Какой витамин участвует в обмене белков и углеводов

Включение витаминов для обмена веществ в ежедневный рацион поможет поддерживать в порядке функции организма, предотвращать развитие заболеваний, обусловленных гиповитаминозом, положительно влиять на течение болезней (к примеру, снижение холестерина при заболеваниях сердца) и способствует оптимизации метаболизма. В настоящее время продукты могут содержать мало питательных элементов. Причиной этому является как длительное хранение и транспортировка фруктов и овощей, разрушение витаминов при термообработке, так и почва с недостаточным содержанием микроэлементов. Поэтому полноценное питание стоит дополнить приемом комплекса витаминов и добавок.

Роль витаминов в обмене веществ

Понятие метаболизма заключается в превращении одних веществ организма в другие. Молекулами, способствующими и ускоряющими этот процесс, являются ферменты. Зачастую для действия ферментам необходимы так называемые коферменты. Большинство же витаминов в организме превращаются в коферменты, к примеру, эту функцию выполняют водорастворимые витамины группы В, витамин С или аскорбиновая кислота, витамин U, липоевая кислота, а из жирорастворимых — витамин А 2 или дегидроретинол и витамин K. Оставшиеся витамины работают для улучшения различных физиологических процессов.

Антиоксидантные свойства

Витамины обладают ценными свойствами антиоксидантов, регулируя окислительно-восстановительный процесс в организме. Это значит, что свободные радикалы, окисляясь, провоцируют повреждения в тканях на уровне ДНК, а антиоксиданты нейтрализуют это действие, что стабилизирует обмен веществ, способствует регенерации коллагеновых волокон, замедляет старение и по некоторым исследованиям препятствует развитию сердечных заболеваний и даже рака. Это такие витамины, как P, Е, С и некоторые добавки, например, коэнзим Q10, липоевая кислота, ацетил-глутатион. Какие же витамины для обмена веществ необходимо дополнительно включить в свой рацион?

Витамины группы В

Важную роль для оптимального обмена веществ играет тиамин или витамин В 1. Содержится он в свинине, нуте, чечевице, гречневой крупе, хлебе. Синтезируется в толстом кишечнике. Чай, кофе и алкоголь могут негативно влиять на усвоение тиамина.

Функции витамина В 1:

1. Необходим для нормального функционирования нервной системы. Входит в состав медиатора, передающего сигналы по нервным клетками ацетилхолина, способствуя улучшению памяти и когнитивных процессов.
2. Участвует в образовании жирных кислот для улучшения защиты печени.
3. Положительно действует на секреторную функцию желудка и его моторику.

Участие в ферментных реакциях характерно и для витамина В 2 или рибофлавина, недостаточное поступление которого замедляет процесс метаболизма. Поступает в организм с хлебом, молочными продуктами, зернобобовыми, мясом и дрожжами.

Функции витамина В 2:

1. Защита сетчатки, ночное зрение, уменьшает усталость глаз.
2. Участвует в превращении жиров и углеводов в энергию, воздействует на окислительно-восстановительные процессы, давая питание миокарду и предотвращая его ишемию.
3. Способствует правильному процессу роста.
4. Важен для кроветворной функции, участвуя в образовании эритроцитов.

Никотиновая кислота, PP или B 3, находится в свежих овощах, мясных продуктах, зерновых. Становясь коферментом, участвует в окислительно-восстановительных реакциях.

При его недостаточности зачастую возникают поражения кожи. Влияет на углеводный, белковый и жировой обмен.

Функции витамина В 3:

1. Нормализует уровень холестерина в плазме крови.
2. Запускает процессы, ускоряющие и улучшающие кровоснабжение внутренних органов, положительно сказывается на сократительной функции миокарда.
3. Нормализует моторную функцию кишечника.
4. Протекция нервной системы при стрессах, травмах и интоксикации.
5. Выраженное антиоксидантное действие, защита от свободных радикалов.

Пиридоксин или витамин В 6 участвует в синтезе аминокислот и медиаторов для нервных клеток. Необходим для профилактики анемии благодаря действию на кроветворную функцию. Так же влияет на уровень холестерина и жирных кислот. Его много в рисе, бобовых и дрожжах. Вместе с витамином В 12 или цианкобаламином снижает вероятность развития атеросклероза, ишемии и инфаркта. Нормализует баланс натрия и калия, предотвращая отечность.

Аскорбиновая кислота — один из самых сильных антиоксидантов. Содержится в продуктах растительного происхождения. Особенно богаты им цитрусовые, ягоды, яблоки и свежие овощи. Способствует превращению жиров в энергию, тем самым стабилизируя вес тела. Увеличивает выработку коллагена, улучшая эластичность кожи и предупреждая старение. Незаменим при простудных заболеваниях, повышая сопротивляемость организма инфекциям. При нехватке витамина С ухудшается заживление кожи, возникает выпадение волос и зубов, часто возникают долго и тяжело протекающие ОРВИ, снижается устойчивость к стрессам.

Витамин P, или рутин, усиливает действие аскорбиновой кислоты. Защищает сосуды и капилляры от ломкости, благодаря сосудорасширяющему действию нормализует артериальное давление, поддерживает иммунитет и замедляет процесс старения. При нехватке рутина прочность сосудов нарушается и усиливается кровоточивость, сопротивляемость организма инфекциям снижается. Содержится в лимонах, красном перце, черной смородине, гречневой крупе.

Жирорастворимые витамины

Кальциферол или витамин D регулирует уровень кальция и фосфора в организме. Способствует ускорению процесса метаболизма. Синтез в организме происходит при воздействии солнечных лучей, а также при употреблении сливочного масла, жирной рыбы и некоторых видов водорослей. Как и у всех жирорастворимых витаминов применять кальциферол необходимо только в рекомендуемых дозах, в противном случае может развиться его переизбыток. При этом развиваются такие симптомы как слабость, нарушение аппетита и повышение температуры тела. А в крови и моче обнаруживается высокий уровень кальция.

Еще один мощный антиоксидант действующий на гормональную и обменную функцию организма — витамин Е или токоферол. Его много в маслах растительного происхождения, например в подсолнечном. Свежих овощах и печени. Защищает эндокринную систему и регулирует секрецию половых гормонов.

Благотворно сказывается на состояние кожи, предотвращая потерю эластичности и снижение синтеза коллагена.

Многие биологические вещества помимо витаминов могут влиять на обменные процессы. К примеру Омега-3. Регулирует ферментные реакции ускоряющие метаболизм и обмен жиров, ускоряя скорость сжигания калорий. Снижает риск ожирения и участвует в синтезе гормона — лептина. Влияет на уровень глюкозы и липидный обмен. Содержится в жирной рыбе, льняном масле и орехах. Также многими полезными свойствами обладает экстракт виноградных косточек, который является более сильным антиоксидантом, чем водорастворимые витамины. Экстракт виноградных косточек увеличивает прочность сосудов и капилляров, влияет на эластичность миокарда. Способствует обновлению клеток и синтезу коллагена.

Липоевая кислота известна способностью снижать уровень сахара. При употреблении в пищу слишком большого количества углеводов повышается содержание глюкозы в крови. Это приводит к гликированию белков и образованию токсичных продуктов распада, ускоряющих старение, так называемых конечных продуктов избыточного гликирования. Липоевая кислота ускоряет расход глюкозы и инсулина, поэтому данной добавкой часто дополняют терапию нарушения толерантности к глюкозе (преддиабета) и диабета. Усиливает действие других антиоксидантов, витаминов С и E. Содержится в мясе, свежей моркови, свекле и шпинате.

ЦЕЛЬ: Представлять общую схему обмена веществ в организме, обмен белков, жиров, углеводов и проявления патологии этих видов обмена.

1. Поступив в организм, молекулы пищевых веществ участвуют во множестве различных реакций. Эти реакции, а также остальные химические проявления жизнедеятельности называются обменом веществ, или метаболизмом. Пищевые вещества либо используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, либо окисляются, доставляя организму энергию. Часть этой энергии необходима для непрерывного построения новых тканевых компонентов. Другая часть расходуется в процессе функционирования клеток: при сокращении мышц, передаче нервных импульсов, секреции клеточных продуктов. Остальная энергия освобождается в виде тепла.

Процессы обмена веществ принято разделять на анаболические и катаболические. Анаболизмом (ассимиляцией) называют химические процессы, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом (диссимиляцией) называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии, при этом происходит разрушение протоплазмы и расходование ее веществ.

Сущность обмена веществ заключается:

1) в поступлении в организм из внешней среды различных питательных веществ;

2) в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как источников энергии и материала для построения тканей;

3) в выделении образующихся продуктов обмена во внешнюю среду.

Специфические функции обмена веществ:

1) извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии органических веществ;

2) превращение экзогенных веществ в строительные блоки, т.е. предшественники макромолекулярных компонентов клетки;

3) сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из этих строительных блоков;

4) синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения различных специфических функций данной клетки.

2. Обмен белков — это совокупность пластических и энергетических процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот и продуктов их распада. Белки составляют основу всех клеточных структур и являются материальными носителями жизни. Биосинтез белков определяет рост, развитие и самообновление всех структурных элементов в организме и тем самым их функциональную надежность. Суточная потребность в белках (белковый оптимум) для взрослого человека в среднем составляет 100-120 г (при трате энергии 3000 ккал/сутки).

В распоряжении организма должны быть все аминокислоты (20) з определенном соотношении и количестве, иначе белок не может быть синтезирован. Многие составляющие белок аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, фенилаланин, триптофан) не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Это т.н. незаменимые аминокислоты. Другие аминокислоты могут быть синтезированы в организме и называются заменимыми (12: гликокол, аланин, глутаминовая кислота, пролин, оксипролин, серии, тирозин, цистеин, аргинин, гистидин и др.). Белки делят на биологически полноценные (с полным набором всех восьми незаменимых аминокислот) и неполноценные (при отсутствии одной или нескольких незаменимых аминокислот).

Основными этапами обмена белков являются:

1) ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот и всасывание последних;

2) превращение аминокислот;

3) биосинтез белков;

4) расщепление белков;

5) образование конечных продуктов распада аминокислот.

Всосавшись в кровеносные капилляры ворсинок слизистой оболочки тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене поступают в печень, где они либо немедленно используются, либо задерживаются в качестве небольшого резерва. Часть аминокислот остается в крови и попадает в другие клетки тела, где они включаются в состав новых белков. Белки тела непрерывно и быстро расщепляются и синтезируются заново. Период обновления общего белка в организме составляет у человека 80 дней. Если пища содержит больше аминокислот, чем это необходимо для синтеза клеточных белков, ферменты печени отщепляют от них аминогруппы NH2, т.е. производят дезаминирование.

Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с СО2, образуют из них мочевину, которая переносится с кровью в почки и выделяется с мочой. Углеродные цепи некоторых аминокислот, называемых «глюкогенными», могут превращаться в глюкозу или гликоген; углеродные цепи других аминокислот – «кетогенных» дают кетоновые тела. Белки практически не откладываются в депо, поэтому белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров, — не резервные, а ферменты и структурные белки клеток.

Нарушения обмена белков в организме могут быть количественные и качественные. О количественных изменениях белкового обмена судят по азотистому балансу, т.е. по соотношению количества азота, поступившегo в организм с пищей и выделенного из него. В норме у взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма (азотистое равновесие). Когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе, при этом происходит задержка азота в организме. Наблюдается в период роста организма, во время беременности, при выздоровлении. Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего, говорят об отрицательном азотистом балансе. Он отмечается при значительном снижении содержания белка в пище (белковом голодании).

Качественные изменения белкового обмена приводят к изменениям в структуре клеток и тканей — белковым дистрофиям — диспротеинозам.

3. Обмен жиров — это совокупность процессов превращения липидов (жиров) в организме. Жиры являются энергетическим и пластическим материалом, входят в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов, составляющих 10-30% массы тела. Основная масса жиров — это нейтральные липиды (триглицериды олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и других высших жирных кислот). Суточная потребность в жирах для взрослого человека составляет 70-100 г. Биологическая ценность жиров определяется тем, что некоторые ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), необходимые для жизнедеятельности, являются незаменимыми и не могут образовываться в организме человека из других жирных кислот, поэтому они должны обязательно поступать с пищей (растительные и животные жиры). Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах для взрослого человека составляет 10-12 г.

Основными этапами жирового обмена являются:

1) ферментативное расщепление жиров пищи в желудочно-кишечном тракте до глицерина и жирных кислот и всасывание последних в тонком кишечнике;

2) образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника и в печени и транспорт их кровью;

3) гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран ферментом липопротеидлипазой, всасывание жирных кислот и глицерина в клетки, где они используются для синтеза собственных липидов клеток органов и тканей. После синтеза липиды могут подвергаться окислению, выделяя энергию, и превращаться в конечном итоге в углекислый газ и воду (100 г жиров дает при окислении 118 г воды). Жир может трансформироваться в гликоген, а затем подвергаться окислительным процессам по типу углеводного обмена. При избытке жир откладывается в виде запасов в подкожной клетчатке, большом сальнике, вокруг некоторых внутренних органов.

С пищей, богатой жирами, поступает некоторое количество липоидов (жироподобных веществ) — фосфатидов и стеринов. Фосфатиды необходимы организму для синтеза клеточных мембран, они входят в состав ядерного вещества, цитоплазмы клеток. Фосфатидами особенно богата нервная ткань. Главным представителем стеринов является холестерин. Он также входит в состав клеточных мембран, является предшественником гормонов коры надпочечников, половых желез, витамина D, желчных кислот. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, служит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение нервных импульсов. Нормальное содержание общего холестерина в плазме крови 3,11-6,47 ммоль/л.

Патология жирового обмена проявляется чаще всего в общем увеличении нейтрального жира в организме, называемом общим ожирением (тучностью). Причиной этого могут быть нейроэндокринные расстройства, а также избыточное питание, алкоголизм, малоподвижный образ жизни.

4. Обмен углеводов — это совокупность процессов превращения углеводов в организме. Углеводы являются источниками энергии для непосредственного использования (глюкоза) или образуют депо энергии (гликоген), являются компонентами ряда сложных соединений (нуклеопротеиды, гликопротеиды), используемых для построения клеточных структур. Суточная потребность в углеводах взрослого человека составляет 400-500 г.

Основными этапами углеводного обмена являются:

1) расщепление углеводов пищи в желудочно-кишечном тракте и всасывание моносахаридов в тонком кишечнике;

2) депонирование глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах или непосредственное ее использование в энергетических целях;

3) расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь по мере ее убыли в крови (мобилизация гликогена);

4) синтез глюкозы из промежуточных продуктов (пировиноградной и молочной кислот) и неуглеводных предшественников;

5) превращение глюкозы в жирные кислоты;

6) окисление глюкозы с образованием углекислого газа и воды.

Углеводы всасываются в пищеварительном канале в виде глюкозы, фруктозы и галактозы. Они поступают по воротной вене в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, накапливающуюся в виде гликогена (полисахарид). Процесс синтеза гликогена в печени из глюкозы называется гликогенезом (в печени содержится в виде гликогена около 150-200 г углеводов). Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, используясь как основной энергетический материал и как компонент сложных соединений (гликопротеиды, нуклеопротеиды).

Глюкоза является постоянной составной частью (биологической константой) крови. Содержание глюкозы в крови человека в норме 4,44-6,67 ммоль/л, при увеличении ее содержания (гипергликемии) до 8,34-10 ммоль/л она выводится с мочой в виде следов. При понижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) до 3,89 ммоль/л появляется чувство голода, до 3,22 ммоль/л — возникают судороги, бред и потеря сознания (кома).

При окислении глюкозы в клетках для получения энергии она в конечном итоге превращается в углекислый газ и воду. Распад гликогена в печени до глюкозы — гликогенолиз. Биосинтез углеводов из продуктов их распада или продуктов распада жиров и белков — гликонеогенез. Расщепление углеводов при отсутствии кислорода с накоплением энергии в АТФ и образованием молочной и пировиноградной кислот — гликолиз.

Когда поступление глюкозы превышает потребность, печень превращает глюкозу в жир, который откладывается про запас в жировых депо и может быть использован в будущем как источник энергии.

Нарушение нормального обмена углеводов проявляется повышением содержания глюкозы в крови. Постоянная гипергликемия и глюкозурия, связанная с глубоким нарушением углеводного обмена наблюдается при сахарном диабете. В основе болезни лежит недостаточность инкреторной функции поджелудочной железы. Вследствие недостатка или отсутствия инсулина в организме нарушается способность тканей использовать глюкозу, и она выводится с мочой.