Моя лаборатория
Обмен веществ в клетке. Совокупность всех реакций, связанных с обменом веществ (обычно на уровне клетки), называют метаболизмом. При этом совокупность реакций биосинтеза необходимых организму веществ, сопровождающихся затратами энергии, называют ассимиляцией или анаболизмом, а совокупность реакций распада веществ, главным образом пищевого происхождения, сопровождающихся получением и запасанием энергии, — диссимиляцией или катаболизмом.
Очевидно, что диссимиляция без ассимиляции и наоборот невозможны. В здоровом организме оба процесса строго сбалансированы, хотя в период быстрого роста ассимиляция может временно преобладать над диссимиляцией. Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее 1500—1700 ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит 15—35%, а остальное затрачивается на тепло.
Новые понятия
Пластический обмен. Энергетический обмен. Биологическое окисление. Калория
Ответьте на вопросы
1. Что такое обмен веществ?
2. Что представляют собой пластический и энергетический обмен и где они происходят? 3. Какое значение для обмена веществ имеет АТФ? 4. Какие единицы используют для обозначения энергии, запасённой в питательных веществах, и каковы особенности их взаимного пересчёта? 5. Охарактеризуйте особенности обмена основных веществ в организме человека.
ПОДУМАЙТЕ!
Как можно доказать, что энергия в организме человека видоизменяется?
Обмен воды и минеральных солей
Вода наиболее распространённое вещество в нашем организме. Взрослый человек состоит из воды приблизительно на 65%, а человеческий зародыш содержит около 90% воды. В сутки организм человека теряет около 2,0—2,5 л воды. Столько же он получает в сумме с питьём (1 л) и пищей (1 л). Вода и растворённые в ней минеральные соли всасываются по всему желудочно-кишечному тракту, но больше всего через ворсинки тонкого кишечника. Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели. Человек без воды может прожить не более 5— 6 дней, тогда как без пищи он может обходиться более 50 дней.
Организм, помимо воды, нуждается в постоянном поступлении минеральных солей. И хотя они составляют не более 4% от массы тела, набор их очень разнообразен. В сутки в организм человека должно поступать с пищей и питьём не менее 4,4 г натрия, 5 г хлора, 2 г калия, 1 г кальция, 1 г фосфора, 0,2 г железа. Эти вещества называют макроэлементами.
Химические элементы, содержащиеся в организме в низких концентрациях (долях миллиграмма), но необходимые для его нормальной жизнедеятельности, называют микроэлементами. Они влияют на рост, размножение, кроветворение и другие процессы. К микроэлементам относят медь, иод, цинк, фтор, магний и многие другие вещества. Можно сказать, что в организме человека обнаружена большая часть элементов таблицы Д. И. Менделеева.
Подписи к слайдам:
Липиды — сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов Основные свойства липидов: низкомолекулярные вещества ; гидрофобные (нерастворимы в воде), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, эфире, хлороформе)
Важнейшие классы липидов: Жиры ( триглицериды , триацетилглицерины ) Фосфолипиды Гликолипиды Липопротеины Воски Стероиды Терпены (ростовые вещества растений — гиббереллины, эфирные масла- камфора , ментол; фотосинтетические пигменты- каротиноиды )
Жиры — сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином и остатками высших карбоновых кислот
Предельные (насыщенные) карбоновые кислоты : пальмитиновая С 15 Н 31 СООН, стеариновая С 17 Н 35 СООН преимущественно входят в состав животных жиров (кроме рыбьего жира) Непредельные (ненасыщенные) карбоновые кислоты : олеиновая С 17 Н 33 СООН , линолевая С 17 Н 31 СООН, линоленовая С 17 Н 29 СООН преимущественно входят в состав растительных жиров (масел)
Фосфолипиды — одна из крайних цепей высших карбоновых кислот триглицерида замещена на фосфатную группу
Воски — сложные эфиры одноатомных высокомолекулярных спиртов и высших карбоновых спиртов
Значение воска Покрывают кожу , шерсть и перья .
Защитный слой на кутикуле листьев , плодов и семян .
Стероиды – вещества на основе спирта холестерола (холестерина) и не содержат высших карбоновых кислот
Половые гормоны, гормоны коры надпочечников
13 Функции липидов Энергетическая полное окисление 1г жиров дает 38,9 кДж энэргии. Строительная Теплоизоляционная Источник метаболической воды при расщеплении 1 г жира выделяется 1,1 г воды Защитная Регуляторная входят в состав некоторых гормонов
Функции липидов (1) Основная функция липидов энергетическая. Калорийность липидов выше, чем у углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров освобождается 38,9 кДж. Структурная. Липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. Запасающая
Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания
Функции липидов (2) Терморегуляторная . Жиры являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой проводимости тепла. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных толстые прослойки. Например , у китов слой подкожного жира достигает толщины 1 м. Защитно-механическая. Скапливаясь в подкожном слое, жиры защищают организм от механических воздействий.
Функции липидов (3) Источник метаболический воды . Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии, а источником воды.
Функции липидов (4) Повышение плавучести. Запасы жира повышают плавучесть водных животных . Например , благодаря подкожному жиру тело моржей весит примерно столько же, сколько вытесненная им вода.
Некоторые липиды несут прямую ответственность за повышение уровня холестерина в крови . 1.Жиры , которые повышают холестерин Это насыщенные жиры, содержащиеся в мясе, сыре, сале, сливочном масле, молочных и копченых продуктах, пальмовом масле. 2. Жиры, которые мало способствуют образованию холестерина. Их содержат устрицы, яйца и птица без кожи. 3. Жиры, которые снижают холестерин. Это растительные масла: оливковое, рапсовое, подсолнечное, кукурузное и другие. Рыбий жир не играет никакой роли в холестериновом обмене веществ, но предупреждает сердечно-сосудистые заболевания. Поэтому рекомендуются следующие сорта рыбы ( наиболее жирные ): кета и семга, тунец, макрель, селедка, сардины.
Обмен углеводов
В организм углеводы поступают в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Всасываются углеводы в виде глюкозы ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь. При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в полисахарид гликоген и откладывается «про запас». Например, в печени человека может откладываться до 300 г гликогена. Продукты распада углеводов выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).
Углеводы являются главным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Глюкоза особенно необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05% приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.
Взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. Следовательно, запаса гликогена в печени может хватить не более чем на двое суток или даже на меньший срок, так как при активной деятельности углеводов нужно гораздо больше — до 500 г в сутки.
Обмен жиров
Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи жиры перевариваются и всасываются в лимфатические капилляры ворсинок тонкого кишечника и далее с током лимфы попадают в кровь.
В организм человека жиры поступают как с животной, так и с растительной пищей. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, причём могут образовываться жировые депо, покрывающие затраты жира в течение многих суток. Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.
Жиры являются важнейшим источником энергии для организма человека. Окисление 1 г жиров приводит к высвобождению 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии. Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80—100 г в сутки. Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга) покрывается за счёт окисления жиров.
Обмен белков
В состав белков организма человека входит приблизительно 20 видов аминокислот, которые соединяются в строго определённом порядке для каждого вида белка в длинные цепочки. Белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к отдельным клеткам организма, в которых и происходит синтез новых белков, свойственных человеку.
Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени аммиак превращается в мочевину. Вода и мочевина выводятся из организма в составе мочи, а углекислый газ выдыхается через лёгкие.
При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Однако организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций.
Подсчитано, что за 80 суток распадается половина всех белков тела человека, то есть примерно 400 г белков в сутки. Однако аминокислоты, образовавшиеся при распаде собственных белков организма, не выводятся из него, а используются вновь, включаясь в состав синтезируемых белков. В сутки с пищей в организм должно поступать не менее 40 г белков (лучше 100—150 г). Растительные белки являются неполноценными для человека, поэтому при вегетарианской диете необходимо правильно подбирать рацион, чтобы несколькими растительными белками заменить полноценный животный белок.
