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.

ЦЕЛЬ : Представлять общую схему обмена веществ в организме, обмен белков, жиров, углеводов и проявления патологии этих видов обмена.

Глюкоза является постоянной составной частью (биологической константой) крови. Содержание глюкозы в крови человека 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 источник 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.

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.

Обмен веществ и энергии, понятие о промежуточном обмене. Ферменты.

Обмен веществ (син.: метаболизм) - совокупность всех химических превращений в организме, обеспечивающих его жизнедеятельность. Выделяют две стороны обмена веществ - ассимиляцию, в процессе которой организм синтезирует специфические для него вещества, и диссимиляцию, в процессе которой происходит расщепление (окисление) органических веществ и освобождение заключенной в них энергии.

Обмен энергии. Для человека характерно превращение химической энергии окислительных процессов в тепловую и механическую энергии образования сложнейших органических молекул. Потребляя пищу и кислород, организм использует эти вещества для получения энергии, которую затем выделяет в окружающее пространство в виде тепла или в виде механических перемещений предметов или частей собственного тела.

Ферменты (лат. fermentum - брожение, бродильное начало) - сложные белки животных и растительных организмов, выполняющие функции биологических катализаторов, ускоряющие химические реакции и обмен веществ в клетках.

Различают общий (внешний) обмен веществ, учитывающий поступления в организм веществ и их выделение, и промежуточный обмен веществ , который охватывает превращения этих веществ в организме.

Обмен белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей.

Из учебника:

Обмен белков - совокупность химических превращений белков в организме, заканчивающаяся их расщеплением до воды, углекислого газа, аммиака и освобождением заключенной в них энергии. Белки используются организмом для обновления и

построения новых тканей, ферментов, являются энергетическим источником. При расщеплении 1 г белка освобождается 4,1 ккал энергии.

Обмен жиров - совокупность химических превращений жиров в организме, заканчивающаяся их расщеплением (до воды и углекислого газа) и освобождением энергии. Жиры используются организмом для обновления и построения новых тканей,ферментов, гормонов, а также для получения необходимой организму энергии.

При расщеплении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии.

Обмен минеральных солей - совокупность процессов потребления, использования минеральных солей в организме и выделения их в окружающую среду. Минеральные соли используются в организме для поддержания осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия (рН) крови, входят в состав ферментов, витаминов, гормонов.

Обмен углеводов - совокупность химических превращений углеводов в организме, заканчивающихся их расщеплением и освобождением энергии. Углеводы являются основным энергетическим источником организма. При расщеплении 1 г углеводов свобождается 4,1 ккал энергии.

Из интернета, т.к. я посчитала, что в учебнике мало:

Обмен белков. Белки составляют около 25% от общей массы тела. Это самая сложная его составная часть. Белки представляют собой полимерные соединения, состоящие из аминокислот. Белковый набор каждого человека является строго уникальным, специфичным. В организме белок пищи под действием пищеварительных соков расщепляется на свои простые составные части – пептиды и аминокислоты, которые затем всасываются в кишечнике и поступают в кровь. Из 20 аминокислот только 8 являются незаменимыми для человека. К ним относятся: триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин и фенилаланин. Для растущего организма необходим также гистидин.

Отсутствие в пище любой из незаменимых аминокислот вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности организма, особенно растущего. Белковое голодание приводит к задержке, а затем и к полному прекращению роста и физического развития. Ребенок становится вялым, наблюдается резкое похудание, обильные отеки, поносы, воспаление кожных покровов, малокровие, снижение сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям и т. д. Это объясняется тем, что белок является основным пластическим материалом организма, из которого образуются различные клеточные структуры. Кроме того, белки входят в состав ферментов, гормонов, нуклеопротеидов, образуют гемоглобин и антитела крови.

Если работа не связана с интенсивными физическими нагрузками, организм человека в среднем нуждается в получении в сутки примерно 1,1-1,3 г белка на 1 кг массы тела. С увеличением физических нагрузок возрастают и потребности организма в белке. Для растущего организма потребности в белке значительно выше. На первом году постнатального развития ребенок должен получать более 4 г белка на 1 кг массы тела, в 2-3 года – 4 г, в 3-5 лет – 3,8 г и т. д.

Обмен жиров и углеводов. Эти органические вещества имеют более простое строение, они состоят из трех химических элементов: углерода, кислорода и водорода. Одинаковый химический состав жиров и углеводов дает возможность организму при излишке углеводов строить из них жиры, и, наоборот, при необходимости из жиров в организме легко образуются углеводы.

Общее количество жира в организме человека в среднем составляет около 10-20%, а углеводов – 1%. Большая часть жиров находится в жировой ткани и составляет резервный энергетический запас. Меньшая часть жиров идет на построение новых мембранных структур клеток и на замену старых. Некоторые клетки организма способны накапливать жир в огромных количествах, выполняя в организме роль тепловой и механической изоляции.

В рационе здорового взрослого человека жиры должны составлять около 30% общей калорийности пищи, т. е. 80-100 г в день. Недостаточное поступление этих жирных кислот в организм человека приводит к нарушению обмена веществ и развитию атеросклеротических процессов в сердечно-сосудистой системе.

Потребности детей и подростков в жирах имеют свои возрастные особенности. Так, до 1,5 года потребности в растительных жирах нет, а общая потребность составляет 50 г в день, с 2 до 10 лет потребность в жирах увеличивается 80 г в день, а в растительных – до 15 г, в период полового созревания потребность в жирах у юношей составляет 110 г в сутки, а у девушек – 90 г, причем потребность в растительных жирах у обоих полов одинакова – 20 г в сутки.

Углеводы в организме расщепляются до глюкозы, фруктозы, галактозы и т. д. и затем всасываются в кровь. Содержание глюкозы в крови взрослого человека постоянно и равно в среднем 0,1%. При повышении количества сахара в крови до 0,11-0,12% глюкоза поступает из крови в печень и мышечные ткани, где откладывается в запас в виде животного крахмала – гликогена. При дальнейшем увеличении содержания сахара в крови до 0,17% в его выведение из организма включаются почки, в моче появляется сахар. Это явление называют глюкозурией.

Организм использует углеводы в основном как энергетический материал. Так, до 1 года потребность в углеводах составляет 110 г в сутки, от 1,5 до 2 лет – 190 г, в 5-6 лет – 250 г, в 11-13 лет – 380 г и у юношей – 420 г, а у девушек – 370 г. В детском организме наблюдается более полноценное и быстрое усвоение углеводов и большая устойчивость к избытку сахара в крови.

Обмен солей. При исключении из пищевого рациона животных минеральных веществ наступают тяжелые расстройства в организме и даже смерть. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости - одного из основных свойств живого. Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависят от содержания минеральных веществ; они определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор).

Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.

При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве. Только поваренную соль добавляют к пище человека при ее кулинарной обработке. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ.

Организм постоянно теряет некоторое количество минеральных солей в составе мочи, пота и кала. Поэтому минеральные соли, так же как и вода, должны постоянно поступать в организм. Содержание отдельных элементов в теле человека неодинаково.

Обмен воды. Для жизнедеятельности организма водаиграет намного большую роль, чем остальные составные части пищи. Дело в том, что вода в организме человека является одновременно строительным материалом, катализатором всех обменных процессов и терморегулятором тела. Общее количество воды в организме зависит от возраста, пола и массы. В среднем в организме мужчины содержится свыше 60% воды, в организме женщины – 50%.

Содержание воды в детском организме значительно выше, особенно на первых этапах развития. По данным эмбриологов, содержание воды в теле 4-месячного плода достигает 90%, а у 7-месячного – 84%.В организме новорожденного объем воды составляет от 70 до 80%. В постнатальном онтогенезе содержание воды быстро падает. Так, у ребенка 8 мес. содержание воды составляет 60%, у 4,5летнего ребенка – 58%, у мальчиков 13 лет – 59%, а у девочек этого же возраста – 56%. Большее содержание воды в организме детей, очевидно, связано с большей интенсивностью обменных реакций, связанных с их быстрым ростом и развитием. Общая потребность в воде детей и подростков возрастает по мере роста организма. Если годовалому ребенку необходимо в день примерно 800 мл воды, то в 4 года – 1000 мл, в 7-10 лет – 1350 мл, а в 11-14 лет – 1500 мл.

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..