10.2. Основные формы обмена веществ в организме

10.3. Возрастные особенности энергетического обмена Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии: в организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту. Минимальный для организма

Гуморальные влияния на различные этапы обмена углеводов Рассмотрим превращения углеводов, поступающих в организм с пищей (рис. 2.11). Рис. 2.11. Схема превращения углеводов в организме (Е означает «энергия»). Поступление глюкозы в кровь происходит в результате того, что в

Уровни изучения обмена веществ Уровни изучения обмена веществ:1. Целый организм.2. Изолированные органы (перфузируемые).3. Срезы тканей.4. Культуры клеток.5. Гомогенаты тканей.6. Изолированные клеточные органеллы.7. Молекулярный уровень (очищенные ферменты, рецепторы и

Нарушения энергетического обмена Все живые клетки постоянно нуждаются в АТФ для осуществления различных видов деятельности. Нарушение какого-либо этапа метаболизма, приводящие к прекращению синтеза АТФ, гибельны для клетки. Ткани с высокими энергетическими

Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов Кальций и фосфаты являются структурными компонентами костной ткани. Ионы кальция участвуют в свертывании крови, мышечном сокращении, проведении нервного импульса, влияют на работу ионных насосов, способствуют секреции

Нарушения обмена гликогена Гликогеновые болезни – группа наследственных нарушений в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза или распада гликогена. К данным нарушениям относятся гликогенозы и

Пути обмена аминокислот в тканях Аминокислоты – это бифункциональные соединения, содержащие аминную и карбоксильную группу. Реакции по этим группам являются общими для различных аминокислот. К ним относят:1. по аминной группе – реакции дезаминирования и

Нарушение обмена фенилаланина и тирозина ФенилкетонурияВ печени здоровых людей небольшая часть фенилаланина (до 10%) превращается в фениллактат и фенилацетилглутамин. Этот путь катаболизма фенилаланина становится главным при нарушении основного пути – превращения в

Нарушения обмена нуклеотидов КсантинурияКсантинурия – наследственная энзимопатия, связанная с дефектом ксантиноксидазы, что приводит к нарушению катаболизма пуринов до мочевой кислоты. В плазме крови и моче может наблюдаться 10-ти кратное снижение уровня мочевой

Обмен веществ и энергии является одним из основных признаков живого вещества. Обмен веществ — это совокупность процессов химического превращения веществ от момента их поступления в организм до выделения конечных продуктов обмена. В клетках постоянно идет синтез сложных органических соединений с использованием энергии и одновременно с этим — их расщепление и окисление с выделением энергии и образованием низкомолекулярных веществ.

Обмен веществ — совокупность реакций пластического (ассимиляции) и энергетического (диссимиляции) обменов.

Пластический обмен (ассимиляция) — совокупность реакций синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот) из более простых. Реакции пластического обмена являются эндотермическими (идут с поглощением энергии).

Энергетический обмен (диссимиляция) — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, в ходе которых происходит расщепление и окисление сложных органических веществ: белков — до O 2 , H 2 O, NH 2 или мочевины; жиров и углеводов — до CO 2 , и H 2 O.

Источником энергии для организма являются органические вещества: углеводы, жиры, белки. Образовавшаяся в реакциях энергетического обмена химическая энергия преобразуется в дальнейшем в электрическую, тепловую и механическую энергию. Для нормального обмена необходимы также вода, минеральные соли и витамины.

Этапы обмена веществ :

Ассимиляция и диссимиляция неразрывно связаны между собой:

• для ассимиляции необходима энергия, которая образуется в реакциях энергетического обмена;
• для реакций диссимиляции необходимы ферменты, которые образуются в реакциях пластического обмена;
• ассимиляция и диссимиляция протекают в клетке одновременно и заключительные этапы одного обмена являются начальными стадиями другого.

Водно-минеральный обмен в организме

Вода входит в состав клеток, межклеточного вещества, тканевой жидкости и лимфы. Она составляет 65-70% массы тела человека (у детей больше), а плазма крови и лимфа содержат свыше 90% воды.

Значение воды в организме :

• определяет физические свойства клетки (объем, массу, тургор);
• универсальный растворитель;
• основной компонент внутренней среды, место протекания большинства биохимических реакций в клетке;
• участник реакций гидролиза, АТФ + H 2 O = АДФ + H 3 PO 4 < 40кДж;
• участвует в транспорте веществ: поглощение питательных веществ, их передвижение и выведение конечных продуктов обмена происходит в виде водных растворов;
• обеспечивает терморегуляцию, обеспечивая одинаковую температуру во всех частях тела организма.

Связанная вода образует сольватные (водные) оболочки вокруг белков, благодаря чему белки не слипаются друг с другом. Гидрофобно-гидрофильные взаимодействия между разными частями белковой молекулы обеспечивают образование ее четвертичной структуры.

Суточная потребность человека в воде меняется в зависимости от условий внешней среды и в среднем составляет 2-2,5 л.

Вода поступает в организм при питье (около 1 л), с пищей (около 1 л) и небольшое количество (300-350 мл) ее образуется в результате окисления органических веществ.

Вода всасывается в кишечнике (тонком и толстом), и небольшое количество ее может всасываться в ротовой полости и желудке.

Из организма вода выводится с мочой (1,2-1,5 л), с потом (500-700 мл), с выдыхаемым воздухом (350-800 мл), с калом (100-150 мл).

Минеральные соли в организме могут быть в твердом состоянии в виде кристаллов — Ca 3 (PO 4) 2 , и CaCO 3 , в костной ткани; в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов.

Анионы фосфорной и угольной кислот обладают буферными свойствами, т.е. способны поддерживать pH (концентрацию ионов водорода) на определенном уровне. Анионы фосфорной кислоты HPO 4 2- создают фосфатную буферную систему, поддерживающую внутри клеток слабокислую среду (pH = 6,9), а угольная кислота и ее анионы HCO 3 — создают бикарбонатную буферную систему, которая поддерживает слабощелочную реакцию внеклеточной среды (например, плазма крови) (pH = 7,4).

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке (K + , Na + ,Cl —), в процессах мышечного сокращения, свертывании крови (Ca 2+), другие необходимы для синтеза важных органических веществ. Например, остатки фосфорной кислоты входят в состав нуклеотидов, АТФ, ион Fe 2+ — в состав гемоглобина, Mg 2+ — в состав ферментов. Ионы NO 3 — , NH 4 + являются источником атомов азота, ион SO 4 2- — атомов серы, которые необходимы для синтеза аминокислот. Минеральные соли создают осмотическое давление, которое обеспечивает транспорт веществ между клетками организма.

Общее количество минеральных солей в организме человека — около 4,5%.

Потребности организма в минеральных солях удовлетворяются продуктами питания. Железа много в яблоках, иода — в морской капусте, кальция — в молочных продуктах. Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Поваренную соль (хлористый натрий) добавляют к пище (до 10 г в сутки). В некоторых регионах в поваренную соль добавляют иод (в связи с недостатком его в воде и местных продуктах питания).

Всасывание минеральных солей происходит вместе с водой в основном в толстом кишечнике. Попавшие в кровь минеральные соли доставляются клеткам организма.

Излишки минеральных солей выводятся из организма с мочой, потом и калом.

Обмен белков

Все белки построены из 20 аминокислот, но, несмотря на это, разнообразие белковых молекул огромно. Они обладают специфичностью, которая определяется количеством и порядком расположения аминокислот, различным сочетанием аминокислот, способностью белков присоединять другие вещества.

Роль белков в организме :

• входят в состав мембран и органелл клетки;
• из кератина и коллагена состоят хрящи, сухожилия, волосы, ногти;
• некоторые белки способны присоединять и переносить различные вещества:
  • гемоглобин переносит кислород и диоксид углерода;
  • альбумины крови транспортируют жирные кислоты;
  • глобулины — ионы металлов и гормоны;
• актин и миозин входят в состав миофибрилл мышечной ткани;
• иммуноглобулины (антитела) обеспечивают защитные реакции иммунитета, протромбин и фибриноген участвуют в защитной реакции свертывания крови;
• некоторые белки, встроенные в плазмалемму, способны изменять свою пространственную конфигурацию под действием факторов внешней среды (родопсин палочек сетчатки глаза);
• многие гормоны имеют белковую природу (инсулин, глюкагон, АКТГ);
• все ферменты являются белками (трипсин, ДНК-полимераза).

Суточная потребность в белках составляет 72-92 г. Источником белков для человека служат преимущественно продукты животного. Большое количество белков содержится в мясе (от 14 до 21%), рыбе, молоке и продуктах его переработки. Продукты растительного происхождения содержат 8-23% белков (бобовые растения).

По содержанию необходимых для организма аминокислот белки делятся на полноценные (белки молока, мяса, рыбы и др.) и неполноценные , которые не содержат хотя бы одной из незаменимых кислот. Особенно важны 10 аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме и называются незаменимыми (лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, метионин, аргинин и гистидин). Отсутствие в пище некоторых из них приводит к нарушению синтеза белков. При отсутствии в пище лизина замедляется рост ребенка, при недостатке валина — нарушается чувство равновесия и т.д.

Протеолитические ферменты (пепсин и химозин желудочного сока, трипсин и химотрипсин сока поджелудочной железы, энтерокиназа, аминопептидаза, карбоксипептидаза кишечного сока) расщепляют белки до полипептидов и аминокислот.

Аминокислоты всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по всему организму. В клетках из аминокислот образуются белки, свойственные данному организму. При избытке белки преобразуются в углеводы и жиры. Часть аминокислот, не использованных в синтезе белка, окисляется с освобождением энергии (17,6 кДж на 1 г вещества) и образованием воды, диоксида углерода, аммиака и др. Аммиак в печени обезвреживается и превращается в мочевину.

Продукты диссимиляции белков выводятся из организма с мочой, потом и частично с выдыхаемым воздухом.

Обмен углеводов

Углеводы — представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты для биосинтеза всех других органических веществ. Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Значение углеводов в организме :

• олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клетки и образуют гликокаликс;
• гликоген составляет энергетический запас в клетках;
• глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе дыхания;
• моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ в клетке — полисахаридов, нуклеиновых кислот и др.

В сутки человек должен получать 358-484 г углеводов. Основным их источником являются продукты растительного происхождения (картофель, хлеб, фрукты и др.). Углеводы в организме могут образовываться из белков и жиров.

Амилолитические ферменты (амилаза и мальтаза слюны, амилаза, мальтаза, лактаза, сахараза сока поджелудочной железы и тонкого кишечника) расщепляют углеводы до дисахаридов и моносахаридов.

Моносахариды всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по всему организму. Уровень глюкозы в крови относительно постоянен и составляет 4,4-7,0 ммоль/л.

Избыток глюкозы превращается в печени в гликоген. При чрезмерном поступлении в организм углеводов они могут превращаться в жиры.

В клетках глюкоза окисляется до диоксида углерода и воды, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом, при этом выделяется энергия (17,6 кДж на 1 г глюкозы).

Обмен жиров

Липиды — органические соединения, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Из всех биомолекул липиды обладают наименьшей относительной молекулярной массой. Молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерина и присоединенными к ней эфирными связями тремя молекулами высших карбоновых кислот: пальмитиновой, стеариновой, арахидоновой, олеиновой, линолевой, линоленовой.

Значение жиров и жироподобных веществ в организме :

• входят в состав клеточных мембран, цитоплазмы, ядра;
• в форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма;
• накапливаясь в подкожной жировой клетчатке и вокруг некоторых органов (почки, кишечник), жировой слой защищает организм и отдельные органы от механических повреждений;
• благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранять тепло;
• многие биологически активные вещества (гормоны и витамины) являются стероидами (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин, кортикостероиды, витамин D).

Суточная потребность в жирах составляет 81-110 г. Жиры поступают в организм с растительной и животной пищей. Животные жиры поступают в организм в виде сливочного масла, сыра, сметаны, свиного сала. Растительные жиры поступают в организм в виде растительного масла.

Липолитические ферменты (липазы желудочного сока, сока поджелудочной железы и тонкого кишечника) расщепляют жиры до глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты соединяются со щелочами и желчными кислотами, омыляются, образуя растворимые соли, которые всасываются через стенки ворсинок. В ворсинках из глицерина и жирных кислот синтезируются жиры, поступающие в лимфатические капилляры ворсинок тонкого кишечника. Жиры всасываются в лимфу, затем поступают в кровь и разносятся по всем клеткам.

Часть жира, попавшего в клетки, является строительным материалом. Большая же его часть откладывается в подкожной клетчатке, в сальнике, печени, мышцах. Жиры также являются важным источником энергии: при окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. В организме человека жиры могут синтезироваться из углеводов и белков.

Конечными продуктами окисления жиров являются диоксид углерода и вода, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

Витамины и их роль в обмене веществ. Гиповитаминозы

Витамины — низкомолекулярные вещества, обладающие большой биологической активностью, необходимые для жизнедеятельности организмов.

В 1881 г. русским ученым Н. И. Луниным было обнаружено, что мыши погибают, если их кормить пищевой смесью, состоящей из очищенных продуктов. Если же добавить в рацион 1 мл молока, мыши остаются здоровыми. В 1911-1912 гг. польский ученый К. Функ выделил препарат из отрубей и назвал его витамином. С этого времени началось интенсивное изучение витаминов.

Витамины обозначают буквами латинского алфавита А, В, С, D, Е, Р и т. д. Натуральные (естественные) витамины содержатся в продуктах растительного и животного происхождения и, за редким исключением, не синтезируются в организме человека. Витамины бывают водорастворимые (C, P, группы B) и жирорастворимые (A, D, E, K).

Свойства витаминов :

• входят в состав молекул многих ферментов и некоторых физиологически активных веществ;
• непрочные соединения: быстро разрушаются при нагревании пищевых продуктов;

Отсутствие витаминов в организме называется авитаминозом , недостаток — гиповитаминозом . Избыточное поступление витаминов в организм — гипервитаминоз — наблюдается при употреблении синтетических препаратов витаминов. Наиболее токсичны витамины А и D. Иногда гипервитаминоз А возникает при приеме в пищу продуктов, содержащих большое количество этого витамина (овощи, печень морских животных). Из водорастворимых витаминов наиболее токсичен B 12 (в больших дозах вызывают сильные аллергические реакции).

Витамин А (ретинол) участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Содержится в сливочном масле, печени, молоке, рыбьем жире. В овощах (морковь) содержится провитамин A — каротин. Он превращается в витамин A в печени. Суточная доза — 1,5 мг.

Признаки гипо- и авитаминоза:

• задержка роста;
• сухость и помутнение роговицы;
• «куриная слепота» (нарушение сумеречного зрения);
• сухость кожи;
• снижение сопротивляемости к заболеваниям.

Витамин D (антирахитический, кальциферол) стимулирует образование костной ткани, регулирует обмен кальция и фосфора. Содержится в сливочном масле, печени трески, курином желтке, рыбьем жире. Может образовываться в коже из эргостерина (провитамин D) под действием ультрафиолетовых лучей. Суточная доза — 0,01-0,02 мг.

Признаки гипо- и авитаминоза:

• рахит:
  • размягчение костей;
  • искривление костей ног;
  • уплощение груди;
  • незарастание родничков;
  • позднее появление зубов у детей.

Витамин E (токоферол) предохраняет мембраны клеток и митохондрий от повреждений, участвует в окислительно-восстановительных процессах, в обмене белков, сокращении мышц, укрепляет стенки сосудов, разрушает свободные радикалы. Содержится в зеленых листьях овощей, орехах, семечках, гречневой крупе, проросших ростках пшеницы, в яйцах, растительных маслах. Суточная доза — 10-12 мг.

Признаки гипо- и авитаминоза:

• дистрофия скелетных мышц;
• нарушение половой функции.

Витамин K (викасол) участвует в свертывании крови. Синтезируется микрофлорой кишечника, содержится в капусте, зеленых томатах, шпинате, ягодах рябины. Из животных продуктов его источником является печень. Суточная доза — 1 мг.

Признаки гипо- и авитаминоза:

• замедление свертывания крови;
• самопроизвольные кровотечения.

Витамин C (аскорбиновая кислота) участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Содержится в смородине, лимонах, клюкве, зеленом луке, картофеле. Суточная доза — 50 мг.

Признаки гипо- и авитаминоза:

• цинга:
  • повышенная утомляемость;
  • кровоточивость десен;
  • выпадение зубов;
  • кровоизлияния;
  • снижение иммунитета.

Витамин B 1 (тиамин) участвует в регуляции обмена белков, жиров и углеводов. Содержится в дрожжах, орехах, неполированном рисе, печени, желтке куриного яйца. Суточная доза — 2,5 мг. Гипо- и авитаминоз — бери бери (поражение нервной системы с параличом конечностей и атрофией мышц).

Витамин B 2 (рибофлавин) участвует в регуляции обмена веществ, в окислительно-восстановительных реакциях. Содержится в мясе, яйцах, молоке, печени, фруктах, овощах. Суточная доза — 2,5 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: поражение роговицы, «заеды» (ангулярный стоматит), задержка роста.

Витамин B 3 (пантотеновая кислота) является коферментом ключевых реакций метаболизма жиров. Содержится в пчелином маточном молочке и пивных дрожжах. Достаточно много его в печени животных, яичном желтке, гречихе, овсе, бобовых. Суточная доза — 10-15 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: психоэмоциональная неустойчивостью, склонность к обморокам, изменение походки, чувство жжения стоп.

Витамин B 5 (витамин PP, никотиновая кислота) входит в состав ферментов, являющихся катализаторами окислительно-восстановительных реакций, обмена белков и т-РНК. Источником витамина являются животные (особенно печень, мясо) и многие растительные продукты (рис, хлеб, картофель). Суточная доза — 10-20 мг. Признаки гипо-и авитаминоза: дерматит (воспаление открытых участков кожи), диарея (поносы), деменция (слабоумие).

Витамин B 6 (пиридоксин) участвует в регуляции обмена аминокислот. Содержится в дрожжах, рисе, мясе, бобах. Суточная доза — 2,5 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: воспаление кожи и нервов.

Витамин B 9 (фолиевая кислота, витамин B c) участвует в обмене белков и нуклеиновых кислот. Витамина много в лиственных овощах, например в шпинате. Он содержится в салате, капусте, томатах, землянике. Богаты им печень и мясо, яичный желток. Суточная доза — 0,3-1 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: анемия — в крови появляются большие незрелые кроветворные клетки; снижается количество эритроцитов и гемоглобина в крови.

Витамин B 12 (антианемический) — участвует в регуляции обмена белков, жиров и углеводов. Содержится в печени, мясе, твороге, яйцах. Суточная доза — 200-300 мкг. Гипо- и авитаминоз — злокачественное малокровие (анемия).

Витамин H (биотин) — участвует в транспорте диоксида углерода, в обмене углеводов и жиров. Содержится в молоке, яйцах, печени, цветной капусте, грибах, синтезируется бактериями кишечника. Суточная доза — 150-200 мкг. Гипо- и авитаминоз — заболевания кожи, выпадение волос.

Методами сохранения витаминов в пищевых продуктах являются :

• консервирование (метод сохранения продуктов со сравнительно небольшими потерями витаминов);
• замораживание с образованием в цитоплазме клеток кристаллов льда (быстрое замораживание хорошо сохраняет витамины);
• в наибольшей степени обеспечивает сохранность витаминов вакуумная сушка. Проводится в условиях разряжения при температуре не выше 50 °С;
• квашение овощей и фруктов (в процессе молочнокислого брожения образуется молочная кислота, способствующая сохранению в заквашиваемых продуктах витамина C).

Примеры закрытых тестов

2.1. Общее количество минеральных солей в организме человека (в % от массы тела) :

1. 0,45;
2. 22,5;
3. 2,25.

3.1. Незаменимыми аминокислотами не являются :

1. валин;
2. метионин;
3. серин;
4. фенилаланин;
5. лизин.

3.2. Расщепление белков начинается в :

1. ротовой полости;
2. желудке;
3. тонком кишечнике;
4. толстом кишечнике;
5. печени.

3.3. В организме человека белки могут :

1. превращаться в жиры;
2. откладываться в запас;
3. окисляться с высвобождением 7,6 кДж энергии на 1 г вещества;
4. окисляться с высвобождением 40 кДж энергии на 1 г вещества.

4.1. Расщепление углеводов начинается в :

1. ротовой полости;
2. желудке;
3. тонком кишечнике;
4. толстом кишечнике;
5. печени.

4.2. Конечными продуктами диссимиляции углеводов являются :

1. O 2 , H 2 O;
2. CO 2 , глюкоза, H 2 O;
3. CO 2 , H 2 S;
4. O 2 , H 2 S;
5. CO 2 , H 2 O.

4.3. В организме человека углеводы могут :

1. запасаться в виде гликоген;
2. запасаться в виде крахмала;
3. запасаться в виде целлюлозы;
4. окисляться с высвобождением 38,9 кДж энергии на 1 г вещества;
5. превращаться в белки.

5.1. Расщепление жиров заканчивается в :

1. ротовой полости;
2. желудке;
3. тонком кишечнике;
4. толстом кишечнике;
5. печени.

5.2. Одним из конечных продуктов обмена жиров является :

1. аминокислота;
2. вода;
3. кислород;
4. глицерин;
5. карбоновая кислота.

5.3. В организме человека жиры могут :

1. откладываться в запас;
2. запасаться в виде крахмала;
3. окисляться с высвобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества;
4. окисляться с высвобождением 40 кДж энергии на 1 г вещества;
5. превращаться в белки.

6.1. Бери-бери — это проявление гиповитаминоза :

1. B 1 ;
2. B 12 .

6.2. Фолиевая кислота — это витамин :

1. B 1 ;
2. B 6 ;
3. B 12 ;
4. B c .

Примеры открытых тестов

• 1.1. Дайте определение понятия «обмен веществ».
• 1.2. Дайте определение понятия «ассимиляция».
• 1.3. Дайте определение понятия «диссимиляция».
• 1.4. Перечислите этапы обмен веществ.
• 2.1. Укажите суточную потребность организма человека в воде.
• 3.1. Укажите суточную потребность организма человека в белках.
• 4.1. Укажите суточную потребность организма человека в углеводах.
• 5.1. Укажите суточную потребность организма человека в жирах.
• 6.1. Недостаток витаминов в организме называется …
• 6.2. Перечислите признаки гиповитаминоза A.
• 6.3. Перечислите признаки гиповитаминоза D.
• 6.4. Перечислите признаки гиповитаминозов группы В.
• 6.5. Перечислите признаки гиповитаминоза С.
• 6.6. Перечислите свойства витаминов.
• 6.7. Перечислите способы сохранения витаминов в пищевых продуктах.

Ответы на закрытые тесты

Ответы на открытые тесты

• 1.1. Обмен веществ — совокупность реакций пластического (ассимиляции) и энергетического (диссимиляции) обменов.
• 1.2. Пластический обмен (ассимиляция) — совокупность реакций синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот) из более простых.
• 13. Энергетический обмен (диссимиляция) — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, в ходе которых происходит расщепление и окисление сложных органических веществ до неорганических веществ.
• 1.4:
  • поступление веществ в организм;
  • изменение веществ в ходе ассимиляции и диссимиляции;
  • выведение конечных продуктов обмена.
• 2.1. Суточная потребность организма человека в воде составляет 2-2,5 л в зависимости от условий существования.
• 3.1. Суточная потребность организма человека в белках составляет 72-92 г.
• 4.1. Суточная потребность организма человека в улгеводах составляет 358-484 г.
• 5.1. Суточная потребность организма человека в жирах составляет 81-110 г.
• 6.1. Гиповитаминоз.
• 6.2:
  • куриная слепота (нарушение сумеречного зрения);
  • сухость роговицы глаза и ее помутнение;
  • снижение иммунитета;
  • сухость кожи.
• 6.3:
  • искривление костей ног;
  • уплощение груди;
  • не зарастание родничков черепа.
• 6.4:
  • поражение нервной системы;
  • задержка роста;
  • нарушение зрения;
  • малокровие;
  • дерматиты.
• 6.5:
  • поражение стенок кровеносных сосудов;
  • кровоточивость десен;
  • снижение иммунитета;
  • быстрая утомляемость.
• 6.6:
  • входят в состав ферментов и физиологически активных веществ;
  • быстро разрушаются при нагревании пищевых продуктов;
  • действие их проявляется в малых количествах и выражается в регуляции процессов обмена веществ.
• 6.7:
  • консервирование;
  • замораживание;
  • вакуумная сушка;
  • квашение продуктов.

Работа всех систем в организме непрерывна. В нём постоянно протекают сложные химические реакции, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность. Одним из самых важных процессов является обмен веществ и энергии, то есть метаболизм.

Именно благодаря ему, клетки сохраняют постоянство состава, растут, функционируют, а также обновляются. Процесс этот непростой и состоит из двух видов обмена - пластического и энергетического, которые, в свою очередь, имеют несколько стадий.

Вконтакте

Одноклассники

В организме непрерывно происходит как расщепление сложных веществ на более простые, так и синтез необходимых соединений из различных элементов. В результате первого типа реакций, который называется энергетическим обменом, или катаболизмом, тело человека получает необходимую для нормального функционирования энергию. Но её часть расходуется на создание новых соединений, которые нужны для жизнедеятельности. Такой процесс носит название пластического обмена, или анаболизма.

Энергетический обмен

Катаболизм , называемый также диссимиляцией , происходит вплоть до того момента, пока все питательные вещества, поступившие в организм, не расщепятся до углекислого газа, воды или других простых соединений, которые уже нельзя использовать.

Этот процесс аналогичен горению, ведь в его результате выделяются те же вещества. Но он происходит с куда большей скоростью и не нуждается в высоких температурах. Кроме того, важным отличием является то, что энергия не переходит в тепловую, чтобы безвозвратно рассеяться, а запасается для дальнейших нужд организма. Это делает процесс невероятно эффективным и уникальным.

Распад веществ для получения организмом энергии - это то, что характеризует энергетический обмен в клетке. Происходит он в несколько стадий:

• подготовительная;
• неполная (анаэробное дыхание);
• аэробное дыхание.

Каждая из этих стадий имеет свои особенности и играет важную роль в метаболизме в целом. Далее будет более подробно рассказано про каждую из них.

Подготовительный этап

Единственная из стадий, которая протекает в желудочно-кишечном тракте. Она заключается в пищеварении, то есть распаде сложных органических соединений на простые. Распад у сложных организмов осуществляется под действием пищеварительных ферментов, а у одноклеточных - с помощью лизосом. При этом белки распадаются на аминокислоты, жиры - на алифатические карбоновые кислоты и глицерин, углеводы - на сахариды, нуклеиновые кислоты - на нуклеотиды .

При всех этих процессах дополнительно выделяется энергия в виде тепла, но не в самых больших количествах. Далее процессы происходят на клеточном уровне.

Анаэробное дыхание

Эта стадия называется также гликолизом применительно к царству животных, или брожением , если имеются в виду растения и микроорганизмы. Весь процесс происходит в цитоплазме клеток за счёт работы ферментов.

Он продолжает предыдущую стадию тем, что из моносахарида, коим является глюкоза, выделяются ещё более простые вещества - спирт и углекислый газ, а также кислоты.

Этот вид обмена универсален для всех организмов и используется даже в повседневной жизни. Поскольку он протекает и в бактериях, его широко применяют в пищевой промышленности: дрожжи производят этиловый спирт, кисломолочные бактерии - молочную кислоту, а животные клетки - пировиноградную. В некоторых микроорганизмах выделяется ацетон и этановая кислота.

При этом также выделяется энергия, часть которой запасается в двух молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), и некоторое количество рассеивается с выделением тепла. Но двух молекул АТФ недостаточно для полноценной работы организма, поэтому за анаэробным этапом последует кислородное расщепление.

Аэробное дыхание

Другие названия этого этапа - клеточное дыхание , или кислородное расщепление . Как видно из названия, процесс невозможен без кислорода, который выступает в роли окислителя продуктов распада глюкозы. Помимо кислорода, в работе участвует фосфорная кислота и аденозиндифосфат (АДФ). Под действием ферментов они без повышения температуры моментально сжигают органические вещества до углекислого газа и воды.

Благодаря окислению из одной молекулы вещества (образовавшиеся на предыдущем этапе молочная, пировиноградная кислоты и так далее) клетка получает 18 АТФ, каждая из которых служит мощным источником энергии. Этот этап происходит в митохондриях клетки и является самым важным во всём энергетическом обмене, так как обеспечивает клетку большим количеством АТФ.

Пластический обмен

Пластический обмен ещё называется анаболизмом, ассимиляцией и биосинтезом. Он является не менее важной составляющей метаболизма, ведь именно пластический обмен в клетке характеризуется синтезом новых веществ, что обеспечивает образование ферментов, гормонов, а также белков, липидов и других веществ, участвующих в построении клеток, межклеточного пространства и других составляющих организма. Так же, как и энергетический обмен, он является сложным и протекает во многих организмах. Далее будут приведены примеры и процессы пластического обмена.

• , который свойственен растениям, а также некоторым бактериям. Они называются автотрофами, поскольку способны самостоятельно синтезировать необходимые для жизни органические вещества из неорганических соединений.
• Хемосинтез протекает у бактерий, называемых хемотрофами. И они также могут обеспечивать себя необходимыми органическими соединениями. Для их жизнедеятельности не нужен кислород, они используют диоксид углерода.
• Биосинтез белков осуществляется в живых организмах. К ним относятся и гетеротрофы, которые, в отличие от двух предыдущих упоминаемых форм, неспособны самостоятельно обеспечивать себя органическими веществами, а поэтому получают их с помощью других организмов.

Остановимся на этих процессах более подробно.

Процесс, без которого не была бы возможна жизнь на Земле. Многим формам жизни для дыхания нужен кислород взамен выдыхаемого ими в воздух углекислого газа. Этим важным веществом нас обеспечивают растения, в зелёных листьях которых содержатся хлоропласты. Их окружает пара мембран, поскольку внутри хлоропласта в цитоплазме содержатся ценные граны с собственными защитными оболочками. В этих стопках тилакоидов, в свою очередь, присутствует хлорофилл, отвечающий за цвет растения, но главное - делающий процесс фотосинтеза возможным.

Осуществляется он посредством соединения шести молекул углекислого газа с водой, в результате чего образуется глюкоза. Побочным продуктом реакции является жизненно необходимый кислород. Процесс возможен только на свету, при использовании солнечной энергии.

Хемосинтез

Хемосинтез протекает у микроорганизмов, также способных к самостоятельному преобразованию неорганических соединений в органические. К ним относятся:

Окисление углекислого газа происходит без участия кислорода, с использованием запасённой ранее энергии. Из диоксида углерода синтезируются органические вещества, необходимые для жизнедеятельности.

Биосинтез белков

Сложный процесс, направленный на разложение попадающих в организм белков на составляющие, из которых впоследствии синтезируются собственные уникальные белки. Состоит из двух стадий.

Транскрипция - процесс, состоящий из трёх этапов (образование транскрипта, процессинг, сплайсинг), которые происходят в ядре клетки. Они направлены на создание информационной РНК (иРНК) из ДНК. В результате новый полимер полностью копирует небольшой участок нити ДНК с той разницей, что тимину в нём эквивалентен урацил.

Трансляция - перенос информации с синтезированной на предыдущем этапе молекулы РНК на строящийся полипептид с указаниями о его будущей структуре. Процесс происходит на рибосомах, расположенных в цитоплазме клетки. Они имеют овальную форму и состоят из частей, которые могут соединяться только при наличии иРНК. Сам перенос информации осуществляется в несколько этапов.

Итак, все вещества, поступающие в живой организм, распределяются в нём так, чтобы приносить ему пользу. Сложные распадаются с выделением энергии, необходимой для дальнейшей жизнедеятельности (например, выполнение физической или умственной работы человеком), запасаемой в АТФ. А из простых веществ организм синтезирует новые соединения с использованием энергии, накопившейся в универсальном источнике - молекуле той самой АТФ. При этом энергия не расходуется безвозвратно - она запасается в новых соединениях.

Диссимиляция и ассимиляция в корне отличаются друг от друга, но при этом они неразрывно связаны. Ведь именно катаболизм даёт энергию, без которой невозможен анаболизм, то есть синтез необходимых организму веществ. Вот почему эти два процесса являются очень важными.