Особенности обмена жиров, белков и углеводов в зависимости от типов питания. Обмен белков

Белковый обмен

Белковый обмен - использование и преобразование аминокислот белков в организме человека.

При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Но организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций (основная функция - строительная ). Организму человека нужны не белки пищи, сами по себе, а аминокислоты, из которых они состоят.

В процессе пищеварения белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к клеткам, в которых происходит синтез новых собственных белков, свойственных человеку.

Остатки аминокислот используются, как энергетический материал (преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген).

Углеводный обмен

Углеводный обмен – совокупность процессов преобразования и использования углеводов.

Углеводы являются основным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов (глюкозы) выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Углеводы поступают в организм человека в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Все эти вещества распадаются в процессе пищеварения до простого сахара глюкозы , всасываются ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь.

Глюкоза 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.

Основная часть глюкозы окисляется в организме до углекислого газа и воды, которые выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).

Часть глюкозы превращается в полисахарид гликоген и откладывается в печени (может откладываться до 300 г гликогена) и мышцах (гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения).

Уровень глюкозы в крови постоянный (0,10–0,15%) и регулируется гормонами щитовидной железы, в том числе инсулином . При недостатке инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что ведет к тяжёлому заболеванию - сахарному диабету.

Инсулин также тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.

Другой гормон поджелудочной железы – глюкагон способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая ее содержание в крови (т.е. оказывает действие, противоположное инсулину).

При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в жиры и откладывается в организме человека.

1 г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем 1 г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и быстро получить энергию.

Обмен жиров

Обмен жиров - совокупность процессов преобразования и использования жиров (липидов).

При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии (в 2 раза больше, чем при расщеплении 1 г белков или углеводов).

Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. Далее с током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки.

Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.

В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.

Значение жиров

• Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается засчёт окисления жиров.
• Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники.
• Откладываясь в запас в соединительнотканных оболочках, жиры препятствуют смещению и механическим повреждениям органов.
• Подкожный жир плохо проводит тепло, что способствует сохранению постоянной температуры тела.

Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80-100 г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, в тканях некоторых органов (например, печени), а также и на стенках кровеносных сосудов.

Если в организме недостает одних веществ, то они могут образовываться из других. Белки могут превращаться в жиры и углеводы, а некоторые углеводы - в жиры. В свою очередь, жиры могут стать источником углеводов, а недостаток углеводов может пополняться за счет жиров и белков. Но ни жиры, ни углеводы не могут превращаться в белки.

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 выработку тепла и поддержание температуры тела.

Обмен веществ начинается с поступления питательных веществ в желудочно-кишечный тракт и воздуха в легкие.

Первым этапом обмена веществ являются ферментативные процессы расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также всасывание этих веществ в кровь и лимфу.

Вторым этапом обмена являются транспорт питательных веществ и кислорода кровью к тканям и те сложные химические превращения веществ, которые происходят в клетках. В них одновременно осуществляются расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма, синтез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.

Третьим этапом является удаление конечных продуктов распада из клеток, их транспорт и выделение почками, легкими, потовыми железами и кишечником.

Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать отдельно.

Обмен белков

Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических материалов. Потребность в белке определяется тем его минимальным количеством, которое будет уравновешивать его потери организмом. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. В организме здорового взрослого человека количество распавшегося за сутки белка равно количеству вновь синтезированного. Десять аминокислот из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гистидин) в случае их недостаточного поступления с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются незаменимыми. Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме.

Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются специфические для данного вида, организма и для каждого органа белки. Часть аминокислот используются как энергетический материал, т.е. подвергаются расщеплению. Сначала они дезаминируются - теряют группу Nh3 в результате образуются аммиак и кетокислоты. Аммиак является токсическим веществом и обезвреживается в печени путем превращения в мочевину. Кетокислоты после ряда превращений распадаются на СО2 и Н2О.

Скорость распада и обновления белков организма различна - от нескольких минут до 180 суток (в среднем 80 суток). О количестве белка, подвергшегося распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. Таким образом, выделение организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е. масса разрушившегося белка составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028-0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент изнашивания Рубнера).

Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии азотистого равновесия.

Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это свидетельствует о положительном азотистом балансе (ретенция азота). Он возникает при увеличении массы мышечной ткани (интенсивные физические нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления после тяжелого заболевания. Состояние, при котором количество выводимого из организма азота превышает его поступление в организм, называют отрицательным азотистым балансом. Оно возникает при питании неполноценными белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых аминокислот, при белковом или полном голодании.

Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85 - 90 г белка в сутки. У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше. Физиологическое значение в данном случае означает, что белки в основном выполняют пластическую функцию, а углеводы - энергетическую.

Обмен жиров (липидов)

Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными (содержащими одну и более двойных связей). Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10 - 20% от массы тела. Из них около половины находятся в подкожной жировой клетчатке, значительное количество откладывается в большом сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами.

В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль играют нейтральные жиры - триглицериды, а пластическую осуществляют фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, которые выполняют функции структурных компонентов клеточных мембран, входят в состав липопротеидов, являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.

Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упаковываются в эпителиоцитах в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические сосуды поступают в кровоток. Под действием липопротеидлипазы эндотелия капилляров главный компонент хиломикронов - нейтральные триглицериды - расщепляются до глицерина и свободных жирных кислот. Часть жирных кислот может связываться с альбумином, а глицерин и свободные жирные кислоты поступают в жировые клетки и превращаются в триглицериды. Остатки хиломикронов крови захватываются гепатоцитами, подвергаются эндоцитозу и разрушаются в лизосомах.

В печени формируются липопротеиды для транспорта синтезированных в ней липидных молекул. Это липопротеиды очень низкой и липопротеиды низкой плотности, которые транспортируют из печени к другим тканям триглицериды, холестерин. Липопротеиды низкой плотности захватываются из крови клетками тканей с помощью липопротеидных рецепторов, эндоцитируются, высвобождают для нужд клеток холестерин и разрушаются в лизосомах. В случае избыточного накопления в крови липопротеидов низкой плотности, они захватываются макрофагами и другими лейкоцитами. Эти клетки, накапливая метаболически низкоактивные эфиры холестерина, становятся одними из компонентов атеросклеротических бляшек сосудов.

Липопротеиды высокой плотности транспортируют избыточный холестерин и его эфиры из тканей в печень, где они превращается в желчные кислоты, которые выводятся из организма. Кроме того, липопротеиды высокой плотности используются для синтеза стероидных гормонов в надпочечниках.

Как простые, так и сложные липидные молекулы могут синтезироваться в организме, за исключением ненасыщенных линолевой, линоленовой и арахидоновой жирных кислот, которые должны поступать с пищей. Эти незаменимые кислоты входят в состав молекул фосфолипидов. Из арахидоновой кислоты образуются простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Отсутствие или недостаточное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, заболеваниям кожи, бесплодию. Биологическая юность пищевых липидов определяется наличием в них незаменимыx жирных кислот и их усвояемостью. Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93 - 98%, говяжий - на 80 - 94%, подсолнечное масло - на 86- 90%, маргарин - на 94-98%.

Обмен углеводов

Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются промежуточные продукты - пентозы, которые входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов. Организм человека получает углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы).

Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму ее хранения - гликоген. Количество гликогена может составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь.

В течение первых 12 часов и более после приема пищи поддержание концентрации глюкозы крови обеспечивается за счет распада гликогена в печени. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза - синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г углеводов, из которых обычно 350 - 400 г составляет крахмал, а 50 - 100 r - моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.

Обмен воды и минеральных веществ

Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем 73,2±3% от массы тела. Водный баланс в организме поддерживается за счет равенства объемов потерь воды и ее поступления в организм. Суточная потребность в воде колеблется от 21 до 43 мл/кг (в среднем 2400 мл) и удовлетворяется за счет поступления воды при питье (~1200 мл), с пищей (~900 мл) и воды, образующейся в организме в ходе обменных процессов (эндогенной воды (~300 мл). Такое же количество воды выводится в составе мочи (~1400 мл), кала (~100 мл), посредством испарения с поверхности кожи и дыхательных путей (~900 мл).

Потребность организма в воде зависит от характера питания. При питании преимущественно углеводной и жирной пищей и при небольшом поступлении NaCI потребности в воде меньше. Пища, богатая белками, а также повышенный прием соли обусловливают большую потребность в воде, которая необходима для экскреции осмотически активных веществ (мочевины и минеральных ионов). Недостаточное поступление в организм воды или ее избыточная потеря приводят к дегидратации, что сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики.

Недостаток в организме воды в объеме 20% от массы тела ведет к летальному исходу. Избыточное поступление воды в организм или снижение ее объемов, выводимых организма, приводит к водной интоксикации. В результате повышенной чувствительности нервных клеток и нервных центров к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться мышечными судорогами.

Обмен воды и минеральных ионов в организме тесно взаимосвязаны, что обусловлено необходимостью поддержания осмотического давления на относительно постоянном уровне во внеклеточной среде и в клетках. Осуществление ряда физиологических процессов (возбуждения, синоптической передачи, сокращения мышцы) невозможно без поддержания в клетке и во внеклеточной среде определенной концентрации Na+, K+, Са2+ и других минеральных ионов. Все они должны поступать в организм с пищей.

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность очень сложных, тесно связанных между собой биологических процессов. Переваривание пищи, ее усвоение, последующее выведение шлаков – все это метаболизм.

В живом организме постоянно, беспрерывно происходят изменения: образуются вещества, необходимые для жизнедеятельности клеток, тканей, органов.

Параллельно происходят процессы разрушения и очищения. На все это тратится много энергии. Даже когда мы спим, органы ее расходуют.

Естественным источником энергии для живого организма являются белки, жиры, углеводы. Сюда же относят воду и минеральные соли. Они также необходимы для нормального обмена. Именно про белковый углеводный жировой и водно солевой обмен веществ мы и поговорим на www.сайт с вами сегодня:

Белковый обмен веществ

Не будет преувеличением сказать, что именно белки являются основой всех живых тканей, их строительным материалом. Белковые соединения – главные «кирпичики» из которых состоят органы, системы, стенки клеток организмов. Например, мышечная и кожная ткань, глазное яблоко, межсуставная жидкость состоят, в основном, из белков.

Они – главные участники общего метаболизма, процессов усвоения питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности. Без них не обходятся важнейшие процессы регенерации, транспортировки, а также усвоения и выведения естественным путем отходов жизнедеятельности, продуктов распада.

Для нормального обмена белков организм должен получать необходимое ему количество аминокислот, поступающих с пищей. Всего известно 20 аминокислот.

При отсутствии даже одной, нарушается протеиновый обмен, происходит разрушение белковой структуры. Чтобы этого не случилось, а процессы синтеза белков и их расщепление проходили нормально, следует употреблять достаточное количество белковых продуктов.

Здоровому взрослому человеку рекомендуется употреблять 0,75 г белка на 1 кг веса за сутки. Например, при общей массе тела 70 кг., норма этого вещества составит, примерно, 52,5 г. Чтобы стабилизировать, улучшить азотистый баланс поступление белка с употребляемыми продуками можно увеличить до 85 - 90 г за сутки. Для беременных женщин, кормящих мам, этот показатель возрастает.

Углеводный обмен веществ

Также как белки, углеводы (глюциды) – основные, жизненно важные органические соединения, являющиеся источником энергии. Некоторые из них организм использует в качестве запасных питательных веществ, другие необходимы для прочности тканей. Кроме того они являются строительным материалом других сложных молекул – сложных белков, нуклеиновой кислоты и гликолипидов. Без них невозможны процессы окисления белков, жиров.

Весь процесс углеводного обмена зависит от соотношения количества поступающей в кровь и удаляемой из крови глюкозы:

При снижении этого уровня происходит выделение адреналина. Этот гормон усиливает функцию печени, а именно, активизирует ее ферменты, которые отвечают за поступление сахара (глюкозы) в кровь.

При завышенном уровне, при условии достаточного количества гликогена необходимого для печени и мышц, лишний сахар откладывается «про запас» в виде жировых отложений.

Жировой обмен веществ

Жиры это сложные органические соединения - липиды, состоящие из эфиров глицерина с одноосновными жирными кислотами. Также как белки и углеводы, эти соединения представляют собой основу всех клеток, входят в состав их цитоплазмы, ядра и мембран, являются источником энергии живого организма.

Многие витамины, которые содержат продукты питания, поступают вместе с жирами.
При регулярном недополучении жиров, может нарушаться работа мозга, ухудшается общий обмен веществ, снижается выносливость организма. Кроме того, постоянный недостаток этих веществ сокращает жизнь.

Как известно, жирные кислоты, поступающие с пищей делятся на насыщенные (твердые животные жиры) и ненасыщенные (растительные масла, морепродукты). Эти две большие группы одинаково важны для нормальной жизнедеятельности человека.

Например, животные жиры очень нужны головному мозгу для нормальной работы.
Растительные масла: подсолнечное, оливковое, льняное, кукурузное, активизируют общие обменные процессы, усиливают защитные силы организма. Поэтому диетологи рекомендуют употреблять по 50 г животных, по 50 г растительных жиров ежедневно.

Водно-солевой

Водно-солевой обмен веществ представляет собой совокупность многих процессов поступления, дальнейшего распределения в организме воды, электролитов, а также последующего их выделения.

Достаточное поступление воды – необходимое условие существования живого организма. Человек может достаточно долго обходиться без пищи, но без воды прожить не может. Она необходима буквально для всех жизненных процессов - пищеварения, кровообращения, а также всасывания нутриентов. Вода нужна для биосинтеза, для процесса расщепления поступающих веществ и удаления шлаков.

С водой поступают растворенные минеральные вещества (электролиты, соли). Их стабильная концентрация, регуляция очень важна для поддержания внутренней среды, обеспечения нормальной жизнедеятельности живого организма.

Например, минеральные вещества: натрий, калий, кальций, магний находятся в составе внутриклеточной жидкости, а также содержатся вне клетки. Количество минеральных солей связано и регулируется количеством жидкости, поступающей в организм. Благодаря водно-солевому обмену сохраняется нужная концентрация веществ, поддерживается кислотно-щелочное равновесие.

В заключение нужно отметить, что все происходящие в организме обменные процессы: накопление и расходование энергии, окисление и разрушение органических соединений – тесно связаны между собой. Все вместе они обеспечивают нужную активность, интенсивность процессов метаболизма, поддерживают баланс поступления, сохранения, расходования веществ и энергии.

Важное значение для человека имеет глюкоза, фруктоза, гликоген и крахмал. Крахмал и в незначительной степени фруктоза и глюкоза содержатся в растениях; они являются существенным компонентом питания и поступают в организм с картофелем, мукой и сахаром. Гликоген, откладываемый преимущественно в печени и мышцах, - основной источник глюкозы у животных.

Глюкоза - основное питательное вещество для всех клеток организма. Содержание глюкозы в крови регулируют несколько гормонов. Если благодаря потреблению углеводов (в виде пищи) уровень глюкозы в крови растет, то повышается выделение (секреция) инсулина поджелудочной железой (панкреасом). Это ускоряет поступление глюкозы в клетку, где она «сгорает», распадаясь на двуокись углерода и воду. При этом образуется энергия в виде аденозинтрифосфата (АТФ). При неполном «сгорании» молекулы глюкозы могут поставлять строительный материал для других веществ, нужных организму. Расщеплению гликогена на глюкозу способствуют катехоламины (адреналин и норадреналин), выделение которых связано главным образом с мышечной работой и психическим напряжением. Расщепление гликогена и освобождение глюкозы вызывает также гормон глюкагон (антагонист инсулина), применяющийся при падении уровня сахара в крови, например при голодании или интенсивной физической нагрузке.

Обмен жиров

Жир в жировых клетках и худощавых и тучных людей имеет одинаковый состав. Жир - это соединения жирных кислот и глицерина (триацилглицерола), 5-10% приходится на долю и фосфолипидов. В жировой клетке 65-70% жира, остальное - вода с незначительным содержанием белков, сахара и солей. Жир в жировых клетках образуется двумя способами. Прежде всего он формируется в печени из углеводов, полученных с пищей либо другим путем. Жир в воде нерастворим и транспортируется в крови особыми белками - липопротеинами. На поверхности жировых клеток триацилглицеролы освобождаются из молекул липопротеина и вылавливаются жировыми клетками, где откладываются после небольшого преобразования в виде жировых капелек.

Синтезу и отложению жира в жировых клетках способствует главным образом гормон инсулин и также частично женские типа эстрогенов. Инсулин, следовательно, помогает не только метаболизму глюкозы, но и влияет на синтез жиров.

Расщепление отложенных жиров в жировой ткани вызывается рядом гормонов, важнейшие из которых - катехоламины (адреналин и норадреналин) - образуются в надпочечниках в результате мышечной работы или психического напряжения. Триацилглицеролы расщепляются также гормоном роста, образующимся в гипофизе при голодании. Освобожденные ненасыщенные жирные кислоты покидают жировую клетку и связываются в крови с белком альбумином, который доставляет их к печени и мышцам, где жирные кислоты могут быть разложены подобно глюкозе на воду и . За счет выделяемой при этом энергии синтезируется аденозинтрифосфат (АТФ), который передает ее для самых разнообразных процессов клеткам, в том числе и работающим мышцам.

Обмен белков

Белки (протеины) составляют основу живой материи. «Строительными кирпичами» белков являются аминокислоты. Полученные с пищей белки в пищеварительном тракте расщепляются на аминокислоты. Из них клетки вновь образуют белки, необходимые организму. Синтезом белков (на него косвенно влияет и инсулин) управляет сложный механизм, нарушения которого - главная причина наследственных болезней.

В организме беспрерывно происходит обмен белков, но источником энергии они служат лишь в чрезвычайных обстоятельствах, например при нарушенном энергетическом, балансе, который по разным причинам невозможно выровнять ни приемом пищи, ни использованием собственных запасов гликогена и жира. При такой кризисной ситуации энергия из аминокислот (то есть белков) начинает освобождаться под действием гормона кортизона, вырабатываемого в коре надпочечников. Это так называемая стрессовая реакция. Вызывается она разнообразными неблагоприятными факторами: ранением, голодом, ожогом, вынужденным бездействием, чрезмерно напряженной работой, а также страхом, злостью и т. п.

При сжигании 1 г жира организм получает приблизительно 37,6 кДж (9 ккал), в то время как 1 г белков или углеводов дает только 16,7 кДж (4 ккал).

Обмен веществ в организме характеризуется тесной взаимосвязью между углеводами, белками и жирами. В организме белки, жиры и углеводы пищи в результате различных превращений теряют свои специфические свойства и часто образуют химические вещества одинаковой структуры. Углеводы, белки и жиры в пищеварительном тракте расщепляются до мономеров, которыми являются: моносахариды, аминокислоты, глицерин и жирные кислоты. В клетках организма происходит их дальнейший распад с образованием ряда конечных продуктов, в том числе CH3CO~SKoA. Последний образуется при окислении глюкозы, распаде жирных кислот, дезаминировании аминокислот. С другой стороны, ацетил-Ко А независимо от пути его образования участвует в синтезе определенных для каждого организма веществ: жирных кислот, углеводов, холестерина, желчных кислот, некоторых гормонов, витамина D. Он также служит одним из основных поставщиков энергии, главным "горючим" организма, так как при окислении его в цикле Кребса выделяется большое количество энергии, которая в виде АТФ обеспечивает жизнедеятельность всех клеток нашего тела. Поэтому, например, при недостатке в пище жиров, дефицит СН 3 СО ~ SKoA будет покрываться за счет повышенного распада углеводов и белков.

Таким образом, нарушение любого процесса, приводящего к образованию ацетил-КоА, отразится на деятельности других видов обменов веществ, а следовательно, и организма в целом, а в ряде случаев может привести и к развитию патологии, как в случае сахарного диабета. Это - общий путь, характеризующий взаимосвязь обменов углеводов, белков и жиров в организме. Однако существуют и другие биохимические механизмы взаимосвязи между этими веществами.

Взаимосвязь обмена углеводов и жиров

Многочисленными опытами над животными установлено, что углеводы пищи в организме могут превращаться в жиры. Эта особенность широко используется в сельском хозяйстве при откорме животных. Механизм такого превращения заключается в том, что при распаде углеводов в организме образуются ацетил-КоА и в качестве промежуточного продукта - фосфоглицериновый альдегид. Методом меченых атомов было показано, что из ацетил-КоА могут синтезироваться жирные кислоты, а из фосфоглицеринового альдегида - глицерин, т. е. исходные вещества для биосинтеза жира. Такой жир характеризуется низким йодным числом и твердой консистенцией.

Первым ярким доказательством возможности превращения жиров в углеводы были наблюдения над зимнеспящими животными, у которых на зиму почти полностью исчезали жировые запасы, а содержание гликогена в мышцах практически не снижалось. Окончательно этот вопрос был решен с применением меченых атомов. Уксусную кислоту, являющуюся общим продуктом обмена жиров и углеводов, метили по углероду и скармливали животным. Радиоактивность была обнаружена как в углеводах, так и жирах. Это позволило высказать предположение, что в организме в зависимости от потребности клеток жиры могут превратиться в углеводы (схема).

Взаимосвязь обмена углеводов и белков

При распаде белков в организме появляются аминокислоты, часть из которых может превратиться в углеводы. При дезаминировании аланина, аспарагиновой, глютаминовой кислот, серина, орнитина и т. д. образуются вещества, которые прямо или косвенно принимают участие в образовании углеводов. Этот процесс называется глюконеогенезом, регулируется глюкокортикоидами, гормонами коры надпочечников, является своеобразным компенсаторным механизмом снабжения организма энергией при недостатке углеводов. Это имеет место, например, при сахарном диабете, когда снижается процесс использования глюкозы клетками, испытывающими дефицит энергии.

Распад углеводов приводит к образованию пировиноградной кислоты, которая путем восстановительного (!) аминирования или переаминирования дает начало аланину, аспарагиновой и глютаминовой аминокислотам.

Взаимосвязь обмена белков и жиров

О взаимосвязи этих видов обмена известно мало. Возможно, что превращение аминокислот в жирные кислоты происходит через образование вначале углеводов, хотя некоторые аминокислоты (лейцин, фенилаланин, тирозин), дающие в качестве промежуточных продуктов ацетоуксусную кислоту, могут сразу превращаться в жирные кислоты. По-видимому, процесс синтеза аминокислот из жиров протекает ограниченно и относится к некоторым заменимым аминокислотам.