Биохимия и ее задачи
 Скачать 1.3 Mb.
|
Обмен веществОбмен веществ (метаболизм) – это совокупность физиологических и биохимических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма во взаимосвязях с внешней средой, направленных на самовоспроизведение и самосохранение. К физиологическим процессам относятся пищеварение, всасывание, внешнее дыхание, выделение и др.; к биохимическим – химические превращения белков, жиров, углеводов, поступающих в организм в виде пищевых веществ. Особенностью биохимических процессов является то, что они осуществляются в ходе ряда ферментативных реакций. Именно ферменты обеспечивают определенную последовательность, места и скорость реакций. По направленности все химические превращения делят на: а) диссимиляция (катаболизм) – распад веществ до более простых с переходом энергии связей вещества в энергию макроэргических связей (АТФ, НАД·Н, др.); б) ассимиляция (анаболизм) – синтез более сложных веществ из более простых с затратой энергии. Биологическое значение этих двух процессов состоит в том, что при расщеплении веществ освобождается заключенная в них энергия, которая обеспечивает все функциональные возможности организма. В то же время, при распаде веществ образуются "строительные материалы" (моносахариды, АК, глицерин и др.), которые затем используются в синтезе специфических организму веществ (белков, жиров, углеводов и др.). [СХЕМА] Над горизонтальной линией (во внешней среде) – "белки, жиры, углеводы", от них стрелка вниз под линию (внутри организма) к надписи "диссимиляция", от последней четыре стрелки: две вверх к надписям над линией "теплота" и "конечные продукты"; одна стрелка вправо к надписи "промежуточные вещества (метаболиты)", от них к "ассимиляция", затем к "собственные белки, жиры, углеводы"; одна стрелка вниз к надписи "энергия АТФ", от нее – к "мышечное сокращение, проведение нервного импульса, секреция и др." а также наверх к "теплота" и "ассимиляция". Диссимиляция белков, жиров и углеводов протекает по-разному, но в разрушении этих веществ есть ряд общих этапов: 1) Этап переваривания. В ЖКТ белки распадаются до АК, жиры – до глицерина и ВЖК, углеводы – до моносахаридов. Нарабатывается большое количество неспецифических веществ из специфических, поступающих извне. За счет переваривания в ЖКТ выделяется около 1% химической энергии веществ. Этот этап необходим для того, чтобы вещества, поступившие с пищей, смогли всосаться. 2) Этап межуточного обмена (тканевой обмен веществ, метаболизм). На клеточном уровне он распределяется на анаболизм и катаболизм. Образуются и превращаются промежуточные вещества обмена веществ – метаболиты. При этом мономеры, образовавшиеся на этапе переваривания, распадаются с образованием небольшого (до пяти) ключевых промежуточных продуктов: ЩУК, альфа-КГ, ацетил-КоА, ПВК, альфа-глицерофосфат. Выделяется до 20% энергии веществ. Как правило, межуточный обмен происходит в цитоплазме клеток. 3) Окончательный распад веществ с участием кислорода до конечных продуктов (СО2, Н2О, азотсодержащие вещества). Выделяется около 80% энергии веществ. Все рассмотренные этапы отражают лишь главные формы обменных процессов. Как на втором, так и на третьем этапах выделяющаяся энергия накапливается в виде энергии химических связей макроэргических соединений (это вещества, имеющие хотя бы одну макроэргическую связь, напр., АТФ, ЦТФ, ТТФ, ГТФ, УТФ, АДФ, ЦДФ, …, креатинфосфат, 1,3-дифосфоглицериновая кислота). Так, энергия связи последнего фосфата в молекуле АТФ составляет около 10-12 ккал/моль. Биологическая роль обмена веществ: 1. аккумуляция энергии при распаде химических соединений; 2. использование энергии для синтеза собственных веществ организма; 3. распад обновляемых структурных компонентов клетки; 4. происходит синтез и распад биомолекул специального назначения. Обмен белковПереваривание и всасывание белковФункции белков многообразны, но особенно выделяются структурная, каталитическая и энергетическая функции. Энергетическая ценность белка около 4,1 ккал/г. Среди всех веществ, поступающих в организм, при недостатке какого-либо из них, например, углеводов, их могут в некоторой степени заменить белки и липиды, а при недостатке липидов – белки и углеводы. Белки же практически незаменимы – они содержат 10 незаменимых АК: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕ, ЛИЗ, МЕТ, ТРЕ, ТРИ, ФЕН, ГИС, АРГ. При недостатке незаменимых АК лимитируется (ограничивается) синтез белков организма. Причем, примерно 50% поступающих белков должны составлять белки растительного и 50% - животного происхождения; максимально подходит по аминокислотному составу белок куриного яйца, он содержит около 34% незаменимых АК. Взрослый мужчина нуждается в ежедневном употреблении 80-100 г белка. В 100 г белка содержится около 16 г азота, поэтому 1 г азота – в 6,25 г белка. Для характеристики белкового (азотного) обмена веществ используется понятие «азотистый баланс» – это разность между азотом пищи и азотом мочи. В норме азотистый баланс равен нулю; положителен в растущем организме, во время активной регенерации, беременности; отрицателен – в старческом возрасте, при патологии, голодании. |