Обмен и специфический синтез в организме жиров, углеводов, белков. Саморегуляторный механизм обмена питательных веществ

Обмен белков

Основные функции:

1. структурная (пластическая);

2. каталитическая (ферменты);

3. сократительная;

4. защитная (антитела);

5. регуляторная (пептидные гормоны);

6. транспортная (мембранные белки-переносчики, сывороточные альбумины, гемоглобин).

Закономерности и особенности метаболизма:

· Около половины аминокислот (8 из 20) не могут синтезироваться в организме (незаменимые аминокислоты). Синтез остальных (заменимые) возможен только на основе соответствующих α-кетокислот (являются промежуточными продуктами обмена углеводов и липидов).

· В организме отсутствуют депо белков и аминокислот, все белки либо включены в конструкцию тех или иных биоструктур, либо задействованы на выполнение определенных физиологических функций. Поэтому при недостаточном поступлении белков в организм происходит частичное разрушение белковых компонентов клеточных и неклеточных структур до аминокислот, которые идут на синтез жизненно необходимых белков

Характеристика белков как пищевых субстратов.

Белки подразделяют на полноценные (содержат полный набор незаменимых аминокислот; легко перевариваются) и неполноценные (отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот, содержат антиферментные, антивитаминные и аллергизирующие факторы).

Животные белки более предпочтительны для питания по сравнению с растительными, так как они легче усваиваются и по своему аминокислотному составу ближе к тканевым белкам человека.

Энергетическая ценность белков составляет 17,6 кДж/г; суточная потребность в белке равна 80-100г

Расщепление пищевых белков начинается в желудке (под действием пепсина) и завершается в тонкой кишке под действием панкреатических (трипсина и химотрипсина) и кишечных (пептидаз и олигопептидаз) ферментов. При этом деградация белков происходит последовательно в полости кишки, в слое слизистых наложений и в щеточной кайме кишечного эпителия. Продуктами расщепления являются олигопептиды и аминокислоты, которые и подвергаются всасыванию (за сутки – более 100 г). Из этих продуктов в клетках тканей и органов синтезируются разнообразные специфические для организма белки, время жизни которых варьирует в широких пределах, но в среднем составляет около 80 дней. По истечении этого срока белки подвергаются разрушению под действием лизосомальных гидролаз до аминокислот, часть которых реутилизируется, а часть окисляется до конечных продуктов – мочевины и мочевой кислоты

Оценка состояния белкового обмена в целом (на уровне организма) производится на основании определения азотистого баланса. Дело в том, что весь азот, поступивший с белковыми компонентами пищи, через некоторое время выделяется с мочой в виде мочевины и мочевой кислоты. В норме у взрослого человека эти потоки азота уравновешены. Из поступившего в организм азота около 0,03-0,05 г на 1 кг массы тела в сутки идет на компенсацию потерь белка в результате изнашивания тканей. Положительный азотистый баланс (преобладание потребления над выделением) наблюдается при интенсивном росте организма или при беременности, отрицательный (преобладание выделения над потреблением) – при голодании и некоторых болезнях (злокачественных опухолях и др.).

 

Обмен липидов

Основные функции:

1. структурная (составляют матрицу биомембран);

2. энергетическая;

3. регуляторная (стероидные гормоны – производные холестерина);

4. являются источником эндогенной воды;

5. участвуют в теплообмене (формируют теплоизолирующие слои).

Характеристика липидов как пищевых субстратов.

Жиры животного и растительного происхождения существенно различаются. Жиры животного происхождения представлены, в основном, триглицеридами, в состав которых входят насыщенные жирные кислоты (тугоплавкие: стеариновая, пальмитиновая и др.). Триглицериды растений содержат ненасыщенные жирные кислоты (легкоплавкие: линолевая, линоленовая, олеиновая, арахидоновая и др.). Еще одно отличие растительных липидов – высокое содержание фосфатидов (лецитина, сфингомиелина и др.), играющих важную роль в деятельности НС. В состав пищевого жира также входят жизненно необходимые стерины – витамин D2 и холестерин – исходный субстрат для биосинтеза желчных кислот и стероидных гормонов.

Биологическая ценность липидов пищи определяется наличием ненасыщенных жирных кислот, скоростью переваривания и всасывания.

Энергетическая ценность жиров составляет 38,9 кДж/г.

Суточная потребность в жирах равна 80-100 г; при этом следует иметь виду:

· лучше использовать нерафинированные масла (при очистке теряются некоторые ценные компоненты, в частности, фосфатиды);

· кратковременное нагревание животных жиров при обжарке продуктов допустимо и желательно, так как повышает усвояемость тугоплавких липидов, в то время как растительных - нет, поскольку приводит к разрушению полиненасыщенных жирных кислот;

· длительная или многократная термическая обработка жиров при температуре свыше 200оС сопровождается не только деградацией многих ценных факторов (витаминов и др.), но также приводит к накоплению токсичных и канцерогенных веществ.

Метаболизм липидов в организме начинается с гидролиза пищевого жира под действием липолитических ферментов поджелудочной железы и кишечного сока. Этот процесс протекает в несколько этапов, каждый из которых катализируется определенными ферментами и имеет свою топографию (полость тонкой кишки – слой слизистых наложений – щеточная кайма энтероцитов). Конечными продуктами расщепления липидов являются жирные кислоты, моноацилглицерины, жирные кислоты, фосфатидная кислота и др. Часть их всасывается непосредственно в кровь, другие поглощаются клетками кишечного эпителия, внутри которых происходит ресинтез специфических для человека липидов. Эти липиды в виде особых комплексов с липопротеидами поступают в лимфатические сосуды кишечника, а из них – в кровеносное русло. В тканях липиды и составляющие их химические компоненты могут подвергаться окислению до конечных продуктов (диоксид углерода и вода), выделяя полезную энергию, участвовать в различных пластических процессах (биосинтезе фосфолипидов, гликолипидов, сфингомиелинов и др.) или превращаться в углеводы (в частности, гликоген)

Обмен углеводов.

Основные функции:

1. энергетическая,

2. структурная (входит в структуру макромолекул, клеточной оболочки, СТ),

3. резервная,

4. осморегулирующая (обеспечивает равновесное распределение воды между клетками и межклеточным пространством),

5. защитная (в составе слоя слизи, покрывающего эпителии).

Характеристика липидов как пищевых компонентов. В пищевых продуктах углеводы представлены в основном полисахаридами (целлюлоза, крахмал), дисахаридами (сахароза, фруктоза) и моносахаридами (глюкоза). Употребление в пищу высокоочищенного белого сахара (рафинада) нежелательно, т.к. он лишен многих ценных БАВ, присутствующих в исходном сырье (сахарная свекла, сахарный тростник), быстро всасывается в кровь и вызывает выработку избыточного количества инсулина (является чрезмерным раздражителем для эндокринного аппарата поджелудочной железы). Гиперпродукция инсулина сопровождается аномальным снижением уровня глюкозы в крови, что клинически проявляется быстрой утомляемостью, бессонницей, головными болями, расстройством пищеварения, ухудшением зрения, депрессией, агрессивным поведением. Постоянная нагрузка на В-клетки поджелудочной железы (продуцируют инсулин) приводит к их истощению, недостаточной секреции инсулина и развитию сахарного диабета. Предпочтительнее использовать для питания желтый сахар (с примесью патоки, содержащей декстрозу, левулезу, микроэлементы и др. ценные компоненты), а также мед, фрукты. Энергетическая ценность углеводов составляет 17,6 кДж/г. Суточная потребность в углеводах равна 400-500 г

Расщепление углеводов происходит поэтапно под действием амилолитических ферментов пищеварительного тракта (амилаз слюны, поджелудочной железы, кишечных амилаз) и протекает соответственно в ротовой полости, в полости и слое слизистых наложений тонкой кишки и в щеточной кайме кишечного эпителия. Образовавшиеся на конечных стадиях гидролиза мононосахариды (г.о., глюкоза) всасываются и с общим кровотоком достигают всех органов и тканей. Большая часть глюкозы, поступившей в клетки тканей, идет на синтез гликогена (резервная форма углеводов), остальная часть используется как энергетический субстрат (окисляется в анаэробных и аэробных условиях до молочной кислоты, диоксида углерода и воды).

Примечание: процессы метаболизма белков, липидов и углеводов тесо связаны между собой, в определенных пределах возможны их взаимопревращения. С помощью ацетил-коэнзима А (ключевого промежуточного продукта метаболизма белков, липидов и углеводов) обмен этих веществ сводится к общему пути - циклу Кребса, в котором освобождается более 2/3 всей энергии. Конечные продукты их обмена представлены немногочисленными простыми веществами: азот выделяется в виде мочевины и мочевой кислоты, углерод - диоксида водорода, водород - воды.