- сайт в процессе разработки
Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.
Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков актина и миозина.
Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть на энергетические цели.
Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и в значительной мере определяют их свойства. Велика энергетическая роль жиров. Их теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую у углеводов или белков. Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. Жировые капельки в клетках это запасный жир, используемый для энергетических потребностей.
Пищевые продукты, богатые жирами, обычно содержат некоторое количество липоидов - фосфатидов и стеринов. Физиологическое значение этих веществ очень велико. Они входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы.
Исключительно важное физиологическое значение имеют стерины, в частности холестерин. Это вещество входит в состав клеточных мембран; оно является источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез.
Некоторые стерины пищи, например витамин D, обладают большой физиологической активностью.
Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.
Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, Являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.
Витамины не характеризуются общностью химической природы и не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента. Витамин А служит кофактором белка неферментной природы родопсина; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он скорее сходен с гормонами регуляторами обмена и функций организма.
Ряд элементов, содержащихся в пище главным образом в форме минеральных солей или ионов, также относится к незаменимым пищевым веществам. По массе основную часть минеральных веществ пищи составляют хлориды, фосфаты и карбонаты натрия, калия, кальция и магния. Кроме того, абсолютно необходимы микроэлементы, называемые так потому, что они требуются в малых количествах: это железо, цинк, медь, марганец, молибден, йод, селен. Кобальт поступает в организм человека не в форме минеральных солей, а в составе готового витамина B12.
Дополнительно: Обмен веществ - это совокупность процессов поступления питательных веществ в организм, использования их организмом для синтеза клеточных структур и выработки энергии, а также выделения конечных продуктов распада в окружающую среду. Как видно из этого определения, обмен веществ включает три основных этапа: 1) поступление веществ в организм (обеспечивает система пищеварения); 2) использование веществ клетками организмами; 3) выделение продуктов распада в окружающую среду посредством систем дыхания и выделения.
Понятие «питание» трактуют по-разному. С нашей точки зрения, термин «питание» использовать в следующих двух значениях. Во-первых, питание - это совокупность питательных веществ, поступающих в организм с пищей. Питательные вещества - это продукты гидролиза жиров, белков и углеводов (в основном, мономеры), являющиеся пластическим и энергетическим мате-
риалом, а также это вода, минеральные соли и витамины, являющиеся только пластическим материалом. Во-вторых, питание - это способ поступления питательных веществ во внутреннюю среду организма (энтеральное и парентеральное питание).
Ассимиляция - совокупность процессов, обеспечивающих поступление питательных веществ во внутреннюю среду организма и использование их для синтеза клеточных структур и секретов клеток, в результате чего также накапливается энергия в организме. Пищеварение - первый этап ассимиляции (расщепление белков, жиров и углеводов пищи с помощью гидролиза). Конечными продуктами гидролиза белков в пищеварительном тракте являются аминокислоты, нуклеотиды; углеводов - моносахариды; жиров - жирные кислоты, моно-глицериды. При гидролизе в пищеварительном тракте образуются мономеры, практически не теряющие своей энергетической ценности (высвобождается лишь около 1 % заключенной в пище энергии). Долю питательных веществ, поступивших из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма (около 90 %), называют усвояемостью питательных веществ. Анаболизм - заключительная часть ассимиляции (совокупность внутриклеточных процессов, обеспечивающих синтез структур и секретов клеток организма). Исходными продуктами анаболизма являются мономеры (аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты, моноглицериды, нуклеоти-ды), а также вода, минеральные соли и витамины; конечными - полимеры: специфические белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты организма. Анаболизм обеспечивает восстановление (обновление) распавшихся в процессе диссимиляции клеточных структур, восстановление энергетического потенциала, рост развивающихся организмов.
Диссимиляция. Большинство авторов считают, что диссимиляция и катаболизм - одно и тоже: совокупность процессов распада клеточных структур и соединений до конечных продуктов (углекислый газ, вода и аммиак; аммиак затем преобразуется в мочевину и другие азотосодержащие вещества) с высвобождением всей энергии, содержащейся в них. Энергия необходима для деятельности каждой клетки всех органов и систем организма, синтеза клеточных структур и секретов клеток, поддержания на оптимальном уровне температуры тела. Однако анализ этих понятий и внутриклеточных процессов свидетельствует о том, что они неравнозначны. Исходными продуктами диссимиляции являются белки, жиры и углеводы клеток организма, конечными - аминокислоты, моносахара, жирные кислоты, нуклеотиды и другие соединения, содержащие энергию (в основном, мономеры). Эти соединения попадают в кровь, смешиваются с мономерами, поступающими в кровь из ЖКТ, и формируют общий фонд питательных веществ, циркулирующих в крови и используемых клетками организма в процессах анаболизма и катаболизме. Таким образом, диссимиляция - процесс расщепления клеточных структур до мономеров и других соединении без высвобождения энергии. Продукты диссимиляции повторно используются клетками в процессах анаболизма и катаболизма.
Катаболизм - это процесс расщепления («сгорания») питательных веществ (мономеров и других соединений, попадающих в клетку из крови) до конечных продуктов (Н2О, СО2 и NH3) с высвобождением энергии. В процессе катаболизма клетка использует мономеры, поступающие в кровь из ЖКТ, и мономеры, образующиеся в самой клетке в процессе диссимиляции клеточных структур и тоже попадающие в кровь.
У здорового взрослого человека наблюдается равновесие между процессами анаболизма и диссимиляцией. В период роста, при беременности, при интенсивной физической нагрузке, в период выздоровления после истощающей болезни или выхода из состояния голодания анаболизм преобладает над диссимиляцией. В старости, при истощающих заболеваниях, голодании, стрессовых состояниях диссимиляция больше анаболизма.
Анаболизм и диссимиляция в целом обеспечивают самообновление клеточных структур организма в ходе взаимосвязанных биохимических превращений.