Какие конечные продукты образуются при распаде жиров
Под действием липаз клетки жир распадается с образованием глицерина и свободных жирных кислот, которые подвергаются дальнейшим превращениям.
ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛИЦЕРИНА
Вначале глицерин активируется с помощью АТФ:
3-фосфоглицериновый альдегид включается далее в процесс гликолиза (синонимы: анаэробное сбраживание углеводов, путь Эмбдена — Мейергофа — Парнаса), поэтому его считают первым связующим звеном в обмене жиров и углеводов.
Р-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Известно три типа окислительных превращений жирных кислот: а-окисле- ние, (5-окисление, ю-окисление. Процесс (5-окисления (распада) жирных кислот, являющийся главным поставщиком энергии, активно протекает в печени, почках, сердечной и скелетной мышцах. Ферменты, катализирующие реакции (5-окисления, локализованы в митохондриях клетки. Поэтому обязательным условием включения жирных кислот в энергетический обмен является транспорт их в митохондрии при помощи специфического переносчика. (5-окис- лению подвергаются активированные жирные кислоты.
Таким образом, первым этапом (5-окисления является активация жирных кислот. Процесс происходит под действием ацил-КоА-синтетаз (синонимы — тиокиназы, активирующие ферменты), находящихся как в цитозоле клетки, так и в митохондриях. Реакция протекает с затратой энергии АТФ и может быть представлена в виде суммарного уравнения:
Образующийся пирофосфат (Н,Р207) расщепляется ферментом пирофосфатазой, поэтому равновесие реакции сдвинуто вправо, в сторону образования активной жирной кислоты. Далее эта кислота взаимодействует с карнити- ном с образованием комплекса ацил-карнитин, который легко проникает в митохондрии.
После поступления в митохондрию комплекс распадается с образованием карнитина и активной жирной кислоты, которая подвергается далее [3-распаду.
Реакции (3-распада начинаются с ферментативного дегидрирования активной жирной кислоты:
Восстановленный ФАДН2 передает свои электроны электропереносящему флавопротеиду дыхательной цепи.
Следующая реакция этого цикла катализируется ферментом еноил-КоА- гидратазой:
Третья реакция цикла окисления жирных кислот катализируется ферментом р-оксиацил-КоА-дегидрогеназой с коферментом НАД+:
Четвертая реакция катализируется ферментом тиолазой, под действием которой происходит отщепление ацетил-КоА (синонимы: активный ацетил, активная уксусная кислота). В результате этого цепочка исходной кислоты укорачивается на два атома углерода:
Далее процесс превращений укороченной жирной кислоты повторяется, а активный ацетил включается далее в цикл аэробного сбраживания (синонимы: цикл трикарбоновых кислот, лимонный цикл Кребса, метаболический котел).
Таким образом, активный ацетил является вторым связующим звеном в обмене жиров и углеводов.
Поскольку в состав жиров животного происхождения входят кислоты только с четным числом атомов углерода, то конечным продуктом (3-распада является активный ацетил.
Энергетика процесса р-окисления жирных кислот: установлено, что при передаче двух электронов с ФАДН2 на кислород в цитохромной системе происходит синтез 2 молекул АТФ.
При передаче двух электронов с НАДН + Н+ на кислород синтезируются 3 молекулы АТФ.
При окислении одной молекулы активного ацетила в метаболическом котле синтезируется 12 молекул АТФ.
Следовательно, при р-окислении жирной кислоты, сопровождающемся отщеплением одной молекулы активного ацетила, синтезируется 17 молекул АТФ.
При полном р-распаде, например, стеариновой кислоты, образуется 9 молекул активного ацетила, что соответствует 153 молекулам АТФ. Одна молекула АТФ затрачивалась на активацию свободной жирной кислоты в начале процесса. Окончательный баланс процесса — накопление 152 молекул АТФ, что соответствует 6080 кДж энергии.
Жиры пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков (при участии желчи) расщепляются на глицерин и ясирные кислоты (последние подвергаются омылению) . Из глицерина и жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника синтезируется жир, свойственный организму человека. Жир в виде эмульсии поступает в лимфу, а вместе с ней — в общий кровоток. Суточная потребность в жирах в среднем составляет 100 г. Избыточное количество жира откладывается в соединительнотканной жировой клетчатке и между внутренними органами. При необходимости эти жиры используются как источник энергии для клеток организма. При расщеплении 1 г жира выделяется наибольшее количество энергии — 38,9 кДж. Конечными продуктами распада жиров являются вода и углекисльш газ. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков.
Белки пищи, их значение, азотистый баланс, особенности обмена, переваривание и всасывание белков в желудочно-кишечном тракте. Роль составных частей сока в переваривание белков.
Азотистый баланс — это соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. А значит и о наличии или отсутствии мышечного роста. Белки относятся к незаменимым веществам, необходимым для жизни, роста и развития организма. Недостаточность белка в организме приводит к развитию алиментарных заболеваний. Положительный азотистый баланс – это синоним анаболизма, а отрицательный азотистый баланс — синоним катаболизма.
Белки используются как пластический материал для построения различных тканей и клеток организма, а также гормонов, ферментов, антител и специфических белков. Белки — необходимый фон для нормального обмена в организме других веществ, в частности витаминов, минеральных солей.
Белки участвуют и в поддержании энергетического баланса организма. Белки пищи в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты, которые, поступая из кишечника в кровь и далее в ткани, используются для синтеза белка организма.
Из 80 известных аминокислот в науке о питании интерес представляют 22—25 аминокислот, которые наиболее часто представлены в белках продуктов питания, используемых человеком.
Химический состав, свойства нормального желудочного сока, значение соляной кислоты в желудочном пищеварении. Физико-химические свойства желудочного сока, виды кислотности. Исследования желудочного сока. Определение дебит часа НСІ.
Желудочный сок — сложный по составу пищеварительный сок, вырабатываемый различными клетками слизистой оболочки желудка. Париетальные клетки фундальных желёз желудка секретируют соляную кислоту — важнейшую составляющую желудочного сока. Основные её функции: поддержание определённого уровня кислотности в желудке, обеспечивающего превращение пепсиногена впепсин, препятствование проникновению в организм болезнетворных бактерий и микробов, способствование набуханию белковых компонентов пищи, её гидролиз, стимулирует выработку секрета поджелудочной железы
Бикарбонаты НСО3− необходимы для нейтрализации соляной кислоты у поверхности слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки в целях защиты слизистой от воздействия кислоты.
Пепсин является основным ферментом, с помощью которого происходит расщепление белков. Существует несколько изоформ пепсина, каждая из которых воздействует на свой класс белков. Пепсины получаются из пепсиногенов, когда последние попадают в среду с определённой кислотностью. За продукцию пепсиногенов в желудке отвечают главные клетки фундальных желёз.
Основные химические компоненты желудочного сока:[1]
вода (995 г/л);хлориды (5—6 г/л);сульфаты (10 мг/л);фосфаты (10—60 мг/л);гидрокарбонаты (0—1,2 г/л) натрия, калия, кальция, магния;аммиак (20—80 мг/л
Роль печени в обмене белков.
Печень играет центральную роль в обмене белков. Она выполняет следующие основные функции: синтез специфических белков плазмы; образование мочевины и мочевой кислоты; синтез холина и креатина; трансаминирование и дезаминирование аминокислот, что весьма важно для взаимных превращений аминокислот, а также для процесса глюконеогенеза и образования кетоновых тел. Печень является единственным органом, где синтезируются такие важные для организма белки, как протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин. При заболеваниях печени определение фракционного состава белков плазмы (или сыворотки) крови нередко представляет интерес как в диагностическом, так и в прогностическом плане Большая часть мочевой кислоты также образуется в печени, где много фермента ксантиноксидазы, при участии которого оксипурины (гипо-ксантин и ксантин) превращаются в мочевую кислоту. Нельзя забывать о роли печени и в синтезе креатина.
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
Белковый обмен — использование и преобразование аминокислот белков в организме человека.
При окислении (1) г белка выделяется (17,2) кДж ((4,1) ккал) энергии.
Но организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций (основная функция — строительная). Организму человека нужны не белки пищи, сами по себе, а аминокислоты, из которых они состоят.
В процессе пищеварения белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к клеткам, в которых происходит синтез новых собственных белков, свойственных человеку.
Уровень содержания аминокислот в крови регулирует печень. Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени из образовавшегося аммиака синтезируется мочевина (которая затем выводится вместе с водой почками в составе мочи и частично кожей), а углекислый газ выдыхается через лёгкие.
Остатки аминокислот используются как энергетический материал (преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген).
Углеводный обмен
Углеводный обмен — совокупность процессов преобразования и использования углеводов.
Углеводы являются основным источником энергии в организме. При окислении (1) г углеводов (глюкозы) выделяется (17,2) кДж ((4,1) ккал) энергии.
Углеводы поступают в организм человека в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Все эти вещества распадаются в процессе пищеварения до простого сахара глюкозы, всасываются ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь.
Глюкоза необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с (0,1) до (0,05) % приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.
Основная часть глюкозы окисляется в организме до углекислого газа и воды, которые выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).
Часть глюкозы превращается в полисахарид гликоген и откладывается в печени (может откладываться до (300) г гликогена) и мышцах (гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения).
Уровень глюкозы в крови постоянный ((0,10)–(0,15) %) и регулируется гормонами щитовидной железы, в том числе инсулином. При недостатке инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что ведёт к тяжёлому заболеванию — сахарному диабету.
Инсулин также тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.
Другой гормон поджелудочной железы — глюкагон — способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая её содержание в крови (т. е. оказывает действие, противоположное инсулину).
При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в жиры и откладывается в организме человека.
(1) г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем (1) г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и быстро получить энергию.
Обмен жиров
Обмен жиров — совокупность процессов преобразования и использования жиров (липидов).
При распаде (1) г жира выделяется (38,9) кДж ((9,3) ккал) энергии (в (2) раза больше, чем при расщеплении (1) г белков или углеводов).
Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи, всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. Далее с током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки.
Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.
В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.
Значение жиров
- Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается за счёт окисления жиров.
- Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники.
- Откладываясь в запас в соединительнотканных оболочках, жиры препятствуют смещению и механическим повреждениям органов.
- Подкожный жир плохо проводит тепло, что способствует сохранению постоянной температуры тела.
Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем (80)–(100) г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, в тканях некоторых органов (например печени), а также и на стенках кровеносных сосудов.
Если в организме недостаёт одних веществ, то они могут образовываться из других. Белки могут превращаться в жиры и углеводы, а некоторые углеводы — в жиры. В свою очередь жиры могут стать источником углеводов, а недостаток углеводов может пополняться за счёт жиров и белков. Но ни жиры, ни углеводы не могут превращаться в белки.
Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее (1500)–(1700) ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит (15)–(35) %, а остальное затрачивается на выработку тепла и поддержание температуры тела.