Середня загальноосвітня школа № 117
Південно-Західного округу м. Москви
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ:
"ВУГЛЕВОДИ, жири і білки - ДЖЕРЕЛО ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ЛЮДИНИ І ТВАРИН "
Робота учня
9 класу" А "
КОЗЛОВА
Дмитра Олександровича
1998
План
I. Введення
II. Значення травлення для життєдіяльності організму
1. Організм - єдине ціле
2. Травна система
III. Вуглеводи
1. Загальні властивості вуглеводів
2. Властивості моносахаридів (глюкоза)
3. Властивості дисахаридів (сахароза, лактоза)
4. Властивості полісахаридів (крохмаль, целюлоза)
5. Вуглеводний обмін
IV. Жири
1. Властивості ліпідів
2. Властивості жирів
3. Жировой обмін
V. Білки
1. Властивості амінокислот
2. Властивості білків
3. Білковий (азотний) обмін
VI. Обмін речовин і енергії
1. Поняття метаболізму
2. Біологічне окислення
3. АТФ (аденозінтріфосфотная кислота)
4. Особливості обміну речовин у дітей
5. Порушення обміну речовин
VII. Висновок
Введення
ХХ століття - століття прогресу, багатьох нововведень в життя людини, а й століттянових хвороб. На перший план виступили такі хвороби, як СНІД,венеричні, психосоматичні та інші недуги, не настільки розповсюдженіу минулому. Але ми якось забули про ще однієї хвороби прогресу. Це --ожиріння і, як не дивно, дистрофія. У природі ми не зустрінемо такихявищ, як надмірна вага, а тим більше, ожиріння. У тваринному світіфактично немає й сліду цього, якщо не брати до уваги домашніхтварини, життя яких безпосередньо пов'язана з людиною. І на це єсвоє пояснення - прогрес у соціальному і економічному житті людини.
У примітивних суспільствах ожиріння, як правило, було дуже рідкіснимявищем. Окремі випадки ожиріння могли пояснюватися серйозними проблемамизі здоров'ям, особливо гормонального характеру. У деяких племенах самевиняткова природа ожиріння дала початок справжньому культу огрядності. Наділі це явище було унікальним. У наступні століття, за часіввеликих цивілізацій, які добре описані в документальних джерелах,ожиріння було здебільшого атрибутом багатих, яким, внаслідок їхжиттєвого рівня, була доступна більш "оброблена" їжа. Багаті вминулому були більш огрядними, ніж бідняки, тому що вони по-іншомухарчувалися. Їх їжа була ближче до природного. Сьогодні ця тенденція змінюється, іймовірність виявити ожиріння в найменш благополучних класах вище,тоді як багаті люди стали стрункішою, оскільки активно стали стежити засвоїм станом здоров'я. Але це лише тільки тенденція, яка не сталаявищем повсюдним. Якщо історія говорить нам, що ожиріння - побічнийпродукт цивілізації (як у випадку з Єгиптом і Римською Імперією), тостає зрозумілим, чому це явище, відоме в США. Незважаючи наактивну пропаганду здорового способу життя, за даними фахівців, 64%американців - занадто гладкі, 20% - страждають ожреніем. "Чи не ця країнадійсно представляє передову модель розвитку цивілізації, вжевступила у фазу свого заходу? "[1].
Я також страждаю ожирінням. Тому я хотів би більше дізнатися пропроцесах, що відбуваються при метаболізмі, з'ясувати причини ожиріння та іншихзахворювань, пов'язаних з неправильним обміном речовин в організмі.
У своїй роботі я хотів би розглянути властивості поживних речовин,що надходять в організм в процесі обміну з навколишнім середовищем. Ці пітальниеречовини можуть бути згруповані у дві категорії: поживні речовини,забезпечують енергію (білки, вуглеводи і жири), і піталеьние речовини, непов'язані із забезпеченням організму енергетичними запасами (клітковина,вода, мінеральні солі, мікроелементи, вітаміни). Роль пітальних речовин,забезпечують енергію, полягає не тільки в тому, щоб дати живомуорганізму енергетичний потенціал, але й служити сировиною для багатьохпроцесів синтезу, який відбувається при створенні та розбудові живогоорганізму. Одночасно я хотів би розповісти про біологічному окисленні,особливості обміну речовин у дитячому організмі, а також патологіях обмінуречовин.
У своїй роботі я використовував різноманітні джерела на російській таанглійською мовами: енциклопедії, монографічні видання, навчальнулітературу, спеціальні словники, список яких подано в бібліографічномусписку.
I. Значення травлення
1. Організм - єдине ціле.
За визначенням, організм - сукупність систем органів, взаємопов'язанихміж собою. Який зв'язок, наприклад, існує між сечовидільноїсистемою та опорно-рухової? На перший погляд, ніякого прямого зв'язку невидно. Однак, насправді, опорно-рухова система захищає органисечовидільної системи від несприятливих дій навколишнього середовища.
Нервова система контролює всі інші системи, а травнасистема робить можливим процес харчування, як необхідна умова длянормального росту організму, його розвитку і життєдіяльності.
Травна система пов'язана з сечовидільної системою, з кровоносноїсистемою, з опорно-руховою системою та іншими. Зв'язки ці не тількиоднобічні (забезпечення поживними речовинами інших систем), а йбагатофункціональні. На травну систему роблять свій впливпрактично всі інші системи людини. Клітин травної системинеобхідний кисень, який їм поставляє кровоносна система, пов'язана,у свою чергу, з усіма без винятку системами організму. А якщотравна система дає будь-які збої, то всі внутрішні і зовнішніоргани людини недоотримують або отримують в надмірно надмірній кількостіречовини, що призводить до патологічних змін цього органу.
Розглянемо докладніше травну систему і сам процес травленнятваринного організму.
2. Травна система
Травна система - це сукупність взаємопов'язаних органів,забезпечують перетравлювання їжі, необхідної для життєдіяльностіорганізму. Всі органи травної системи з'єднані в єдинийанатомічний і функціональний комплекс. Вони утворюють харчової канал,який починається ротовим отвором і закінчується заднім проходом.
Нормальне травлення відбувається за участю всіх органів травленнясистеми. Вся травна система може бути розділена на відділи: 1)сприймає; 2) проводить; 3) власне травний відділ; 4)відділ всмоктування води, резидуального травлення, зворотного всмоктуваннясолей, різних ендогенних компонентів.
Стінки піщевательной системи на всій її довжині складаються з чотирьохшарів: серозної, м'язової, підслизової і слизової оболонок. Серознаоболонка - зовнішній шар травної трубки, яка побудована з пухкоїволокнистої сполучної тканини. М'язова оболонка складається з внутрішньогошару кільцеподібних і зовнішнього шару поздовжніх м'язів. Хвилеподібніскорочення - перистальтика - обумовлені координованої роботою цихм'язів. У шлунку м'язова оболонка представлена трьома шарами: поздовжній
(зовнішній), циркулярний (середній) і внутрішній. Підслизова основа складаєтьсяз соедітельной тканини, яка містить еластичні волокна і колаген. У нійрозташовані нервові сплетення, кровоносні і лімфатичні судини. Тут жеможуть перебувати залози, що виділяють слиз. Слизова оболонка представленазалозистим епітелієм, секретуються в деяких місцях слиз і харчовіферменти. Його клітини розташовані на базальної мембрані, під якоюзнаходяться сполучна тканина і м'язові волокна.
Травлення - це розщеплення поживних речовин, забезпеченихсистемою механічних, фізико-хімічних та хімічних процесів.
Розщеплення більшості органічних компонентів здійснюється піддією гідролітичних ферментів, синтезованих спеціальними клітинами навсьому протязі шлунково-кишкового тракту. Ендогідролази та іншіспеціальні речовини забезпечують розщеплення великих молекул та освітапроміжних продуктів. Подальша обробка їжі здійснюється врезультаті її поступового переміщення по шлунково-кишковому тракту.
Далі ми розглянемо окремо основні компоненти поживнихречовин, які безпосередньо беруть участь у процесі травлення. Це --вуглеводи, жири і білки.
II. Вуглеводи
1. Загальні властивості вуглеводів
Вуглеводи - група органічних речовин загальної формули - Cm H2n On.
Формально Cm (H2O) n - з'єднання вуглецю і води. Осюда і назва: вугле -води.
Основні функції вуглеводів:
1) енергетична (при окисленні простих цукрів, в першу чергу,глюкози організм одержує основну частину необхідної йому енергії);
2) запасаються (такі полісахариди, як крохмаль і глюкоген, відіграють рольджерел глюкози, вивільняючи її в міру необхідності);
3) опорно-будівельна (з хітину, наприклад, побудований панциркомах).
Вуглеводи поділяють на прості або моносахариди, не здатні до гідролізу, іскладні вуглеводи, гідралізующіеся на ряд простих. За кількістю атомів вуглецювуглеводи ділять на тетрозы, пентози, гексози і т.д., а за хімічнимбудовою - це багатоатомних альдегідів-і кетоноспірти - Альдози і Кетози.
Найбільше значення для пітаанія мають гекзози. Складні вуглеводи покількості що виходять при гідролізаціі простих вуглеводів ділять надисахариди, трісахаріди і т.д. і полісахариди, що дають при гідролізі багатоатомів простих вуглеводів. Полісахариди ділять на гомополісахаріди, якідають при гідролізі один вид простих вуглеводів і гетеросахаріди, якідають при гідролізі суміш простих вуглеводів і їх похідних.
2. Властивості моносахаридів.
Моносахариди - безбарвні кристалічні речовини, добре рстворімие вводі, погано - в спирті, нерозчинні в ефірі. Моносахариди - основнийджерело енергії в організмі людини.
Найважливіший моносахарид - глюкоза. Назва походить від грецького --glykys - солодкий. Хімічна формула - C6H12O6. Молекули глюкози виконуютьроль біологічного палива в одному з найважливіших енергегетіческіх процесівв організмі - в процесі гліколізу. У пентозном циклі глюкоза окислюється до
СО2 і води, генеруючи енергію для деяких реакцій. У природі зустрічається
D - глюкоза.
Глюкоза дуже легко окислюється оксидами і гідроксиду важкихметалів. Повне окислення глюкози йде по наступному рівнянню:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6 H2O + 686 ккал.
Значна частина виділеної енергії акумулюється в АТФ. Постійнаджерело глюкози в організмі - глікоген. У розчинах глюкоза існує ввигляді п'яти таутомерних форм -? - і?-глюкопріраноз з шестичленних кільцем,? - і?-глюкофураноз з п'ятичленних кільцем, а також у вигляді відкритої форми звільної альдегідної групою. ? - І?-Форми відрізняються простраственнимрозташуванням полуацетального гідроксиду.
Брак глюкози викликає ацидоз і кетоз. Надлишок - діабет. Нормавмісту в крові - 0,1%.
3. Властивості дисахаридів
Основним представником дисахаридів є сахароза. Молекуласахарози складається з залишків молекули D-глюкози і D-фруктози. Хімічнаформула - C12H22O11. Цукроза - одна з головних вуглеводів в організмілюдини, безбарвна кристалічна речовина. При температурі вище 200є Cрозкладається з утворенням так званих карамель. Цукроза не розчиннав неполярних органічних розчинниках, в абсолютному метанолі і етанолі,помірно розчинна у атілацетате, аніліну, у водних розчинах метанолу іетанолу. Добре розчинна у воді. Цукроза не володіє редуцентнимівластивостями, тому вона стійка до дії лугів, але гідралізуется підвпливом кислот і ферментів сахараз з утворенням D-глюкози і D -фруктози. Зі лужним металами утворює сахарати. Цукроза є однимз основних дисахаридів. Вона гідролізується HCl шлункового соку і сахаразойслизовою оболонкою тонкої кишки людини.
Цукроза входить до складу цукру (99,75%), що використовується для доданняїжі солодкого смаку. Сахарозу також називають буряковим цукром.
Інший представник дисахаридів - лактоза (молочний цукор). Вонаскладається із залишків гелактози і глюкози. Лактоза - важлива складова частинамолока ссавців і людини. Утворюється в процесі лактації в молочнійзалозі із глюкози і є для новонароджених її джерелом. Лактозаполегшує всмоктування кальцію їх кишечнику. Вміст лактози в жіночомумолоці - 7 г/100 мл. У молоці корів і кіз - 4,5 г/100 мл.
4.Свойства полісахаридів
Основним джерелом полісахаридів є крохмаль. Крохмаль - основнийрезервний полісахарид рослин. Утворюється в клітинних органелах зеленихлистя в результаті процесу фотосинтезу. Крохмаль є основною частиноюнайважливіших продуктів харчування. Кінцеві продукти ферментативного розщеплення
- Глюкозо - одна-фосфат - являє собою найважливіші субстрати якенергетичного обміну, так і синтетичних процесів. Хімічна формулакрохмалю - (C6H10O5) n. Переварювання крохмалю в травному трактіздійснюється за допомогою?-амілази слини, дісахаарідаз і глюкоамілазщіткової кайми слизової оболонки тонкої кишки. Глюкоза, яка єкінцевим продуктом розпаду харчового крохмалю, всмоктується в тонкій кишці.
Калорійність крохмалю - 4,2 ккал/г.
Целюлоза. Хімічна формула целюлози (C6H10O5) n, така ж як і укрохмалю. Ланцюги целюлози побудовані в основному з елементарних ланокангідрит-D-глюкози, з'єднаних між собою 1,4 -?-глюкозіднимі зв'язками.
Целюлоза, що міститься в їжі, є одним з основних баластнихречовин, або харчових волокон, що грають надзвичайно важливу роль у нормальномухарчуванні і травленні. Ці волокна не перетравлюються у шлунково-кишковомутракті, але сприяють його нормального функціонування. Вони адсорбуютьна собі деякі токсини, перешкоджають їх всмоктуванню в кишечник.
5. Вуглеводний обмін
Вуглеводний обмін являє собою сукупність процесів перетвореньвуглеводів в організмі людини і тварин.
Процес перетворень вуглеводів починається з перетравлення їх в ротовійпорожнини, де відбувається часткове розщеплення крохмалю під дієюферменту слини - амілази. В основному вуглеводи перетравлюються і всмоктуютьсяв тонкому кишечнику і потім з потоком крові розносяться в тканини і органи, аосновна частина їх, головним чином глюкоза, накопичується в печінці у виглядіглікогену. Глюкоза з кров'ю надходить в ті органи і тканини, де виникаєпотреба в ній, причому швидкість проникнення глюкози в клітинивизначається проникністю клітинних оболонок. В клітини печінки глюкозапроникає вільно, в клітини м'язової тканини проникнення глюкози пов'язано звитратою енергії; під час м'язової роботи проникність клітинної стінкизначно зростає. У клітинах глюкоза зазнає процес перетвореньна молекулярному рівні в процесі біологічного окислення з накопиченняменергії.
Пр окисленні глюкози в пентозном (аеробному) циклі утворюєтьсявідновлений нікотинамід-аденіннуклеотідфосфат, необхідний длявідновлювальних синтезів. Крім того проміжні продукти цього циклує матеріалом для синтезу багатьох важливих дзвінків.
Регуляція вуглеводного обміну в основному здійснюється гормонами іцентральною нервовою системою. Про стан вуглеводного обміну можна судитиза вмістом цукру в крові (у нормі 70-120 мг%). При цукрового навантаженніця величина зростає, але потім швидко досягає норми. Порушеннявуглеводного обміну виникають при різних захворюваннях. Так, принестачі інсуліну настає цукровий діабет, а зниження активностіодного з ферментів вуглеводного обміну - м'язової фосфорілази - веде дом'язової дистрофії.
III. Жири
1. Властивості ліпідів
Ліпіди представляють собою різнорідну групу біоорганічнихз'єднань, загальною властивістю яких є їх нерозчинність у воді іхороша розчинність в неполярних розчинниках. До ліпідів відносятьсяречовини з різним хімічним будовою. Велика їх частина єскладними ефірами спиртів та жирних кислот. Останні можуть бути якнасиченими, так і ненасиченими. Найчастіше до складу ліпідів входитьпальмітііновая, стереатіновая, оленів, лінолівая і ліноленова кислоти.
Спиртами зазвичай є гліцерин і сфінгоцін, а також неторие іншіречовини. До складу молекул складних ліпідів можуть входити й іншікомпоненти.
При приєднання залишку ортофосфорної кислоти утворюються фосфоліпіди.
Стероїди складають зовсім особливу групу ліпідів. Вони побудовані наоснові високомолекулярного спирту - холестеролу. В організмі ліпідивиконують такі функції: 1) будівельну, 2) гормональну,
3) енергетичну, 4)запасатися, 5) захисну, 6) участь у метаболізмі.
2. Властивості жирів
Жири - органічні сполуки, що представляють собою складні ефіритриатомним спирту гліцерину і вищих або середніх жирних кислот.
Срдержітся у всіх тваринних і рослинних тканинах. Загальну формулу жирівможна записати так:
Про
? CH2 - O - C - R
Про
? CH - O - C - R1
Про
? ' CH2 - O - C - R2
Всі природні жири - суміш гліцеридів, не тільки симетричних, тобто зтрьома однаковими залишками жирних кислот, але і змішаних. Симетричнігліцериди зустрічаються частіше у рослинній олії. Тварини жири відрізняютьсявельми різноманітним складом жирних кислот. Жирні кислоти, що входять всклад трігліцірідов, визначають їх властивості. Трігліціріди здатнівступати в усі хімічні реакції, властиві ефірів. Найбільшезначення має реакція омилення, в результаті якої з трігліцірідаутворюється гліцерин і жирні кислоти.
O
CH2-OCR
O CH2OH
CH-OCR + 3 H2O = CHOH + 3 R COOH
O CH2OH жирна кислота
CH2-OCR гліцерин
трігліцірід
Омилення відбувається як при гідролізі, так і при дії кислот аболугів.
Жири - живильна речовина, є обов'язковою складовою частиноюзбалансованого харчового раціону людини. Вони - важливе джерело енергії,який можна розглядати як природний харчової концентрат великийенергетичної цінності, здатний у невеликому обсязі забезпечити організменергією. Середня потреба жирів для людини - 80-100 г на добу. Одинграм жирів при окисленні дає 9,3 ккал. Жири також є розчинникамивітамінів A, D і E. Забезпеченість організму в цих вітамінах залежить віднадходження жирів у складі їжі. З жирами в організм вводиться комплексбіологічно активних речовин, які відіграють найважливішу роль у нормальному жировомуобміні.
3. Жировой обмін.
Жировой обмін являє собою сукупність процесів перетвореньжирів в організмі. Зазвичай розрізняють три стадії жирового обміну: 1)розщеплення і всмоктування жирів у шлунково-кишковому тракті; 2) перетвореннявсмокталася жирів у тканинах організму; 3) виділення продуктів жировогообміну з організму. Основна частина харчових Хирів піддаєтьсяпереварюванню у верхніх відділах кишечнику за участю ферменту ліпази,який виділяється підшлунковою залозою і слизовою оболонкою шлунка. Увнаслідок розщеплення утворюється суміш жирних кислот, ді-імоногліцеридів.
Процесу розщеплення і всмоктування жирів та інших ліпідів сприяєвиділення в кишечник жовчних кислот, завдяки яким жири переходять вемульгованих стан. Частина жирів всмоктується в кишечнику вцілими вигляді. Всмокталася жирні кислоти частково використовуються вслизовій оболонці кишечнику для ресинтезу тригліцеридів і фосфоліпідів, ачастково переходять в кров системи ворітної вени або в лімфатичнісудини.
Кількість нейтральних жирів і жирних кислот в крові не постійно ізалежить від надходження жирів з їжею і від швидкості відкладення жиру в жировихдепо. У тканинах жири розщеплюються під дією різних ліпаз, аутворилися жирні кислоти входять до складу інших сполук
(фосфоліпіди, ефіри холестерину і т.д.) або окислюються до кінцевихпродуктів. Окислення жирних кислот здійснюється декількома шляхами. Частинажирних кислот при окисленні в печінці дає ацетоуксусную і?-оксимаслянаякислоти, а також ацетон. При тяжкому цукровому діабеті кількість ацетоновійтіл в крові різко збільшується. Синтез жирів у тканинах відбувається зез внутрішньої секреції, порушення іннервації тканин,гормональний дисбаланс, пошкодження органів, що забезпечують сталістьвнутрішнього середовища організму. При цьому спостерігаються порушення регуляторноїфункції нервової системи, а також гормональної системи; зрушення вметаболічному гомеостазі організму.
Висновок
Нормальний обмін речовин в організмі, при якому відбуваютьсячисленні складні перетворення білків, жирів, вуглеводів та іншихречовин, і які приходять в організм людини з їжею, має на увазінормальний здоровий спосіб життя людини. Причому, очевидно, при нормальномуобміні речовин мова йде не тільки про кількість споживаної їжі, якою бвисоко або низькокалорійною вона не була, але і про культуру харчування.
Ожиріння або надлишкове відкладення жиру, як результат деформованогообміну речовин, є результатом не надлишку енергії з споживанихпродуктів харчування, а визначається характером споживаних продуктів, тоє їхнім складом - вмістом в них білків, жирів і вуглеводів.
У даній роботі пояснювалося, що функцію палива в нашому організмівиконує глюкоза, що отримується або з вуглеводів в процесі травлення,або шляхом її створення з резервних жирів. Постійна джерело,що змушує функціонувати всі органи, які потребують глюкози (мозок,серце, нирки та ін), - це кров. Тому, якщо рівень глюкози в кровіперевищує норму (приблизно один грам на літр крові), це будесвідчити про її надлишку і відповідно сигналізувати про початокпатологічного процесу накопичення жирів.
У цьому випадку необхідно переглянути не тільки свою дієту, а йзміна ставлення до їжі. Обмінні процеси в організмі порушуються нетільки від кількості і якості споживаних продуктів харчування, алеі внаслідок порушення системи живлення, до яких належать відсутністьрежиму в прийомі їжі, нехтування гарячою їжею, повноцінним обідом і ін
Незважаючи на те, що в даній роботі ми розглядали участь білків,жирів, вуглеводів в обміні речовин з точки зору біології людини, тим неменше, такий підхід (суто фізіологічний) не може стати моделлю длянормального способу життя. Більш того, як свідчать багато вчених,ставлення до їжі як до фізіологічної потреби, як це сталося,наприклад у США, призвело до неправильного харчування, наслідком якогоє надмірна вага і інші порушення обміну речовин - діабет,серцево-судинні захворювання і т.д.
На закінчення необхідно відзначити, що будь-які знання, в тому числі ізнання про складні обмінних процесах, що відбуваються в організмі людини,повинні сприяти підвищенню загальної культури людини, в тому числі ікультури здорового способу життя, у свою чергу, частиною якої єправильне харчування. Я впевнений, що підвищення рівня загальної культури людинидозволить йому уникнути багатьох неприємностей, пов'язаних з хворобами та іншимипорушеннями у функціонуванні його організму.
Бібліографія
Велика Медична Енциклопедія. Под ред. Б. В. Петро
