1. Загальна характеристика обміну речовин в організмі.
2. Обмін білків і його порушення.
3. Обмін жирів і патологія цього обміну.
4. Обмін вуглеводів і його порушення.
МЕТА: Представляти загальну схему обміну речовин в організмі, обмін білків, жирів, вуглеводів і прояви патології цих видів обміну.
1. Поступово в організм, молекули харчових речовин беруть участь у
безлічі різних реакцій. Ці реакції, а також інші хімічну
ські прояви життєдіяльності називаються обміном речовин, або метаболізмом. Харчові речовини або використовуються в якості сировини для синтезу нових клітин, або окислюються, доставляючи організму енергію. Частина цієї енергії необхідна для безперервного побудови нових тканинних компонентів. Інша частина витрачається в процесі функціонування клітин: при скороченні м'язів, передачі нервових імпульсів, секреції клітинних продуктів. Інша енергія звільняється у вигляді тепла.
Процеси обміну речовин прийнято розділяти на анаболічні і катаболические. Анаболізмом (асиміляцією) називають хімічні процеси, при яких більш прості речовини з'єднуються між собою з утворенням більш складних речовин, що призводить до накопичення енергії, побудови нової протоплазми і зростання. Катаболізмом (диссимиляцией) називають розщеплення цих складних речовин, що приводить до звільнення енергії, при цьому відбувається руйнування протоплазми і витрачання її речовин.
Сутність обміну речовин полягає:
1) в надходженні в організм із зовнішнього середовища різних поживних речовин; 2) в засвоєнні і використанні їх в процесі життєдіяльності як
джерел енергії та матеріалу для побудови тканин; 3) у виділенні утворюються продуктів обміну в зовнішнє середовище.
Специфічні функції обміну речовин:
1) витяг енергії з навколишнього середовища у формі хімічної енергії органічних речовин; 2) перетворення екзогенних речовин в будівельні блоки, т.е.предшественнікі макромолекулярних компонентів клітини; 3) складання білків, нуклеїнових кислот та інших клітинних компонентів з цих будівельних блоків; 4) синтез і руйнування тих біомолекул, які необхідні для виконання різних специфічних функцій даної клітини.
2. Обмін білків - це сукупність пластичних і енергетичних процесів перетворення білків в організмі, включаючи обмін амінокислот і продуктів їх розпаду. Білки складають основу всіх клітинних структур і є матеріальними носіями життя. Біосинтез білків визначає зростання, розвиток і самовідновлення всіх структурних елементів в організмі і тим самим їх функціональну надійність. Добова потреба в білках (білковий оптимум) для дорослої людини в середньому становить 100-120 г (при витраті енергії 3000 ккал / добу). У розпорядженні організму повинні бути всі амінокислоти (20) з певному співвідношенні і кількості, інакше білок не може бути синтезований. Багато складові білок амінокислоти (валін, лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, треонін, фенілаланін, триптофан) не можуть синтезуватися в організмі і повинні надходити з їжею. Це т.зв. незамінні амінокислоти. Інші амінокислоти можуть бути синтезовані в організмі і називаються замінними (12: глікокол, аланін, глутамінова кислота, пролін, оксипролін, серії, тирозин, цистеїн, аргінін, гістидин та ін.). Білки ділять на біологічно повноцінні (з повним набором всіх восьми незамінних амінокислот) і неповноцінні (при відсутності однієї або декількох незамінних амінокислот).
Основними етапами обміну білків є: 1) ферментативне розщеплення білків їжі до амінокислот і всмоктування останніх; 2) перетворення амінокислот; 3) біосинтез білків; 4) розщеплення білків; 5) утворення кінцевих продуктів розпаду амінокислот.
Всмоктавшись в кровоносні капіляри ворсинок слизової оболонки
тонкого кишечника, амінокислоти по ворітної вени надходять протягом,
де вони або негайно використовуються, або затримуються в якості
невеликого резерву. Частина амінокислот залишається в крові і потрапляє в інші клітини тіла, де вони включаються до складу нових білків. Білки тіла безперервно і швидко розщеплюються і синтезуються заново. Період оновлення загального білка в організмі становить у людини 80 днів. Якщо їжа містить більше амінокислот, ніж це необхідно для синтезу клітинних білків, ферменти печінки отщепляют від них аміногрупи NH2, тобто виробляють дезаминирование. Інші ферменти, поєднуючи отщепленим аміногрупи з СО2, утворюють з них сечовину, яка переноситься з кров'ю в нирки і виділяється з сечею. Вуглецеві ланцюга деяких амінокислот, званих «глюкогенних», можуть
перетворюватися в глюкозу або глікоген; вуглецеві ланцюги інших амінокислот - «кетогенних» дають кетонові тіла. Білки практично не відкладаються в депо, тому білки, які організм витрачає після виснаження запасу вуглеводів і жирів - не резервні, а ферменти і структурні білки клітин.
Порушення обміну білків в організмі можуть бути кількісні і
якісні. Про кількісні зміни білкового обміну судять по
азотистого балансу, тобто по співвідношенню кількості азоту, поступівшегo в організм з їжею і виділеного з нього. У нормі у дорослої людини при адекватному харчуванні, як правило, кількість введеного в організм азоту дорівнювала кількості азоту, виведеного з організму (азотна рівновага). Коли надходження азоту перевищує його виділення, говорять про позитивний азотистом балансі, при цьому відбувається затримка азоту в організмі. Спостерігається в період росту організму, під час вагітності, при одужанні. Коли кількість виведеного з організму азоту перевищує кількість надходження, кажуть про негативний азотистом балансе.Он відзначається при значному зниженні вмісту білка в їжі (білковому голодуванні).
Якісні зміни білкового обміну призводять до змін в
структурі клітин і тканин - білкових дистрофій - диспротеїнозів.
3. Обмін жирів - це сукупність процесів перетворення ліпідів (жирів) в організмі. Жири є енергетичним і пластичним матеріалом, входять до складу оболонки і цитоплазми клітин. Частина жирів накопичується у вигляді запасів, що складають 10-30% маси тіла. Основна маса жирів - це нейтральні ліпіди (тригліцериди олеїнової, пальмітинової, стеаринової та інших вищих жирних кислот). Добова потреба в жирах для дорослої людини складає 70-100 м Біологічна цінність жирів визначається тим, що деякі ненасичені жирні кислоти (лінолева, ліноленова, арахідонова), необхідні для життєдіяльності, є незамінними і не можуть утворюватися в організмі людини з інших жирних кислот, тому вони повинні обов'язково надходити з їжею (рослинні і тваринні
жири). Добова потреба в незамінних жирних кислотах для дорослої людини становить 10-12 г.
Основними етапами жирового обміну є:
1) ферментативне розщеплення жирів їжі в шлунково-кишковому тракті до гліцерину і жирних кислот і всмоктування останніх в тонкому кишечнику;
2) освіту ліпопротеїдів в слизовій оболонці кишечника і в печінці і транспорт їх кров'ю;
3) гідроліз цих сполук на поверхні клітинних мембран ферментом ліпопротеідліпази, всмоктування жирних кислот і гліцерину в клітини, де вони використовуються для синтезу власних ліпідів клітин органів і тканин. Після синтезу ліпіди можуть піддаватися окисленню, виділяючи енергію, і перетворюватися в кінцевому підсумку в вуглекислий газ і воду (100 г жирів дає при окисленні 118 г води). Жир може трансформуватися в глікоген, а потім піддаватися окислювальним процесам по типу вуглеводного обміну. При надлишку жир відкладається у вигляді запасів у підшкірній клітковині, великому сальнику, навколо деяких внутрішніх органів.
Патологія жирового обміну проявляється найчастіше в загальному збільшенні нейтрального жиру в організмі, званому загальним ожирінням (повнота). Причиною цього можуть бути нейроендокринні розлади, а також надмірне харчування, алкоголізм, малорухливий спосіб життя.
4. Обмін вуглеводів - це сукупність процесів перетворення вуглеводів в організмі. Вуглеводи є джерелами енергії для безпосереднього використання (глюкоза) або утворюють депо енергії (глікоген), є компонентами ряду складних з'єднань (нуклеопротеїни, глікопротеїди), що використовуються для побудови клітинних структур. Добова потреба у вуглеводах дорослої людини складає 400-500 г.
Основними етапами вуглеводного обміну є:
1) розщеплення вуглеводів їжі в шлунково-кишковому тракті і всмоктування моносахаридів в тонкому кишечнику;
2) депонування глюкози у вигляді глікогену в печінці і м'язах або безпосереднє її використання в енергетичних цілях;
3) розщеплення глікогену в печінці і надходження глюкози в кров в міру її зменшення в крові (мобілізація глікогену);
4) синтез глюкози з проміжних продуктів (піровиноградної і молочної кислот) і невуглеводних попередників;
5) перетворення глюкози в жирні кислоти;
6) окислення глюкози з утворенням вуглекислого газу і води.
Вуглеводи всмоктуються в травному каналі у вигляді глюкози, фруктози і галактози. Вони надходять по ворітної вени в печінку, де фруктоза і галактоза перетворюються на глюкозу, що накопичується у вигляді глікогену (полісахарид). Процес синтезу глікогену в печінці із глюкози називається глікогенез (в печінці міститься у вигляді глікогену близько 150-200 г вуглеводів). Частина глюкози потрапляє в загальний кровотік і розноситься по всьому організму, используясь як основний енергетичний матеріал і як компонент складних з'єднань (глікопротеїди, нуклеопротеїни).
При окисленні глюкози в клітинах для отримання енергії вона в кінцевому підсумку перетворюється на вуглекислий газ і воду. Розпад глікогену в печінці до глюкози - глікогеноліз. Біосинтез вуглеводів із продуктів їх розпаду або продуктів розпаду жирів і білків - гліконеогенез. Розщеплення вуглеводів при відсутності кисню з накопиченням енергії в АТФ і утворенням молочної і піровиноградної кислот - гліколіз.
Коли надходження глюкози перевищує потребу, печінка перетворює глюкозу в жир, який відкладається про запас у жирових депо і може бути використаний в майбутньому як джерело енергії.
Порушення нормального обміну вуглеводів проявляється підвищенням вмісту глюкози в крові. Постійна гіперглікемія і глюкозурія, пов'язана з глибоким порушенням вуглеводного обміну спостерігається при цукровому діабеті. В основі хвороби лежить недостатність инкреторной функції підшлункової залози. Внаслідок нестачі або відсутності інсуліну в організмі порушується здатність тканин використовувати глюкозу, і вона виводиться з сечею ..