Обмен веществ в организме человека

При длительной работе, при голодании, низких температурах наблюдается гидролиз тканевыми липазами жира в клетках жировых депо. Продукты гидролиза (глицерин и жирные карбоновые кислоты) поступают в кровь. Этот процесс называется мобилизацией жира.

Процесс в-окисления ВЖК складывается из следующих этапов:

· активация ВЖК на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, кофермента А и ионов магния с образованием активной формы ВЖК (ацил -- КоА).

· транспорт жирных кислот внутрь митохондрий возможен при присоединении активной формы жирной кислоты к карнитину, находящемуся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий. Образуется ацил-карнитин, обладающий способностью проходить через мембрану. На внутренней поверхности комплекс распадается и карнитин возвращается на наружную поверхность мембраны.

· внутримитохондриальное окисление жирных кислот состоит из последовательных ферментативных реакций. В результате одного завершенного цикла окисления происходит отщепление от жирной кислоты одной молекулы ацетил-КоА, т.е. укорочение жирнокислотной цепи на два углеродных атома. При этом в результате двух дегидрогеназных реакций восстанавливается ФАД до ФАДН2 и НАД+ до НАДН2. Таким образом завершая 1 цикл в--окисления ВЖК, в результате которого ВЖК укоротилось на 2 углеродных звена. При в-окислении выделилось 5АТФ и 12АТФ выделилось при окислении ацетил-КоА в цикле Кребса и сопряженных с ним ферментов дыхательной цепи. Окисление ВЖК будет происходить циклически одинаково, но только до последней стадии -- стадии превращения масляной кислоты (бутирил-КоА), которая имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при подсчёте суммарного энергетического эффекта окисления ВЖК, когда в результате одного цикла образуется 2 молекулы ацетил-КоА, одна из них проходила в-окисление с выделением 5АТФ, а другая нет.

6. Обмен белков. Нормы потребления, структура белкового питания, переваривание. Синтез белка в клетке.

Белки - сложные, высокомолекулярные органические соединения (полипептиды), построенные из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. В состав одного белка входят различные аминокислоты. Белки являются материальным носителем жизни и в настоящее время установлено, что в живой природе не существует небелковых организмов. На первостепенное значение белков указывают выдающиеся ученые биологи: И.М.Сеченов, А.Я.Данилевский, К.А.Тимирязев. Ф.Энгельс называет белок «…исключительно самостоятельным носителем жизни».

На долю белков в пищевом рационе приходится 15-20%, что составляет примерно 90-100 г в сутки, или 1,0-1,5 г/кг. Источниками белка для нас являются продукты животного (мясо, рыба, яйца, молоко и продукты из него изготовленные) и растительного (бобовые, зерновые, злаки) происхождения. Наиболее выгодное их соотношение в рационе 1:1. Белки, поступающие с пищей, отличаются друг от друга аминокислотным составом и питательной ценностью: белки животного происхождения, как правило, содержат все незаменимые аминокислоты, достаточно полно перевариваются и усваиваются, а белки растительного происхождения часто не содержат 1-2 из незаменимых аминокислот и хуже перевариваются, так как оболочки их клеток не гидролизуются пищеварительными ферментами. О характере белкового обмена судят по азотистому балансу (1 г азота соответствует 6,25 г белка, т.к. в белке 16% азота). В молодом, растущем организме наблюдается положительный азотистый баланс (азота вводится больше, чем выводится). В случае голодания, при нарушениях белкового обмена, при старении обычно наблюдается отрицательный белковый баланс. При нормальной жизнедеятельности азотистый обмен должен быть равновеликим. При занятиях многими видами спорта большое значение имеет наращивание в ходе тренировок белков мышц, увеличение количества белков - ферментов, что возможно лишь при достаточном поступлении белков с пищей и положительном азотистом обмене. Химическое изменение белков начинается в желудке, стенки которого выделяют неактивный фермент пепсиноген и соляную кислоту. Последняя выполняет следующие функции: - активирует пепсиноген, превращая его в пепсин; - создает оптимальную активную реакцию (рН) желудочного сока, равную 1,5 - 2,5, так как пепсин активен лишь в сильно кислой среде; - вызывает набухание белковой молекулы; - убивает болезнетворные микроорганизмы, поступающие с пищей. Пепсин гидролизует внутренние (расположенные далеко от концов молекулы) пептидные связи, в результате чего из белковой молекулы образуются крупные осколки - высокомолекулярные пептиды. Если в желудок поступают сложные белки, то пепсин и соляная кислота способны катализировать отделение их простетической группы. Высокомолекулярные пептиды поступают в тонкий кишечник, где их дальнейшее переваривание происходит в слабощелочной среде рН = 7,8 - 8,0. В двенадцатиперстную кишку поступают в составе панкреатического сока трипсиноген и химотрипсиноген, первый под воздействием энтерокиназы, выделяемой стенками кишечника, превращается в трипсин. Затем трипсин переводит химотрипсиноген в активный химотрипсин. Эти два фермента воздействуют на высокомолекулярные пептиды, превращая их в низкомолекулярные, последние под воздействием пептидаз, выделяемых стенками тонкого кишечника, последовательно превращаются в дипептиды и свободные аминокислоты. Аминокислоты и некоторое количество низкомолекулярных пептидов всасываются кишечными ворсинками по типу активного транспорта, т.е. с затратами энергии. Некоторое количество всосавшихся аминокислот уже в клетках кишечной стенки включается в синтез специфических белков, большая же их часть поступает в кровь (~95%) и в лимфу. Кровь приносит аминокислоты в печень, где идет активный синтез белка. Аминокислоты, не использованные в печени, поступают в большой круг кровообращения. Часть аминокислот и непереваренные белки поступают в толстый кишечник, где под действием кишечных бактерий подвергаются гниению. В результате этого из ряда аминокислот образуются ядовитые продукты: амины, фенолы, меркаптаны, которые частично выводятся из организма с калом и кишечными газами, а частично всасываются в кровь, переносятся ею в печень и там обезвреживаются, превращаясь в эфиры серной и глюкуроновой кислот. В таком виде они выводятся с мочой. Ежесуточно в кровь взрослого человека поступает около 120 г различных аминокислот, в том числе из кишечника - примерно 100 г, в результате распада белков тканей - около 20 г. Определенная часть аминокислот может быть синтезирована в организме из веществ небелкового происхождения. Непосредственными предшественниками для синтеза аминокислот являются б-кетокислоты. Одна из них, пировиноградная кислота, образуется при распаде углеводов или глицерина липидов; такие кетокислоты, как щавелевоуксусная и б-кетоглутаровая являются промежуточными продуктами цикла трикарбоновых кислот. Они могут преобразовываться в аминокислоты путем восстановительного аминирования или переаминирования. Аминокислоты, полученные в организме из соединений других классов, образуют фонд заменимых аминокислот. Источником незаменимых аминокислот служат только продукты питания.

Организм человека не располагает резервными белками. Однако в особых условиях наиболее быстро расходуются белки плазмы крови, затем печени и мышц. Подобные, легко мобилизуемые белки, можно рассматривать в качестве своеобразного белкового резерва организма, вовлекаемого в метаболические процессы в экстремальных ситуациях, к каким можно отнести и большие мышечные усилия. Эти белки при благоприятных условиях быстро возобновляются. Количество белков таких жизненно важных органов, как мозг, сердце и почки меняется мало. Эти органы в реакциях обмена веществ используют белки крови, печени, мышц. Реакции биосинтеза белка из аминокислот протекают с поглощением энергии, источником которой могут быть только макроэргические связи молекул АТФ.

7. Обмен воды и минеральных веществ. Нормы поступления воды в организм, пути выведения

Вода составляет 60-80% от массы тела взрослого человека, т.е. при массе 70 кг на долю воды в организме будет приходиться от 42 до 50 литров. Распределяется она следующим образом: около 70% находится внутри клеток в составе цитоплазмы, около 23% распределено в межклеточном пространстве, образуя тканевую жидкость, и около 7% циркулирует в сосудистом русле (кровь, лимфа). Чем моложе организм, тем больше в нем воды, старение сопровождается постепенным обезвоживанием клеток. Преобладание в организме человека (по сравнению с другими веществами) воды предопределило широкий спектр ее биологических функций. Вода участвует в следующих процессах: - в растворении многих веществ, что способствует увеличению скорости химических реакций; - в создании условий для метаболических реакций, так как вода является средой, где они протекают; - в транспорте веществ при усвоении пищи в желудочно-кишечном тракте, доставке питательных веществ к клеткам организма и выделении из организма продуктов обмена с мочой и потом; - в поддержании структур и функций клеточных органелл; благодаря этому свойству достигается тонкая упорядоченность химических процессов в организме; увеличение количества воды в организме может вызывать, например, набухание митохондрий, что ведет к изменению энергообразования (АТФ) в них; - в биохимических реакциях обмена углеводов, липидов, белков, АТФ (гидролиз, гидратация, дегидрирование); например, реакция распада АТФ протекает с участием воды и называется гидролизом АТФ; - в поддержании кислотно-основного равновесия среды организма, так как вода частично диссоциирует на ионы Н+ и ОН- ; - в создании осмотического давления, зависящего от концентрации органических и неорганических веществ, растворенных в ней, а также от гидратации белков; - в механической защите трущихся поверхностей (в качестве смазки), таких как суставы, связки, мышцы; - в процессах терморегуляции организма, так как около 50% отдаваемого тепла выделяется из организма путем испарения воды. Таким образом, вода поддерживает динамическое постоянство химического состава, осмотического давления, метаболических реакций и температуры тела, что обеспечивает постоянство внутренней среды (гомеостаз) и кислотно-основное равновесие организма. Потребность в воде взрослого человека равна приблизительно 40 мл на 1 кг массы тела или 2,0-2,5 л в сутки. Количество потребляемой воды зависит от возраста (для детей оно в 2-4 раза выше, чем для взрослого), массы тела человека, двигательной активности, климатических и температурных условий. Запасы воды в организме восстанавливаются за счет экзогенной воды, поступающей извне, и эндогенной или метаболической, образующейся в процессе обмена веществ в клетках тканей. Превышение расходования воды над приходом сопровождается обезвоживанием (дегидратацией тканей), что негативно влияет на многие функции организма: - снижается общий объем крови; - повышается ее вязкость; - снижается скорость транспорта различных веществ; - ухудшается кровообращение мозга, мышц и других органов; - снижается функциональная активность организма. Например, при потере 1% воды возникает чувство жажды; 4-5% - головная боль, апатия и резкое снижение работоспособности; 10-15% - тяжелые нарушения обмена веществ; утрата 20-25% воды не совместима с жизнью. Мышечная деятельность обязательно приводит к обезвоживанию организма. Связано это с увеличением скорости метаболических процессов и усилением потоотделения, которое при отдельных видах работы может увеличиться до 90%. При физических нагрузках на выносливость, например при марафонском беге, в условиях повышенной температуры спортсмен теряет около 2-3 л воды в час. Если обезвоживание достигает 4-5% массы тела, то работоспособность спортсмена снижается на 30%. Обезвоживание практически не влияет на результативность выполнения кратковременной мышечной работы (спринтерский бег, прыжки, тяжелая атлетика). Для предупреждения обезвоживания организма при спортивной деятельности необходимо своевременное восполнение запасов воды соответственно ее потерям. При определении количества восполняемой жидкости во время продолжительной работы следует исходить из величины потоотделения, которая варьирует в зависимости от интенсивности работы, температуры окружающей среды и массы тела спортсмен

Размещено на Allbest.ru