Лекция 28. Тема: Обмен веществ и энергии. Витамины.

Различные формы проявления жизни всегда неразрыв­но связаны с превращением энергии. Энергетический об­мен является своеобразным свойством каждой живой клет­ки. Богатые энергией вещества усваиваются, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются клетками. Согласно первому закону термодинамики, энергия не исчезает и не появляется сно­ва. Живой организм должен получать энергию в доступной для него форме из окружающей среды и возвращать среде соответствующее количество энергии в форме, менее при­годной для дальнейшего использования.

Известно, что живой организм и окружающая среда об­разуют единую систему, между ними происходит беспре­рывный обмен энергией и веществами. Нормальная жизне­деятельность организма поддерживается регуляцией внутренних компонентов, требующих затраты энергии. Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом. Только он служит показателем об­щего состояния и физиологической активности организма.

Обменные (метаболические) процессы, при которых специфические элементы организма синтезируются из пи­щевых продуктов, называют анаболизмом (ассимиляцией), а те метаболические процессы, при которых происходит рас­пад структурных элементов организма или усвоение пище­вых продуктов, — катаболизмом (диссимиляцией).

Белковый обмен

Известно, что белок состоит из аминокислот. В свою очередь аминокислоты являются не только источником синтеза новых структурных белков, ферментов, веществ гормональной, белковой, пептидной природы и других, но и источником энергии. Характеристика белков, входящих в состав пищи, зависит как от энергетической ценности, так и от спектра аминокислот.

Средний период распада белка неодинаков в разных живых организмах. Так, у человека он составляет 80 суток. При этом многие белки у одного и того же организма об­новляются с разной скоростью. Намного медленнее обнов­ляются мышечные белки. Белки плазмы крови у человека имеют период полураспада около 10 суток, а гормоны белково-пептидной природы живут всего несколько минут. У человека за сутки подвергаются разрушению и синтезу око­ло 400 г белка. Причем около 70 % образовавшихся свобод­ных аминокислот снова идет на синтез нового белка, око­ло 30 % превращается в энергию и должно пополняться экзогенными аминокислотами из пищи.

Много белковых структур построено из неповторимых комбинаций только 20 аминокислот. Одни из них могут синтезироваться в организме (глицин, аланин, цистеин и др.), другие (аргинин, лейцин, лизин, триптофан и др.) не синтезируются и должны обязательно поступать с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимыми. Те и дру­гие очень важны для организма. Белки, содержащие пол­ный набор незаменимых аминокислот, называются биоло­гически полноценными. В сутки в организм взрослого человека должно поступать с едой около 70—90 г белка (1 г на 1 кг массы

тела), причем 30 г белка должно быть расти­тельного происхождения. Количество поступающего белка зависит и от выполняемой физической нагрузки. При сред­ней нагрузке человек должен получать 100—120 г белка в сутки, а при тяжелой физической работе количество белка возрастает до 150 г. О количестве расщепленного в организ­ме белка судят по количеству выделяемого из организма азо­та (с мочой, потом). Это положение основано на том, что азот входит только в состав белков (аминокислот). Состояние, при котором количество поступившего азота равно количест­ву выведенного из организма, называется азотистым рав­новесием. Известно, что 1 г азота соответствует 6,25 г белка.

Так, при расчете азотистого баланса исходят из того, что в белке содержится примерно 16 % азота. Состояние, при котором в организм с пищей поступает меньше азота, а больше его выводится, получило название отрицательного азотистого баланса. В данном случае разрушение белка преобладает над его синтезом. Это наблюдается при белко­вом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена. Положи­тельный азотистый баланс — это состояние, при котором количество выведенного из организма азота значительно меньше, чем его содержится в пище (наблюдается накоп­ление его в организме). Положительный азотистый баланс отмечается у беременных, у детей в связи с их ростом, при выздоровлении после тяжелых заболеваний и др.

Белки в организме выполняют в основном пластическую функцию. Они входят в состав ферментов, гормонов, регу­лируют различные процессы в организме, осуществляют защитные функции, определяют видовую и индивидуаль­ную особенности организма. Кроме того, белки использу­ют в качестве энергетического материала, недостаточное обеспечение ими приводит к потере внутренних белков. Источником свободных аминокислот в первую очередь яв­ляются белки плазмы, ферментные белки, белки печени, слизистой оболочки кишечника и мышц, что позволяет длительное время поддерживать без потерь обновление бел­ков мозга и сердца.

На регуляцию белкового обмена влияют нервная систе­ма, гормоны гипофиза (соматотропный гормон), щитовид­ной железы (тироксин), надпочечников (глюкокортикоиды).