Metabolizam bjelančevina, masti (lipida), ugljikohidrata, izmjena vode i minerala u ljudskom tijelu. Značajke metabolizma masti, bjelančevina i ugljikohidrata ovisno o vrsti prehrane

Metabolizam počinje unosom hranjivim tvarima u gastrointestinalni trakt i zraka u pluća.

Prvi stupanj metabolizma su enzimski procesi razgradnje bjelančevina, masti i ugljikohidrata u aminokiseline topive u vodi, mono- i disaharide, glicerol, masne kiseline i drugi spojevi koji se pojavljuju u raznih odjela gastrointestinalnog trakta, kao i apsorpciju ovih tvari u krv i limfu.

Drugi stupanj metabolizma je transport hranjivih tvari i kisika krvlju do tkiva i te složene kemijske transformacije tvari koje se događaju u stanicama. Oni istodobno provode razgradnju hranjivih tvari do konačnih produkata metabolizma, sintezu enzima, hormona i komponenti citoplazme. Razgradnju tvari prati oslobađanje energije koja se koristi za procese sinteze i osiguravanje funkcioniranja svakog organa i organizma u cjelini.

Treća faza je uklanjanje otpadnih tvari iz stanica, njihov transport i izlučivanje putem bubrega, pluća, znojnih žlijezda i crijeva.

Pretvorba bjelančevina, masti, ugljikohidrata, minerali a voda se javlja u bliskoj međusobnoj interakciji. Metabolizam svake od njih ima svoje karakteristike, a njihov fiziološki značaj je različit, stoga se metabolizam svake od ovih tvari obično razmatra zasebno.

Metabolizam proteina

Proteini se prvenstveno koriste kao plastični materijali u tijelu. Potreba za proteinima određena je minimalnom količinom koja će uravnotežiti njihov gubitak u tijelu. Proteini su u stanju kontinuirane izmjene i obnavljanja. U tijelu zdrave odrasle osobe količina proteina koji se dnevno razgradi jednaka je količini novosintetiziranog proteina. Deset od 20 aminokiselina (valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, triptofan, treonin, fenilalanin, arginin i histidin) ne može se sintetizirati u tijelu ako se nedovoljno unose hranom i nazivaju se esencijalnim. Ostalih deset aminokiselina (neesencijalnih) može se sintetizirati u tijelu.

Iz aminokiselina dobivenih u procesu probave sintetiziraju se proteini specifični za određenu vrstu, organizam i svaki organ. Neke aminokiseline se koriste kao energetski materijal, tj. podvrgnuti se cijepanju. Prvo se deaminiraju - gube Nh3 skupinu, što rezultira stvaranjem amonijaka i ketokiselina. Amonijak je otrovna tvar i neutralizira se u jetri pretvaranjem u ureu. Ketokiseline se nakon niza transformacija razlažu na CO2 i H2O.

Brzina razgradnje i obnavljanja tjelesnih proteina varira - od nekoliko minuta do 180 dana (u prosjeku 80 dana). Količina proteina koja se dnevno razgradila procjenjuje se količinom dušika izlučenog iz ljudskog tijela. 100 g proteina sadrži 16 g dušika. Dakle, otpuštanje 1 g dušika od strane tijela odgovara razgradnji 6,25 g proteina. Iz tijela odrasle osobe dnevno se oslobodi oko 3,7 g dušika, tj. masa uništenih proteina je 3,7 x 6,25 = 23 g, odnosno 0,028-0,075 g dušika na 1 kg tjelesne težine dnevno (Rubnerov koeficijent trošenja).

Ako je količina dušika koja hranom uđe u tijelo jednaka količini dušika izlučenog iz tijela, tada je tijelo u stanju dušične ravnoteže.

Ako u tijelo uđe više dušika nego što se izluči, to ukazuje na pozitivnu ravnotežu dušika (retencija dušika). Javlja se kada se povećava masa mišićnog tkiva (intenzivna tjelesna aktivnost), u razdoblju rasta tijela, trudnoće, tijekom oporavka nakon teške bolesti. Stanje u kojem količina dušika izlučenog iz tijela premašuje njegov unos u organizam naziva se negativnom ravnotežom dušika. Javlja se pri unosu nepotpunih bjelančevina, kada organizam ne prima nijednu od esencijalnih aminokiselina, tijekom bjelančevina ili potpunog gladovanja.

Dnevno je potrebno unijeti najmanje 0,75 g proteina na 1 kg tjelesne težine, što je za odraslu osobu. zdrava osoba težine 70 kg je najmanje 52,5 g kompletan protein. Za pouzdanu stabilnost ravnoteže dušika preporuča se uzimati 85 - 90 g proteina dnevno s hranom. Za djecu, trudnice i dojilje ti bi standardi trebali biti viši. Fiziološki značaj V u ovom slučaju znači da proteini uglavnom obavljaju plastičnu funkciju, a ugljikohidrati - energetsku funkciju.

Metabolizam masti (lipida)

Lipidi su esteri glicerola i viših masnih kiselina. Masne kiseline mogu biti zasićene i nezasićene (sadrže jednu ili više dvostrukih veza). Lipidi imaju energetsku i plastičnu ulogu u tijelu. Oksidacija masti osigurava oko 50% energetskih potreba tijela odrasle osobe. Masti služe kao rezerva hrane za tijelo, a njihove rezerve kod čovjeka iznose prosječno 10 - 20% tjelesne težine. Od toga se oko polovica nalazi u potkožnom masnom tkivu, značajna količina taloži se u velikom omentumu, perinefričkom tkivu i između mišića.

U stanju gladi, kada je tijelo izloženo hladnoći, tijekom tjelesnog ili psiho-emocionalni stres dolazi do intenzivne razgradnje pohranjenih masti. U uvjetima mirovanja, nakon obroka, dolazi do resinteze i taloženja lipida u depou. Glavnu energetsku ulogu imaju neutralne masti - trigliceridi, a plastičnu ulogu imaju fosfolipidi, kolesterol i masne kiseline koje služe kao strukturne komponente staničnih membrana, dio su lipoproteina i prekursori su steroidni hormoni, žučne kiseline i prostaglandini.

Molekule lipida apsorbirane iz crijeva pakiraju se u epitelnim stanicama u transportne čestice (hilomikrone), koje kroz limfne žile ulaze u krvotok. Pod djelovanjem kapilarne endotelne lipoprotein lipaze, glavna komponenta hilomikrona - neutralni trigliceridi - razgrađuju se na glicerol i slobodne masne kiseline. Neke se masne kiseline mogu vezati na albumin, a glicerol i slobodne masne kiseline ulaze u masne stanice i pretvaraju se u trigliceride. Ostatke krvnih hilomikrona hvataju hepatociti, podvrgavaju se endocitozi i uništavaju u lizosomima.

Lipoproteini se stvaraju u jetri za prijenos molekula lipida sintetiziranih u njoj. To su vrlo niski lipoproteini i lipoproteini niske gustoće, koji prenose trigliceride i kolesterol iz jetre u druga tkiva. Lipoproteine ​​niske gustoće preuzimaju iz krvi stanice tkiva pomoću lipoproteinskih receptora, endocitoziraju, oslobađajući kolesterol za potrebe stanica i uništavaju u lizosomima. U slučaju prekomjernog nakupljanja lipoproteina niske gustoće u krvi, oni su zarobljeni od strane makrofaga i drugih leukocita. Ove stanice, nakupljajući metabolički niskoaktivne estere kolesterola, postaju jedna od komponenti aterosklerotičnih vaskularnih plakova.

Lipoproteini visoka gustoća prenose višak kolesterola i njegovih estera iz tkiva u jetru, gdje se pretvaraju u žučne kiseline, koje se izlučuju iz tijela. Osim toga, lipoproteini visoke gustoće koriste se za sintezu steroidnih hormona u nadbubrežnim žlijezdama.

I jednostavne i složene molekule lipida mogu se sintetizirati u tijelu, s izuzetkom nezasićene linoleinske, linoleinske i arahidonske masne kiseline, koje se moraju unositi hranom. Ove esencijalne kiseline dio su fosfolipidnih molekula. Iz arahidonske kiseline nastaju prostaglandini, prostaciklini, tromboksani i leukotrieni. Nedostatak ili nedovoljan unos esencijalnih masnih kiselina u organizam dovodi do zastoja u rastu, poremećaja rada bubrega, kožnih bolesti i neplodnosti. Biološka mladost lipida hrane određena je prisutnošću esencijalnih masnih kiselina u njima i njihovom probavljivošću. Maslac i svinjska mast su probavljivi za 93 - 98%, govedina - za 80 - 94%, suncokretovo ulje- za 86-90%, margarin - za 94-98%.

Metabolizam ugljikohidrata

Ugljikohidrati su glavni izvor energije i također obavljaju plastične funkcije u tijelu; tijekom oksidacije glukoze nastaju međuprodukti - pentoze, koje su dio nukleotida i nukleinske kiseline. Glukoza je neophodna za sintezu nekih aminokiselina, sintezu i oksidaciju lipida i polisaharida. Ljudsko tijelo prima ugljikohidrate uglavnom u obliku biljnog polisaharida škroba i u malim količinama u obliku životinjskog polisaharida glikogena. U gastrointestinalni trakt Razgrađuju se do razine monosaharida (glukoza, fruktoza, laktoza, galaktoza).

Monosaharidi, od kojih je glavni glukoza, apsorbiraju se u krv i ulaze u jetru kroz portalnu venu. Ovdje se fruktoza i galaktoza pretvaraju u glukozu. Unutarstanična koncentracija glukoze u hepatocitima bliska je njezinoj koncentraciji u krvi. Kada višak glukoze uđe u jetru, ona se fosforilira i pretvara u rezervni oblik svog skladištenja - glikogen. Količina glikogena kod odrasle osobe može biti 150-200 g. U slučaju ograničenja unosa hrane, kada se smanjuje razina glukoze u krvi, glikogen se razgrađuje i glukoza ulazi u krv.

Tijekom prvih 12 ili više sati nakon jela, održavanje koncentracije glukoze u krvi osigurava se razgradnjom glikogena u jetri. Nakon što se rezerve glikogena potroše, povećava se sinteza enzima koji osiguravaju reakcije glukoneogeneze - sintezu glukoze iz laktata ili aminokiselina. U prosjeku čovjek dnevno unosi 400-500 g ugljikohidrata, od čega je obično 350-400 g škroba, a 50-100 g mono- i disaharida. Višak ugljikohidrata pohranjuje se kao mast.

Izmjena vode i minerala

Sadržaj vode u tijelu odrasle osobe iznosi prosječno 73,2±3% tjelesne težine. Ravnoteža vode u organizmu se održava zahvaljujući jednakosti volumena izgubljene vode i njenog unosa u organizam. Dnevna potreba u vodi kreće se od 21 do 43 ml/kg (prosječno 2400 ml) i zadovoljava se unosom vode pićem (~1200 ml), hranom (~900 ml) i vodom koja nastaje u tijelu tijekom metaboličkih procesa (endogena voda (~300 ml) Ista količina vode izlučuje se mokraćom (~1400 ml), fecesom (~100 ml), isparavanjem s površine kože i dišnim putovima (~900 ml).

Potreba organizma za vodom ovisi o prirodi prehrane. S prehranom pretežno ugljikohidratima i masna hrana a uz mali unos NaCl manja je i potreba za vodom. Hrana, bogata proteinima, i povećani unos soli uzrokuju veću potrebu za vodom, koja je neophodna za osmotsko izlučivanje djelatne tvari(urea i mineralni ioni). Nedovoljan unos vode u organizam ili njezin prekomjerni gubitak dovodi do dehidracije, što je praćeno zgušnjavanjem krvi, pogoršanjem njezinih reoloških svojstava i poremećajem hemodinamike.

Nedostatak vode u tijelu od 20% tjelesne težine dovodi do smrti. Pretjeran unos vode u organizam ili smanjenje njenog volumena koji tijelo izluči dovodi do intoksikacije vodom. Kao rezultat povećane osjetljivosti živčanih stanica i živčanih centara na smanjenje osmolarnosti, intoksikacija vodom može biti praćena grčevima mišića.

Izmjena vode i mineralnih iona u tijelu usko je povezana, što je posljedica potrebe održavanja osmotskog tlaka na relativno konstantnoj razini u izvanstaničnom okruženju iu stanicama. Provedba niza fizioloških procesa (ekscitacija, sinoptička transmisija, mišićna kontrakcija) nije moguća bez održavanja određene koncentracije Na+, K+, Ca2+ i drugih mineralnih iona u stanici iu izvanstaničnom okolišu. Svi oni moraju ući u tijelo hranom.

6 Koristeći znanja iz biologije pripremiti tri poruke na temu “Metabolizam bjelančevina (masti, ugljikohidrata) u ljudskom organizmu, njegovi poremećaji i njihova prevencija.”

Proteini su najsloženije tvari u tijelu i osnova stanične protoplazme. Proteini u tijelu ne mogu nastati iz masti, ugljikohidrata ili bilo kojih drugih tvari. Sadrže dušik, ugljik, vodik, kisik, a neki - sumpor i druge kemijski elementi u izuzetno malim količinama. Aminokiseline su najjednostavniji strukturni elementi ("građevni blokovi") koji čine proteinske molekule ljudskih stanica, tkiva i organa. To su organske tvari s alkalnim i kisela svojstva. Istraživanje strukture različitih proteina pokazalo je da sadrže do 25 različitih aminokiselina. Znanstvenici raznim zemljama rade na umjetnoj sintezi proteina. U tom smislu već je bilo nekih postignuća. Proteini se odlikuju velikom specifičnošću. Međusobno se razlikuju po sastavu i načinu međusobnog povezivanja pojedinih aminokiselina, kao i po prisutnosti drugih komponenti u molekuli, kao što su fosforna kiselina, ugljikohidratne i lipoidne (slične masti) skupine itd. Svaki protein ima karakteristična svojstva koja samo njemu pripadaju. Na primjer, kontrakcije mišića povezane su s posebnim svojstvima proteina miozina i aktina koji čine mišiće ljudsko tijelo. Proteinski pigment krvi - hemoglobin - nositelj je kisika. Svi enzimi odgovorni za probavu su proteinske tvari različite prirode. Neki hormoni imaju složenu strukturu proteina.

Poznavanje sastava pojedinih tjelesnih bjelančevina, kao i bjelančevina iz hrane, omogućuje nam da točno odredimo potrebe ljudskog organizma za različitim aminokiselinama. Tako je moguće pravilno odrediti proteinsku vrijednost prehrambenih proizvoda i odabirom proizvoda aktivno intervenirati u metabolizmu proteina u ljudskom organizmu. Utvrđeno je da su najvrjednije po svom aminokiselinskom sastavu

proteini životinjskog podrijetla, tj. proteini mesa, mlijeka i jaja. Od 100 grama životinjskih bjelančevina unesenih s hranom, apsorbira se 80-90%.

Ovi proteini sadrže esencijalne aminokiseline, one koje se ne stvaraju u ljudskom tijelu i nema ih u proteinima biljnih proizvoda prehrana. Sovjetski znanstvenici vjeruju da je od 25 poznatih aminokiselina 12 esencijalno i da se sve moraju unositi hranom. Ako bilo koja od esencijalnih aminokiselina nedostaje u hrani, tada je formiranje tjelesnih proteina - njihova sinteza - poremećena. To dovodi do gubitka težine i mlado tijelo- do usporavanja rasta. Esencijalne aminokiseline uključuju treonin, valin, leucin, izoleucin, lizin, fenilalanin, triptofan, metionin, arginin, histidin, tirozin i cistin. Posljednje četiri aminokiseline, iako se mogu formirati iz drugih aminokiselina, su, međutim, u malim količinama i također se moraju unositi hranom.

Vjeverice biljnog porijekla(kruh, grašak, grah i dr.) imaju nižu biološku vrijednost. Bjelančevinama biljnog podrijetla nedostaje jedna ili druga aminokiselina, ali određenom kombinacijom biljnih proizvoda tijelo može dobiti njemu dragocjene bjelančevine.

Kako se odvija metabolizam proteina u tijelu? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, prvo je potrebno pratiti sudbinu aminokiselina apsorbiranih iz crijeva u krv. Aminokiseline po portalna vena ući u jetru. U ovom se organu iz nekih od njih sintetiziraju složenije tvari - polipeptidi. Iz jetre se aminokiseline i polipeptidi prenose krvlju po cijelom tijelu i spajaju se s proteinima raznih stanica, zauzimajući mjesto iskorištenih aminokiselina. Najvažniji krajnji produkti razgradnje proteina u tijelu su amonijak, urea i mokraćna kiselina. Amonijak nastaje tijekom takozvane deaminacije aminokiselina, tj. kada se iz njih ukloni aminska skupina o kojoj je gore bilo riječi. U jetri se amonijak djelomično pretvara u ureu. Mokraćne kiseline Vjeruje se da krv dolazi izravno iz tkiva, kao proizvod razgradnje složenih proteina - nukleoproteina. Svi produkti razgradnje proteina izlučuju se iz tijela mokraćom i znojem.

Metabolizam bjelančevina u tijelu odvija se stalno, a njegov intenzitet može se donekle procijeniti izmjenom dušika, koji je glavna komponenta proteinske molekule.

Određivanjem količine dušika unesene hranom i količine dušika izlučenog iz organizma urinom i fecesom dnevno može se uspostaviti tzv. dušična ravnoteža.

Ako je količina unesenog i otpuštenog dušika ista, tada je ravnoteža dušika evidentna. Kada je količina dušika unesena hranom veća od one koja se izlučuje, dolazi do pozitivne ravnoteže dušika. To ukazuje na prevlast u tijelu procesa asimilacije (formiranja) proteina nad procesima njegovog uništavanja (disimilacije).

To se češće događa kod djece i ukazuje na normalan razvoj. Pozitivna ravnoteža dušika također je karakteristična za razdoblje oporavka odraslih nakon zarazna bolest. Prevladavanje izlučenog dušika nad unosom uzrokuje negativnu ravnotežu dušika. U ovom slučaju procesi razgradnje proteina prevladavaju nad procesima njegovog stvaranja. Sve se to promatra tijekom posta ili tijekom zaraznih bolesti.

Metabolizam bjelančevina u tijelu podložan je složenoj regulaciji u kojoj sudjeluju središnji živčani sustav i žlijezde unutarnje izlučivanje. Od hormonalnih tvari, hormon Štitnjača(tiroksin) i hormoni kore nadbubrežne žlijezde (glukokortikoidi) pospješuju procese disimilacije, razgradnje proteina, a hormon gušterače (inzulin) i hormon rasta prednji režanj hipofize (hormon rasta) pospješuje procese stvaranja (asimilacije) proteinskih tijela u tijelu.

Ako osoba dugo vremena jede hranu koja sadrži malo proteina, razvija se ozbiljna bolest, takozvana nutritivna distrofija, odnosno gladovanje. Bolesnicima se javljaju otekline na nogama, rukama i licu, nakuplja se tekućina u trbušnoj šupljini, javlja se proljev, mentalni poremećaji. Osim općih pojava nedostatka bjelančevina, mogu se javiti i specifični poremećaji zbog nedostatka pojedine aminokiseline u hrani.

Na primjer, u nedostatku triptofana razvija se zamućenje očne leće (katarakta). Ako postoji nedostatak cistina, tada je rast kose odgođen; nedostatak histidina dovodi do anemije, a arginina do zastoja u rastu itd.

Kako bismo čovjeku osigurali sve potrebne aminokiseline potrebno je u svakodnevnu prehranu uvrstiti što više različitih namirnica. Trebali biste diverzificirati svoj dnevni jelovnik kako biste nadoknadili nedostatak određenih aminokiselina. Ugljikohidrati su tvari koje se uglavnom nalaze u Flora. Sastoje se od ugljika, vodika i kisika. U ugljikohidratima je atom ugljika povezan s molekulom vode. Postoje jednostavni i složeni ugljikohidrati; jednostavni ugljikohidrati inače zvani monosaharidi (monos - na grčkom jedan), a složeni ugljikohidrati - polisaharidi (poli - mnogo). U probavni trakt pod utjecajem odgovarajućih enzima polisaharidi se razlažu na monosaharide.

Glavna uloga ugljikohidrata u tijelu su njihova energetska svojstva. Oni su glavni izvor iz kojeg ljudski organi i tkiva dobivaju energiju za proizvodnju pokreta, stvaranje topline, rad krvožilnih i dišnih organa, razne oksidativne procese, odnosno sve ono što se može definirati jednom riječju “životna aktivnost”. ”. 75% energije koju čovjek treba dolazi iz ugljikohidrata. U tijelu se ugljikohidrati mogu formirati iz masti i bjelančevina.

Normalno funkcioniranje tijela odvija se pod uvjetom manje-više konstantne razine šećera u krvi, koja se kreće između 80-120 mg na 100 g krvi. Sav šećer apsorbiran u crijevima ulazi u krvne žile prvenstveno u jetri, koja ima sposobnost zadržati višak šećera, pretvoriti ga u životinjski škrob, odnosno glikogen, i pohraniti u rezervu. Utvrđeno je da ljudska jetra sadrži približno 150 grama rezervnog glikogena, koji tijelo troši, pretvarajući se natrag u šećer ako njegova količina u krvi padne ispod normale.

Šećer u krvi tijelo intenzivno troši kada fizički rad, psihički stres i sl. U tim slučajevima potrebno je unositi povećanu količinu šećera u otopljenom obliku. Brzo se apsorbira u krv i nadoknađuje nastali nedostatak u tijelu. Škrob sadržan u kruhu i žitaricama ne nadoknađuje tako brzo nedostatak šećera u krvi, jer se sporo probavlja i stvara iz njega.

šećer ulazi u krv iz crijeva u malim obrocima. Smanjenje šećera u krvi ispod 40 mg na 100 g krvi uzrokuje bolno stanje tijelo, izraženo u slabosti, vrtoglavici, osjećaju gladi itd. Ovo stanje naziva se hipoglikemija. Može se lako eliminirati vezom čaše slatkog čaja.

Kada se uzima s hranom velike količine ugljikohidrata, a posebno šećera, razina šećera u krvi može brzo porasti. To se objašnjava činjenicom da jetra u ovom slučaju nema vremena preraditi sav šećer u glikogen i povećana količina šećera ulazi u opću cirkulaciju. Takozvana prehrambena hiperglikemija javlja se s povećanjem šećera u krvi na 150 - 180 mg na 100 g krvi. U isto vrijeme, šećer se počinje izlučivati ​​iz tijela putem bubrega. Oslobađanje šećera u urinu naziva se glukozurija i svojevrsna je svrsishodna reakcija tijela. Zdravi ljudi trebaju zapamtiti da ne smiju konzumirati više od 100 grama šećera odjednom. Nešto šećera može biti pohranjeno kao glikogen u mišićima i nervne ćelije, ali ovaj glikogen koristi, ako je potrebno, samo tkivo u kojem je deponiran.

Šećer troše mišići tijekom rada, au ovom trenutku mišićno tkivo ne koristi samo šećer u krvi, već i glikogen koji se nalazi u samim mišićima. mišićna vlakna. Mišićni glikogen se razgrađuje i proizvodi šećer, koji se koristi za rad mišića. Oksidacija šećera doseže stupanj mliječne kiseline. U uvjetima normalne cirkulacije, mliječna kiselina nastala tijekom mišićnog rada djelomično se oksidira, a djelomično se pretvara u glikogen.

S viškom prehrana ugljikohidratimaŠećer se u tijelu pretvara u mast. Uz nedovoljnu ishranu ugljikohidratima, ugljikohidrati se, naprotiv, mogu formirati iz masti. Regulira metabolizam ugljikohidrata živčani sustav uglavnom kroz endokrine žlijezde, uglavnom kroz gušteraču i nadbubrežne žlijezde. Srž nadbubrežne žlijezde luči adrenalin u krv. Adrenalin, koji cirkulira krvlju, uzrokuje povećanu pretvorbu jetrenog glikogena u šećer, što dovodi do povećanja razine šećera u krvi. A hiperglikemija, kako su znanstvenici jasno utvrdili, povećava proizvodnju inzulina u gušterači.

Inzulin pomaže pretvoriti šećer u glikogen i pomaže tjelesnim tkivima da ga iskoriste, što snižava razinu šećera u krvi. Međutim, u regulaciji metabolizam ugljikohidrata Sudjeluju i druge endokrine žlijezde koje su usko povezane s radom središnjeg živčanog sustava.

Pod utjecajem stimulacije mozga, hipofiza luči tzv. hormon rasta, koji sprječava jetru da koristi šećer u krvi, što rezultira hiperglikemijom. Istaknemo li da u regulaciji metabolizma ugljikohidrata sudjeluju i hormoni kore nadbubrežne žlijezde, postat će jasno koliko je složen metabolizam ugljikohidrata reguliran središnjim živčanim sustavom preko endokrinih žlijezda.

Masti su, kao i ugljikohidrati, "zapaljivi" ili energetski materijali potrebni za osiguravanje vitalnih funkcija tijela. Jedan gram masti sadrži dvostruko više potencijalne (skrivene) energije nego jedan gram ugljikohidrata. Masti koje su se razgradile tanko crijevo na glicerol i masne kiseline, prolaze epitelne stanice tanka crijeva, samo otopljen u žučnim kiselinama sadržanim u žuči. U stijenci tankog crijeva žučne kiseline se oslobađaju iz složenih spojeva s masnim kiselinama, a zatim se masne kiseline, spajajući se s apsorbiranim glicerolom, pretvaraju natrag u mast.

Po limfne žile mezenterij, skupljajući se u zajednički torakalni limfni kanal, mast ulazi u lijevu subklavijsku venu. U plućima se mast djelomično oksidira, zatim ulazi veliki krug krvotoka i taloži se u masnim depoima. U organizmu se smatraju: potkožno masno tkivo, omentum, perirenalno tkivo, područje zdjelice, medijastinum itd. Masna vlakna djeluje kao rezervni materijal, pomaže u jačanju unutarnji organi i toplinska izolacija karoserije. Na normalna prehrana masnog tkivačini oko 16% tjelesne težine.

Masti i tvari slične mastima ili lipoidi također su bitna komponenta stanica; ulaze u protoplazmu i sudjeluju u stvaranju stanične membrane. Lipoidi su također dio živčanog tkiva.

Nedostatak masti u hrani dovodi do poremećaja središnjeg živčanog sustava, funkcije spolnih žlijezda, smanjuje otpornost organizma na nepovoljne životne uvjete i infekcije. Životinje čija hrana nema masnoće gube sposobnost reprodukcije.

Sastav prehrambenih masti nije isti i njihov biološki značaj za tijelo.

Potrebno je istaknuti tzv. nezasićene masne kiseline koje ulaze u sastav pretežno biljnih masti. Nezasićene masne kiseline jačaju najtanje ljuske Stanice. Najveći ljekovita svojstva posjeduju linolne, linolenske i arahidonske nezasićene kiseline. Prva dva nalaze se u ulju od lanenog sjemena i konoplje, također ima dosta linolenske kiseline u suncokretovom ulju, a arahidonske kiseline u svinjska mast i u žumanjak jajeta. Sustavni nedostatak ovih kiselina u ljudskoj prehrani smanjuje otpornost organizma na razne vrste štetni učinci, vodi razvoju kardiovaskularne bolesti, posebice ateroskleroza. Masnoće u ljudskom tijelu su u stanju ravnoteže tekućine, njihova količina se smanjuje ili povećava. Tako npr. pojačanim radom mišića dio masti iz masnog tkiva prelazi u druga tkiva i kroz složene kemijske reakcije oksidira ili, kako kažu, "gori".

Oksidacija masti izravno u samom masnom tkivu je olakšana prisutnošću posebnih enzima - lipaze i dehidrogenaze. Pod utjecajem tkivne lipaze dolazi do razgradnje masti u tkivima na glicerol i više masne kiseline.

Nakon toga dolazi do procesa oksidacije masnih kiselina ugljični dioksid i vode, pri čemu se oslobađa energija potrebna za funkcioniranje organizma.

Metabolizam masti, kao i druge vrste metabolizma, regulira središnji živčani sustav izravno i preko endokrinih žlijezda - hipofize, otočnog aparata gušterače, nadbubrežnih žlijezda, štitnjače i spolnih žlijezda.

Poznato je, primjerice, da većina ljudi mršavi u razdobljima emocionalnih tegoba, a obrnuto, deblja se u razdobljima uspješnog i mirnog života. To posebno potvrđuje izvrsni sovjetski psihijatar Yu. V. Kannabikh: primijetio je da s mentalnim

bolest - ciklotimija, koju karakteriziraju promjene stanja; tijekom razdoblja melankolije, depresivnog raspoloženja, pacijenti gube na težini; kada depresivno stanje zamijeni povišeno, veselo raspoloženje, ružičasta percepcija svega oko sebe, debljaju se.

Hormon otočnog aparata gušterače - inzulin potiče taloženje masti u potkožnom masnom tkivu i drugim masnim depoima. S viškom inzulina, korištenje masti je inhibirano, a ugljikohidrati se intenzivno pretvaraju u masti.

Hormoni kore nadbubrežne žlijezde djeluju gotovo slično inzulinu: pospješuju pretvaranje ugljikohidrata u mast i njegovo taloženje u masnom tkivu.

Naprotiv, pojačano stvaranje hormona hipofize, štitnjače i spolnih žlijezda pospješuje sagorijevanje masti i sprječava pretvaranje ugljikohidrata u mast.

Osim proteina, ugljikohidrata i masti, potrebne tvari za život tijela su mineralne soli, voda i vitamini.

Jetra, kao središnji organ metabolizma, sudjeluje u održavanju metaboličke homeostaze i sposobna je djelovati na metaboličke reakcije proteina, masti i ugljikohidrata.

“Vezna” mjesta za metabolizam ugljikohidrata i proteina su pirogrožđana kiselina, oksaloctena i α-ketoglutarna kiselina iz TCA ciklusa, koje se u reakcijama transaminacije mogu pretvoriti u alanin, aspartat i glutamat. Slično se odvija i proces pretvaranja aminokiselina u ketokiseline.

Ugljikohidrati su još bliže povezani s metabolizmom lipida:

• Molekule NADPH nastale u pentozofosfatnom putu koriste se za sintezu masnih kiselina i kolesterola,
• gliceraldehid fosfat, koji također nastaje u putu pentoza fosfata, uključuje se u glikolizu i pretvara u dihidroksiaceton fosfat,
• glicerol-3-fosfat, nastao glikolizom dioksiaceton fosfata, šalje se za sintezu triacilglicerola. Također se u tu svrhu može koristiti gliceraldehid-3-fosfat, sintetiziran u fazi strukturnih preustroja pentozofosfatnog puta.
• “glukoza” i “aminokiselina” acetil-SCoA sposoban je sudjelovati u sintezi masnih kiselina i kolesterola.

Metabolizam ugljikohidrata

Procesi metabolizma ugljikohidrata aktivno se odvijaju u hepatocitima. Sintezom i razgradnjom glikogena jetra održava koncentraciju glukoze u krvi. Aktivan sinteza glikogena javlja se nakon obroka, kada koncentracija glukoze u krvi portalne vene dosegne 20 mmol/l. Rezerve glikogena u jetri kreću se od 30 do 100 g. Uz kratkotrajno gladovanje, glikogenoliza, u slučaju dugotrajnog gladovanja, glavni izvor glukoze u krvi je glukoneogeneza od aminokiselina i glicerola.

Jetra provodi interkonverzija šećera, tj. pretvaranje heksoza (fruktoza, galaktoza) u glukozu.

Aktivne reakcije pentozofosfatnog puta osiguravaju proizvodnju NADPH, neophodan za mikrosomalnu oksidaciju i sintezu masnih kiselina i kolesterola iz glukoze.

Metabolizam lipida

Ako tijekom obroka u jetru dospije višak glukoze, koja se ne koristi za sintezu glikogena i druge sinteze, tada se ona pretvara u lipide - kolesterol i triacilglicerole. Budući da jetra ne može pohraniti TAG, oni se uklanjaju pomoću lipoproteina vrlo niske gustoće ( VLDL). Kolesterol se prvenstveno koristi za sintezu žučne kiseline, također je uključen u lipoproteine ​​niske gustoće ( LDL) I VLDL.

Pod određenim uvjetima - post, dugotrajno vježbanje mišića, dijabetes Tip I, prehrana bogata mastima – sinteza se aktivira u jetri ketonska tijela, koju većina tkanina koristi kao alternativni izvor energije.

Metabolizam proteina

Više od polovice proteina sintetiziranih u tijelu dnevno događa se u jetri. Brzina obnavljanja svih proteina jetre je 7 dana, dok u drugim organima ta vrijednost odgovara 17 dana ili više. To uključuje ne samo proteine ​​samih hepatocita, već i one koji idu za "izvoz" - albumini, puno globulini, krvnih enzima, i fibrinogen I čimbenici zgrušavanja krv.

Aminokiseline prolaze kroz kataboličke reakcije s transaminacijom i deaminacijom, dekarboksilaciju s stvaranjem biogenih amina. Događaju se reakcije sinteze kolin I kreatin zbog prijenosa metilne skupine s adenozilmetionina. Jetra iskorištava višak dušika i ugrađuje ga u urea.

Reakcije sinteze ureje usko su povezane s ciklusom trikarboksilne kiseline.

Bliska interakcija između sinteze uree i TCA ciklusa

Izmjena pigmenta

Sudjelovanje jetre u metabolizmu pigmenta je pretvaranje hidrofobnog bilirubina u hidrofilni oblik i njegovo izlučivanje u žuč.

Metabolizam pigmenta, pak, ima važnu ulogu u metabolizmu željeza u tijelu - protein feritin koji sadrži željezo nalazi se u hepatocitima.

Procjena metaboličke funkcije

U klinička praksa Postoje metode za procjenu određene funkcije:

Sudjelovanje u metabolizmu ugljikohidrata procjenjuje se:

• Po koncentracija glukoze krv,
• prema nagibu krivulje ispitivanja tolerancije glukoza,
• prema krivulji “šećera” nakon vježbanja galaktoza,
• veličinom hiperglikemije nakon primjene hormoni(na primjer, adrenalin).

Razmatra se uloga u metabolizmu lipida:

• po razini krvi triacilgliceroli, kolesterol, VLDL, LDL, HDL,
• po koeficijentu aterogenost.

Procjenjuje se metabolizam proteina:

• koncentracijom ukupne bjelančevine i njegove frakcije u krvnom serumu,
• po pokazateljima koagulogrami,
• po razini urea u krvi i urinu,
• po djelatnosti enzima AST i ALT, LDH-4,5, alkalna fosfataza, glutamat dehidrogenaza.

Procjenjuje se metabolizam pigmenta:

• koncentracijom ukupnog i izravnog bilirubin u krvnom serumu.

Proteini zauzimaju jedno od najvažnijih mjesta među svim organskim elementima žive stanice. Čini gotovo polovicu stanične mase. U ljudskom tijelu postoji stalna izmjena proteina koji dolaze s hranom. U probavnom traktu se provodi do aminokiselina. Potonji prodiru u krv i, prolazeći kroz stanice i žile jetre, ulaze u tkiva unutarnjih organa, gdje se ponovno sintetiziraju u specifične tvari. ovog tijela bjelančevine.

Metabolizam proteina

Ljudsko tijelo koristi proteine ​​kao plastični materijal. Njegova potreba određena je minimalnim volumenom koji uravnotežuje gubitke proteina. U tijelu odrasle zdrave osobe metabolizam proteina odvija se kontinuirano. U slučaju nedovoljnog unosa ovih tvari iz hrane, deset od dvadeset aminokiselina tijelo može sintetizirati, dok ostalih deset ostaje esencijalno i mora se nadoknaditi. Inače, sinteza proteina je poremećena, što dovodi do inhibicije rasta i gubitka tjelesne težine. Treba napomenuti da ako nedostaje barem jedan, organizam ne može normalno živjeti i funkcionirati.

Faze metabolizma proteina

Metabolizam proteina u tijelu nastaje kao rezultat opskrbe hranjivim tvarima i kisikom. Postoje određene faze, od kojih prvu karakteriziraju ugljikohidrati i masti do topljivih aminokiselina, monosaharida, disaharida, masnih kiselina, glicerola i drugih spojeva, nakon čega se apsorbiraju u limfu i krv. U drugom stadiju kisik se prenosi krvlju do tkiva. U tom slučaju dolazi do njihove razgradnje na konačne proizvode, kao i do sinteze hormona, enzima i sastavnih komponenti citoplazme. Kada se tvari razgrađuju, oslobađa se energija koja je neophodna za prirodni procesi sintezu i normalizaciju funkcioniranja cijelog organizma. Navedene faze metabolizma proteina završavaju uklanjanjem krajnjih proizvoda iz stanica, kao i njihovim transportom i izlučivanjem putem pluća, bubrega, crijeva i znojnih žlijezda.

Dobrobiti proteina za ljude

Opskrba cjelovitih bjelančevina vrlo je važna za ljudski organizam jer se samo iz njih mogu sintetizirati specifične tvari. Metabolizam proteina ima posebnu ulogu u dječje tijelo. Uostalom, treba mu veliki broj nove stanice za rast. Uz nedovoljan unos proteina ljudsko tijelo prestaje rasti, a stanice mu se mnogo sporije obnavljaju. Proteini životinjskog podrijetla smatraju se potpunim proteinima. Od njih su posebno vrijedni proteini ribe, mesa, mlijeka, jaja i dr. sličnih proizvoda prehrana. Inferiorni se uglavnom nalaze u biljkama, pa prehrana mora biti koncipirana tako da zadovolji sve potrebe vašeg organizma. Kada postoji višak proteina, višak se razgrađuje. To omogućuje tijelu da održi potreban metabolizam proteina koji je vrlo važan za ljudski život. Kada se prekrši, tijelo počinje trošiti proteine ​​iz vlastitih tkiva, što dovodi do ozbiljnih problema sa zdravljem. Stoga biste se trebali brinuti o sebi i ozbiljno shvatiti izbor hrane.

Nakon što ih tijelo proguta, molekule hrane sudjeluju u mnogim reakcijama. Ove reakcije i druge manifestacije vitalne aktivnosti su metabolizam (metabolizam). Hranjive tvari koriste se kao sirovine za sintezu novih stanica, oksidiraju se, isporučujući energiju. Dio se koristi za sintezu novih stanica, a drugi dio za funkcioniranje tih stanica. preostala energija se oslobađa kao toplina. Procesi razmjene:

Anabolizam (asimilacija) je kemijski proces u kojem se jednostavne tvari međusobno spajaju u složene. To dovodi do akumulacije energije i rasta. Katabolizam – disimilacija – razgradnja složenih tvari na jednostavne uz oslobađanje energije. Bit metabolizma je ulazak tvari u organizam, njihova apsorpcija, korištenje i oslobađanje metaboličkih produkata. Metaboličke funkcije:

· ekstrakcija energije iz vanjskog okoliša u obliku kemijske energije organskih tvari

Pretvaranje tih tvari u građevne blokove

sklapanje staničnih komponenti iz tih blokova

· sinteza i razgradnja biomolekula potrebnih za obavljanje funkcija

Metabolizam proteina je skup procesa transformacije proteina u tijelu, uključujući metabolizam aminokiselina. Proteini su osnova svih staničnih struktura, materijalni nositelji života, glavni građevni materijal. Dnevne potrebe – 100 – 120 g. Proteini se sastoje od aminokiselina (23):

zamjenjivi – mogu se formirati od drugih u tijelu

Esencijalni – ne mogu se sintetizirati u tijelu i moraju se sintetizirati

dolaze s hranom - valin, leucin, izoleucin, lizin, arginin, triptofan, histidin Faze metabolizma proteina:

1. enzimska razgradnja proteina hrane u aminokiseline

2. apsorpcija aminokiselina u krv

3. pretvorba aminokiselina u karakteristične datom organizmu

4. biosinteza proteina iz ovih kiselina

5. razgradnja i korištenje bjelančevina

6. stvaranje produkata razgradnje aminokiselina Apsorbirane u krvne kapilare tankog crijeva, aminokiseline teku kroz portal

vene ulaze u jetru, gdje se koriste ili zadržavaju. Neke aminokiseline ostaju u krvi i ulaze u stanice, gdje se od njih grade nove bjelančevine.

Razdoblje obnove proteina kod ljudi je 80 dana. Ako velika količina proteina dolazi iz hrane, tada jetreni enzimi od njih odvajaju amino skupine (NH2) - deaminaciju. Drugi enzimi spajaju amino skupine s CO2 i nastaje urea koja s krvlju ulazi u bubrege i normalno se izlučuje mokraćom. Proteini se gotovo i ne talože u depou, pa se nakon iscrpljivanja ugljikohidrata i masti ne koriste rezervni proteini, već stanični proteini. Ovo stanje je vrlo opasno - gladovanje proteinima - mozak i drugi organi pate (dijete bez proteina). Postoje proteini životinjskog i biljnog podrijetla. Životinjski proteini - meso, riba i plodovi mora, biljni proteini - soja, grah, grašak, leća, gljive, koji su neophodni za normalan metabolizam proteina.

Metabolizam masti je skup procesa za pretvorbu masti u tijelu. Masti su energetski i plastični materijal, dio su membrana i citoplazme stanica. Dio masti nakuplja se u obliku rezervi u potkožnom masnom tkivu, velikom i malom omentumu te oko nekih unutarnjih organa (bubrezi) - 30% ukupne tjelesne težine. Glavnina masti je neutralna mast, koja je uključena u metabolizam masti. Dnevna potreba za mastima je 100 g.

Neke masne kiseline su esencijalne za organizam i moraju se unijeti hranom - to su višestruko nezasićene masne kiseline: linolenska, linolna, arahidonska, gama-aminomaslačna (plodovi mora, mliječni proizvodi). Gama-aminomaslačna kiselina je glavna inhibitorna tvar u središnjem živčanom sustavu. Zahvaljujući njemu dolazi do pravilne izmjene faza spavanja i budnosti, ispravan rad neuroni. Masnoće se dijele na životinjske i biljne (ulja), koje su vrlo važne za normalno funkcioniranje metabolizam masti.

Faze metabolizma masti:

1. enzimska razgradnja masti u gastrointestinalnom traktu do glicerola i masnih kiselina

2. stvaranje lipoproteina u crijevnoj sluznici

3. transport lipoproteina u krvi

4. hidroliza ovih spojeva na površini staničnih membrana

5. apsorpcija glicerola i masnih kiselina u stanice

6. sinteza vlastitih lipida iz produkata razgradnje masti

7. oksidacija masti uz oslobađanje energije, CO2 i vode

Kada se prekomjerno unese mast iz hrane, ona se u jetri pretvara u glikogen ili se pohranjuje u rezervi. S hranom bogata mastima, osoba prima tvari slične mastima - fosfatide i stearine. Fosfatidi su neophodni za izgradnju staničnih membrana, jezgri i

citoplazma. Bogat njima živčanog tkiva. Glavni predstavnik stearina je kolesterol. Njegova normalna razina u plazmi je 3,11 – 6,47 mmol/l. Žumanjak je bogat kolesterolom kokošje jaje, maslac, jetra. Neophodan je za normalno funkcioniranje živčanog sustava, reproduktivnog sustava, iz njega se stvaraju stanične membrane i spolni hormoni. Kada je patološki, dovodi do ateroskleroze.

Metabolizam ugljikohidrata je ukupnost pretvorbe ugljikohidrata u tijelu. Ugljikohidrati su izvor energije u tijelu za izravnu upotrebu (glukoza) ili stvaranje depoa (glikogen). Dnevne potrebe – 500 gr.

Faze metabolizma ugljikohidrata:

1. enzimska razgradnja ugljikohidrata hrane u monosaharide

2. apsorpcija monosaharida u tankom crijevu

3. taloženje glukoze u jetri u obliku glikogena ili njegova izravna upotreba

4. razgradnja glikogena u jetri i ulazak glukoze u krv

5. oksidacija glukoze uz oslobađanje CO2 i vode

Ugljikohidrati se apsorbiraju u gastrointestinalnom traktu u obliku glukoze, fruktoze i galaktoze i ulaze u krv

– u rotirajućoj veni jetre – glukoza prelazi u glikogen. Proces pretvaranja glukoze u glikogen u jetri je glikogeneza. Glukoza je stalni sastojak krvi (80 – 120 mg/%). Povećanje razine glukoze u krvi je hiperglikemija, smanjenje je hipoglikemija. Smanjenje razine glukoze na 70 mg/% uzrokuje osjećaj gladi, a na 40 mg/% - komu.

Proces razgradnje glikogena u jetri do glukoze je glikogenoliza. Proces biosinteze ugljikohidrata iz produkata razgradnje masti i bjelančevina je glikoneogeneza. Proces razgradnje ugljikohidrata bez kisika uz nakupljanje energije i stvaranje mliječne i pirogrožđane kiseline je glikoliza. Kada se glukoza u hrani poveća, jetra je pretvara u mast, koja se zatim koristi.