Обмен белков, его возрастные особенности. Регуляция белкового обмена. Белковый обмен в организме человека

Интенсивные процессы белкового синтеза происходят ещё в периоде внутриутробного развития. Вначале они осуществляются под влиянием регуляторных факторов материнского организма. После рождения синтез белка продолжается под влиянием соматотропина ребёнка. Поэтому в здоровом растущем организме азотистый баланс всегда положителен. Относительная величина положительного азотистого баланса достигает максимума в первые три месяца жизни. Во многом его обеспечивает интенсивная секреция соматотропина. Также в организме ребёнка образуется относительно больше инсулина, чем у взрослых. Инсулин способствует обеспечению энергетических затрат, необходимых для биосинтеза белковых структур и усиливает проникновение аминокислот в клетку.

У детей первых лет жизни мочевинообразование (из продуктов азотистого обмена) происходит менее интенсивно, чем у взрослых. Это обусловлено несовершенством мочевинообразовательной функции печени у детей младшего возраста. Аммиак, наоборот, выделяется с мочой у них в относительно большем количестве, чем у взрослых. Креатинин (продукт обмена в мышцах) выделяется с мочой у детей в меньших количествах. Это обусловлено относительно слабым развитием у них мышечной системы.

В растущем организме ребёнка белки используются для пластических целей только при достаточном количестве других ингредиентов (жиров, углеводов), а также при достаточной общей калорийности пищи. При низкой калорийности большая часть белков пищи используется для удовлетворения энергетических потребностей. Одновременно необходимо поступление в организм достаточного количества витаминов, которые являются коферментами белкового обмена.

Потребность детского организма в питательных веществах определяется значительным числом факторов, из которых многие плохо поддаются учёту. Поэтому в ряде случаев обменные процессы, обусловливающие трансформацию потребностей, перекосы гормонального статуса, меняются. Так, например, недоношенным с массой тела ниже 1,5 кг рекомендуется приблизительно 3,7 г/кг белка в сутки. В то же время в зрелом женском молоке содержится не более 2-2,6 г/кг белка.

У здорового ребёнка до 3 месяцев потребность в белках составляет 2,5 г/кг в сутки. Начиная с 4-5 месяцев потребность в белках увеличивается (динамика указана в таблице).

Возрастные изменения суточной потребности в белках

Возраст

Суточная потребность в белках

4-6 месяцев

7-12 месяцев

11-13 лет (мальчики)

11-13 лет (девочки)

14-17 лет (юноши)

14-17 лет (девушки)

взрослые

После 3 лет потребность в белках на единицу массы тела постепенно уменьшается. Усвоение азота организмом зависит не только от количества, но и от аминокислотного состава. Ребёнку необходимо приблизительно в 6 раз больше аминокислот, чем взрослому. Особенно велика потребность в лейцине, фенилаланине, лизине, валине, треонине; для детей первых 3 месяцев жизни – в цистине; для детей до 5 лет – гистидине.

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ

ЖИРОВОГО И УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Возрастные особенности регуляции жирового обмена

У детей младшего возраста отмечается неустойчивость регуляции жирового обмена и быстрая истощаемость жировых депо. В периоды усиленного роста и полового развития нередко наблюдается исхудание, обусловленное повышенной продукцией соматотропина и гормонов щитовидной железы. Лёгкая истощаемость жировых депо зависит от повышенного тонуса симпатического отдела нервной системы. В грудном возрасте ребёнок должен получать 6,5-5,5 г жиров на 1 кг массы тела, в дошкольном – 4,0-3,5 г/кг, в школьном – 2,5-3 г/кг веса. Избыток жиров вреден, так как легко может привести к ацидозу.

Жиры являются одним из основных источников энергии среди питательных веществ. В первом полугодии жизни за счёт жиров покрывается приблизительно 50 % всей суточной калорийности, у детей от 6 месяцев до 4 лет – 30-40 %, у детей школьного возраста – 25-30 %, у взрослых – 40 %.

Регуляция основного обмена осуществляется нейрогуморальными механизмами. Разностороннее действие на жировой обмен оказывают инсулин, гормоны щитовидной, половых желез и коры надпочечников.

Возрастные особенности регуляции углеводного обмена

Регуляция углеводного обмена в детском организме отличается большой лабильностью (особенно в периоды новорождённости и раннего детства). Это объясняется несовершенством нейроэндокринных механизмов. Чем меньше возраст ребёнка, тем слабее выражена у него пищевая гипергликемия. Это указывает на повышенную выносливость детей при углеводистой нагрузке. Углеводный обмен у детей отличается высокой усваиваемостью углеводов (98-99 %), независимо от способа вскармливания.

Расщепление углеводов в организме ребёнка усилено в связи с большими энергетическими тратами и интенсивными процессами синтеза различных веществ. Образование углеводов в организме ребёнка из белков и жиров (гликогеногенез) ослаблено по сравнению с организмом взрослого. Это связано с тем, что непрерывное увеличение массы тела ребёнка требует усиленного расхода белков и жира. Углеводы в организме ребёнка депонируются в значительно меньшем количестве, чем в организме взрослого, и эти депо легко истощаются. За счёт углеводов в грудном возрасте покрывается 35 %, в последующие годы – 50-60 % всей калорийной потребности.

Мобилизация внутренних углеводных ресурсов для поддержания необходимой интенсивности углеводного обмена при выполнении физических упражнений у детей происходит хуже, чем у взрослых. Это связано с возрастной динамикой секреции инсулина и глюкагона. В детском и молодом возрасте в поджелудочной железе преобладают большие островки, в состав которых входят бета-клетки, продуцирующие инсулин. В старческом возрасте много островков малого размера, состоящих из альфа-клеток, продуцирующих глюкагон. Поэтому в детском и молодом возрасте преобладает секреция инсулина, в старческом – глюкагона.

Потребность детей в углеводах на протяжении 1 года жизни составляет приблизительно 13 г/кг. Наибольшая потребность в углеводах свойственна детям от 1 года до 3 лет (16 г/кг). Начиная с 4 лет (до 6 лет) потребности в углеводах снижаются до 14 г/кг.

Возрастные особенности суточной потребности в углеводах

Возраст

Суточная потребность в углеводах

11-13 мальчики

11-13 девочки

14-17 юноши

14-17 девушки

Взрослые

ВОДНЫЙ ОБМЕН У ДЕТЕЙ

Содержание воды в тканях грудного ребёнка составляет 3/4 веса (у взрослых – 3/5). С возрастом содержание воды в тканях снижается. Существует связь между энергией роста и содержанием воды в тканях. Суточная весовая прибавка у ребёнка грудного возраста составляет 25 г. Она состоит из: воды – 18 г, белка – 3 г, жира – 3 г, солей – 1 г и небольшого количества гликогена. Обилие воды в тканях является необходимым и постоянным условием, обеспечивающим возможность быстрого роста ребёнка. Избыточное введение воды в организм ребёнка раннего возраста (в отличие от взрослого) не увеличивает диурез. Избыток воды выводится через кожу и лёгкие, за счёт относительно большой поверхности тела и более интенсивной вентиляции. Суточная потребность в воде: 1 год – 800 мл; 2-4 года – 950 мл; 5-6 лет – 1200 мл; 7-10 лет – 1350 мл; 11-14 лет – 1500 мл (соответствует норме взрослого человека).

У детей вода в кишечнике всасывается значительно быстрее, чем у взрослых. Выпитая ребёнком вода проходит путь из кишечника в сосудистую систему и из неё обратно в кишечник не менее 3-5 раз. При таком круговороте у ребёнка, получившего 1 л жидкости, водный обмен составляет от 3 до 5 л.

Из организма около 60 % воды выводится почками, 33 % – кожей и лёгкими, 6 % – кишечником и около 2 % жидкости задерживается.

Водный обмен зависит от целого комплекса причин. Так, углеводистое питание может приводить к задержке воды в организме. Аналогичные явления могут быть при избыточном поступлении в организм минеральных солей.

Выведение мочи у грудных детей относительно массы тела больше, чем у взрослых. На выведение одного и того же количества мочевины, мочевой кислоты, креатинина, ионов затрачивается в 2-3 раза больше воды, чем у взрослых. Соответственно суточная потребность детей в воде больше, чем у взрослых. При прекращении поступления жидкости новорождённый полностью потерял бы весь объём внеклеточной жидкости в течение 5, а взрослый – в течение 10 суток.

У новорождённых и грудных детей не развито чувство жажды, этим объясняется их склонность к дегидратации.

Организм ребёнка должен получать в нужном количестве минеральные вещества, особенно велика у него потребность в ионах Na, K, Ca, Mg. Ионный состав внутренней среды остаётся постоянным во все возрастные периоды.

Постоянство осмотической концентрации, ионного состава и объёма жидкостей внутренней среды обеспечиваются осморегулирующими, ионорегулирующими и волюморегулирующими рефлекторными механизмами. Особенно интенсивно возрастные изменения этих механизмов происходят в течение первого года жизни.

Белковый обмен организма жестко зависит от условий питания, так как в организме нет запасов белка (они не могут эффективно депонироваться). Для обеспечения устойчивости роста организм должен постоянно снабжаться белками.

Источником синтеза белков служат аминокислоты экзогенного и эндогенного происхождения. Определенные аминокислоты (незаменимые) не могут образовываться в результате эндогенных трансформаций, но они необходимы для синтеза.

Источником энергии служат углеводы, жиры, а при их недостатке - белки. В случае недостаточного поступления с пищей углеводов и жиров для обеспечения энергетических нужд, аминокислоты вместо включения в белки, будут расщепляться до субстратов.

Необходимо помнить, что обеспечение организма белками из нескольких источников может приводить к полиэтиологичности нарушений белкового обмена.

В нормальных условиях в процессе переваривания белки распадаются на олигопептиды и аминокислоты. Оптимальную рН для расщепления пептидов пепсином обеспечивает соляная кислота желудка. Протеинкиназы расщепляют специфические пептидные связи. В щелочной среде кишечника трипсин, хемотрипсин и карбоксипептидаза поджелудочной железы гидролизуют протеазы и пептоны до пептидов и аминокислот. Другие пептидазы кишечного сока обеспечивают переваривание аминокислот.

Некоторые белки в минимальных количествах могут абсорбироваться в неизменном виде: продукты гидролиза, некоторые аминокислоты и пептиды.

Аминокислоты попадают в печень по системе воротной вены, затем распределяются в других тканях и участвуют в восстановлении функциональных белков организма (альбумины, гемоглобин, гормоны и др.). Излишки аминокислот дезаминируются, азотосодержащая часть превращается в печени в мочевину и экскретируется почками. Углерод аминокислот, как жиров и углеводов, окисляется. Часть аминокислот относится к гликогенным, другая - к кетогенным.

Известно, что биологическую ценность белков определяет эффективность их утилизации. Белки с высокой биологической ценностью (напр., незаменимые аминокислоты) отличаются количественными характеристиками и распределением, благоприятными для ресинтеза тканей организма и небольших затрат энергии. При белковой недостаточности белки мышц могут разрушаться, становиться источником для образования ферментов и обеспечения потребностей тканей мозга.

На белки приходится около 20% от массы тела взрослого человека. Составляющие их аминокислоты относятся к незаменимым питательным веществам, участвующим в образовании протоплазмы клеток. Вид, число и строение аминокислот определяют характеристики белковой молекулы. Все аминокислоты делятся на незаменимые, заменимые и условно-незаменимые.

Десять аминокислот (треонин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, триптофан, фенилаланин, метионин, гистидин и аргинин ) считаются незаменимыми для детей первого года жизни. Кроме того, цистин итаурин незаменимы для детей с низкой массой тела при рождении .

Для здорового взрослого человека незаменимыми являются восемь аминокислот: треонин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, триптофан, фенилаланин, метионин .

Очень важно, что аминокислотная недостаточность возникает не только при недостатке одной или нескольких незаменимых аминокислот, но и при нарушении количественных соотношений между незаменимыми аминокислотами, поступающими в организм. Эти нарушения могут возникнуть при однообразном питании или недостатке аминокислот.

Отдельную группу аминокислот составляют полунезаменимые (условно незаменимые) аминокислоты. Условно-незаменимыми эти кислоты называются потому, что, несмотря на то, что они синтезируются в организме, при патологических состояниях и заболеваниях их дефицит во внутренней среде может развиться сравнительно быстро. К полунезаменимым аминокислотам относятся: глутамин (необходим для синтеза нуклеотидов, белков скелетных мышц, образования аммиака в почках и глюконеогенеза в гепатоцитах); аргинин (является субстратом для синтеза контринсулярных гормонов, инсулина, необходим для синтеза протеинов). Заменимые аминокислоты могут быть синтезированы в организме, поэтому они необязательно должны содержаться в диете.

Метаболизм организма – сложная и многоуровневая система, он базируется на потреблении с пищей и трансформации в организме белков, а также углеводов и жиров, а также витаминов, минералов и многих других компонентов. Если питание не сбалансировано по определенным компонентам, до определенного уровня организм выравнивает этот дисбаланс за счет использования иных компонентов. Так, тесно взаимосвязаны жировой белковый обмен , при дефиците жиров для энергетических нужд могут использовать белки тела. Не менее значим и углеводно-жировой обмен, при избыточном потреблении углеводов, в теле они переходят в жировые молекулы, откладываясь про запас. Почему же нельзя длительно потреблять несбалансированную пищу?

Жировой белковый обмен: особенности

Белки являются основным строительным материалом в организме для клеток, белковых молекул, ферментов, антител и многих иных необходимых веществ. Жиры также выполняют строительные функции, но наряду с этим они также еще и основной источник энергии для тела. Жировой и белковый обмен тесно связаны между собой, дефицит тех или иных компонентов приводит к сбоям метаболизма. Если в организме имеется избыток белка, он не может трансформироваться в жиры с виллу особенностей молекул. Белковая нагрузка ложится на почки и печень, при этом жиры выполняют основные энергетические функции. Если же в организме существует дефицит жиров для получения энергии, тогда в ход могут идти белки для получения энергии. В этом случае жировой, белковый обмен становится несовершенным, так как белки не самое лучшее топливо для тела. Прежде всего, при сгорании одного грамма белка получается в несколько раз меньше энергии, чем такого же количества жира. Кроме того, использование белков в качестве топлива приводит к образованию достаточно большого количества промежуточных и токсичных соединений, отравляющих организм. Поэтому важно, чтобы в организм поступало достаточное количество и белков, и жировых молекул.

Углеводно-жировой обмен: особенности метаболизма

Не менее важен и полноценный углеводно-жировой обмен , так как углеводы также дают достаточно энергии для тела и тесно связаны с образованием и расщеплением жиров. Избыточное поступление в организм глюкозы с превышением ее концентрации в плазме крови, приводит к усилению синтеза из нее жиров с отложением их про запас. Поэтому у людей, которые потребляют много сладостей, нарушается углеводно-жировой обмен с формированием избыточного веса, страдают эндокринные функции и обмен веществ. Если же глюкозы в организме критически мало, запускаются процессы липолиза, жировые молекулы претерпевают целый ряд процессов, при которых организм синтезирует глюкозу для расходования на нужды тела.

Однако, процесс расщепления жиров с образованием из них глюкозы также не лишен недостатков. В процессе метаболизма образуются промежуточные продукты, которые при недостаточной активности пени и ферментных систем могут приводить к расстройству обменных процессов и страданию самочувствия. Поэтому, углеводно-жировой обмен должен поддерживаться на оптимальном уровне за счет равномерного поступления и углеводных компонентов пищи и жировых. Совершенно недопустимо в питании ограничивать одни вещества за счет повышения количества других. Не стоит ограничивать потребление жиров за счет усиления белкового питания, равно как нельзя и ограничивать количество углеводов ниже физиологических норм.

Для того, чтобы поддерживать метаболические процессы на физиологическом уровне, необходимо придерживаться суточных норм по потреблению как белков, углеводных компонентов и жировых, так и по калорийности. В этом случае всех поступающих с пищей веществ хватит для осуществления полноценного метаболизма и не будет происходить перекосов в синтезе и расщеплении тех или иных необходимых телу компонентов.

Общая характеристика

Глава 28. Обмен веществ и энергии

Обмен веществ (метаболизм) - одно из базовых свойств живого организма. Суть его в постоянном поступлении и выведении из организма различных веществ. В организм человека поступает кислород, вода, органические и неорганические вещества. Сложные органические вещества, поступающие в организм, расщепляются до простых веществ, всасываются и поступают в клетки, где часть подвергается распаду и окислению до воды углекислого газа, аммиака, мочевины, молочной кислоты, обеспечивая организм энергией - реакции диссимиляции, или энергетического обмена (катаболизма) .

Другая часть поступивших веществ является строительным материалом для реакций ассимиляции, или пластического обмена (анаболизма). Из организма удаляются углекислый газ, продукты обмена, выделяется энергия.

Реакции ассимиляции и диссимиляции протекают одновременно и взаимосвязано. Синтез веществ требует энергии, которая образуется в реакциях энергетического обмена, а для реакций энергетического обмена нужны ферменты, синтезируемы в результате ассимиляции.

Обмен веществ зависит от выполняемой работы, от возраста͵ от состояния человека. В период роста преобладают реакции пластического обмена, в период старения реакции катаболизма. Регуляция осуществляется с помощью нервной системы и желœез внутренней секреции.

Белки составляют около 25% от массы тела. В пище различают белки растительного и животного происхождения, всœе они состоят из 20 видов аминокислот, из которых 10 являются незаменимыми - не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать вместе с пищей.

Учитывая зависимость отаминокислотного состава белки делят на две группы: полноценные , содержащие всœе виды аминокислот и неполноценные . Растительные белки чаще неполноценные, в них могут отсутствовать некоторые аминокислоты, в связи с этим пища вегетарианцев должна быть разнообразной.

Под действием ферментов пищеварительного тракта (пепсина, трипсина, химотрипсина, эрепсина) белки гидролизуются до аминокислот, которые всасываются в кровь и транспортируются в клетки. В отличие от углеводов, накапливаться ʼʼпро запасʼʼ аминокислоты не могут, часть из них вступает в реакции ассимиляция, клетки организма непрерывно синтезируют белки, необходимые для нормальной жизнедеятельности, а избыток аминокислот подвергается диссимиляции, полное окисление аминокислот и белков происходит до СО 2 , Н 2 О и NH 3 . Аммиак ядовит и выводится из клеток в кровь. В печени превращается в менее ядовитую мочевину, которая удаляется из организма через мочевыделительную систему. (Животные с удаленной печенью погибают из-за накопления в организме аммиака). При полном окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж.

При положительном азотистом балансе в организм поступает больше азота͵ чем выделяется, к примеру, во время роста; при отрицательном балансе - наоборот. Выведение 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. Суточная потребность в белке 50-150 ᴦ. При избытке белки превращаются в углеводы и жиры. Синтезироваться из углеводов и жиров не могут.

В регуляции белкового обмена играют важную роль некоторые гормоны, к примеру, тироксин, который вызывает расщепление белков и превращение их в углеводы; соматотропный гормон усиливает биосинтез белков организмом.

Белковый обмен - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Белковый обмен" 2017, 2018.

- Белковый обмен и печень.

Lll. Участие печени в обменных процессах. Функциональная роль печени. Печень играет колоссальную роль в жизнедеятельности организма. Число её функций исчисляется многими десятками. Ограничимся перечислением некоторых из них. l. Печень как экскреторная... .

- Белковый обмен

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ Микрофлора кишечника. В кишечнике человека содержится более 400-800 различных видов бактерий. Каждому из отделов ЖКТ присуща своя микрофлора. В полости рта – стафилококки, стрептококки, энтерококки, простейшие. В желудке и тонком...

Белки вносят незначительный вклад в энергетику мышечной деятельности, поскольку обеспечивают только 10-15 % общего энергопотребления орга­низма. Тем не менее они играют важную роль в обеспечении сократительной функции скелетных мышц и сердца, в формировании долговременной адаптации к физическим нагрузкам, создании определенного композици­онного состава мышц.

Физические нагрузки вызывают изменения в процессах синтеза и рас­пада белков в тканях, особенно в скелетных мышцах и печени, степень вы­раженности которых зависит от интенсивности и длительности физических нагрузок, а также от тренированности организма. Изменение внутриткане­вого обмена белков определяют обычно по концентрации в крови отдель­ных незаменимых аминокислот, которые в организме не синтезируются и образуются при распаде тканевых белков. В качестве специфического по­казателя распада сократительных белков актина и миозина используется 3-метилгистидин.

Однократные физические нагрузки вызывают угнетение синтеза белка и усиление их катаболизма. Так, например, при беге на тредмиле в тече­ние часа скорость синтеза белка в печени снижалась на 20 %, а при пре­дельной работе - на 65 %. Такая закономерность наблюдается и в скелет­ных мышцах. Под воздействием физических нагрузок усиливается распад мышечных белков (преимущественно структурных), хотя отдельные виды нагрузок усиливают распад и сократительных белков.

При систематических физических нагрузках в мышцах и других тканях активируется адаптивный синтез белка, увеличивается содержание струк­турных и сократительных белков, а также миоглобина и многих ферментов. Это приводит к увеличению мышечной массы, поперечного сечения мы­шечных волокон, что рассматривается как гипертрофия мышц. Увеличение количества ферментов создает благоприятные условия для расширения энергетического потенциала в работающих мышцах, что, в свою очередь, усиливает биосинтез мышечных белков после физических нагрузок и улуч­шает двигательные способности человека.

Нагрузки скоростного и силового характера усиливают в большей сте­пени синтез миофибриллярных белков в мышцах, а нагрузки на выносли­вость - митохондриальных ферментов, обеспечивающих процессы аэроб­ного синтеза АТФ. Тип физической нагрузки (плавание, бег) также во мно­гом определяет величину изменений белкового синтеза.

Адаптационные изменения обмена белков при мышечной деятельнос­ти изучались А.А. Виру, В.А. Рогозкиным, Н.Н. Яковлевым и другими уче­ными, которые пришли к заключению, что под влиянием тренировки в ске­летных мышцах происходит адаптивная активация всех основных звеньев синтеза белка , приводящая к общему увеличению клеточного белоксинтезирующего потенциала. В индукции адаптивного синтеза белка при трени­ровке важная роль принадлежит гормонам: глюкокортикоидам, адренали­ну, соматотропину, тироксину, инсулину. Они участвуют в обеспечении пе­рехода срочных адаптивных реакций в долговременную адаптацию.

Н.Н. Яковлевым обобщены возможные пути адаптивного протеиносин-теза в мышцах под влиянием систематической мышечной деятельности (рис. 100). Начало биохимической адаптации связано с повышением активности ряда ферментов и увеличением количества энергетических субстратов. Усиление энергетического обмена ведет к образованию мета­болитов - индукторов белкового синтеза на генетическом уровне. Индук­торами могут служить АДФ, АМФ, креатин, некоторые аминокислоты, цик­лический АМФ и др. Повышение активности генома вызывает усиление процессов трансляции либо синтеза структурных сократительных или фер­ментативных белков, что, в свою очередь, обеспечивает высокую функци­ональную активность мышц тренированного организма при выполнении мышечной работы.

Существенный вклад в энергетику мышечной деятельности, особенно длительной, вносят аминокислоты - продукты распада эндогенных белков. Их количество в тканях во время выполнения длительной физической ра­боты может увеличиваться в 20-25 раз. Эти аминокислоты окисляются и восполняют АТФ либо вовлекаются в процесс новообразования глюкозы и способствуют поддержанию ее уровня в крови, а также уровня гликогена в печени и скелетных мышцах.