Продуктами расщепления углеводов являются: Продуктами расщепления белков, жиров и углеводов в тканях организма человека являются: 1) Вода и аминокислоты… — akvaufa5.ru

Расщепление углеводов — Справочник химика 21

Известны также способы получения ацетона путем бактериального расщепления углеводов (крахмала, сахаров, мелассы), причем в качестве побочных продуктов образуются бутиловый или этиловый спирт [2—4]. Ацетон и бутиловый спирт получаются в мольном соотношении от 2 1 до 3 1. [c.140]

С помощью изотопной техники были получены также новые важные данные о механизме действия энзимов. При биологическом расщеплении углеводов после лимоннокислого цикла получается в качестве промежуточного продукта лимонная кислота, которая затем превращается в а-кетоглутаровую кислоту (ср. стр. 413). Как было указано [c.1147]

Второй метод расщепления углеводов был разработан Руффом (1899). Метод состоит в окислении альдоновой кислоты до 2-кетоаль-доновой кислоты (альдозулоновой), которая превращается далее в альдозу, содержащую на один атом углерода меньще, чем исходная альдоза,. [c.543]

Указанный механизм крекирующего воздействия катионов на полиоксисоединения должен быть, очевидно, общим и для щелочного расщепления углеводов с образованием молочной кислоты [50, 54]. В этом случае расщепление происходит в растворе под действием больших количеств гидроокиси щелочноземельного металла (например, 4—6 моль крекирующего агента на 1 моль сахарозы [53]), и гидроокись является стехиометрическим компонентом реакции. Вопрос о соотношении гомогенных и гетерогенных стадий при получении молочной кислоты из углеводов обычно не ставится (однако при 20%-ной концентрации глюкозы в растворе в нем растворяется всего около 0,4 моль СаО на 1 моль глюкозы [65] остальная гидроокись находится в виде суспензии, и поэтому не исключено воздействие частиц как твердого катализатора реакции). [c.93]

Нахождение в природе. Ацетон содержится в продуктах сухой перегонки дерева, продуктах бактериального расщепления углеводов, высшие кетоны — в эфирных маслах, сыре, прогорклых маслах. [c.288]

При расщеплении углеводов с целью получения водородсодержащего газа берут 2,5— 10 молей водяного пара на I г атом углерода [c.125]

Таким образом, при гидрогенолизе и при щелочном расщеплении углеводов катион координируется, очевидно, с грео-располо-женными гидроксилами и оттягивает на себя заряд с кислородных атомов, чем способствует дальнейшему уменьшению электронной [c.89]

Основной путь, по которому происходит расщепление углеводов, — это путь Эмбдена — Мейергофа — Парнаса , или гликолиз (на рис. [c.85]

Альтернативный механизм — комплексообразование с катионом и расщепление углевода происходит в растворе, осколки адсорбируются на гидрирующем катализаторе и гидрируются до низших полиолов [66]. [c.93]

Содержание АТФ и креатинфосфата в сердечной мышце ниже, чем в скелетной мускулатуре, а расход АТФ велик. В связи с этим ресинтез АТФ в миокарде должен происходить намного интенсивнее, чем в скелетной мускулатуре. Для сердечной мышцы теплокровных животных и человека основным путем образования богатых энергией фосфорных соединений является путь окислительного фосфорилирования, связанный с поглощением кислорода. Регенерация АТФ в процессе анаэробного расщепления углеводов (гликолиз) в сердце человека практического значения не имеет. Именно поэтому сердечная мышца очень чувствительна к недостатку кислорода. Характерной особенностью обмена веществ в сердечной мышце по сравнению со скелетной является также то, что аэробное окисление веществ неуглеводной природы при работе сердечной мышцы имеет большее значение, чем при сокращении скелетной мышцы. Только 30—35% кислорода, поглощаемого сердцем в норме, расходуется на окисление углеводов и продуктов их превращения. Главным субстратом дыхания в сердечной мышце являются жирные кислоты. Окисление неуглеводных веществ обеспечивает около 65—70% потребности миокарда в энергии. Из свободных жирных кислот в сердечной мышце особенно легко подвергается окислению олеиновая кислота. [c.656]

Существует много бактерий, способных разлагать сахар с образованием молочной кислоты. Бухнер показал, что они содержат энзимы, лактацидазы, вызывающие расщепление углеводов. При этом в зависимости от природы бактерии и сахара образуется либо рацемат, либо одна из двух оптически активных форм молочной кислоты. [c.323]

Следует отметить, что для получения максимального выхода глицерина предпочтительнее 1-й или 3-й вариант, так как появление в растворе осколков от щелочного расщепления углевода приведет к образованию наряду с глицерином также и дополнительных количеств пропиленгликоля и молочной кислоты. [c.94]

Вопрос о влиянии природы крекирующего агента подробно рассмотрен в гл. 3 там же показано, что максимальный выход глицерина достигается при добавлении 0,07—0,13 моль гидроокиси щелочноземельного металла на 1 моль глюкозы это соответствует 2—4% СаО или 6—11% ВаО к углеводам. Оптимальная дозировка крекирующего агента может изменяться в зависимости от других факторов, определяющих скорость гидрирования. Общим правилом является необходимость достижения баланса скоростей расщепления углеводов и гидрирования образующихся осколков [31, 49, 50]. Поскольку на скорость гидрирования воздействуют все рассматриваемые факторы, в том числе и дозировка щелочных крекирующих агентов (через pH среды), то заранее предсказать оптимальные концентрации гидроокиси кальция или бария невозможно они определяются при экспериментальной оптимизации процесса гидрогеиолиза. [c.121]

Для этой цели ему нужны горючее и кислород. Роль горючего выполняют продукты расщепления углеводов и жиров, а кислород организм получает из воздуха. [c.447]

Процессы брожения имеют большое значение в промышленности. Биохимические процессы, происходящие под влиянием ферментов, в ряде производств используются с практической целью. В организмах высших животных непрерывно протекают процессы биохимического расщепления и синтеза моносахаридов. При мышечном сокращении, в результате расщепления углеводов, образуется молочная кислота, а также ряд других продуктов. [c.338]

Основной характерной особенностью процесса расщепления углеводов по Смиту является более высокая чувствительность к кислотному гидролизу гликозидной связи в восстановленных продуктах периодатного окисления, чем в исходных соединениях. [c.112]

Поскольку при полном обороте цикла трикарбоновых кислот расход каждой молекулы щавелевоуксусной кислоты компенсируется генерированием новой ее молекулы, убыли щавелевоуксусной кислоты при работе цикла в конечном итоге не происходит. Однако щавелевоуксусная кислота активно включается в другие метаболические пути. Происходящие при этом потери щавелевоуксусной кислоты могут быть компенсированы ее синтезом из пирувата и СО2 в реакции, использующей АТР в качестве источника энергии. На рис. 7-1 реакция показана штриховой линией, направленной от пирувата в правый угол внизу. Сам же пируват образуется при расщеплении углеводов, таких, как глюкоза. [c.84]

Уксусная кислота, включенная в цикл трикарбоновых кислот, полностью окисляется в двуокись углерода и воду, а щавелевоуксусная кислота вновь регенерируется. Уксусная кислота образуется при различных процессах метаболизма и включается в ацетил-КоА при участии АТФ (см. выше). Другими источниками образования ацетил-КоА является пировиноградная кислота — важнейший продукт окислительного расщепления углеводов в организме—или высшие жирные кислоты, подвергающиеся р-окислительному расщеплению. [c.90]

Общая схема третьего пути расщепления углеводов эубактериями представлена на рис. 67. [c.259]

ГЛИКОЛИЗ (от греч. gly kys-сладкий и lysis-разложение, растворение, распад), анаэробное (без участия Oj) негидро-литич. расщепление углеводов (гл. обр. глюкозы) в цитоплазме под действием ферментов, сопровождающееся синтезом АТФ и заканчивающееся образованием молочной к-ты (см. рис.). [c.580]

В отличие от термического процесса, в котором, как указывалось выше, основной реакцией является расщепление углеводо-]1одов, каталитический процесс характеризуется преобладанием дегидрогенизации, при которой получаются непредельные углеводороды с тем же числом атомов, что и у исходного углеводорода. Роль реакций, сопровождающихся разрывом связи С—С, в случае каталитического процесса незначительна, в связи с чем выход непредельных углеводородов приближается к теоретическому. [c.64]

Синтетически это соединение получепо путем фосфорилирования тиамина. Витаминозное действие аневрина, его незаменимость для организма тоже связаны с тем, что он необходим для расщепления углеводов. Антиневритное действие кокарбоксилазы приблизительно вдвое сильнее антиневритного действия самого аневрина. [c.893]

ЕНОЛАЗА — фермент, широко распространенный в природе, присутствует во всех клетках, способен осушествлять анаэробное расщепление углеводов, снабжающее энергией живые клетки, ЕНОЛЫ (от окончаний ей и ол , [c.93]

В процессах к талихи.ческога крекинга расщепление углеводо- родов происходит на катализаторах при более низких температурах (450—500 °С), чем газофазный крекинг, и при давлении, близ- [c.68]

Расщепление углеводов. — Четыре общих метода расщепления углеводов иллюстрируются на примере превращения D-глюкозы в D-арабинозу, приведенном ниже. Первый метод был открыт В олем (1893) и упрощен Земпленом (1927). [c.541]

Оксимы углеводов, используемые при расщеплении углеводов по методу Воля, могут быть также с успехом получены из тидрохлорида гидройсиламппа в присутствии ппридина [863]. [c.479]

Как правило, неоднозначно протекает в тех же условиях расщепление вторич- ных спиртов, так как первично образующиеся альдегиды легко подвергаются дальней-, ишм превращениям. Удобный препаративный способ расщепления углеводов заклто- чается в обработке гидразином продуктов окислекия тиоапеталей углеводов — сулъфо- иов при этом расщепление вторичных спиртов под действием гидразина протекает с хорошими выходами [43] [c.827]

Следует отметить, что D-глюкозо-б-фосфат (LIV) является общим промежуточным соединением как для пентозного цикла, так и для гликолитического расщепления углеводов. Д-Рибулозо-5-фосфат (LVII) далее окисляется в двуокись углерода или используется для синтеза D-рибозы, входящей в структуру рибонуклеиновых кислот (РНК), НАД, НАДФ, ФАД, КоА, АМФ, АДФ, АТФ и др. [c.322]

Е. Г. Торопова (1978) провела сравнительное изучение ферментов углеродного метаболизма, обеспечивающих работу гликолитического, гексозомонофосфатного (ГМФ) путей и цикла трикарбоновых кислот у продуцента нистатина и его неактивного мутанта. Оказалось, что активность ферментов ГМФ-пути (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, фосфоглюконат-дегидрогеназы и транскетолазы) у продуцента нистатина в 2—4 раза выще, чем у неактивного мутанта. Особенно эта разница велика во вторую фазу роста культур, когда начинается образование и накопление нистатина в мицелии. Автор считает, что высокая активность ферментов ГМФ-пути расщепления сахаров является одним из необходимых условий для биосинтеза нистатина. Предполагается, что связующим звеном между механизмами диссимиляции сахаров и образованием антибиотика может быть восстановленный НАДФ. Управление биосинтезом нистатина, по мнению автора, может осуществляться изменением соотнощения активности ферментов, принимающих участие в расщеплении углеводов, что позволяет в 1,5—2 раза увеличить выход антибиотика. [c.179]

Для аэробных организмов основной путь накопления АТФ состоит в окислительном расщеплении углеводов, приводящем в конце концов к образованию двуокиси углерода и воды. При этих процессах в биологических системах в качестве окислителей выступают никотинамидаденин-динуклеотид (НАД) или его фосфат (НАДФ), переходящие в соответствующие восстановленные нуклеотиды (НАД-На, НАДФ-На) [c.364]

Алифатические аминокислоты синтезируются из продуктов биохимического расщепления углеводов — триоз (глицин, серин), пировиноградной кислоты (аланин, валин) или а-кетоглутаровой кислоты (глутаминовая кислота). В биосинтезе ароматических аминокислот участвует шикимовая кислота. Наконец, при биосинтезе аминокислот, содержащих гетероциклическое ядро, два углеродных атома ядра возникают из С, и Са атомов 5-фосфорибозилпнрофосфата (см. стр. 394). [c.403]

Но на этом пути эволюционное развитие окислительного пентозофосфатного пути расщепления углеводов не остановилось. Была сформирована последовательность реакций, замыкающая этот путь в цикл, в результате чего стала возможной полная деградация молекулы сахара. Исходными субстратами на этом пути служат пентозы, образующиеся из рибулозо-5-фосфата, ксилулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата (см. рис. 64). При участии двух дополнительных ферментов — транскетолазы и трансальдолазы — осуществляется перенос j- и Сз-фрагментов между изомерными пентозо-5-фосфатами и продуктами их взаимопревращений (рис. 66). Сначала транскетолаза переносит С2-фрагмент от молекулы ксилулозо-5-фосфата на молекулу рибозо-5-фосфата, в результате чего образуется С7-сахар и Сз-сахар — 3-ФГА. 3-ФГА, образующийся в транскетолазной реакции и, как известно, пред- [c.256]

Кислые мукогюлисахариды в соединительной ткани связаны с белка- ми (см. стр. 602), поэтому для их выделения, как правило, проводят предварительное разрушение белков протеолитическими ферментами или расщепление углевод-белковых связей щелочами, после чего полисахариды экстрагируют растворами солей . Белки, также переходящие при этом в раствор, удаляют с помощью денатурирования. Смеси мукополисахаридов можно разделить на компоненты фракционированным осаждением спиртом в виде солей с различными катионами , но лучшие результаты дает фракционированное осаждение цетавлоном или ионообменная хроматография . Особенности химического поведения мукополисахаридов сделали чрезвычайно сложной задачу установления их строения. Даже идентификация моносахаридов после полного кислотного гидролиза (обычно одна из самых простых операций) является в мукополисахаридах трудной проблемой. Наличие в одной молекуле уроновых кислот и аминосахаров приводит к тому, что полисахариды гидролизуются лишь в жестких условиях, при которых освобождающиеся уроновые кислоты подвергаются интенсивному разрушению. Поэтому в последнее время работу по установлению строения этих веществ проводят на модифицированных полисахаридах, в которых сульфатные группы удалены, а все карбоксильные группы уроновых кислот восстановлены в первичноспиртовые. Ряд других классических методов установления строения полисахаридов применим к мукополисахаридам с трудом это относится к перйодат ному окислению, вызывающему разрушение остатков уроновых кислот вследствие сверхокисления, к метилированию, в применении которого успехи достигнуты сравнительно недавно. Основными методами, позволившими выяснить строение мукополисахаридов, послужили методы частичного гидролиза и частичного ферментативного расщепления. [c.541]

Витамины группы В. Витамин Bi (тиамин) —гетероциклическое соединение состава i2H]gON4S 2 — участвует в жировом обмене и тонизирует нервную систему. В организме он соединяется с двумя молекулами фосфорной кислоты и образует активную группу фермента карбоксилазы, способствующего разложению промежуточного продукта расщепления углеводов — пировиноградной кислоты. Витамин Bi устойчив при нагревании в кислой среде, но быстро инактивируется в щелочной. Содержится в дрожжах, семенах злаковых и бобовых культур (в наружной оболочке и зародышах семян), в печени жи- [c. 133]

После очень сложных процессов переваривания пищевьи веществ происходит всасывание в лимфу и в кровь образовавшихся низкомолекулярных соединений аминокислот, полученньн при расщеплении белков, моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы и др.), полученных при расщеплении углеводов глицерина и жирных кислот, образовавшихся при расщеплении жиров, и некоторых других. [c.194]

В течение длительного времени считали, что единственным путем сбраживания углеводов является гликолитический путь с различными вариантами метаболизирования пирувата. Однако постепенно накапливались данные, которые определенно указывали на существование иных, чем гликолиз, путей расщепления углеводов. Гликолитическая схема в одних случаях не могла объяснить использования эубактериями пентоз в качестве энергетического субстрата, а также того, каким путем они синтезируют необходимую для нуклеиновых кислот рибозу, в других — распределения С в конечных продуктах брожения. [c. 251]

Тест по теме «Пищеварительная система»

контрольный тест по теме «Пищеварительная система»

I вариант

А1. Продуктами расщепления белков, жиров и углеводов в тканях организма человека являются:

1) вода и аминокислоты 2) углекислый газ и вода

3) кислород и мочевина 4) глюкоза и АТФ

А2. Барьерную функцию в организме выполняют:

1) почки

2) печень

3) двенадцатиперстная кишка

4) поджелудочная железа

А3. Какие из перечисленных процессов происходят в желудке?

1) расщепление белков, всасывание воды и минеральных солей, образование пепсина

2) всасывание жиров, расщепление углеводов и минеральных

веществ

3) всасывание белков, расщепление жиров, образование сока

поджелудочной железы.

4) расщепление и всасывание углеводов, синтез новых белков

А4. Отделение пищеварительных соков регулируется:

1) нервным механизмом

2) гуморальным механизмом

3) нейрогуморальным механизмом

4) корой головного мозга

А5. Желудок не выполняет функции:

1) переваривания белков 2) секреции соляной кислоты

3) секреции пепсина 4) секреции желчи

А6. Расщепление жиров активирует:

1) желчь 2) панкреатический сок

3) кишечный сок 4) желудочный сок

А7. В каком отделе пищеварительного канала у человека в основном происходит всасывание питательных веществ?

1) ротовой полости 3) тонком кишечнике

2) желудке 4) толстом кишечнике

А8. Белки пищи не могут быть усвоены организмом без предварительной обработки, так как

1) эти крупные молекулы не могут пройти через мембраны клеток

2) в их состав входит азот

3) температура пищи ниже, чем температура внутренней среды организма

4) в организме отсутствуют ферменты, непосредственно действующие на эту группу веществ

А9. Железы желудка вырабатывают желудочный сок, под влиянием которого перевариваются

1) белки и жиры молока

2) углеводы и растительные жиры

3) минеральные соли

4) жиры животного происхождения

А10. Соляная кислота — составная часть

1) ферментов слюны

2) желудочного сока

3) межтканевой жидкости

4) поджелудочного сока

А 11. Переваривание пищи у млекопитающих животных и человека происходит в

1) глотке и пищеводе

2) слюнных железах и желчном пузыре

3) печени и поджелудочной железе

4) ротовой полости, желудке и тонкой кишке

Задания на установление соответствия объектов, процессов, явлений природы

В1. Соотнесите процессы пищеварения, происходящие в желудке и тонком кишечнике.

Процессы пищеварения

Место протекания

А) Всасывание воды и минеральных веществ

Б) Всасывание аминокислот

В) Расщепление и всасывание липидов

Г) Начало расщепления белков

Д) Обработка пищи соляной кислотой

Е) Обработка пищевого комка желчью.

1) Желудок

2) Тонкий кишечник

Ответ :1- ; 2-

С1. Почему пища должна перевариваться в пищеварительной системе?

С2. Известно, что в желудке перевариваются белки, почему же стенки самого желудка не повреждаются?

контрольный тест по теме «Пищеварительная система»

II вариант

А1. Окончательное переваривание крупных и растительных частиц пищи происходит:

1) в желудке 2) на слизистой кишечника

3) в полости кишечника 4) в толстом кишечнике

А2. Наиболее эффективно всасывание веществ происходит:

1) в толстом кишечнике 2) в ротовой полости

3) в желудке 4) в тонком кишечнике

А3. Образование гликогена происходит в:

1) печени 2) поджелудочной железе

3) желудке 4) стенках кишечника

А4. Уменьшение количества бактерий в толстом кишечнике приведет к:

1) нарушению всасывания химических соединений

2) нарушению расщепления белков, жиров, углеводов

3) частичному обезвоживанию организма

4) ухудшению переваривания клетчатки

А5. Какие питательные вещества начинают активно расщепляться в желудке человека?

1) углеводы 3) клетчатка

2) жиры 4) белки

А6. Какой орган у человека обеспечивает очищение крови от поступивших в организм ядов?

1) желудок 3) печень

2) тонкий кишечник 4) поджелудочная железа

А7. Какие вещества непосредственно всасываются в кровь в тонком кишечнике?

1) клетчатка 3) аминокислоты

2) жирные кислоты 4) нуклеиновые кислоты

А8. Белки пищи не могут быть усвоены организмом без предварительной обработки, так как

1) эти крупные молекулы не могут пройти через мембраны клеток

2) в их состав входит азот

3) температура пищи ниже, чем температура внутренней среды организма

4) в организме отсутствуют ферменты, непосредственно действующие на эту группу веществ

А9. Железы желудка вырабатывают желудочный сок, под влиянием которого перевариваются

1) белки и жиры молока

2) углеводы и растительные жиры

3) минеральные соли

4) жиры животного происхождения

А10. Соляная кислота — составная часть

1) ферментов слюны

2) желудочного сока

3) межтканевой жидкости

4) поджелудочного сока

А 11. Переваривание пищи у млекопитающих животных и человека происходит в

1) глотке и пищеводе

2) слюнных железах и желчном пузыре

3) печени и поджелудочной железе

4) ротовой полости, желудке и тонкой кишке

Задания на установление правильной последовательности биологических процессов и явлений

При выполнении заданий установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий. В ответе запишите соответствующую последовательность букв

В1. Установите правильную последовательность прохождения пищи через пищеварительную систему:

А) глотка

Б) пищевод

В) ротовая полость

Г) желудок

Д) тонкий кишечник

Е) двенадцатиперстная кишка

Ж) толстый кишечник

Ответ :

С1. Почему пища должна перевариваться в пищеварительной системе?

С2. Известно, что в желудке перевариваются белки, почему же стенки самого желудка не повреждаются?

Meravita пищеварительные ферменты с клетчаткой капсулы, 30 капсулы

Запатентованный комплекс ферментов Digezyme® содержит 5 различных пищеварительных ферментов, полученных в ходе ферментации (α-амилаза, липаза, протеаза, целлюлаза, лактаза), которые принимают участие в расщеплении белков, жиров, углеводов и лактозы и оптимизируют усвоение витаминов в кишечнике.

Используйте пищеварительные ферменты, если:

вам трудно переваривать жирную пищу;

у вас возникает дискомфорт после употребления в пищу молочных и мучных продуктов;

у вас проблемы с пищеварением;

у вас бывает вздутие после употребления в пищу проростков, бобовых и овощей;

вы занимаетесь силовыми тренировками и используете протеиновые напитки.

Воздействие продукта дополняет клетчатка растительного происхождения, полученная из плодов баобаба. Под воздействием липазы жиры, содержащиеся в пище, расщепляются на жирные кислоты и глицерин, которые используются в организме для производства энергии. Липаза помогает усвоению жирорастворимых витаминов A, D, E и K. Работу липазы облегчает желчь, под воздействием которой жир расщепляется на мелкие молекулы, над чем начинает работать липаза. Употребление в пищу жирных продуктов активирует производство желчи. У людей, обычный рацион которых не содержит достаточное количество жиров, могут возникнуть проблемы с желчным пузырем, что усложняет переваривание богатой жирами пищи. Особенно важно дополнительно принимать липазу людям, у которых удален желчный пузырь.

Ферменты протеазы расщепляют белки или протеины. Белки состоят приблизительно из 2000 аминокислот, переплетенных между собой и формирующих сложные структуры. Поскольку организм может усваивать только отдельные аминокислоты, белки необходимо расщеплять на мелкие части. Протеаза очень важна для занимающихся спортом людей, особенно тех, кто принимает протеиновые напитки – от большого количества белка мало пользы, если в организме нет соответствующего количества протеазы, которая помогает усвоить белок.

Лактаза – это производимый организмом фермент, который используется для расщепления лактозы и казеина. Лактаза вырабатывается в слизистой оболочке тонкой кишки, причем в младенческом возрасте ее уровень наиболее высок из-за употребляемого грудного молока.

Альфа-амилаза помогает расщеплять такие продукты как белый и черный хлеб, рис и т. п. Амилаза расщепляет углеводы на простые сахара, которые организм может использовать как энергию. Расщепление начинается во рту, где пища смешивается со слюной и амилаза начинает действовать. Амилаза гидролизирует крахмал-содержащие продукты на полисахариды, которые в дальнейшем гидролизирует гликоамилаза. В результате процесса генерируется топливо или глюкоза. Воздействие на производство амилазы оказывает употребление лекарственных препаратов и алкоголя. С возрастом производство амилазы замедляется.

Целлюлаза – это фермент, который расщепляет клетчатку растительного происхождения на бета-гликаны и полисахариды. Почти все бактерии, простейшие и грибы производят целлюлазу, но не люди и животные. Растения, содержащие целлюлозу, лишь частично перевариваются путем ферментации, и не вся энергия реализуется. Целлюлаза нужна, например, для переваривания ростков, зеленых растений и бобов.

Порошок плодов баобаба богат клетчаткой, 50% его массы составляет клетчатка, из которых, в свою очередь, 75% составляет растворимая клетчатка. В отличие от других плодов, порошок баобаба изготовлен только из высохших естественных путем упавших с дерева плодов. Таким образом, не наносится вред сверхценным растениям.

Растереть на аминокислоты

«Нужно обязательно употреблять белки!» — подобные рекомендации хотя бы раз в жизни слышал каждый. По идее, эти вещества мы можем спокойно получить из пищи — организм тут же займется расщеплением для дальнейшего усвоения. А что делать людям, желудочно-кишечный тракт которых не способен переработать их самостоятельно? Или любителям спорта, не успевающим «заправиться» после активных упражнений?

Несбалансированное питание является важной проблемой для организма. Недостаточное или избыточное употребление белков, жиров, углеводов, микроэлементов приводит к нарушению обмена веществ и тяжелым заболеваниям: сахарному диабету, болезням сердца и сосудов. Кроме того, люди нередко испытывают значительный дефицит микронутриентов (питательных веществ) — до 80 % населения РФ, как показывают исследования Роспотребнадзора.

— Немаловажное значение в регуляции обмена веществ играют аминокислоты и олигопептиды, — рассказывает старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН кандидат химических наук Алексей Леонидович Бычков. — Аминокислоты — это органические соединения, из которых состоят все белки, а олигопептиды — промежуточные соединения, где находится до 7—10 аминокислот.

Заменимые аминокислоты способны синтезироваться в организме, а вот незаменимые человек получает только из пищи, содержащей полноценные белки. Однако желудок не всегда может расщеплять их до более коротких молекул из-за ряда расстройств или после хирургического вмешательства. Для этого и разрабатывается питание с уже разделенными на части белками.

Чтобы получить востребованный продукт должного качества, нужны консультации экспертов из других областей. Ученые ИХТТМ СО РАН сотрудничают с двумя организациями: кафедрой технологии организации пищевых производств Новосибирского государственного технического университета и Институтом экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока Россельхозакадемии. Уже были проведены предварительные эксперименты: исследователи извлекли и расщепили белки из гороха, пищевики сделали супы-пюре и хлебцы, а в ИЭВСиДВ продукты испытали на животных (спойлер — всё прошло хорошо).

— Человек не может синтезировать все аминокислоты самостоятельно: приходится искать их в пище, — поясняет Алексей Бычков. — Есть такая научная шутка: как химику узнать, из чего состоит рояль? Нужно его растворить! Однако проблема в том, что не все вещества могут растворяться и реагировать друг с другом с нужной скоростью. В таких случаях и помогает химия твердого тела: проводя механохимическую обработку, можно добиться повышения реакционной способности материала. Здесь прежде всего необходимо не измельчение, а более тонкие процессы, меняющие структуру объекта.

При механическом воздействии с помощью специальных мельниц-активаторов в твердом теле возникает напряжение: в результате появляется трещина и происходит разрыв, деформация. Кроме того, разрушается кристаллическая структура вещества, рвутся химические связи. «Перемешав» кристаллические решетки, какую-то часть связей легче порвать. Структура аморфизуется, и ферменты относительно легко гидролизуют субстраты. Происходит химическая реакция, итог которой — образование новых соединений (в том числе необходимых аминокислот и олигопептидов).

— Если смешать зеленый и красный пластилин и помять его, даже не измельчая, в итоге кусок станет разноцветным, — рассказывает Алексей Бычков. — То же с растительным сырьем: нам больше интересно не измельчение, а получаемая внутренняя структура: как упакованы полимеры, упорядочены они или нет, взаимодействуют они между собой. Это во многом определяет реакционную способность.

Сибирские исследователи направляют свои разработки на тех людей, у которых есть потребность в подобных продуктах по состоянию здоровья. Другой вариант — спортивное питание, ведь в России практически нет своих производств.

— Большая часть потребителей спортпита — люди, которые ходят в тренажерный зал, — добавляет ученый. — В основном этот рынок представлен либо изолятами (белки, выделенные из сырья без расщепления), либо гидролизатами. Последние более эффективны, потому что в них молекулы расщеплены, но при этом дороже и не столь доступны обыкновенным спортсменам-энтузиастам.

На разработку ученых ИХТТМ выделен грант РНФ (в рамках президентской программы поддрежки исследований — прим. ред. сайта rscf.ru). Полученные данные позволят не только создавать компоненты продуктов функционального и лечебно-профилактического питания, но будут востребованы при решении проблем переработки других природных веществ — полимеров.

Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 2.

Рассматривая обмен веществ в условиях нормального функционирования организма, следует остановиться на безусловно взаимосвязанных, но в то же время достаточно специфичных составляющих метаболизма, а именно на углеводном, белковом, липидном и водно-электролитном обмене.

Очевидно, что основная роль углеводов в метаболизме определяется их энергетической функцией. Именно глюкоза крови вследствие наличия простого и быстрого пути гликолитической диссимиляции и последующего окисления в цикле трикарбоновых кислот, а также возможности максимально быстрого извлечения ее из депо гликогена, обеспечивающей экстренную мобилизацию энергетических ресурсов, является наиболее востребованным источником энергии в организме. Использование циркулирующей в плазме глюкозы разными органами неодинаково: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник— 9%, мышцы — 7%, почки — 5%. При этом уровень глюкозы плазмы крови является одной из важнейших гомеостатических констант организма, составляя 3, 3—5, 5 ммоль/л. Как известно снижение уровня глюкозы ниже допустимого передела имеет своим незамедлительным следствием дискоординацию деятельности ЦНС, проявляющуюся соответствующей клинической симптоматикой: головной мозг содержит небольшие резервы углеводов и нуждается в постоянном поступлении глюкозы, поскольку энергетические расходы мозга покрываются исключительно за счет углеводов. Глюкоза в тканях мозга преимущественно окисляется, а небольшая часть ее превращается в молочную кислоту.

Единственной формой углеводов, которая может всасываться в кишечнике, являются моносахара. Они всасываются главным образом в тонкой кишке, током крови переносятся в печень и к тканям. Основная часть поступающей с пищей глюкозы (около 70%) окисляется в тканях до воды и углекислого газа, около 25—28% пищевой глюкозы превращается в жир и только 2—5% ее синтезируется в гликоген. Гликоген печени представляет собой основной резерв углеводов в организме, достигая по своей массе у взрослого человека 150—200 г. Синтез гликогена происходит достаточно быстро, что, наряду с быстрой мобилизацией гликогена и поступлением глюкозы в кровь в процессе гликогенолиза, является одним из механизмов поддержания гликемии в константных пределах. Помимо печени в качестве депо гликогена выступают также мышцы. Однако запас гликогена в мышечной массе по отношению к всему гликогену организма составляет всего 1 — 2%. В мышцах под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения. При распаде мышечного гликогена процесс идет до образования пировиноградной и молочной кислот. Этот процесс называют гликолизом. В фазе отдыха из молочной кислоты в мышечной ткани происходит ресинтез гликогена.

При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов трансформации жиров и белков. В печени возможно новообразование углеводов как из собственных продуктов их распада (пировиноградной или молочной кислоты), так и из продуктов диссимиляции жиров и белков (кетокислот и аминокислот), что обозначается как глюконеогенез. В результате трансформации аминокислот образуется пировиноградная кислота, при окислении жирных кислот — ацетилкоэнзим А, который может превращаться в пировиноградную кислоту — предшественник глюкозы. Это наиболее важный общий путь биосинтеза углеводов. Между двумя основными источниками энергии — углеводами и жирами — существует тесная физиологическая взаимосвязь. Повышение содержания глюкозы в крови увеличивает биосинтез триглицеридов и уменьшает распад жиров в жировой ткани. Поступление в кровь свободных жирных кислот уменьшается. В случае возникновения гипогликемии процесс синтеза триглицеридов тормозится, ускоряется распад жиров и в кровь в большом количестве поступают свободные жирные кислоты. Гликогенез, гликогенолиз и глюконеогенез являются тесно взаимосвязанными процессами, обеспечивающими оптимальный уровень глюкозы крови сообразно степени функционального напряжения организма.

Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальным путем, включающим эндокринные железы. Единственным гормоном, снижающим уровень гликемии, является инсулин — гормон, вырабатываемый β-клетками островков Ланхгерганса. Снижение гликемии происходит за счет усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах и повышения потребления глюкозы тканями организма. Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый α-клетками островков Ланхгерганса, адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников, глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечников, соматотропный гормон гипофиза, тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы. Данные гормоны в связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».

Таким образом биологическая роль углеводов для организма человека определяется прежде всего их энергетической функцией. Обладая энергетической ценностью в 16, 7 кДж (4, 0 ккал) на 1 грамм вещества, углеводы являются основным источником энергии для всех клеток организма, при этом выполняя еще пластическую и опорную функции. Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет около 500 г.

Характерной особенностью белкового обмена является его чрезвычайная разветвленность. Достаточно указать, что в обмене 20 аминокислот, входящих в состав белковых молекул, в организме животных участвуют сотни промежуточных метаболитов, тесно связанных с обменом углеводов и липидов. Число ферментов, катализирующих химические реакции азотистого обмена, также исчисляется сотнями. Собственно белки (протеины и протеиды), высокомолекулярные соединения, построенные из мономеров — аминокислот, занимают ведущее место среди органических элементов организма, составляя более 50 % сухой массы клетки. Как известно, белки в организме выполняют ряд важнейших биологических функций, а именно:

— пластическая (структурная) функция заключается в том, что белки являются главной составной частью всех клеточных и межклеточных структур тканей;

— ферментная (каталитическая, энзимная) функция состоит в обеспечении всех химических реакций, протекающих в ходе обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение), деятельностью ферментов, являющихся по своей структуре белками;

— транспортная функция белков заключается в их способности к соединению с целым рядом метаболитов и переносе последних в связанном состоянии в межтканевой жидкости и плазме крови к области их утилизации;

— защитная функция белков проявляется реализацией иммунного ответа образованием иммуноглобулинов (антител) и системы комплемента при поступлении в организм чужеродного белка, а также способностью к непосредственному связыванию экзогенных токсинов; белки системы гемостаза обеспечивают свертывание крови и остановку кровотечения при повреждении кровеносных сосудов;

— регуляторная функция, направленная на сохранение гомеостаза с поддержанием биологических констатнт организма, реализуется буферными свойствами молекулы протеинов, белковой структурой клеточных рецепторов, активируемых в свою очередь регуляторными полипептидами и гормонами, также имеющими белковую структуру;

— двигательная функция, обеспечивается взаимодействием сократительных белков мышечной ткани актина и миозина;

— энергетическая роль белков состоит в обеспечении организма энергией, образующейся при диссимиляции белковых молекул; при окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 16, 7 кДж (4, 0 ккал).

В организме постоянно происходит распад и синтез белков. Единственным источником синтеза нового белка являются белки пищи. В пищеварительном тракте белки ферментативно расщепляются ферментами до аминокислот и абсорбируются в тонкой кишке. Транспорт их осуществляется двумя путями: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через 30 — 50 мин после приёма белковой пищи (углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот). Всасывание L-аминокислот (но не D-изомеров) — активный процесс, требующий затраты энергии. Аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь. Перенос через щеточную кайму осуществляется целым рядом переносчиков, многие из которых действуют при участии Na+-зависимых механизмов симпорта, подобно переносу глюкозы.

Из аминокислот и простейших пептидов клетки тканей синтезируют собственный белок, который характерен только для данного организма. Белки не могут быть заменены другими пищевыми веществами, так как их синтез в организме возможен только из аминокислот. Вместе с тем белок может замещать собой жиры и углеводы, то есть использоваться для синтеза этих соединений. В тканях постоянно протекают процессы распада белка с последующим выделением из организма неиспользованных продуктов белкового обмена и параллельно с этим — синтез белков. Катаболизм большинства аминокислот начинается с отщепления α-аминогруппы результате реакций трансаминирования и дезаминирования. Чаще всего в реакциях трансаминирования участвуют аминокислоты, содержание которых в тканях значительно выше остальных — глутамат, аланин, аспартат и соответствующие им кетокислоты — α—кетоглутарат, пируват и оксалоацетат. Основным донором аминогруппы служит глутамат. Реакции трансаминирования играют большую роль в обмене аминокислот. Поскольку этот процесс обратим, ферменты аминотрансферазы функционируют как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот. Трансаминирование — заключительный этап синтеза заменимых аминокислот из соответствующих α-кетокислот, если они в данный момент необходимы клеткам. В результате происходит перераспределение аминного азота в тканях организма. Трансаминирование — первая стадия дезаминирования большинства аминокислот, то есть начальный этап их катаболизма. Образующиеся при этом кетокислоты окисляются в ЦТК или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел. При трансаминировании общее количество аминокислот в клетке не меняется. В свою очередь дезаминирование аминокислот — реакция отщепления α-аминогруппы от аминокислоты, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака. Аммиак токсичен для ЦНС, поэтому в организме человека и млекопитающих он превращается в нетоксичное хорошо растворимое соединение — мочевину. В виде мочевины, а также в виде солей аммония аммиак выводится из организма. Безазотистый остаток используется для образования аминокислот в реакциях трансаминирования.

При катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак. При необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых а-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей а-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты. В случае использования белков в качестве источника энергии большинство аминокислот окисляются в конечном счёте через цикл лимонной кислоты до углекислого газа и воды. Прежде, чем эти вещества вовлекаются в заключительный этап катаболизма, их углеродный скелет превращается в двухуглеродный фрагмент в форме ацетил-КоА. Именно в этой форме большая часть молекул аминокислот включается в цикл лимонной кислоты.

Белки организма находятся в динамическом состоянии: из-за непрерывного процесса их разрушения и образования происходит обновление белков, скорость которого неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутренних органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее — белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей). Важнейшими азотистыми продуктами распада белков, которые выделяются с мочой и потом, являются мочевина, мочевая кислота и аммиак. Преобладание в организме в данный момент времени синтеза или распада белка отражается понятием азотистого баланса — разностью между количеством азота, содержащегося в пище человека, и его уровнем в выделениях. Азотистым равновесием называют состояние, при котором количество выведенного азота равно количеству поступившего в организм. Азотистое равновесие наблюдается у здорового взрослого человека, если минимальное количество белков в пище соответствует 30-50 г/сут. Оптимальное количество поступления белка с пищей при средней физической нагрузке составляет около 100-120 г/сут. При положительном азотистом балансе количество азота в выделениях организма значительно меньше, чем содержание его в пище, то есть наблюдается задержка азота в организме. Положительный азотистый баланс отмечается у детей в связи с усиленным ростом, у женщин во время беременности, при усиленной спортивной тренировке, приводящей к увеличению мышечной массы, при заживлении обширных ран и при разрешении патологического процесса, связанного с выраженными системными нарушениями. Отрицательный азотистый баланс отмечается тогда, когда количество выделяющегося азота больше содержания его в пище, поступающей в организм. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при белковом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена.

Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны обязательно поступать с пищей в готовом виде. Эти аминокислоты принято называть незаменимыми, или эссенциальными. Экспериментально установлено, что из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 синтезируются в организме (заменимые аминокислоты), а 8 не синтезируются (незаменимые аминокислоты) . К незаменимым аминоксилотам относятся: валин, метионин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан и лизин. Две аминокислоты — аргинин и гистидин — у взрослых образуются в достаточных количествах, однако детям для нормального роста организма необходимо дополнительное поступление этих аминокислот с пищей. Поэтому их называют частично заменимыми. Две другие аминокислоты — тирозин и цистеин — условно заменимые, так как для их синтеза необходимы незаменимые аминокислоты. Тирозин синтезируется из фенилаланина, а для образования цистеина необходим атом серы метионина. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, называют биологически полноценными (табл. 1. 1. ). Наиболее высока биологическая ценность белков молока, яиц, рыбы, мяса. Биологически неполноценными называют белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна аминокислота, которая не может быть синтезирована в организме. Неполноценными белками являются белки кукурузы, пшеницы, ячменя.

Таблица 1. 1. Аминокислоты, входящие в состав белков человека.

1. Незаменимые

Валин

Лейцин

Изолейцин

Треонин

Метионин

Фенилаланин

Триптофан

Лизин

2. Частично заменимые

Гистидин

Аргинин

3. Условно заменимые

Цистеин

Тирозин

4. Заменимые

Аланин

Аспарагиновая кислота

Аспарагин

Глутаминовая кислота

Глутамин

Пролин

Глицин

Серин

Жиры (липиды) по своей химической структуре представляют собой триглицериды — сложные эфиры глицерина и жирных кислот (табл. 1. 2). Изначально эти соединения были объединены в одну химическую группу по общему признаку растворимости: они не растворяются в воде, но растворяются в органических растворителях (эфир, спирт, бензол). Жиры делят на простые липиды (нейтральные жиры, воски), сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды, сульфолипиды) и стероиды (холестерин). Основная масса липидов представлена в организме человека нейтральными жирами — триглицеридами олеиновой, пальмитиновой, стеариновой, линолевой и линоленовой жирных кислот.

Таблица 1. 2. Классификация липидов организма человека.

1. Гликолипиды.

Содержат углеводный компонент.

2. Жиры.

Эфиры глицерина и высших жирных кислот. Химическое название — ацилглицерины. Преобладают триацилглицерины.

3. Минорные липиды.

Свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, биологически активные вещества липидной природы — простагландины и др.

4. Стероиды.

В основе строения — полициклическая структура циклопентанпергидрофенантрен-стеран.

А. Стерины (спирты).

Наиболее важен холестерин.

В. Стериды.

Эфиры стеринов и высших жирных кислот. Наиболее распространены эфиры холестерина.

5. Фосфолипипы.

Отличительная особенность — остаток фосфорной кислоты в составе молекулы.

Жиры растительного и животного происхождения имеют различный состав жирных кислот, определяющий их физические свойства и физиолого-биохимические эффекты. Жирные кислоты подразделяются на два основных класса — насыщенные и ненасыщенные. Насыщенность жира определяется количеством атомов водорода, которое содержит каждая жирная кислота (или, иначе, количеством двойных связей С=С). Жирные кислоты со средней длиной цепи (С8-С14) способны усваиваться в пищеварительном тракте без участия желчных кислот и панкреатической липазы, не депонируются в печени и подвергаются β-окислению. Животные жиры могут содержать насыщенные жирные кислоты с длиной цепи до двадцати и более атомов углерода, они имеют твердую консистенцию и высокую температуру плавления. Как известно высокое потребление насыщенных жирных кислот является важнейшим фактором риска развития диабета, ожирения, атеросклероза. К мононенасыщенным жирным кислотам относятся миристолеиновая и пальмитолеиновая кислоты (жиры рыб и морских млекопитающих), олеиновая (оливковое, сафлоровое, кунжутное, рапсовое масла). Мононенасыщенные жирные кислоты помимо их поступления с пищей в организме синтезируются из насыщенных жирных кислот и частично из углеводов. Жирные кислоты с двумя и более двойными связями между углеродными атомами называются полиненасыщенными – ПНЖК. Особое значение для организма человека имеют такие ПНЖК как линолевая, линоленовая, являющиеся структурными элементами клеточных мембран и обеспечивающие нормальное развитие и адаптацию организма человека к неблагоприятным факторам окружающей среды. ПНЖК являются предшественниками образующихся из них биорегуляторов – эйкозаноидов. Двумя основными группами ПНЖК являются кислоты семейств ω-6 и ω-3. Жирные кислоты ω-6 содержатся практически во всех растительных маслах и орехах. ω-3 жирные кислоты также содержатся в ряде масел (льняном, из семян крестоцветных, соевом). Основным пищевым источником ω-3 жирных кислот являются жирные сорта рыб и некоторые морепродукты. Из ПНЖК ω — 6 особое место занимает линолевая кислота, которая является предшественником наиболее физиологически активной кислоты этого семейства — арахидоновой. Арахидоновая кислота является преобладающим представителем ПНЖК в организме человека и служит субстратом для синтеза простагландинов и лейкотриенов.

Источниками жира в организме являются экзогенный жир, поступающий с пищей, и эндогенный жир, синтезируемый в печени из углеводов. Жир, всасывающийся из кишечника, поступает преимущественно в лимфу и в меньшем количестве — непосредственно в кровь. Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. В жировой ткани жир, находящийся в клетке в виде включений, легко выявляется при микроскопическом и гистохимическом исследованиях. Жировые вакуоли в клетках — это резервный жир, используемый для обеспечения прежде всего энергетических потребностей клетки. Больше всего запасного жира содержится в жировой ткани, а также в некоторых органах, например в печени и мышцах. Количество запасного жира зависит от характера питания, количества пищи, конституциональных особенностей, а также от величины расхода энергии при мышечной деятельности; количество же протоплазматического жира является устойчивым и постоянным. В жировой ткани нейтральный жир депонируется виде триглицеридов. Сложные липиды — фосфолипиды и гликолипиды — входят в состав всех клеток, но в большей степени в состав клеток нервной ткани. Общее количество жира в организме человека колеблется в широких пределах и в среднем составляет 10—20% от массы тела, а в случае патологического ожирения может достигать 50%. Суточная потребность взрослого человека в нейтральном жире составляет 70—80 г. У человека состав и свойства жира относительно постоянны. При употреблении пищи, содержащей даже небольшое количество жира, в теле человека жир все же откладывается в депо. При этом эндогенный жир имеет некоторые видовые особенности, однако видовая специфичность жиров выражена несравнимо меньше, чем видовая специфичность белков.

Основная биологическая роль жиров — обеспечение пластического и энергетического обмена в организме. Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран, в значительной мере определяя их свойства. Фосфатиды и стерины входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы. Исключительно важное физиологическое значение имеют стерины, в частности холестерин. Это вещество входит в состав клеточных мембран, является источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез, витамина D. Печень является практически единственным органом, поддерживающим уровень фосфолипидов в крови и местом синтеза эндогенного холестерина. В плазме крови холестерин находится в составе липопротеидных комплексов, с помощью которых и осуществляется его транспорт. У взрослых людей 67—70% холестерина плазмы крови находится в составе липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), 9—10% — в составе липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП) и 20—24% — в составе липопротеидов высокой плотности (ЛПВП). Давно доказано, что именно липопротеиды определяют уровень холестерина и динамику его обмена.

Энергетическая роль жиров определяется их максимальной среди всех биологических молекул энергоемкостью, более чем в два раза превышающую таковую углеводов или белков. При окислении 1 г жира выделяется 37, 7 кДж (9, 0 ккал) энергии. В отличие от углеводов жиры составляют энергетический резерв организма. Преимущество жира в качестве энергетического резерва заключается в том, что жиры являются более восстановленными веществами по сравнению с углеводами (в молекулах углеводов при каждом углеродном атоме есть кислород — группы -CHOH-; у жира имеются длинные углеводородные радикалы, в которых преобладают группы -Ch3- — в них нет кислорода). От жира можно отнять больше водорода, который затем проходит по цепи митохондриального окисления с образованием АТФ. Еще одним преимуществом жира как энергетического резерва, в отличие от углеводов, является гидрофобность — он не связан с водой. Это обеспечивает компактность жировых запасов — они хранятся в безводной форме, занимая малый объем. В среднем, у человека запас чистых триацилглицеринов составляет примерно 13 кг. Этих запасов могло бы хватить на 40 дней голодания в условиях умеренной физической нагрузки. Для сравнения: общие запасы гликогена в организме — примерно 400 г; при голодании этого количества не хватает даже на одни сутки.

Катаболизм жира включает в себя три этапа: 1) гидролиз жира до глицерина и жирных кислот (липолиз) ; 2) трансформация глицерина с последующим вступлением продуктов в гексозобифосфатный путь, а также окисление жирных кислот до ацетил-КоА; 3) вступление вышеуказанных продуктов в цикл трикарбоновых кислот. Кроме указанных этапов к катаболизму жиров относят также окисление кетоновых тел и перекисное окисление липидов. Обмен полученного в результате липолиза глицерина может осуществляться несколькими путями. Значительная часть образовавшегося при гидролизе липидов глицерина используется для ресинтеза триглицеридов. Второй путь обмена глицерина — включение продукта его окисления в гликолиз или в глюконеогенез. Окисление жирных кислот осуществляется различными путями, наиболее значимым из них является β-окисление. В ходе β-окисления последовательно происходит активация жирной кислоты на мембране митохондрии и ее связывание с молекулой карнитина, прохождение комплекса нв внутреннюю поверхность мембраны митохондрии, внутримитохондриальное окисление жирной кислоты с образованием ацетил-КоА и АТФ.

Одним из продуктов катаболизма жиров, имеющем важное значения для метаболизма в целом являются кетоновые тела. Кетоновые тела — группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами жирового, углеводного и белкового обменов. К кетоновым телам относят β-оксимасляную и ацетоуксусную кислоты и ацетон, имеющие сходное строение и способные к взаимопревращениям. Главным путем синтеза кетоновых тел, происходящего в основном в печени, считается реакция конденсации между двумя молекулами ацетил-КоА, образовавшегося при β-окислении жирных кислот или при окислительном декарбоксилировании пирувата (пировиноградной кислоты) в процессе обмена глюкозы и ряда аминокислот. Данный путь синтеза кетоновых тел более других зависит от характера питания и в большей степени страдает при патологических нарушениях обмена веществ. Из печени кетоновые тела поступают в кровь и с нею во все остальные органы и ткани, где они включаются в универсальный энергообразующий цикл — цикл трикарбоновых кислот, в котором окисляются до углекислоты и воды. Кетоновые тела используются также для синтеза холестерина, высших жирных кислот, фосфолипидов и заменимых аминокислот. При голодании, однообразном безуглеводистом питании и при недостаточной секреции инсулина использование ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот подавляется, так как все метаболически доступные ресурсы организма превращаются в глюкозу крови. В этих условиях увеличивается синтез кетоновых тел. Следует подчеркнуть важную роль кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела – поставщики «топлива» для мышц, почек и действуют, возможно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая чрезвычайную мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Печень в этом смысле является исключением, она не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала.

Процесс образования, отложения и мобилизации из депо жира регулируется нервной и эндокринной системами, а также тканевыми механизмами и тесно связаны с углеводным обменом. Так, повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад триглицеридов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез триглицеридов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма. При избытке углеводов в пище триглицериды депонируются в жировой ткани, при нехватке углеводов происходит расщепление триглицеридов с образованием неэтерифицнрованных жирных кислот, служащих источником энергии. В обмене жиров одна из важнейших ролей принадлежит печени. Печень — основной орган, в котором происходит образование кетоновых тел (бета-оксимасляная, ацетоуксусная кислоты, ацетон), используемых как альтернативный глюкозе источник энергии.

При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жира в организме может происходить из углеводов. Источником углерода для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА, образующийся при распаде глюкозы в абсорбтивном периоде. В норме у человека 25—30% углеводов пищи превращается в жиры. Превращение белка в жирные кислоты происходит, вероятнее всего, также через образование углеводов. С другой стороны и нейтральные жиры в энергетическом отношении могут быть заменены углеводами. Тем не менее жиры необходимы для нормальной жизнедеятельности. Известно, что длительное исключение жиров из пищевого рациона может явиться причиной возникновения целого ряда тяжелых метаболических нарушений. Отчасти это связано с отсутствием поступления в организм жирорастворимых витаминов (A, D, E, K). Но основная причина метаболических нарушений кроется в возникновении в организме дефицита незаменимых жирных кислот. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты (с числом двойных связей более 1), например линолевая, линоленовая и арахидоновая, в организме человека и некоторых животных не образуются из других жирных кислот и поэтому являются незаменимыми. Особенно остро реагирует организм на дефицит незаменимой линолевой кислоты СН3- (СН2) 4 — СН = СН — СН2 — СН = СН — (СН2) 7 — СООН. Возможно это связано с тем, что эта ненасыщенная жирная кислота в организме человека служит предшественником арахидоновой кислоты, которая в свою очередь необходима для синтеза универсальных биорегуляторов — простагландинов. Основными пищевыми источниками полиненасыщенных жирных кислот, в том числе линолевой, являются растительные масла.

Как указывалось выше метаболизм жиров контролируется нервной и эндокринной системами. Мобилизация жиров из депо происходит под влиянием гормонов мозгового слоя надпочечников — адреналина и норадреналина. Соматотропный гормон гипофиза также обладает жиромобилизирующим действием. Аналогично действует тироксин — гормон щитовидной железы. Тормозят мобилизацию жира глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечника, вероятно, вследствие того, что они несколько повышают уровень глюкозы в крови. Действие инсулина связано с повышением активности внутриклеточной фосфодиэстеразы, что приводит к снижению концентрации цАМФ и угнетению липолиза. Таким образом, инсулин усиливает синтез жира и уменьшает скорость его мобилизации. Имеются данные, свидетельствующие о возможности прямых нервных влияний на обмен жиров. Симпатические влияния тормозят синтез триглицеридов и усиливают их распад. Парасимпатические влияния, напротив, способствуют отложению жира в депо.

Статья добавлена 31 мая 2016 г.

РУБЦОВОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ КУРПНОГО РОГАТОГО СКОТА

У жвачных животных из всех сельскохозяйственных животных желудок самый сложный — многокамерный, разделенный на четыре отдела: рубец, сетку, книжку, первые три отдела называются преджелудками, последний- сычуг является истинным желудком.

Рубец -самый большой отдел желудка жвачных, его вместимость у крупного рогатого скота в зависимости от возраста составляет от 100 до 300 литров. Он занимает всю левую половину брюшной полости. Внутренняя ее оболочка желез не имеет, ее поверхность ороговевшая и представлена множеством сосочков, придающих шероховатость.

Сетка— представляет из себя небольшой округлый мешок. Внутренняя поверхность также не имеет желез. Слизистая оболочка представлена выступающими в виде пластинчатых складок высотой до 12 мм, образует ячейки, по внешнему виду напоминающие пчелиные соты. С рубцом, книжкой и пищеводом сетка сообщается пищеводным желобом в виде полузамкнутой трубы. Сетка у жвачных животных работает по принципу сортировального органа, пропуская в книжку только достаточно измельченный и разжиженный корм.

Отсутствие четкой границы между 1-ым отделом (рубец) и 2-ым отделом (сетка), а также свободное смешивание их содержимого позволяет объединить их в один отдел и назвать сетчатым желудком. Сетчатый желудок занимает основную часть брюшной полости и является самым тяжелым внутренним органом. Это мускулистый орган, который вмещает в себя 2/3 всего содержимого желудочно-кишечного тракта коровы.

Около половины времени, необходимого для процесса переваривания, пища находится в сетчатом желудке (20 — 48 часов из общего количества 40 — 72 часа). Рубец разделяется сильными мышечными перегородками на краниальный, дорсальный и вентральный мешки. Эти мышцы сокращаются и расслабляются с периодичностью в 50 — 60 секунд.

Внутренние стенки сетчатого желудка выстланы огромным количеством пальцевидных сосочков, которые значительно увеличивают поверхность всасывания конечного продукта желудочной ферментации (летучие жирные кислоты и аммиак).

Строение сетчатого желудка обеспечивает задерживание волокнистой части пищи на время, необходимое для ее ферментации микроорганизмами. При одновременном сокращении рубца и сетки происходит смещение сетчато-рубцовой складки и продукт пищеварения выталкивается, освобождая сетку. При этом маленькие, т.е. более плотные частицы, проходят через отверстие соединяющее сетку с книжкой, тогда как большие, но менее плотные частицы поступают снова в вентральную часть рубца. Таким образом, движение сетки играет важную роль в просеивании и сортировке частиц пищи перед тем, как они покидают сетчатый желудок.

Проглоченный животными пищевой корм попадет сначала в преддверие рубца, а потом в рубец, из которого, спустя некоторое время, вновь возвращается в ротовую полость для повторного пережевывания и тщательного смачивания слюной. Данный процесс у животных называется жвачкой. Отрыгивание пищевой массы из рубца в ротовую полость осуществляется по типу рвотного акта, при котором последовательно сокращаются сетка и диафрагма, при этом гортань у животного замыкается и открывается кардиальный сфинктер пищевода.

Книжка— лежит в правом подреберье, имеет округлую форму, с одной стороны она является продолжением сетки, с другой переходит в желудок. Книжка представляет собой слой мышечных пластин, перекрывающих друг друга. Слизистая оболочка книжки представлена складками (листочками), на концах которых располагаются короткие грубые сосочки. Пластинчатая структура книжки способствует всасыванию большого количества воды и минеральных веществ. Это предотвращает разбавление кислоты, выделяемой четвертым отделом желудка (сычугом), и обеспечивает повторное поступление минеральных веществ в слюну.

Книжка является дополнительным фильтром и измельчителем грубых кормов. Несмотря на то, что масса книжки довольно большая , она вмещает в себя только 5% от всего перевариваемого продукта. У взрослой коровы размер книжки приближается к размеру крупного арбуза.

Сычуг — является истинным желудком, имеет вытянутую форму в виде изогнутой груши, у основания — утолщенной узкий конец которого переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту.

Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде.

Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник — pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).

Вход пищевода в сетчатый желудок и отверстие, соединяющее сетку с книжкой выход из сетчатого желудка, расположены сравнительно близко друг к другу. Эти отверстия соединены между собой желобом. В период, когда теленок питается молоком, этот желоб свертывается в трубку, по которой молоко поступает сразу же в сычуг, минуя сетчатый желудок, то есть пищеварение происходит по укороченному пути. Когда теленок вырастает из возраста молочного кормления, желоб открывается и перестает функционировать.

Роль процесса жевания

Основными функциями жевания в процессе пищеварения являются:

1. Перемешивание корма со слюной.

2. Дробление пищи на мелкие частицы.

3. Увеличение растворимости веществ, служащих основой питания для бактерий желудка.

4. Формирование пищевых комков, удобных для проглатывания – в форме болюсов.

Роль слюновыделения

Слюновыделение имеет несколько важнейших функций:

1. Оказывает сильное разбавляющее действие на кислоты, которые образуются в рубце в результате ферментации кормов микроорганизмами.

2. Способствует сильному увлажнению пищевых частиц, что значительно облегчает их свободное перемещение в рубец и обратно, для дополнительного дожевывания.

3. Поддерживает здоровую среду в сетчатом желудке (содержит большое количество натрия и других минеральных солей, углекислоты и фосфатов, которые ограничивают падение рН — т.е. увеличение кислотности.

4. С помощью слюны формируются пищевые комки (болюсы).

5. Слюна поставляет питательные вещества для бактерий рубца: азот в виде мочевины, а также минеральные соли, такие как натрий, хлор, фосфор и магнезия.

6. Слюна предохраняет от раздувания (тимпании), так как содержит в своем составе муцин, обладающий антивспенивающими свойствами.

Слюновыделение происходит со скоростью 120 мл/мин во время еды и около 150 мл/мин во время пережевывания жвачки. Когда корова перестает жевать, скорость выделения слюны падает до 60 мл/мин.

Интенсивность слюноотделения зависит от состава потребляемых кормов. Большее ее количество выделяется при потреблении грубых кормов в неизмельченном виде. Слюновыделение резко сокращается при приеме измельченных кормов или концентратов.

При отсутствии слюны кислотность сетчатого желудка увеличивается, что приводит к уменьшению активности микроорганизмов, потере аппетита и развитию ацидоза.

Роль жевания жвачки

При пережевывании жвачки пищевые комки (болюсы) из рубца срыгиваются в рот на дополнительное дожевывание. При жевании болюсы сдавливаются и выделяющаяся при этом жидкость и мелкие пищевые частицы немедленно проглатываются. Большие же пищевые частицы дожевываются в течение 50-60 секунд и после этого также проглатываются. Пережевывание жвачки является жизненно необходимой частью нормального пищеварительного процесса и усвоения волокнистых веществ. Основные функции пережевывания жвачки заключаются в следующем:

При пережевывании жвачки происходит увеличение слюновыделения.

Под воздействием пережевывания происходит уменьшение размеров пищевых частиц и увеличение их плотности (от этих характеристик зависит время нахождения пищевых частиц в рубце).

Пережевывание жвачки помогает отделить пищевые частицы, готовые выйти из рубца, от тех, которым необходимо больше времени для их полной ферментации.

В результате пережевывания жвачки происходит размельчение волокнистых структур, что увеличивает поверхность воздействия на них микроорганизмов, а значит их перевариваемость.

Жвачка является необходимым условием для измельчения и дальнейшего переваривания грубых кормов. Она обычно начинается вскоре после окончания приема корма, когда он в рубце подвергается размягчению и разжижению. Чаще всего руминация наступает при полном покое животных, когда они лягут.

Жвачка у животных обычно начинается через 30−70 минут после еды и протекает в строго определенном для каждого вида животных ритме. В течение суток бывает 6-10 жвачных периодов, каждый из которых продолжается по 30-60 минут.

За 5 минут преджелудки сокращаются 8-14 раз. Продолжительность механической обработки пищевого кома в виде жвачки во рту — около одной минуты. Следующая порция пищевого корма поступает в рот спустя 3−10 секунд.

Жвачный период у животных продолжается в среднем 45−50 минут, затем у животных наступает период покоя, продолжающийся у различных животных разное время, затем снова наступает период жвачки.

Здоровая корова выполняет до 40-45 тысяч жевательных движений в день.

За сутки корова таким образом пережевывает около 60 кг пищевого содержимого рубца.

Существует хороший способ определения, достаточно ли волокнистых веществ содержится в рационе стада: если в любое время дня и ночи 1/3 поголовья скота жует, это значит, что рацион составлен правильно.

Роль рубцовой микрофлоры

Наукой доказано, что за счёт ферментов микрофлоры рубца удовлетворяется до 80% потребности жвачных в энергии, 30 — 50% — в белке, в значительной мере в макро- и микроэлементах и витаминах, переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки рациона.

В преджелудках жвачных развиваются в основном анаэробные микроорганизмы: простейшие (инфузории) и бактерии.

Состав микрофлоры рубца жвачных животных варьирует в широких пределах в зависимости от вида корма: инфузории — от 200 тыс. до 2 млн. в 1 мл, бактерии — от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл. Видовой состав микроорганизмов также широк: бактерий – более 200 рас, простейших – более 20 видов.

Рост и размножение одних микроорганизмов сопровождаются автолизом и отмиранием других, поэтому в рубце всегда присутствуют живые, разрушающиеся и мертвые микроорганизмы.

Видовой состав зависит от того, какой корм превалирует в рационе. При смене рациона меняется и популяция микроорганизмов. Поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного рациона к другому.

Простейшие рубца относятся к подтипу инфузорий, классу ресничных инфузорий, состоящему из десятка родов и множества (около 100) видов. Они попадают в преджелудки, как и многие другие микроорганизмы, с кормом и очень быстро размножаются (до 4-5 поколений в день). В 1 г содержимого рубца находится до 1 млн. инфузорий, размеры их колеблются от 20 до 200 мкм.

Инфузории играют важную биологическую роль в рубцовом пищеварении. Они подвергают корм механической обработке, используют для своего питания трудноперевариваемую клетчатку и благодаря активному движению создают своеобразную микроциркуляцию среды. Внутри инфузорий можно увидеть мельчайшие частицы корма, съеденного животным. Инфузории разрыхляют, измельчают корм, в результате чего увеличивается его поверхность, он становится более доступным для действия бактериальных ферментов. Инфузории, переваривая белки, крахмал, сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды. Белок их тела имеет высокую биологическую ценность.

Из бактерий в преджелудках содержатся кокки, стрептококки, молочнокислые, целлюлозолитические и другие, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются. Самые важные микроорганизмы рубца – целлюлозолитические. Эти бактерии расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных.

Амилолитические бактерии, в основном стрептококки, представлены в рубце многочисленной группой. Они находятся в рубце при даче различных рационов, их количество особенно возрастает при использовании зерновых, крахмалистых и сахаристых кормов.

Молочнокислые бактерии в преджелудках играют важную роль при сбраживании простых углеводов (глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и сахароза). Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном кормлении.

Между всеми видами микроорганизмов существует симбиотическая связь: активное размножение одних видов может стимулировать или тормозить размножение других. Так, развитие стрептококков сдерживает рост молочнокислых бактерий, и наоборот, активное размножение молочнокислых бактерий создает неблагоприятную среду для жизнедеятельности стрептококков.

Обнаружена тесная связь между химическим составом и питательностью кормового субстрата, численностью микроорганизмов рубца и продуктивностью животных.

Субстраты с высоким содержанием азота, протеина, жира, БЭВ оказывают больший стимулирующий эффект на рост и размножение микрофлоры рубца по сравнению с субстратами с меньшим содержанием указанных показателей.

Оптимальным для размножения микроорганизмов рубца кормовым субстратам характерен уксуснокислый тип брожения и рН среды ближе к нейтральной — от 6,6 до 6,9.

Менее оптимальным кормовым субстратам свойственен пропионово-масляный тип брожения и более кислый рН среды — от 6,2 до 6,5. При этом большая дополнительная нагрузка по нейтрализации рубцового содержимого ложится на слюнные железы.

Таким образом, существует прямая зависимость между количеством бактерий и инфузорий в рубцовом содержимом и продуктивностью жвачных животных. Чем больше количество микроорганизмов в рубце, тем выше уровень продуктивности животных.

Существует три взаимодействующие среды, в которых микробы размещены в рубце. Первая – это жидкая фаза, где свободно живущие микробные группы в жидкости рубца питаются растворимыми углеводами и протеином. Эта фаза составляет до 25 % микробной массы.

Вторая – это твердая фаза, где микробные группы, связанные или прикрепленные, с частицами корма переваривают нерастворимые полисахариды, такие как крахмал и волокно (клетчатку), а также менее растворимые протеины. Эта фаза может составлять до 70 % микробной массы.

В третей фазе 5 % микробов прикреплены к эпителиальным клеткам рубца или к простейшим. Кормовой рацион, скармливаемый молочной корове, влияет на количество и относительное соотношение различных микробных видов в рубце. Одна из наиболее часто встречающихся проблем в сельхозорганизациях, возникающих в управлении питанием, – это внезапные изменения в кормовых рационах жвачных животных с целью включения большего количества концентрированных кормов.

Роль желудочной ферментации

В рубце находится много различных видов бактерий и простейших. Грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца. Тип кормов потребляемых коровой, определяет, какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорцию выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии.

Среда рубца является благоприятной для роста микроорганизмов. РН (кислотность) находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39° до 40°, что является оптимальным условием для многих ферментов. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточно пищи, которая поступает болee или менее постоянно. Конечные продукты ферментации — летучие жирные кислоты и аммиак — всасываются стенками рубца.

Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма.

Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:

I. Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.

II. Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности.

III. Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животным для образования молочного белка.

IV. Синтез витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.

V. Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.

Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:

Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).

Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.

Образование газов в рубцеВ процессе сбраживания корма в рубце, кроме летучих жирных кислот, образуются газы (углекислый газ, метан, водород, азот, сероводород) и очень незначительное количество кислорода.

Количество и состав образующихся в рубце газов непостоянны и зависят как от содержащихся в рационе кормов, возраста животнного, температуры внешней среды, так и от многих других причин.

По некоторым данным у крупных животных за сутки образуется до 1000 л газов при употреблении легкосбраживаемых и сочных кормов, особенно бобовых культур, что может привести к острому вздутию рубца (тимпании).

Образующиеся в рубце газы удаляются из организма, главным образом, при отрыгивании корма во время жвачки. Значительная их часть всасывается в рубце, переносится кровью в легкие, через которые удаляются с выдыхаемым воздухом.

В большей степени удаляется через легкие углекислый газ, и в меньшей метан. Некоторая часть газов используется микроорганизмами для дальнейших биохимических и синтетических процессов.

Механизм расщепления клетчатки

Клетчатка — сложный полисахарид. Она составляет основную массу корма у сельскохозяйственных животных. В растительных кормах ее содержится до 40-50%.

В пищеварительных соках животных нет ферментов, переваривающих клетчатку, однако в преджелудках жвачных расщепляется 60-70 % перевариваемой клетчатки под действием целлюлозолитических бактерий.

Клетчатка имеет большое физиологическое значение для жвачных не только как источник энергии, но и как фактор, обеспечивающий нормальную моторику преджелудков. Ферменты бактерий расщепляют клетчатку (сложный полисахарид) до более простых форм: вначале до дисахарида целлюбиозы, а затем до моносахарида глюкозы. Продукты расщепления клетчатки в рубце подвергаются различным видам брожений.

Механизм расщепления крахмала

В рубце жвачных крахмал легко сбраживается с образованием летучих и нелетучих жирных кислот. Расщепляют крахмал бактерии и инфузории. Последние переваривают крахмал, захватывая его зерна. Бактерии воздействуют на крахмал с поверхности. Бактерии и инфузории, расщепляя крахмал, накапливают внутриклеточный полисахарид гликоген, а также амилопектин, который медленно и длительно сбраживается, что способствует сохранению постоянства биохимических условий в рубце и предупреждает возникновение интенсивного брожения при поступлении свежего корма.

Простые сахара (дисахариды и моносахариды) всегда содержатся в траве и других кормах, а также образуются в рубце как промежуточный продукт ферментации при расщеплении клетчатки и гемицеллюлозы.

При сбраживании сахаров появляются молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Интенсивность бродильных процессов очень велика, за сутки в рубце образуется до 4 л летучих жирных кислот (ЛЖК).

Летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце, почти полностью всасываются в преджелудках. В свободном состоянии они усваиваются лучше, чем их соли. Всосавшиеся ЛЖК используются организмом жвачных в качестве главного источника энергии и как исходные компоненты в различных ассимиляторных процессах: они служат одним из источников образования жира.

Механизм расщепления белков

В рубце жвачных под действием протеолитических ферментов микроорганизмов растительные белки корма расщепляются до пептидов, аминокислот, а затем до аммиака. Микроорганизмы рубца могут использовать не только белок, но и не белковые азотистые вещества.

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы синтезируют белки своего тела. Из аммиака и продуктов расщепления углеводов корма микроорганизмы синтезируют более полноценный белок, в состав которого входят все заменимые и незаменимые аминокислоты.

Продвигаясь вместе с кормовой массой по пищеварительному тракту микроорганизмы перевариваются и используются организмом животного, доставляя ему более полноценный белок по сравнению с тем, который был получен с кормом. За счет микроорганизмов жвачные получают за сутки около 100 г полноценного белка.

В связи с этим бытует мнение, что жвачные менее чувствительны к недостатку аминокислот в рационе. Действительно, аминокислот, синтезируемых рубцовой микрофлорой, достаточно, чтобы удовлетворить потребность животных со средней и низкой продуктивностью при нормальных условиях кормления.

Но этого количества аминокислот не достаточно, чтобы обеспечить нормальный рост и развитие молодняка или высокую продуктивность коров. При этом степень синтеза различных аминокислот неодинакова.

Механизм расщепления жиров

Также в рубце жвачных происходит превращение липидов корма. В состав липидов входят: моно- и дигалактозилглицериды, фосфолипиды, триглицериды, стеролы, стерольные эфиры, воск и свободные жирные кислоты.

Бактерии рубца играют важную роль в метаболизме жира. Отмечено, что в кишечник поступает липидов больше, чем их содержится в корме. Это объясняется тем, что значительная часть липидов, поступающих в кишечник, приходится на липиды микроорганизмов, роль которых в гидрогенезации ненасыщенных жирных кислот, гидролизе липидов и их синтезе из нелипидных компонентов весьма велика.

Под действием бактериальных липаз жиры растений гидролизуются, при этом освобождаются ненасыщенные жирные кислоты, которые гидрогенизируются. При низкой скорости липолиза снижается интенсивность гидрогенезации.

Бактериальные липазы расщепляют стеролы, метиловые и этиловые эфиры, высокомолекулярных жирных кислот, галактозилглицеролы, лецитин и лизолецитин, а образовавшиеся в процессе гидролиза продукты разрушаются с выделением главным образом пропионовой кислоты.

Механизм синтеза витаминов

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы рубца синтезируют и витамины группы В: рибофлавин (В2), тиамин (В1), никотиновую, (В5) фолиевую (В9), пантотеновую кислоты (В3), биотин (Н), пиридоксин (В6), цианокобаламин (В12), а также жирорастворимый витамин К (филлохинон).

Поэтому взрослые жвачные при сбалансированном кормлении не нуждаются в добавлении этих витаминов в рацион, но молодняк, у которого рубец еще не функционирует, должен получать их с кормом.

Установлена следующая закономерность синтеза витаминов. Если увеличивают количество витаминов в корме, то объем синтеза их в рубце уменьшается.

Синтез витаминов зависит также от наличия необходимых предшественников, например кобальта для синтеза цианокобаламина.

Явления, происходящие в рубце

В рубце — грубые корма длиной 1,5-3 см, при этом они задерживаются на плаву в верхней части (особенно трубчатые части), создают сплошное покрывало, именуемое «подстилкой», «матом», «плотом». Роль «мата» в жизни коровы

От того сформировала корова свой «мат» или нет, будет зависеть возникновение ацидоза рубца. В основном в хозяйствах роковую роль играют переизмельченные силоса из кукурузы и трав.

Важным свойством «мата» является способность задерживать концентрированные корма на своей поверхности и внутри для более продолжительной подготовки (набухания) под действием рубцовой жидкости и лучшей переваримости их в кишечнике. В случаях, когда вместе с кукурузным силосом проходят транзитом частички раздробленного зерна (обнаруживаются в фекалиях), это говорит о том, что у коровы не сформирован «мат», что у коровы ацидоз, что переваримость грубых кормов снизилась (с 67 до 40 % и менее), и что хозяйство несет невосполнимые экономические потери.

Незаменимым свойством «мата» (длинноволокнистой клетчатки) является и то, что только он единственный влияет на скорость освобождения содержимого желудка или прохождения его по пищеварительному тракту. От этого зависят обороты (пропускная способность) рубца. Все это основано на способности клетчатки, внутри пищеварительного тракта набухать, увеличивать вязкость и, тем самым, ускорять или замедлять прохождение его содержимого (химуса).

На набухание клетчатки оказывает влияние количество слюны, поступающей в рубец, и время нахождения клетчатки в рубце.

В тех сельхозорганизациях, где используются переизмельченные объемистые корма (а они тоже содержат достаточное количество клетчатки), время нахождения их в рубце коровы непродолжительное, кроме того, слюны выделяется в 2 раза меньше из-за ослабления жвачки. Следовательно, клетчатка не набухает, а значит, перестает выполнять роль регулятора скорости перемещения химуса. Как правило, при ацидозах фекалии становятся более жидкими. Сопутствующим фактором в этом случае является дополнительный вынос из организма питательных веществ и микроэлементов в силу быстрого прохождения по пищеварительному тракту переваренных питательных веществ других кормов рациона, что затрудняет их абсорбцию эпителием кишечника.

Однако при больших, превышающих физиологические нормы, дачах длинноволокнистой клетчатки происходит замедление освобождения ЖКТ. Количество оборотов рубца уменьшается, снижается потребление рациона, а следовательно, и продуктивность. Важно обратить Ваше внимание и на тот факт, что «мат» является благоприятной средой обитания бактерий и инфузорий, ферментирующих клетчатку.

Кислотность содержимого рубца

Кислотность рубца является одним из наиболее изменяющихся факторов, который может оказывать воздействие на микробную популяцию и уровни произведенных ЛЖК.

Бактерии, способные переваривать клетчатку, наиболее активны при кислотности в пределах 6,2 — 6,8. Бактерии, переваривающие крахмалы, предпочитают более кислую среду (pH – 5,4 — 6,2).

Количество определенных видов простейших может быть значительно снижено при кислотности 5,5. Чтобы приспособиться ко всем этим требованиям, обычная технология кормления должна поддерживать диапазон кислотности в пределах 6,2 — 6,7.

Главный вывод для практиков!

Необходимо всегда помнить, что в действительности «кормим» рубцовую микрофлору, поэтому следует выполнять ее требования. Кормовой рацион необходимо менять постепенно, чтобы у микроорганизмов было достаточно времени адаптироваться к другим условиям. Каждое изменение кормового рациона выгодно для одних и невыгодно для других микроорганизмов и всегда временно занижает образование питательных веществ, а тем самым, и молочную продуктивность. В этом месте хочется вспомнить те сельхозорганизации, которые меняют рацион несколько раз в день по так называемой системе: завтрак, обед и ужин, а не кормосмесь. Отсюда и условия для микроорганизмов рубца в течение суток меняются трехкратно.

§47. Значение обмена веществ н энергии в организме | 8 класс Учебник «Биология» «Атамура»

§47. Значение обмена веществ н энергии в организме

Между живым организмом и окружающей средой постоянно происходит обмен веществ и энергии. Это одно из свойств живых организмов. В пищеварительном тракте ежедневно принимаемая пиша подвергается сложным изменениям. Питательные вещества обеспечивают жизнедеятельность клеток, тканей. При расщеплении белков. жиров и углеводов выделяется энергия, которая расходуется на поддержание жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. Ненужные шлаки (продукты окончательного разложения веществ) постоянно выводятся из организма наружу через органы дыхания и выделения и частично — через кожу.

Поступление в организм различных веществ из внешней среды, их усвоение, изменение и выделение во внешнюю среду образующихся продуктов распада, т. е. поступление, выделение, а также взаимопревращение всех веществ, называют обменом веществ, или метаболизмом (от греч. метаболе — перемена, превращение). Благодаря метаболизму сохраняется постоянство внутренней среды организма — крови, лимфы, тканевой жидкости. Организм растет, развивается и продолжает жить.

Метаболизм состоит из двух процессов:

1 процесс — пластический обмен (ассимиляция, анаболизм):

2 процесс — энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм). Эти два процесса тесно взаимосвязаны. Регулируется обмен веществ и энергии нервным и гуморальным путями.

Пластический обмен называют еще ассимиляцией, т. е. накоплением. В последнее время чаще применяют термин анаболизм (от греч. анаболе — подъем). К пластическому обмену относится обмен (синтез) белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот нашего тела. То есть из простых веществ пищи образуются (синтезируются) сложные органические вещества нашего организма. Эти вещества обеспечивают рост клеток, из них же строятся новые клетки на смену отмершим. Кроме того, органические соединения входят в состав межклеточных образований. Для пластического обмена, т. е. роста клеток. используется энергия.

Белковый обмен. Если убрать воду, то сухое вещество организма человека на 80% представлено белками. Все растительные и животные белки состоят из 20 видов аминокислот. Они делятся на 2 группы: заменимые и незаменимые. Незаменимые кислоты должны поступать вместе с пищей, а заменимые кислоты могут синтезироваться в организме.

Полноценные белки содержат все необходимые организму аминокислоты. В большом количестве они встречаются в молоке, яйцах, мясе и рыбных продуктах. В пищеварительном тракте фермент пепсин расщепляется белки до аминокислот, и они разносятся кровью к клеткам. Белки входят в состав всех ферментов и органоидов, всех клеток, тканей и органов. В запас белки не откладываются. Их своевременное поступление имеет особенно большое значение для растущего организма. Недостаток белковой пищи замедляет рост и развитие детей.

Бели человек употребляет разнообразную белковую пишу, но недополучает углеводы и жиры, то белки могут превращаться в организме в углеводы (гликоген) и жиры. Но сами белки, необходимые для организма, никогда не образуются из углеводов и жиров. Ведь кроме углерода, водорода и кислорода белки обязательно содержат еще и азот, которого нет в углеводах и жирах.

В результате разрушения белков в организме образуются аммиак (NH₃), мочевина и мочевая кислота. Вместе с мочой они выводятся наружу. Интенсивность белкового обмена определяется ало тистым балансом, т. е. соотношением количества поступившего в организм и выведенного из организма азота. В растущем организме количество поступившего азота должно быть больше выведенного.

Обмен жиров. Жиры входят в состав всех мембран клеток. Жиры разных животных, как и жиры разных органов, различаются по химическому составу и свойствам. Они состоят из глицерина и жирных кислот. Все жиры пищи под действием липазы разлагаются до глицерина и жирных кислот. В таком виде они всасываются в лимфу и переносятся по организму к клеткам. В составе жиров имеются насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты содержатся в основном в маслах растительного происхождения.

При расщеплении жиров выделяется в 2 раза больше энергии, чем при расщеплении белков и углеводов. При полном растеплении 1 г жира высвобождается 39,1 кДж энергии, а при расщеплении 1 г белков или углеводов — 17,2 кДж. Жиры откладываются про запас в подкожной клетчатке, сальнике брюшины и т. д.

Обмен углеводов. В составе пищи они встречаются в виде простых и сложных сахаров. Самый простой углевод, легко усваиваемый нашим организмом, глюком. Все углеводы, поступающие с нишей, расщепляются до глюкозы и разносятся к тканям. Конечными продуктами расщепления углеводов являются вода и углекислый газ.

Нормальная работа организма зависит от постоянства концентрации глюкозы в крови. В норме сахара (глюкозы) в крови содержится 3,3-5,6 миллимоль/л, или 0,12% в плазме крови. Излишки сахара откладываются про запас в печени и мышцах в виде гликогена. При интенсивной работе гликоген расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. Этот процесс регулируют гормоны поджелудочной железы: инсулин и глюкагон (см. с. 50). При недостаточном количестве в пище углеводы образуются из белков и жиров. Если вместе с нишей в организм поступает много углеводов, то они превращаются в жиры.

При недостатке в пище одного из продуктов и избытке другого в нашем организме происходит их взаимопревращение. Вы не раз слышали фразу «не ешьте много сладкого, потолстеете». Это верно, т. к. углеводы легко превращаются в жиры и наоборот жиры в углеводы. Но при недостатке белков обязательно наступят тяжелые последствия нарушения обмена веществ, т. к. белки не могут быть получены ни из жиров. ни из углеводов, ведь они содержат отсутствующие в них азот и серу. Полноценная белковая пища как растительного, так и животного происхождения особенно нужна растущему организму.

Обмен воды и минеральных солей. Вода составляет около 60% от массы тела. В организме детей воды больше. В различных органах ее содержание также неодинаково. Например, в печени, селезенке, мышцах 80% массы составляет вода. Она растворяет органические и неорганические вещества пищевых продуктов, регулирует температуру тела. Все химические реакции в организме протекают с ее участием.

Обмен воды тесно связан с обменом минеральных солей. Они входят в состав клеток и участвуют в синтезе белков, ферментов, гормонов. Участвуют они и в возбуждении нервных волокон, сокращении мышц, свертывании крови. Минеральные соли составляют около -1% массы тела. Для организма наиболее необходимы Na, К, (Ж Mg, Cl. Эти элементы входят также в состав минеральных солей. Содержание некоторых элементов очень небольшое, но они играют важную роль в организме. Недостаток минеральных веществ приводит к нарушению общего обмена веществ. Недостаток иода, железа и других веществ приводит к отставанию в росте и развитии у детей или к болезням у взрослых.

Таким образом, обмен веществ — основа роста, развития организма и продолжения жизнедеятельности.

О Обмен веществ, или метаболизм: пластический обмен, или ассимиляция (анаболизм): аминокислоты (заменимые и незаменимые).

азотистый баланс.

1. Что такое метаболизм? Из каких противоположных процессов состоит обмен веществ?

2. Как происходит обмен жиров?

3. Значение воды для организма. Как протекает ее обмен?

1. Что та кое а набол изм?

2. Как протекает обмен углеводов?

3. Какие вещества образуются при распаде жиров и углеводов? Как они удаляются из организма?

1. Каково значение обмена веществ и энергии?

2. Как протекает обмен белков?

3. Как происходит обмен солей?

Переваривание и усвоение углеводов — Канадский институт сахара

* Это содержание было проверено доктором Дэвидом Киттсом (факультет земельных и продовольственных систем, Университет Британской Колумбии)

Пищевые углеводы включают крахмал, сахар и клетчатку.

Использование диетических углеводов в качестве энергии . Глюкоза — это основной источник энергии для организма. Основные пищевые источники глюкозы включают крахмал и сахар.
Переваривание углеводов .Пищевые углеводы перевариваются до глюкозы, фруктозы и / или галактозы и всасываются в кровь в тонком кишечнике. На пищеварение и всасывание пищевых углеводов могут влиять многие факторы.
Поглощение углеводов . Молекулы абсорбированных углеводов немедленно используются для получения энергии или сохраняются в различных формах в мышцах, печени или жировой ткани для использования в будущем.

Использование пищевых углеводов в качестве энергии

Диетические углеводы включают крахмал, сахар и клетчатку, которые в основном содержатся в зерновых продуктах, овощах и фруктах, молочных продуктах и заменителях мяса, таких как орехи, семена и бобовые (1, 2).Крахмал и сахар являются основными диетическими источниками глюкозы, которая является основным источником энергии в организме:

Функционирование мозга зависит в первую очередь от глюкозы; ограничение поступления глюкозы в мозг может ухудшить память и способность сосредотачиваться.
Мышцы используют глюкозу для получения энергии, особенно во время упражнений высокой интенсивности.

Переваривание углеводов

Прежде чем организм сможет использовать съеденную пищу, она должна быть «переварена» (т. Е.разложен) на его основные питательные компоненты.

Пищеварительная система работает как гигантский кухонный комбайн. Во время пищеварения крахмал и сахар расщепляются как механически (например, при жевании), так и химически (например, ферментами) на отдельные единицы глюкозы, фруктозы и / или галактозы, которые всасываются в кровоток и транспортируются для использования в качестве энергии повсюду. тело.

Переваривание крахмала в молекулы глюкозы начинается во рту, но в основном происходит в тонком кишечнике под действием определенных ферментов, секретируемых поджелудочной железой (например,грамм. α-амилаза и α-глюкозидаза). Точно так же дисахариды сахароза, лактоза и мальтоза также расщепляются на отдельные единицы специфическими ферментами (см. Таблицу ниже) (3, 4).

Поглощение углеводов

Конечными продуктами переваривания сахаров и крахмалов являются моносахариды глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза, фруктоза и галактоза всасываются через мембрану тонкой кишки и транспортируются в печень, где они либо используются печенью, либо далее распределяются по остальному телу (3, 4).

Поглощение фруктозы

Существует два основных пути метаболизма фруктозы (5, 6): более заметный путь проходит в печени, а другой — в скелетных мышцах. Расщепление фруктозы в скелетных мышцах аналогично расщеплению глюкозы. В печени и в зависимости от физических упражнений, пола, состояния здоровья и наличия других источников энергии (например, глюкозы) большая часть фруктозы используется для производства энергии или может ферментативно превращаться в глюкозу, а затем потенциально в гликоген, или превращается в молочную кислоту (см. рисунок ниже).

Представление о том, что фруктоза является нерегулируемым энергетическим субстратом и непосредственно способствует синтезу жира в печени, не подтверждается научной литературой; в пределах нормального диапазона потребления очень минимальное количество (<1%) фруктозы превращается в жир (5, 6). Важно отметить, что метаболизм фруктозы включает множество регулируемых реакций, и его судьба может варьироваться в зависимости от питательных веществ, потребляемых одновременно с фруктозой (например, глюкозы), а также от энергетического статуса организма.

Рисунок. Острая метаболическая судьба фруктозы в организме в течение 6 часов после приема 50-150 граммов (около 12-36 чайных ложек) фруктозы (адаптировано из Sun et al., 2012)

Факторы, влияющие на усвоение углеводов

На переваривание и усвоение углеводов влияет ряд факторов, таких как пищевой матрикс и другие продукты, которые потребляются одновременно (7).

Гликемический индекс (GI) — это шкала, в которой используется система нумерации для ранжирования продуктов, богатых углеводами, на «высокий GI», «средний GI» и «низкий GI» на основе скорости переваривания и всасывания глюкозосодержащих углеводов, и скорость повышения уровня глюкозы в крови (8, 9).Продукты с высоким ГИ перевариваются быстрее и вызывают большее повышение уровня глюкозы в крови по сравнению с продуктами с низким ГИ. Продукты с низким ГИ перевариваются медленнее и не повышают уровень глюкозы в крови так высоко или так быстро, как продукты с высоким ГИ. Примеры факторов, влияющих на всасывание углеводов, описаны в таблице ниже:

Факторы, влияющие на абсорбцию углеводов	Примеры
Приготовление: Пища, подвергшаяся меньшей тепловой обработке или переработке, переваривается медленнее и имеет более низкий ГИ, чем продукты, подвергнутые более высокой степени термической обработки или обработки.	Продукты с меньшим количеством обработанных продуктов, такие как овес или коричневый рис, приготовленные на медленном огне, имеют более низкий ГИ, чем продукты с большим количеством обработанных продуктов, такие как овес быстрого приготовления или рис быстрого приготовления. Паста, приготовленная «аль денте» (нежная, но твердая), имеет более низкий ГИ, чем паста, приготовленная до очень мягкой формы.
Клетчатка: Клетчатка помогает замедлить переваривание углеводной пищи. Продукты с высоким содержанием клетчатки, как правило, имеют более низкий ГИ, чем продукты с низким содержанием клетчатки.	Продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как цельнозерновой хлеб, овес, бобы и чечевица, имеют более низкий ГИ, чем продукты с низким содержанием клетчатки, такие как белый хлеб и рисовые хлопья.
Жиры и белки: Жир или белок, употребляемый вместе с углеводами, помогает замедлить пищеварение и снижает ГИ углеводов.	Закуска, которая включает углеводы с белком или жиром, имеет более низкий ГИ, чем закуска только с углеводами. Например, у крекеров с арахисовым маслом ГИ ниже, чем у крекеров отдельно.
Кислоты в продуктах питания: Кислоты в продуктах питания замедляют время, необходимое для опорожнения желудка после еды.Кислоты понижают ГИ углеводной пищи.	Уксус, лимонный сок или цитрусовые, добавленные в пищу, снизят ГИ этих продуктов.

Дополнительные ресурсы:

Список литературы

Отчет о совместной консультации ФАО / ВОЗ. 1997. Углеводы в питании человека.
Камминг Дж. Х. и Стивен А. М.. Терминология и классификация углеводов.Европейский журнал клинического питания, 2007 г .; 61: Дополнение1: S5-S18.
Саутгейт DA. Переваривание и метаболизм сахаров. Am J Clin Nutr. 1995; 62 (Дополнение): 203С-211С.
Левин Р.Дж. Переваривание и всасывание углеводов — от молекул и мембран до человека. Am J Clin Nutr. 1994; 59: 690S-698S.
Tappy L, Le K. Метаболические эффекты фруктозы и рост ожирения во всем мире. Physiol Rev.2010; 90: 23-46.
Sun SZ, Empie MW. Метаболизм фруктозы у людей — о чем говорят исследования изотопных индикаторов.Nutr Metabol. 2012; 9: 89-103.
Андерсон Г. Х., Вуденд Д. Потребление сахаров и регулирование кратковременного насыщения и приема пищи. Am J Clin Nutr. 2003 Октябрь; 78 (4): 843S-849S.
Diabetes Canada. Гликемический индекс.
Канадский институт сахара. 2008. Гликемический индекс: клиническое значение и значение для общественного здравоохранения.

Какие ферменты используются для расщепления углеводов | Здоровое питание

Сухсатей Батра, к.D. Обновлено 27 декабря 2018 г.

Углеводы, в большом количестве присутствующие в таких продуктах, как хлеб, крупы, фрукты и овощи, являются основным источником энергии в рационе. Во время пищеварения ряд ферментативных реакций расщепляет углеводы в этих продуктах на простые углеводы, которые легко всасываются в тонком кишечнике. В то время как сложные углеводы требуют ферментов, таких как амилаза слюны, амилаза поджелудочной железы и мальтоза, для переваривания, простые углеводы требуют незначительной ферментативной реакции или не требуют ее вообще.

Углеводы

В пищевых продуктах присутствуют различные формы углеводов. Отдельные единицы сахара, такие как глюкоза, фруктоза и галактоза, являются простейшими формами углеводов, называемыми моносахаридами, в то время как сахароза, лактоза и мальтоза представляют собой дисахариды, состоящие из двух моносахаридов, связанных вместе. Сложные углеводы включают крахмал и клетчатку, которые представляют собой полисахариды, состоящие из длинных цепочек связанных вместе единиц глюкозы. Хотя клетчатка сопротивляется действию ферментов и не расщепляется во время пищеварения, расщепление крахмала ферментами начинается во рту.

Амилаза слюны

При жевании пища расщепляется на маленькие молекулы, которые соединяются со слюной, выделяемой слюнными железами во рту. Наряду с муцином и буферами слюна содержит фермент амилазу слюны, который воздействует на крахмал в пище и расщепляет его до мальтозы. Амилаза слюны действует в течение короткого времени, пока углеводы находятся во рту, после чего смесь частично переваренных углеводов перемещается по пищеводу в желудок. Из-за ингибирования активности амилазы слюны кислым желудочным соком переваривание углеводов в желудке не происходит.

Амилаза и мальтаза поджелудочной железы

Поскольку комбинация желудочного сока и частично переваренной пищи попадает в тонкий кишечник, поджелудочная железа выделяет сок поджелудочной железы, который содержит фермент панкреатическую амилазу. Этот фермент действует на оставшиеся полисахариды и расщепляет их на дисахаридные единицы мальтозы. На заключительном этапе переваривания сложных углеводов фермент мальтаза, присутствующий в слизистой оболочке тонкого кишечника, расщепляет мальтозу на две единицы глюкозы.Затем глюкоза всасывается и попадает в кровоток.

Сахараза и лактаза

Два дополнительных фермента, присутствующие в тонком кишечнике, переваривают другие дисахариды в пищевых продуктах. Фермент сахараза расщепляет сахарозу или столовый сахар до составляющих его единиц глюкозы и фруктозы, в то время как лактаза расщепляет лактозу или молочный сахар на глюкозу и галактозу. Эти моносахариды всасываются в тонком кишечнике и транспортируются в печень через кровь. Поскольку человеческий организм может использовать глюкозу только в качестве источника энергии, печень превращает фруктозу и галактозу в глюкозу.Глюкоза либо становится источником немедленной энергии, либо накапливается в печени и мышцах в виде гликогена.

Волокно

Волокно, присутствующее в пищевых продуктах в виде растворимых и нерастворимых волокон, является единственным углеводом, который не расщепляется пищеварительными ферментами. В то время как растворимая клетчатка превращается в густую гелеобразную массу в тонком кишечнике из-за ее способности растворяться в воде, нерастворимая клетчатка остается неизменной во время пищеварения. Пищевые волокна являются важной частью диеты, поскольку они помогают предотвратить запоры, поддерживать здоровье кишечника, снижать уровень липопротеинов низкой плотности в крови, контролировать уровень глюкозы в крови и даже могут помочь вам похудеть.

Здоровые углеводы

Чтобы максимально использовать потребление углеводов, выбирайте продукты, содержащие сложные углеводы, такие как цельнозерновые, цельнозерновые продукты, орехи, семена, сушеные бобы, бобовые, горох, фрукты и овощи. Избегайте или употребляйте в небольших количествах газированные напитки, сладкие хлопья для завтрака, морсы и десерты, содержащие добавленный сахар в виде кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, кукурузных подсластителей, фруктозы, коричневого сахара, патоки, сахара-сырца, декстрозы и солодового сиропа.Список ингредиентов на этикетках продуктов питания может помочь вам в выборе полезных углеводов.

Пищеварение и ферменты — Пищеварительная система — KS3 Biology Revision

Наши зубы расщепляют пищу на мелкие кусочки, когда мы жуем. Это только начало процесса пищеварения, поскольку пережеванные кусочки пищи все еще слишком велики, чтобы их мог усвоить организм. Пища должна быть химически разбита на очень мелкие частицы, прежде чем она может быть поглощена. Ферменты — это биологические катализаторы, необходимые для того, чтобы это произошло достаточно быстро и стало полезным.

Ферменты

Ферменты — это не живые существа. Это просто особые белки, которые могут расщеплять большие молекулы на маленькие. Различные типы ферментов могут расщеплять различные питательные вещества:

амилаза и другие ферменты карбогидразы расщепляют крахмал на сахар
ферменты протеазы расщепляют белков на аминокислот
ферменты липазы расщепляют липидов (жиры и масла) на жирные кислоты и глицерин

Углеводы

Углеводы перевариваются во рту , желудке и тонком кишечнике .Ферменты карбогидразы расщепляют крахмал на сахара.

Слюна во рту содержит амилазу, еще один фермент, переваривающий крахмал. Если жевать кусок хлеба достаточно долго, содержащийся в нем крахмал переваривается до сахара, и вкус становится сладким.

Крахмал переваривается до сахаров

Белки

Белки перевариваются в желудке и тонком кишечнике . Ферменты протеазы расщепляют белки на аминокислоты. Перевариванию белков в желудке помогает желудочная кислота , сильная соляная кислота.Это также убивает вредные микроорганизмы, которые могут находиться в пище.

Белки перевариваются до аминокислот

Липиды (жиры и масла)

Ферменты липазы расщепляют жир на жирные кислоты и глицерин. Перевариванию жира в тонком кишечнике помогает желчь , вырабатываемая в печени. Желчь расщепляет жир на мелкие капельки, с которыми легче работать ферментам липазы. Желчь — это не фермент.

Липиды перевариваются в жирные кислоты и глицерин

Вещества, которые не перевариваются

Минералы, витамины и вода уже достаточно малы, чтобы усваиваться организмом без разложения, поэтому они не перевариваются.

Пищеварительные ферменты не могут расщеплять пищевые волокна, поэтому организм не может их усвоить.

Переваривание и абсорбция углеводов: процесс и конечные продукты — стенограмма видео и урока

Brush Border Enzymes

Кисть для бордюров
Ферменты щеточной каймы в тонком кишечнике завершают переваривание углеводов.

На любые оставшиеся сахара действуют ферменты щеточной каймы .Ферменты щеточной каймы — это особые ферменты, обнаруженные на микроворсинках тонкой кишки, которые завершают пищеварение. Ранее мы узнали, что микроворсинки — это крошечные волосовидные выступы, которые увеличивают площадь поверхности тонкой кишки и, следовательно, увеличивают всасывание питательных веществ. Поскольку микроворсинок очень много, эпителиальные клетки кажутся нечеткими, как щетинки кисти, из-за чего некоторые анатомы называют их границей кисти , , отсюда и название.

Абсорбция

Теперь, когда все молекулы углеводов гидролизованы до своей простейшей моносахаридной формы, они могут абсорбироваться из пищеварительного тракта и попадать в кровоток.Переваренные сахара переходят в микроворсинки эпителиальных клеток, а затем попадают в капилляры, находящиеся в стенке тонкой кишки. Поглощенные вещества теперь находятся в кровотоке, и, за исключением быстрого обхода печени, они готовы к транспортировке в клетки вашего тела.

Клетки расщепляют глюкозу и выделяют энергию в виде АТФ.

Углеводы, особенно моносахарид глюкоза, обеспечивают клетки вашего тела готовым и легким источником энергии.Когда клетки вашего тела расщепляют глюкозу, выделяется энергия в виде АТФ, который ваши клетки используют для выполнения большинства своих функций. Конечно, если энергия не требуется, пищевые углеводы можно перерабатывать и хранить в мышцах или жировых клетках. Те, кто придерживается диеты, богатой углеводами, слишком хорошо знают о превращении углеводов в жиры.

Итоги урока

Давайте рассмотрим. Ферменты, такие как амилаза слюны, амилаза поджелудочной железы и ферменты щеточной каймы, катализируют или ускоряют гидролиз углеводов.Ферменты щеточной каймы — это особые ферменты, обнаруженные на микроворсинках тонкой кишки.

Моносахариды, такие как глюкоза, проникают в микроворсинки эпителиальных клеток тонкого кишечника. Оттуда они попадают в кровеносные капилляры и после быстрого обхода печени попадают в клетки вашего тела. Когда клетки вашего тела расщепляют глюкозу, выделяется энергия в виде АТФ, который ваши клетки используют для выполнения большинства своих функций.

Результаты обучения

После этого видеоурока вы сможете:

Отслеживать расщепление углеводов изо рта до всасывания из пищеварительного тракта
Перечислите ферменты, участвующие в переваривании углеводов, и функцию каждого из них.
Объясните, что происходит с расщепленными углеводами, когда они покидают пищеварительный тракт

углеводов в рационе | Государственный университет Оклахомы

Опубликовано апр.2021 | Id: T-3117

К
Дженис Херманн

Основная функция углеводов — обеспечивать организм энергией. Организм использует глюкозу для
обеспечивают большую часть энергии для человеческого мозга. Около половины энергии, используемой мышцами
и другие ткани организма обеспечиваются глюкозой и гликогеном, формой хранения углеводов.Люди не едят глюкозу и гликоген, они едят продукты, богатые углеводами. В
тело превращает углеводы в основном в глюкозу для получения энергии и в гликоген
или жир как запасенная энергия. Поскольку многие продукты содержат много углеводов, многие люди
ошибочно думают, что они «полнеют». На самом деле, выбирая продукты с высоким содержанием углеводов и клетчатки
а диета с низким содержанием жиров может помочь с контролем веса.Зерновые продукты, овощи, фрукты
а бобы, горох и чечевица содержат много углеводов и клетчатки при небольшом количестве жира.

Что такое углеводы?

Углеводы — это длинные цепочки молекул сахара, которые в основном используются для получения энергии.
Есть три основных типа углеводов:

Моносахариды представляют собой отдельные сугра, в том числе:
- Фруктоза
- Глюкоза
- Галактоза
Дисахариды (простые сахара) — это два сахара, связанные вместе, в том числе:
- Сахароза (столовый сахар), состоящий из глюкозы и фруктозы
- Лактоза (молочный сахар), состоящий из глюкозы и галактозы
- Мальтоза (солодовый сахар), состоящий из глюкозы и глюкозы
Полисахариды (сложные углеводы) — это многие сахара, связанные вместе, включая:
- Крахмал, состоящий из множества молекул глюкозы
- Гликоген (форма хранения углеводов в организме), состоящий из множества молекул глюкозы
- Волокно (некрахмальные полисахариды), состоящее из множества молекул глюкозы, которые человеческие
  тело не может сломаться

Пищеварение и абсорбция

Цель пищеварения — расщепить углеводы на мелкие молекулы.
может поглотить.Человеческое тело содержит пищеварительные ферменты, расщепляющие крахмал на
дисахариды и дисахариды в моносахариды. Конечные продукты углеводов
пищеварение — это моносахариды.

Моносахариды всасываются тонким кишечником и попадают в кровь.
транслировать. Моносахариды переносятся кровью в печень, где фруктоза
и галактоза превращаются в глюкозу.Глюкоза — это основной используемый моносахарид.
телом для энергии.

Поскольку человеческому организму не хватает ферментов, расщепляющих клетчатку на отдельные сахара для
абсорбции, волокна достигают нижних отделов кишечника в неизменном виде. Есть много разных типов
волокна. В целом волокна делятся на два основных типа: растворимые волокна и
нерастворимые волокна.Оба типа клетчатки играют важную роль в здоровье и регулировании
прохождение пищи по кишечнику.

Функции углеводов

Основная функция углеводов — обеспечивать энергией функции организма. Этот
энергия необходима для выполнения таких процессов в организме, как дыхание, поддержание температуры тела,
сокращение и расслабление сердца и мышц.Энергия также нужна для
физические упражнения. Мозг, нервные клетки и развивающиеся эритроциты могут только
используйте глюкозу для получения энергии.

Каждый грамм углеводов в пище обеспечивает четыре калории энергии. Глюкоза — это
основной углевод, который организм расщепляет для получения энергии. Основной путь, по которому
глюкоза расщепляется для получения энергии, требуется кислород, а конечным продуктом является углерод.
диоксид, вода и энергия.В мышцах, если не хватает кислорода, немного глюкозы
может быть расщеплен на энергию другим путем, не требующим кислорода;
однако конечными продуктами являются молочная кислота и энергия. Молочная кислота накапливается в
мышцы и вызывает спазмы.

Углеводы с пищей обеспечивают глюкозу, которую клетки организма могут использовать для получения энергии.Избыток глюкозы
сверх того, что требуется организму для немедленной энергии, преобразуется в гликоген, хранилище
форма углеводов или превращается в жир и хранится в жировых клетках тела.

Глюкоза обеспечивает энергией все клетки организма. Мозг и нервные клетки используют только глюкозу.
для энергии. Если уровень глюкозы в крови падает слишком низко, гликоген расщепляется, чтобы обеспечить
глюкоза.Организм может хранить достаточно гликогена, чтобы обеспечить его запас на полдня.
энергии. Поскольку запасов гликогена хватает только на кратковременное обеспечение энергией,
организму требуется частое поступление углеводов.

Хотя многие клетки используют жир для получения энергии, мозг, нервные клетки и выработка красного
клетки крови не могут.Организм не может в значительной степени преобразовывать жир в глюкозу.
Таким образом, без глюкозы организм вынужден расщеплять свои белковые ткани, чтобы произвести
глюкоза для получения энергии, что может привести к потере мышечной массы.

Кроме того, когда организм использует жир для получения энергии, фрагменты жира объединяются с образованием кетона.
тела.Некоторые клетки тела могут использовать кетоновые тела для получения энергии, но если жир расщепляется
слишком быстро кетоновые тела начинают накапливаться в крови. Это может вызвать серьезный
состояние, называемое кетозом, которое может привести к коме и смерти. Организму нужно как минимум
От 50 до 100 граммов углеводов в день, чтобы сэкономить белки тела и предотвратить кетоз.

Углеводы и здоровье

Продукты, богатые сложными углеводами, включая зерновые продукты; овощи; фрукты; а также
фасоль, горох и чечевица содержат ценные витамины и минералы, а также содержат мало жира.
помимо крахмала и пищевых волокон.Диета, богатая сложными углеводами из этих
виды пищи предлагают много преимуществ для здоровья. Диета, богатая сложными углеводами, может
помочь с контролем веса и предотвратить сердечные заболевания, рак, диабет и кишечник
расстройства. По этим причинам диетические рекомендации рекомендуют диету, богатую зерном.
продукты питания; овощи; фрукты и бобы, горох и чечевица.

Сахар был причиной многих проблем со здоровьем.Во время пищеварения все углеводы,
кроме клетчатки, расщепляются на простые сахара. Сахар и крахмал встречаются в природе
во многих продуктах питания, которые также содержат другие питательные вещества, такие как молоко, фрукты, овощи, хлеб,
крупы и другие зерновые продукты. Добавленные сахара — это сахара, добавляемые в пищевые продукты при переработке.
или подготовка. Организм не может отличить встречающиеся в природе сахара
и добавлены сахара, потому что они одинаковы по химическому составу.Многие продукты, содержащие добавленные
сахара обеспечивают калории, но могут содержать мало витаминов и минералов. В США
основным источником добавленного сахара являются недиетические безалкогольные напитки. Сладости, конфеты, торты, печенье
и хлебобулочные изделия также являются основными источниками добавленного сахара. Потребление большого количества продуктов
высокое содержание добавленного сахара вызывает беспокойство, потому что эти продукты могут содержать лишние калории, которые
способствовать увеличению веса или снижению потребления более питательной пищи.

И крахмалы, и простые сахара могут представлять опасность для кариеса зубов. Сахара и крахмалы
во рту начинают расщепляться до простых сахаров. Бактерии во рту сбраживают сахар
и производить кислоту, которая может растворять зубную эмаль. Соблюдайте гигиену полости рта после еды
и закуски удаляют углеводы и сахар из зубов, которые могут привести к зубам.
разлагаться.

Ссылки

Уитни, Э.Н. и Рольфес, С. (2015) Понимание питания , 14-е изд., Уодсворт, Cengage Learning, Бельмонт, Калифорния.

Министерство сельского хозяйства США. Диетические рекомендации для американцев на 2015-2020 годы . Доступно по адресу https://health.gov/dietaryguidelines/2015/guidelines/

Министерство сельского хозяйства США.Выберите MyPlate.gov. Доступно на сайте www.choosemyplate.gov

Была ли эта информация полезной?

ДА НЕТ

Пищевая химия

«Я не пробился к вершине пищевой цепочки, чтобы стать вегетарианцем».

Рацион любого животного содержит сотни, если не тысячи различных молекул, но основная часть потребляемых питательных веществ находится в форме огромных макромолекул, которые не могут быть абсорбированы в кровь без предварительного превращения в гораздо более простые и меньшие формы — даже столовый сахар ( сахароза) не может абсорбироваться, не будучи сначала ферментативно разорванной на глюкозу и фруктозу.Наиболее важной ферментативной реакцией при переваривании пищевых продуктов является гидролиз — разрыв химической связи путем добавления молекулы воды.

Белки

Белки представляют собой полимеры аминокислот, связанных друг с другом пептидными связями. Длина цепи сильно различается, и многие пищевые белки были изменены после трансляции путем добавления углеводных (гликопротеин) или липидных (липопротеин) частей. Эти изменения будут почти полностью проигнорированы в этом тексте.Очень короткие белки, обычно длиной от 3 до 10 аминокислот, называются пептидами .

Хотя очень маленькие пептиды могут абсорбироваться до ограниченной степени, для всех целей и целей белки должны быть восстановлены до отдельных аминокислот, прежде чем они смогут абсорбироваться. Ферменты, которые гидролизуют пептидные связи и восстанавливают белки или пептиды до аминокислот, называются протеазами или пептидазами.

Липиды

Жирные кислоты присутствуют в тканях животных и растений лишь в небольших количествах, но являются строительными блоками многих важных сложных липидов.Истинные жирные кислоты обладают длинной углеводородной цепью, оканчивающейся карбоксильной группой. Почти все жирные кислоты имеют четное число атомов углерода и длину цепей от 14 до 22 атомов углерода. Принципиальные различия между многими жирными кислотами заключаются в длине цепи (обычно 16 или 18 атомов углерода) и положении ненасыщенных или двойных связей. Например, стеариновая кислота (изображенная ниже) имеет 18 атомов углерода и является насыщенной.

Так называемые «короткоцепочечные» или летучие жирные кислоты представляют собой молекулы с 2-4 атомами углерода, имеющие большое значение в промежуточном метаболизме и в качестве основы питания жвачных животных.Они представлены уксусной, масляной и пропионовой кислотами.

Наиболее распространенной формой хранения жира у животных и растений и, следовательно, наиболее важным диетическим липидом является нейтральный жир или триглицерид . Молекула триглицерида состоит из молекулы глицерина, в которой каждый из трех атомов углерода связан сложноэфирной связью с жирной кислотой. Триглицериды не могут эффективно всасываться и ферментативно расщепляются липазой поджелудочной железы до 2-моноглицерида и двух свободных жирных кислот, которые все могут абсорбироваться.Другие липазы гидролизуют триглицерид до глицерина и трех жирных кислот.

Триглицерид (триацилглицерин): тристеарин

Углеводы

Разнообразие пищевых углеводов требует обсуждения нескольких классов этих молекул, от простых сахаров до огромных разветвленных полимеров.

Моносахариды или простые сахара представляют собой гексозы (6-углеродные), такие как глюкоза , галактоза и фруктоза , или пентозы (5-углеродные), такие как рибоза.Это продукты распада более сложных углеводов, которые могут эффективно всасываться через стенку пищеварительного тракта и переноситься в кровь.

Дисахариды — это просто два моносахарида, связанные вместе гликозидной связью. Дисахариды, наиболее важные для питания и пищеварения:

лактоза или «молочный сахар»: глюкоза + галактоза
сахароза или «столовый сахар»: глюкоза + фруктоза
мальтоза: глюкоза + глюкоза

Олигосахариды , которые включают дисахариды, представляют собой относительно короткие цепи моносахаридов, которые обычно являются промежуточными продуктами при расщеплении полисахаридов до моносахаридов.

Полисахариды являются наиболее распространенными диетическими углеводами для всех животных, кроме очень молодых. Вы должны быть знакомы с тремя важными полисахаридами, каждый из которых представляет собой большой полимер глюкозы:

Крахмал — основная форма хранения глюкозы в растениях. Он встречается в двух формах: альфа-амилоза, в которой глюкозы связаны друг с другом в прямые цепи, и амилопектин, в котором цепи глюкозы сильно разветвлены. За исключением точек ветвления амилопектина, мономеры глюкозы в крахмале связаны через альфа (1-4) гликозидные связи, которые в пищеварительном тракте млекопитающих гидролизуются амилазами.
Целлюлоза — другой важный растительный углевод. Это основная составляющая стенок растительных клеток, и более половины органического углерода на Земле содержится в целлюлозе. Целлюлоза состоит из неразветвленных линейных цепей молекул D-глюкозы, связанных друг с другом бета (1-4) гликозидными связями, которые ни у одного позвоночного животного нет способности ферментативно переваривать . Травоядные животные в основном питаются целлюлозой не потому, что они могут ее переваривать, а потому, что их пищеварительный тракт кишит микробами, производящими целлюлазы, гидролизующие целлюлозу.
Гликоген — третий по величине полимер глюкозы и главный запасной углевод животных. Как и крахмал, молекулы глюкозы в гликогене связаны альфа (1-4) гликозидными связями.

Расширенные и дополнительные темы

Отправляйте комментарии на [email protected]

I стадия катаболизма

20.2 Стадия I катаболизма

Цель обучения

Опишите, как углеводы, жиры и белки расщепляются во время пищеварения.

Мы сказали, что животные получают химическую энергию из пищи — углеводов, жиров и белков — они питаются посредством реакций, совокупно определяемых как катаболизм . Мы можем думать о катаболизме как о трех стадиях (рис. 20.4 «Преобразование энергии»). На стадии I углеводы, жиры и белки расщепляются на отдельные мономерные единицы: углеводы на простые сахара, жиры на жирные кислоты и глицерин, а белки на аминокислоты. Одна часть стадии катаболизма I — это расщепление молекул пищи реакциями гидролиза на отдельные мономерные единицы, которое происходит во рту, желудке и тонком кишечнике, и называется перевариванием. мономерные единицы во рту, желудке и тонком кишечнике..

На стадии II эти мономерные звенья (или строительные блоки) далее расщепляются по различным реакционным путям, один из которых производит АТФ, с образованием общего конечного продукта, который затем может быть использован на стадии III для производства еще большего количества АТФ. В этой главе мы рассмотрим каждую стадию катаболизма — как обзор, так и подробно.

Рисунок 20.4 Преобразование энергии

Преобразование пищи в клеточную энергию (в виде АТФ) происходит в три стадии.

Переваривание углеводов

Переваривание углеводов начинается во рту (Рисунок 20.5 «Основные события и места переваривания углеводов»), где α-амилаза слюны атакует α-гликозидные связи в крахмале, основном углеводах, потребляемых человеком. При расщеплении гликозидных связей образуется смесь декстринов, мальтозы и глюкозы. (Для получения дополнительной информации об углеводах см. Главу 16 «Углеводы».) Α-амилаза, смешанная с пищей, остается активной, когда пища проходит через пищевод, но быстро инактивируется в кислой среде желудка.

Рисунок 20.5 Основные события и места переваривания углеводов

Основным местом переваривания углеводов является тонкий кишечник. Секреция α-амилазы в тонком кишечнике превращает любые оставшиеся молекулы крахмала, а также декстрины в мальтозу. Затем мальтоза расщепляется мальтазой на две молекулы глюкозы. Дисахариды, такие как сахароза и лактоза, не перевариваются, пока не достигнут тонкого кишечника, где на них действуют сахароза и лактаза соответственно.Основными продуктами полного гидролиза дисахаридов и полисахаридов являются три моносахаридных звена: глюкоза, фруктоза и галактоза. Они всасываются через стенку тонкой кишки в кровоток.

Переваривание белков

Переваривание белка начинается в желудке (рис. 20.6 «Основные события и места переваривания белка»), где действие желудочного сока гидролизует около 10% пептидных связей. Желудочный сок — смесь воды, неорганических ионов, соляной кислоты и различных ферментов и белков, содержащихся в желудке.представляет собой смесь воды (более 99%), неорганических ионов, соляной кислоты, различных ферментов и других белков.

Примечание

Боль при язве желудка, по крайней мере частично, вызвана раздражением язвенной ткани кислым желудочным соком.

Рисунок 20.6 Основные события и места переваривания белка

Соляная кислота (HCl), содержащаяся в желудочном соке, секретируется железами в слизистой оболочке желудка.PH свежевыделенного желудочного сока составляет около 1,0, но содержимое желудка может поднять pH до 1,5–2,5. HCl помогает денатурировать пищевые белки; то есть он разворачивает белковые молекулы, чтобы подвергать их цепи более эффективному действию ферментов. Основным пищеварительным компонентом желудочного сока является пепсиноген, неактивный фермент, вырабатываемый клетками, расположенными в стенке желудка. Когда пища попадает в желудок после периода голодания, пепсиноген превращается в свою активную форму — пепсин — в несколько этапов, инициируемых падением pH.Пепсин катализирует гидролиз пептидных связей внутри белковых молекул. Он имеет довольно широкую специфичность, но действует преимущественно на связи, включающие ароматические аминокислоты триптофан, тирозин и фенилаланин, а также метионин и лейцин.

Переваривание белков завершается в тонком кишечнике. Панкреатический сок, поступающий из поджелудочной железы через проток поджелудочной железы, содержит неактивные ферменты, такие как трипсиноген и химотрипсиноген. Они активируются в тонком кишечнике следующим образом (Рисунок 20.7 «Активация некоторых ферментов поджелудочной железы в тонком кишечнике»): клетки слизистой оболочки кишечника секретируют протеолитический фермент энтеропептидазу, которая превращает трипсиноген в трипсин; Затем трипсин активирует химотрипсиноген до химотрипсина (а также завершает активацию трипсиногена). Оба этих активных фермента катализируют гидролиз пептидных связей в белковых цепях. Химотрипсин преимущественно атакует пептидные связи с участием карбоксильных групп ароматических аминокислот (фенилаланин, триптофан и тирозин).Трипсин атакует пептидные связи с участием карбоксильных групп основных аминокислот (лизина и аргинина). Сок поджелудочной железы также содержит прокарбоксипептидазу, которая расщепляется трипсином до карбоксипептидазы. Последний представляет собой фермент, который катализирует гидролиз пептидных связей на свободном карбоксильном конце пептидной цепи, что приводит к ступенчатому высвобождению свободных аминокислот с карбоксильного конца полипептида.

Рисунок 20.7 Активация некоторых ферментов поджелудочной железы в тонком кишечнике

Аминопептидазы в кишечном соке удаляют аминокислоты с N-конца пептидов и белков, имеющих свободную аминогруппу.Рисунок 20.8 «Гидролиз пептида несколькими пептидазами» иллюстрирует специфичность этих ферментов, переваривающих белок. Аминокислоты, которые высвобождаются при переваривании белка, всасываются через стенку кишечника в систему кровообращения, где они могут использоваться для синтеза белка.

Рисунок 20.8 Гидролиз пептида несколькими пептидазами

Эта диаграмма показывает, где в пептиде различные пептидазы, которые мы обсуждали, могут катализировать гидролиз пептидных связей.

Переваривание липидов

Переваривание липидов начинается в верхней части тонкой кишки (рис. 20.9 «Основные события и участки переваривания липидов (в первую очередь триглицеридов)»). Гормон, секретируемый в этой области, стимулирует желчный пузырь выделять желчь в двенадцатиперстную кишку. Основными составляющими желчи являются соли желчных кислот, которые эмульгируют большие нерастворимые в воде липидные капли, нарушая некоторые гидрофобные взаимодействия, удерживающие липидные молекулы вместе, и суспендируют образующиеся более мелкие глобулы (мицеллы) в водной пищеварительной среде.(Для получения дополнительной информации о солях желчных кислот см. Главу 17 «Липиды», раздел 17.4 «Стероиды».) Эти изменения значительно увеличивают площадь поверхности липидных частиц, обеспечивая более тесный контакт с липазами и, таким образом, быстрое переваривание жиров. Другой гормон способствует секреции панкреатического сока, который содержит эти ферменты.

Рисунок 20.9 Основные события и участки переваривания липидов (в первую очередь триглицеридов)

Липазы в соке поджелудочной железы катализируют расщепление триглицеридов сначала до диглицеридов, а затем до 2-моноглицеридов и жирных кислот:

Моноглицериды и жирные кислоты проникают через слизистую оболочку кишечника в кровоток, где они повторно синтезируются в триглицериды и транспортируются в виде липопротеиновых комплексов, известных как хиломикроны.Фосфолипиды и сложные эфиры холестерина подвергаются аналогичному гидролизу в тонком кишечнике, и их составляющие молекулы также всасываются через слизистую оболочку кишечника.

Дальнейший метаболизм моносахаридов, жирных кислот и аминокислот, высвобождаемых на стадии I катаболизма, происходит на стадиях II и III катаболизма.

Упражнения по обзору концепции

Различайте каждую пару соединений.
1. пепсин и пепсиноген
2. химотрипсин и трипсин
3. аминопептидаза и карбоксипептидаза
Каковы основные конечные продукты каждой формы пищеварения?
1. переваривание углеводов
2. переваривание липидов
3. переваривание белков
В каком отделе пищеварительного тракта происходит большая часть переваривания углеводов, липидов и белков?

ответов

1. Пепсиноген — неактивная форма пепсина; пепсин — активная форма фермента.
2. Оба фермента катализируют гидролиз пептидных связей. Химотрипсин катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за ароматическими аминокислотами, в то время как трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за лизином и аргинином.
3. Аминопептидаза катализирует гидролиз аминокислот на N-конце белка, в то время как карбоксипептидаза катализирует гидролиз аминокислот на C-конце белка.
1. глюкоза, фруктоза и галактоза
2. моноглицериды и жирные кислоты
3. аминокислот

Основные выводы

Во время пищеварения углеводы расщепляются на моносахариды, белки расщепляются на аминокислоты, а триглицериды расщепляются на глицерин и жирные кислоты.
Большинство реакций пищеварения происходит в тонком кишечнике.

Упражнения

Какие продукты пищеварения (или I стадия катаболизма)?
Какой общий тип реакции используется при пищеварении?
Укажите место действия и функцию каждого фермента.
1. химотрипсин
2. лактаза
3. пепсин
4. мальтаза
Укажите место действия и функцию каждого фермента.
1. α-амилаза
2. трипсин
3. сукраза
4. аминопептидаза
1. Что означает следующее утверждение? «Соли желчных кислот эмульгируют липиды в тонком кишечнике.”
2. Почему важно эмульгирование?
Используя химические уравнения, опишите химические изменения, которые триглицериды претерпевают во время пищеварения.
Каковы ожидаемые продукты ферментативного действия химотрипсина на каждый аминокислотный сегмент?
1. гли-ала-фе-тр-лей
2. ala-ile-tyr-ser-arg
3. вал-трп-арг-лей-цис
Каковы ожидаемые продукты ферментативного действия трипсина на каждый аминокислотный сегмент?
1. лей-тр-глю-лиз-ала
2. phe-arg-ala-leu-val
3. ala-arg-glu-trp-lys

ответов

белков: аминокислоты; углеводы: моносахариды; жиры: жирные кислоты и глицерин
1. Химотрипсин находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за ароматическими аминокислотами.
2. Лактаза находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз лактозы.
3. Пепсин содержится в желудке и катализирует гидролиз пептидных связей, в первую очередь тех, которые возникают после ароматических аминокислот.
4. Мальтаза находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз мальтозы.
1. Желчные соли способствуют пищеварению, диспергируя липиды в водном растворе в тонком кишечнике.
2. Эмульгирование важно, потому что липиды не растворяются в воде; он разбивает липиды на более мелкие частицы, которые легче гидролизуются липазами.
1. гли-ала-фе и тр-лей
2. ала-иле-тыр и сер-арг
3. val-trp и arg-leu-cys

Расщепление углеводов — Справочник химика 21

Тест по теме «Пищеварительная система»

Meravita пищеварительные ферменты с клетчаткой капсулы, 30 капсулы

Растереть на аминокислоты

Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 2.

РУБЦОВОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ КУРПНОГО РОГАТОГО СКОТА

§47. Значение обмена веществ н энергии в организме | 8 класс Учебник «Биология» «Атамура»

Переваривание и усвоение углеводов — Канадский институт сахара

Использование пищевых углеводов в качестве энергии

Переваривание углеводов

Поглощение углеводов

Поглощение фруктозы

Факторы, влияющие на усвоение углеводов

Дополнительные ресурсы:

Список литературы

Какие ферменты используются для расщепления углеводов | Здоровое питание

Углеводы

Амилаза слюны

Амилаза и мальтаза поджелудочной железы

Сахараза и лактаза

Волокно

Здоровые углеводы

Пищеварение и ферменты — Пищеварительная система — KS3 Biology Revision

Ферменты

Углеводы

Белки

Липиды (жиры и масла)

Вещества, которые не перевариваются

Переваривание и абсорбция углеводов: процесс и конечные продукты — стенограмма видео и урока

Brush Border Enzymes

Абсорбция

Итоги урока

Результаты обучения

углеводов в рационе | Государственный университет Оклахомы

Что такое углеводы?

Пищеварение и абсорбция

Функции углеводов

Углеводы и здоровье

Рекомендуемое потребление углеводов

Ссылки

Была ли эта информация полезной?

Пищевая химия

Пищевая химия

Белки

Липиды

Углеводы

Расширенные и дополнительные темы

I стадия катаболизма

20.2 Стадия I катаболизма

Цель обучения

Переваривание углеводов

Переваривание белков

Примечание

Переваривание липидов

Упражнения по обзору концепции

ответов

Основные выводы

Упражнения

ответов

Добавить комментарий Отменить ответ