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

являются гетерополимерами протеино­генных аминокислот. Их молекулы имеют вид

длинных цепей, которые состо­ят из аминокислот, соединенных пептидными

связями.

В самых маленьких полипептидных цепях белков содержится около 50

аминокислотных остатков. В самых больших - около 1500.

В настоящее время первичная структура белка выявлена примерно у 2 тысяч

белков. У инсулина, рибонуклеазы, лизоцима и гормона роста она под­тверждена

путем химического синтеза.

Белки составляют важнейшую часть пищи человека. В наше время 10-15% населения

Земли голодают, а 40% получают неполноценную пищу с не­достаточным

содержанием белка. Поэтому человечество вынуждено инду­стриальным путем

производить белок - наиболее дефицитный продукт на Земле. В качестве

заменителя белка перспективно также промышленное про­изводство незаменимых

аминокислот.

                            3. Белковый обмен                           

У животных и человека белковый обмен слагается из трех основных этапов: 1)

гидролитического распада азотосодержащих веществ в желудочно-кишечном тракте

и всасываение образовавшихся продуктов; 2) превращение этих продуктов в

тканях, приводящее к образованию белков и аминокислот; 3) выделение конечных

продуктов белкового обмена из организма.

Во взрослом организме в норме количество синтезируемого белка равно

суммарному количеству распадающихся тканевых и пищевых белков (в сутки, т.е.

азотистый баланс близок к нулю). Такое состояние называется белковым

равновесием. Белковое равновесие является динамическим, так как в орга­низме

практически не создается запаса белков, и равновесие может устанав­ливаться

при различных количествах потребляемого белка (в определенных пределах). В

период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в

организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс становится

положительным. Основные процессы, связанные с белко­вым обменом, -

дезаминирование аминокслот, взаимопревращение аминокис­лот, протекающее с

переносом аминогрупп (переаминирование), аминирова­ние кетокислот, распад

белка на аминокислоты и новообразования белков органов и тканей, в том числе

белков ферментов.

                        V. Обмен веществ и энергии                       

                          1. Понятие метаболизма                         

Метаболизм - совокупность химических реакций и сопутствующих им химических

процессов в организме, в результате которых происходит поступ­ление веществ,

их усвоение, использование в процессах жизнедеятельности и выделение ненужных

соединений в окружающую среду. Питательные веще­ства, поступающие с пищей,

являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления

всех процессов, а с другой стороны, пласти­ческим материалом, из которого

строится тело организма. Помимо трех ос­новных классов питательных веществ -

белков, жиров, углеводов, пища со­держит ряд соединений - соли, витамины, не

имеющие большой энергетичес­кой ценности и не выполняющие функции

строительных блоков, однако иг­рающие важнейшую роль в протекании различных

биохимических реакций и участвующие в регуляции обмена веществ.

                        2. Биологическое окисление                       

При биологическом окислени от органической молекулы под действием

соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде слу­чаев при

этом между ферментами и окисленной молекулой образуется неу­стойчивая,

богатая энергией (макроэнергетическая) связь. Она используется для

образования АТФ - "конечной цели" большинства процессов биологичес­кого

окисления. А два  отнятых атома водорода оказываются в результате реакции

связанными с коферментом НАД  (никотинамидадениндинуелеотидом) или с НАДФ

(никотинамидадениндинуелеотидфосфатом).

Дальнейшая судьба водорода может быть различной.  При анаэробном окислении он

переносится на некоторые органические молекулы. При аэроб­ном окислениии

водород  передаётся на кислород с образованием воды. Ос­новная часть цепи

переноса водорода расположена в мембранах митохон­дрий. При этом из АДФ и

неорганического фосфата образуется АТФ.

Надо отметить, что аэробное окисление намного эффективнее анаэроб­ного. В

первом случае из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а во втором -

36, где глюкоза "сжигается" до CO2 и воды. Это и объясняет ши­рокое

распространение и бурную эволюцию аэробных организмов.

                  3. АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота)                 

Так как АТФ является универсальным аккумулятором энергии в орга­низме

человека и животных, я счел нужным рассказать и про нее.

АТФ - нуклеозидтрифосфат, состоит из гетероциклического основания - аденина,

углеводного компонента - рибозы и трех остатков фосфорной кис­лоты,

соединенных последовательно друг с другом. В молекуле АТФ  имеют­ся три

макроэнергетические связи.

АТФ содержится в каждой клетке животных и растений - в растворимой фракции

цитоплазмы клетки - митохондриях, и ядрах. Она служит главным переносчиком

химической энергии в клетки и играет важную роль в ее энер­гетике.

АТФ образуется из АДФ (аденозиндифосфорной) кислоты и неоргани­ческого

фосфата (Фн) за счет энергии окисления в специфических реакциях

фосфорилирования, происходящих в процессах гликолиза, внутримышечного дыхания

и фотосинтеза. Эти реации протекают в мембранах фторопластов и митохондрий, а

также в мембранах фотосинтезирующих бактерий.

При химическиих реакциях в клетке потенциальная химическая энергия,

запасенная в макроэнергетических связях АТФ, может переходить во вновь

образующиеся фосфорилированные соединения:

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

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

Она преобразуется в энергию тепловую, лучистую, электрическую, ме­ханическую

и т.п., то есть служит в организме для теплообразования, свече­ния,

накопления электричества, выполнения механической работы, биосинте­за белков,

нуклеиновых кислот, сложных углеводов, липидов.

АТФ - единый универсальный источник энергии для функциональной деятельностии

клетки.

                  4. Особенности обмена веществ у детей                 

Основные этапы обмена веществ у детей с момента рождения до форми­рования

взрослого организма имеет ряд своих особенностей. При этом меня­ются

количественные характеристики, приосходит качественная перестройка обменных

процессов. У детей, в отличие отвзрослых, значительная часть энергии

расходуется на рост и пластические процесссы, которые наиболее велики у

новорожденных и детей раннего возраста.

Основной обмен веществ у детей меняется в зависимости от возраста ре­бенка и

типа питания. По сравнению с первыми днями жизни, к полутора годам обмен

веществ увеличивается более чем вдвое. Однако к периоду поло­вого созревания

расход энергии на основной обмен уменьшается на 300 ккал/куб.м. При этом у

мальчиков энергетические затраты на основной обмен в пересчете на один

килограмм веса выше, чем у девочек. С ростом увеличи­ваются расходы энергии

на мышечную деятельность.

Незавершенность развития гуморальных и нервных механизмов регуля­ции является

главной причиной во многом, определяющей особенности об­мена веществ у детей.

Выражением незрелости регуляторных механизмов является, например,

значительное колебание осмотического давления плазмы крови, тенденция к

гиперкалиемии и др.

Со второй недели жизни ребенка белковый обмен характеризуется по­ложительным

азотистым балансом и повышенной потребностью в белке. Ребенку требуется в 4-7

раз больше аминокислот, чем взрослому. У ребенка также имеется большая

потребность в углеводах. За их счет главным образом покрываются калорийные

потребности. Углеводный обмен тесным образом связан с белковым. Энергия

реакций углеводного обмена требуется для пол­ного использования жира. Жир

составляет 1/8 части тела ребенка и является носителем энергии, способствует

усвоению жирорастворимых витаминов, защищает организм от охлаждения, является

структурной частью многих тканей. Отдельные ненасыщенные жирные кислоты

необходимы для роста и нормальных функций кожи.

У детей имеется физиологическая тенденция к кетозу, в возниконовении которого

могут играть роль незначительные запасы гликогена. Содержание воды в тканях

ребенка высокое и составляет у гружных детецй 3/4 веса и с возрастом

уменьшается.

                       5. Нарушения обмена веществ.                      

Нарушения обмена вешеств лежат в основе всех функциональных и ор­ганических

повреждений тканей и органов, ведущих к возникновению болез­ней. Происходящие

изменения в протекании химических реакций сопровож­даются большими или

меньшими сдвигами в энергетических процессах. Раз­личают четыре уровня, в

которых происходят нарушения обмена веществ: 1) молекулярный; 2) клеточный;

3) органный и тканевый; 4) целостного орга­низма.

Причинами  нарушения обмена веществ на молекулярном уровне явля­ются

генетические дефекты, действия ингибиторных ферментов, а также не­достаточное

поступление в организм эссенциальных веществ метаболизма. Причинами обмена

веществ могут служить также нарушения метаболизма на других уровнях. На этом

уровне наблюдается изменение концентрации уча­стков метаболической реакции;

изменения активности ферментов или количе­ство ферментов в результате

нарушения скорости их синтеза, а также измене­ния в содержании кофакторов

ферментарных реакций.

При нарушении обмена веществ на клеточном уровне повреждены мем­браны

митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, ядра и др. Причи­нами

нарушения обмена веществ на клеточном уровне являются: нарушения

биоэнергетических и анаболических процессов, прежде всего биосинтеза

нук­леиновых кислот  и белков, а также липидов, нарушения постоянства

внут­ренней среды, нарушения нервной и гуморальной регуляции и др.

При нарушениях обмена веществ на органном и тканевом уровне изме­няются

специфические функции отдельных органов  тканей. Его причины: органная

гипоксия, регионарные нарушения гомеостаза, повреждения специ­альных

метаболических процессов, обеспечивающих особые функции данно­го органа или

ткани.

Наиболее опасным является нарушение обмена веществ на уровне цело­го

организма. Его причинами чаще всего бывают заболевания центральной нервной

системы и желез внутренней секреции, нарушения иннерваций тка­ней,

гормональный дисбаланс, повреждения органов,обеспечивающих посто­янство

внутренней среды организма. При этом наблюдаются нарушения ре­гуляторной

функции нервной системы, а также гормональной системы; сдви­ги в

метаболическом гомеостазе организма.

                                Заключение                               

Нормальный обмен веществ в организме, при котором совершаются многочисленные

сложные превращения белков, жиров, углеводов и других веществ, и которые

приходят в организм человека с пищей, подразумевает нормальный здоровый образ

жизни человека. Причем, очевидно, при нор­мальном обмене веществ речь идет не

только о количестве потребляемой пищи, какой бы высоко или низкокалорийной

она не была, но и о культуре питания.

Ожирение или избыточное отложение жира, как результат деформиро­ванного

обмена веществ, является результатом не избытка энергии из пот­ребляемых

продуктов питания, а определяется характером потребляемых продуктов, то есть

их составом - содержанием в них белков, жиров и углево­дов.

В данной работе объяснялось, что функцию топлива в нашем организме выполняет

глюкоза, получаемая либо из углеводов в процессе пищеварения, либо путем ее

создания из резервных жиров. Постоянный источник, застав­ляющий

функционировать все органы, нуждающиеся в глюкозе (мозг, сердце, почки и

др.), - это кровь. Поэтому, если уровень глюкозы в крови превышает норму

(приблизительно один грамм на литр крови),  это будет свидетель­ствовать об

ее избытке и соответственно сигнализировать о начале процесса патологического

накопления жиров.

В этом случае необходимо пересмотреть не только свою диету, но и изме­ненить

отношение к еде. Обменные процессы в организме нарушаются не только

вследствие количества и качества потребляемых продуктов питания, но и

вследствие нарушения системы питания, к которым относятся отсут­ствие режима

в приеме пищи, пренебрежение горячей едой, полноценным обедом и др.

Несмотря на то, что в данной работе мы рассматривали участие белков, жиров,

углеводов в обмене веществ с точки зрения биологии человека, тем не менее,

такой подход  (чисто физиологический) не может явиться моделью для

нормального образа жизни. Более того, как свидетельствуют многие ученые,

отношение к еде как к физиологической потребности, как это произошло,

например в США, привело к неправильному питанию, следствием которого является

избыточный вес и другие нарушения обмена веществ - диабет, сер­дечно-

сосудистые заболевания и т.д.

В заключение необходимо отметить, что любые знания, в том числе и знания о

сложных обменных процессах, происходящих в организме человека, должны

способствовать повышению общей культуры человека, в том числе и культуры

здорового образа жизни, в свою очередь, частью которой является правильное

питание. Я уверен, что повышение уровня общей культуры чело­века позволит ему

избежать многих неприятностей, связанных с болезнями и другими нарушениями в

функционировании его организма.