До каких конечных продуктов расщепляются углеводы
БЕЛКИ — полимеры, состоящие из аминокислот, связанных между собой пептидной связью.
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.
Функции белков:
1. Основной строительный материал в организме.
2. Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ.
3. Обеспечивают нормальное функционировании иммунной системы.
4. Обеспечивают состояние «аппарата наследственности».
5. Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.
Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита аминокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (резерв – 45 г: 40 г в мыщцах, 5 г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.
Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своем составе всего 20 аминокислот.
Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.
Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.
Незаменимыми аминокислотами являются валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, цистеин, незаменимыми условно — аргинин и гистидин. Все эти аминокислоты человек получает только с пищей.
Заменимые аминокислоты также необходимы для жизнедеятельности человека, но они могут синтезироваться и в самом организме из продуктов обмена углеводов и липидов. К ним относятся гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин; условно заменимые — аргинин и гистидин.
Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются полноценными и имеют максимальную биологическую ценность (мясо, рыба, яйца, икра, молоко, грибы, картофель).
Белки, в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки). В связи с этим для удовлетворения потребности в аминокислотах наиболее рациональной является разнообразная пища с преобладанием белков животного происхождения.
Кроме основной функции белков — белки как пластический материал, он может использоваться и как источник энергии при недостатке других веществ (углеводов и жиров). При окислении 1 г белка освобождается около 4,1 ккал.
При избыточном поступлении белков в организм, превышающем потребность, они могут превращаться в углеводы и жиры. Избыточное потребление белка вызывают перегрузку работы печени и почек, участвующих в обезвреживании и элиминации их метаболитов. Повышается риск формирования аллергических реакций. Усиливаются процессы гниения в кишечнике — расстройство пищеварения в кишечнике.
Дефицит белка в пище приводит к явлениям белкового голодания — истощению, дистрофии внутренних органов, голодные отеки, апатия, снижению резистентности организма к действию повреждающих факторов внешней среды, мышечной слабости, нарушении функции центральной и периферической нервной системы, нару- шению ОМЦ, нарушение развития у детей.
Суточная потребность в белках — 1 г/кг веса при условии достаточного содержания незаменимых аминокислот (например, при приеме около 30 г животного белка), старики и дети — 1,2-1,5 г/кг, при тяжелой работе, росте мышц — 2 г/кг.
ЖИРЫ (липиды) — органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот.
Функции жиров в организме:
• являются 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;
• являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны;
• депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.
Различают нейтральные жиры (триацилглицеролы), фосфолипиды, стероиды (холестерин).
Поступившие с пищей нейтральные жиры в кишечнике расщепляются до глицерина и жирных кислот. Эти вещества всасываются — проходят через стенку тонкого кишечника, вновь превращаются в жир и поступают в лимфу и кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются в качестве энергетического и пластического материала. Липиды входят в состав клеточных структур.
Уровень жирных кислот в организме регулируется как отложением (депонированием) их в жировой ткани, так и высвобождением из нее. По мере увеличения уровня глюкозы в крови жирные кислоты под влиянием инсулина, депонируются в жировой ткани.
Высвобождение жирных кислот из жировой ткани стимулируется адреналином, глюкагоном и соматотропым гармоном, тормозится — инсулином.
Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.
Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.
Суточная потребность в жирах — 25-30% от общего числа калорий. Суточная потребность незаменимых жирных кислот около 10 г.
Жирные кислоты являются основными продуктами гидролиза липидов в кишечнике. Большую роль в процессе всасывание жирных кислот играют желчь и характер питания.
К незаменимым жирным кислотам, которые не синтезируются организмом, относятся олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидовая кислоты (суточная потребность 10–12 г).
Линолевая и лоноленовая кислоты содержатся в растительных жирах, арахидовая — только в животных.
Недостаток незаменимых жирных кислот приводит к нарушению функций почек, кожным нарушениям, повреждениям клеток, метаболическим расстройствам. Избыток незаменимых жирных кислот приводит к повышенной потребности токоферола (витамина Е).
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:
• 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).
На углеводы должно приходиться до 50 – 60% энергоценности пищевого рациона.
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.
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.
Содержание гликогена в печени составляет 150–200 г.
Продукты распада белков и жиров могут частично в печени превращаться в гликоген. Избыточное количество углеводов превращается в жир и откладывается в жировом «депо».
Около 70% углеводов пищи окисляется в тканях до воды и двуокиси углерода.
Углеводы используются организмом либо как прямой источник тепла (глюкозо–6–фосфат), либо как энергетический резерв (гликоген);
Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой у человека составляет около 500 г (минимальная потребность 100–150 г/сут).
При недостаточности углеводов развивается похудание, снижение трудоспособности, обменные нарушения, интоксикация организма.
Избыток потребления углеводов может привести к ожирению, развитию бродильных процессов в кишечнике, повышенной аллергизации организма, сахарному диабету.
Материал подготовлен на основе информации из открытых источников
Обмен углеводов. В течение жизни человек съедает около 10т 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. У взрослых людей больше половины энергии организм получает за счет углеводов. Распад углеводов с освобождением энергии может идти как в бескислородных условиях, так и в присутствии кислорода. Конечные продукты обмена углеводов — углекислый газ и вода. Углеводы обладают способностью быстро распадаться и окисляться.
При сильном утомлении, во время трудных спортивных состязаний прием нескольких кусочков сахара улучшает состояние организма.
В крови количество глюкозы поддерживается на относительно постоянном уровне (около 0,11%). Уменьшение содержания глюкозы вызывает понижение температуры тела, расстройство деятельности нервной системы, утомление. В поддержании постоянного уровня сахара в крови большую роль играет печень. Повышение количества глюкозы вызывает ее отложение в печени в виде запасного животного крахмала — гликогена. Гликоген мобилизуется печенью при снижении содержания сахара в крови. Гликоген образуется не только в печени, но и в мышцах, где его может накапливаться до 1—2%. Запасы гликогена в печени достигают 150 г. При голодании и мышечной работе эти запасы сокращаются.
Если содержание глюкозы в крови увеличивается до 0,17%, то она начинает выводиться из организма с мочой.
Обычно при употреблении с пищей большого количества углеводов в моче появляется сахар, и этим самым выравнивается содержание сахара в крови.
Однако в крови может быть и стойкое повышение содержания сахара, которое не выравнивается. Это происходит при нарушении функции желез внутренней секреции (главным образом поджелудочной железы), что приводит к развитию заболевания — сахарного диабета. При этом заболевании утрачивается способность связывать сахар в гликоген и начинается усиленное выделение сахара с мочой. Это расстраивает течение многих жизненных процессов и опасно для организма.
Значение глюкозы для организма не исчерпывается ее ролью как источника энергии. Глюкоза входит в состав цитоплазмы и, следовательно, необходима при образовании новых клеток, особенно в период роста. Входят углеводы и в состав нуклеиновых кислот.
Углеводы имеют важное значение и в обмене веществ центральной нервной системы. При резком снижении количества сахара в крови отмечаются резкие расстройства деятельности нервной системы. Наступают судороги, бред, потеря сознания, изменение деятельности сердца. Если такому человеку ввести в кровь глюкозу или дать съесть обычный сахар, то через некоторое время эти тяжелые симптомы исчезают.
Полностью сахар из крови не исчезает даже при отсутствии его в пище, так как в организме углеводы могут образовываться из белков и жиров.
Потребность в глюкозе различных органов неодинакова. Мозг задерживает до 12% приносимой глюкозы, кишечник — 9%, мышцы—7%, почки—5%. Селезенка и легкие почти совсем не задерживают глюкозы.
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.
Поступивший с пищей жир в пищеварительном тракте расщепляется на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном в лимфу и лишь частично в кровь.
Уже в клетках кишечного эпителия синтезируется жир, свойственный данному организму.
Через лимфатическую и кровеносную системы жиры поступают главным образом в жировую ткань, которая имеет для организма значение депо жира. Много жира в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов (например, почек), а также в печени и мышцах. 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.
Жир синтезируется в организме не только из глицерина и жирных кислот, но и из продуктов обмена белков и углеводов. На этом основана практика откорма сельскохозяйственных животных на сало.
Видовая специфичность жиров выражена слабее, чем видовая специфичность белков. Об этом свидетельствуют опыты, проведенные на собаках. Собак заставляли длительно голодать, и, когда они теряли почти весь запасной жир, одной из них давали с пищей льняное масло, а другой — бараний жир. Через некоторое время обнаружилось, что собственный жир первой собаки стал жидким и напоминал по некоторым свойствам льняное масло, а жир второй собаки по консистенции был схож с бараньим жиром.
Некоторые непредельные жирные кислоты, необходимые организму (линолевая, линоленовая и арахидоновая), должны поступать в организм в готовом виде, так как не способны им синтезироваться. Содержатся ненасыщенные жирные кислоты в растительных маслах (больше всего их в льняном и конопляном масле). Много линолевой кислоты и в подсолнечном масле. Этим объясняется высокая питательная ценность маргарина, в котором содержится значительное количество растительных жиров.
С жирами в организм поступают растворимые в них витамины (витамины A, D, Е и др.). имеющие для человека жизненно важное значение.
На 1 кг массы взрослого человека в сутки должно поступать с пищей 1,25 г жиров (80—100 г в сутки).
В клетках организма жиры под действием клеточных ферментов (липаз) расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Превращения глицерина (при участии АТФ) заканчиваются образованием углекислого газа и воды. Жирные кислоты под действием множества ферментов подвергаются сложным превращениям с образованием в качестве промежуточного продукта
уксусной кислоты, которая затем превращается в ацетоуксусную кислоту. Конечные продукты обмена жирных кислот — углекислый газ и вода. Превращения непредельных жирных кислот изучены пока недостаточно.
Статья на тему Обмен углеводов и жиров
Углеводы — это питательные вещества, присутствующие почти во всех продуктах питания, в основном в пище растительного происхождения. Организм использует их для получения энергии, которую расходует на многочисленные реакции метаболизма: углеводы — это основное «горючее» организма.
ВИДЫ УГЛЕВОДОВ
Углеводы состоят из атомов углерода, кислорода и водорода. Они также называются гидратами углерода, поскольку каждый его атом соединен с атомом кислорода и двумя атомами водорода — в такой же пропорции кислород и водород содержатся в молекулах воды (Н20). Согласно химическому составу и структурным единицам — сахаридам, выделяют основные группы углеводов.
Простые углеводы, или сахара, состоят из одной структурной единицы и называются моносахаридами — например, глюкоза, фруктоза и галактоза; дисахариды состоят из двух структурных единиц — например, пищевой сахар, состоящий из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Лактоза — молочный сахар, состоит из молекул глюкозы и галактозы; мальтоза состоит из двух молекул глюкозы. Сложные углеводы называются полисахаридами и состоят из множества простых соединений атомов и молекул, объединенных в длинные цепи, например крахмал и гликоген, присутствующие в растительной пище.
Злаки, корнеплоды и овощи — это продукты, содержащие много углеводов, которые составляют основу рациона человека.
РАСЩЕПЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ
Большая часть углеводов, присутствующих в продуктах питания, являются ди- и полисахаридами, но только моносахариды благодаря крошечному размеру могут всасываться через стенки пищеварительного тракта. Поэтому сложные углеводы вступают в реакцию с ферментами, расщепляющими их на структурные единицы — моносахариды. Завершающим этапом процесса пищеварения является усвоение молекул глюкозы, фруктозы и галактозы, которые транспортируются к печени, где превращаются в глюкозу, поступающую в кровь и разносящуюся по всему организму.
ГЛЮКОЗА
Человеческий организм может использовать как источник энергии только один вид углеводов — глюкозу. Молекулы глюкозы, высвобожденные в процессе расщепления сложных углеводов, всасываются в кишечнике или в печени. Глюкоза стоком крови разносится к тканям, где происходит химический процесс высвобождения из нее энергии. Уровень глюкозы в крови настолько важен, что всегда, делая анализ крови, измеряют ее концентрацию, которая называется уровнем сахара в крови, — это индикатор состояния здоровья человека.
Все продукты питания в большем или меньшем количестве содержат углеводы, за исключением тех, которые состоят исключительно из жиров, например масла. Продукты, наиболее богатые глюкозой, — это злаки и их производные, овощи, корнеплоды, фрукты, а также сахар, мед и сладости.
КЛЕТЧАТКА
Целлюлоза (клетчатка) — это сложный углевод, формирующий стенки растительных клеток. У травоядных животных есть пищеварительные ферменты, помогающие переваривать целлюлозу, расщепляя ее на составляющие — молекулы глюкозы, которые всасываются кишечником и используются для пополнения энергетического потенциала. Человеческий организм не вырабатывает ферментов, способных переваривать клетчатку, которую также называют растительными волокнами, выводящимися из нашего организма без изменения. Тем не менее употреблять их очень полезно, и их выведение свидетельствует о хорошей работе толстого кишечника.