ПИЩЕВЫЕ РЕСУРСЫ На земном шаре существует

ПИЩЕВЫЕ РЕСУРСЫ

На земном шаре существует около 80 тысяч съедобных растений, но человек использует в пищу только 30 культур. Четыре из них - пшеница, рис, кукуруза и картофель - дают нам больше продовольствия, чем остальные культуры, взятые вместе. К другим основным продуктам относятся рыба, мясо, молоко, яйца и сыры. Однако мясо и продукты животного происхождения слишком дороги для большинства людей. Происходит потеря энергии при удлинении пищевой цепи. По мере роста доходов люди начинают потреблять зерно косвенно, скармливая его скоту, а уже затем потребляя сам скот. В промышленно развитых странах домашним животным скармливается почти половина годового производства зерна и около трети годового мирового улова рыбы.

Основные виды сельскохозяйственного производства Сегодня практикуются сельскохозяйственные системы: • Индустриальное сельское хозяйство. Характеризуется ориентацией на выращивание больших урожаев монокультур или разведение конкретных видов домашних животных для продажи. Расходуется большое количество солнечной энергии ископаемого топлива. Этот вид сельского хозяйства распространен в промышленно развитых странах. • Плантационное сельское хозяйство. Специализируется на выращивании тропических культур, таких как бананы, кофе и какао, преимущественно для продажи в развитые страны. • Мелкотоварное сельское хозяйство. Традиционное мелкотоварное хозяйство обеспечивает потребности семьи самого фермера, а излишек, полученный в плодородные годы, продается или хранится на черный день. Используется солнечная энергия наряду с трудом людей и тяглового скота. Три основных типа мелкотоварного сельского хозяйства - переложная система земледелия, при которой обрабатываются небольшие участки земли в тропических лесах, интенсивное земледелие на сравнительно небольших участках земли, и кочевое скотоводство. Эта система ведения сельского хозяйства характерна для сельских районов развивающихся стран, где проживает половина населения Земли.

Белки • Белки (протеины, полипептиды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа аминокислот. • В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. • Белки состоят из аминокислот. Аминокислоты, в свою очередь, делятся на заменимые (их около 80%) и незаменимые (20%). Заменимые могут синтезироваться в организме. Незаменимые не синтезируются, и потому должны присутствовать в пище. • Множество их комбинаций дают большое разнообразие свойств молекул белков. Рис. Структура белков: а – первичная, б – вторичная

• ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, • азотистые основания: – пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C), • РНК – рибонуклеиновая кислота, • Сахар — рибоза, • азотистые основания: – пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C).

• Одно из определений такого понятия, как жизнь гласит: жизнь - это форма существования белковых тел. Отсюда становится ясно, что белок является важнейшим компонентом пищевых продуктов. • Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. • Так, белки - ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют важную роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. • Белки — важная часть питания животных и человека, поскольку в их организме не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть из них поступает с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются при биосинтезе белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

• Белок является основным пластическим материалом, из которого построены ткани нашего организма. Например, в составе скелетных мышц имеется около 20 % белка. Из белков построены многие ферменты, катализирующие (ускоряющие) разнообразные реакции, обеспечивающие необходимую направленность и интенсивность обмена веществ. Входя в состав гормонов, белки принимают участие в регуляции физиологических процессов. • Белки мышц обуславливают их сократительные функции. Являясь составной частью гемоглобина белок участвует в транспортировке кислорода. Белок крови - фибриноген необходим для свёртывания крови. Сложные белки - нуклеопротеиды играют важную роль в передаче наследственных свойств организма

• • Углеводы (сахариды) — общее название обширного класса природных органических соединений. Название происходит от слов «уголь» и «вода» . Причиной этого является то, что первые из известных науке углеводов описывались бруттоформулой Cx(H 2 O)y, формально являясь соединениями углерода и воды. С точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп. • По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). – сложные углеводы, в отличие от простых, способны гидролизоваться с образованием простых углеводов, мономеров, – простые углеводы легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. • Простые углеводы называются моносахаридами (глюкоза). Моносахариды хорошо растворяются в воде и потому быстро всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы построены из нескольких молекул моносахаридов. Соответственно они называются полисахаридами. К полисахаридам относятся: свекловичный сахар, молочный, солодовый и др. ; а также гликоген, крахмал и др. Углеводы • n. C 6 H 12 O 6(глюкоза) → (C 6 H 10 O 5)n + n. H 2 O

• Углеводы поступают в организм в основном с растительными продуктами питания. При избыточной диете углеводы превращаются в жиры и в таком виде откладываются в организме. • Углеводы - важная составная часть живого организма. Однако их количество значительно меньше, чем количество белков и жиров. • Углеводы составляют всего лишь около 2 % сухого вещества тела. Углеводы служат для организма основным источником ПИТАТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ. При окислении 1 грамма углеводов освобождается 4, 1 ккал энергии. Значение углеводов, как источника энергии подтверждается тем, что при уменьшении концентрации глюкозы в крови резко снижается работоспособность. Именно в виде глюкозы всасываются из кишечника сложные углеводы пищи. Также глюкоза может превращаться в гликоген и в таком качестве откладываться про запас в печени и мышцах.

Жиры • • • Жиры — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот. В живых организмах выполняют структурную, энергетическую и др. функции. Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов клеток животных, растений и микроорганизмов. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют МАСЛАМИ — так же, как и сливочное масло. • В литературе жиры часто называют липидами. • Жир расщепляется в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества, проходя через стенку кишечника, вновь превращаются в жир, который всасывается в кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются в качестве строительного и энергетического материала. • Липиды входят в состав клеточных структур. Поэтому они необходимы при новообразовании клеток. • Кроме того, жир может откладываться в виде запасов в жировой ткани. Общее количество жира у человека составляет в среднем 10 - 12 % веса тела; при ожирении может достигать 40 - 50 %. При окислении 1 грамма жира освобождается 9, 3 ккал энергии. Важно, что только жир может содержать некоторые витамины. •

ВИТАМИНЫ • • • Витамины (от лат. Vita – жизнь + амины ) – группа низкомолекулярных органических химических веществ различной структуры, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма. Название витамины несколько устарело. На заре эпохи открытия витаминов, считали, что все они содержат группировку (NH 3), то есть с точки зрения химической структуры являются аминами. В последствии была открыта большая группа химических веществ, различной структуры, обладающая свойствами витаминов. Название витаминов, все же закрепилось как в научной литературе, так и в повседневной практике. Витамины являются веществами, абсолютно необходимыми для нормального протекания процессов обмена веществ в организме. Состояние недостаточности витаминов (одного или нескольких) носит название АВИТАМИНОЗ, и характеризуется глубоким нарушением метаболизма (обмена веществ в организме). Организм человека не способен синтезировать витамины (за исключением никотинной кислоты), подобно тому, как синтезируются другие вещества (белки, жиры, углеводы). Основным источником витаминов для человека являются пищевые продукты. Недостаточное поступление витаминов с пищей или дизбактериоз кишечника (нарушение состава микрофлоры кишечника), приводят к развитию гиповитаминоза (пониженное содержание витаминов) или авитаминоза (полное отсутствие одного или нескольких витаминов).

• В отличии от других «жизненно важных веществ» (незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты), витамины не используются организмом в качестве строительного материала или энергетического ресурса. • Находясь в организме в ничтожно малых концентрациях, они оказывают влияние на обмен веществ. • Роль витаминов в организме состоит в том, что они входят в состав ферментов – биологически активных молекул катализирующих различные биохимические реакции. Сами по себе большинство ферментов представляют собой белковые молекулы. Активация молекулы фермента осуществляется посредством присоединения к ней молекулы витамина (в данном случае кофермента). Фермент - коферментный комплекс и обладает каталитической активностью. Такой комплекс ускорят биохимические реакции в тысячи и миллионы раз. • Другие имеют тесные связи с железами внутренней секреции. • Витамины обеспечивают высокую работоспособность организма и сопротивляемость различным заболеваниям. • Потребность организма в витаминах увеличивается при повышении атмосферного давления и температуры окружающей среды, при мышечной деятельности и некоторых заболеваниях. • У молодых развивающихся организмов потребность в витаминах относительно более высокая.

В настоящее время известно около 30 витаминов

Итак различаем две основные группы витаминов : • Водорастворимые витамины – представляют собой группу химических веществ хорошо растворяющихся в воде. К этой группе относятся все витамины группы В, витамин С, а также фолат, пантотеновая кислота, ниацин, биотин. • Жирорастворимые витамины нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в жирах и других неполярных растворителях (например, спирт). К этой группе витаминов относятся витамины А, D, E, K.

• Витамин С – является наиболее известным и доступным витамином. Он в больших количествах содержится в свежих овощах и фруктах. Наиболее богаты витамином С шиповник и черная смородина. Суточная доза витамина С необходимая взрослому человеку содержится в 30 г. черной смородины или 10 г. шиповника. Свежая зелень – петрушка, укроп также содержат достаточное количество витамина С. Более меньшие количества этого витамина содержатся в картофеле, свежей и квашеной капусте. Вопреки существующему убеждению цитрусовые содержат количество витамина С лишь в два раза большее чем в картофеле, и 5 -10 раз меньше чем в смородине или шиповнике. • Витамин А (ретинол) – в больших количествах содержится в говяжьей и свиной печени, а также в печени трески. Сливочное масло и жирный творог также содержат достаточные количества этого витамина. Гораздо более доступным источником витамина А являются фрукты и овощи. Правда, в этих продуктах содержится не сам витамин А, а его предшественник (B-каротин). Попадая в организм B-каротин превращается в витамин А посредством специальных биохимических реакций. • Витамин Е – в больших количествах содержится в растительных маслах. Суточная доза этого витамина, необходимая для взрослого человека содержится в 40 г. растительного подсолнечного масла. Хлеб и крупы также содержат достаточное количество этого витамина. • Витамин D – суточная доза этого витамина содержится в нескольких миллилитрах жира печени трески. Гораздо меньшее, но все-таки достаточное количество этого витамина содержится в яйцах и сливочном масле. Витамин D синтезируется из его предшественников в коже под действием ультрафиолетовых лучей и в почках.

Макро- и микроэлементы • • • Известно, что подавляющее количество всех встречающихся в природе химических элементов (81) обнаружены в организме человека. 12 элементов называют структурными, т. к. они составляют 99 % элементного состава человеческого организма (С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, K, Sе, P, Fe, J). При этом основным строительным материалом являются четыре элемента: азот, водород, кислород и углерод. Остальные элементы, находясь в организме в незначительных по объему количествах, играют важную роль, влияя на здоровье и состояние нашего организма – они называются микроэлементы. Входят в состав всех живых тканей. Нормальное функционирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных макро- и микроэлементов, но и строго определённым их соотношением. Они также поддерживают необходимое осмотическое давление в биологических жидкостях, обеспечивают постоянство кислотно-щелочного равновесия в организме, участвуют в построении гормонов и ферментов и др.

Калорийность продуктов питания. Сколько энергии необходимо человеку? • В состоянии покоя, при температуре окружающей среды 20 - 22 градуса энергозатраты взрослого человека в среднем составляют 1 ккал. за 1 час на 1 кг массы тела. • Например, при весе тела равном 70 кг расход энергии равен 1680 ккал. в сутки. • При этом 1 грамм белков или углеводов дают по 4, 1 ккал, а 1 грамм жира - 9, 3 ккал! • У мужчин энергозатраты относительно выше, чем у женщин, у детей выше, чем у взрослых. • Умственный труд требует небольших энергетических затрат. • При физической же работе расход энергии может достигать очень больших величин. Например, при ходьбе энергии расходуется на 80 - 100 % больше по сравнению с покоем, при беге - на 400 % и более.

В каких же количествах должны поступать в организм питательные вещества? • До недавнего времени считалось, что за сутки человек должен получать 1 - 1, 5 грамм белка на 1 кг веса тела. • При тяжёлых физических нагрузках и занятиях спортом это количество может быть увеличено до 2 грамм на 1 кг массы тела. • Причём имеет значение качество белка. Например, если принять биологическую ценность белков молока за 100 единиц, то биологическая ценность белков • мяса выразится 104 единицами, • рыбы - 95, • гороха - 56, • пшеничного хлеба - 40 единиц. • Дело в том, что растительный белок содержит мало незаменимых аминокислот. К тому же клетчатка растений как бы защищает свой белок от переваривания и он всасывается в кишечнике несколько хуже. Таким образом, животный белок является более качественным. Кроме белка энергию дают жиры и углеводы.

Потоки энергии Трофические цепи Правило пирамиды: на каждом последующем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, меньше, чем на последующем.