Привет студент
Конечные продукты метаболизма
Конечные продукты метаболизма
Продукты метаболизма выводятся с мочой, фекалиями, выдыхаемым воздухом и потом. Специфические вещества задерживаются или удаляются из организма в той степени, в какой это необходимо для поддержания гомеостаза, при этом вместе со шлаковыми продуктами распада выводятся потенциально полезные вещества. Небольшие количества этих веществ выводятся из организма в виде кишечных газов, волос, ногтей, десквамированного эпителия кожи, кожного сала, ушной серы, слизи из полости носа и влагалища, слюны, слез, семенной жидкости и менструальных выделений. Уровни потерь этих веществ опубликованы в работах.
Моча образуется на стадии ультрафильтрации плазмы крови. Вода плазмы и молекулы растворенных в ней веществ величиной не более диаметра очень малых молекул протеина «проталкиваются» через поры клубочковых капилляров и поступают в каналец нефрона. При прохождении гломерулярного фильтрата по канальцам нефрона ряд веществ всасывается обратно в кровь (глюкоза, аминокислоты, вода), тогда как другие (мочевая кислота и аммиак) активно выделяются канальцевым аппаратом нефрона и поступают в первичную мочу.
Основной смысл образования мочи заключается в постоянном удалении из крови мочевины и других азотистых продуктов метаболического распада. Другая, не менее важная функция включает регуляцию водносолевого баланса для поддержания осмотического и кислотно-щелочного равновесия в тканевых жидкостях организма. В моче содержится также множество других компонентов, таких, как гормоны и конечные продукты
гормонального обмена. Измерение суточного уровня их экскреции позволяет получить чрезвычайно ценную информацию о физиологических механизмах регуляции организма человека в космическом полете.
Хотя моча является очень сложным по своему составу метаболитом, ее основные компоненты, в смысле веса, составляют вода (от 400 мл до нескольких литров), мочевина (30—50 г) и неорганические ионы (10—20 г). При полноценном суточном рационе энергетическая ценность мочи равна 8,6 ккал на 1 г азота.
Экскрименты
Каловые массы состоят из переваренных и непереваренных компонентов суточного пищевого рациона, из веществ, выделяемых в желудочно-кишечном тракте, остатков пищеварительных соков, желчи и клеток слизистой, живых и мертвых микроорганизмов и продуктов их метаболизма. Вес сухого остатка каловых масс в известной степени определяется количеством потребленных пищевых продуктов. Однако в большей мере вес как твердых веществ, так и жидких компонентов фекалий определяется составом пищи. Вес жидких компонентов фекальных масс и содержание в них летучих жирных кислот бывают намного больше при обычном суточном рационе с богатым содержанием углеводов, чем при рационе, богатом жировыми или белковыми пищевыми продуктами. Однако это различие связано скорее с наличием неусвояемых углеводов растительного происхождения, чем с наличием углеводов как таковых.
Вес жидких компонентов кала, по данным одного исследования, при суточном рационе, не содержащем клетчатки, составлял 86 ± ± 25 г в сутки при величине сухого остатка в 15 ± 2 г. При пищевом рационе с более высоким содержанием неперевариваемых веществ (большей частью высушенных и переработанных пищевых продуктов) аналогичные показатели составили 138±17г и 41± ± 5 г в сутки т. е. соответствовали уровню, характерному для человека, находящегося на обычном суточном рационе. Если человек потребляет легкоусвояемые пищевые вещества, то основным компонентом фекальных масс становится вода (100 г) с содержанием 1—1,5 г азота, 4—5 г липидов, 2—3 г солей и очень небольшого количества витаминов и других органических веществ. В обычных условиях энергетическая ценность высушенных органических компонентов фекалпй удивительно одинакова, она составляет в среднем 6,2 ккал на 1 г.
Кишечные газы
Выделения с поверхности тела
Рост клеток кожных покровов организма человека продолжается в течение всего периода его жизнедеятельности довольно равномерно, но у разных лиц с различной скоростью. Эти ткани почти целиком состоят из белка, но суммарная величина потерь белка этим путем невелика. Ряд азотсодержащих и органических веществ, а также микроэлементов теряется в процессе неощутимой перспирации и еще больше при интенсивном потовыделении. Отмечается значительное потребление кислорода и образование углекислоты в потовыделительных участках кожных покровов. Некоторое количество углекислоты выделяется с потом (в противоположность диффузии из поверхностно находящихся кровяных клеток), а кислород может непосредственно поглощаться эпителиальным покровом кожи. Эти газовые компоненты не учитываются при измерении энерготрат косвенными способами в процессе работы.
В замкнутой воздушной прослойке, прилегающей к телу человека, определяются и другие микропримеси, вероятно, выводимые из легких, кожи или желудочно-кишечного тракта. Некоторые из них являются веществами бактериального происхождения, другие — продуктами метаболизма организма человека. Уровни экскреции этих веществ (ацетон, бутанол, окись углорода, этиловый спирт, сероводород и другие) составляют величину менее 5 мг в сутки.
Материальный баланс
Как свидетельствуют результаты прямой калориметрии с окислением в бомбе, моча и фекалии содержат обычно около 9% поглощенной энергии. Углерод и водород, за исключением указанных выше небольших количеств, участвуют в процессах метаболизма и выводятся из организма в виде углекислого газа и воды. Ориентировочный материальный баланс для рационов различного состава можно рассчитать на основе данных, приведенных в табл. 6. Эти данные весьма приблизительны, поскольку они основаны на питании особыми формами пищевых продуктов, набор продуктов и экскреции упрощены, а минеральные вещества не учитываются. Приведенные величины свидетельствуют, однако, о том, что в зависимости от состава пищи меняется экскретируемое вещество, в котором сохраняется потенциальная энергия. Это весьма важное соображение необходимо учитывать при использовании системы регенерации кислорода, в которой переработке подвергается углекислый газ, а не твердые вещества мочи и фекальных масс.
Таблица 6. Упрощенный и приблизительный баланс веществ при метаболизме по белкам, жирам, углеводам
При условии использования рационов с низким содержанием белка лишь небольшие количества кислорода будут изолироваться в отходах. Однако на каждые 100 г белка в рационе, как следует из данных табл. 6, в моче и фекалиях будет задерживаться 8% кислорода в отличие от менее чем 1% из соответствующего количества углеводов или жиров (рисунок). Во всех случаях примерно 70% кислорода будет находиться в углекислом газе, но при потреблении углеводов или жиров около 30% кислорода экскретируется в виде легко восстанавливаемой метаболической воды, а при потреблении белков — только 22%. Кроме того, углеводы пищи могут явиться полезным резервом кислорода, поскольку они обеспечивают почти 30% необходимого кислорода, тогда как белки дают 14%, а жиры менее 4%.
Приблизительный баланс кислорода, углерода и водорода при обмене веществ у человека (углерод и водород поступают только с пищей)
I — белки, II — углеводы, III — жиры;
1 — поступление кислорода,
2, 3, 4 — выделение кислорода, углерода и водорода соответственно
При белковом питании около 11% углерода и 28% водорода выводится в виде мочевины с мочой и потом примерно по 10% углерода и водорода — с фекалиями, со слущенным эпителием кожи и волосами. Образование мочи является также основным путем экскреции некоторых минеральных веществ, например натрия и хлора; многие другие минеральные вещества, например кальций, фосфор, магний, калий, цинк, выводятся как с мочой, так и с фекалиями, а некоторые, например железо, — почти целиком с фекалиями. Следовательно, система питания должна подбираться в строгом соответствии с системой переработки отходов и регенерации.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 1.
Метаболизм – обмен веществ и энергии — представляет собой по классическим определениям, с одной стороны, обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой, а, с другой стороны, совокупность процессов превращения веществ и трансформации энергии, происходящих непосредственно в самих живых организмах. Как известно, обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи. В обмене веществ, контролируемом многоуровневыми регуляторными системами, участвует множество ферментных каскадов, обеспечивающих совокупность химических реакций, упорядоченных во времени и пространстве. Данные биохимические реакции, детерминированные генетически, протекают последовательно в строго определенных участках клеток, что, в свою очередь обеспечивается принципом компартментации клетки. В конечном итоге в процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные специфические вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. В процессе любых биохимических трансформаций освобождается и поглощается энергия.
Клеточный метаболизм выполняет четыре основные специфические функции, а именно: извлечение энергии из окружающей среды и преобразование ее в энергию макроэргических (высокоэнергетических) химических соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических потребностей клетки; образование из экзогенных веществ промежуточных соединений, являющихся предшественниками высокомолекулярных компонентов клетки; синтез из этих предшественников белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других клеточных компонентов; синтез и разрушение специальных биомолекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций данной клетки.
Поскольку первоначальные представления об обмене веществ возникли в связи с изучением процессов обмена между организмом и внешней средой и лишь впоследствии эти представления расширились до понимания путей трансформации веществ и энергии внутри организма, до настоящего времени принято выделять соответственно внешний, или общий, обмен веществ и внутренний или промежуточный, обмен веществ. В свою очередь как во внутреннем, так и во внешнем обмене веществ различают структурный (пластический) и энергетический обмен. Под структурным обменом понимают взаимные превращения различных высоко- и низкомолекулярных соединений в организме, а также их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и внешней средой. Под энергетическим обменом понимают высвобождение энергии химических связей молекул, образующейся в ходе реакций и ее превращение в тепло (большая часть), а также использование энергии на синтез новых молекул, активный транспорт, мышечную работу (меньшая часть). В процессе обмена веществ часть конечных продуктов химических реакций выводится во внешнюю среду, другая часть используется организмом. В этом случае конечные продукты органического обмена накапливаются или расходуются в зависимости от условий существования организма, называясь запасными или резервными веществами.
Как указывалось выше совокупность химических превращений веществ, которые происходят непосредственно в организме, начиная с момента их поступления в кровь и до момента выделения конечных продуктов обмена из организма, называют промежуточным обменом (промежуточным метаболизмом). Промежуточный обмен может быть разделен на два процесса: катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция). Катаболизмом называют ферментативное расщепление крупных органических молекул, осуществляемое у всех высших организмов, как правило, окислительным путем. Катаболизм сопровождается освобождением энергии, заключенной в химических связях органических молекул, и резервированием ее в форме энергии фосфатных связей молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Анаболизм, напротив, представляет собой ферментативный синтез крупномолекулярных клеточных компонентов, таких, как полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки, липиды, а также некоторых их биосинтетических предшественников из более простых соединений. Анаболические процессы происходят с потреблением энергии. Процессы катаболизма и анаболизма происходят в клетках одновременно, неразрывно связаны друг с другом и являются обязательными компонентами одного общего процесса — метаболизма, в котором превращения веществ теснейшим образом переплетены с превращениями энергии. Катаболические и анаболические реакции различаются, как правило, локализацией в клетке. Например, окисление жирных кислот до углекислого газа и воды осуществляется с помощью набора митохондриальных ферментов, тогда как синтез жирных кислот катализирует другая система ферментов, находящихся в цитозоле. Именно благодаря разной локализации катаболические и анаболические процессы в клетке могут протекать одновременно. При этом все превращения органических веществ, процессы синтеза и распада взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогормональными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. В организме человека не существует самостоятельного обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Все превращения объединены в целостный процесс метаболизма, допускающий также взаимопревращения между отдельными классами органических веществ. Подобные взаимопревращения диктуются физиологическими потребностями организма, а также целесообразностью замены одних классов органических веществ другими в условиях блокирования какого-либо процесса при патологии.
На второй стадии катаболизма продуктами химических реакций становятся еще более простые молекулы, унифицированные для углеводного, белкового и липидного обмена. по своему типу (гликолиз, катаболизм аминокислот, β-окисление жирных кислот соответственно). Принципиальным является то, что на второй стадии катаболизма образуются продукты, которые являются общими для обмена исходно разных групп веществ. Эти продукты представляют собой ключевые химические соединения, соединяющие разные пути метаболизма. К таким соединениям относятся, например, пируват (пировиноградная кислота), образующийся при распаде углеводов, липидов и многих аминокислот, ацетил-КоА, объединяющий катаболизм жирных кислот, углеводов и аминокислот, a-кетоглутаровая кислота, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота), фумарат (фумаровая кислота) и сукцинат (янтарная кислота), образующиеся при трансформации аминокислот. Продукты, полученные на второй стадии катаболизма, вступают в третью стадию, которая известна как цикл трикарбоновых кислот (терминальное окисление, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). На третьем этапе ацетил-КоА и некоторые другие метаболиты, например α-кетоглутарат, оксалоацетат, подвергаются окислению в цикле ди- и трикарбоновых кислот Кребса. Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н+ и ФАДН2. Именно в ходе второй и третьей стадий катаболизма освобождается и аккумулируется в виде АТФ практически вся энергия химических связей подвергнутых диссимиляции веществ. При этом осуществляется перенос электронов от восстановленных нуклеотидов на кислород через дыхательную цепь, сопровождающийся образованием конечного продукта – молекулы воды. Транспорт электронов в дыхательной цепи сопряжен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.
В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма. Тем не менее, только часть получаемой при окислении белков, жиров и углеводов энергии используется для синтеза АТФ, другая, значительно большая, превращается в теплоту. Так, при окислении углеводов 22, 7% энергии химических связей глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77, 3% в виде тепла рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используемая в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов в конечном счете тоже превращается в теплоту. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.
Общий баланс энергии организма определяют на основании калорийности вводимых пищевых веществ и количества выделенного тепла, которое может быть измерено или рассчитано. При этом надо учитывать, что величина калорийности, получаемая при лабораторной калориметрии, может отличаться от величины физиологической калорической ценности, поскольку некоторые вещества в организме не сгорают полностью, а образуют конечные продукты обмена, способные к дальнейшему окислению. В первую очередь это относится к белкам, азот которых выделяется из организма главным образом в виде мочевины, сохраняющей некоторый потенциальный запас калорий. Очевидно, что калорическая ценность, дыхательный коэффициент и величина теплообразования для разных веществ различны. Физиологическая калорическая ценность (в ккал/г) составляет для углеводов — 4, 1; липидов — 9, 3; белков — 4, 1; величина теплообразования (в ккал на 1 литр потребленного кислорода) для углеводов составляет 5, 05; липидов — 4, 69; белков — 4, 49.
Процесс анаболизма по аналогии с катаболическими процессами также проходит три стадии. При этом исходными веществами для анаболических процессов служат продукты второй стадии и промежуточные соединения третьей стадии катаболизма. Таким образом вторая и третья стадии катаболизма являются в то же время первой, исходной стадией анаболизма и химические реакции, протекающие в данном месте и в данное время, выполняют по сути двойную функцию. С одной стороны, они являются основой завершающего этапа катаболизма, а с другой — служат инициацией для анаболических процессов, поставляя вещества-предшественники для последующих стадий ассимиляции. Подобным образом, например, начинается синтез белка. Исходными реакциями этого процесса можно считать образование некоторых a-кетокислот. На следующей, второй стадии в ходе реакций аминирования или трансаминирования эти кетокислоты превращаются в аминокислоты, которые на третьей стадии анаболизма объединяются в полипептидные цепи. В результате ряда последовательных реакций происходит также синтез нуклеиновых кислот, липидов и полисахаридов. Тем не менее следует подчеркнуть, что пути анаболизма не являются простым обращением процессов катаболизма. Это связано прежде всего с энергетическими особенностями химических реакций. Некоторые реакции катаболизма практически необратимы, поскольку их протеканию в обратном направлении препятствуют непреодолимые энергетические барьеры. Поэтому в ходе эволюции были выработаны другие, специфические для анаболизма реакции, где синтез олиго- и полимерных соединений сопряжен с затратой энергии макроэргических соединений, прежде всего – АТФ.
Статья добавлена 31 мая 2016 г.
Что такое конечные продукты обмена
Цель урока: представлять схему обмена питательных веществ в организме, значение воды и минеральных веществ для нормальной жизнедеятельности, общую характеристику обмена энергии, основной обмен и рабочую прибавку, пути повышения теплопродукции, знать роль витаминов их классификацию и возможные заболевания.
План изложения нового материала
1. Общая характеристика обмена веществ и энергии
2. Виды обмена веществ: водно-солевой обмен, белков, углеводов, жиров
4. Распад и окисление питательных веществ
Общая характеристика обмена веществ и энергии
В организм человека поступают вещества (белки, жиры, углеводы), витамины, вода и минеральные соли. Кислород воздуха проникает в кровь через легкие, частично — через кожу. Они необходимы клеткам и тканям, в которых происходят биохимические процессы, образуются специфические вещества (полезные и вредные) и энергия Продукты обмена веществ (экскреты) выводятся через почки, легкие, кожу и органы желудочно-кишечного тракта.
Обмен воды и минеральных солей.
Обмен воды. На долю воды в организме приходится в среднем 65-70% массы тела. В разных органах процент воды отличается.
в головном мозге около 95%
Вода выполняет жизненно важные функции:
1) растворитель веществ для метаболитических процессов
2) с водой в организм поступают минеральные вещества, водорастворимые витамины
3) участвует в терморегуляции, выделяясь с потом
4) участвует в биохимических процессах
регулирует кислотность и осмотическое давление крови, проводят импульсы
процессы возбуждения и торможения
поддерживает водно-солевой обмен влияет на работу мышц, миокарда, проводит нервные импульсы
картофель,греча,яблоки,абрикосы, курага, хлеб, мясо
процессы возбуждения и торможения
сердечнососудистую систему, передача нервных импульсов в синапсах, в гемостазе
молочные продукты, яйца, греча,горох,лук
сердечнососудистые, костной системы
зерновые и бобовые продукты
кроветворение, образование гемоглобина, процесс дыхания
глухота, деформация суставов
образование гормонов щитовидной железы
морская рыба и морские продукты питания, салат иодированный(красный),шампиньоны
построение зубов, костей
морские продукты, чай,изюм, тыква,просо,орех
для функции половых желез, кроветворения, в состав ферментов
аллергия, инфекционные болезни, пятна на ногтевых пластинках
кроветворения, тканевого дыхания, образование коллагена, меланина, в состав ферментов
мясо,рыба, продукты моря,греча,овсянка,картофель,орех
анемия, облысение, дерматозы
влияет на выработку иммунитета,задерживает развитие онкоклеток, для образования семенной жидкости
морская рыба и морские продукты, печень,мясо, яйца,дрожжи,подсолнух
регулирует обмен холестерина,образование инсулина
нарушение функции ногтей, волос,кожи,костей
для построение костей, эмали,половых гормонов,ЖВС,
остеопороз, эрозия и рак женских половых органов
для щитовидной железы, ЦНС(успокаивает
сердечнососудистую систему, снижает уровень холестерина, улучшает зрение
сахарный диабет, атеросклероз
кроветворение,образование витаминаВ12,всостав ферментов,
кроветворение,ЖВС,снижает артериальное давление крови,
чечевица, бобовые,груша, кукуруза,
влияет на иммунитет
бактерицидное,противовоспалительное,вяжущее действие, как антибиотик
«Жизнь — есть способ существования белковых тел» Ф.Энгельс. Все живое состоит из азотсодержащих веществ белков. Это полимеры-полипептиды, состоящие из мономеров- аминокислот (10 являются заменимыми, 10 незаменимыми).
Заменимые аминокислоты могут образовывать из других аминокислот, незаменимые должны поступать с пищей. Белки пищи, содержащие полный набор аминокислот, называются полноценными животного происхождения. Отсутствие в пищевом рационе даже одной аминокислоты приводит к заболеваниям.
1)пластическая, входят в состав всех клеток, тканей
5)специфические функции (актин и миозин в мышечной ткани выполняют сократительную, фибриноген сыворотки крови — свертывающую, иммуноглобулины крови — защитную и т.д.
Белки не депонируются в организме и при их дефиците происходит разрушение белков, они участвуют преимущественно в пластическом обмене. Конечный распад белков приводит к образованию воды, углекислого газа и аммиака, который затем преобразуется в мочевину.
2.пластическая функция- излишнее количество углеводов превращается в жиры, жирные кислоты
Конечные продукты выводятся через почки вода и легкие (С02).При недостатке глюкозы в крови возникает обморок. Больше других органов в глюкозе нуждается головной мозг.
Употребление большого количества жиров приводит к ожирению, образованию бляшек в сосудах и развитию атеросклероза, нарушению кровотока, образованию камней в желчных путях. Жиры могут синтезироваться из белков и углеводов.
3) гормональная- половые гормоны стероидного происхождения, жироподобные вещества
4) в организм поступают жирорастворимые витамины (A, D, Е, К);
6)источник воды-при окислении 100г жира образуется 118 мл. воды.
Витамины делятся на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые витамины поступают в организм с жирами пищи, без которых невозможно их всасывание. Обозначаются витамины латинскими буквами и имеют название. Жирорастворимые витамины A, D, Е, К. Водорастворимые витамины группы В, С.
таблица 14 Витамины
на рост,выработку родопсина
куриная слепота, ксерофтальмия
ультрафиолетовое излучение,яйца,масло,молоко,рыбий жир
злаки, масло, зеленые овощи, шпинат
противостерильный, от бесплодия,на половую систему
крапива,образуется в толстом кишечнике,шпинат, капуста
антицинготный,повышает сопротивляемость к инфекциям, простуде,на построение коллагена
укрепляет стенку капилляров
синтезируется в кишечнике,мясо,печень,яйца,дрожжи
пеллагра(три Д) дерматит,диарея,деменция. анемия
влияет на нервную систему
синтезируется в кишечнике
синтезируется в желудке,содержится в печени,мясе,яйцах
антианемический,влияет на кроветвореие
синтезируется в толстом кишечнике
В продуктах питания часто находятся провитамины, которые в организме превращаются в активные витамины, например, каротин моркови в ретинол.
Распад и окисление органических веществ в клетках
Для жизнедеятельности организма постоянно требуется энергия. Она образуется при распаде органических соединений — в основном углеводов и жиров, в меньшей степени — белков. Белки нужны организму человека для обеспечения анаболических процессов. Энергия выделяется при разрушении химических связей.
1.Теплопроведение— это отдача тепла через непосредственное соприкосновение тела человека с другими физическими телами (например, одеждой, водой). (15 %)
2.Излучение—это отдача тепла в окружающую среду поверхностью тела посредством инфракрасных волн.( воздух аудиторий нагревается) ( 66%)
Конвекция— способ отдачи тепла при контакте тела с движущимися потоками воздуха.
Регуляция обмена веществ
Терминология по теме «Пищеварительная система, обмен веществ»
Рег itoneum – брюшина
Экстраперитонеальное положение-орган покрыт брюшиной с одной стороны
Перитонит- воспаление брюшины
гомеостаз-постоянство внутренней среды организма
гипогликемия-пониженный уровень сахара в крови