс азотистого обмена
Глава 2. Обмен жиров
2.1 Жиры и их функции
2.2 Переваривание и всасывание жиров в организме
2.3 Регуляция обменов жиров
Глава 3. Обмен углеводов
3.1 Углеводы и их функции
3.2 Расщепление углеводов в организме
3.3 Регуляция обмена углеводов
Глава 4. Печень, ее роль в обмене веществ
4.1 Структура печени
4.2 Функции печени
4.3 Роль печени в обмене веществ
Вывод
Список литературы
Введение
Нормальная деятельность организма возможна при непрерывном поступлении пищи. Входящие в состав пищи жиры, белки, углеводы, минеральные соли, вода и витамины необходимы для жизненных процессов организма.
Питательными веществами называются белки, жиры и углеводы. Эти вещества являются как источником энергии, покрывающем расходы организма, так и строительным материалом, который используется в процессе роста организма и воспроизведения новых клеток, замещающих отмирающие. Но питательные вещества в том виде, в каком они употребляются в пищу, не могут всосаться и быть использованными организмом. Только вода, минеральные соли и витамины всасываются и усваиваются в том виде, в каком они поступают. В пищеварительном тракте белки, жиры и углеводы подвергаются физическим воздействиям (измельчаются и перетираются) и химическим изменениям, которые происходят под влиянием особых веществ - ферментов, содержащихся в соках пищеварительных желёз. Под влиянием пищеварительных соков питательные вещества расщепляются на более простые, которые всасываются и усваиваются организмом. В свою очередь печень - регулятор содержания в крови веществ, поступающих в организм в составе пищевых продуктов. Она поддерживает стабильность внутренней среды организма. В печени протекают важнейшие процессы углеводного, белкового и жирового обмена.
Цель работы: Провести оценку обмена жиров, белков и углеводов. Установить какую роль занимает печень в обмене веществ.
.Узнать, как происходит обмен белков, жиров и углеводов
.Познакомится со специфическими свойствами белков, жиров и углеводов
.Проанализировать какую роль занимает печень в обмене веществ
жир белок углевод печень
Глава 1. Обмен белков
Жизнь - есть форма существования белковых тел (Ф. Энгельс).
Обмен белков в организме человека играет первостепенную роль в их разрушении и восстановлении. У здорового человека в нормальных условиях за сутки обновляется 1-2% общего количества белков тела, что связано в основном с расщеплением (деградацией) мышечных белков до уровня свободных аминокислот. Около 80% высвобождающихся аминокислот снова используется в процессах биосинтеза белка, остаток принимает участие в различных реакциях метаболизма <#"justify">1.1 Белки и их функции
Белок - высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.
Белки являются основным веществом, из которого построена протоплазма клеток и межклеточные вещества. Без белков нет и не может быть жизни. Все ферменты, без которых не могут протекать обменные процессы, являются белковыми телами.
Строение белков отличается большой сложностью. При гидролизе кислотами, щелочами и протеолитическими ферментами белок расщепляется до аминокислот, общее число которых более двадцати пяти. Помимо аминокислот, в состав различных белков входят и многие другие компоненты (фосфорная кислота, углеводные группы, липоидные группы, специальные группировки).
Белки отличаются высокой специфичностью. В каждом организме и в каждой ткани имеются белки, отличные от белков, входящих в состав других организмов и других тканей. Высокая специфичность белков может быть выявлена при помощи биологической пробы.
Основное значение белков заключается в том, что за их счет строятся клетки и межклеточное вещество и синтезируются вещества, принимающие участие в регуляции физиологических функций. В известной мере белки, однако, наряду с углеводами и жирами, используются и для покрытия энергетических затрат.
Функции белков:
·Пластическая функция белков состоит в обеспечении роста и развития организма за счет процессов биосинтеза. Белки входят в состав всех клеток организма и межтканевых структур.
·Ферментативная активность белков регулирует скорость протекания биохимических реакций. Белки-ферменты определяют все стороны обмена веществ и образования энергии не только из самих протеинов, но из углеводов и жиров.
·Защитная функция белков состоит в образовании иммунных белков - антител. Белки способны связывать токсины и яды а также обеспечивать свертываемость крови (гемостаз).
·Транспортная функция заключается в переносе кислорода и двуокиси углерода эритроцитным белком гемоглобином, а также в связывании и переносе некоторых ионов (железо, медь, водород), лекарственных веществ, токсинов.
·Энергетическая роль белков обусловлена их способностью освобождать при окислении энергию. Однако при этом пластическая роль белков в метаболизме превосходит ихэнергетическую, а также пластическую роль других питательных веществ. Особенно велика потребность в белке в периоды роста, беременности, выздоровления после тяжелых заболеваний.
В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов, из которых в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические для них белки. Синтезированные белки используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов .
1.2 Промежуточный обмен белков
Распад (расщепление) белков в организме, в основном, происходит за счёт ферментативного гидролиза. Основным материалом для обновления клеточных белков служат аминокислоты, получаемые при переработке пищи, в которой содержатся белки. Всасывание аминокислот в кровь происходит главным образом в тонком кишечнике, где существуют определённые системы транспорта аминокислот. С помощью кровотока аминокислоты доставляются во все органы и ткани организма человека. Максимальная концентрация аминокислот достигается через 30-50минут после приема белковой пищи. Изменяя количественное соотношение между поступающими в организм аминокислотами или исключая из рациона ту или иную аминокислоту, можно по состоянию азотистого баланса, росту, массе тела и общему состоянию животных судить о значении для организма отдельных аминокислот. Экспериментально установлено, что из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 синтезируются в организме - заменимые аминокислоты, а 8 не синтезируются - незаменимые аминокислоты.
Без незаменимых аминокислот синтез белка резко нарушается и наступает отрицательный баланс азота, останавливается рост, уменьшается масса тела. Для людей незаменимыми аминокислотами являются лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, триптофан.
Белки в организме не депонируются, т.е. не откладываются в запас. Большая часть поступающих с пищей белков расходуется на энергетические цели. На пластические цели - т.е. на образование новых тканей (органов, мышц) расходуется лишь его небольшая часть. Поэтому, чтобы добавить массу тела за счет белка необходимо его поступление в организм в повышенных количествах.
Скорость обновления белков неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, плазмы крови. Медленно обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез. Еще медленнее обновляются белки кожи, мышц, особенно опорных тканей - сухожилий, хрящей и костей.
1.3 Регуляция обмена белков
Нейроэндокринная регуляция обмена белков осуществляется рядом гормонов. Соматотропный гормон гипофиза во время роста организма стимулирует увеличение массы всех органов и тканей. У взрослого человека он обеспечивает процесс синтеза белка за счет повышения проницаемости клеточных мембран для аминокислот, усиления синтеза РНК в ядре клетки и подавления синтеза катепсинов - внутриклеточных протеолитических ферментов. Существенное влияние на белковый обмен оказывают гормоны щитовидной железы - тироксин и трийодтиронин. Они могут в определенных концентрациях стимулировать синтез белка и благодаря этому активизировать рост, развитие и дифференциацию тканей и органов. При базедовой болезни, характеризующейся усиленным выделением гормонов щитовидной железы (гипертиреоз), белковый обмен повышен. Напротив, при гипофункции щитовидной, железы (гипотиреоз) интенсивность белкового обмена резко снижается. Так как деятельность щитовидной железы находится под контролем нервной системы, то последняя и является истинным регулятором белкового обмена. Гормоны коры надпочечников - глюкокортикоиды (гидрокортизон, кортикостерон) усиливают распад белков в тканях, особенно в мышечной и лимфоидной. В печени же глюкокортикоиды, наоборот, стимулируют синтез белка .
На ход обмена белков оказывает большое влияние характер пищи. При мясной пище повышено количество образующейся мочевой кислоты, креатинина и аммиака. При растительной пище эти вещества образуются в значительно меньших количествах, так как в растительной пище мало пуринових тел и креатина.
1.4 Баланс азотистого обмена
К числу важных конечных продуктов азотистого обмена относятся также креатинин и гиппуровая кислота. Креатинин представляет собой ангидрид креатина. Креатин находится в мышцах и в мозговой ткани в свободном состоянии и в соединении с фосфорной кислотой (фосфокреатин). Гиппуровая кислота синтезируется из бензойной кислоты и гликокола (у человека преимущественно в печени и в меньших размерах в почках).
Продуктами распада белков, подчас имеющими большое физиологическое значение, являются амины (например, гистамин).
Изучение белкового обмена облегчается тем, что в состав белка входит азот. Содержание азота в различных белках колеблется от 14 до 19%, в среднем же составляет 16% т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Следовательно, умножив найденное количество азота на 6,25, можно определить количество усвоенного белка. Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выводимым из организма, существует определенная связь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. У взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия. Если в условиях азотистого равновесия повысить количество белка в пище, то азотистое равновесие вскоре восстановится, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистое равновесие может устанавливаться при значительных колебаниях содержания белка в пище.
Во время роста организма или прироста в весе за счет усвоения увеличенного количества белков (например, после голодания, после инфекционных болезней) количество вводимого с пищей азота больше, чем количество выводимого. Азот задерживается в теле в форме белкового азота. Это обозначается как положительный азотистый баланс. При голодании, при заболеваниях, сопровождающихся большим распадом белков, наблюдается превышение выделяемого азота над вводимым, что обозначается как отрицательный азотистый баланс. В этом случаи не происходит полного восстановления белка. При недостатке белка в пище расходуется белки печени и мышц.
В организме белки в запас не откладываются, а лишь временно задерживаются в печени. Нормальная жизнедеятельность организма возможна при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе.
При поступлении в тело белков в количестве меньшем, чем это соответствует белковому минимуму, организм испытывает белковое голодание: потери белков организмом восполняются в недостаточной степени. В течение более или менее продолжительного срока в зависимости от степени голодания отрицательный белковый баланс не грозит опасными последствиями. Однако, если голодание не прекратится, наступает смерть.
При продолжительном общем голодании количество азота, выводимого из организма, впервые дни резко снижается, затем устанавливается на постоянном низком уровне. Это обусловлено исчерпанием последних остатков других энергетических ресурсов, в частности, жиров.
Глава 2. Обмен жиров
Общее количество жира в организме человека колеблется в широких пределах и составляет в среднем 10-12% массы тела, а в случаях ожирения может достигать 50% массы тела. Количество запасного жира зависит от характера питания, количества потребляемой пищи, пола, возраста и т. п.
Использование жира в качестве источника энергии начинается с его выхода из жировых депо в кровяное русло. Этот процесс называется мобилизация жира. Мобилизация жира ускоряется под действием симпатической нервной системы и гормона адреналина.
1 Жиры и их функции
Жиры - природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов.
В живых организмах выполняют прежде всего структурную и энергетическую функции: они являются основным компонентом клеточной мембраны, а в жировых клетках сохраняется энергетический запас организма .
Жиры делятся на две группы - собственно жиры или липиды и жироподобные вещества или липоиды. В состав жиров входят углерод, водород и кислород. Жир имеет сложное строение; его составными частями является глицерин (С3Н8О3) и жирные кислоты, при соединении сложноэфирной связью и образуются молекулы жира. Это так называемые истинные жиры или триглицериды.
Жирные кислоты, входящие в состав жиров делятся на предельные и непредельные. Первые не имеют двойных связей и называются ещё насыщенными, а вторые имеют двойные связи и называются ненасыщенными. Есть ещё полиненасыщенные жирные кислоты, имеющие две и более двойные связи. Такие жирные кислоты в организме человека не синтезируются и должны обязательно поступать с пищей, так как являются для синтеза некоторых важных липоидов. Чем больше двойных связей, тем ниже температура плавления жира. Ненасыщенные жирные кислоты делают жиры более жидкими. Их много содержится в растительном масле.
Функции жиров:
·Нейтральные жиры (триглицериды):
oявляются важнейшим источником энергии. При окислении 1 г вещества выделяется максимальное по сравнению с окислением белков и углеводов количество энергии. За счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме;
oсоставляют основную массу животной пищи и липидов организма (10-20% тела);
oявляются компонентом структурных элементов клетки - ядра, цитоплазмы, мембраны;
oдепонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы - от механических повреждений. Физиологическое допонирование нейтральных жиров выполняют липоциты, накопление которых происходит в подкожной жировой клетчатке, сальнике, жировых капсулах различных органов. Увеличение массы тела на 20-25% против нормы считается предельно допустимой физиологической границей.
·Фосфо- и гликолипиды:
oвходят в состав всех клеток организма (клеточные липиды), особенно нервных;
oявляются повсеместным компонентом биологических мембран организма;
oсинтезируются в печени и кишечной стенке, при этом печень определяет уровень фосфолипидов во всем организме, поскольку выделение фосфолипидов в кровь происходит только в печени;
·Бурый жир:
oпредставляет собой особую жировую ткань, расположенную в области шеи и верхней части спины у новорожденных и грудных детей и составляет у них около 1-2% от всей массы тела. В небольшом количестве (0,1-0,2% от массы тела) бурый жир имеется и у взрослого человека;
oспособен давать в 20 и более раз больше тепла (на единице массы его ткани), чем обычная жировая ткань;
oнесмотря на минимальное содержание в организме способен генерировать 1/3 всего образующегося в организме тепла;
oиграет важную роль в адаптации организма к низким температурам;
·Жирные кислоты:
oявляются основными продуктами гидролиза липидов в кишечнике. Большую роль в процессе всасывание жирных кислот играют желчь и характер питания;
oчрезвычайно важны для нормальной жизнедеятельности организма, к незаменимым жирным кислотам, которые не синтезируются организмом, относятся олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидовая кислоты (суточная потребность 10-12 г).
§Линолевая и лоноленовая кислоты содержаться в растительных жирах, арахидовая - только в животных;
§Дефицит незаменимых жирных кислот в пище приводит к замедлению роста и развития организма, снижению репродуктивной функции и различным поражениям кожи. Способность тканей к утилизации жирных кислот ограничена их нерастворимостью в воде, большими размерами молекул а также структурными особенностями клеточных мембран самих тканей. Вследствие этого значительная часть жирных кислот связывается липоцитами жировой ткани и депонируется.
·Сложные жиры:
oфосфатиды и стерины - способствуют поддержанию постоянного состава цитоплазмы нервных клеток, синтезу половых гормонов и гормонов коркового вещества надпочечников, образованию некоторых витаминов (например, витамин D).
2.2 Переваривание и всасывание жиров в организме
Переваривание жира в организме человека происходит в тонком кишечнике. Жиры предварительно с помощью желчных кислот превращается в эмульсию. В процессе эмульгирования крупные капли жира превращаются в мелкие, что значительно увеличивает их суммарную поверхность. Ферменты сока поджелудочной железы - липазы, являясь белками, не могут проникать внутрь капель жира и расщепляют только молекулы жира, находящиеся на поверхности. Под действием липазы жир путем гидролиза расщепляется до глицерина и жирных кислот.
Поскольку в пище присутствуют разнообразные жиры, то в результате их переваривания образуется большое количество разновидностей жирных кислот.
Продукты расщепления жира всасываются слизистой тонкого кишечника. Глицерин растворим в воде, поэтому его всасывание происходит легко. Жирные кислоты, нерастворимые в воде, всасываются виде комплексов с желчными кислотами. В клетках тонкой кишки холеиновые кислоты распадаются на жирные и желчные кислоты. Желчные кислоты из стенки тонкого кишечника поступают в печень и затем снова выделяются в полость тонкого кишечника.
Освободившиеся жирные кислоты в клетках стенки тонкого кишечника вновь соединяются с глицерином, в результате чего вновь образуется молекула жира. Но в этот процесс вступают только жирные кислоты, входящие в состав жира человека. Таким образом, синтезируется человеческий жир. Такая перестройка пищевых жирных кислот в собственные жиры называется ресинтезом жира.
Ресинтезированные жиры по лимфатическим сосудам минуя печень поступают в большой круг кровообращения и откладываются в запас в жировых депо. Главные жировые депо организма располагаются в подкожной жировой клетчатке, большом и малом сальниках, околопочечной капсуле. Находящиеся здесь жиры могут переходить в кровь и, поступая в ткани, подвергаются там окислению, т.е. используются как энергетический материал.
Жир используется организмом как богатый источник энергии. При распаде 1 г жира в организме освобождается энергии в два с лишним раза больше, чем при распаде такого же количества белков или углеводов. Жиры входят и в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), где их количество устойчиво и постоянно. Скопления жира могут выполнять и другие функции. Например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет почку от ушибов и т. д.
Недостаток жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к различным заболеваниям.
3 Регуляция обменов жиров
Регуляция жирового обмена в организме происходит под руководством центральной нервной системы. Очень сильное влияние на жировой обмен оказывают наши эмоции. Под действием различных сильных эмоций в кровь поступают вещества, которые активизируют или замедляют жировой обмен веществ в организме. По этим причинам надо принимать пищу в спокойном состоянии сознания.
Нарушение жирового обмена может произойти при регулярном недостатке в пище витаминов А и В.
Процесс образования, отложения и мобилизации из депо жира регулируется нервной и эндокринной системами, а также тканевыми механизмами и тесно связаны с углеводным обменом. Так, повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад триглицеридов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез триглицеридов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма. При избытке углеводов в пище триглицериды депонируются в жировой ткани, при нехватке углеводов происходит расщепление триглицеридов с образованием неэстерифицнрованных жирных кислот, служащих источником энергии.
Ряд гормонов оказывает выраженное влияние на жировой обмен. Сильным жиромобилизирующим действием обладают гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин, поэтому длительная адреналинемия сопровождается уменьшением жирового депо. Соматотропный гормон гипофиза также обладает жиромобилизирующим действием. Аналогично действует тироксин - гормон щитовидной железы, поэтому гиперфункция щитовидной железы сопровождается похуданием.
Наоборот, тормозят мобилизацию жира глюкокортикоиды - гормоны коркового слоя надпочечника, вероятно, вследствие того, что они несколько повышают уровень глюкозы в крови.
Имеются данные, свидетельствующие о возможности прямых нервных влияний на обмен жиров. Симпатические влияния тормозят синтез триглицеридов и усиливают их распад. Парасимпатические влияния, наоборот, способствуют отложению жира.
Нервные влияния на жировой обмен контролируются гипоталамусом. При разрушении вентромедиальных ядер гипоталамуса развиваются длительное повышение аппетита и усиленное отложение жира. Раздражение вентромедиальных ядер, напротив, ведет к потере аппетита и исхуданию.
В табл. 11.2 приведены сводные данные о влиянии ряда факторов на мобилизацию жирных кислот <#"276" src="doc_zip1.jpg" />
Глава 3. Обмен углеводов
В течение жизни человек съедает около 10 т углеводов. Углеводы поступают в организм главным образом в виде крахмала. Расщепившись в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровь и усваиваются клетками. Особенно богата углеводами растительная пища: хлеб, крупы, овощи, фрукты. Продукты животного происхождения (за исключением молока) содержат мало углеводов.
Углеводы - главный источник энергии, особенно при усиленной мышечной работе. Больше половины энергии организм взрослых людей получает за счет углеводов. Конечные продукты обмена углеводов - углекислый газ и вода.
Обмен углеводов занимает центральное место в обмене веществ и энергии. Сложные углеводы пищи подвергаются расщеплению в процессе пищеварения до моносахаридов, в основном глюкозы. Моносахариды всасываются из кишечника в кровь и доставляются в печень и другие ткани, где включаются в промежуточный обмен. Часть поступившей глюкозы в печени и скелетных мышцах откладывается в виде гликогена либо используется для других пластических процессов. При избыточном поступлении углеводов с пищей они могут превращаться в жиры и белки. Другая часть глюкозы подвергается окислению с образованием АТФ и выделением тепловой энергии. В тканях возможны два основных механизма окисления углеводов - без участия кислорода (анаэробно) и с его участием (аэробно).
3.1 Углеводы и их функции
Углеводы - органические соединения, содержащиеся во всех тканях организма в свободном виде в соединениях с липидами и белками и являющиеся основным источникам энергии. Функции углеводов в организме:
·Углеводы являются непосредственным источником энергии для организма.
·Участвуют в пластических процессах метаболизма.
·Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.
Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды - углеводы, которые не могут быть расщеплены до более простых форм (глюкоза, фруктоза). Дисахариды - углеводы, которые пригидролизе дают две молекулы моносахаров (сахароза, лактоза). Полисахариды - углеводы, которые при гидролизе дают более шести молекул моносахаридов (крахмал, гликоген, клетчатка).
3.2 Расщепление углеводов в организме
Расщепление сложных углеводов пищи начинается в ротовой полости под действием ферментов амилазы и мальтазы слюны. Оптимальная активность этих ферментов проявляется в щелочной среде. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген, а мальтаза -- мальтозу. При этом образуются более низкомолекулярные углеводы -- декстрины, частично -- мальтоза и глюкоза.
В пищеварительном тракте полисахариды (крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена. Процесс всасывания моносахаридов в кишечнике регулируется нервной и гормональной системами. Под действием нервной системы может измениться проницаемость кишечного эпителия, степень кровоснабжения слизистой оболочки кишечной стенки и скорость движения ворсинок, в результате чего меняется скорость поступления моносахаридов в кровь воротной вены. В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.
Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. Количество его может достигать у взрослого человека 150-200 г. Образование гликогена при относительно медленном поступлении глюкозы в кровь происходит достаточно быстро, поэтому после введения небольшого количества углеводов повышения содержания глюкозы в крови (гипергликемия) не наблюдается. Если же в пищеварительный тракт поступает большое количество легко расщепляющихся и быстро всасывающихся углеводов, содержание глюкозы в крови быстро увеличивается. Развивающуюся при этом гипергликемию называют алиментарной, иначе говоря - пищевой. Ее результатом является глюкозурия, т. е. выделение глюкозы с мочой <#"justify">3.3 Регуляция обмена углеводов
Основным параметром регулирования углеводного обмена является поддержание уровня глюкозы в крови в пределах 4,4-6,7 ммоль/л. Изменение содержания глюкозы в крови воспринимается глюкорецепторами, сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Показано участие ряда отделов ЦНС в регуляции углеводного обмена.
Роль коры головного мозга в регуляции уровня глюкозы крови иллюстрирует развитие гипергликемии у студентов во время экзамена, у спортсменов перед ответственными соревнованиями, а также при гипнотическом внушении. Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальным путем, включающим эндокринные железы.
Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсулин - гормон, вырабатываемый в-клетками островковой ткани поджелудочной железы. При введении инсулина уровень глюкозы в крови снижается. Это происходит за счет усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах и повышения потребления глюкозы тканями организма. Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия и последующая глюкозурия (сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение).
Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый альфа-клетками островковой ткани поджелудочной железы; адреналин - гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды - гормоны коркового слоя надпочечника; соматотропный гормон гипофиза; тироксин и трийодтиронин - гормоны щитовидной железы. В связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина эти гормоны часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».
Глава 4. Печень, ее роль в обмене веществ
1 Структура печени
Печень (hepar) - непарный орган брюшной полости, самая крупная железа в организме человека. Печень человека весит полтора-два килограмма. Это самая крупная железа тела. В брюшной полости она занимает правое и часть левого подреберий. Печень плотна на ощупь, но очень эластична: соседние органы оставляют на ней хорошо заметные следы. Даже внешние причины, например механическое давление, могут вызвать изменение формы печени. В печени происходит обезвреживание токсических веществ, поступающих в нее с кровью из желудочно-кишечного тракта; в ней синтезируются важнейшие белковые вещества крови, образуются гликоген, желчь; печень участвует в лимфообразовании, играет существенную роль в обмене веществ. Вся печень состоит из множества призматических долек размером от одного до двух с половиной миллиметров. Каждая отдельная долька содержит все структурные элементы целого органа и представляет собой как бы печень в миниатюре. Желчь образуется печенью непрерывно, но в кишечник она поступает только по мере надобности. В определенные периоды времени, желчный проток закрывается.
Очень своеобразна кровеносная система печени. Кровь притекает к ней не только по печеночной артерия, идущей от аорты, но и по воротной вене, которая собирает венозную кровь из органов брюшной полости. Артерии и вены густо оплетают печеночные клетки. Тесный контакт кровеносных и желчных капилляров, а также то обстоятельство, что в печени кровь течет медленнее, чем в других органах, способствуют более полному обмену веществ между кровью и клетками печени. Печеночные вены постепенно соединяются и впадают в крупный коллектор - нижнюю полую вену, в которую вливается вся кровь, прошедшая через печень.
Печень является одним из немногих органов, способных восстанавливать первоначальный размер даже при сохранении всего лишь 25 % нормальной ткани. Фактически регенерация происходит, но очень медленно, а быстрый возврат печени к своим первоначальным размерам происходит скорее из-за увеличения объёма оставшихся клеток.
4.2 Функции печени
Печень является одновременно органом пищеварения, кровообращения и обмена веществ всех видов, включая гормональный. Она выполняет более 70 функций. Рассмотрим основные из них. К важнейшим тесно связанным между собой функциям печени относятся общеметаболическая (участие в межуточном обмене), экскреторная и барьерная. Экскреторная функция печени обеспечивает выделение из организма с желчью более 40 соединений, как синтезированных самой печени, так и захваченных ею из крови. В отличие от почек она экскретирует также вещества с высокой молекулярной массой и не растворимые в воде. К числу веществ, экскретируемых печени в составе желчи, относятся желчные кислоты, холестерин, фосфолипиды, билирубин, многие белки, медь и др. Образование желчи начинается в гепатоците, где одни компоненты ее вырабатываются (например, желчные кислоты), а другие - захватываются из крови и концентрируются. Здесь же образуются парные соединения (конъюгация с глюкуроновой кислотой и другими соединениями), что способствует повышению водорастворимости исходных субстратов. Из гепатоцитов желчь поступает в систему желчных протоков, где происходит дальнейшее ее формирование за счет секреции или реабсорбции воды, электролитов и некоторых низкомолекулярных соединений.
Барьерная функция печени состоит в предохранении организма от повреждающего действия чужеродных агентов и продуктов метаболизма, сохранении гомеостаза. Барьерная функция осуществляется за счет защитного и обезвреживающего действия печени. Защитное действие обеспечивается неспецифическими и специфическими (иммунными) механизмами. Первые связаны прежде всего со звездчатыми ретикулоэндотелиоцитами, представляющими собой важнейшую составную часть (до 85%) системы мононуклеарных фагоцитов. Специфические защитные реакции осуществляются в результате деятельности лимфоцитов лимфатических узлов печени и синтезируемых ими антител. Обезвреживающее действие печени обеспечивает химическое превращение токсических продуктов, как поступающих извне, так и образующихся в ходе межуточного обмена. В результате метаболических превращений в печени (окисление, восстановление, гидролиз, конъюгация с глюкуроновой кислотой или другими соединениями) уменьшается токсичность этих продуктов и (или) повышается их водорастворимость, что делает возможным выделение их из организма.
4.3 Роль печени в обмене веществ
Рассматривая обмен белков, жиров и углеводов мы не раз затрагивали печень. Печень является важнейшим органом, осуществляющим синтез белков. В ней образуется весь альбумин крови, основная масса факторов свертывания, белковые комплексы (гликопротеиды, липопротеиды) и др. В печени происходит и наиболее интенсивный распад белков. Она участвует в обмене аминокислот, синтезе глютамина и креатина; почти исключительно в печени происходит образование мочевины. Существенную роль играет печень в обмене липидов. В основном в ней синтезируются триглицериды, фосфолипиды и желчные кислоты, здесь образуется значительная часть эндогенного холестерина, происходит окисление триглицеридов и образование ацетоновых тел; выделяемая печенью желчь имеет важное значение для расщепления и всасывания жиров в кишечнике. Печень активно участвует в межуточном обмене углеводов: в ней происходит образование сахара, окисление глюкозы, синтез и распад гликогена. Печень является одним из важнейших депо гликогена в организме. Участие печени в пигментном обмене заключается в образовании билирубина, захвате его из крови, конъюгации и экскреции в желчь. Печень участвует в обмене биологически активных веществ - гормонов, биогенных аминов, витаминов. Здесь образуются активные формы некоторых из этих соединений, происходит их депонирование, инактивация. Тесно связан с печени и обмен микроэлементов, т.к. печень синтезирует белки, транспортирующие в крови железо, медь и осуществляет функцию депо для многих из них.
На деятельность печени влияют другие органы нашего тела, а самое главное, она находится под постоянным и неослабным контролем нервной системы. Под микроскопом можно увидеть, что нервные волокна густо оплетают каждую печеночную дольку. Но нервная система оказывает на печень не только прямое влияние. Она координирует работу других органов, воздействующих на печень. Это относится в первую очередь к органам внутренней секреции. Можно считать доказанным, что центральная нервная система регулирует работу печени - непосредственно или через другие системы организма. Она устанавливает интенсивность и направленность процессов обмена веществ печени в соответствии с потребностями организма в данный момент. В свою очередь биохимические процессы в клетках печени вызывают раздражение чувствительных нервных волокон и тем самым влияют на состояние нервной системы.
Белки, жиры и углеводы очень важны нашему организму. Если кратко, белки - основа всех клеточных структур, основной строительный материал, жиры - энергетический и пластический материал, углеводы - источник энергии в организме. Правильное их соотношение и своевременное употребление - это правильное рациональное питание, а это в свою очередь здоровый народ.
Печень же выполняет сложную и многообразную работу, которая очень важна для здорового обмена веществ. Когда пищевые вещества поступают в печень, они преобразуются в новое химическое строение, эти переработанные вещества направляются ко всем органам и тканям, где они превращаются в клетки нашего тела, а часть их откладывается в печени, образуя здесь своеобразное депо. В случае надобности они снова поступают в кровь. Так печень участвует в обмене каждого пищевого вещества, и если ее убрать человек сразу погибнет.
Список литературы:
1.А.А. Маркосян: Физиология;
2.В.М. Покровский: Физиология человека 2003г.
Панов Степан статья: Обмен белков в организме человека 2010г.
Википедия
Л.А. Чистович: Физиология человека 1976г
Н.И. Волков, Биохимия мышечной деятельности 2000. - 504 с.
Ленинджер, А. Основы биохимии / А.Ленинджер. - М.: Мир, 1985.
V. Kumar: Патанатомия заболеваний Роббинса и Котрана 2010 г
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
Первым этапом обмена веществ являются ферментативные процессы расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также всасывание этих веществ в кровь и лимфу.
Вторым этапом обмена являются транспорт питательных веществ и кислорода кровью к тканям и те сложные химические превращения веществ, которые происходят в клетках. В них одновременно осуществляются расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма, синтез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.
Третьим этапом является удаление конечных продуктов распада из клеток, их транспорт и выделение почками, легкими, потовыми железами и кишечником.
Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать отдельно.
Обмен белков
Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических материалов. Потребность в белке определяется тем его минимальным количеством, которое будет уравновешивать его потери организмом. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. В организме здорового взрослого человека количество распавшегося за сутки белка равно количеству вновь синтезированного. Десять аминокислот из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гистидин) в случае их недостаточного поступления с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются незаменимыми. Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме.
Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются специфические для данного вида, организма и для каждого органа белки. Часть аминокислот используются как энергетический материал, т.е. подвергаются расщеплению. Сначала они дезаминируются - теряют группу Nh3 в результате образуются аммиак и кетокислоты. Аммиак является токсическим веществом и обезвреживается в печени путем превращения в мочевину. Кетокислоты после ряда превращений распадаются на СО2 и Н2О.
Скорость распада и обновления белков организма различна - от нескольких минут до 180 суток (в среднем 80 суток). О количестве белка, подвергшегося распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. Таким образом, выделение организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е. масса разрушившегося белка составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028-0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент изнашивания Рубнера).
Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии азотистого равновесия.
Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это свидетельствует о положительном азотистом балансе (ретенция азота). Он возникает при увеличении массы мышечной ткани (интенсивные физические нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления после тяжелого заболевания. Состояние, при котором количество выводимого из организма азота превышает его поступление в организм, называют отрицательным азотистым балансом. Оно возникает при питании неполноценными белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых аминокислот, при белковом или полном голодании.
Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85 - 90 г белка в сутки. У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше. Физиологическое значение в данном случае означает, что белки в основном выполняют пластическую функцию, а углеводы - энергетическую.
Обмен жиров (липидов)
Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными (содержащими одну и более двойных связей). Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10 - 20% от массы тела. Из них около половины находятся в подкожной жировой клетчатке, значительное количество откладывается в большом сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами.
В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль играют нейтральные жиры - триглицериды, а пластическую осуществляют фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, которые выполняют функции структурных компонентов клеточных мембран, входят в состав липопротеидов, являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.
Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упаковываются в эпителиоцитах в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические сосуды поступают в кровоток. Под действием липопротеидлипазы эндотелия капилляров главный компонент хиломикронов - нейтральные триглицериды - расщепляются до глицерина и свободных жирных кислот. Часть жирных кислот может связываться с альбумином, а глицерин и свободные жирные кислоты поступают в жировые клетки и превращаются в триглицериды. Остатки хиломикронов крови захватываются гепатоцитами, подвергаются эндоцитозу и разрушаются в лизосомах.
В печени формируются липопротеиды для транспорта синтезированных в ней липидных молекул. Это липопротеиды очень низкой и липопротеиды низкой плотности, которые транспортируют из печени к другим тканям триглицериды, холестерин. Липопротеиды низкой плотности захватываются из крови клетками тканей с помощью липопротеидных рецепторов, эндоцитируются, высвобождают для нужд клеток холестерин и разрушаются в лизосомах. В случае избыточного накопления в крови липопротеидов низкой плотности, они захватываются макрофагами и другими лейкоцитами. Эти клетки, накапливая метаболически низкоактивные эфиры холестерина, становятся одними из компонентов атеросклеротических бляшек сосудов.
Липопротеиды высокой плотности транспортируют избыточный холестерин и его эфиры из тканей в печень, где они превращается в желчные кислоты, которые выводятся из организма. Кроме того, липопротеиды высокой плотности используются для синтеза стероидных гормонов в надпочечниках.
Как простые, так и сложные липидные молекулы могут синтезироваться в организме, за исключением ненасыщенных линолевой, линоленовой и арахидоновой жирных кислот, которые должны поступать с пищей. Эти незаменимые кислоты входят в состав молекул фосфолипидов. Из арахидоновой кислоты образуются простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Отсутствие или недостаточное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, заболеваниям кожи, бесплодию. Биологическая юность пищевых липидов определяется наличием в них незаменимыx жирных кислот и их усвояемостью. Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93 - 98%, говяжий - на 80 - 94%, подсолнечное масло - на 86- 90%, маргарин - на 94-98%.
Обмен углеводов
Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются промежуточные продукты - пентозы, которые входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов. Организм человека получает углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы).
Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму ее хранения - гликоген. Количество гликогена может составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь.
В течение первых 12 часов и более после приема пищи поддержание концентрации глюкозы крови обеспечивается за счет распада гликогена в печени. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза - синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г углеводов, из которых обычно 350 - 400 г составляет крахмал, а 50 - 100 r - моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.
нормы потребления жиров, белков и углеводов человека в сутки
пропорция 1-1-4
Белка - 1.5 на 1 кг веса (мин- 1г на кг веса)
Суточная норма на животные и растительные жиры в сумме не должна превышать 1г на 1кг веса тела. Причем, около половины потребляемых жиров должно быть растительного происхождения.
Жиров после 50 лет- ограничить 70г в сутки
Министерство образования науки РФ
ФГАОУ ВПО «Волгоградский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра биоинженерии и биоинформатики
Курсовая работа
По дисциплине «Физиология человека и животных»
на тему: «Особенности обмена жиров, белков и углеводов в зависимости от типов питания»
Волгоград 2013
Введение
ХХ век стал веком прогресса, а так же многих нововведений в жизни людей, но так же он стал и веком новых болезней. СПИД, венерические, психосоматические болезни вышли на первый план. В связи с этим часто в тени остается еще одна болезнь, связанная с прогрессом. Это - ожирение и, как бы это не казалось странным - дистрофия. В живой природе нам не встретить среди животных следов ожирения, исключая домашних животных, существование которых тесно связано с человеком.
Объяснением всему этому служит прогресс в социальной и экономической жизни организма. Ожирение было очень редким в примитивных обществах. В основном ожирение связывалось проблемами со здоровьем или проблемами гормонального характера. Во времена великих цивилизаций ожирение было атрибутом скорее хорошо обеспеченных, богатых людей, которые могли позволить себе более «обработанную пищу». В прошлом богатые, зажиточные люди были более тучными, нежели бедняки. Сегодня это картина имеет тенденцию меняться, тучных людей чаще можно встретить в наименее обеспеченных слоях населения, в то время как богатые стали чаще следить за своим внешним видом, и как следствие стали стройнее.
Но ведь это только тенденция, которая проявляется не везде. Ссылаясь на историю можно понять, что ожирение является побочным продуктом цивилизации (например Египет и Римская Империя), в наше время это явление особо ярко выражено в США, где по данным экспертов 64% населения - слишком тучные, а еще 20% - страдают ожирением.
Я занимаюсь спортом, стараюсь контролировать свое питание, пытаясь сделать его более рациональным и полезным. Поэтому я бы хотел узнать больше о различных процессах, которые происходят при метаболизме, узнать связь питания и обмена веществ.
Объектом исследования курсовой работы являются особенности обмена веществ.
Предметом являются различные типы питания.
Целью работы является изучение особенностей, связанных с обменом веществ при различных типах питания.
В связи с целью курсовой работы были выявлены следующие задачи:
Изучить особенности белков, жиров, углеводов.
Изучить основные современные типы питания.
Поставить опыт с изменением привычного типа питания.
Глава 1. Обмен веществ
Обмен веществ берет свое начало с поступления питательных веществ в ЖКТ, а так же воздуха в легкие.
Первым этапом метаболизма являются процессы расщепления углеводов, жиров и липидов. Расщепление происходит до аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, растворимых в воде. Химические превращения веществ, которые происходят в клетках, транспорт питательных веществ и кислорода к тканям, являются вторым этапом обмена веществ. Многие процессы осуществляются одновременно, например, такие как: расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма, синтез составных частей цитоплазмы, синтез ферментов и гормонов. В процессе расщепления веществ идет выделение энергии, которая расходуется для обеспечения процессов синтеза и работы как каждого органа по-отдельности, так и всего организма в целом. Последним этапом удаление продуктов распада клеток, транспорт и их выделение почками, потовыми железами, легкими и кишечником. В организме уравновешены процессы анаболизма и катаболизма. За счет процессов анаболизма обеспечивается рост, увеличение массы тела. Катаболические процессы ведут к потере массы тела, разрушение тканевых структур. Для того, чтобы восполнить те затраты, которые несет организм во время жизнедеятельности, необходимо обеспечивать его потреблением из внешней среды углеводами, белками и липидами, водой, минеральными солями и витаминами. Количество и пропорции питательных веществ должны соответствовать условиям существования организма и его общему состоянию. Важную роль в поддержании данного баланса играет выделительная система, которая очищает организм от продуктов конечного распада.
1.1 Обмен белков
Белки занимают среди всех органических элементов ведущее место, на них приходится более 50% массы всей клетки.
Весь обмен веществ обеспечивается работой ферментов, которые по своей природе являются белками. Все двигательные функции обеспечиваются благодаря сократительным белкам - актину и миозину.
Весь поступающий в организм белок имеет либо пластическое значение - восполнение и новообразование различных структурных компонентов клетки, либо энергетического значение- обеспечение организма энергией, которая образуется при расщеплении белков.
В тканях постоянно протекают процессы распада белка с выделением неиспользованных продуктов обмена и наряду с этим - синтез белков. Таким образом, белки находятся в непрерывном динамическом состоянии: происходит постоянное разрушение и обновление белков. Скорость распада и обновления белка колеблется и может происходить от нескольких минут до 180 дней (в среднем 80 дней).
Для нормального обмена белков необходимо поступление с пищей в организм различных аминокислот. Исключая ту или иную аминокислоту, изменяя количество поступления в организм аминокислот, можно судить о значении для организма тех или иных аминокислот. Десять из двадцати аминокислот (валин, лейцин, гистидин, триптофан, фениаланин, аргинин, метионин, изолейцин, треонин и лизин) называются незаменимыми и не могут синтезироваться человеческим организмом самостоятельно. Остальные десять аминокислот называются заменимыми и способны синтезироваться в организме. Часть аминокислот используется организмом как энергетический материал, т.е. подвергается расщеплению. Сначала образуется аммиак и кетокислоты, в результате дезаминирования и потере группы NH2. Аммиак, будучи токсичным веществом, обезвреживается в печени путем превращения в мочевину, а кетокислоты распадаются на CO2 и H2O.
Если отсутствуют незаменимые аминокислоты синтез белка резко нарушается, наступит отрицательный баланс азота, уменьшается масса тела, останавливается рост.
Не все белки обладают одинаковым аминокислотным составом, поэтому было введено понятие биологической ценности белков пищи. Белки, которые содержат весь набор аминокислот в таком количестве, которое обеспечивает нормальные процессы синтеза, являются белками биологически полноценными. Соответственно, белки, которые не содержат тех или иных аминокислот, либо содержат их в малом количестве, являются неполноценными.
В связи с этим еда человека должна быть не просто богата белками, она должна содержать не менее 30% белков с высокой биологической ценностью.
Биологическая ценность одного белка для разных людей отличается. Вероятно, этот фактор не является постоянным и может изменяться, в зависимости от изначального рациона, интенсивности физической деятельности, возраста, личных особенностей человека.
Азотистый баланс - это соотношение количества азота, который поступил в организм с пищей из вне и выделенного из него. О количестве белка, который подвергся распаду, судят по количеству азота, который был выведен из организма. В 100 г белка содержится 16 г азота. Т.е. выделение организмом 1 г азота соответствует 6,25 белка. За 24 часа из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е. 3,7 * 6,25 = 23 г - масса разрушившегося белка. [Агаджанян]
Чем больше белка поступает в организм, тем больше становится выделение азота из организма. При правильном питании у взрослого человека, азот, который поступает в организм равен выводимому из него. Такое состояние получило название азотистого равновесия. Азотистое равновесие возникает при значительных колебаниях содержания в пище белка.
Когда поступление азота превышает его выделение, то говорят о положительном азотистом балансе. При этом синтез преобладает над распадом. При увеличении массы тела всегда наблюдается положительный азотистый баланс. Он бывает во время роста организма, в период тяжелых силовых тренировок, во время беременности, после выздоровления от тяжелых заболеваний.
Белки в организме не откладываются в запас, поэтому если с пищей поступает большое количество белка, то часть идет на пластические цели, а остальной белок - на энергетические.
При белковом голодании даже в случаях, когда поступление в организм углеводов, жиров, воды, витаминов, минеральных солей достаточное, происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, которая зависит от того, что затраты тканевых белков, не компенсируются поступление в организм белков. Растущий организм особенно тяжело переносит белковое голодание, у которого в таком случае происходит еще и остановка роста .
1.2 Обмен липидов
Жиры и другие липиды (стерины, цереброзиды, фосфатиды и др.) относят к одной группе из-за схожих физико-химических свойств: они не растворяются в воде, но растворяются в органических растворителях (эфир, бензол, спирт ит.д.) Эта группа веществ так же важна для энергетического и пластического обмена. Пластическая роль состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и определяют их свойства. Жиры играют огромную энергетическую роль. Их теплотворная способность больше чем у углеводов и белков, более чем в два раза.
В основном жиры в организме содержаться в жировой ткани, маленькая часть входит в состав клеточных структур. Жировые капли в клетках - это запасной жир, который используется для энергетических потребностей.
Общее количество жира в организме здорового человека находится в пределах от 10 до 20 % от массы тела. У спортсменов, в соревновательный период эта доля может достигать 4,5%,а при паталогическом ожирении может достигать даже 50%.
Количество запасного жира зависит от многих факторов: от характера питания, величины расхода энергии при мышечной деятельности, возраста, пола человека.
При употреблении пищи, содержащей даже небольшое количество жира, в теле животных и человека жир все-таки откладывается в депо. Если в организм длительно и обильно поступает один вид жира, то может измениться видовой состав жира, откладывающийся в организме.
При обильном питании углеводами и малом количестве жиров, в пище синтез жира может идти за счет углеводов.
Процесс образования, отложения и мобилизации жира из депо регулируется эндокринной и нервной системами. Так, повышение концентрации глюкозы уменьшает распад триглицеридов и активизирует их синтез. При большом количестве углеводов в пище триглецериды запасаются в жировой ткани, при нехватке углеводов происодит расщепление триглицеридов.
Ряд гормонов сильно влияет на жировой обмен. Так, сильным жиромобилизующим действием обладают адреналин и норадреналин, поэтому длительная адреналинемия ведет к уменьшению жирового депо.
Глюкокортикоиды наоборот тормозят мобилизацию жира, за счет того, что несколько повышают уровень сахара в крови.
Научно доказано, что нервные влияния имеют прямое воздействие на обмен жиров. Симпатические влияния тормозят синтез триглецеридов и усиливают их распад. Парасимпатические, наоборот, способствуют накоплению жира.
Пищевые продукты, которые богаты липидами, содержат какое-то количество стеринов и фосфатидов, которые входят в состав клеточных структур, например, клеточных мембран, ядерного вещества, цитоплазмы.
Нервная ткань особенно богата фосфатидами, которые синтезируются в стенке кишечника и в печени.
Огромное значение имеют стерины, особенно холестерин, который входит в состав клеточных мембран, является источником желчных кислот, гормонов надпочечников, половых желез, витамина D. Но так же, холестерин играет ведущую роль в развитии атеросклероза.
Холестерин в крови находится внутри липопротеидов, за счет которых и осуществляется транспорт холестерина .
1.3 Обмен углеводов
Углеводы выполняют важнейшую энергетическую функцию и играют значимую роль в организме. Непосредственным источником энергии в организме является глюкоза крови. Возможность ее быстрого извлечения из депо, скорость распада и окисления обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при возрастающих затратах энергии во время эмоциональных возбуждений, при интенсивных мышечных нагрузках и в других случаях.
Уровень глюкозы в крови составляет 3,3 - 5,5 ммоль/л. ЦНС особенно чувствительна к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемия). Даже небольшая гипогликемия проявляется быстрой утомляемостью, общей слабостью. Если уровень глюкозы в крови снижается до 2,2 -1,7 ммоль/л, то наблюдаются такие симптомы как бред, потеря сознания, судороги, изменение просвета кожных сосудов, повышенное потоотделение. Данное состояние организма получило название «гипогликемической комы», все эти расстройства быстро удаляются введением в кровь глюкозы.
Гликоген печени является резервным, отложенным в запас углеводом. У взрослого человека его количество может достигать 150-200 г. При относительно медленном поступлении глюкозы в кровь, образование гликогена происходит достаточно быстро, поэтому после введения небольшого количества углеводов гипергликемия, т.е. повышение уровня глюкозы в крови, не происходит. Но если в организм поступает большое количество быстровсасывающихся и легкорасщепляющихся углеводов, то происходит быстрое увеличение уровня глюкозы в крови. Такую гипергликемию называют алиментарной или пищевой.
Если в организме полностью отсутствуют углеводы, то в организме они образуются из продуктов распада белков и жиров.
В крови по мере уменьшения количества глюкозы происходят расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь, именно благодаря этому и сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
В мышцах так же откладывается гликоген, тут его содержится около 1-2%. Количество гликогена в мышцах уменьшается во время голода и возрастает во время хорошего питания. Во время физической нагрузки под действием фосфорилазы происходит усиленное расщепление гликогена, который является одним «двигателей» мышечного сокращения.
В организме животных распад углеводов происходит как анаэробно до молочной кислоты, так и окисление продуктов распада углеводов до CO2 и Н2О.
Поддержание уровня глюкозы в крови на уровне 4,4-6,7 ммоль/л, является основным параметром регулирования углеводного обмена.
Еще в 1849 г. Клод Бернар показал, что укол продолговатого мозга (т.н. сахарный укол) в области дна 4 желудочка вызывает увеличение содержания сахара в крови. Такая же гипергликемия наблюдается и при раздражении гипоталамуса. Роль коры головного мозга в регуляции уровня сахара демонстрирует развитие гипергликемии у спортсменов перед важными соревнованиями, или у студентов в период сессии. Гипоталамус является центральным звеном регуляции углеводного обмена, а так же местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы.
Инсулин обладает выраженным влиянием на углеводный обмен, инсулин вырабатывается ?-клетками островковой ткани поджелудочной железы. Уровень сахара в крови снижается при введении инсулина. Это происходит за счет повышения потребления глюкозы тканями организма и за счет усиления синтеза гликогена в печени и мышцах. Единственным источником понижения уровня глюкозы в крови является именно инсулин.
Увеличение уровня сахара в крови возникает при действии многих гормонов. Это адреналин- гормон мозгового слоя надпочечников; трийодтиронин и тироксин - гормоны щитовидной железы; глюкокортикоиды-корковый слой надпочечников; глюкагон, который продуцируется ?-клетками поджелудочной железы. Эти гормоны, в связи с однонаправленноcтью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом часто объединияют под понятием «контринсулярные гормоны» .
Глава 2. Основные типы питания человека
Всеядность (лат. omnivorae или лат. omniphagae) или Эврифаги (от др.-греч. ????? - «широкий» + др.-греч. ????? - «любитель поесть») - способность организма употреблять как растительную, так и животную пищу. Человек причисляется к разряду всеядных по биологическому определению. Нужно сказать, что нет ни одного аргумента в пользу того, что человек по своей природе исключительно травояден, тем не менее в основном вегетарианцы пытаются поставить под сомнение этот факт. Всеядность человека основана на его анатомии и физиологии. Люди также относятся к всеядным,хотя сам этот термин означает буквально "пожирать все" - всеядные не могу съесть "все", а только то, легкодоступно и имеет определенную питательную ценность
Ученые убеждены, что человек не может быть исключительно мясоедом или вегетарианцем. К примеру, ближайший родственник человека - шимпанзе, чей геном совпадает с человеческим на 95%, употребляет не одну растительную пищу, а еще и насекомых, и яйца, и птиц, и мелких животных. Человеку пришлось употреблять разнообразную пищу в борьбе за существование, за выживание вида. Именно способность питаться практически любым видом пищи позволила человеку занять обширные территории, свободно мигрировать, и при этом не сильно зависеть от природных пищевых ресурсов.
Анатомические особенности так же говорят о всеядности человека. Если обратить внимание на зубы у человека, то хорошо заметно разделение на коренные зубы, направленные на перетирание грубой пищи и на «хищнические» клыки. Пища находится в кишечника дольше, чем у хищников, что связано с более длинным кишечником.
А это означает, что человек способен переварить не только мясную пищу, но и более грубую растительную еду с клетчаткой.
Необходимо отметить, что при питании сугубо животной пищей, организм сильно закисляется, клетки тела зашлаковываются и начинают погибать. Необходимо питаться и растительной и животной пищей в разумных количествах, чтобы сохранить кислотно-щелочное равновесие, чтобы развиваться и жить гармонично .
Приверженцы раздельного питания считают, что переваривание значительно затрудняется, если в желудок попадают продукты, которые плохо совместимы друг с другом. Затем плохо переваренная пища откладывается в организме в виде, токсинов, шлаков и жира. Основывается теория на том, что для расщепления углеводов необходима щелочная среда, а для белков - кислая.
Какие-то из веществ усвоятся хуже, если мы одновременно будем употреблять пищу, содержащую достаточно большое количество белков и углеводов. Например, фрукты, съеденные на пустой желудок покидают его уже через 15-20 минут, а если они были съедены после мяса, то могу задерживаться в желудке достаточно длительное время, при этом так же могут наблюдаться процессы гниения, брожения.
В итоге пища поступает в нижние отделы пищеварительного тракта плохо переваренной, а это может привести к отложению жира, к повышенной нагрузке на весь организм. Скапливаясь в толстой кишке, непереваренные остатки пищи могут стать причинами каких-либо заболеваний, а так же запоров. Как утверждают приверженцы данного типа питания - переход на раздельное питание может устранить все эти проблемы. Основываясь на теории раздельного питания, все продукты можно разделить на несколько групп, если продукты относятся к одной группе, то они хорошо совместимы друг с другом, и их совместное употребление не наносить вреда организму.
2.2 Низкоуглеводное питание
Принцип низкоуглеводного питания основан на сокращении потребления в рационе углеводов. В наше время, многие диеты основаны на этом принципе. Теория о связи потребления углеводов, их воздействие на уровень сахара в крови лежат в основе принципе питания с резким уменьшением углеводов.
У здорового человека есть определенный предел уровня глюкозы в крови. Два гормона (инсулин и глюкагон), которые вырабатываются поджелудочной железой, поддерживают уровень сахара на должном уровне.
Если уровень сахара в крови резко падает, то вырабатывается глюкагон, а если повышается, то вырабатывается инсулин. Можно сказать, что инсулин ответственен за доставку и распределение сахара ко всем системам человеческого организма.
У современных людей сахар в крови почти всегда резко повышается из-за того, чему способствует некачественная пища и не рациональное питание. В пище слишком много легко усвояемых углеводов. Инсулин некоторую часть глюкозы способен отправлять в кровь, а излишки идут в жировые запасы.
Цель низкоуглеводного питания - достичь состояния кетоза, которое возникает при малом количестве углеводов в организме. Организм начинает использовать жировые клетки для поддержания жизнедеятельности, т.к. у него нет другого источника энергии. Эту энергию организм получает в результате расщепления жировых клеток. Все бодибилдеры перед выступлениями прибегают к низкоуглеводному питанию, чтобы «просушиться» и убрать лишние жировые отложения. Но нужно понимать, что такое питание пригодно только лишь в соревновательный период, т.к. долговременное ограничение углеводами может плохо сказаться на общем состоянии организма и на показателях.
Приверженцы низкоуглеводного питания считают, что такой тип питания является традиционным, изначальным для человечества. Еще в древности, до нашей эры, человек питался в основном мясом животных. Лишь маленькую долю в его рационе составляла растительная пища, которая была в основном из сложных углеводов. Только после огромного промежутка времени человек сумел изымать из растений быстроусвояемые углеводы, которые ведут к повышению уровня глюкозы. Человек стал производить белую муку, сахар из свеклы и тростника и.т.д.
Низкоуглеводное питание добивалось своего признания на протяжении всего 20 века. Его применяли в качестве борьбы с эпилепсией, сахарным диабетом, сердечными заболеваниями. Исследования доказали, что повышению массы тела ведут не только т.н. быстрые, но и медленные углеводы. Так что главным постулатом низкоуглеводного питания является численное сокращение любых углеводов в суточном рационе .
2.3 Вегетарианство
Вегетарианство (от латинского vegetabilis - растительный), система питания, которая исключает из употребления человеком продукты животного происхождения, включая рыбу и птицу. Приверженцы вегетарианства утверждают, что исключительно растительная пища является естественным питанием человека. Данное направление имеет свое разделение на подтипы.
Лактово-вегетарианство.
Лактово-вегетарианство отрицает употребление мяса, морепродуктов и рыбы. Разрешается потребление любых молочных продуктов, яиц и меда. Такая система питания самая распространенная в вегетарианстве.
Лактово-вегетарианцы опираются в первую очередь на этические соображения и убеждения. Так, например, исключаются из употребления некоторые виды сыров, для изготовки которых применяют сычуг животного происхождения.
Лакто-вегетарианство.
Лакто-вегетарианство - отличается от предыдущего типа запретом на употребление куриных яиц.
Приверженцы данного типа считают, что когда человек ест яйцо, то убивает зародыш, что ничем не лучше поедания уже взрослого животного.
Ово-вегетарианство.
Ово-вегетарианство - такой тип при котором разрешается употребление яиц и меда, но при этом любые виды продуктов молочного происхождения запрещаются. Основываются они на том, что в современном производстве яйца получают неоплодотворенными, а это значит, что даже потенциально яйца не являются живыми существами.
Веганство.
Веганство - самый строгий вид вегетарианства. Приверженцы данного вида не допускают никаких послаблений. исключаются абсолютно все продукты животного происхождения, так нельзя есть мясо, рыбу, морепродукты, молочные продукты, яйца и даже мед. Так же следует исключить одежду из меха и кожи, желатин, глицерин, а так же продукцию, которая тестируется на животных.
Нужно отметить, что с физиологической точки зрения вполне допустим только третий вид питания, который способен покрыть потребности организма в питательных веществах.
Вегетарианство начало развиваться в Европе в 19в. в странах, где растительная пища была наиболее доступной провизией. В России вегетарианство прижилось несколько позже, в основном среди религиозных сект.
Придерживаясь вегетарианства, человек потребляет около 300 видов корнеплодов, овощей, около 600 видов фруктов и большое количество видов орехов. Орехи, бобовые, шпинат, пшеница, цветная капуста служат источниками протеина. Различные растительные масла являются источником жиров - подсолнечное, льняное, конопляное, кокосовое, ореховое, миндальное, оливковое и др. .
2.4 Сыроедение
Такая система питания <#"justify">Глава 3. Влияние типов питания на обмен веществ
3.1 Влияние низкоуглеводной диеты на обмен веществ
Т.к. углеводы не поступают в организм, жиры эмульгируются, дальше идет их липолиз, расщепление до жирных кислот и глицерина. Энергия для жизнедеятельности образуется за счет ?-окисления. Для попадания в клетку, жирные кислоты активизируются, образованием ацил-КоА. Для этого процесса нужны две ангидридные связи АТФ, богатые энергией.
Активированные жирные кислоты попадают в матрикс митохондрий в виде ацилкарнитина, являющийся трансмембранным переносчиком.
В митохондриальном матриксе путем окислительного цикла реакций происходит деградация жирных кислот, во время которого постепенно отщепляются C2- звенья. Такое отщепление всегда начинается с карбоксильного конца, между С2 (?-атомом) и С3(?-атомом). Имено по этой причине такой цикл деградации реакций получил название ?-окисления.цикл должен продолжаться многократно, для полной деградации длинноцепочечной жирной кислоты. Ацетил - КоА, переносится на оксалоацетат с образованием цитрата. Т.о. даже в организме недостаточно углеводов, то происходит процесс образования ацетил - КоА, который является топливом для образования энергии в цикле Кребса.
Долгое нахождения организма в состоянии углеводной недостаточности ведет к гипогликемии, возникают сонливость, слабость, головокружение и головные боли, тошнота, потливость. На фоне недостатка углеводов наблюдается повышенное потребление белка в организме, что ведет к сильной нагрузке на печень и почки продуктами распада, наблюдается перенапряжение секреторной функции пищеварительного тракта, происходит усиление гнилостных процессов, накопление продуктов азотного обмена, со сдвигом в кислую сторону. Большое количество белка, ведет к накоплению в организме пуринов - мочевой кислоты, что увеличивает вероятность мочекаменной болезни.
Влияние Вегетарианства и сыроедения на обмен веществ. При потреблении только растительной и сырой пищи, организм не насыщается такими важными для него полноценными белками. Хотя в растениях и содержаться белки, они являются неполноценными(т.е. отсутствуют те или иные незаменимые аминокислоты, которыесодержаться в рыбе, молоке, яйцах и мясе), так же стоит отметить, что растительные белки усваиваются организмом хуже.
Особенно часто при данных типах питания наблюдается недостаток метионина, триптофана и лизина. Триптофан важен для роста, поддержания обмена веществ и улучшения азотистого равновесия. Лизин нужен для обеспечения роста, кроветворения. Метионин препятствует ожирению, накоплению жира в печени.
3.2 Роль белков в обмене веществ
Недостаточное потребление белков может привести к дистрофии, т.к. организм человека не способен синтезировать белки из неорганических веществ, тем самым расщепляя свои собственные. Так же недостаток белка ведет к замедлению роста. Так же стоит сказать, что белки являются гормонами и ферментами, ускоряя обменные процессы и выполняя регуляторную функцию. Поэтому недостаток белков ведет к нарушению обменных процессов.
Большое значение белок играет в деятельности ЦНС. Дефицит белка может привести к снижению работоспособности и внимания. Нехватка белка в пище приводит к изменениям эндокринной системы, понижению барьерной функции.
3.3 Недостаток жиров в организме
Жиры - это очень ценный энергетический материал.
Жиры входят в состав клеток, являются основным компонентом клеточной мембраны, обеспечивают всасывание из кишечника многих минеральных веществ.
Поэтому можно сделать вывод, что нехватка жиров приводит к ненормальному развитию клеток в организм, станет невозможным всасывание жирорастворимых витаминов, будет наблюдаться нехватка энергии в организме.
Большое количество растительной пищи может привести в переизбытку клетчатки, наступит перегрузка кишечника.
Т.о. можно сделать вывод, что вегетарианство и сыроедство нельзя рекомендовать в качестве постоянного питания .
Раздельное питание
Данная теория пытается дать ответ на вопрос о том, как нужно питаться правильно. По сравнению с другими системами питания, данная теория рассматривает процесс пищеварения наиболее полно.
Теория раздельного питания опирается на основное правило: т.к. для того, чтобы переварить одни продукты необходима кислая среда, а другие - щелочная, то нужно разделить приемы пищи именно по этому критерию, что позволит лучше переварить и усвоить пищу лучше, позволит ускорить обмен веществ.
Специлисты диетологи относятся к данному типу питания довольно скептически, указывая, что рациональность раздельного питания нельзя объяснить процессами брожения и гниения, ведь при нормальной работе ЖКТ и отсутствии ферментной недостаточности загнивание просто невозможно.
Е. Чедия считает: «Желудок человека устроен так, чтобы переваривать смешанную пищу, а не отдельные её виды по очереди».
Раскритиковала систему раздельного питания и доктор медицинских наук, профессор НИИ питания РАМН Л.С. Василевская, которая отметила, что гипотезы, которые лежат в основе данной системы питания не согласуются с истинными.
При раздельном питании организму человека приходится постоянно вырабатывать секреты для улучшения нормального всасывания питательных веществ из кишечника, а это является дополнительной нагрузкой на ЖКТ .
Глава 4. Экспериментальная часть
4.1 Экспериментальное определение изменения обмена веществ в связи с изменением типа питания
питание тип белок обмен
Цель работы: выявить на личном примере, какие изменения организма будут наблюдаться в результате изменения типа питания.
Условия опыта: под наблюдением в течении 10 дней будут находится два студента (включая автора работы). Обязательным условием является изменение привычного типа питания, при сохранении физической активности.
Ход работы: в первый день опыта оба испытуемых подвергаются контрольному взвешиванию. Для каждого составляется индивидуальный рацион, у каждого из участников эксперимента будут отличаться типы питания. Предварительно рассчитывается примерный расходуемый и потребляемый калораж. После 5 и 10 дней соответственно делаются контрольные измерения для чистоты исследования. На основе опыта делается вывод по каждому из испытуемых, о том, как в течение десяти дней измененный рацион повлиял на организм.
Испытуемый №1
Исходный вес 63,7 кг.
Исходный тип питания - всеядность с преобладанием в рационе белковой пищи, сложных углеводов, фруктов и овощей. Маленькое потребление сладкой и жирной пищи (исключая жирную рыбу).
Физическая активность: 3 дня в неделю посещение тренажерного зала по 1,5 часа за тренировку, 1 день в неделю игра в футбол 1,5 часа.
Примерный ежедневный рацион.
Чай, пачка творога 200 г (202 ккал), 50 г ржаного хлеба (107 ккал).
Яблоко 150 г (60 ккал) + протеиновый коктейль (145 ккал).
г риса (323 ккал), 50 г хлеба (107 ккал), грудка куриная 100 г (137 ккал).
Протеиновый коктейль (145 ккал).
Грудка куриная 200 г (274 ккал), 200 г томатов (40 ккал).
г творога (202 ккал).
Итого: 1740 ккал в день и 17400 ккал за десять дней.
Примерный новый рацион: к тому типу питания, который есть - каждый день прибавляется 200 г молочного шоколада (547 ккал), так же вместо варенного риса теперь в рацион входит жаренная картошка, а вместо куриной грудки - котлеты (250 ккал в обед и 500 на ужин).
Итого: 1740 - (323+274+137) + (320 + 250 + 500+ 547*2) = 3123 ккал в день и 31230 ккал за десять дней.
Расходуемое количество калорий:
В дни тренировок: 3000 ккал
В день игры в футбол: 2500 ккал
В дни, свободные от занятий спорта: 2100 ккал
Итого за десять дней было проведено 5 тренировок и 2 игры в футбол, 3 дня были свободны от спорта.
Итого:3000*5+2500*2+2100*3=26300 ккал
Испытуемый №2.
Исходный вес 77, 7 кг
Исходный тип питания - всеядность с преобладанием в рационе жирной пищи(салатов на майонезе, пельменей с майонезом, картошки ит.д.) и сладкой, углеводной пищи.
Физическая активность: низкая физическая активность, сидячий образ жизнедеятельности, раз в неделю бег по пересеченной местности.
Примерный ежедневный рацион: примерный рацион по пунктам разложить достаточно сложно, т.к. каждый день отличается от последующего, тем не менее можно сделать общий список:3 пирожка с картошкой (307*3), чай с сахаром (120 ккал), пельмени с майонезом (400 ккал), 400 г белого хлеба (900), 200 г шоколада (547), бананы (200), котлеты (500), 1 л молока (580).
Итого в среднем: 4468 ккал в день и 44680 ккал за 10 дней
Новый тип питания - вегетарианство.
Новый примерный рацион:
Ржаной хлеб 50 г (107 ккал), два яйца (170 ккал).
Яблоко 150 г (60 ккал), банан (100 ккал).
Гречка (330 ккал), хлеб ржаной (107 ккал).
Рис (323 ккал), хлеб ржаной 50 г (107 ккал).
Молоко цельное 200 г (120 ккал).
Итого: 1424 ккал в день и 14240 ккал за десять дней.
Результаты эксперимента:
Испытуемый №1. После 5 дней опыта отмечается рост массы тела, которая теперь составляет 64,9. В момент окончания опыта вес испытуемого остановился на отметке 66, 7 кг. Испытуемый отмечает рост потоотделения (особенно во время тренировок), рост мочеиспускания и каловых масс.
Испытуемый №2. После 5 дней опыта отмечается спад массы тела до 75, 9 кг, а после 10 дней вес тела составил уже 74,1 кг. Испытуемый отмечает снижение потоотделения и тяжести в животе, уменьшения мочеиспускания и каловых масс.
Заключение
Чтобы не было проблем с лишним весом, обменов веществ, со здоровьем следует рационально питаться. Рациональное питание - это процесс поступления в организм веществ, с их последующим усвоением, которые необходимы для того, чтобы покрыть пластические и энергетические затраты, для обновления и построения тканей и регуляции функций. Организму для нормального развития, роста и жизнедеятельности необходимы жиры, белки, углеводы, минеральные соли и витамины в достаточном для него количестве.
Основными принципами рационального питания являются:
) За сутки человек должен съесть примерно такое же количество калорий, сколько потратил в результате физической активности;
) Соотношение белков, липидов и углеводов примерное должно составлять 1: 1,2: 4, 6, тогда в организме все важные вещества будут рационально использоваться, не будет возможностей для нарушения обмена веществ;
) В питании должен быть определенный режим, желательно кушать в одно и то же время. Не стоит забывать, что завтрак должен стать основным приемом пищи, тогда как вечером лучше воздержаться от употребления жирных и сладких продуктов;
) В употребляемой пище должно быть разнообразие, т.к. организм должен получать все необходимые для роста и развития вещества;
) В еде должна быть умеренность, не стоит переедать, это может привести к ухудшению обмена веществ.
По результатам эксперимента можно сделать вывод, что у испытуемого №1 обмен веществ после изменения рациона ухудшился, что привело к набору массы тела, у испытуемого №2 напротив - обмен веществ стал проходить быстрее, о чем говорит уменьшение массы тела.
Список литературы
1.Вегетарианство. Загадки и уроки. Польза и вред. Жолондз М.Я., 1999
2.Основы физиологии человека. Агаджанян Н.А. Второе издание, исправленное; М., РУДН 2001.
.Раздельное питание в России. В.Н. Маркова, Минск, «Литература», 1998.
.Физиология человека. Том второй. Под редакцией В.М. Покровского; М. Медицина 1997.
5.Влияние диет на обмен веществ// Элетронный ресурс//
Низкоуглеводная диета// Электронный ресурс//
Основные типы питания// Электронный ресурс
Раздельное питание//электронный ресурс//
Сыроедение// электронный ресурс//
Углеводы, жиры и белки - источники энергии для человека// Электронный ресурс
ОБМЕН БЕЛКОВ, ЖИРОВ И УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ.
1. Общая характеристика обмена веществ в организме.
2. Обмен белков.
3. Обмен жирова.
4. Обмен углеводов.
ЦЕЛЬ: Представлять общую схему обмена веществ в организме, обмен белков, жиров, углеводов и проявления патологии этих видов обмена.
1. Поступив в организм, молекулы пищевых веществ участвуют во множестве различных реакций. Эти реакции, а также остальные химические проявления жизнедеятельности называются обменом веществ, или метаболизмом. Пищевые вещества используются в качестве сырья для син-теза новых клеток или окисляются, доставляя организму энергию.Часть этой энергии необходима для непрерывного построения новых тканевых компонентов, другая расходуется в процессе функционирования клеток: при сокращении мышц, передаче нервных импульсов, секреции кле-точных продуктов. Остальная энергия освобождается в виде тепла.
Процессы обмена веществ разделяют на анаболические и катаболические. Анаболизм (ассимиляция) - химические процессы, при которых простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных,что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизм (диссимиляция) - расщепление сложных веществ, приводящее к освобождению энергии, при этом происходит разрушение протоплазмы и расходование ее веществ.
Сущность обмена веществ:1)поступление в организм из внешней среды различных питатель-ных веществ;2)усвоение и использование их в процессе жизнедеятельности как источников энергии и материала для построения тканей;3)выделение образующихся продуктов обмена во внешнюю среду.
Специфические функции обмена веществ:1) извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии органических веществ;2) превращение экзогенных веществ в строительные блоки, т.е.предшественники макромолекулярных компонентов клетки;3) сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из этих блоков;4) синтез и разрушение биомолекул, необходимых для выполнения различных специфических функций данной клетки.
2. Обмен белков - совокупность пластических и энергетических процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот и продуктов их распада. Белки - основа всех клеточ-ных структур, являются материальными носителями жизни. Биосинтез белков определяет рост, развитие и самообновление всех структурных элементов в организме и тем самым их функциональную надежность. Суточная потребность в белках (белковый оптимум) для взрослого человека составляет 100-120 г (при трате энергии 3000 ккал/сутки). В распоряжении организма должны быть все аминокислоты (20) в определенном соотношении и количестве, иначе белок не может быть синтезирован. Многие составляющие белок аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, лизин,метионин, треонин, фенилаланин, триптофан) не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей (незаменимые аминокислоты). Другие аминокислоты могут быть синтезированы в организме и называются заменимыми (гистидин,гликокол,глицин,аланин, глутаминовая кислота, пролин, оксипролин, серии, тирозин, цистеин, аргинин,).Белки делят на биологически полноценные (с полным набором всех незаменимых аминокислот) и неполноценные (при отсутствии одной или нескольких незаменимых аминокислот).
Основные этапы обмена белков:1) ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот и всасывание последних;2) превращение аминокислот;3) биосинтез белков;4) расщепление белков; 5) образование конечных продуктов распада аминокислот.
Всосавшись в кровеносные капилляры ворсинок слизистой оболочки тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене поступают в течень,где они немедленно используются, либо задерживаются в качестве небольшого резерва. Часть аминокислот остается в крови и попадает в другие клетки тела, где они включаются в состав новых белков. Белки тела непрерывно расщепляются и синтезируются заново (период обновления общего белка в организме - 80 дней). Если пища содержит больше аминокислот, чем необходимо для синтеза клеточных белков, ферменты печени отщепляют от них аминогруппы NH2, т.е. производят дезаминирование. Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с СО2, образуют из них мочевину, которая переносится с кровью в почки и выделяется с мочой. Белки не откладываются в депо, поэтому белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров, - не резервные, а ферменты и структурные белки клеток.
Нарушения обмена белков в организме могут быть количественные и качественные. О количественных изменениях белкового обмена судят по азотистому балансу, т.е. по соотношению количества азота, поступившегo в организм с пищей и выделенного из него. В норме у взрослого человека при адекватном питании количество введенного в организм азота равно количеству, выведенного из организма (азотистое равновесие). Когда поступление азота превышает его выде-ление, говорят о положительном азотистом балансе, при этом происходит задержка азота в орга-низме. Наблюдается в период роста организма, во время беременности, при выздоровлении.. Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего, говорят об отрицательном азотистом балансе.Он отмечается при значительном снижении содержания белка в пище (белковом голодании).
3. Обмен жиров - совокупность процессов превращения липидов (жиров) в организме. Жиры являются энергетическим и пластическим материалом, входят в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов (10-30% массы тела). Основная масса жиров - нейтральные липиды (триглицериды олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и других высших жирных кислот). Суточная потребность в жирах для взрослого человека 70-100 г. Биологическая ценность жиров определяется тем, что некоторые ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), необходимые для жизнедеятельности, являются незаменимыми (суточная потребность 10-12 г).и не могут образовываться в организме человека из других жирных кислот, поэтому они должны обязательно поступать с пищей (растительные и животные жиры).
Основные этапы жирового обмена:1) ферментативное расщепление жиров пищи в желудочно-кишечном тракте до глицерина и жирных кислот и всасывание последних в тонком кишечнике; 2) образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника и в печени и транспорт их кровью;3) гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран ферментом липопротеидлипазой, всасывание жирных кислот и глицерина в клетки, где они используются для синтеза собственных липидов клеток органов и тканей. После синтеза липиды могут подвергаться окисле-нию, выделяя энергию, и превращаться в конечном итоге в углекислый газ и воду (100 г жиров дает при окислении 118 г воды). Жир может трансформироваться в гликоген, а затем подвергаться окислительным процессам по типу углеводного обмена. При избытке жир откладывается в виде запасов в подкожной клетчатке, большом сальнике, вокруг некоторых внутренних органов.
С пищей, богатой жирами, поступает некоторое количество липоидов (жироподобных веществ) - фосфатидов и стеринов. Фосфатиды необходимы организму для синтеза клеточных мембран, они входят в состав ядерного вещества, цитоплазмы клеток. Фосфатидами особенно богата нервная ткань. Главным представителем стеринов является холестерин. Он также входит в состав клеточных мембран, является предшественником гормонов коры надпочечников, половых желез, витамина D, желчных кислот. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, служит изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение нервных импульсов. Нормальное содержание общего холестерина в плазме крови 3,11-6,47 ммоль/л.
4. Обмен углеводов - совокупность процессов превращения углеводов в организме. Углеводы являются источниками энергии для непосредственного использования (глюкоза) или образуют депо энергии (гликоген), являются компонентами сложных соединений (нуклеопротеиды, глико-протеиды), используемых для построения клеточных структур.Суточная потребность 400-500 г.
Основные этапы углеводного обмена: 1) расщепление углеводов пищи в желудочно-кишеч-ном тракте и всасывание моносахаридов в тонком кишечнике;2) депонирование глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах или непосредственное ее использование в энергетических целях; 3) расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь по мере ее убыли (мобилизация гликогена);4) синтез глюкозы из промежуточных продуктов (пировиноградной и молочной кислот) и неуглеводных предшественников;5) превращение глюкозы в жирные кислоты; 6) окисление глюкозы с образованием углекислого газа и воды.
Углеводы всасываются в пищеварительном канале в виде глюкозы, фруктозы и галактозы. Они поступают по воротной вене в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, накапливающуюся в виде гликогена. Процесс синтеза гликогена в печени из глюкозы называется гликогенезом (в печени содержится в виде гликогена 150-200 г углеводов). Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, используясь как основной энергетический материал и как компонент сложных соединений (гликопротеиды, нуклеопротеиды).
Глюкоза является постоянной составной частью (биологической константой) крови. Содержание глюкозы в крови в норме 4,44-6,67 ммоль/л, при увеличении ее содержания (гипергликемии) до 8,34-10 ммоль/л она выводится с мочой в виде следов. При понижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) до 3,89 ммоль/л появляется чувство голода, до 3,22 ммоль/л - возникают судороги, бред и потеря сознания (кома). При окислении глюкозы в клетках для получения энергии она в конечном итоге превращается в углекислый газ и воду. Распад гликогена в печени до глюкозы - гликогенолиз. Биосинтез углеводов из продуктов их распада или продуктов распада жиров и белков - гликонеогенез. Расщепление углеводов при отсутствии кислорода с накоплением энергии в АТФ и образованием молочной и пировиноградной кислот - гликолиз.
Когда поступление глюкозы превышает потребность, печень превращает глюкозу в жир, который откладывается про запас в жировых депо и может быть использован в будущем как источ-ник энергии. Нарушение нормального обмена углеводов проявляется повышением содержания глюкозы в крови. Постоянная гипергликемия и глюкозурия, связанная с глубоким нарушением углеводного обмена наблюдается при сахарном диабете. В основе болезни лежит недостаточность инкреторной функции поджелудочной железы. Вследствие недостатка или отсутствия инсулина в организме нарушается способность тканей использовать глюкозу, и она выводится с мочой..
