Скачать презентацию Обмен веществ Общее понятие об обмене веществ
Обмен веществ.ppt
- Количество слайдов: 34
Скачать презентацию Обмен веществ Общее понятие об обмене веществ
Скачать презентацию Обмен веществ Общее понятие об обмене веществ
Обмен веществ
Общее понятие об обмене веществ и энергии • Организм человека, как и все живые организмы, существует как открытая энергетическая система. Это значит, что организм постоянно теряет вещество в виде достаточно простых химических соединений. Одновременно с этим происходит выведение энергии из организма. • Но организм - это устойчивая энергетическая система, поэтому потеря вещества и энергии восполняется постоянным их поглощением из окружающей среды. • Таким образом, через организм человека постоянно идет поток вещества и заключенной в нем энергии. Этот непрерывный поток является одним из важнейших свойств живых организмов и называется обмен веществ и энергии, или метаболизм.
• Вещество, поступающее в организм, заключает в себе химическую энергию (энергия внутримолекулярных химических связей). Эта энергия преобразуется в организме в химическую энергию других соединений, а также в тепловую, механическую и электрическую. Электрической энергии в организме вырабатывается немного, но она важна для деятельности нервной и мышечной систем.
• Обмен веществ – это единый процесс, осуществляющийся на уровне целостного организма, он складывается из метаболических процессов, происходящих в каждой отдельной клетке. Сутью метаболизма является все многообразие превращений веществ в организме, которые происходят либо с затратой, либо с освобождением энергии. Поэтому общий процесс метаболизма имеет две стороны, неразрывно связанные между собой:
Анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) - это совокупность реакций синтеза, протекающих в клетках. При этом из более простых веществ синтезируются более сложные вещества. Реакции анаболизма идут с затратой энергии. Основным источником энергии для реакций анаболизма является АТФ. Примером таких реакций является биосинтез белка, протекающий во всех клетках. Исходными веществами для анаболизма являются питательные вещества, поступающие в организм с пищей и образующиеся в результате процесса пищеварения. В результате анаболических реакций происходит постоянное самообновление, рост и развитие организма. Кроме этого, реакции анаболизма являются поставщиками органических соединений для процессов катаболизма.
Катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) - это совокупность реакций расщепления и распада более сложных органических веществ до более простых, вплоть до углекислого газа и воды. Эти реакции идут с освобождением энергии, примерно половина которой превращается в тепловую и тратится на поддержание температуры тела, а вторая половина энергии запасается в виде макроэргических связей в молекулах АТФ, которая используется в реакциях синтеза.
• Основными органическими веществами, из которых состоит организм человека, являются белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, при этом одни вещества могут превращаться в другие, например, углеводы – в жиры и наоборот, белки могут превращаться в жиры и углеводы. Неорганические вещества организма - это вода и минеральные соли. • Полноценная, сбалансированная пища должна содержать органические вещества в достаточном количестве и качестве, а также в ее составе должны быть необходимые минеральные соли и вода и витамины. Насчитывается около 60 пищевых веществ, которые требуют сбалансированности.
• Однообразное питание, приводящее к исключению отдельных компонентов, вызывает нарушение обмена веществ. Принято выделять белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмен. Энергетическую ценность пищи измеряют в килокалориях(ккал). Суточная потребность человека в энергии составляет в среднем около 3 100 к. Дж. Эта величина зависит от пола, возраста, физической и эмоциональной активности. Особенно высоки затраты энергии в пересчете на массу тела у детей 1 – 5 лет в связи с высокой активностью обменных процессов.
Белковый обмен • Среди всех органических соединений, входящих в состав организма человека, наибольшее количество приходится на белки. Функции белков в организме очень многообразны: • структурная (входят в состав мембран клеток, образуют цитоскелет); • каталитическая (белки-ферменты); • регуляторная (белки - гормоны); • транспортная (альбумины и глобулины плазмы крови, гемоглобин эритроцитов); • защитная (белки - антитела, белки свертывающей системы крови); • рецепторная, сигнальная (белки мембран рецепторных окончаний); • сократительная (актин и миозин мышечных клеток, белок тубулин жгутиков и ресничек); • энергетическая (освобождение энергии при расщеплении белков);
• Белки имеют особое значение в сбалансированном питании, так как они в организме человека не синтезируются из других органических соединений и должны поступать в организм в составе пищи. С химической точки зрения белки - это полимерные соединения, состоящие из аминокислот. В пищеварительном тракте человека белки пищи расщепляются до аминокислот, из которых затем в клетках тела синтезируются собственные белки. В составе белков человека 22 различные аминокислоты. Все аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые.
• Заменимые могут образовываться в организме человека из других аминокислот. Незаменимые аминокислоты в организме человека синтезироваться не могут, и поэтому должны поступать в составе пищи. В организме взрослого человека могут синтезироваться 14 аминокислот. Незаменимых аминокислот у детей 10, а у взрослых 8 (аргинин, валин, лейцин, изолейцин и др. ). Недостаток или отсутствие какой-либо одной незаменимой аминокислоты приводит к замедлению и даже остановке роста и развития. В связи с этим существует понятие биологическая ценность белков.
• Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты и в достаточном количестве, называются полноценными. Это животные белки (белки мяса, рыбы, яиц, молока). Белки, содержащие не все незаменимые аминокислоты, называются неполноценными. Это белки растительного происхождения (кроме белков картофеля).
• Белки пищи под действием протеолитических ферментов, входящих в состав пищеварительных соков, расщепляются до аминокислот и всасываются через стенки кишечника в кровь. С током крови аминокислоты поступают в клети организма и участвуют в дальнейших превращениях (биосинтез белка, преобразование в другие аминокислоты и др. ).
Структура белковой молекулы четвертичная третичная вторичная первичная
• Полное окисление 1 грамма белков до углекислого газа, воды и мочевины сопровождается освобождением 17, 6 к. Дж (4, 1 ккал) энергии. Белки практически не откладываются в запас. При белковом голодании в клетках происходит использование белков мембран самих клеток, что приводит к тяжелым нарушениям обменных процессов. Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 90 150 граммов (в зависимости от физических нагрузок).
• Избыток белков в пище может превращаться в гликоген и жиры, но в основном избыточные аминокислоты окисляются до углекислого газа, воды и аммиака. Аммиак токсичен, поэтому в печени он превращается в нетоксичную мочевину и выводится в составе мочи. В организме взрослого человека в норме количество синтезируемых белков равно количеству распадающегося белка. У детей синтез белков преобладает на их распадом, а у старых людей преобладает процесс распада над синтезом.
В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, т. е. количество азота, полученного с белками пищи равно количеству выделяемого азота. В молодом, растущем организме идет накопление белковой массы, поэтому азотный баланс будет положительный, т. е. количество поступающего азота превышает количество выводимого из организма. В престарелом возрасте из-за преобладающего распада белков азотный баланс отрицателен, т. е. количество азота поступившего в организм меньше количества азота, выведенного из организма.
Болезни, связанные с отсутствием белка. • Уменьшается содержание белка в сыворотке крови, развивается гипопротеинемия. • Вслед за белками крови распадаются белки печени , мышц, кожи. • Позже распадаются белки мышц сердца и головного мозга. • Ранний показатель-изменение мочевины в моче.
Углеводный обмен • В организм человека углеводы поступают в составе пищи в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахаридов (крахмал, гликоген). До 60% энергообмена человека зависит от превращений углеводов. Окисление углеводов происходит гораздо быстрее и легче по сравнению с окислением жиров и белков. В организме человека углеводы выполняют ряд важных функций:
• энергетическая ( при полном окислении одного грамма глюкозы освобождается 17, 6 к. Дж энергии); • рецепторная (образуют углеводные рецепторы гликокаликса клеток); • защитная (входят в состав слизей); • запасающая ( в мышцах и печени откладываются в запас в виде гликогена);
• В пищеварительном тракте человека полисахариды и дисахариды расщепляются под действие амилолитических ферментов до глюкозы и других моносахаров. В крови человека содержание глюкозы очень постоянно, от 0, 08 до 0, 12%. В организме избыток углеводов из крови под действием гормона инсулина откладывается в запас в виде полисахарида гликогена в печени и в мышцах. При недостатке инсулина развивается тяжелое заболевание – сахарный диабет.
• Запасы гликогена в организме взрослого человека составляют около 400 граммов. Эти запасы легко мобилизуются на энергетические нужды: под действием гормона глюкагона и некоторых ферментов гликоген расщепляется до глюкозы. Суточная потребность человека в углеводах 400 - 600 граммов. Богата углеводами растительная пища. При недостатке углеводов в пище они могут синтезироваться из жиров и белков. Избыток углеводов в пище превращается в процессе метаболизма в жиры.
Жировой обмен • Жиры (липиды) составляют 10 -20% массы тела. Большинство молекул жира человека – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и высших карбоновых (жирных) кислот. Липиды могут быть твердыми (жиры) и жидкими (масла). Жиры выполняют ряд важных функций:
• • структурная (жиры – фосфолипиды являются основой строения клеточных мембран); энергетическая (полное окисление 1 г жира до углекислого газа и воды освобождает 38, 9 к. Дж (9, 3 ккал) энергии); защитная (теплоизоляция и гидроизоляция от внешних воздействий низкой температуры и агрессивных водных растворов, сдавливающего действия механического давления на определенные участки тела); амортизационная (жировые капсулы некоторых внутренних органов (почек и др. ); источник эндогенной воды (1 г жира при окислении освобождает 1, 1 г воды, которая может использоваться организмом на метаболические нужды; животные степей и пустынь могут длительно обходиться без питья за счет окисления запасного жира); регуляторная (некоторые гормоны являются производными жиров, например прогестерон, андростерон и др. ); являются растворителями для жирорастворимых витаминов.
• В пищеварительном тракте жиры под действием липолитических ферментов расщепляются до глицерола и жирных кислот. Эти вещества в клетках слизистой тонкого кишечника преобразуются в собственные жиры человека и всасываются в лимфу. Избыток жиров, поступающих в пищей, откладывается в запас на поверхности внутренних органов и в подкожной жировой клетчатке. В составе жиров человека имеются насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные в организме человека не синтезируются, поэтому должны поступать с пищей.
• Источником ненасыщенных жирных кислот являются растительные масла. Суточная потребность взрослого человека в жирах - 80 -100 г. , при этом около 30% их количества должны составлять растительные масла как источник ненасыщенных жирных кислот. При недостатке жиров в пище они могут синтезироваться из белков и углеводов. Чрезмерное употребление жиров животного происхождения способствует образованию холестерина, который откладывается на внутренних стенках артерий и приводит к утолщению их стенок и способствует развитию гипертонии.
Водный и солевой обмен • Организм человека содержит около 65% воды. Особенно большое количество воды содержат клетки нервной ткани (нейроны), клетки селезенки и печени – до 85%. В эмбриональных клетках количество воды может быть до 95%, а в старых клетках ее содержание снижается до 60%. На каждый килограмм веса тела взрослого человека приходится около 700 г воды, при этом 500 г внутриклеточной и 200 г внеклеточной воды. Суточная потеря воды с мочой, при дыхании, через кожу, с калом у взрослого человека составляет около 2, 5 литров, поэтому суточная потребность в воде равна этому количеству.
• Восполнение потерь воды осуществляется за счет пищи потребления жидкости. Около 300 г воды ежесуточно образуется внутри организма за счет окисления белков, жиров и углеводов. Вода как химическое вещество обладает рядом уникальных физико-химических свойств, на чем основаны функции, которые она выполняет в организме:
• является универсальным растворителем (все биохимические реакции в клетках происходят только в растворенном состоянии); • определяет упругость (тургор) клеток и тканей; • является основой жидких транспортных систем (движение цитоплазмы, крови, лимфы) и пищеварительных соков; • является основой внутренней среды (кровь, лимфа; тканевая, плевральная, спинномозговая, суставная жидкости); • является реагентом в биохимических реакциях; • участвует в сохранении, распределении и перераспределении тепла в организме и в терморегуляции; • Без воды человек может прожить не более 5 суток.
• Минеральные соли необходимы для нормального протекания обменных процессов и функционирования всех систем органов, нормального роста и развития. Макроэлементами, количество которых составляет десятки и сотни граммов в организме, являются натрий, калий, кальций, фосфор и магний. Организму человека требуется большое разнообразие микроэлементов, количество которых исчисляется миллиграммами. Как правило, потребность в минеральных солях покрывается продуктами пищи, за исключением поваренной соли и йода, которым бедны воды и почвы некоторых регионов, в том числе и территория Алтайского края. Каждый минеральный элемент выполняет свою важную роль и не может быть заменен никаким другим элементом.
Функции некоторых минеральных элементов в организме человека и их суточная потребность Название элемента Функции в организме Суточная потребность, г Натрий (хлорид натрия) Ионы находятся в тканевой жидкости на наружной поверхности клеточной мембраны; обеспечивает процессы возбудимости клеток 10 - 12 Калий Ионы находятся на внутренней поверхности клеточной мембраны и обеспечивают процессы возбудимости клеток 2 - 3
Фосфор Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; является необходимым компонентом фосфорсодержащих органических соединений (АТФ, ДНК, РНК) 1, 5 – 2, 0 Кальций Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; ионы участвуют в процессах мышечного сокращения и свертывания крови 0, 6 – 0, 8 Магний Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; 0, 3 Железо Входит в состав гемоглобина и некоторых окислительных ферментов 0, 001 – 0, 003 Хлор (хлорид натрия) Входит в состав желудочного сока (соляная кислота) 10 - 12
Сера Входит в состав некоторых аминокислот 0, 8 – 1, 0 Йод Входит в состав гормонов щитовидной железы 0, 00003 Цинк Входит в состав ферментов, катализирующих образование инсулина и половых гормонов Фтор Входит в состав твердых тканей зубов и костей Бром Входит в состав нервной ткани, обеспечивая процессы возбуждения и торможения Медь Входит в состав некоторых ферментов 0, 001 Кобальт Входит в состав молекулы витамина В 12 , активизирует активность некоторых дыхательных ферментов
Скачать презентацию Обмен веществ Общее понятие об обмене веществ
Обмен веществ.ppt